動態(tài)電力系統(tǒng)課件三

NorthChinaElectricPowerUniversityDepartmentofElectricalEngineeringBaoding2009.2-4動態(tài)電力系統(tǒng)分析與控制

目錄

一．電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及參數(shù)二．電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析五．直接法在暫態(tài)穩(wěn)定分析中的應(yīng)用

三．電力系統(tǒng)次同步諧振分析四．電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析六．電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析

七．線性最優(yōu)控制系統(tǒng)八．非線性控制系統(tǒng)九．電力系統(tǒng)廣域控制第三章電力系統(tǒng)次同步諧振分析目錄

一．概述二．次同步諧振的基本概念五．軸系暫態(tài)扭矩計算三．簡單電力系統(tǒng)的次同步諧振分析四．多機(jī)電力系統(tǒng)的次同步諧振分析

大型汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸系具有顯著的機(jī)械彈性，在一定條件下會電氣量相互作用自發(fā)產(chǎn)生振蕩。這種自發(fā)振蕩屬于微小擾動下的不穩(wěn)定性，因此可以用系統(tǒng)的線性化微分方程進(jìn)行分析。一．概述

次同步諧振的振蕩頻率比系統(tǒng)低頻振蕩的頻率高的多，故網(wǎng)絡(luò)元件不能采用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，需計及系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過程。一．概述

另外，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路及非同期并列等大擾動的暫態(tài)過程中，由于機(jī)電相互作用，軸系上可能引起很大的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過發(fā)電機(jī)端三相短路時產(chǎn)生的扭矩，形成暫態(tài)扭矩放大現(xiàn)象。計算扭矩需要用數(shù)字仿真方法，同時計及電磁和機(jī)電暫態(tài)過程。一．概述

次同步諧振在軸系產(chǎn)生的扭矩，嚴(yán)重時會導(dǎo)致大軸出現(xiàn)裂紋甚至斷裂，或者造成大軸疲勞積累，使軸系壽命降低。因此不僅要計算和分析SSR，還要采取監(jiān)視、保護(hù)及抑制措施。一．概述

一.軸系的固有振蕩頻率和振型軸系的固有振蕩頻率是無外施轉(zhuǎn)矩時軸系本身的自由振蕩頻率。為一般起見,考慮軸系為N個質(zhì)量塊構(gòu)成的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng),當(dāng)忽略阻尼且外加轉(zhuǎn)矩為零時,其運(yùn)動方程可寫成如下二階齊次微分方程。二．次同步諧振的基本概念二．次同步諧振的基本概念或簡寫成

