電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念課件

15-1概述

15-2功角的概念

15-3靜態(tài)穩(wěn)定的初步概念

15-4暫態(tài)穩(wěn)定的初步概念

15-5負(fù)荷穩(wěn)定的概念

15-6電壓穩(wěn)定性的概念

15-7發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念9/9/20231電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念15-1概述

15-2功角的概念

15-3靜態(tài)穩(wěn)定的初電磁暫態(tài)分析旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變假設(shè)暫態(tài)過(guò)程中的電流、電壓的變化機(jī)電暫態(tài)分析重點(diǎn)研究轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題重點(diǎn)保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)運(yùn)行的必要條件。9/9/20232電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電磁暫態(tài)分析旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變假設(shè)暫態(tài)過(guò)程中的電流、電壓在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或操作后，將產(chǎn)生復(fù)雜的電磁暫態(tài)過(guò)程和機(jī)電暫態(tài)過(guò)程，電磁暫態(tài)過(guò)程主要指各元件中電場(chǎng)和磁場(chǎng)以及相應(yīng)的電壓和電流的變化過(guò)程，機(jī)電暫態(tài)過(guò)程則指由于發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的變化所引起電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)的變化過(guò)程。雖然電磁暫態(tài)過(guò)程和機(jī)電暫態(tài)過(guò)程同時(shí)發(fā)生并且相互影響，但是要對(duì)它們統(tǒng)一分析卻十分復(fù)雜。9/9/20233電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或操作后，將由于這兩個(gè)暫態(tài)過(guò)程的變化速度實(shí)際上相差很大，在工程上通常近似地對(duì)它們分別進(jìn)行分析。例如：在電磁暫態(tài)過(guò)程分析中，常不計(jì)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化。而在靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性等機(jī)電暫態(tài)過(guò)程分析中，則往往近似考慮或甚至忽略電磁暫態(tài)過(guò)程。只有在分析由發(fā)電機(jī)組軸系引起的次同步諧振現(xiàn)象，計(jì)算大擾動(dòng)后軸系的暫態(tài)扭矩等問(wèn)題中，才不得不同時(shí)考慮電磁暫態(tài)過(guò)程和機(jī)電暫態(tài)過(guò)程。9/9/20234電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念由于這兩個(gè)暫態(tài)過(guò)程的變化速度實(shí)際上相差很大，在工程上通常近似本章框架概念功角靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)荷穩(wěn)定電壓穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)方程穩(wěn)定性9/9/20235電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念本章框架概念功角靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定負(fù)荷穩(wěn)定電壓穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)15-1概述——穩(wěn)定問(wèn)題的提出一、聯(lián)網(wǎng)的必要性1.1831年法拉第發(fā)明電磁感應(yīng)定律，電能成為二次能源，就地使用。2.1885和1890年發(fā)明了單相變壓器和三相變壓器。3.1891年出現(xiàn)了三相交流輸電，遠(yuǎn)距離輸電成為可能，出現(xiàn)了由發(fā)電機(jī)、線路和負(fù)荷構(gòu)成的最簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)。4.由于實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)受端系統(tǒng)在缺乏電源支持的情況下非常薄弱，逐漸出現(xiàn)了多電源點(diǎn)的互聯(lián)運(yùn)行，從而形成了早期的互聯(lián)電網(wǎng)。9/9/20236電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念15-1概述——穩(wěn)定問(wèn)題的提出一、聯(lián)網(wǎng)的必要性8/3/20多個(gè)地區(qū)聯(lián)網(wǎng)形成大型互聯(lián)電網(wǎng)后：有利于地區(qū)間電力的平衡和經(jīng)濟(jì)調(diào)度有利于安排機(jī)組的檢修和事故備用容量有利于充分利用系統(tǒng)中廉價(jià)的水利資源有利于實(shí)現(xiàn)負(fù)荷點(diǎn)的多路供電以提高供電可靠性有利于提高系統(tǒng)的抗沖擊能力有利于提高系統(tǒng)的供電質(zhì)量——由于互聯(lián)系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上的明顯優(yōu)點(diǎn)，電力系統(tǒng)互聯(lián)的規(guī)模越來(lái)越大，世界上最大的西歐聯(lián)合電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量已超過(guò)2億KW。聯(lián)網(wǎng)的效益9/9/20237電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念聯(lián)網(wǎng)的效益8/3/20237電力系統(tǒng)分析第十五章電1880年7月，上海，第一臺(tái)12KW機(jī)組1949年，發(fā)電量43億KWh，裝機(jī)容量1848.6KW1999年，發(fā)電量12331.4億KWh，裝機(jī)容量2.98億KW裝機(jī)容量：96年超過(guò)1億，95年超過(guò)2億，96年開(kāi)始排世界第二，2000年4月超過(guò)3億2004年4月裝機(jī)容量達(dá)4億千瓦2020年計(jì)劃達(dá)到裝機(jī)容量9億KW發(fā)電量：99年比98年增加6.52%,目前也是世界第二位目前最大的火電廠：鄒縣電廠，240萬(wàn)KW目前最大的水電廠：二灘電廠，330萬(wàn)KW★三峽電廠，裝機(jī)容量1820萬(wàn)KW，將是世界最大目前全國(guó)電網(wǎng)覆蓋率：96.4%7個(gè)大區(qū)電網(wǎng)，華東網(wǎng)5198萬(wàn)KW5個(gè)獨(dú)立省網(wǎng)，廣東省網(wǎng)3033萬(wàn)KW我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展歷史9/9/20238電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念1880年7月，上海，第一臺(tái)12KW機(jī)組我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)194019501960197019801990200035-110KV220KV330KV500KVHVDC?KV1953年松常線369KM1972年劉漢線534KM1981年平武線595KM1989年葛上線1064KM我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展歷史（電壓水平）9/9/20239電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念194019501960197019801990200035電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)可以合理利用能源資源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，因而得到了十分迅速的發(fā)展，但它同時(shí)也帶來(lái)了一些新的問(wèn)題。隨著電力網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)程度的不但提高，系統(tǒng)越來(lái)越龐大，運(yùn)行方式越來(lái)越復(fù)雜，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的難度也越來(lái)越大，使電網(wǎng)的安全穩(wěn)定問(wèn)題越來(lái)越突出。在現(xiàn)代大電網(wǎng)中，各區(qū)域、各部分互相聯(lián)系、密切相關(guān)、在運(yùn)行過(guò)程中互相影響。如果電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不完善，缺少必要的安全措施，一個(gè)局部的小擾動(dòng)或異常運(yùn)行也可能引起全系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)，甚至造成大面積的系統(tǒng)瓦解。二、電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的提出

