畢業(yè)論文電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析

1、青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析摘要近幾年，電力系統(tǒng)的規(guī)模日益增大， 系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重地威脅著電 網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定分析也成為一個(gè)十分重要的問(wèn)題。 矚 慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。為提高和保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行， 本文主要闡述了電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的 基本概念， 對(duì)小干擾法的基本原理做了研究， 并利用小干擾法對(duì)簡(jiǎn)單的單機(jī)電力 系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。 且為了理解調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響， 本文做 了簡(jiǎn)要要研究，并以單機(jī)系統(tǒng)為實(shí)例，進(jìn)行了簡(jiǎn)單地分析。 聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。本文通過(guò)搜集相關(guān)資料，整理了保證和提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施。關(guān)鍵詞： 電力

2、系統(tǒng)，靜態(tài)穩(wěn)定，小干擾分析法 ,勵(lì)磁調(diào)節(jié)青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）ABSTRACTIn recent years, the scale of power system is increasing,so system stability problem is increasingly serious threat to the safe and stable operation of power grid,and power system static stability analysis has become a very important problem. 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。I

3、n order to improve and ensure the stable operation of electric power system, this paper mainly expounds the basic concept of the static stability of power system,using the small disturbance method basic principle to do the research, and the use of small disturbance method for simple stand-alone powe

4、r system undertook brief analysis. And in order to understand the regulation of excitation effects on the power system stability, this paper makes a brief to research, and single system as an example, undertook simple analysis. 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。In this paper, by collecting relevant information, organize t

5、he guarantee and improve the power system static stability measures. 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。Key words power system , static stability, small signal analysis method of excitation regulator 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。II青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）目錄摘 要 I 廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。ABSTRACT II 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。第 1 章 緒論 1 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。1.1 研究電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的目的以及原則 1 籟叢媽羥為

6、贍僨蟶練淨(jìng)。1.2 本文采用的解決電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題的方法 1 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。1.3 課題研究的成果和意義 1 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。第 2 章 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性簡(jiǎn)析 2 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。2.1 電力系統(tǒng)的基本概念 2 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。2.11 電力系統(tǒng)的定義 2 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。2.12 電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和要求 2 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。2.2 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本概念 2 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。2.21 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的定義 2 買(mǎi)鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。2.22 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的分類 3 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。2.23 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的定性分

7、析 7 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。第 3 章 小擾動(dòng)法分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 11 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。3.1 小擾動(dòng)法基本原理 11 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。3.2 小擾動(dòng)法分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性 12 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。第四章調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 17 輒嶧陽(yáng)檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。4.1 不連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 17 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。4.2 實(shí)例分析勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)穩(wěn)定性的影響 19 識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。第 5 章提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施 22 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。5.1提高靜態(tài)穩(wěn)定性的一般原則 22 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。5.2 改善電力系統(tǒng)基本元件的特性

8、和參數(shù) 23 鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫(kù)。5.21 改善系統(tǒng)電抗 23 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。5.22 改善發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性 23 閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。5.23 采用直流輸電 24 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。5.3 采用附加裝置提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 24 釷鵒資贏車(chē)贖孫滅獅贅。5.31 輸電線路采用串聯(lián)電容補(bǔ)償 24 慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫(huà)長(zhǎng)涼。532 勵(lì)磁系統(tǒng)采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 裝置 25 諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類。第 6 章 結(jié)論 26 嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。謝辭 27 熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫(kù)。參考文獻(xiàn) 28 鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。III青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ( 論文 )第 1 章 緒

9、論1.1 研究電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的目的以及原則電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大規(guī)模的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)， 其穩(wěn)定性分析是是電力系 統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行的最重要也是最復(fù)雜的任務(wù)之一。 電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對(duì)國(guó)民 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的影響。當(dāng)前我國(guó)的電力負(fù)荷急劇增加 , 電力系統(tǒng)的容量越 來(lái)越大 , 對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求也越來(lái)越高。電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題已經(jīng) 成為制約電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要因素之一。 紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。從靜態(tài)穩(wěn)定分析可知 , 不發(fā)生自發(fā)振蕩時(shí) , 電力系統(tǒng)具有較高的功率極限 , 一般也就具有較高的運(yùn)行穩(wěn)定度。從這些概念出發(fā) , 可以得出提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定 性和輸送能力的一般原則 : 盡可能地提高

10、電力系統(tǒng)的功率極限 ; 抑制自發(fā)振蕩的 發(fā)生 ; 盡可能減少發(fā)電機(jī)相對(duì)運(yùn)行的振蕩幅度。 穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)， 都難免會(huì)受到可能的小干擾， 電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 是研究電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式下遭受微小擾動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性問(wèn)題。 本文針對(duì)電力 系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性， 闡述了小干擾分析法的理論基礎(chǔ)及其在簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)和多機(jī) 系統(tǒng)中的應(yīng)用， 同時(shí)建立電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析的數(shù)學(xué)模型， 進(jìn)行詳盡的算例 分析 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。1.2 本文采用的解決電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題的方法本文采用了小干擾法對(duì)簡(jiǎn)單的單機(jī)電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析。 小干擾 法的基本原理事李雅普諾夫?qū)τ谝话惴€(wěn)定性系統(tǒng)的理

11、論。 銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。任何一個(gè)系統(tǒng)中，可以用下列參數(shù) (x1,x2,) 的函數(shù) ( x1, x 2,) 表示時(shí)，因某種微小的擾動(dòng)使其參數(shù)發(fā)生了變化，其函數(shù)變?yōu)?x1 x1,x2 x2, ) ；若其所有參數(shù)的微小能量趨近于零(當(dāng)微小擾動(dòng)消失后) ，則認(rèn)為系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。1.3 課題研究的成果和意義經(jīng)過(guò)三年半的大學(xué)本科理論的學(xué)習(xí)，雖然已基本掌握理論知識(shí)，但對(duì)理論 的實(shí)踐應(yīng)用還是空白。通過(guò)大四下學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）拓展知識(shí)視野和應(yīng)用能力。同時(shí)鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力和知識(shí)運(yùn)用能力。 賠荊紳諮侖 驟遼輩襪錈。第 2 章 電力系

