第六章電力系統(tǒng)穩(wěn)定及控制-作業(yè)四

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析上課教師:余娟電話：65112300email：cqu.juan.yu@主頁(yè)：/myweb/myweb.asp?userid=247公共下載方式

2013~2014學(xué)年第一學(xué)期1《昔時(shí)賢文》:“百年修得同船渡，千年修得共枕眠”.佛：“前世一千次的回眸，才換得今生的一次擦肩而過(guò)?！?001班課表教學(xué)班號(hào)課程名稱時(shí)間周次地點(diǎn)001電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析星期一5、6節(jié)1-4,6-9A5202001電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析星期三9、10節(jié)A51123002班課表教學(xué)班號(hào)課程名稱時(shí)間周次地點(diǎn)002電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析星期二1、2節(jié)1-4,6-9A5313002電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析星期四9、10節(jié)前言紀(jì)律答疑及考試教材及參考資料課程重要性課程主要內(nèi)容45上課不遲到，不早退；

手機(jī)關(guān)機(jī)或開(kāi)到振動(dòng)；請(qǐng)假時(shí)需要輔導(dǎo)員簽字的請(qǐng)假條。作業(yè)

每周第一次上課前提交上一周作業(yè)，過(guò)時(shí)不收。前言—紀(jì)律前言—答疑及考試研究生助教：繆鵬彬（001班）、劉玨麟（002班）答疑

時(shí)間：星期一晚上7:30-9:30地點(diǎn)：6教406成績(jī)構(gòu)成平時(shí)成績(jī)（30%）：考勤（5%）、課后作業(yè)（15%）、課堂練習(xí)（10%）期末閉卷考試（70%）6前言—教材及參考資料李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析(第三版).北京：中國(guó)電力出版社，2007何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析(下冊(cè))（第三版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002韓禎祥.電力系統(tǒng)分析.浙江大學(xué)出版社JDGlover,etc..PowerSystemAnalysisandDesign.機(jī)械工業(yè)出版社Prabha

Kundur.Powersystemstabilityandcontrol.NewYork:McGraw-Hilllnc,1993精品課程網(wǎng)站78Prof.Prabha

Kundur2007年香港理工大學(xué)9薛禹勝院士2008年美國(guó)匹茲堡10薛禹勝院士2011年美國(guó)底特律11Prof.Ajjarapu2012年美國(guó)IowaStateUniversity12讀萬(wàn)卷書(shū)行萬(wàn)里路成績(jī)好：分?jǐn)?shù)高、獎(jiǎng)學(xué)金、好學(xué)校、好工作生活自理：做清潔、洗衣、做飯、待人接物婚戀家庭：男女思維差異、婚戀手冊(cè)休閑游玩：娛樂(lè)、游山玩水、探親訪友經(jīng)典閱讀：四大名著、孔孟、歷史理財(cái)投資：儲(chǔ)蓄、保險(xiǎn)、房產(chǎn)、股票、基金健康養(yǎng)生：食療、中醫(yī)、鍛煉宗教信仰：佛教、基督教、印度教、邪教時(shí)政要聞：政治、經(jīng)濟(jì)、危機(jī)、戰(zhàn)爭(zhēng)1314熱愛(ài)、感恩、珍惜15課程地位先修課程

“電路原理”、“電機(jī)學(xué)”、“電磁場(chǎng)”、“自動(dòng)控制原理”、“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”、“電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析”。

“電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析”與“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”、“電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析”共同構(gòu)成電力系統(tǒng)分析的三大基礎(chǔ)課。16發(fā)電機(jī)線路雙繞變?nèi)@變潮流計(jì)算功率控制頻率控制電壓控制短路斷線對(duì)稱分量法正負(fù)零序功角穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、低頻振蕩、異步、再同步、PSS穩(wěn)定性分析電磁暫態(tài)分析穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)分析體系17電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)態(tài)正常的、相對(duì)靜止的運(yùn)行狀態(tài)?！半娏ο到y(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”擾動(dòng)使得系統(tǒng)從一種運(yùn)行狀態(tài)向另一種運(yùn)行狀態(tài)過(guò)渡。電磁暫態(tài)機(jī)電暫態(tài)分析電網(wǎng)電氣量的變化，比機(jī)電暫態(tài)快得多。分析發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化“電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析”暫態(tài)“電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析”Q1:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行有什么影響？Q2:為什么這門(mén)課叫電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析？抓住主要矛盾、忽略次要因素?！季S方式18課程內(nèi)容和目的課程內(nèi)容第六章電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題概述和各元件機(jī)電特性第七章電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定第八章電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定

