電力系統(tǒng)穩(wěn)定講義

電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制清華大學(xué)電機(jī)工程系閔勇概述我國(guó)電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀穩(wěn)定問(wèn)題的提出和研討內(nèi)容電力系統(tǒng)穩(wěn)定的根本概念電力系統(tǒng)穩(wěn)定研討的對(duì)象和方法穩(wěn)定問(wèn)題的提出和研討內(nèi)容聯(lián)網(wǎng)的必要性1831年法拉第發(fā)明電磁感應(yīng)定律，電能成為二次能源，就地運(yùn)用1885和1895年〔NicholasTesla)發(fā)明了單相變壓器和三相變壓器1891年出現(xiàn)了三相交流輸電，遠(yuǎn)間隔輸電成為能夠，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)由于實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)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)轉(zhuǎn)，從而構(gòu)成了早期的互聯(lián)電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的效益多個(gè)地域聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成大型互聯(lián)電網(wǎng)后：有利于地域間電力的平衡和經(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)的抗沖擊才干有利于提高系統(tǒng)的供電質(zhì)量——由于互聯(lián)絡(luò)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)越大穩(wěn)定問(wèn)題的提出和研討內(nèi)容我國(guó)電力系統(tǒng)開(kāi)展歷史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年超越1億，95年超越2億， 96年開(kāi)場(chǎng)世界第二，2000年超越3億，07年過(guò)7億，09年過(guò)8億發(fā)電量：2007年3.256萬(wàn)億千瓦時(shí)，世界第二位目前全國(guó)電網(wǎng)覆蓋率：96.4%穩(wěn)定問(wèn)題的提出和研討內(nèi)容全國(guó)裝機(jī)容量2021年8.74億千瓦USabout1100GWin2021全國(guó)發(fā)電量2021年36506億千瓦時(shí)大區(qū)聯(lián)網(wǎng)符合電網(wǎng)開(kāi)展的普通規(guī)律，大范圍進(jìn)展資源優(yōu)化配置，提高運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性、可靠性。水火電互濟(jì)減少地域備用容量錯(cuò)峰效應(yīng)事故情況下功率緊急援助等符合我國(guó)能源、負(fù)荷的實(shí)踐分布情況我國(guó)一次能源資源分布格局特點(diǎn)煤炭資源：全國(guó)近80％的煤炭?jī)?chǔ)量在華北和西北地域，東北、華東和中南地域儲(chǔ)量很少。水能資源：全國(guó)近80％的水能資源在西部，特別是西南地域，中、東部地域分布的很少。我國(guó)各地域的電力需求情況很不平衡，東部地域經(jīng)濟(jì)興隆，電力負(fù)荷需求旺盛，中、西部經(jīng)濟(jì)落后，電力負(fù)荷需求相對(duì)要小。全國(guó)電力流向我國(guó)大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的指點(diǎn)方針西電東送為了實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，開(kāi)發(fā)西部的水能、煤炭資源，滿足東部地域電力需求。構(gòu)成北、中、南三大輸電通道南北互供北、中、南各大區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)獲得周邊聯(lián)網(wǎng)效益反方意見(jiàn)我國(guó)大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程2001年5月東北與華北電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)2001年12月福建與華東電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)2002年4月川渝與華中電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)2003年9月19日到9月21日華北－華中聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)調(diào)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了東北、華北、華中、川渝電網(wǎng)500KV交流互聯(lián)。