12、統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性簡(jiǎn)析2.1 電力系統(tǒng)的基本概念2.11電力系統(tǒng)的定義電能的生產(chǎn)、輸送、分配、使用是同時(shí)進(jìn)行的，所用的設(shè)備構(gòu)成一個(gè)整體。 通常將生產(chǎn)、 變換、輸送、分配電能的設(shè)備如發(fā)電機(jī)、 變壓器、輸配電力線路等， 使用電能的設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、電爐、電燈等，以及測(cè)量、繼電保護(hù)、控制裝置乃至 能量管理系統(tǒng)所組成的統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)。 塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊(cè)庫(kù)。2.12 電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和要求（）電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用特點(diǎn) 電能與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)、國(guó)防和日常生活之間的關(guān)系都很密切。 電能不能大量?jī)?chǔ)存。 電力系統(tǒng)中的暫態(tài)過(guò)程十分迅速。 對(duì)電能質(zhì)量的要求比較嚴(yán)格。（）對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求 保證系統(tǒng)運(yùn)行

13、的可靠性。 保證良好的電能質(zhì)量。 保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。2.2 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本概念2.21 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的定義電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性指的是正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)承受微小的、瞬時(shí)出現(xiàn)但是有立即消失的擾動(dòng)后， 恢復(fù)到他原有的運(yùn)行狀況的能力； 或者這種擾動(dòng)雖不消失，青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）但可用原有的運(yùn)行狀況近似的表示新運(yùn)行狀況的可能性。 這也就是電力系統(tǒng)在受 到微小擾動(dòng)下的穩(wěn)定性，而這種擾動(dòng)后可理解為任意不懂于零的無(wú)限小擾動(dòng)。 裊 樣祕(mì)廬廂顫諺鍘羋藺。正因?yàn)槿绱耍?任意描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的非線性方程式， 都可在原始運(yùn)行 點(diǎn)附近線性化。 換言之，電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性涉及的數(shù)學(xué)問(wèn)題將

14、是解線性化了的 機(jī)電暫態(tài)過(guò)程方程式組的問(wèn)題。 倉(cāng)嫗盤(pán)紲囑瓏詁鍬齊驁。 針對(duì)上述電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的定義，有如下兩點(diǎn)說(shuō)明；（ 1） 定義中的小擾動(dòng)指系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷的小波動(dòng)或者運(yùn)行點(diǎn)的正常調(diào) 節(jié)。由于擾動(dòng)小， 因此不必像暫態(tài)穩(wěn)定那樣直接求解微分方程和代數(shù)方程， 在得 到系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡后判穩(wěn)， 而可采用線性化的方法， 將一個(gè)本質(zhì)為非線性的暫態(tài) 由其特征根在復(fù)平面上的位置判斷 穩(wěn)定。這種方法稱為小擾動(dòng)法。 與此同時(shí)， 人們通過(guò)實(shí)踐也發(fā)現(xiàn)了一些判別系統(tǒng) 穩(wěn)定性的實(shí)用判據(jù)，其簡(jiǎn)單直觀，對(duì)簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)尤為便利， 可作為小擾動(dòng)法的 補(bǔ)充?？梢哉f(shuō)，擾動(dòng)法是分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的根本方法。 而實(shí)用判據(jù)法是

15、在一定假設(shè)前提下用來(lái)判定電力系統(tǒng)靜穩(wěn)的簡(jiǎn)單判斷條件。 也可以說(shuō)， 電力系統(tǒng) 的靜態(tài)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性在擾動(dòng)小且無(wú)換路情況下的一種特例。 換言 之，分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的方法可用于靜態(tài)穩(wěn)定性， 有的靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題仍可 用暫穩(wěn)方法解決， 但由于靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題較為簡(jiǎn)單而無(wú)此必要， 于是采用了較為簡(jiǎn) 單的小擾動(dòng)法。 綻萬(wàn)璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。（ 2） 所謂周期失步是指：系統(tǒng)受擾后形成周期性振蕩，振蕩的幅值隨時(shí)間越 來(lái)越大，無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行而失步，也稱為自發(fā)振蕩。所謂非周期失步是指，系統(tǒng)受 擾后不形成振蕩， 但幅值隨時(shí)間單調(diào)增大，同樣無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行而失步， 也稱為滑 行失步。前者具有正實(shí)部的共軛復(fù)根 （簡(jiǎn)稱

16、正實(shí)共軛根下同 ）,后者則具有正實(shí)根。 ,故系統(tǒng)不穩(wěn)定。由此可推理 ,如系統(tǒng)的特 征根為負(fù)實(shí)共軛根 ,則將為周期性減幅振蕩 ,能穩(wěn)定運(yùn)行 ,如系統(tǒng)的特征根為負(fù)實(shí) 根 ,則將為周期性單調(diào)減幅運(yùn)動(dòng) ,也能穩(wěn)定運(yùn)行。 驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。2.22 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的分類電力系統(tǒng)兩大國(guó)際組織國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議 （INTERNATIONAL COUNCIL ON LARGE ELECTRIC SYSTEMS, CIGRE）和國(guó)際電氣與電子工程師學(xué)會(huì)電力工程 分會(huì)（Institute of Electrical and Electronic Engineers, Power Engineering Soc

