電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen

電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性-PowerPointPresen2023/12/27電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen第八章電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定概述簡單系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析自動調節(jié)系統(tǒng)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響復雜電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定計算提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen暫態(tài)穩(wěn)定概述什么是電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性1、大干擾2、與運行方式和干擾方式的關系3、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的校驗暫態(tài)穩(wěn)定分析

1、與時間長短有關2、時間分段：電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen暫態(tài)穩(wěn)定分析：時間分段起始：0~1s，保護、自動裝置動作，但調節(jié)系統(tǒng)作用不明顯，發(fā)電機采用、PT恒定模型；中間：1~5s，AVR、PT的變化明顯，須計及勵磁、調速系統(tǒng)各環(huán)節(jié)；后期：5s~mins，各種設備的影響顯著，描述系統(tǒng)的方程多。本書中重點討論起始階段?；炯俣ǎ孩啪W絡中，ω=ω0（網絡等值電路同穩(wěn)態(tài)分析）⑵只計及正序基波分量，短路故障用正序增廣網絡表示電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen第二節(jié)簡單系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析物理過程分析等面積定則微分方程的數值解法（搖擺曲線法）電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen簡單系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析——物理過程分析

發(fā)電機采用E’模型~故障前：電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電源電勢節(jié)點到系統(tǒng)的直接電抗故障中:

jxΔ電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen故障切除后：功角特性曲線為：PδPT=P0PIPⅢPⅡabcdefkδ0δcδmδh電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen故障發(fā)生后的過程為：

運行點變化原因結果a→b短路發(fā)生PT>PE,加速，ω上升，δ 增大b→cω上升，δ增大ω>ω0,動能增加c→e故障切除PT<PE,開始減速，但 ω>ω0，δ繼續(xù)增大e→f動能釋放減速，當ωf=ω0，動能釋放完 畢，δm角達最大f→kPT<PE,減速δ，減小經振蕩后穩(wěn)定于平衡點k電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen結論：

1若最大搖擺角，系統(tǒng)可經衰減的振蕩后停止于穩(wěn)定平衡點ｋ，系統(tǒng)保持暫態(tài)穩(wěn)定，反之，系統(tǒng)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。

2暫態(tài)穩(wěn)定分析與初始運行方式、故障點條件、故障切除時間、故障后狀態(tài)有關。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen

3電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析是計算電力系統(tǒng)故障及恢復期間內各發(fā)電機組的功率角的變化情況（即δ–ｔ曲線），然后根據角有無趨向恒定（穩(wěn)定）數值，來判斷系統(tǒng)能否保持穩(wěn)定，求解方法是非線性微分方程的數值求解。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen二．等面積定則故障中，機組輸入的機械功率>發(fā)電機輸出的電磁功率，發(fā)電機加速，PδPT=P0PIPⅡabcdfδ0δcδmδh電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen積分得：

左側＝轉子在相對運動中動能的增量；右側＝過剩轉矩對相對位移所做的功――線下方的陰影面積――稱為加速面積；電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen故障切除后

∵

∴

∴

右側＝制動轉矩對相對角位移所做的功PδPT=P0PⅢPⅡcdefkδcδmδh電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen＝線上方的陰影面積（稱為減速面積）

因減速過程中，轉速恢復同步轉速（即加速過程中的動能釋放完畢）時δ角達最大，所以加速面積＝減速面積――等面積定則。

等面積定則的應用

1、在三狀態(tài)暫態(tài)穩(wěn)定分析中確定極限切除角，δ角搖擺越過δh，則PT>PE，將使δ角PⅡ繼續(xù)擴大，系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定?！唳膆是最大允許搖擺角。

電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen當加速面積與允許的減速面積相等時，暫態(tài)穩(wěn)定判據1：

，系統(tǒng)能保持暫態(tài)穩(wěn)定，否則不能保持暫態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen2、加速面積、減速面積的應用例――單相重合閘的作用分析加速面積、減速面積的應用例――單相重合閘的作用分析

~AABCc(1)正常運行~AABCc(2)單相接地電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen~