課程目的掌握電力系統(tǒng)靜態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定性的基本概念。掌握發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性。掌握簡(jiǎn)單系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性分析的基本方法。學(xué)會(huì)分析提高電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性的主要措施。具體知識(shí)我們不懂，但我們依舊可以判斷這個(gè)目錄是不是一個(gè)完整的框架體系！——評(píng)價(jià)能力、全局觀基本概念元件模型系統(tǒng)分析控制措施196.1概述6.2同步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電特性6.3自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用原理和數(shù)學(xué)模型6.4負(fù)荷特性6.5柔性輸電裝置特性第六章電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題概述和各元件機(jī)電特性

206.1概述

——電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概念

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后回到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者過(guò)渡到一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的問(wèn)題。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，將造成大量用戶供電中斷，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的瓦解，后果極為嚴(yán)重。216.1概述

——

功角無(wú)限大系統(tǒng)隱極機(jī)=常數(shù)～G圖6-1(a)系統(tǒng)圖電勢(shì)方程：總電抗：發(fā)電機(jī)電磁功率：圖6-1(b)相量圖q軸d軸q軸d軸功角功角特性TL系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，不變；一直變化，系統(tǒng)不穩(wěn)定。226.1概述

——發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)與功角的關(guān)系穩(wěn)態(tài)時(shí)：不變擾動(dòng)后：q軸電磁轉(zhuǎn)矩機(jī)械轉(zhuǎn)矩q軸d軸發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)示意圖電氣角速度同步電氣角速度兩轉(zhuǎn)子的空間相對(duì)位置1、同步發(fā)電機(jī)要同步運(yùn)行2、研究機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的必要性3、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、功角的變化情況決定系統(tǒng)的穩(wěn)定性236.1概述

——

功角δ的含義發(fā)電機(jī)q軸電勢(shì)與無(wú)窮大系統(tǒng)電源電勢(shì)之間的相角差。電磁功率的大小與δ密切相關(guān)，故稱δ為“功角”或“功率角”。電磁功率與功角的關(guān)系式被稱為“功角特性”或“功率特性”。功角δ還表明了各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)空間位置。246.1概述

——功角穩(wěn)定的概念電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中所有同步發(fā)電機(jī)均同步運(yùn)行，即功角δ

是穩(wěn)定值。系統(tǒng)在受到干擾后，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)變化后仍能恢復(fù)同步運(yùn)行，即功角δ

能達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，則系統(tǒng)就是功角穩(wěn)定的，否則就是功角不穩(wěn)定。256.1概述

——電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類(lèi)也可能出現(xiàn)系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)是維持同步運(yùn)行，但系統(tǒng)頻率或電壓不可控制的持續(xù)下降。此時(shí)系統(tǒng)從功角意義上仍然是穩(wěn)定的，但系統(tǒng)已失去了穩(wěn)定——即出現(xiàn)了頻率穩(wěn)定或電壓穩(wěn)定問(wèn)題。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性包括：功角穩(wěn)定＋頻率穩(wěn)定＋電壓穩(wěn)定

本書(shū)中，所說(shuō)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性就指的是系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性。學(xué)貴有疑，小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)。

266.1概述

——功角穩(wěn)定的分類(lèi)

根據(jù)功角失穩(wěn)的原因和發(fā)展過(guò)程，功角穩(wěn)定可分為如下三類(lèi)：靜態(tài)穩(wěn)定（小干擾）暫態(tài)穩(wěn)定（大干擾）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定（長(zhǎng)過(guò)程）276.1概述

