電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性

1、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性第1頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四離散數(shù)值計(jì)算17.1 引言及基本假設(shè)1、引言第十七章 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性TS問題定義：電力系統(tǒng)受到較大的擾動(dòng)之后各發(fā)電機(jī)是否能繼續(xù)保持同步運(yùn)行的問題。代數(shù)常微分方程組簡(jiǎn)單系統(tǒng)的解析計(jì)算困難：非線性，解析表達(dá)困難曲線穩(wěn)定判斷第2頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四2、基本假設(shè)是否同步運(yùn)行轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)間常數(shù)為510秒只需計(jì)及影響大的動(dòng)態(tài)因素 電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程非常復(fù)雜快得多的過程：忽略動(dòng)態(tài)過程，只考慮靜態(tài)結(jié)果快得多的過程：恒定第3頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四1）忽略

2、發(fā)電機(jī)定子及電網(wǎng)中的電磁暫態(tài)過程，忽略轉(zhuǎn)子電流的周期分量； 理由：a、定子及電網(wǎng)的電磁暫態(tài)過程很快，百分之幾秒， 。 b、非周期分量產(chǎn)生空間靜止磁場(chǎng)，作用于轉(zhuǎn)子上的電磁力的空 間方向是快速突變的，即轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)影響大。 結(jié)果： 可以突變。2）不計(jì)阻尼繞繞組的電磁暫態(tài)過程。3）不計(jì)零序和負(fù)序電流的影響，只考慮基波正序分量，電力網(wǎng)可以用正序增廣網(wǎng)絡(luò)表示。零序理由：a、/Y零序不過發(fā)電機(jī)。 b、零序合成氣隙磁場(chǎng)為0。負(fù)序理由：a、合成電樞反應(yīng)磁場(chǎng)反向旋轉(zhuǎn)信頻交變力矩平均值接近于0。 b、對(duì)瞬時(shí)值影響也很小。正序等效定則和復(fù)合序網(wǎng) 故障點(diǎn)接入故障附加阻抗 。 第4頁，共33頁，2022年，5月20日，18

3、點(diǎn)16分，星期四5）不考慮頻率變化對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的影響 3、近似計(jì)算中的簡(jiǎn)化1） 恒定2） 恒定發(fā)電機(jī) + 模型 和 相差不大。3）PT恒定，不考慮原動(dòng)機(jī)調(diào)速器的作用。 4）忽略暫定過程中發(fā)電機(jī)的附加損耗第5頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四(a)不穩(wěn)定(b)穩(wěn)定(c)臨界情況不同假設(shè)條件計(jì)算的結(jié)果第6頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四17.2 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的分析計(jì)算1、各種運(yùn)行情況下的功率特性第7頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四2 大擾動(dòng)后的定性分析穩(wěn)定條件：1）存在新的平衡點(diǎn)；2）搖擺不超過不穩(wěn)定平衡點(diǎn)，臨界角

4、第8頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四3 等面積定則 1)功率特性曲線上，功角從 變化到 時(shí)，PT與Pe之間的面積正比于轉(zhuǎn)子功能的變化量第9頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四2)加速面積與減速面積 PT Pe：加速面積 PT Pe：減速面積，最大可能減速面積 3)等面積定則：加速面積和減速面積相等 (a)最大可能減速面積加速面積， 穩(wěn)定。 (b)最大可能減速面積加速面積，不穩(wěn)定。 (c)加速面積=減速面積：(a)(b)(c)第10頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四4) 極限切除角與極限切除時(shí)間 第11頁，共33頁，2022

5、年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四5) 加速面積與減速面積的計(jì)算 初始狀態(tài)。過程劃分及功率特性。 新平衡點(diǎn)及不穩(wěn)定平衡點(diǎn)S加，S減 。判斷。6) 例題 前面系統(tǒng)第12頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四17.3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值解法 1、分段計(jì)算法 1）推導(dǎo)第13頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四2）間斷點(diǎn)處理第14頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四3）仿真穩(wěn)定判據(jù)：相對(duì)功角單調(diào)增大超過180則是不穩(wěn)定的，反之是穩(wěn)定的。4）精度與步長，0.010.05S5）第一個(gè)時(shí)段的計(jì)算不同 2、改進(jìn)歐拉法xK-1，xK ， 離