二．次同危步諧肌振的軟基本年概念取非西奇異哥矩陣幕Q對答進(jìn)禍行坐延標(biāo)變位換有可以劉證明鴨,總幣能找檔到Q鉤,使槍下式撥成立代入未前式呀,有解此戴方程刑,得由于K陣的柄奇異衡性,中有熱一個害零特?zé)嵴髦?所以辨這些尼頻率巾中有敬一個征頻率然為零.除此撲之外老其他啊頻率甲就是臥軸系孔的固橋有振廁蕩頻最率,也稱愛自然糾扭矩謀頻率裁?？森h(huán)見,N個質(zhì)檔量塊它的軸島系中纖只有N-壁1個自子然扭滲矩頻張率。二．次同齒步諧勻振的毛基本棍概念根據(jù)花與漏的墻關(guān)系育式：腹可知田:每圍一質(zhì)勒量塊哪的角奇偏移腹包含德所有尋的自灣然扭鈴矩頻供率振貝蕩分探量.每個炊自然捉扭矩部頻率濫振蕩濱分量斧稱為襖一個踏模式擴(kuò),反映蘇各質(zhì)耀量塊歌角度錄中該限模式從的相啟對大聞小.各個駝中對卻應(yīng)于晨某個臭模式冬的值孟的連粱線為鋼一折載線,規(guī)這些黎折線紀(jì)被稱碎為振妙型.振型漠能清馬晰地牧描繪完各模手式下意軸系龜?shù)呐l轉(zhuǎn)情塘況.二．次同殊步諧蘋振的為基本功概念設(shè)在拒某一翅穩(wěn)態(tài)重狀況館下,聲機(jī)組賢軸系壤受到艘一微飯小擾杏動,卻使發(fā)忽電機(jī)僚轉(zhuǎn)子蹈塊產(chǎn)鼻生絕燦對角狂位移蟲增量種：式中遠(yuǎn)為軸裹系某收一自蟻然扭篇振頻咐率的首標(biāo)幺聾值.相應(yīng)摟的角彎速度授增量才為:二．次同課步諧頭振的唱基本汪概念在忽趴略定褲子回弓路電扒磁暫啟態(tài)過寬程和指定子除電阻占的條奧件下筒發(fā)電塘機(jī)定股子電粥壓方惡程為良：令:二．次同辣步諧舊振的板基本穗概念由于二．次同么步諧榜振的儲基本兵概念所以應(yīng)用惱派克慌反變促換,邁得定額子A娛相電嶺壓其中所以部定子些A相懲電壓飽增量碌為略去策與數(shù)和敞不直軋接相驅(qū)關(guān)的槽最后而一項(xiàng)袋,加陸上軸漁系擾隨動的撈影響?zhàn)I,得鄉(xiāng)豐:二．次同持步諧流振的金基本尼概念其中同樣穴可得猴和群的表貿(mào)達(dá)式滾.從諷式中監(jiān)可看米出:孫當(dāng)軸乓系機(jī)張械運(yùn)劈燕動出非現(xiàn)頻嗓率為括的振沉蕩分搞量時弄,在惑發(fā)電大機(jī)定箭子將痕引起臉次同章步頻判率充和禁超同接步頻姨率當(dāng)輸?shù)潆娋€瞞路使簽用串回聯(lián)電棄容補(bǔ)情償，而籃且定王子回符路的邊電感免和電總?cè)莸穆裰C振嫩頻率方正好輝是,則定堪子回喝路中脅頻率叨為院的電嘗流分碧量與騰電壓禾分量姐相位責(zé)相同,其表召達(dá)式云為:二．次同給步諧賽振的闖基本休概念其中轉(zhuǎn)換廊為d鄙,q恨分量襖：可見憑該電避流分宴量在過空間庸形成太轉(zhuǎn)速幣為獨(dú)的旋撞轉(zhuǎn)磁蹈場.襲其轉(zhuǎn)森矩為二．次同霸步諧疏振的保基本內(nèi)概念根據(jù)島參考鎖方向?qū)O的規(guī)丙定,可知科與擾屯動爽同相罰位,即對陸軸系僻中頻忽率為葡的振封蕩分效量產(chǎn)抄生負(fù)坑阻尼幣轉(zhuǎn)矩,使振展蕩趨咽于增殿大.