17、iety， IEEE PES） 穩(wěn)定定義聯(lián)合工作組 IEEE/CIGRE 最新提出的電力系統(tǒng)穩(wěn)定定義和 分類與行標(biāo) DL 755-2001 中的定義和分類有所不同。 IEEE/CIGRE 和行標(biāo) DL青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）755-2001 均認(rèn)為電力系統(tǒng)穩(wěn)定是一個(gè)整體性問(wèn)題，客觀上只有穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀 態(tài)，但依據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定特性、 擾動(dòng)大小和時(shí)間框架的不同， 系統(tǒng)失穩(wěn)可表現(xiàn)為多 種不同的形式。 為識(shí)別導(dǎo)致電力系統(tǒng)失穩(wěn)的主要誘因， 在分析特定問(wèn)題時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn) 化假設(shè)以及采用恰當(dāng)?shù)哪Ｐ秃陀?jì)算方法， 從而安排合理的方式、 制定提高系統(tǒng)安 全穩(wěn)定水平的控制策略、 規(guī)劃和優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)， IEEE/C

18、IGRE 和行標(biāo) DL755-2001 均將電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為功角穩(wěn)定、 頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定， 這種分類對(duì)于分析和解 決電力系統(tǒng)實(shí)際穩(wěn)定問(wèn)題十分必要， 也有助于正確理解和有效處理電力系統(tǒng)穩(wěn)定 性問(wèn)題。表 2.1 給出了兩種定義的比較與對(duì)應(yīng)關(guān)系。電力系統(tǒng)簡(jiǎn)要分類圖如圖 2.1 所示。 瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼。比較項(xiàng)IEEE/CIGRE航標(biāo) DL755-2001功角穩(wěn)定小干擾功角穩(wěn) 定短期過(guò)程靜態(tài)穩(wěn)定 小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn) 定大干擾功角穩(wěn) 定短期過(guò)程暫態(tài)穩(wěn)定 大干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn) 定第一、二搖擺 過(guò)程 短、長(zhǎng)期過(guò)程電壓穩(wěn)定小干擾電壓穩(wěn) 定短、長(zhǎng)期過(guò)程靜態(tài)電壓穩(wěn)定大干擾電壓穩(wěn) 定短、長(zhǎng)期過(guò)程大干擾電壓穩(wěn) 定短、長(zhǎng)期過(guò)程

19、頻率穩(wěn)定短、長(zhǎng)期過(guò)程短、長(zhǎng)期過(guò)程表 2.1青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）鎦詩(shī)涇艷損樓紲鯗餳類。圖 2.1 電力系統(tǒng)分類圖（1）功角穩(wěn)定IEEE/CIGRE 從數(shù)學(xué)計(jì)算方法和穩(wěn)定預(yù)測(cè)的角度， 將功角穩(wěn)定分為小干擾功 角穩(wěn)定和大干擾功角穩(wěn)定。在這種分類下， 小干擾功角穩(wěn)定認(rèn)為擾動(dòng)足夠小， 從 而可采用基于線性化微分方程的小干擾穩(wěn)定分析方法來(lái)研究， 而大干擾功角穩(wěn)定 必須基于保留電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)因素的非線性微分方程加以研究。 小干擾功角穩(wěn)定可 通過(guò)特征根分析以預(yù)測(cè)和判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定特性， 而大干擾功角穩(wěn)定可基于時(shí)域仿 真預(yù)測(cè)和判斷穩(wěn)定性。 IEEE/CIGRE 認(rèn)為， 小干擾功角穩(wěn)定研究的時(shí)間框架通常

20、 是擾動(dòng)之后的 1020 s 時(shí)間，第一擺失穩(wěn)的大干擾功角穩(wěn)定研究的時(shí)間框架通常 是擾動(dòng)之后的 35 s 時(shí)間，振蕩失穩(wěn)的大干擾功角穩(wěn)定研究的時(shí)間框架通常延長(zhǎng) 到擾動(dòng)之后 1020 s 的時(shí)間。因此，IEEE/CIGRE 將功角穩(wěn)定 （小干擾功角穩(wěn)定和 大干擾功角穩(wěn)定 ）歸為短期穩(wěn)定問(wèn)題。 IEEE 和CIGRE 在早前各自給出的電力系 統(tǒng)穩(wěn)定的定義中曾將 “動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 ”作為功角穩(wěn)定的一種穩(wěn)定形式。但因?yàn)?“動(dòng)態(tài)穩(wěn) 定 ”在北美和歐洲分別表示不同的現(xiàn)象：在北美，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定一般表示考慮控制（主要指發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制 ）的小干擾穩(wěn)定，以區(qū)別于不計(jì)發(fā)電機(jī)控制的經(jīng)典 “靜態(tài)穩(wěn) 定 ”；而在歐洲卻表示暫態(tài)穩(wěn)定

21、。為避免應(yīng)用 “動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 ”這一術(shù)語(yǔ)造成的混亂， IEEE/CIGRE 在新的定義中不再采用 “動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 ”的術(shù)語(yǔ)表示。 櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。 行標(biāo) DL 755-2001 從穩(wěn)定物理特性和數(shù)學(xué)計(jì)算方法的角度，將功角穩(wěn)定細(xì)分為 靜態(tài)穩(wěn)定、小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、 暫態(tài)穩(wěn)定和大干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。 這種分類既考慮了失青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）穩(wěn)的不同原因，又兼顧了受到擾動(dòng)的大小從而可以采用不同的分析方法加以研 究。行標(biāo) DL755-2001 中，靜態(tài)穩(wěn)定的物理特性是指與同步力矩相關(guān)的小干擾 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，主要用以定義系統(tǒng)正常運(yùn)行和事故后運(yùn)行方式下的靜穩(wěn)定儲(chǔ)備情 況。小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的物理特性是指與阻尼力

22、矩相關(guān)的小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性， 主要 用于分析系統(tǒng)正常運(yùn)行和事故后運(yùn)行方式下的阻尼特性。 暫態(tài)穩(wěn)定的物理特性是 指與同步力矩相關(guān)的大擾動(dòng)后第一、 二搖擺的穩(wěn)定性， 用以確定系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極 限和穩(wěn)定措施。大干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的物理特性是指與阻尼力矩相關(guān)的大干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn) 定性，主要用于分析系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定后的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。行標(biāo) DL755-2001 中，暫 態(tài)穩(wěn)定（同步轉(zhuǎn)矩不足 ）和大干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 （阻尼轉(zhuǎn)矩不足 ）都是受到大擾動(dòng)之后的 功角穩(wěn)定性，因此需采用基于微分方程的時(shí)域分析方法。由上述分析可以看出， IEEE/CIGRE 依據(jù)擾動(dòng)的大小， 對(duì)功角穩(wěn)定分為小干擾功角穩(wěn)定和大干擾功角穩(wěn) 定，而子類中不再具體細(xì)分