——

靜態(tài)穩(wěn)定(StaticStability)定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)的能力。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)下是靜態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是靜態(tài)失穩(wěn)的。特點(diǎn)：靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行狀態(tài)下受到微小干擾時(shí)的功角穩(wěn)定性問(wèn)題。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)生前的原始運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，而與小干擾的大小、類(lèi)型和地點(diǎn)無(wú)關(guān)。286.1概述

——暫態(tài)穩(wěn)定

(TransientStability)定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到大干擾后，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)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的能力。通常指第一或第二振蕩周期不失步。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)下該擾動(dòng)下是暫態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是暫態(tài)失穩(wěn)的。特點(diǎn)：研究的是電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行狀態(tài)下受到較大干擾時(shí)的功角穩(wěn)定性問(wèn)題。系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動(dòng)前的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，而且與擾動(dòng)的類(lèi)型、地點(diǎn)及持續(xù)時(shí)間均有關(guān)。296.1概述

——?jiǎng)討B(tài)穩(wěn)定

(DynamicStability)定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到小的或大的干擾后，在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長(zhǎng)過(guò)程運(yùn)行穩(wěn)定性的能力。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)下是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的。特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的過(guò)程較長(zhǎng)，參與動(dòng)作的元件和控制系統(tǒng)更多、更復(fù)雜。（不講）30作業(yè)簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)。簡(jiǎn)述本世紀(jì)的大停電事故（發(fā)生的規(guī)模、原因、后果等）。功角的具體含義。功角穩(wěn)定及其分類(lèi)。電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定及其特點(diǎn)。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定及其特點(diǎn)。316.2同步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電特性6.2.1同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率6.2.3電動(dòng)勢(shì)變化過(guò)程的方程式326.2.1同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程轉(zhuǎn)子的機(jī)電運(yùn)動(dòng)方程推導(dǎo)

慣性時(shí)間常數(shù)

同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)33

轉(zhuǎn)子的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程（6-1）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量角加速度機(jī)械角速度機(jī)械(電磁)轉(zhuǎn)矩不平衡轉(zhuǎn)矩

反映機(jī)械轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)關(guān)系，是純機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不能反映電氣量的變化作用。

34轉(zhuǎn)子機(jī)電運(yùn)動(dòng)方程的推導(dǎo)

——轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的標(biāo)么值處理轉(zhuǎn)矩(功率)基準(zhǔn)值同步機(jī)械（電氣）角速度慣性時(shí)間常數(shù),單位為s極對(duì)數(shù)356.2.1轉(zhuǎn)子機(jī)電運(yùn)動(dòng)方程的推導(dǎo)

——轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的二階形式（6-10）功角是兩轉(zhuǎn)子之間的空間相對(duì)位置角q軸機(jī)械功率電磁功率兩邊求導(dǎo)36轉(zhuǎn)子機(jī)電運(yùn)動(dòng)方程的推導(dǎo)

——轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的狀態(tài)方程形式（6-11）（6-12）功率和電氣角速度都是標(biāo)幺值功率是標(biāo)幺值，電氣角速度是有名值注：習(xí)慣上標(biāo)幺值不帶（*）反映暫態(tài)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、功角和不平衡功率之間的相互作用與變化規(guī)律，是功角穩(wěn)定分析的基礎(chǔ)。干擾后：穩(wěn)態(tài)：功角δ變化功角δ不變37慣性時(shí)間常數(shù)（1）發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)的物理意義（2）發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)（3）系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)38慣性時(shí)間常數(shù)

——發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)的物理意義

表示在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上加額定轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)子從停頓狀態(tài)轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。(6-6)39慣性時(shí)間常數(shù)

——發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)有：飛輪轉(zhuǎn)矩(t·m2)、發(fā)電機(jī)額定容量(KVA)、額定轉(zhuǎn)速(r/min)定義以發(fā)電機(jī)的額定容量為基準(zhǔn)的慣性時(shí)間常數(shù)(S)。(6-7)40慣性時(shí)間常數(shù)