因此銀,當(dāng)駁定子猶回路閱的電度磁振精蕩頻牛率與軸巷系的置某一賓自然悅扭矩術(shù)頻率坡互補(bǔ)鋒時,發(fā)電通機(jī)轉(zhuǎn)曲子頻煤率為臟的約振蕩內(nèi)分量祥在定稅子繞碑組引隔起的零次同撈步頻六率為蜘的電姓流分交量將現(xiàn)對這腫一振匹蕩分采量產(chǎn)籌生負(fù)百阻尼姻作用導(dǎo),形受成機(jī)嶄械與千電氣嫩間的選相互每激勵申.當(dāng)航這種話激勵既超過怒了機(jī)翁械和僵電磁埋振蕩隔的各現(xiàn)種阻爹尼和莊電阻此上的糾功耗蹲,則鞏振蕩袍便能況持續(xù)腥存在潔.二．次同杏步諧辟振的叢基本表概念以上朽就是角具有簽串聯(lián)盒補(bǔ)償肅的電后力系渠統(tǒng)發(fā)委生次麻同步附諧振爆的機(jī)舌理.對于夏超同漏步頻煉率那的電鎖壓分遇量也華會在閑定子吉中產(chǎn)臥生相借應(yīng)的悲超同材步頻殊率電盆流分調(diào)量.漂但由第于定肯子回疲路的帳諧振膽頻率付一般殼不超忽過同壯步頻耀率,聚而且往超同號步電扒流分躍量形宇成的寄轉(zhuǎn)矩計產(chǎn)生緣瑞的是頌正阻竄尼轉(zhuǎn)侵矩,凝因此盼不會尚出現(xiàn)務(wù)超同鐮步諧坡振.二．次同嫁步諧午振的濤基本肺概念三．憐簡單電力諷系統(tǒng)察的次繭同步軟諧振的分析下面醒介紹懂分析瓶次同厘步諧客振常鎖用的氣特征埋值分字析法膨和復(fù)附轉(zhuǎn)矩尋系數(shù)簽分析罷法.3.李1.直特征豪根分噸析法一.軋?jiān)愕木€督性化堪方程優(yōu)式1.郵同步序發(fā)電門機(jī)方逝程采用乏同步指發(fā)電卡機(jī)的飄模型撞I,慨可得早同步親發(fā)電丸機(jī)線叉性化撫方程隊(duì)如下農(nóng):三．兇簡單電力棕系統(tǒng)汪的次歐同步揉諧振憤分析及電眾磁轉(zhuǎn)史矩的秀線性連化方爆程：2.位發(fā)電努機(jī)軸搞系方煉程對于戶一個教高壓賭缸,扯一個疼中壓暖缸,侵兩個魄低壓各缸和旋發(fā)電畫機(jī),塑勵磁瞧機(jī)的殲軸系思模型饅,其菜線性砌化方寨程為客:三．磚簡單電力慨系統(tǒng)我的次西同步絕諧振畫分析其中打:3.麗汽輪口機(jī)方懷程汽輪值機(jī)組手各汽歐缸產(chǎn)疲生的機(jī)棍械轉(zhuǎn)兄矩偏則差與嗽汽門陰開度扇偏差殺的關(guān)袍系為：其中三．爐簡單電力核系統(tǒng)霧的次紫同步買諧振帽分析4.隱調(diào)速豎器方血程用兩延個慣弊性環(huán)慕節(jié)描忘述調(diào)懼速器尸,并衫引入香中間雹變量先,可犁得：三．框簡單電力快系統(tǒng)框的次礦同步邀諧振啟分析5.葛勵磁隊(duì)系統(tǒng)乖方程勵磁頃系統(tǒng)眨也用努兩個釋慣性繩環(huán)節(jié)綠簡單數(shù)描述看.其汁中為中的間變六量,凈為少發(fā)電尖機(jī)端刃電壓抱,其旨增量箏為：三．游簡單電力帝系統(tǒng)掛的次瞇同步俱諧振鐵分析勵磁干電勢我的增負(fù)量為勵磁揉系統(tǒng)木方程承為：6.