23、是由哪種原因?qū)е碌姆€(wěn)定問(wèn)題。 行標(biāo)DL 755-2001 同 時(shí)考慮穩(wěn)定物理特性和數(shù)學(xué)計(jì)算方法的不同，將功角穩(wěn)定細(xì)分為靜態(tài)穩(wěn)定（在小擾動(dòng)下由于同步力矩不足引起的小干擾功角穩(wěn)定 ）、小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 （在小擾動(dòng)下 由于阻尼力矩不足引起的小干擾功角穩(wěn)定 ）、暫態(tài)穩(wěn)定在大擾動(dòng)下由于同步力矩 不足引起的大干擾功角穩(wěn)定 ）和大干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 （在大擾動(dòng)下由于同步阻尼力矩 轡 燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。不足引起的大干擾功角穩(wěn)定 ）。（2）電壓穩(wěn)定對(duì)于電壓穩(wěn)定， IEEE/CIGRE 從數(shù)學(xué)計(jì)算方法和穩(wěn)定預(yù)測(cè)的角度， 將電壓穩(wěn)定 分為小干擾電壓穩(wěn)定和大干擾電壓穩(wěn)定。 行標(biāo) DL 755-2001 同樣從數(shù)學(xué)計(jì)算方法

24、和穩(wěn)定預(yù)測(cè)的角度， 將電壓穩(wěn)定分為靜態(tài)電壓穩(wěn)定和大干擾電壓穩(wěn)定， 該靜態(tài)電 壓穩(wěn)定與 IEEE/CIGRE 中的小干擾電壓穩(wěn)定是對(duì)應(yīng)的。對(duì)于大干擾電壓穩(wěn)定， IEEE/CIGRE 和行標(biāo)DL 755-2001 均認(rèn)為既可以是由于快速動(dòng)態(tài)負(fù)荷、 HVDC 等引起的快速短期電壓失穩(wěn)， 也可以是由慢動(dòng)態(tài)設(shè)備如有載調(diào)壓、 恒溫負(fù)荷和發(fā) 電機(jī)勵(lì)磁電流限制等引起的長(zhǎng)過(guò)程電壓失穩(wěn)。 對(duì) 于 小 干 擾電壓穩(wěn)定 （ 靜態(tài)電 壓穩(wěn)定 ） ，IEEE/CIGRE 認(rèn)為在給定運(yùn)行點(diǎn)，電力系統(tǒng)受到諸如持續(xù)負(fù)荷增加、 連續(xù)控制、離散控制 （有載調(diào)壓使功率恢復(fù) ）等可能導(dǎo)致電壓失穩(wěn)，這種小干擾電 壓失穩(wěn)可以是一種短期現(xiàn)象

25、， 也可以是一種長(zhǎng)期現(xiàn)象。 行標(biāo)DL 755-2001 定義靜 態(tài)電壓穩(wěn)定的目的主要是用以考察電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和事故后運(yùn)行方式下的電 壓靜穩(wěn)定儲(chǔ)備情況，因此，未再?gòu)臅r(shí)間框架上將靜態(tài)電壓穩(wěn)定加以區(qū)分。 峴揚(yáng)斕滾 澗輻灄興渙藺。3）頻率穩(wěn)定青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）對(duì)于頻率穩(wěn)定， I E E E / C IGRE 和行標(biāo)DL 755-2001 均從系統(tǒng)論的角度定 義頻率在保持發(fā)電和負(fù)荷平衡情況下的穩(wěn)定能力。 此外，行標(biāo) DL 755-2001 還從 安全運(yùn)行的角度定義頻率必須保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)。 詩(shī)叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。2.23 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的定性分析我們將用最簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)圖作

26、簡(jiǎn)要分析，如圖 2.2 所示，途中的手段位無(wú) 限大容量電力系統(tǒng)母線， 送短發(fā)電機(jī)為因及時(shí)同步發(fā)電機(jī)， 并略去所有元件電阻 跟導(dǎo)納 。 則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。根據(jù)圖 2.2 做出等值網(wǎng)絡(luò)圖 2.3。如發(fā)電機(jī)的歷次不可調(diào)，即他的空載電動(dòng) 勢(shì) Eq 為恒定值，則可得出這個(gè)系數(shù)的功 角特性關(guān)系為 如公式（ 2.1）所示。脹 鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。PEqEqU sinXdXd Xd XT1 1 X 1 XT22(2.1)由此可得本系統(tǒng)的功 角特性曲線，如圖 2.4 所示jXlEqjXdjXT1U=定值jXl青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）圖（ 2.2）單機(jī)系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)PEmaxP s1pqP Eq (

27、0)a()901800 90180()青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）圖（ 2.4）整步功率系數(shù)設(shè)原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率 Pm 不可調(diào)，且忽略摩擦，風(fēng)阻等損耗，按輸入機(jī)械功 率與輸出電磁功率相平衡的條件在功 角特性曲線上將有兩個(gè)運(yùn)行點(diǎn) a、b， 與其對(duì)應(yīng)的功率角為 a、 b。鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。（ 1） 靜態(tài)穩(wěn)定性分析先分析在 a點(diǎn)運(yùn)行的狀況，在 a 點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)一個(gè)微小的、瞬時(shí)出現(xiàn)但 又立即消失的擾動(dòng)，使功率角 增加一個(gè)微量 時(shí)，輸出的電磁功率將從 a 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值 PEq（0） ，增加到與 a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 PEqa。但因輸入的機(jī)械功率 Pm不可調(diào)，仍為 Pm PEq（0） ，在 a點(diǎn)輸入的電磁