9/9/202310電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)可以合理利用能源資源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，因而得三、穩(wěn)定性概念電力系統(tǒng)受干擾后，憑借系統(tǒng)本身固有能力和控制設(shè)備的作用，在有限的時(shí)間內(nèi)，恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)或穩(wěn)定到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。

9/9/202311電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念三、穩(wěn)定性概念電力系統(tǒng)受干擾后，憑借系統(tǒng)本身固有能力和控制設(shè)穩(wěn)定性示意圖

穩(wěn)定運(yùn)行暫態(tài)過(guò)程失去穩(wěn)定新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行干擾穩(wěn)定不穩(wěn)定9/9/202312電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念穩(wěn)定性示意圖

穩(wěn)定運(yùn)行暫態(tài)過(guò)程失去穩(wěn)定新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行干擾穩(wěn)定不基本問(wèn)題——早期穩(wěn)定研究的內(nèi)容1.聯(lián)網(wǎng)后發(fā)電機(jī)組是否仍能按如下額定功率順利地送出功率，如果不能，應(yīng)該如何確定發(fā)電機(jī)的最大允許輸出功率?2.線路可以傳送的功率是否仍然只受經(jīng)濟(jì)電流密度和最大允許電流(熱穩(wěn)定極限)限制，如果不是，應(yīng)該如何確定線路允許的最大傳送功率?3.線路出現(xiàn)短路或跳閘等事故時(shí)系統(tǒng)能否仍然正常運(yùn)行，如果不能，應(yīng)該引入什么樣的保護(hù)裝置和／或穩(wěn)定控制裝置?四、電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究的內(nèi)容9/9/202313電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念基本問(wèn)題——早期穩(wěn)定研究的內(nèi)容四、電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究的內(nèi)容8/隨著電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模的增大，不斷出現(xiàn)大量新的穩(wěn)定問(wèn)題：如何在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較薄弱的情況下防止由于某一設(shè)備或線路的故障產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致全系統(tǒng)的穩(wěn)定事故；如何防止長(zhǎng)距離重負(fù)荷的聯(lián)絡(luò)線引起的低頻振蕩現(xiàn)象；如何防止由于大型互聯(lián)系統(tǒng)頻率維持能力逐漸減弱且可能的有功沖擊加大可能引起的頻率穩(wěn)定問(wèn)題；如何防止帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器和無(wú)功功率缺額可能引起的電壓穩(wěn)定問(wèn)題。對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的研究發(fā)展至今，已形成為一個(gè)研究?jī)?nèi)容日新月異、研究方法多種多樣、應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊的綜合性研究領(lǐng)域電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究的內(nèi)容9/9/202314電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念隨著電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模的增大，不斷出現(xiàn)大量新的穩(wěn)定問(wèn)題：電力系統(tǒng)穩(wěn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題：系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到擾動(dòng)后能否恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或過(guò)渡到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的問(wèn)題。同步運(yùn)行狀態(tài)：所有并聯(lián)運(yùn)行的同步電機(jī)都有相同的電角速度。是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)重要標(biāo)志。在這種運(yùn)行狀態(tài)下，表征運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)具有接近于不變的數(shù)值，通常稱為穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于作用于其軸上的轉(zhuǎn)矩的平衡。轉(zhuǎn)矩平衡與穩(wěn)定性：轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)矩必須平衡，發(fā)電機(jī)才能穩(wěn)定地與系統(tǒng)同步運(yùn)行；但轉(zhuǎn)矩平衡并不一定能穩(wěn)定運(yùn)行。9/9/202315電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題：系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到擾動(dòng)后能否恢同步穩(wěn)定性問(wèn)題：電力系統(tǒng)在運(yùn)行中受到微小的或大的擾動(dòng)之后能否繼續(xù)保持系統(tǒng)中同步電機(jī)間同步運(yùn)行的問(wèn)題。這種穩(wěn)定性是根據(jù)功角的變化規(guī)律來(lái)判斷的，因而又稱功角穩(wěn)定性。穩(wěn)定分類靜態(tài)穩(wěn)定