瞇電力制系統(tǒng)珍方程對于崇單機(jī)溜-無住限大飛系統(tǒng)愿,先猴列出訂三相滾線路善的電指壓、蠢電流燥關(guān)系殺式,榨再用家派克純變換市后的說d,銹q,擺0坐損標(biāo)下臥的暫懼態(tài)方削程：線性絲式化后，得:串聯(lián)電容羞器兩負(fù)端電負(fù)壓降洗與電拐流的背關(guān)系獨(dú)為:三．萄簡單電力梅系統(tǒng)傍的次風(fēng)同步素諧振監(jiān)分析坐標(biāo)綿變換貨后，得:再線史性化，得:由于三．幅簡單電力蔑系統(tǒng)狐的次阿同步虛諧振渡分析線性刷化后，有:相應(yīng)可的，有:二.漆全系跑統(tǒng)方蘆程和沿次同厚步諧列振判躁別稅以育上方賢程組陵成了錢全系勞統(tǒng)的油線性償化方勢程，母其中況一階織微分只方程登29嫌個，倡包含揭的狀勁態(tài)變陽量為騙共2斯9個救;另社有1址0個元代數(shù)驗(yàn)方程駕。通停過消乒去1籌0個洲非狀捕態(tài)變艘量華,語整理煎后,煉得一蒙組由尾29塌個狀昨態(tài)變賓量描腳述的悶全系獲統(tǒng)狀仇態(tài)方統(tǒng)程.三．曲簡單電力逗系統(tǒng)勺的次吊同步淚諧振棚分析在某續(xù)一給誼定運(yùn)毀行方遣式下棗,由征各穩(wěn)煮態(tài)運(yùn)焰行參燦數(shù)的輔取值錫得出宮狀態(tài)綁方程檢系統(tǒng)晴矩陣獅各元冶素的賀數(shù)值殘,然確后求害出系帽統(tǒng)全喉部特腫征根騙.一對鑼共軛粗特征茫根斷對應(yīng)焦于d酷,q列,0療坐標(biāo)抗下一主個頻嘗率為鋒的振肉蕩頻懼率,毒與它期對應(yīng)狡的定擾子三溝相變泰量的械振蕩斧頻率今則為煉.因桃此,扒如果尤出現(xiàn)繭實(shí)部瓶為正姜,且疾虛部柏所對好應(yīng)的匯頻率蜻與軸沉系的駱某一泊自然擱扭矩慮頻率掠接近遣的特攤征根秒,則抵表明救系統(tǒng)串在該大運(yùn)行藍(lán)方式竄下將阻發(fā)生淡次同獲步諧歉振.林這就鬼是S檢SR蜻的特伍征根寄分析腰方法教.三．塑簡單電力惡系統(tǒng)藏的次約同步財諧振指分析3.充2復(fù)撐轉(zhuǎn)矩值系數(shù)倍頻率傍掃描眨判別拔法從全苗系統(tǒng)曲的線薪性化舌方程屑可發(fā)書現(xiàn)，彩機(jī)械心部分桶(包且括軸盤系,芒汽輪屑機(jī)及探調(diào)速目器)扎和電妙氣部饞分(痛發(fā)電半機(jī),胖勵磁提系統(tǒng)御及發(fā)菌電機(jī)綢外電束路)哄的方王程之曉間,廉除了智通過丹發(fā)電劑機(jī)的趴轉(zhuǎn)子耕角度繩和運(yùn)電磁掌轉(zhuǎn)矩凳相結(jié)互聯(lián)叢系外宜,其俱他變漏量間適無直逆接聯(lián)棒系.三．敢簡單電力澤系統(tǒng)拴的次叮同步先諧振霞分析根據(jù)采這一垮特點(diǎn)礙,并攀考慮軍到系莊統(tǒng)的稿次同陜步諧綢振頻尾率與愧軸系唇的自壤然扭隔矩頻針率十疤分接孩近,愛復(fù)轉(zhuǎn)壁矩系守數(shù)頻號率掃蔑描判摧別法俘的基憶本思置想為衫:令訓(xùn)在軸暖系自蛇然扭需矩頻畢率附目近作豆等幅票振蕩甜,分吉別求孟出機(jī)載械部跑分和課電氣殺部分軌的轉(zhuǎn)樣矩對男這一洞振蕩罪的響仁應(yīng),肆然后搞比較婆相應(yīng)顫的機(jī)剛械和曲電氣樸阻尼殘,判迷斷物的振演蕩能紛否受隱到阻塌尼,陡從而計決定爬SS襲R是貿(mào)否會續(xù)發(fā)生回。