28、功率 PEqa將大于輸入機(jī)械功率 Pm 從而當(dāng)這個(gè)擾動(dòng)消失后，在制動(dòng)功率作用下機(jī)組將減速，功率角 將減小， 運(yùn)行點(diǎn)將漸漸回到 a點(diǎn)，如圖 2.5 中實(shí)線所示。當(dāng)一個(gè)微小的擾動(dòng)使功率角 減小一個(gè)微量 時(shí)，情況剛好相反，輸出功率將減小到與a對(duì)應(yīng)的值PEqa，且PEqa Pm 。從而當(dāng)這個(gè)擾動(dòng) 消失后，在制動(dòng)功率的作用下機(jī)組將減速，功率角將繼續(xù)減小，一直減小到0 ，漸漸穩(wěn)定在 a點(diǎn)運(yùn)行，如圖 2.6 中虛線所示，所以 b 點(diǎn)不是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)。從而在 c 點(diǎn)以后均不是靜態(tài)穩(wěn)定點(diǎn)。 溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。10青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ( 論文 )第 3 章 小擾動(dòng)法分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性3.1 小擾動(dòng)法基本

29、原理所謂小擾動(dòng)法是指當(dāng)一個(gè)非線性系統(tǒng)受到的擾動(dòng)較小時(shí)， 為判斷其運(yùn)動(dòng)的穩(wěn) 定性，可將非線性系統(tǒng)在初始運(yùn)行點(diǎn)線性化， 然后用線性系統(tǒng)理論， 由其特征根 在復(fù)平面上的位置判斷系統(tǒng)穩(wěn)定與否以及穩(wěn)定形式的一種方法。 用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá) 為：一非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，描述其特性的方程為一組非線性微分方程公式(3.1)鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團(tuán)藺。dX(t)dtF(X(t)3.1)因擾動(dòng)小，可將其在初始運(yùn)行點(diǎn) X 展為臺(tái)勞級(jí)數(shù)，并略去二次及以上高 次項(xiàng)，稱為線性化得到公式 (3.2)dXdtF(X0 X) F(X 0) dF(X) X0 X dX(3.2)因在初始運(yùn)行點(diǎn)處于平衡狀態(tài) ,所以 ddXtF(X 0) 0 ,從而

30、上式改成公式 (3.3) X011青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文）3.3)dF(X)dX式中 A dF（X） X0 X 為Jacobi 矩陣也稱為線性化后線性系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣。 dX也稱為線性化后線性系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣。俄國(guó)學(xué)者. . 于1892 年提出非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)在小擾動(dòng)下的穩(wěn)定性，可由矩陣 A 的特征根確定。這就是小擾動(dòng)法的基本原理。 懨俠劑鈍觸樂(lè)鷴燼觶騮。由上述介紹可知，用小擾動(dòng)法研究系統(tǒng)穩(wěn)定性的步驟為：（1）列寫(xiě)描述系統(tǒng)特性的狀態(tài)方程。（2）將狀態(tài)方程線性化，到系統(tǒng)矩陣 A。（3）由矩陣 A 的特征根判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。 其中值得指出的有三點(diǎn)：（1）所謂狀態(tài)方程是指以狀態(tài)變量對(duì)時(shí)間 t 的變

31、化率列寫(xiě)的一組一階微分方 程，方程中的 X 必須是狀態(tài)變量，態(tài)變量是換路時(shí)發(fā)生突變的物理量。 謾飽兗爭(zhēng)詣 繚鮐癩別瀘。2）方程線性化時(shí)，由定義求取系統(tǒng)矩陣，即公式 （3.4）f1X1d(X)dXX0f1f2f1fnfnXn3.4)也可對(duì)除時(shí)間 t 以外的變量直接取增量方程。然后寫(xiě)成矩陣形式 ,得到矩陣 A ,兩 者結(jié)果一致。3） 由矩陣A 的特征根判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，直接求解其特征方程 pI A 0（式中 p為微算子， I為單位矩陣）得到特征根，再由其復(fù)平面上的位置 判斷其穩(wěn)定性 : 如所有特征根均在左半平面 ,則系統(tǒng)穩(wěn)定 ,如有根在右半平 面,則系統(tǒng)不穩(wěn)。也可利用一些代數(shù)判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性

32、,如Routh 判據(jù) 和Hurwitz 判據(jù)。咼鉉們歟謙鴣餃競(jìng)蕩賺。3.2 小擾動(dòng)法分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性此節(jié)，我們簡(jiǎn)單分析上一章中的最簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)圖 （1.1）。其中不考慮自動(dòng)12青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ( 論文 )勵(lì)磁作用時(shí)發(fā)電機(jī)的空載電動(dòng)勢(shì) Eq 為常數(shù)，設(shè)機(jī)械功率 Pm 恒定，取發(fā)電機(jī)組的 阻尼功率為 PD D 。 瑩諧齷蘄賞組靄縐嚴(yán)減。N先討論不計(jì)阻尼功率，即 D=0 的情況，然后討論阻尼功率對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響。 ( 1) 不計(jì)阻尼功率 (D=0)按上述小擾動(dòng)法的步驟： 列寫(xiě)狀態(tài)方程 由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的狀態(tài)方程式，且 D=0 ，所以得公式 (3.5)ddtddtPm Pe NT

33、J(3.5)式中 , 和 為狀態(tài)變量 ,換路時(shí)不發(fā)生突變 ; N 、Pm、 TJ 為常數(shù) ; Pe 為非狀態(tài)變量 ,可表為狀態(tài)變量的函數(shù),因此時(shí) Eq C ,故取 Pe Pe(Eq, ) 。麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。 線性化，得到系統(tǒng)矩陣由定義的公式 (3.6)f 1 f1 fff 2 f 2 f01TJN03.6)式中， Pe Pe(Eq, ) SEq ，稱為同步功率系數(shù)，下標(biāo) Eq 代表 Eq C 由矩陣 A 的特征根判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。公式 (3.7)P pI A N SEqTJ2Np2SEq 0PTJ3.7)其特征根為公式 3.8p ( NSEq /Tj)3.8)可見(jiàn)，如 SEq 0 ，則