2021年全國(guó)電網(wǎng)表示圖三華同步電網(wǎng)〔華中+川渝、華北、華東〕、東北電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、西北電網(wǎng)，同步電網(wǎng)之間以直流或直流背靠背相聯(lián)。電壓等級(jí)開(kāi)展情況千伏1990195019601970198035~110千伏220千伏330千伏500千伏AC/DC2000750千伏20051000千伏電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的提出電網(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，因此得到了非常迅速的開(kāi)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)轉(zhuǎn)方式越來(lái)越復(fù)雜，保證系統(tǒng)平安可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的難度也越來(lái)越大，使電網(wǎng)的平安穩(wěn)定問(wèn)題越來(lái)越突出。在現(xiàn)代大電網(wǎng)中，各區(qū)域、各部分相互聯(lián)絡(luò)、親密相關(guān)、在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中相互影響。假設(shè)電網(wǎng)構(gòu)造不完善，短少必要的平安措施，一個(gè)部分的小擾動(dòng)或異常運(yùn)轉(zhuǎn)也能夠引起全系統(tǒng)的連鎖反響，甚至呵斥大面積的系統(tǒng)瓦解。穩(wěn)定問(wèn)題的提出和研討內(nèi)容電力系統(tǒng)穩(wěn)定研討的內(nèi)容根本問(wèn)題——早期穩(wěn)定研討的內(nèi)容聯(lián)網(wǎng)后發(fā)電機(jī)組能否仍能按如下額定功率順利地送出功率，假設(shè)不能，應(yīng)該如何確定發(fā)電機(jī)的最大允許輸出功率?線路可以傳送的功率能否依然只受經(jīng)濟(jì)電流密度和最大允許電流(熱穩(wěn)定極限)限制，假設(shè)不是，應(yīng)該如何確定線路允許的最大傳送功率?線路出現(xiàn)短路或跳閘等事故時(shí)系統(tǒng)能否依然正常運(yùn)轉(zhuǎn)，假設(shè)不能，應(yīng)該引入什么樣的維護(hù)安裝和／或穩(wěn)定控制安裝?穩(wěn)定問(wèn)題的提出和研討內(nèi)容電力系統(tǒng)穩(wěn)定研討的內(nèi)容隨著電網(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)構(gòu)造比較薄弱的情況下防止由于某一設(shè)備或線路的缺點(diǎn)產(chǎn)生連鎖反響，導(dǎo)致全系統(tǒng)的穩(wěn)定事故；如何防止長(zhǎng)間隔重負(fù)荷的聯(lián)絡(luò)線引起的低頻振蕩景象；如何防止由于大型互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)頻率維持才干逐漸減弱且能夠的有功沖擊加大能夠引起的頻率穩(wěn)定問(wèn)題；如何防止帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器和無(wú)功功率缺額能夠引起的電壓穩(wěn)定問(wèn)題。對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的研討開(kāi)展至今，已構(gòu)成為一個(gè)研討內(nèi)容日新月異、研討方法多種多樣、運(yùn)用領(lǐng)域非常寬廣的綜合性研討領(lǐng)域穩(wěn)定問(wèn)題的提出和研討內(nèi)容電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義開(kāi)展歷史隨著電力工業(yè)的出現(xiàn)而出現(xiàn)1920s：C.P.Steinmetz,“Powercontrolandstabilityofelectricgeneratingstations,〞AIEETrans.,vol.XXXIX,PartII,pp.1215–1287,July1920.隨著電力工業(yè)的不斷開(kāi)展而變化內(nèi)涵、外延及分類(lèi)分析方法和工具控制實(shí)際和手段早期局限于功角穩(wěn)定Before1980s?近年來(lái)，系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大，電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定及區(qū)域間振蕩等問(wèn)題引起越來(lái)越多的注重——穩(wěn)定問(wèn)題的概念需求進(jìn)一步準(zhǔn)確化1995年<中國(guó)電力百科全書(shū)>中關(guān)于穩(wěn)定性的定義電力系統(tǒng)在遭到擾動(dòng)后,憑仗系統(tǒng)本身固有的才干和控制設(shè)備的作用，回復(fù)到原始穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)方式，或者到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)方式〔的才干〕。