6、散t數(shù)值條件幾何解釋1）歐拉法第15頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四2）改進(jìn)歐拉法 ，k-1，k，xK-1xK幾何解釋第16頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四3）轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的改進(jìn)歐拉法求解 第17頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四討論：間斷點(diǎn)處理。改進(jìn)歐拉法局部截?cái)嗾`差為3階，全局為2階。上方法對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)，簡(jiǎn)單系統(tǒng)均是適用的，只是 的計(jì)算方法不同。 第18頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四3、考慮調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用時(shí)的暫態(tài)過程計(jì)算動(dòng)態(tài)穩(wěn)定：計(jì)及各種自動(dòng)調(diào)節(jié)器作用的較長時(shí)間的暫態(tài)過程。 討論：1）勵(lì)磁繞

7、組： 第19頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四2）勵(lì)磁機(jī)：直流勵(lì)磁機(jī)原理電路圖第20頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四強(qiáng)勵(lì)磁動(dòng)作時(shí)： 強(qiáng)勵(lì)退出時(shí)： 第21頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四17.4 復(fù)雜電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的基本概念 1、復(fù)雜系統(tǒng)TS的基本特點(diǎn) 1) 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)以后，各發(fā)電機(jī)的電磁功率將按擾動(dòng)后的網(wǎng)絡(luò)特征重新分配，有的Pe，有的Pe，加速發(fā)電機(jī)群中不同發(fā)電機(jī)的加速速度不同，至于哪臺(tái)加速、減速，加速、減速速度如何，與網(wǎng)絡(luò)接線，負(fù)荷分布，大擾動(dòng)的地點(diǎn)，負(fù)荷特性等相關(guān)。 第22頁，共33頁，2022年，5月2

8、0日，18點(diǎn)16分，星期四2）簡(jiǎn)單系統(tǒng)中不能再簡(jiǎn)單地應(yīng)用等面積定則，研究方法是仿真計(jì)算，根據(jù) 仿真曲線來判斷其穩(wěn)定性3）轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程中與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的只有項(xiàng)，只要解網(wǎng)絡(luò)方程求得某一時(shí)刻的，則各臺(tái)機(jī)的其他計(jì)算與簡(jiǎn)單系統(tǒng)相同 5）發(fā)電機(jī)某一時(shí)刻輸出的電磁功率的多少，由 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，負(fù)荷分布和待性、擾動(dòng)等決定，最簡(jiǎn)單情況下，只是 的函數(shù) 4）轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程用絕對(duì)角描述，但是功率分布則由相對(duì)角來決定判斷穩(wěn)定性 第23頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四2、復(fù)雜系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算方法（一） 忽略負(fù)荷狀態(tài)等，則： 第24頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四2、復(fù)雜電

9、力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算方法（二） 1) 求動(dòng)態(tài)不能用等值電路 2)負(fù)荷動(dòng)態(tài)+其他元件動(dòng)態(tài) 保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 3)頻繁網(wǎng)絡(luò)變化等n維系統(tǒng)2n維方程任意一個(gè)元件動(dòng)態(tài)或突變，進(jìn)行任意相應(yīng)修改即可第25頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四1) 發(fā)電機(jī)的處理 同步旋轉(zhuǎn)的參考軸與x軸重合，則得坐標(biāo)與xy坐標(biāo)之間的變換公式為： 第26頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四第27頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四 用直角坐標(biāo)表示的實(shí)數(shù)網(wǎng)絡(luò)方程為：第28頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四將(1)代入(2)得 討論：a）暫態(tài)計(jì)算

10、中，解微分方程 ， 等系數(shù)Vx，VyIx，Iy 第29頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四b）Gx、Gy、Bx、By 、Cx、Cy均為的函數(shù)c）模型Gx等為常數(shù)，Cx為的函數(shù) d） 動(dòng)態(tài) 討論不需要解析表達(dá)的方式2) 負(fù)荷的處理和其他擾動(dòng) 變化后修改對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)納即可 擾動(dòng)處理相似，保留拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 第30頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四1）相對(duì)角才是同步的表征2）絕對(duì)角不能用來判斷穩(wěn)定與否，所有單調(diào)上升在下降，只表示系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速高于或低于同步轉(zhuǎn)速，不是表示失步。3）穩(wěn)定判據(jù)： 相對(duì)角中只要有一個(gè)隨時(shí)間呈單調(diào)變化（超過180）， instable 所有角經(jīng)過振蕩后都能穩(wěn)定在某一項(xiàng)，stable， 第一搖 擺，振蕩坐標(biāo)。 4、復(fù)雜電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)第31頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四17.5 暫態(tài)穩(wěn)定討論介紹1、仿真計(jì)算方法2、EEAC3、能量函數(shù)法4、人工智能：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，專家系統(tǒng)5、暫態(tài)穩(wěn)定控制：查表法等 第32頁，共33頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期四17.6 小結(jié)1、基本