暫態(tài)穩(wěn)定按電力系統(tǒng)承受擾動(dòng)的大小，分為

9/9/202316電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念同步穩(wěn)定性問(wèn)題：電力系統(tǒng)在運(yùn)行中受到微小的或大的擾動(dòng)之后能否擾動(dòng)大小概念原因小干擾正常的負(fù)荷和參數(shù)的波動(dòng)1個(gè)別電動(dòng)機(jī)的接入和切除；2加負(fù)荷和減負(fù)荷；3架空輸電線因風(fēng)吹擺動(dòng)引起線間距離（影響線路電抗）的微小變化；4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可能產(chǎn)生微小變化。大干擾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化，功率、電流和電壓變化大1負(fù)荷的突然變化，如投入或切除大容量的用戶等；2突然增加或減小發(fā)電機(jī)出力，如切除一臺(tái)容量較大的發(fā)電機(jī)；3發(fā)生短路故障和斷線故障，無(wú)故障斷開(kāi)線路也屬于這一類干擾。9/9/202317電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念擾動(dòng)大小概念原因小干擾正常的負(fù)荷和參數(shù)的波動(dòng)1個(gè)別電動(dòng)機(jī)1981年中國(guó)水利電力部制訂的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定作了如下規(guī)定：分類定義靜態(tài)穩(wěn)定指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性的失步，自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。暫態(tài)穩(wěn)定指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并過(guò)渡到新的或恢復(fù)到原來(lái)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式的能力。通常指第一或第二振蕩周期不失步。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定指電力系統(tǒng)受到干擾后，不發(fā)生振幅不斷增大的振蕩而失步。9/9/202318電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念1981年中國(guó)水利電力部制訂的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中對(duì)電小干擾：對(duì)系統(tǒng)行為特性影響與干擾地點(diǎn)和大小無(wú)關(guān)。在運(yùn)行點(diǎn)對(duì)特性曲線線性化，判別系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定或不穩(wěn)定。六、研究方法大干擾：結(jié)構(gòu)變化對(duì)運(yùn)行點(diǎn)有很大偏移，不能線性化——機(jī)電暫態(tài)過(guò)程，判別暫態(tài)穩(wěn)定，用數(shù)值方法求解。9/9/202319電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念小干擾：對(duì)系統(tǒng)行為特性影響與干擾地點(diǎn)和大小無(wú)關(guān)。在運(yùn)行點(diǎn)對(duì)特15-2功角的概念一電路分析二功角特性三功角四功角特性圖9/9/202320電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念15-2功角的概念一電路分析8/3/202320電力系一、電路分析圖15-1簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電路不考慮電阻及導(dǎo)納發(fā)電機(jī)輸出電磁功率：系統(tǒng)總阻抗：無(wú)限大容量母線隱極機(jī)9/9/202321電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念一、電路分析圖15-1簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電路不考慮電阻及發(fā)電機(jī)輸出電磁功率：二、功角特性/功率特性9/9/202322電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念發(fā)電機(jī)輸出電磁功率：二、功角特性/功率特性8/3/20232圖15-3功角特性當(dāng)發(fā)電機(jī)電勢(shì)Eq和受端電壓V均恒定時(shí)，傳輸功率Pe是角度δ的正弦函數(shù)。9/9/202323電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念圖15-3功角特性當(dāng)發(fā)電機(jī)電勢(shì)E傳輸功率的大小與相位角δ密切相關(guān)，稱δ為“功角”或“功率角”。傳輸功率與功角δ的關(guān)系，稱為“功角特性”或“功率特性”。功角δ除了表征系統(tǒng)的電磁關(guān)系之外，還表明了各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)位置。定義：9/9/202324電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念傳輸功率的大小與相位角δ密切相關(guān)，稱δ為“功角”或“功率角”三、功角δ為電勢(shì)與電壓之間的相位角。9/9/202325電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念三、功角δ為電勢(shì)與電壓之間的相位角。8/3/202325電功角相對(duì)空間的位置PTPEωNEqVωNVEqEq9/9/202326電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念功角相對(duì)空間的位置PTPEωNEqVωNVEqEq8/3/2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上作用著兩種轉(zhuǎn)矩：1電磁轉(zhuǎn)矩Me，它向系統(tǒng)輸出，是制動(dòng)性轉(zhuǎn)距；2機(jī)械轉(zhuǎn)矩MT，它由原動(dòng)機(jī)輸入，是加速性轉(zhuǎn)距。PTPewN正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)矩平衡，轉(zhuǎn)速恒定電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械轉(zhuǎn)矩用對(duì)應(yīng)的電磁功率和機(jī)械功率描述9/9/202327電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上作用著兩種轉(zhuǎn)矩：PTPewN正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)矩平衡EqwNV送端系統(tǒng)受端系統(tǒng)d0PT=Pe=P0

PTPewN9/9/202328EqwNV送端系統(tǒng)受端系統(tǒng)d0PT=Pe=P0PTPePTPeEqwNVwNd0：PT>Pe

d1：PT1=Pe

EqVd0wN1d19/9/202329PTPeEqwNVwNd0：PT>Ped1：PT1=Pe功角的物理意義表示電勢(shì)Eq和V之間的夾角，即表示系統(tǒng)的電磁關(guān)系。表示了各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)空間位置，又稱為“位置角”。通過(guò)δ，可以把電力系統(tǒng)間的電磁運(yùn)動(dòng)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)。9/9/202330電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念功角的物理意義表示電勢(shì)Eq和V之間的夾角，即表示系統(tǒng)的電磁關(guān)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述及一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械比擬9/9/202331電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述及一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械比擬8/3/202331電P0P1d0dPed1四、功角特性圖9/9/202332電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念P0P1d0dPed1四、功角特性圖8/3/202332電15-3靜態(tài)穩(wěn)定的初步概念15-3靜態(tài)穩(wěn)定的初步概念同步運(yùn)行轉(zhuǎn)矩平衡？一、功角特性分析二、靜態(tài)穩(wěn)定初步概念9/9/202333電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念15-3靜態(tài)穩(wěn)定的初步概念15-3靜態(tài)穩(wěn)定的初步概念同定義電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定——靜態(tài)穩(wěn)定(SteadyStability)