——

系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)

注意：容量折算單臺(tái)發(fā)電機(jī)：41

同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)調(diào)速器一般在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化之后才能起調(diào)節(jié)作用，加上本身慣性較大，在一般短過(guò)程的機(jī)電暫態(tài)分析中，假定機(jī)械功率不變。電磁功率的描述和計(jì)算，就成了電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定分析中最為復(fù)雜和困難的任務(wù)。（6-12）42作業(yè)發(fā)電機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)的物理意義及其與系統(tǒng)慣性時(shí)間常數(shù)的關(guān)系。例題6-1(P152)（補(bǔ)充知識(shí)：當(dāng)發(fā)電機(jī)出口斷路器斷開(kāi)后，轉(zhuǎn)子做勻加速旋轉(zhuǎn)。汽輪發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)p=1。額定頻率為50Hz。要求列寫(xiě)每個(gè)公式的物理意義。）讀了如下網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容的感想。習(xí)題6-2-1(P175)/rencai/disp.asp?id=933&leibie=443簡(jiǎn)單系統(tǒng)中PE的計(jì)算

功角穩(wěn)定分析求解狀態(tài)方程PE本節(jié)內(nèi)容：6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率復(fù)雜系統(tǒng)中PE的計(jì)算

δ(t)443）不計(jì)發(fā)電機(jī)定子繞組及電網(wǎng)中的電磁暫態(tài)過(guò)程。只計(jì)及發(fā)電機(jī)定子電流中的正序基頻交流分量產(chǎn)生的電磁功率。理由：a、定子及電網(wǎng)的電磁暫態(tài)過(guò)程很快，百分之幾秒。

b、非周期分量在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的功率平均值接近于零，又由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，因此對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)影響很小。

c、不計(jì)零序和負(fù)序電流的影響，只考慮正序分量。零序電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響。負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的功率平均值接近于零，因此對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)影響很小。

d、假設(shè)機(jī)組轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，只計(jì)及基頻交流電流的影響。2）假設(shè)機(jī)械轉(zhuǎn)矩和機(jī)械功率不變1）略去發(fā)電機(jī)定子繞組電阻6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——

假設(shè)條件一454）假定發(fā)電機(jī)的某個(gè)電動(dòng)勢(shì)為恒定?？蛰d電動(dòng)勢(shì)恒定——忽略自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁器的作用

暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)恒定——考慮自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁器的作用一般

發(fā)電機(jī)端電壓恒定——考慮自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁器的作用很強(qiáng)6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——

假設(shè)條件二GGEGAERf轉(zhuǎn)子回路或勵(lì)磁回路定子回路圖6-14dq軸1dq軸2自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置GpfpEffff46無(wú)限大系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)=常數(shù)～G圖6-1(a)系統(tǒng)圖忽略了電阻，

同步發(fā)電機(jī)的電路方程TL6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——

簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的電磁功率47..axd軸q軸byczbca..LbbLaaLccrrrubuauciaicibLffrfufifLDDrDiDLQQrQiQ圖2-18同步發(fā)電機(jī)各繞組位置示意圖圖2-19同步發(fā)電機(jī)各回路電路圖6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——

同步發(fā)電機(jī)電路圖48ruaiaLaaa相繞組的回路電路圖a相繞組的回路電壓方程和磁鏈方程：a相繞組的回路電壓方程和磁鏈方程機(jī)端電壓49回路電壓方程和磁鏈方程：在abc三相下，定子和轉(zhuǎn)子的回路電壓方程為微分方程(2-49)6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——在abc三相中同步發(fā)電機(jī)方程由于1）轉(zhuǎn)子繞組相對(duì)于定子繞組旋轉(zhuǎn)；2）轉(zhuǎn)子僅對(duì)d、q軸對(duì)稱。