來(lái)源：IEEETaskForceReport,ProposedTerms&DefinitionsofPowerSystemStabilityIEEETrans.OnPAS,Vol.PAS-101,No.7,1982P.Kundur<電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制>中關(guān)于穩(wěn)定性的定義電力系統(tǒng)穩(wěn)定可以概括地定義為這樣一種電力系統(tǒng)的特性，即它可以運(yùn)轉(zhuǎn)于正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的平衡形狀，在蒙受擾動(dòng)后可以恢復(fù)到可以允許的平衡形狀?！狿owerSystemStabilityandControl中譯本,2002Powersystemstabilitymaybebroadlydefinedasthatpropertyofapowersystemthatenablesittoremaininastateofoperatingequilibriumundernormaloperatingconditionsandtoregainanacceptablestateofequilibriumafterbeingsubjectedtoadisturbance——PowerSystemStabilityandControl,19942001年我國(guó)<電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定導(dǎo)那么>中的穩(wěn)定性定義電力系統(tǒng)穩(wěn)定性:電力系統(tǒng)遭到事故擾動(dòng)后堅(jiān)持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的才干。通常根據(jù)動(dòng)態(tài)過(guò)程的特征和參與動(dòng)作的元件及控制系統(tǒng)，將穩(wěn)定性的研討劃分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、小擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定及中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)穩(wěn)定?！?001年版<電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定導(dǎo)那么>2004年CIGRE的穩(wěn)定性定義電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)在給定的初始運(yùn)轉(zhuǎn)條件下遭到擾動(dòng)后回到一種平衡形狀，同時(shí)大部分系統(tǒng)變量堅(jiān)持有界并使得〔實(shí)踐上〕全系統(tǒng)堅(jiān)持完好的才干。Powersystemstabilityistheabilityofanelectricpowersystem,foragiveninitialoperatingcondition,toregainastateofoperatingequilibriumafterbeingsubjectedtoaphysicaldisturbance,withmostsystemvariablesboundedsothatpracticallytheentiresystemremainsintact.——IEEE/CIGREJointTaskForceonStabilityTermsandDefinitions，2004討論1CIGRE定義主要針對(duì)的是作為一個(gè)整體的互聯(lián)電力系統(tǒng)本定義不適宜以下情況：某些情況下當(dāng)系統(tǒng)可以堅(jiān)持穩(wěn)定時(shí)遠(yuǎn)方發(fā)電機(jī)組能夠會(huì)失去同步某些情況下特定負(fù)荷或負(fù)荷區(qū)的電動(dòng)機(jī)也能夠在不導(dǎo)致系統(tǒng)連鎖性缺點(diǎn)的情況下失去穩(wěn)定討論2電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)維持在平衡點(diǎn)〔初始運(yùn)轉(zhuǎn)形狀〕周?chē)\(yùn)動(dòng)的一種性質(zhì)實(shí)踐電力系統(tǒng)不能夠絕對(duì)的停留在某個(gè)形狀〔雖然實(shí)際分析中通常基于這種假設(shè)〕，各種擾動(dòng)時(shí)辰不停地在發(fā)生，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的呼應(yīng)應(yīng)趨向于回到平衡點(diǎn)小擾動(dòng)：如負(fù)荷擾動(dòng)大擾動(dòng)：如短路缺點(diǎn)、機(jī)組切除等對(duì)大擾動(dòng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性與擾動(dòng)類(lèi)型、地點(diǎn)以及繼續(xù)時(shí)間等要素有關(guān)不能夠要求系統(tǒng)對(duì)一切大擾動(dòng)維持穩(wěn)定大擾動(dòng)下穩(wěn)定平衡點(diǎn)具有一個(gè)有限的吸引域討論3擾動(dòng)下系統(tǒng)的呼應(yīng)能夠包含很多設(shè)備的動(dòng)作效果短路缺點(diǎn)時(shí)繼電維護(hù)的動(dòng)作將引起電壓、電流