電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性的失步，自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。9/9/202334電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念定義電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定——靜態(tài)穩(wěn)定(SteadyStab例如：個(gè)別電動(dòng)機(jī)的接入和切除，加負(fù)荷和減負(fù)荷；架空輸電線因風(fēng)吹擺動(dòng)引起的線間距離的微小變化；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度不是絕對(duì)均勻的，即功角是有微小變化的。電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題實(shí)際上就是確定系統(tǒng)的某個(gè)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)能否保持的問(wèn)題。9/9/202335電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念例如：8/3/202335電力系統(tǒng)分析第十五章電力一、功角特性分析

穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)有兩個(gè)平衡點(diǎn)a和b。9/9/202336電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念一、功角特性分析

穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)有兩個(gè)平衡點(diǎn)a和b。8/3/20a點(diǎn):回到a點(diǎn)（振蕩）減速d減小正的Dd干擾回到a點(diǎn)（振蕩）加速d增大負(fù)的Dd干擾a'a''0Pe9/9/202337電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念a點(diǎn):回到a點(diǎn)（振蕩）減速d減小正的Dd干擾回到a點(diǎn)（振ta點(diǎn)能穩(wěn)定運(yùn)行9/9/202338電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念ta點(diǎn)能穩(wěn)定運(yùn)行8/3/202338電力系統(tǒng)分析第十b點(diǎn):加速d增大正的Dd干擾減速d減小負(fù)的Dd干擾0Pe失步DP增大d增大b'b''回到a點(diǎn)|DP|增大d減小9/9/202339b點(diǎn):加速d增大正的Dd干擾減速d減小負(fù)的Dd干擾0tb點(diǎn)是不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)9/9/202340tb點(diǎn)是不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)8/3/202340故a點(diǎn)為靜態(tài)穩(wěn)定點(diǎn)，b點(diǎn)為靜態(tài)不穩(wěn)定點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)一定在a點(diǎn)。0Pe9/9/202341故a點(diǎn)為靜態(tài)穩(wěn)定點(diǎn)，b點(diǎn)為靜態(tài)不穩(wěn)定點(diǎn)，正常運(yùn)9/9/202342電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念8/3/202342電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)定義如果在工作點(diǎn)處S大于0，系統(tǒng)在該點(diǎn)是靜態(tài)穩(wěn)定的如果S小于0，則系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的S的數(shù)值大小可以說(shuō)明靜態(tài)穩(wěn)定的程度，或者說(shuō)表示了發(fā)電機(jī)維持與系統(tǒng)同步運(yùn)行的能力于是系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)可以表示為二、靜態(tài)穩(wěn)定初步概念9/9/202343電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念定義如果在工作點(diǎn)處S大于0，系統(tǒng)在該點(diǎn)是靜態(tài)穩(wěn)定的二、靜態(tài)0Pe9/9/202344電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念0Pe8/3/202344電力系統(tǒng)分析第十五章電力整步功率系數(shù)：表明發(fā)電機(jī)維持同步運(yùn)行的能力，即靜態(tài)穩(wěn)定的程度。9/9/202345電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念整步功率系數(shù)：表明發(fā)電機(jī)維持同步運(yùn)行的能力，即靜態(tài)穩(wěn)定的程度靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)以有功功率表示的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)簡(jiǎn)單系統(tǒng)9/9/202346電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)以有功功率表示的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)簡(jiǎn)單系統(tǒng)8/9/9/202347電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念8/3/202347電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)9/9/202348電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念8/3/202348電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性是研究電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式下受到微小干擾時(shí)的穩(wěn)定性問(wèn)題。假如在電力系統(tǒng)中有一瞬時(shí)小干擾，在干擾消失后，系統(tǒng)能回復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)；而在一個(gè)永久性的小干擾作用下，系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)暫態(tài)過(guò)程后，能達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，則這一系統(tǒng)被認(rèn)為是靜態(tài)穩(wěn)定的、否則系統(tǒng)在小干擾下將是靜態(tài)不穩(wěn)定的。靜態(tài)穩(wěn)定研究的是系統(tǒng)對(duì)微小干擾的適應(yīng)能力，或者說(shuō)考慮的是系統(tǒng)在運(yùn)行點(diǎn)處維持同步運(yùn)行的能力，系統(tǒng)是否能夠維持靜態(tài)穩(wěn)定主要與系統(tǒng)在擾動(dòng)發(fā)生前的運(yùn)行方式有關(guān)，與小干擾的大小及具體發(fā)生地點(diǎn)無(wú)關(guān)。9/9/202349電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性是研究電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式下受到15-4暫態(tài)穩(wěn)定的初步概念電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定——暫態(tài)穩(wěn)定(TransientStability)

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并過(guò)渡到新的或恢復(fù)到原來(lái)穩(wěn)定方式的能力。9/9/202350電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念15-4暫態(tài)穩(wěn)定的初步概念電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定——暫態(tài)穩(wěn)定一、暫態(tài)穩(wěn)定性與干擾的型式有關(guān)，一般有3種基本形式：

(原因)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或參數(shù)突然變化，常見(jiàn)的是短路。無(wú)故障斷開(kāi)線路也屬這一類干擾；突然增加或減少發(fā)電機(jī)出力；突然增加或減少大量負(fù)荷。9/9/202351電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念一、暫態(tài)穩(wěn)定性與干擾的型式有關(guān)，一般有3種基本形式：