變系數(shù)矩陣(2-50)詳見(jiàn)附錄A

定、轉(zhuǎn)子繞組間互感，定子自、互感周期性變化，僅有轉(zhuǎn)子各繞組自感和轉(zhuǎn)子各繞組間互感為常數(shù)。相應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子回路電壓方程為一組變系數(shù)微分方程，很難求解。51數(shù)學(xué)角度上：派克變換是一種線性變換；物理意義上：派克變換將觀察者的角度從靜止的abc三相定子繞組轉(zhuǎn)移到隨轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的dq軸上?？梢允沟枚ㄗ永@組自、互感，定、轉(zhuǎn)子繞組間互感變成常數(shù)，大大簡(jiǎn)化了同步發(fā)電機(jī)的原始方程。6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——派克變換（2-67）（2-64）常系數(shù)矩陣派克變換后發(fā)電機(jī)回路電壓方程為常系數(shù)微分方程，容易求解。536.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——在dq軸中同步發(fā)電機(jī)方程dq軸2電動(dòng)勢(shì)變化54機(jī)電暫態(tài)過(guò)程中，計(jì)算發(fā)電機(jī)的電磁功率時(shí)，1）略去發(fā)電機(jī)定子繞組電阻r＝02）忽略定子繞組的電磁暫態(tài)過(guò)程3）忽略阻尼繞組電磁暫態(tài)過(guò)程則發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的q軸和d軸分量可表示為：

為空載電勢(shì)6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——機(jī)端電壓dq軸分量的代數(shù)方程用和表示55相量形式6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——機(jī)端電壓dq軸分量的相量方程勵(lì)磁假設(shè)條件是的d軸和q軸分量和56寫(xiě)成相量形式：定義：有：的d軸和q軸分量的d軸和q軸分量引出參數(shù)，6.2.2發(fā)電機(jī)的電磁功率

——無(wú)限大系統(tǒng)母線電壓的dq軸分量方程=常數(shù)則：57以暫態(tài)電勢(shì)表示機(jī)端電壓的dq軸分量定義：暫態(tài)電勢(shì)

暫態(tài)電抗勵(lì)磁假設(shè)條件dq軸磁鏈方程58發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的dq軸分量可表示為：相量形式是的d軸和q軸分量和以暫態(tài)電勢(shì)表示機(jī)端電壓的dq軸分量59寫(xiě)成相量形式：定義：有：=常數(shù)的d軸和q軸分量的d軸和q軸分量引出參數(shù)，以暫態(tài)電勢(shì)表示無(wú)限大系統(tǒng)母線的dq軸分量60簡(jiǎn)單系統(tǒng)的主要電勢(shì)方程空載電勢(shì)暫態(tài)電勢(shì)虛擬電勢(shì)用一個(gè)等值電路代表同步發(fā)電機(jī)：(6-14)(6-24)(6-17)(6-26)61隱極機(jī)的簡(jiǎn)單系統(tǒng)相量圖圖6-3功角特性62凸極機(jī)的簡(jiǎn)單系統(tǒng)相量圖圖6-663簡(jiǎn)單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)電磁功率的計(jì)算方法不考慮電阻，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的注入有功相等將電流分別用各電勢(shì)代替，便可用不同電勢(shì)表示出發(fā)電機(jī)電磁功率。(6-15)64用空載電勢(shì)表示隱極機(jī)的功角特性(6-14)(6-16)65用暫態(tài)電勢(shì)表示隱極機(jī)的功角特性磁阻功率(6-17)(6-18)66用空載電勢(shì)表示凸極機(jī)的功角特性磁阻功率（6-24）（6-25）67用暫態(tài)電勢(shì)表示凸極機(jī)的功角特性磁阻功率參照(6-18)(6-26)(6-27)68用虛擬電勢(shì)和機(jī)端電壓表示同步發(fā)電機(jī)的功角特性(6-22)(6-20)舉一反三。69

、與的關(guān)系式隱極機(jī)

，可用(6-21)和(6-23)。在近似計(jì)算中，常用代替。70簡(jiǎn)單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)功角特性分析

——空載電勢(shì)表示的隱極機(jī)圖6-4為常數(shù)時(shí)隱極發(fā)電機(jī)的功角特性71簡(jiǎn)單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功角特性分析