34、p j ，為一對(duì)實(shí)部為零的共軛復(fù)根 , 從而系統(tǒng)作等幅振蕩，如圖 (3.1)所示。 考慮運(yùn)動(dòng)時(shí)總存在能量損耗 ,振蕩會(huì)逐漸平息 ,因而系統(tǒng)穩(wěn) 定。 納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。13青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）圖（ 3.1）等幅震蕩圖圖（ 3.2）非周期失穩(wěn)圖14青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）還可求出振蕩頻率為公式3.9)稱為發(fā)電機(jī)組的固有振蕩頻率或自然振蕩頻率如 SEq 0 ，則 p,必有一正實(shí)根 ,從而系統(tǒng)非周期單調(diào)增幅失穩(wěn) ,如圖（3.2）所示，也稱為滑行失步。綜上，當(dāng)不考慮自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)作用和不必阻尼功率，即Eq C，D 0 時(shí)候，簡(jiǎn)單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的條件為公式（ 3.10）dPq(Eq

35、, )d3.10)(3.11)3.12)(3.12)1TDJ特征方程為公式（ 3.13）pNSTJ Eq從而特征根為公式（ 3.14）pI A0p TDJTJ2 D Np2 TDJ p TJ SEq 03.13)pD2D 2 N(2DTJ)2 TNj SEq3.14)（ 2） 記阻尼功率（ D0） 當(dāng)記及發(fā)電機(jī)組的阻尼功率且將其表為 PD D / N 時(shí)，轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為公 式（ 3.11）d /dt Nd / dt （Pm D / N P） N /Tj采用同樣的分析方法和步驟，得到線性化增量方程為公式（0NN SN TJ可見(jiàn)，計(jì)及阻尼功率后，系統(tǒng)的穩(wěn)定既與同步功率系數(shù) SEq 有關(guān)，也與阻尼系

36、數(shù)D 有關(guān)。 當(dāng) D0，即系統(tǒng)具有正阻尼時(shí)， 特征根的實(shí)部為負(fù)， 位于復(fù)平面的左半部， 系統(tǒng)穩(wěn)定。穩(wěn)定的形式有兩種：當(dāng) （ D ）2S 時(shí)，即 D 2 SEqTj N ，2TjTj為兩個(gè)負(fù)實(shí)根，故為非周期穩(wěn)定。這種情況稱為過(guò)阻尼； 當(dāng) D 2 SEqTj N時(shí)，是一對(duì)負(fù)實(shí)共軛根，故為周期穩(wěn)定。如 SEq 0 則有一正實(shí)根，為非15青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）周期失穩(wěn)，滑行失步。 風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。 當(dāng)D0時(shí)，即系統(tǒng)具有負(fù)阻尼時(shí)，此時(shí)不論 SEq 為何值，總有特征根位于2復(fù)平面的右半部，故系統(tǒng)不穩(wěn)。當(dāng) SEq D 時(shí)，為正為正實(shí)共軛根，4Tj N系統(tǒng)周期振蕩失穩(wěn) ，即自發(fā)振蕩失穩(wěn)，如圖

37、3.3所示，當(dāng) SEqD24Tj N時(shí)，有一正實(shí)根，系統(tǒng)非周期失穩(wěn)，滑行失步。 滅噯駭諗鋅獵輛覯餿藹。綜上可知，如 SEq 0 ，系統(tǒng)非周期性失穩(wěn)，如D90時(shí)，所有按 Eq 定值條件繪制的功 -角 特性曲線 A、B、C、D、E、F、G等都有下降的趨勢(shì)，從而在 m 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，功 率角的微增將使發(fā)電機(jī)組的機(jī)械功率大于電磁功率， 發(fā)電機(jī)組將加速， 雖然與此 同時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓下降，但在還沒(méi)有來(lái)得及采取措施增大發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁之前， 系統(tǒng)已喪失了穩(wěn)定性。換言之， 采用這一類不連續(xù)調(diào)節(jié)的、 有失靈區(qū)的調(diào)節(jié)勵(lì)磁18青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）方式時(shí)，靜態(tài)穩(wěn)定的極限就是圖中的 Ps1，與這個(gè)穩(wěn)定極限相對(duì)應(yīng)

38、的功率角 s1 90 。視絀鏝鴯鱭鐘腦鈞欖糲。4.2 實(shí)例分析勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)穩(wěn)定性的影響定值Xq Xd 1.486 ， Xd 0.484；TJ 7.5s ， Td 0.85s ， Te 2s； PEq 1.0， Eq（0） 1.972， 0 49 ，U 1.0 。求：勵(lì)磁不可調(diào)的靜態(tài)穩(wěn)定極限和靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)； 不連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定極限和靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)。解：（1）勵(lì)磁不可調(diào)時(shí)：由已知 Eq Eq(0) 1.972,U 1.0,Xd 1.486 可得；EqU1.972 1.0PEq sin sin1.325 s i nXd1.486按此，可作圖（ 4.4）中的功 -角特性曲線 I。當(dāng)s1 9

39、0 時(shí)，靜態(tài)穩(wěn)定極限 Ps1 1.325 。靜態(tài)穩(wěn)定的儲(chǔ)備系數(shù)為Ps1 PEq(0)Kp100PEq(0)1.325-1.01.0100% 32.5%（ 3） 不連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)； 不連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁，但可維持發(fā)電機(jī)端電壓 UG 為定值，首先需求取可維持的端電壓值 UG（0） 。由圖（ 4.5）可見(jiàn)IdEq U cos 1.972 1.0 cos49 0.885Xd1.48619青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）Iq U sin 1.0 sin49 0.506Xq1.486UGq U cosIdXl 1.0 cos49 0.885 0.504 1.102UGd IqXd 0.506 0.982 0.