(原因

由于大干擾的形式不同，系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式下受到大干擾后的暫態(tài)穩(wěn)定情況也不相同，即同一個(gè)電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式和某種干擾下是暫態(tài)穩(wěn)定的，但在另一種運(yùn)行方式和另一種干擾下可能不穩(wěn)定。在分析某一系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性時(shí)，首先必須確定出系統(tǒng)的初始運(yùn)行方式。系統(tǒng)的干擾方式則應(yīng)視具體情況而定。9/9/202352電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念

由于大干擾的形式不同，系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式下受到大干擾后的暫電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析基本的假定

不考慮短路電流中非周期分量的作用并假定發(fā)電機(jī)定子電阻為零。暫態(tài)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)中的頻率基本不變，仍為50Hz。當(dāng)故障為不對(duì)稱故障時(shí)，只計(jì)正序基頻分量的影響。9/9/202353電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析基本的假定

不考慮短路電流中非周期分量圖15－7切除一回輸電線路切除一回線路后GT-1LT-2VP,QjXdjXT1jXT2jXLjXL二、電路分析9/9/202354電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念圖15－7切除一回輸電線路切除一回線路后GT-1LT-2假定Eq保持不變<0PePIIPI三、暫態(tài)過(guò)程分析9/9/202355假定Eq保持不變<0PePIIPI三、暫態(tài)過(guò)程分析8/3/20PePI原動(dòng)機(jī)功率：PT=P0正常時(shí)運(yùn)行在a(da)：wG=wN9/9/2023560PePI原動(dòng)機(jī)功率：PT=P0正常時(shí)運(yùn)行在a(da)：wG0PePI切除一回線路整個(gè)過(guò)程中調(diào)速器不動(dòng)，PT=P0不變。假設(shè)9/9/2023570PePI切除一回線路整個(gè)過(guò)程中調(diào)速器不動(dòng)，PT=P0不變。0PePIIPIt=0，d=da系統(tǒng)工作在b點(diǎn)c點(diǎn)加速，Dw>0d增大情況19/9/2023580PePIIPIt=0，d=da系統(tǒng)工作在b點(diǎn)c點(diǎn)加速，D過(guò)c點(diǎn)d=dmaxd點(diǎn)：減速，Dw>0d增大c點(diǎn)：Dw=0Dw>00PePIIPIDw9/9/202359過(guò)c點(diǎn)d=dmaxd點(diǎn)：減速，Dw>0d增大c點(diǎn)：Dw=過(guò)c點(diǎn)，Dw<0，減速d減小d點(diǎn)：減速Dw<0d減小，Dw=0，加速，Dw>0d增大……穩(wěn)定在c點(diǎn)：Dw=0，PT=Pe0PePIIPIDw9/9/202360過(guò)c點(diǎn)，Dw<0，減速d減小d點(diǎn)：減速Dw<0d減小，d,DwdadcdmaxdDwt角度、角速度隨時(shí)間變化圖形：0PePIIPI9/9/202361d,DwdadcdmaxdDwt角度、角速度隨時(shí)間變?cè)谇闆r1的運(yùn)行方式下，系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的。0PePIIPI可見(jiàn)9/9/202362在情況1的運(yùn)行方式下，系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的。當(dāng)初始運(yùn)行功率較高時(shí)情況2過(guò)c'點(diǎn)，Dw>0d增大Dw>0，d增大c'點(diǎn)發(fā)電機(jī)間不再同步，系統(tǒng)失去了暫態(tài)穩(wěn)定性

0PePIIPI9/9/202363當(dāng)初始運(yùn)行功率較高時(shí)情況2過(guò)c'點(diǎn)，Dw>0d增大Dw>0Pe臨界角PIIPI9/9/2023640Pe臨界角PIIPI8/3/202364角度、角速度隨時(shí)間變化圖形：情況2下系統(tǒng)不具有暫態(tài)穩(wěn)定性9/9/202365角度、角速度隨時(shí)間變化圖形：情況2下系統(tǒng)不具有暫態(tài)穩(wěn)圖15-8暫態(tài)穩(wěn)定的概念9/9/202366圖15-8暫態(tài)穩(wěn)定的概念8/3/202366圖15-9失去暫態(tài)穩(wěn)定9/9/202367圖15-9失去暫態(tài)穩(wěn)定8/3/202367二、暫態(tài)穩(wěn)定初步概念電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下，受到大干擾后，能從原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)(平衡點(diǎn))，不失去同步地過(guò)渡到新的運(yùn)行狀態(tài)，并在新運(yùn)行狀態(tài)下穩(wěn)定地運(yùn)行——同步運(yùn)行，即認(rèn)為電力系統(tǒng)在這個(gè)方式下是暫態(tài)穩(wěn)定的。暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)：大擾動(dòng)后功角隨時(shí)間變化的特性9/9/202368二、暫態(tài)穩(wěn)定初步概念電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下，受如果電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式下受到某種形式的大擾動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程后能夠恢復(fù)到原始的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式或過(guò)渡到一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式，則認(rèn)為系統(tǒng)在這種情況下是暫態(tài)穩(wěn)定的。暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動(dòng)前的運(yùn)行方式有關(guān)，而且與擾動(dòng)的類型、地點(diǎn)及持續(xù)時(shí)間有關(guān)。一般采用的是對(duì)全系統(tǒng)非線性狀態(tài)方程的數(shù)值積分法進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的時(shí)域仿真，通過(guò)對(duì)計(jì)算得到的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)(如轉(zhuǎn)子角)的動(dòng)態(tài)過(guò)程的分析判別系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。9/9/202369電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念如果電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式下受到某種形式的大擾動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)15-5負(fù)荷穩(wěn)定的概念在電力系統(tǒng)的負(fù)荷中，主要成分是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電負(fù)荷。其中，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷又占主要成分。在電動(dòng)機(jī)負(fù)荷中，一部分為同步電動(dòng)機(jī)，大部分為異步電動(dòng)機(jī)。同步M負(fù)荷——受擾前后能否繼續(xù)保持同步運(yùn)行的穩(wěn)定性？異步M負(fù)荷——運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題？9/9/202370電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念15-5負(fù)荷穩(wěn)定的概念在電力系統(tǒng)的負(fù)荷中，主要成分是工農(nóng)業(yè)異步M迅速減速以致停轉(zhuǎn)M吸收功率小運(yùn)行電壓過(guò)低或機(jī)械負(fù)荷過(guò)重電廠發(fā)電機(jī)輸出功率變化發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)失去同步9/9/202371電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念異步M迅速減速以致停轉(zhuǎn)M吸收功率小運(yùn)行電壓過(guò)低或電廠發(fā)電機(jī)發(fā)一、負(fù)荷靜態(tài)穩(wěn)定概念節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷——綜合告負(fù)荷，數(shù)量眾多的各用電設(shè)備以且變配電設(shè)備穩(wěn)定分析中以一臺(tái)等值異步電動(dòng)機(jī)來(lái)代表異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化等值電路