——空載電勢(shì)表示的凸極機(jī)圖6-7磁阻功率72簡(jiǎn)單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功角特性

——暫態(tài)電勢(shì)表示的同步發(fā)電機(jī)磁阻功率圖6-573例6-2簡(jiǎn)單系統(tǒng)功角特性的計(jì)算隱極機(jī)～GT1T2L18/242kV220/121kV74例6-2簡(jiǎn)單系統(tǒng)功角特性的計(jì)算系統(tǒng)基準(zhǔn)值取法有很多，為計(jì)算方便，我們?nèi)。弘[極機(jī)～GT1T2L18/242kV220/121kV75系統(tǒng)基準(zhǔn)下發(fā)電機(jī)的阻抗標(biāo)幺值參數(shù)有名值高壓側(cè)有名值高壓側(cè)標(biāo)幺值標(biāo)幺值76系統(tǒng)基準(zhǔn)下變壓器的電抗標(biāo)幺值高壓側(cè)有名值高壓側(cè)標(biāo)幺值77系統(tǒng)基準(zhǔn)下線路的電抗標(biāo)幺值有名值標(biāo)幺值78Q軸虛擬電勢(shì)與功角的計(jì)算公式參考電壓系統(tǒng)等值電路：79各種電勢(shì)與相位差的計(jì)算公式代替代替舉一反三。80各種電勢(shì)與相位差的計(jì)算公式81各種電勢(shì)表示的功率特性82各種電勢(shì)表示的功率特性時(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)當(dāng)相量圖83三電勢(shì)為常數(shù)時(shí)同步發(fā)電機(jī)功角特性對(duì)比特點(diǎn)圖6-884作業(yè)例題6-2(P156)習(xí)題6-2-2(P175)（把題中的Eq|0|、E’q|0|以及Uq|0|為常數(shù)改為Eq、E’q以及UG為常數(shù)，要求畫(huà)出系統(tǒng)圖、等值電路圖、相量圖和功率特性曲線）如果你是老師，你會(huì)如何上課呢？85多機(jī)系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)電磁功率同步發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的等值模型系統(tǒng)的等值模型多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的電磁功率

86發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的等值模型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)上的恒定導(dǎo)納：發(fā)電機(jī)的等值模型：(6-28)87系統(tǒng)的等值模型圖6-10網(wǎng)絡(luò)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)G個(gè)節(jié)點(diǎn)上接有發(fā)電機(jī)88運(yùn)用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的節(jié)點(diǎn)電壓方程I=YU,可得：因此：只保留發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)注入電流表達(dá)式G為發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)展開(kāi)Yij為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)i和j之間的互導(dǎo)納Yii為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)i的自導(dǎo)納89多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的電磁功率為的相角差。和(6-29)90多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)電磁功率的特點(diǎn)任一臺(tái)發(fā)電機(jī)的功角特性，是它與其余所以發(fā)電機(jī)電勢(shì)相角差的函數(shù)。在系統(tǒng)含有三臺(tái)以上發(fā)電機(jī)的情況下，不能用平面曲線作出發(fā)電機(jī)的功角特性。任一臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率，都與所有發(fā)電機(jī)的電勢(shì)及電勢(shì)間的相角差有關(guān)，因此任一臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的變化，都要影響到其余發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

(6-29)91作業(yè)多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)電磁功率的特點(diǎn)926.2.3電動(dòng)勢(shì)變化過(guò)程的方程式轉(zhuǎn)子回路或勵(lì)磁回路定子回路調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)前面假定：當(dāng)無(wú)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)，是常數(shù)。當(dāng)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)能力一般時(shí)，是常數(shù)。實(shí)際上：由于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子回路的暫態(tài)過(guò)程，和是變化的。ifufrf勵(lì)磁回路Page29他勵(lì)回路GGEAERfGpfpEffffxf936.2.3電動(dòng)勢(shì)變化過(guò)程的方程式勵(lì)磁繞組電壓回路方程為：強(qiáng)制空載電動(dòng)勢(shì)勵(lì)磁繞組的時(shí)間常數(shù)