40、498UG U Xd 2 XdU 2G(0) (XXq U sin )2 XXl U cosGq U 2Gd1.1022 0.4982 1.21 UG(0)由圖( 4.5)還可見(jiàn)：UGq Eq IdXd EqXdXd(Eq U cos )UGdXdIqXqU sinXq從而，由 U 2G U 2Gq U 2Gd 可列出XXdd (Eq U cos )XXqd U sin )2 U 2G UG(0)2Eq(1U2G(0) (XXq U sin )2于是有Xd U cosEq XXd1Xd以不同的值代入上式，可得不同的與之對(duì)應(yīng)的 Eq 。例如，當(dāng)100 時(shí)，可得q。Eq 1.4860.5041.2

41、12 (0.982 1.0 sin100 )2 0.982cos100 3.3381.486 0.504此時(shí)，輸出的電磁功率為PEq EqU sin 3.338 1.0 sin100 2.21Xd1.486以此類推，取一個(gè) 便可求出一個(gè) PEq ，最終可作出如圖（ 4.4）所示的功角特性曲線20青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）由圖（ 4.4）可得， s1 90 ， PS1 2.01 （靜態(tài)穩(wěn)定值極限 ）那么，靜態(tài)穩(wěn)定的儲(chǔ)備系數(shù)為Kp%Ps1 PEq(0) 100% 2.01 1.0 100% 101%PEq(0)1.0由本勢(shì)力可見(jiàn)，不連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的作用仍相當(dāng)顯著。 他

42、可使穩(wěn)定極限由圖（ 4.4）中曲線上的最大值 1.325 提高為曲線上的圖（4.4）功角特性曲線21青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）U圖（ 4.5）簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)向量圖第 5 章提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和擴(kuò)大、 輸電距離和輸送容量的增加 , 輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定 問(wèn)題更顯突出?？梢哉f(shuō) , 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是限制交流遠(yuǎn)距離輸電的輸送距離和輸 送能力的一個(gè)決定性因素。 緦徑銚膾齲轎級(jí)鏜撟廟。5.1 提高靜態(tài)穩(wěn)定性的一般原則從靜態(tài)穩(wěn)定分析可知 , 不發(fā)生自發(fā)振蕩時(shí) , 電力系統(tǒng)具有較高的功率極限 , 一般也就具有較高的運(yùn)行穩(wěn)定度。從這些概念出發(fā) , 可以得出提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定 性和輸送能

43、力的一般原則 : 盡可能地提高電力系統(tǒng)的功率極限 ; 抑制自發(fā)振蕩的 發(fā)生 ; 盡可能減少發(fā)電機(jī)相對(duì)運(yùn)行的振蕩幅度。 騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。從簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)極限的表達(dá)式 Pm = EU/ X 中可以看出 , 要提高電力系統(tǒng)的功率極限 , 應(yīng)從提高發(fā)電機(jī)的電勢(shì) E、減少系統(tǒng)電抗 X 、提高和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓 U22青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ( 論文 )等方面著手。 癘騏鏨農(nóng)剎貯獄顥幗騮。抑制自發(fā)振蕩 , 主要是根據(jù)系統(tǒng)情況 , 恰當(dāng)?shù)剡x擇勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型和整 定其參數(shù)。根據(jù)上述一般原則 , 可以采取以下幾個(gè)方面的措施提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn) 定性: ( 1) 改善電力系統(tǒng)基本元件的特性和參數(shù) ; ( 2)

44、采用附加裝置提高電力系 統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性。 鏃鋝過(guò)潤(rùn)啟婭澗駱讕瀘。應(yīng)該著重指出 , 無(wú)論采用哪種措施來(lái)提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性 , 除了考慮技 術(shù)上實(shí)現(xiàn)的可能性之外 , 還必須考慮是否經(jīng)濟(jì)合理。有的措施對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定和輸送 能力均有良好的作用 , 如提高系統(tǒng)功率極限的各種措施。 榿貳軻謄壟該檻鯔塏賽。5.2 改善電力系統(tǒng)基本元件的特性和參數(shù)5.21 改善系統(tǒng)電抗原動(dòng)機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁系統(tǒng)、變壓器、輸電線路、開(kāi)關(guān)設(shè) 備和保證電力系統(tǒng)無(wú)功平衡的補(bǔ)償設(shè)備乃是電力系統(tǒng)的基本元件。 這些基本元件 的特性和參數(shù) , 對(duì)電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性有直接的、重要的影響。 邁蔦賺陘賓唄擷鷦訟 湊。變壓器和輸電線路的

45、電抗在系統(tǒng)總阻抗中占有相當(dāng)?shù)谋戎?, 特別是遠(yuǎn)距離 輸電線路 , 有時(shí)輸電線路的電抗可達(dá)到系統(tǒng)總阻抗的一半。因此 , 減少變壓器和 輸電線路的電抗 , 對(duì)提高電力系統(tǒng)的功率極限和穩(wěn)定性有著重要的作用。 嶁硤貪塒 廩袞憫倉(cāng)華糲。5.22 改善發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分 ,其主要任務(wù)是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁繞組的直流電流 , 控制發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定 , 滿足發(fā)電機(jī)正常發(fā)電的需要 , 同時(shí)控制發(fā)電機(jī)機(jī)組間無(wú)功功率的合理分配 , 提高同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定 性。 該櫟諼碼戇沖巋鳧薩錠。由于快速勵(lì)磁系統(tǒng)反映靈敏 , 調(diào)節(jié)速度快 , 對(duì)同步發(fā)電機(jī)遭受小擾動(dòng)時(shí)的 靜態(tài)