R/SjXσI0IjXmV圖12-1異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化等值電路9/9/202372電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念一、負(fù)荷靜態(tài)穩(wěn)定概念節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷——綜合告負(fù)荷，數(shù)量眾多的各用0MMeMMab異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)距異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)距一、轉(zhuǎn)距-轉(zhuǎn)差特性

異步M的電磁轉(zhuǎn)矩9/9/202373電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念0MMeMMab異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)距異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)距一、轉(zhuǎn)距二、轉(zhuǎn)距-轉(zhuǎn)差特性分析0MMeMMabsasa'ΔMa點(diǎn)sa

sa'點(diǎn)Δs減小a'1情況19/9/202374電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念二、轉(zhuǎn)距-轉(zhuǎn)差特性分析0MMeMMabsasa'ΔMa點(diǎn)sa0MMeMMabsbsb'DM電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)sb

sb'點(diǎn)Ds增大b'2情況29/9/202375電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念0MMeMMabsbsb'DM電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)sbsb'點(diǎn)D三、負(fù)荷穩(wěn)定的概念負(fù)荷穩(wěn)定性就是負(fù)荷在正常運(yùn)行中受到擾動(dòng)后能保持在某一恒定轉(zhuǎn)差下繼續(xù)運(yùn)行的能力。用ΔM/Δs>0作為負(fù)荷靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)。0MMeMMab9/9/202376電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念三、負(fù)荷穩(wěn)定的概念負(fù)荷穩(wěn)定性就是負(fù)荷在正常運(yùn)行中受到擾動(dòng)后能15-6電壓穩(wěn)定性的概念世界上電壓穩(wěn)定大事故：1978年12月19日，法國(guó)電網(wǎng)1983年12月27日，瑞典電網(wǎng)1987年7月23日，日本東京電網(wǎng)1989年3月13日，加拿大魁北克電網(wǎng)1996年7月2日，美國(guó)西部聯(lián)合電網(wǎng)（WSCC）9/9/202377電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念15-6電壓穩(wěn)定性的概念世界上電壓穩(wěn)定大事故：8/3/20我國(guó)十大電壓穩(wěn)定事故：1972年7月20日，浙江1972年7月27日，湖北1980年7月27日，安徽1982年8月7日，華中1989年8月4日，貴州1990年9月20日，廣東1993年3月14日，新疆1993年4月24日，海南1995年9月9日，寧夏1997年2月27日，西北9/9/202378電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念我國(guó)十大電壓穩(wěn)定事故：1972年7月20日，浙江1990年一、電壓失穩(wěn)的特點(diǎn)

事故發(fā)生具有突然性和隱蔽性。運(yùn)行人員在電壓不穩(wěn)定事故發(fā)生初期很難察覺(jué)。事故發(fā)展具有不可控性。電壓不穩(wěn)定一旦發(fā)生，不能及時(shí)地采取緊急控制來(lái)阻止電壓的下降，最終可能會(huì)導(dǎo)致全系統(tǒng)大面積電壓崩潰。事故發(fā)生時(shí)系統(tǒng)一般處于負(fù)荷過(guò)載狀態(tài)。9/9/202379電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念一、電壓失穩(wěn)的特點(diǎn)