、功率以及頻率的變化電壓變化引起發(fā)電機(jī)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處調(diào)壓設(shè)備的動(dòng)作轉(zhuǎn)速變化將引起調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)作電壓和頻率的變化引起負(fù)荷功率的變化在擾動(dòng)下維護(hù)單一元件的設(shè)備能夠引起系統(tǒng)構(gòu)造的弱化，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性討論4系統(tǒng)穩(wěn)定：到達(dá)新的平衡形狀且系統(tǒng)的整體性不被破壞，即幾乎一切發(fā)電機(jī)和負(fù)荷都經(jīng)過(guò)一個(gè)臨近的輸電網(wǎng)堅(jiān)持互聯(lián)部分機(jī)組或負(fù)荷能夠因隔離缺點(diǎn)的操作而斷開(kāi)與系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)在嚴(yán)重缺點(diǎn)下能夠被自動(dòng)解列系統(tǒng)不穩(wěn)定：將導(dǎo)致一個(gè)run-away或者run-down形狀轉(zhuǎn)子相對(duì)角繼續(xù)不斷上升或電壓繼續(xù)不斷下降連鎖性的機(jī)組或線路跳閘、系統(tǒng)的重要部分停電討論5穩(wěn)定性定義的實(shí)際解釋系統(tǒng)變量繼續(xù)堅(jiān)持有界要求平衡點(diǎn)是穩(wěn)定的〔Lyapunov意義下〕假設(shè)那么稱(chēng)零解是穩(wěn)定的，否那么是不穩(wěn)定的δ假設(shè)和t0無(wú)關(guān)，那么為一致穩(wěn)定的討論5(續(xù)〕擾動(dòng)后系統(tǒng)呼應(yīng)逐漸平息并回到平衡點(diǎn)要求平衡點(diǎn)是漸近的設(shè)U是Rn中包含原點(diǎn)的一個(gè)開(kāi)區(qū)域，假設(shè)那么稱(chēng)U是零解的一個(gè)吸引域，對(duì)應(yīng)的零解是吸引的。等價(jià)于從U中出發(fā)的解當(dāng)時(shí)間趨于無(wú)窮時(shí)趨近于0T假設(shè)和t0及x0無(wú)關(guān)，那么為一致吸引的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分類(lèi)為什么需求分類(lèi)穩(wěn)定性在本質(zhì)上是不同方向的作用力相互平衡的結(jié)果電力系統(tǒng)作為一種高維、多變量的動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)看，其動(dòng)態(tài)過(guò)程遭到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、運(yùn)轉(zhuǎn)條件和擾動(dòng)類(lèi)型等多方面的影響，各種力的失衡有多種方式，表現(xiàn)為多種不穩(wěn)定景象前述簡(jiǎn)單的穩(wěn)定性定義不能采取通用的簡(jiǎn)一方法進(jìn)展分析，需求根據(jù)詳細(xì)的失穩(wěn)景象采用適當(dāng)?shù)拿璁?huà)方式突出重點(diǎn)問(wèn)題適宜的分類(lèi)任務(wù)是有效的分析處理電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的根底分類(lèi)所基于的根本準(zhǔn)那么可察看到的系統(tǒng)主要變量在失穩(wěn)過(guò)程中中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)導(dǎo)致失穩(wěn)過(guò)程的擾動(dòng)的大小〔可決議在穩(wěn)定分析、計(jì)算和預(yù)測(cè)時(shí)采取的方法〕為評(píng)價(jià)穩(wěn)定性需求思索的元件、過(guò)程及時(shí)間范圍分類(lèi)結(jié)果表示圖轉(zhuǎn)子角穩(wěn)定〔功角穩(wěn)定〕互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)在擾動(dòng)下維持同步的才干取決于系統(tǒng)中每一臺(tái)發(fā)電機(jī)維持或恢復(fù)其電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系的才干影響功角穩(wěn)定問(wèn)題的根本要素是同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角變化時(shí)其電磁轉(zhuǎn)矩的變化方式〔功角關(guān)系〕，系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于轉(zhuǎn)子角的變化量能否產(chǎn)生足夠的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子角失穩(wěn)的方式在轉(zhuǎn)子角搖擺時(shí)同步機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的變化包含兩個(gè)分量同步轉(zhuǎn)矩分量：與轉(zhuǎn)子角變化同相位阻尼轉(zhuǎn)矩分量：與轉(zhuǎn)速變化同相位