三．正簡單電力渴系統(tǒng)括的次殘同步醒諧振躺分析一.寄機(jī)磚械部掘分復(fù)肝轉(zhuǎn)矩隱系數(shù)機(jī)械鏡部分懼的線販性化肆方程如式中備共有辨18柔個微群分和材代數(shù)嶼方程庭,含越有等1扭9個昏變量缺.現(xiàn)矩保留路和,消墻去其依他變蕉量,膝得如班下關(guān)塘系式顏:下面元,在糊忽略瞞汽輪途機(jī)和哪調(diào)速斃器的鋒條件涉下,稍推導(dǎo)醒具體雞表達(dá)殘式.三．材簡單電力戰(zhàn)系統(tǒng)洽的次鍵同步攏諧振陣分析首先澤,在徑軸系關(guān)方程狂中消淹去貧,得三．貿(mào)簡單電力蓬系統(tǒng)暢的次贏同步肌諧振貼分析其中然后葛從上辯式中澆消去盛,得三．騰簡單電力錄系統(tǒng)噸的次漁同步談諧振搶分析其中粗以伶為初剛值,罷用下鳥列公泡式計袍算機(jī)械擠轉(zhuǎn)矩閉系數(shù)由于狂等效資機(jī)械兼轉(zhuǎn)矩位增量費(fèi),起所以丑有當(dāng)加作膜等幅鍛振蕩隊(duì)時慰,由扒引具起的曉等效僅機(jī)械綱轉(zhuǎn)矩夠增量其中德:蠶稱孝為機(jī)濟(jì)械復(fù)直轉(zhuǎn)矩艦系數(shù)狠.令:式中挪為機(jī)貸械彈綠性系拴數(shù),舊為呈機(jī)械塊阻尼苗系數(shù)專.表示叔轉(zhuǎn)矩距中與聚角度挎成比悠例的萌部分吉;表示汽轉(zhuǎn)矩絮中與哨角速眾度成零比例百的部努分.三．馬簡單電力層系統(tǒng)丸的次叢同步喊諧振脂分析二.季電占?xì)獠抗辗謴?fù)牙轉(zhuǎn)矩每系數(shù)電氣部分紋的線槐性化缺方程育式中纏共有事21片個微覆分和辨代數(shù)燃方程渡,含浸有等2野2個江變量悠.同坡樣保盒留似和故,雜得關(guān)夫系式朽:式中積:耐為電雄氣轉(zhuǎn)矩爭系數(shù)勵.當(dāng)?shù)米髀牭确鶓B(tài)振蕩毯時,對,同絡(luò)機(jī)械粥復(fù)轉(zhuǎn)賺矩系例數(shù)相崗似,泡令:三．奔簡單電力聾系統(tǒng)襲的次姻同步宋諧振喘分析式中拘稱為釋電氣脖復(fù)轉(zhuǎn)鹿矩系巧數(shù)，午為電末氣彈妻性系嘆數(shù)，府為電筒氣阻戲尼系嶼數(shù).當(dāng)定民子回任路有喜串聯(lián)琴電容繭補(bǔ)償蛇時,阻的解迎析式惰難以澆求出摩,只護(hù)能使警用數(shù)禽值計循算求撤出煩和的頻爪率響煉應(yīng)特南性曲坡線.牙一般夫來說訂,補(bǔ)桐償度煌越高鴉,電叛氣部邀分產(chǎn)畢生的誼負(fù)阻酷尼越果大.三．障簡單電力孔系統(tǒng)架的次細(xì)同步容諧振騎分析三.店次同卻步諧柴振判郊別原艦理和筋方法將機(jī)礙械部按分方墓程式故和電瞞氣部宜分方你程式巾聯(lián)立未求解榮,可會得:考察麻該式針對應(yīng)盆于軸逆系某惹一自盜然扭翠振頻諒率的鄭特征軟根少.如欣果土,砍系統(tǒng)僻將出介現(xiàn)S盞SR隆;如荒果則不侍會產(chǎn)構(gòu)生S瞇SR賊,而恐則是償臨界席情況床