事故發(fā)生具有突然性和隱蔽性。運(yùn)行人員電壓穩(wěn)定性（VoltageStability）是指在正常運(yùn)行情況下或者遭受干擾后，電力系統(tǒng)維持所有母線電壓在可以接受的穩(wěn)態(tài)值的能力。二、電壓穩(wěn)定的定義9/9/202380電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電壓穩(wěn)定性（VoltageStability）電壓穩(wěn)定性：維持所有母線電壓的能力。在系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性分析中，主要關(guān)注負(fù)荷點(diǎn)電壓的行為，因此電壓穩(wěn)定性有時(shí)也稱為負(fù)荷穩(wěn)定性。比較功角穩(wěn)定性：同步發(fā)電機(jī)間保持同步運(yùn)行的能力；以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間相對(duì)角的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作為判斷穩(wěn)定性的依據(jù)，如前面所講的靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定等。9/9/202381電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電壓穩(wěn)定性：維持所有母線電壓的能力。在系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在遭受一系列故障后導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)大面積、大幅度的母線節(jié)點(diǎn)電壓持續(xù)性下降的過(guò)程。(4)電壓崩潰（VoltageCollapse）電壓崩潰比電壓穩(wěn)定性要復(fù)雜很多，系統(tǒng)母線電壓的崩潰既可以是功角不穩(wěn)定造成的，也可以是電壓不穩(wěn)定造成的，也可能是二者共同作用造成的。它是一個(gè)描述電壓下降的過(guò)程和現(xiàn)象的術(shù)語(yǔ)。注意9/9/202382電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念是指電力系統(tǒng)在遭受一系列故障后導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)大面積、大幅度它不僅指一個(gè)系統(tǒng)不發(fā)生功角失穩(wěn)的能力，還包括在出現(xiàn)任何適當(dāng)而可信的預(yù)想事故或有害的系統(tǒng)變更后，系統(tǒng)維持電壓穩(wěn)定的能力。(5)電壓安全性（VoltageSecurity）9/9/202383電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念它不僅指一個(gè)系統(tǒng)不發(fā)生功角失穩(wěn)的能力，還包括在出電壓穩(wěn)定性：強(qiáng)調(diào)在正常運(yùn)行和某種故障條件下維持所有母線電壓在可以接受的水平的能力。電壓安全性：強(qiáng)調(diào)在任意適當(dāng)而可信的預(yù)想事故或者系統(tǒng)變更后都能確保系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的能力。電壓安全性比電壓穩(wěn)定性要求更高。比較9/9/202384電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電壓穩(wěn)定性：強(qiáng)調(diào)在正常運(yùn)行和某種故障條件下維持所有母線電壓在(6)電壓不穩(wěn)定(VoltageInstability)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)、負(fù)荷增大或者系統(tǒng)變更后使得一些母線電壓急劇下降或者向下漂移，并且運(yùn)行人員和自動(dòng)裝置的控制已經(jīng)無(wú)法終止這種電壓衰落，從而使得系統(tǒng)的完整性遭到破壞，功率不能正常的傳送給用戶，則稱此時(shí)系統(tǒng)是電壓不穩(wěn)定的。9/9/202385電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念(6)電壓不穩(wěn)定(VoltageInstability電壓不穩(wěn)定最終可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性后果——電壓崩潰；電壓崩潰不一定由電壓不穩(wěn)定引起，也可能由功角不穩(wěn)定引起。比較9/9/202386電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電壓不穩(wěn)定最終可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性后果——電壓崩潰；比較815-7發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程一、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程二、參考軸與角度三、用標(biāo)幺值表示的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程四、慣性時(shí)間常數(shù)的意義9/9/202387電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念15-7發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程一、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程8/3/2023一、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程

由旋轉(zhuǎn)物體的力學(xué)定律原動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg?m?s2機(jī)械角加速度rad/s2DMa=MT-Me為不平衡轉(zhuǎn)矩kg?m9/9/202388電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念一、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程

由旋轉(zhuǎn)物體的力學(xué)定律原動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)1、以機(jī)械角度表示轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械角速度(rad/s)從某一固定參考軸算起的機(jī)械角位移(rad)9/9/202389電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念1、以機(jī)械角度表示轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械角速度(rad/s)從某一如發(fā)電機(jī)的極對(duì)數(shù)為p2、以電角度表示機(jī)械電氣單位角度Qqrad角速度Wwrad/s角加速度Aarad/s29/9/202390電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念如發(fā)電機(jī)的極對(duì)數(shù)為p2、以電角度表示機(jī)械電氣單位角度Qqra等式兩邊乘以p

單位均是有名單位角度以什么軸為參考？注意9/9/202391電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念等式兩邊乘以p單位均是有名單位角度以什么軸為參考？注意8/二、參考軸與角度

固定參考軸同步旋轉(zhuǎn)軸參考軸固定同步角度qd角速度wDw可見(jiàn)角加速度與參考軸的選擇無(wú)關(guān)。9/9/202392電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念二、參考軸與角度

固定參考軸同步旋轉(zhuǎn)軸參考軸固定同步角度qd相對(duì)角和相對(duì)角速度與參考軸的選擇無(wú)關(guān)dij

=di-dj稱為相對(duì)角Dwij=wi

-wj為相對(duì)角速度Dwi稱為絕對(duì)角速度

di稱為絕對(duì)角固定參考軸同步旋轉(zhuǎn)軸9/9/202393電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念相對(duì)角和相對(duì)角速度與參考軸的選擇無(wú)關(guān)dij=di-dj稱三、用標(biāo)幺值表示的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程

有名值選擇轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值MB=SB/WN，上式兩邊除以MB9/9/202394電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念三、用標(biāo)幺值表示的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程

有名值選擇轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值MB=S為慣性時(shí)間常數(shù)，單位為s復(fù)習(xí)：轉(zhuǎn)矩等于功率除以角速度9/9/202395電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念為慣性時(shí)間常數(shù)，單位為s復(fù)習(xí)：轉(zhuǎn)矩等于功率除以角速度8/3/式中的單位：