假設(shè)發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)矩分量缺乏將導(dǎo)致非周期失穩(wěn)〔或非振蕩失穩(wěn)〕假設(shè)發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩分量缺乏將導(dǎo)致振蕩失穩(wěn)小擾動(dòng)功角穩(wěn)定小擾動(dòng)功角穩(wěn)定思索充分小擾動(dòng)時(shí)的功角穩(wěn)定問(wèn)題允許采用線性化的模型進(jìn)展分析關(guān)懷的時(shí)間尺度為擾動(dòng)后10到20秒從失穩(wěn)方式劃分：振蕩失穩(wěn)和非振蕩失穩(wěn)兩種實(shí)踐電力系統(tǒng)中通常出現(xiàn)的都是阻尼轉(zhuǎn)矩不夠?qū)е碌恼袷幨Х€(wěn)的景象由于調(diào)壓器的調(diào)理作用，實(shí)踐電力系統(tǒng)通常不會(huì)出現(xiàn)非振蕩失穩(wěn)，除非采用的是勵(lì)磁電壓為常數(shù)的模型小擾動(dòng)功角穩(wěn)定〔續(xù)〕從失穩(wěn)區(qū)域劃分部分失穩(wěn)：一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)組相對(duì)系統(tǒng)的其他部分的振蕩〔部分振蕩方式〕逐漸增幅影響要素包括失穩(wěn)機(jī)組與系統(tǒng)的接入方式、調(diào)壓系統(tǒng)以及機(jī)組出力全局失穩(wěn)：一個(gè)地域的一切機(jī)組相對(duì)另一個(gè)地域的機(jī)組的振蕩〔區(qū)間振蕩方式〕影響要素非常復(fù)雜，負(fù)荷特性會(huì)產(chǎn)生重要的影響大擾動(dòng)功角穩(wěn)定〔暫態(tài)穩(wěn)定〕大擾動(dòng)功角穩(wěn)定思索嚴(yán)重?cái)_動(dòng)〔如短路缺點(diǎn)〕發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角大幅變化，須采用非線性的功角關(guān)系系統(tǒng)能否失穩(wěn)不僅取決于初始運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，而且取決于擾動(dòng)的嚴(yán)重程度失穩(wěn)方式通常是由于缺乏足夠的同步力矩而產(chǎn)生的非振蕩失穩(wěn)，即所謂的第一擺失穩(wěn)大型電力系統(tǒng)中也存在其他失穩(wěn)方式第一擺穩(wěn)定后由于一個(gè)慢的區(qū)間振蕩方式和一個(gè)部分振蕩方式的疊加能夠?qū)е麓蟮霓D(zhuǎn)子角偏移第一擺穩(wěn)定后由于系統(tǒng)的非線性特性對(duì)某一振蕩方式的影響也能夠?qū)е率Х€(wěn)大擾動(dòng)功角穩(wěn)定時(shí)間尺度通常是擾動(dòng)后3到5秒對(duì)具有明顯的區(qū)間振蕩方式的大型電力系統(tǒng)可將時(shí)間尺度延伸到擾動(dòng)后10到20秒——從時(shí)間尺度來(lái)看小擾動(dòng)功角穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題都應(yīng)歸類(lèi)為短期穩(wěn)定對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定概念的處置動(dòng)態(tài)穩(wěn)定〔Dynamicstability〕也指一類(lèi)功角穩(wěn)定問(wèn)題，但對(duì)其含義不同的地域有不同的了解北美動(dòng)態(tài)穩(wěn)定指思索發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)〔特別是勵(lì)磁控制系統(tǒng)〕時(shí)的小擾動(dòng)穩(wěn)定相比之下，經(jīng)典的靜態(tài)穩(wěn)定那么特指不思索發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)的小擾動(dòng)穩(wěn)定歐洲通常用來(lái)表示暫態(tài)穩(wěn)定，即大擾動(dòng)功角穩(wěn)定譯自前蘇聯(lián)的文獻(xiàn)也常采用這種說(shuō)法因此CIGRE和IEEE建議不再運(yùn)用該詞但是目前國(guó)內(nèi)的實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)部門(mén)依然在大量運(yùn)用該詞電壓穩(wěn)定給定初始運(yùn)轉(zhuǎn)條件下發(fā)生擾動(dòng)后電力系統(tǒng)維持其一切節(jié)點(diǎn)電壓值的才干取決于電力系統(tǒng)維持或恢復(fù)負(fù)荷需求和負(fù)荷供應(yīng)之間的平衡關(guān)系的才干電壓失穩(wěn)通常表現(xiàn)為部分節(jié)點(diǎn)電壓逐漸(progressive)下降或上升能夠?qū)е碌暮蠊麚p失部分負(fù)荷維護(hù)系統(tǒng)切除聯(lián)絡(luò)線或其他設(shè)備并導(dǎo)致連鎖反響，部分發(fā)電機(jī)也能夠在此過(guò)程中失去同步電壓穩(wěn)定〔續(xù)〕導(dǎo)致電壓失穩(wěn)的主要緣由通常是負(fù)荷特性，如電動(dòng)機(jī)的滑差特性、配電網(wǎng)的電壓調(diào)理安裝、帶分接