ABC(3).選相跳閘~

ABC(5).重合失敗~

ABC(4).重合成功~

ABC(6).非全相運行暫態(tài)穩(wěn)定判據2：實際加速面積<允許的減速面積電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen三．微分方程的數值解法（搖擺曲線法）故障中，轉子運動方程為：初始條件：電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen故障切除后，初始條件：是已知初始條件，可進行數值求解的非線性微分方程組，求解轉子運動方程后，可得搖擺曲線，簡單系統(tǒng)，當δ達δm后開始下降，說明功角特性曲線上運行點開始往平衡點k移動，所以δ0δcδmtc電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen暫態(tài)穩(wěn)定判據3：簡單系統(tǒng)中，當δ達δm后開始減小，則系統(tǒng)能保持暫態(tài)穩(wěn)定；δ>180°，系統(tǒng)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。δ-t曲線的計算方法（微分方程數值解法）電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen第三節(jié)發(fā)電機組自動調節(jié)系統(tǒng)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響本節(jié)仍以簡單系統(tǒng)為對象，討論發(fā)電機組的自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)和自動調速系統(tǒng)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響，其中以前者為重點。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen一、自動調節(jié)系統(tǒng)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響(一)自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)的作用在以上的討論中，認為發(fā)電機暫態(tài)電抗x’d后的電動勢E’d在整個暫態(tài)過程中保持恒定，這實際上僅是很粗略地考慮自動調節(jié)勵磁裝置的作用，因而有可能帶來錯誤的結論。例如，若在發(fā)生短路后發(fā)電機在強行勵磁作用下暫態(tài)電動勢升高，則上述近似處理偏于保守，否則相反。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen(二)自動調速系統(tǒng)的作用電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen二、計及自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)作用時的暫態(tài)穩(wěn)定分析為使以下的討論不至過于繁瑣，假設短路后．勵磁機的勵磁電壓在強行勵磁裝置作用下立即升到最大值uffmax。即應用式(6—46)描述強制空載電動勢的變化發(fā)電機待求解的微分方程共有四個?！莿畲艡C的微分方程：電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen二、計及自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)作用時的暫態(tài)穩(wěn)定分析第二個是勵磁繞組微分方程：還有兩個即發(fā)電機的轉子運動人程：電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen以上的遞推計算公式反映了兩類方程交替求解的過程，最終的目的當然是求δ隨t的變化曲線。最后需指出．計及自動調節(jié)勵磁的作用時，已不能再運用等面積定則先求極限切除角度然后計算極限切除時間。而是只能先給定一個切除時間tc計算按此切除時間切除短路時，系統(tǒng)能否保持暫態(tài)穩(wěn)定。對于發(fā)電機與無限大容量系統(tǒng)相連的情形，δ隨時間不斷增長是系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定的標志。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen第四節(jié)復雜電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定計算對于復雜系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析計算，目前比較普遍采用的方法仍是計算擾功發(fā)生后各發(fā)電機轉子之間相對角度隨時間變化的曲線。如果任意兩臺發(fā)電機間相對角隨時間不斷增大且超過180o。，即可判斷系統(tǒng)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。因為多機系統(tǒng)中發(fā)電機的功率是相對角的函數，相對角不斷增大將引起功率的振蕩、系統(tǒng)不能維持同步運行。發(fā)電機和負荷的數學模型的精確度以及所采用的計算方法對復雜系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的計算程序有較大的影響。這里將介紹較簡單的計算程序原理框圖。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen一、假設發(fā)電機暫態(tài)電動勢E’和機械功率PT均為常數，負荷為恒定阻抗的近似計算法對于一般聯(lián)系比較緊密的系統(tǒng)，在受擾動后ls左右即可判斷系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。在這種情況下，假定E’和PT均為常數負荷用恒定阻抗模擬，在工程的近似計算中是可行的。在上述條件下，復雜系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定計算也就是只要求解各發(fā)電視的轉子運動方程．然后根據各機組間的相對角隨時間變化的情況來判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定。但在復雜系統(tǒng)中各發(fā)電機的電磁功率計算不象簡單系統(tǒng)中那樣方便，下面將介紹兩種計算電磁功率的方法及其計算流程。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen第五節(jié)提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施一、故障的抉速切除和自動重合閘裝置的應用快速切除故障對于提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性有決定性的作用電力系統(tǒng)的故障特別是高壓輸電線路的故障大多數是短路故障，而這些短路故障大多數又是暫時性的重合閘的時間受到短路處去游離時間的限制。超高壓輸電線路的短路故降大多數是單相接地故障，單相重合閘時，去游離的時間比采用三相重合閘時要有所加長，電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen二、提高發(fā)電機輸出的電磁功率(一)對發(fā)電機施行強行勵碰(二)電氣制動電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen第五節(jié)提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施(三)變壓器中性點經小電阻接地電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen第五節(jié)提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施三、減少原動機輸出的機械功率電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性PowerPointPresen第五節(jié)提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施四、系統(tǒng)失去穩(wěn)定后的措施(一)設置解列點(二)短期異步運行及再同步的可能性這里僅討論一臺機