名稱單位基準(zhǔn)功率角弧度角速度標(biāo)幺值額定角速弧度每秒慣性時(shí)常秒機(jī)械、電磁功率標(biāo)幺值時(shí)間秒9/9/202396電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念式中的單位：名稱單位基準(zhǔn)功率角弧寫(xiě)成狀態(tài)方程的形式9/9/202397電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念寫(xiě)成狀態(tài)方程的形式8/3/202397電力系統(tǒng)分析第四、慣性時(shí)間常數(shù)的意義慣性時(shí)間常數(shù)TJ是反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械慣性的重要參數(shù)。1、TJ的單位=s(秒)9/9/202398電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念四、慣性時(shí)間常數(shù)的意義慣性時(shí)間常數(shù)TJ是反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子適當(dāng)變換后得W*=W/WN以發(fā)電機(jī)額定容量SN為基準(zhǔn)，通常稱為額定慣性時(shí)間常數(shù)選擇MB=MN=SN/WN2、TJ的物理意義9/9/202399電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念適當(dāng)變換后得W*=W/WN以發(fā)電機(jī)額定容量SN為基準(zhǔn)，通常取MT*=1、Me*=0，則DMa*=1。兩邊積分，得TJN=t9/9/2023100電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念取MT*=1、Me*=0，則DMa*=1。兩邊積分，得TTJN的物理意義：當(dāng)發(fā)電機(jī)空載時(shí)，如原動(dòng)機(jī)將一個(gè)數(shù)值等于額定轉(zhuǎn)矩MN的恒定轉(zhuǎn)矩(MT*=1)加到轉(zhuǎn)子上，則轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)(W*=0)啟動(dòng)到轉(zhuǎn)速達(dá)額定值(W*=1)時(shí)所需的時(shí)間t，就是發(fā)電機(jī)組的額定慣性時(shí)間常數(shù)TJN。TJN=t

9/9/2023101電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念TJN的物理意義：當(dāng)發(fā)電機(jī)空載時(shí)，如原動(dòng)機(jī)將一個(gè)數(shù)值等于3、TJ的求取

一般手冊(cè)上只給出反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量和尺寸的GD2值st?m2r/minkVA9/9/2023102電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念3、TJ的求取

一般手冊(cè)上只給出反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量和尺寸在電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算中，當(dāng)已選好全系統(tǒng)統(tǒng)一的基準(zhǔn)功率SB時(shí)，必須將各發(fā)電機(jī)的額定慣性時(shí)間常數(shù)歸算到統(tǒng)一基準(zhǔn)值下注意9/9/2023103電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念在電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算中，當(dāng)已選好全系統(tǒng)統(tǒng)一的基將幾臺(tái)發(fā)電機(jī)合并成一臺(tái)等值發(fā)電機(jī)，合并后等值機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)為9/9/2023104電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念將幾臺(tái)發(fā)電機(jī)合并成一臺(tái)等值發(fā)電機(jī)，合并后等值在多機(jī)電力系統(tǒng)中，對(duì)于第i臺(tái)發(fā)電機(jī)有(略去表示標(biāo)幺值的星號(hào))如何求解方程式？取決于原動(dòng)機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜如何表達(dá)Pei？9/9/2023105電力系統(tǒng)分析第十五章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念在多機(jī)電力系統(tǒng)中，對(duì)于第i臺(tái)發(fā)電機(jī)有(略去表示標(biāo)幺值復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功角穩(wěn)定性基本概念原因危害后果分類分析方法dPejXdjXT1jXT2jXL/29/9/2023106復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功角穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定0Pe同步運(yùn)行轉(zhuǎn)距平衡？a點(diǎn)能穩(wěn)定運(yùn)行b點(diǎn)呢？9/9/2023107復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功角穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定0Pe小干擾后恢復(fù)穩(wěn)定的能力9/9/2023108復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功角靜態(tài)穩(wěn)定0Pe暫態(tài)穩(wěn)定穩(wěn)定性PIIPIGT-1LT-2VP,Q大干擾后能在新的運(yùn)行狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行的能力穩(wěn)定運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定大擾動(dòng)？小擾動(dòng)9/9/2023109復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功角靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定穩(wěn)定性負(fù)荷穩(wěn)定0MMeMMabDM/Ds>09/9/2023110復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功角靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定負(fù)荷穩(wěn)定突然性、隱蔽性、不可控性特點(diǎn)定義電壓穩(wěn)定性、電壓崩潰、電壓安全性、電壓不穩(wěn)定9/9/2023111復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功運(yùn)動(dòng)方程復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概念功角靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定穩(wěn)定性負(fù)荷穩(wěn)定電壓穩(wěn)定9/9/2023112運(yùn)動(dòng)方程復(fù)習(xí)第15章電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念概湖北1972年7月27日大面積停電事故，造成武漢、黃石、黃岡地區(qū)全部停電。由于電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，使丹江口到漢口的220kV輸電線路斷開(kāi)，造成武漢和黃石地區(qū)電壓崩潰，使受端系統(tǒng)全部瓦解，經(jīng)濟(jì)損失約2700萬(wàn)元。我國(guó)十大電壓穩(wěn)定事故9/9/2023113湖北1972年7月27日大面積停電事故，1978年12月19日，法國(guó)電網(wǎng)因輸電線過(guò)載裝置運(yùn)作跳閘，電網(wǎng)瓦解，造成法國(guó)本土四分之三的地區(qū)停電，最長(zhǎng)停電時(shí)間8個(gè)半小時(shí)，其經(jīng)濟(jì)損失至少與50年經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作所取得的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)。世界電壓穩(wěn)定大事故9/9/20231141978年12月19日，法國(guó)電網(wǎng)因輸電線過(guò)載裝置運(yùn)作瑞典大停電事故使南部系統(tǒng)全停電，停電負(fù)荷11400MW，占整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷的67%，電網(wǎng)全部恢復(fù)時(shí)間用了7h以上，事故損失2～3億瑞典克郎，約3000～5000萬(wàn)美元。世界電壓穩(wěn)定大事故9/9/2023115瑞典大停電事故使南部系統(tǒng)全停電，停電負(fù)荷114日本東京大停電事故停電8168MW，影響用戶280萬(wàn)戶，停電時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)3h21min，兩個(gè)500kV變電站及一個(gè)275kV變電站全站停電，影響日本13條鐵路線停運(yùn)達(dá)3h50min，東京地鐵及私營(yíng)鐵路停