頭調(diào)理的變壓器等，其試圖恢復(fù)負(fù)荷的努力經(jīng)常添加了高壓網(wǎng)無(wú)功供應(yīng)的負(fù)擔(dān)并進(jìn)一步加大了電壓降輸電網(wǎng)絡(luò)中的電抗限制了功率傳輸和電壓支撐的才干，其導(dǎo)致的電壓降落在電壓失穩(wěn)的過(guò)程中也起重要作用電壓穩(wěn)定〔續(xù)〕大部分電壓失穩(wěn)景象表現(xiàn)為電壓的繼續(xù)下降，但電壓上升的失穩(wěn)情況也是存在的并發(fā)生過(guò)HVDC也能夠引起電壓穩(wěn)定問(wèn)題控制系統(tǒng)調(diào)理不當(dāng)能夠?qū)е陆涣鱾?cè)無(wú)功供應(yīng)缺乏，所引起的電壓失穩(wěn)過(guò)程通常是快速的〔秒級(jí)甚至更快〕換流變的分接頭調(diào)理動(dòng)作也能夠引起電壓失穩(wěn)，但失穩(wěn)過(guò)程會(huì)慢的多小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定指微小擾動(dòng)〔如負(fù)荷添加〕下系統(tǒng)維持電壓的才干在適當(dāng)?shù)募僭O(shè)條件下，可以采用線性化模型計(jì)算系統(tǒng)的靈敏度信息從而判別影響穩(wěn)定性的要素由于線性化模型不能思索如分接頭調(diào)理之類(lèi)的離散控制的影響，經(jīng)常將線性化分析和非線性分析組合起來(lái)運(yùn)用大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定指大擾動(dòng)〔如系統(tǒng)缺點(diǎn)、切機(jī)、斷線等〕下系統(tǒng)維持電壓的才干影響這一過(guò)程的要素包括系統(tǒng)和負(fù)荷特性、各種延續(xù)控制和離散控制的效果以及維護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作情況確定大擾動(dòng)下的電壓穩(wěn)定性要求對(duì)系統(tǒng)在擾動(dòng)后足夠長(zhǎng)時(shí)間的呼應(yīng)進(jìn)展分析，并思索電動(dòng)機(jī)、變壓器分接頭、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁限制等要素的影響時(shí)間尺度能夠從幾秒到幾非常鐘分析電壓穩(wěn)定的時(shí)間尺度短期電壓穩(wěn)定：時(shí)間尺度為數(shù)秒包括電動(dòng)機(jī)、HVDC換流器等元件需求對(duì)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)微分方程求解，類(lèi)似功角穩(wěn)定的分析方法不建議運(yùn)用“暫態(tài)電壓穩(wěn)定〞一詞長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定：數(shù)分鐘或數(shù)非常鐘思索分接頭調(diào)理、溫度調(diào)理負(fù)荷以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁限制等慢變?cè)妓鞯臄_動(dòng)能夠是負(fù)荷的緩慢增長(zhǎng)失穩(wěn)的緣由能夠是無(wú)法長(zhǎng)期維持負(fù)荷平衡、擾動(dòng)后的平衡點(diǎn)不穩(wěn)定或者擾動(dòng)后的平衡點(diǎn)的吸引域太小等等很多情況下可以采用靜態(tài)分析的靈敏度概念功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的區(qū)別區(qū)別主要在于二者由不同量的不平衡引起，并且失穩(wěn)景象在不同量上表現(xiàn)得更明顯一種錯(cuò)誤的觀念功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的差別是由于有功相角和無(wú)功電壓之間的弱耦合關(guān)系實(shí)踐上功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定都一樣不僅受擾動(dòng)前有功潮流的影響，也受擾動(dòng)前無(wú)功潮流的影響頻率穩(wěn)定在導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電量和負(fù)荷量出現(xiàn)明顯不平衡景象的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)發(fā)生后，系統(tǒng)維持頻率的才干取決于在損失最小負(fù)荷的前提下系統(tǒng)維持或恢復(fù)發(fā)電量和負(fù)荷量之間的平衡關(guān)系的才干頻率失穩(wěn)的景象是頻率繼續(xù)動(dòng)搖并導(dǎo)致切機(jī)和/或切負(fù)荷頻率穩(wěn)定〔續(xù)〕嚴(yán)重?cái)_動(dòng)下系統(tǒng)的頻率、電壓、潮流等都會(huì)大幅變化，因此分析時(shí)需求思索一些常規(guī)的暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定中不會(huì)思索的過(guò)程、控制和維護(hù)手段，如鍋爐、低周減載等大型互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)中嚴(yán)重缺點(diǎn)經(jīng)常會(huì)到子系統(tǒng)解列，此時(shí)穩(wěn)定研討的目的是確定能否可以在最小負(fù)荷損失的前提下到達(dá)每個(gè)解列區(qū)域的平衡形狀頻率穩(wěn)定的分析經(jīng)常針對(duì)系統(tǒng)或解列區(qū)域的平均頻率進(jìn)展引起頻率穩(wěn)定問(wèn)題的緣由包括：不適當(dāng)?shù)脑O(shè)備特性、不正確的控制和維護(hù)整定或者不充足的發(fā)電備用孤立系統(tǒng)中出現(xiàn)導(dǎo)致切機(jī)或者切負(fù)荷的擾動(dòng)時(shí)經(jīng)常需求關(guān)注其頻率穩(wěn)定問(wèn)題頻率穩(wěn)定在頻率偏移的過(guò)程中起作用的設(shè)備和調(diào)理過(guò)程的時(shí)間尺度可以是幾分之一秒，如低頻減載、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和維護(hù)系統(tǒng)，也可以是數(shù)分鐘，如原動(dòng)機(jī)功率調(diào)理系統(tǒng)和負(fù)荷電壓調(diào)理系統(tǒng)因此頻率穩(wěn)定過(guò)程既能夠是短期景象，也能夠是長(zhǎng)期景象頻率偏移過(guò)程中電壓也能夠會(huì)明顯變化，特別是在減載安裝動(dòng)作的孤立系統(tǒng)中。電壓變化的百分比甚至能夠大于頻率變化的百分比，并進(jìn)一步加劇發(fā)電量和負(fù)荷的不平衡關(guān)于穩(wěn)定的分類(lèi)分類(lèi)的目的便于了解系統(tǒng)失穩(wěn)的機(jī)理便于識(shí)別系統(tǒng)失穩(wěn)的緣由便于選擇適宜的分析模型、方法和工具便于開(kāi)展正確的應(yīng)對(duì)手段留意點(diǎn)失穩(wěn)景象經(jīng)常不是純粹的某一類(lèi)別，系一致旦以某種方式失去穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)最終導(dǎo)致其他方式的失穩(wěn)景象必需全面思索系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題，對(duì)某種穩(wěn)定問(wèn)題的處理方案不應(yīng)以犧牲另外方式的穩(wěn)定性為代價(jià)穩(wěn)定性與可靠性、平安性之間的關(guān)系概念：電力系統(tǒng)的可靠性、平安性和穩(wěn)定性可靠性系統(tǒng)在長(zhǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期中任務(wù)正常的概率表示在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)幾乎不中斷地為用戶提供足夠的電力供應(yīng)的才干平安性電力系統(tǒng)在不測(cè)事件下不中斷用戶電力供應(yīng)的才干的風(fēng)險(xiǎn)度平安性與系統(tǒng)對(duì)不測(cè)事件的魯棒性有關(guān)，并取決于系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件以及不測(cè)事件的發(fā)生概率穩(wěn)定性擾動(dòng)后系統(tǒng)整體性的維持才干取決于系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件和擾動(dòng)的性質(zhì)可靠性、平安性和穩(wěn)定性之間的差別可靠性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)的總體目的為保證可靠性，系統(tǒng)絕大部分時(shí)間必需是平安的為保證平安性，系統(tǒng)必需是穩(wěn)定的，同時(shí)必需對(duì)其他不能歸類(lèi)為穩(wěn)定問(wèn)題的偶爾事件是平安的，如設(shè)備損壞、桿塔倒塌或者人為破壞等也可從后果來(lái)區(qū)分平安性和穩(wěn)定性兩個(gè)具有一樣穩(wěn)定裕度的系統(tǒng)，假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)失穩(wěn)的后果比另一個(gè)更差，那么前者的平安性相對(duì)較差平安性和穩(wěn)定性是時(shí)變的，可以經(jīng)過(guò)對(duì)特定運(yùn)轉(zhuǎn)方式的研討進(jìn)展判別可靠性是一段時(shí)間內(nèi)的平均性能，只能經(jīng)過(guò)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)性能的整體思索進(jìn)展判別NERC的可靠性定義NERC＝北美電力可靠性協(xié)會(huì)可靠性是評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量規(guī)范和所需數(shù)量不延續(xù)地向用戶供電的才干的度量目的可靠性包括富余度和平安性兩個(gè)方面富余度是指電力系統(tǒng)思索方案內(nèi)和非方案內(nèi)元件停運(yùn)時(shí)，為用戶不延續(xù)地提供電力和電量的才干。富余度也常指靜態(tài)可靠性，也就是在靜態(tài)條件下電力系統(tǒng)滿足用戶電力和電量的才干。