畢業(yè)論文電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析

電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析1、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

穩(wěn)態(tài)：運(yùn)行參數(shù)變化很小暫態(tài)：受到突然的擾動(dòng)，運(yùn)行參數(shù)變化很大電磁暫態(tài)過程一一故障分析；只考慮電磁變化，幾十ms。機(jī)電暫態(tài)過程一一穩(wěn)定問題；同時(shí)考慮電磁與機(jī)械參量。

2、穩(wěn)定性概念根據(jù)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，能否回到原來的狀態(tài)或過渡到新的狀態(tài)。分為①靜態(tài)穩(wěn)定：受小干擾，偏離原狀態(tài)，干擾消失后又恢復(fù)平衡；特點(diǎn)：變化量小，可

線性化分析。②暫態(tài)穩(wěn)定：受大干擾，偏離有限，干擾消失后又恢復(fù)平衡；特點(diǎn)：變化量大，不允

許線性化處理。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定：受大干擾較長一段時(shí)間的過程，考慮調(diào)節(jié)與控制裝置作用，時(shí)間較長；考慮自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)作用的分類。電源的穩(wěn)定性，指同步發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性負(fù)荷的穩(wěn)定性，指異步電動(dòng)機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性主要是研究同步發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性。

3、穩(wěn)定性研究方法：1）靜態(tài)穩(wěn)定分析方法：微分方程線性化（小干擾法）通?？梢圆捎迷谶\(yùn)行點(diǎn)處線性化后的系統(tǒng)模型進(jìn)行特征根分析來判別系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。2）暫態(tài)穩(wěn)定分析方法：非線性微分方程數(shù)值解法（時(shí)域法）等面積定則（僅適合單機(jī)無窮大系統(tǒng)）一般釆用的是對全系統(tǒng)非線性狀態(tài)方程的數(shù)值積分法進(jìn)行對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的時(shí)域仿真，通過對計(jì)算得到的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)（如轉(zhuǎn)子角）的動(dòng)態(tài)過程的分析判別系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

4、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)收到小擾動(dòng)后，不發(fā)生振蕩或非周期失步，自動(dòng)恢復(fù)到初試運(yùn)行狀態(tài)的能力。例2：以下哪些屬于電力系統(tǒng)小擾動(dòng)（）A、架空線路因風(fēng)吹擺動(dòng)引起的線間距離微小變化B、個(gè)別電動(dòng)機(jī)的接入和切除C、投入或切除大容量的用戶D、發(fā)生短路故障【答案】AB【解析】C和D屬于電力系統(tǒng)大擾動(dòng)，如圖為一簡單電力系統(tǒng)及系統(tǒng)的等值電路：

功角特性分析

圖9-9系統(tǒng)正常運(yùn)行下的功角特性如圖9-9,穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)有兩個(gè)平衡點(diǎn)PT=PE在某一時(shí)刻系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后，運(yùn)行點(diǎn)會(huì)偏離平衡點(diǎn)。

如圖9-10可見，在a點(diǎn)運(yùn)行，遇到小擾動(dòng)以后，還可以回到原來的狀態(tài)，穩(wěn)定運(yùn)行。

如圖9-11可見，在b點(diǎn)運(yùn)行，遇到小擾動(dòng)以后，不能回到原來的狀態(tài)，也不能穩(wěn)定在一個(gè)新的狀態(tài)，所以，b點(diǎn)不能穩(wěn)定運(yùn)行。

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)。

5、靜態(tài)穩(wěn)定初步概念(1)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(2)如果S小于0,則系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的(3)S的數(shù)值大小可以說明靜態(tài)穩(wěn)定的程度，或者說表示了發(fā)電機(jī)維持與系統(tǒng)同步運(yùn)行的能力。

例3：以下哪項(xiàng)是系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的判據(jù)（）A、運(yùn)行點(diǎn)位于極限功率點(diǎn)后面B、功率隨δ角的增大而增大C、功率隨δ角的增大而減小