（6-34）和受控于，而受控于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)。946.3自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用原理和數(shù)學(xué)模型原理：通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的電壓，改變發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)，從而影響發(fā)電機(jī)的電磁功率及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。構(gòu)成：主勵(lì)磁系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置。6.3.1主勵(lì)磁系統(tǒng)6.3.2自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置及其框圖6.3.3自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型956.3.1主勵(lì)磁系統(tǒng)主勵(lì)磁系統(tǒng)：從勵(lì)磁電源到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁主回路。有直流勵(lì)磁系統(tǒng)、交流勵(lì)磁系統(tǒng)和靜止勵(lì)磁系統(tǒng)三類(lèi)。直流勵(lì)磁系統(tǒng)

具有接線和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)點(diǎn)，但因換向困難、可靠性差，難以制造大容量直流發(fā)電機(jī)。交流勵(lì)磁系統(tǒng)

便于制造、成本低、工作可靠、反應(yīng)迅速。他勵(lì)式交流旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)需換向。常用于大容量機(jī)組。靜止勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁電壓的動(dòng)態(tài)方程96他勵(lì)直流勵(lì)磁系統(tǒng)GGGpfPEEGTATVUAERfffRC勵(lì)磁機(jī)、發(fā)電機(jī)和原動(dòng)機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁機(jī)副勵(lì)磁機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁電阻整流器Automaticexcitationregulator勵(lì)磁電流為直流圖6-14自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置97他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)GGTATVAERGGVS勵(lì)磁電流為直流TV發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)副勵(lì)磁機(jī)pffffSCR2SCR1圖6-15PEE自勵(lì)恒壓?jiǎn)卧詣?dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置98靜止勵(lì)磁系統(tǒng)GGTATVAER發(fā)電機(jī)fTVGGTAAER發(fā)電機(jī)f(a)自并勵(lì)圖6-16(b)自復(fù)勵(lì)TV自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置99他勵(lì)直流勵(lì)磁系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓變化的動(dòng)態(tài)方程主勵(lì)磁系統(tǒng)的回路等值電路發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓變化的動(dòng)態(tài)方程100

主勵(lì)磁系統(tǒng)的回路等值電路他勵(lì)繞組回路勵(lì)磁繞組回路GGLffiffuffrffifufrff圖6-17他勵(lì)繞組回路電壓方程為：（6-36）101不計(jì)飽和時(shí)：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓變化的動(dòng)態(tài)方程不計(jì)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)速的變化時(shí)：計(jì)及飽和時(shí)：（6-37）（6-38）（6-39）其中，為飽和系數(shù)，不計(jì)飽和時(shí)。他勵(lì)繞組時(shí)間常數(shù)（6-40）102發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓變化的動(dòng)態(tài)方程標(biāo)幺制形式之間基準(zhǔn)值的關(guān)系取為：（6-43）取（6-40）圖6-18一階慣性環(huán)節(jié)1036.3.2自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置及其框圖

——晶閘管調(diào)節(jié)勵(lì)磁器原理框圖GGTATV量測(cè)濾波綜合放大移相觸發(fā)晶閘管輸出轉(zhuǎn)子電壓軟負(fù)反饋勵(lì)磁機(jī)ufuffUG0其它信號(hào)

、電氣角速度的偏差量（PSS）、偏差量的一階和二階導(dǎo)數(shù)（強(qiáng)力式調(diào)節(jié)器）。機(jī)端電壓的偏差量（電壓偏差比例式調(diào)節(jié)器）AER

AER根據(jù)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，如端電壓和定子電流等，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的電壓，改變發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)，從而影響發(fā)電機(jī)的電磁功率及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖6-20自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置1046.3.3自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型