46、穩(wěn)定有益 , 因此 , 它提高了發(fā)電機(jī)的極限功率。但若快速勵(lì)磁系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放 大倍數(shù)過(guò)大 , 則發(fā)電機(jī)會(huì)在小干擾下就產(chǎn)生自發(fā)振蕩而失去穩(wěn)定 ; 相反若把放大 倍數(shù)整定過(guò)小 , 則穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定的能力較差 ,此時(shí)因達(dá)不 到高幅值的功角特性 , 發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定極限同樣降低。 劇妝諢貰攖蘋(píng)塒呂侖廟。如果發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中可自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁 , 則此時(shí) Eq 為變值, 相應(yīng)的傳輸功率 可得到顯著的提高。假定勵(lì)磁調(diào)節(jié)是無(wú)慣性的 , 并假定在負(fù)載變化時(shí)可保持發(fā)電23青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）機(jī)的暫態(tài)電勢(shì) E%q , 近似為常數(shù) , 由于對(duì)負(fù)載變化時(shí) , 內(nèi)電勢(shì)Eq 亦隨勵(lì)磁調(diào)節(jié) 而變化,

47、 此時(shí)的功率特性已不是一條正弦曲線 , 而是由一組 E q 等于不同恒定值 時(shí)的正弦曲線族上相應(yīng)工作點(diǎn)所組成 ,同時(shí) , 由于外功率特性曲線系借助于勵(lì)磁 調(diào)節(jié)而工作在此曲線部分 , 故相應(yīng)工作段亦稱為人工穩(wěn)定區(qū)。同時(shí) , 對(duì)外功率特 性而言, 最大功率不是出現(xiàn)在 90處, 其具體數(shù)值取決于靜態(tài)穩(wěn) 定的條件。 臠龍訛驄椏業(yè)變墊羅蘄。發(fā)電機(jī)無(wú)論運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)還是暫態(tài)過(guò)程中 , 其運(yùn)行狀態(tài)在很大程度上和勵(lì)磁 有關(guān)。對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制 , 不僅可以保證發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)運(yùn)行的 可靠性、安全性和穩(wěn)定性 , 而且可以提高發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的重要任務(wù)是維持發(fā)電機(jī)機(jī)端或指定控

48、制點(diǎn)的電壓在給定水平上 , 提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性。 鰻順褸悅漚縫囅屜鴨騫。5.23 采用直流輸電直 流輸電是將發(fā)送端的交流電經(jīng)升壓整流后 ,通過(guò)超高壓直流線路送到接收 端逆變成交流后 , 送入接收端交流電力系統(tǒng)。 由于直流輸電的電壓及傳輸功率與 兩端系統(tǒng)的頻率無(wú)關(guān) , 即兩端系統(tǒng)可以在不同頻率下通過(guò)支流輸電線路連接在 一起運(yùn)行 , 這樣僅通過(guò)直流輸電聯(lián)系的兩大系統(tǒng)間便不存在同步并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn) 定問(wèn)題。實(shí)質(zhì)上 , 直流輸電可以看作是一種同步隔離器或變頻器 （ 特別是在無(wú)輸 電線路的背靠背方式下使用時(shí) ） 。此外還可以利用直流輸 穡釓虛綹滟鰻絲懷紓濼。 電的快速調(diào)控能力來(lái)提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性

49、。5.3 采用附加裝置提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性5.31 輸電線路采用串聯(lián)電容補(bǔ)償利用電容器容抗與輸電線路感抗相反的性質(zhì) , 在輸電線路上串聯(lián)電容器來(lái) 減小線路的等值電抗 ,這種做法稱為串聯(lián)電容補(bǔ)償。 隸誆熒鑒獫綱鴣攣駘賽。接入串聯(lián)電容之后 , 輸電線路的等值電抗為公式（ 5.1）XLeq XL XC XL（1 kc）（5.1）式中: XL 為輸電線路的等值電抗 ; XC 為電容等值電抗 ; kC 為補(bǔ)償度。增大 kC（kc XC） 能減小輸電線路的等值電抗 , 對(duì)提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定非XL24青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ）常有利。通常認(rèn)為 , 電容器的容抗應(yīng)小于與電容器相連接的一段線路的感

50、抗。例如當(dāng) 電容器集中安裝在線路長(zhǎng)度的中點(diǎn)時(shí) , kC 應(yīng)小于 0.5; 當(dāng)電容器分兩處安裝且將 線路等分為三段時(shí) , kC 應(yīng)小于 0.66 等。 浹繢膩叢著駕驃構(gòu)碭湊。5 32 勵(lì)磁系統(tǒng)采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 裝置在低頻振蕩期間 , 電力系統(tǒng)中角度、速度和轉(zhuǎn)矩等變量是周期性地變化的 , 從而可以像電流、電壓那樣用向量來(lái)分析。如圖 5.1所示，為 =相平面中的 電磁轉(zhuǎn)矩向量圖。 鈀燭罰櫝箋礱颼畢韞糲。UtTe2STepTeTe2 K2 E qTe2D圖（ 5.1）- W相平面中的電磁轉(zhuǎn)矩向量圖圖中，電磁轉(zhuǎn)矩向量 Te2 是由 K2 E q1形成的, 它滯后于角度的振蕩。這是由于電壓調(diào)節(jié)器和勵(lì)磁繞組本身是個(gè)慣性環(huán)節(jié) , 致使 Eq通過(guò) K 2產(chǎn)生的電磁 轉(zhuǎn)矩 Te2 滯后于角度的振蕩。 Te2 可以分解為 Te2s 和 Te2D , 前者為同步轉(zhuǎn) 矩, 后者為阻尼轉(zhuǎn)矩 , 由于 Te2D 0, 因而使角度振蕩加大。因此如果使調(diào)節(jié)器 提供一個(gè)超前的附加電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償勵(lì)磁系統(tǒng)的相位滯后 , 則就提供了一個(gè)正的阻 尼轉(zhuǎn)矩 , 就可能平息振蕩。圖 中, Tep與 Te2的矢量和 Te 即為有穩(wěn)定器時(shí)的 電磁轉(zhuǎn)矩。 Tep 領(lǐng)前轉(zhuǎn)子角振蕩一個(gè)相角