【答案】B

6、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。電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)是式中，SEq稱整步功率系數(shù)，根據(jù)SEq>0可以判斷電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性，它是歷史上第一個(gè)也是最常用的一個(gè)靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)。

7、靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)（1）以有功功率表示的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)。（2）系統(tǒng)傳輸?shù)淖畲蠊ΑQ為靜態(tài)穩(wěn)定極限Psl，也是發(fā)電機(jī)能夠發(fā)出的極限功率。（3）實(shí)際上，電力系統(tǒng)不應(yīng)該經(jīng)常在接近靜態(tài)穩(wěn)定極限的情況下運(yùn)行，而應(yīng)保持一定的儲(chǔ)備。正常運(yùn)行時(shí)，為15%-20%；事故后不應(yīng)該小于10%。

8、分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的方法——小擾動(dòng)法

9、用小擾動(dòng)法分析簡單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性（1）系統(tǒng)的線性微分方程式

(2)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性判斷①非周期失去靜態(tài)穩(wěn)定性。當(dāng)Tj>0，SEq<0時(shí)，特征方程式有正負(fù)實(shí)根，此時(shí)△δ隨t增大而增大，關(guān)系曲線如圖(a)所示。②周期性等幅振蕩。在Tj>0，SEq<0時(shí)，特證方程式只有共軛虛根是一種靜態(tài)穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，如圖(b)所示。③負(fù)阻尼的增幅振蕩。當(dāng)發(fā)電機(jī)具有負(fù)阻尼時(shí)，特征方程式的根是實(shí)部為正值的共軛復(fù)根，周期性地失去靜態(tài)穩(wěn)定性，如圖(c)④正阻尼的減幅振蕩。當(dāng)系統(tǒng)具有正阻尼時(shí)，特征方程式的根是實(shí)部為負(fù)值的共軛復(fù)根，周期性地保持靜態(tài)穩(wěn)定，如圖(d)

(3)小擾動(dòng)法理論的實(shí)質(zhì)小擾動(dòng)法是根據(jù)受擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的線性化微分方程式組的特征方程式的根，來判斷未受擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)是否穩(wěn)定的方法。如果特征方程式的根都位于復(fù)數(shù)平面上虛軸的左側(cè)，未受擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)；反之，只要有一個(gè)根位于虛軸的右側(cè)，未受擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)就是不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。

10、保證和提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施根本措施：縮短“電氣距離”，也就是減小各電氣元件的阻抗，主要是電抗。(1)采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置如果按運(yùn)行狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)調(diào)節(jié)，則可以維持發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)。這相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的電抗減小為零。

(2)減小線路電抗采用分裂導(dǎo)線，可以減小架空電力線路的電抗。

(3)提高電力線路的額定電壓在電力線路始末端電壓間相位角保持不變的前提下，沿電力線路傳輸?shù)挠泄β蕦⒔频嘏c電力線路額定電壓的平方成正比。換言之，提高電力線路的額定電壓相當(dāng)于減小電力線路的電抗。

(4)采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償首先要解決的是補(bǔ)償度問題。串聯(lián)電容器補(bǔ)償度KC=XC/XL一般講，Kc愈大，電力線路補(bǔ)償后的總電抗愈小，對提高靜態(tài)穩(wěn)定性愈有利。但kc受以下條件限制，不可能無限制增大。①短路電流不能過大。②kc過大時(shí)(Kc>1),短路電流呈容性，這時(shí)電流、電壓相位關(guān)系的紊亂將引起某些保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。③kc過大時(shí)，電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)低頻的自發(fā)振蕩現(xiàn)象。④kc過大將會(huì)出現(xiàn)同步發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁現(xiàn)象?？紤]以上限制條件，串聯(lián)電容器的補(bǔ)償度一般以小于0.5為宜。

(5)改善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)①增加電力線路的回路數(shù)②加強(qiáng)電力線路兩端系統(tǒng)各自內(nèi)部的聯(lián)系③在電力系統(tǒng)中間接入中間調(diào)相機(jī)或接入中間電力系統(tǒng)。

例題4：以下那些措施可以提供系統(tǒng)的靜