——按電壓偏差比例調(diào)節(jié)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)小擾動(dòng)后等值的一階慣性環(huán)節(jié)：（6-46）自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的等值時(shí)間常數(shù)Te：Ke：自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的等值放大倍數(shù)圖6-22去掉了標(biāo)幺值的下標(biāo)105大擾動(dòng)后強(qiáng)行勵(lì)磁動(dòng)作與退出的原因當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓由于系統(tǒng)發(fā)生短路而大幅度下降時(shí)，采用強(qiáng)行勵(lì)磁，即短接強(qiáng)勵(lì)電阻RC或者全部開(kāi)通晶閘管導(dǎo)通角，此時(shí)uff立即躍變至最大值uffm。短路切除后發(fā)電機(jī)端電壓上升到一定值，或者強(qiáng)行勵(lì)磁運(yùn)行達(dá)到時(shí)間限制后，為了系統(tǒng)安全，則強(qiáng)行勵(lì)磁將退出工作，即相應(yīng)恢復(fù)RC或者晶閘管導(dǎo)通角的控制，此時(shí)uff將變?yōu)檎＿\(yùn)行時(shí)的uff0。106強(qiáng)行勵(lì)磁動(dòng)作與退出的空載強(qiáng)制電勢(shì)動(dòng)態(tài)方程（6-47）Page166強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作：短接強(qiáng)勵(lì)電阻RC或者全部開(kāi)通晶閘管導(dǎo)通角。強(qiáng)勵(lì)退出：恢復(fù)RC或者晶閘管導(dǎo)通角的控制。（8-32）Page218107發(fā)電機(jī)電勢(shì)與勵(lì)磁電壓變化的動(dòng)態(tài)方程(小結(jié))大擾動(dòng)后強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作(1)+(3)（1）（2）（3）小擾動(dòng)后電壓偏差比例控制(1)+(2)發(fā)電機(jī)電勢(shì)變化方程大擾動(dòng)后強(qiáng)勵(lì)退出(1)+(4)（4）(6-34)(6-46)(6-47)(8-32)發(fā)電機(jī)強(qiáng)制空載電勢(shì)變化方程108作業(yè)發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，強(qiáng)制空載電勢(shì)與空載電勢(shì)的關(guān)系？晶閘管調(diào)節(jié)勵(lì)磁器的工作原理？強(qiáng)行勵(lì)磁動(dòng)作與退出的原因是什么？畢業(yè)后，大家想做什么？十年后大家希望自己在做什么？你現(xiàn)在所做的在為將來(lái)做著怎樣的準(zhǔn)備呢？1096.4負(fù)荷特性負(fù)荷特性：負(fù)荷功率與系統(tǒng)電壓及頻率的關(guān)系。它對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有相當(dāng)影響。負(fù)荷靜態(tài)特性：當(dāng)系統(tǒng)電壓和頻率緩慢變化時(shí)的負(fù)荷特性，是各種用電設(shè)備靜態(tài)特性的綜合，又稱為綜合負(fù)荷靜態(tài)特性。其中負(fù)荷隨電壓變化的特性稱為綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性，隨頻率變化的特性稱為綜合負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性。負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性：當(dāng)系統(tǒng)電壓和頻率快速變化時(shí)的負(fù)荷特性。通常采用異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性作為負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性。恒定阻抗(導(dǎo)納)綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)電特性110恒定阻抗(導(dǎo)納)圖6-10Djy111綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性恒阻抗負(fù)荷恒電流負(fù)荷恒功率負(fù)荷忽略頻率變化，綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性為：由統(tǒng)計(jì)資料或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到負(fù)荷的ZIP模型(6-54)(6-55)112綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓和頻率特性由統(tǒng)計(jì)資料或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到113異步電動(dòng)機(jī)組的機(jī)電特性異步電動(dòng)機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化等值電路異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性曲線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率變化的靜態(tài)特性114異步電動(dòng)機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率表示的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程：機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩：標(biāo)幺值(6-48)(6-49)(6-50)(6-51)a：與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)部分所占比例；：與轉(zhuǎn)速有關(guān)的指數(shù)；K：實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷的比值。115異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化等值電路可轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率的電磁功率(6-52)圖6-23(b)變化阻抗116異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性曲線(6-53)忽略rs：圖6-24117異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率變化的動(dòng)