平安性是指電力系統(tǒng)接受忽然發(fā)生的擾動(dòng)(例如忽然短路或非方案地失去系統(tǒng)元件)的才干平安性有時(shí)也稱(chēng)動(dòng)態(tài)可靠性，也就是在動(dòng)態(tài)條件下電力系統(tǒng)經(jīng)受住忽然擾動(dòng)并不延續(xù)地向用戶提供電力和電量的才干CIGRE和IEEE以前幾個(gè)版本的報(bào)告采用的是上述定義其他的平安性定義平安性指系統(tǒng)在一組能夠的擾動(dòng)〔稱(chēng)為料想擾動(dòng)集〕發(fā)生時(shí)應(yīng)該滿足一組不等式約束電力系統(tǒng)平安性的分析方法平安性分析即確定系統(tǒng)對(duì)預(yù)期發(fā)生的擾動(dòng)的魯棒性要求1：系統(tǒng)在擾動(dòng)發(fā)生后可以到達(dá)新的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，并且在該形狀下滿足一切必需的約束要求2：系統(tǒng)在向新的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀過(guò)渡的過(guò)程中不發(fā)生任何失穩(wěn)景象對(duì)要求1的驗(yàn)證稱(chēng)為靜態(tài)平安分析，對(duì)要求2的驗(yàn)證稱(chēng)為動(dòng)態(tài)平安分析因此，穩(wěn)定性分析是平安性分析的一個(gè)組成部分，也進(jìn)而是可靠性評(píng)價(jià)的一部分電力系統(tǒng)平安性的分析方法〔續(xù)〕電力系統(tǒng)中目前的平安性分析基于確定性方法設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要求系統(tǒng)可以接受一系列正常擾動(dòng)——N－1準(zhǔn)那么比正常擾動(dòng)更嚴(yán)重的擾動(dòng)依托切機(jī)、切負(fù)荷以及解列等緊急控制措施主要缺乏之處以為一切的擾動(dòng)具有一樣的發(fā)生概率和一樣程度的后果開(kāi)展方向：基于風(fēng)險(xiǎn)的平安性評(píng)價(jià)思索運(yùn)轉(zhuǎn)方式和事件發(fā)生的概率，定量分析和研討系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)系統(tǒng)失穩(wěn)的概率和其后果電力系統(tǒng)穩(wěn)定研討的對(duì)象穩(wěn)定性的研討是電力系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)展中的重要組成部分。為保證電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，在各個(gè)環(huán)節(jié)都必需對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)展詳細(xì)的分析、計(jì)算和評(píng)價(jià)：規(guī)劃設(shè)計(jì)消費(fèi)方案安排運(yùn)轉(zhuǎn)方式校核控制安裝設(shè)計(jì)維護(hù)措施整定詳細(xì)內(nèi)容包括：分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的根本機(jī)理，建立研討電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的根本實(shí)際；研討適宜電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)過(guò)程分析的數(shù)學(xué)模型，開(kāi)發(fā)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)行為的分析和計(jì)算方法；研討電力系統(tǒng)參數(shù)和各種控制設(shè)備及其控制規(guī)律對(duì)系統(tǒng)行為和穩(wěn)定性的影響；研討各種提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施等。電力系統(tǒng)穩(wěn)定研討的方法根據(jù)不同穩(wěn)定問(wèn)題的特點(diǎn)，需采用不同的研討方法。目前主要運(yùn)用的研討方法：基于線性化系統(tǒng)模型的頻域分析方法。非線性化系統(tǒng)模型的時(shí)域仿真方法各種直接法穩(wěn)定分析，如基于能量函數(shù)的穩(wěn)定分析方法等謝謝！Edison：不了解交流電機(jī)穩(wěn)定性的犧牲者1847.2.11，誕生于美國(guó)中西部的俄亥俄州1879.10.22，點(diǎn)燃了第一盞有適用價(jià)值的電燈繼續(xù)實(shí)驗(yàn)燈絲資料的同時(shí)開(kāi)場(chǎng)制造給電燈供電的直流發(fā)電機(jī)和其他設(shè)備同時(shí)在銀行家摩根的協(xié)助下開(kāi)場(chǎng)收買(mǎi)、建造或共同建造電站1886年中擁有67家電站、年底到達(dá)120多家，當(dāng)時(shí)75%的負(fù)荷由Edison公司供應(yīng)由于Edison的發(fā)電技術(shù)基于直流系統(tǒng)，在處理?yè)Q相火花和并聯(lián)上遇到宏大困難，但他回絕了特斯拉關(guān)于交流電的建議Westinghouse支持特斯拉開(kāi)發(fā)交流電機(jī)并博得了尼亞加拉瀑布電站的合同Edison公司被迫收買(mǎi)Thomson和Houston的交流電機(jī)制造公司改