暫態(tài)分析第七章

《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》第七章電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定2023/2/51第一節(jié)簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定簡(jiǎn)單系統(tǒng)：?jiǎn)螜C(jī)-無(wú)窮大系統(tǒng)隱極機(jī)功角特性曲線為●轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程在PT=PE的點(diǎn)，●

a、b兩點(diǎn)為功率平衡點(diǎn)

a為穩(wěn)定平衡點(diǎn)，b為不穩(wěn)定平衡點(diǎn)功率平衡，速度不變2023/2/52∴在功角特性曲線上升段的運(yùn)行點(diǎn)是靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，在下降段的運(yùn)行點(diǎn)是不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)：靜態(tài)穩(wěn)定極限點(diǎn)其對(duì)應(yīng)的功率稱(chēng)為靜態(tài)穩(wěn)定極限功率

其對(duì)應(yīng)的功率角稱(chēng)為靜態(tài)穩(wěn)定極限功率角δsl簡(jiǎn)單系統(tǒng)：Psl=Pmax有功功率儲(chǔ)備系數(shù)第一節(jié)簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/2/53第二節(jié)小干擾法分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定一、小干擾法分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定

⑴簡(jiǎn)單系統(tǒng)、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)：定子繞組方程可用功角特性表示⑵不考慮調(diào)速器和原動(dòng)機(jī)方程，PT

=P0

=常數(shù)⑶不考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，if

=常數(shù)，Eq恒定基本步驟：⑴列寫(xiě)各元件的微分方程及聯(lián)系各元件關(guān)系的代數(shù)方程⑵分別對(duì)微分方程和代數(shù)方程線性化⑶消去方程中的非狀態(tài)變量，求解線性化小擾動(dòng)方程及矩陣A(4)計(jì)算初值，確定A矩陣各元素值(5)確定或判斷A矩陣特征值實(shí)部的符號(hào)，判斷靜態(tài)穩(wěn)定性2023/2/54第二節(jié)小干擾法分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定（一）列系統(tǒng)狀態(tài)變量偏移量的線性方程狀態(tài)方程設(shè)小干擾則2023/2/55第二節(jié)小干擾法分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定∴線性化狀態(tài)方程矩陣形式（二）根據(jù)特征根判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性系數(shù)矩陣的特征根為當(dāng)，為實(shí)根，則單調(diào)增，發(fā)電機(jī)非同期失步

當(dāng)，為一對(duì)虛根，則等幅振蕩，發(fā)電機(jī)在阻尼作用下減幅振蕩2023/2/56第二節(jié)小干擾法分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定振蕩頻率固有振蕩頻率與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、運(yùn)行方式有關(guān)，大約為幾個(gè)赫芝∴靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)名詞稱(chēng)為整步功率系數(shù)，是因位移而產(chǎn)生的電磁功率表征電力系統(tǒng)具有抵拒偏移的能力

隱極機(jī)凸極機(jī)2023/2/57第二節(jié)小干擾法分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定二．阻尼作用對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響阻尼功率：PD=DΔω

與轉(zhuǎn)速變化成正比的功率；

D：阻尼系數(shù)，一般指電氣阻尼，受運(yùn)行狀態(tài)的影響計(jì)及阻尼后的偏移量狀態(tài)方程為特征根2023/2/58第二節(jié)小干擾法分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定，λ必有一個(gè)正實(shí)根，發(fā)電機(jī)非周期失步

，運(yùn)行在功角特性曲線的上升階段當(dāng)D>0，正阻尼，λ為負(fù)實(shí)部的共軛根，發(fā)電機(jī)減幅振蕩

當(dāng)D<0，負(fù)阻尼，λ為正實(shí)部的共軛根，發(fā)電機(jī)增幅振蕩對(duì)于大慣性系統(tǒng)，控制方法不恰當(dāng)，較易產(chǎn)生負(fù)阻尼現(xiàn)象

2023/2/59第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響一．按電壓偏差的比例調(diào)節(jié)勵(lì)磁勵(lì)磁調(diào)節(jié)方程或（以電壓偏差作快速調(diào)節(jié)勵(lì)磁）勵(lì)磁繞組方程∴狀態(tài)方程為狀態(tài)變量中間變量經(jīng)關(guān)系式，將中間變量表示為狀態(tài)變量的函數(shù)2023/2/510第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響關(guān)系式1得關(guān)系式2得關(guān)系式3得2023/2/511第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響則得線性化狀態(tài)方程為其中整步功率系數(shù)2023/2/512第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響2023/2/513第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響矩陣形式為框圖形式為2023/2/514第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響∴特征方程為（二）穩(wěn)定判據(jù)的分析勞斯判據(jù)：方程系數(shù)>0，勞斯陣列的第一列>0列出勞斯陣列，作判斷條件1：在曲線的上升部分極限功率角>90°（達(dá)到110°），自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)擴(kuò)大了穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍

2023/2/515第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響條件2：由于當(dāng)即線路、變壓器電抗遠(yuǎn)大于發(fā)電機(jī)電抗，遠(yuǎn)距離輸電，弱聯(lián)系當(dāng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)太靈敏，系統(tǒng)將振蕩失步（負(fù)阻尼產(chǎn)生）

怎么回事？怎么辦？

2023/2/516第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響功率增量：同步機(jī)位置偏移產(chǎn)生的整步功率勵(lì)磁調(diào)節(jié)產(chǎn)生的功率（能量來(lái)源？）∵∴2023/2/517第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響Δδ作小幅度的低頻振蕩用復(fù)數(shù)分析法了不起的一步△S、△D分別為勵(lì)磁調(diào)節(jié)附加的整步功率、阻尼功率系數(shù)2023/2/518第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響∵一般，△S>0、△D<0,出現(xiàn)負(fù)阻尼，將引起系統(tǒng)振蕩失步∴確定了△S、△D的正、負(fù)當(dāng)條件3：當(dāng)，系統(tǒng)將非周期失步（爬行失步）2023/2/519第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響結(jié)論：當(dāng)以電壓偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，，UG不能恒定，即認(rèn)為具有比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)，其工程中，近似將具有比例式調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)看作恒定一般認(rèn)為小擾動(dòng)時(shí)發(fā)電機(jī)工作在恒定的功角特性曲線上恒定2023/2/520第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響（三）計(jì)及Te時(shí)系統(tǒng)的狀態(tài)方程和穩(wěn)定判據(jù)線性化狀態(tài)方程為發(fā)電機(jī)增加一個(gè)狀態(tài)方程列出特征方程，然后用勞斯判據(jù)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性2023/2/521第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響二、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的改進(jìn)（一）電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）及強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器Δω引入時(shí)經(jīng)一相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)Gs(p)加裝PSS后，ke可以大大提高，以致保持機(jī)端電壓恒定，穩(wěn)定極限達(dá)PUG恒定的最大值強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是一種多變量輸入形式，也可保持機(jī)端電壓恒定2023/2/522第三節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響（二）綜合勵(lì)磁類(lèi)型調(diào)節(jié)方式特性δslPslxG無(wú)調(diào)節(jié)ΔUG大變化后，人工調(diào)節(jié)Eq=Eq|0|90°xd比例式ΔUG小變化時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)E’q=E’q|0|>90°x’d多參量調(diào)節(jié)ΔUG、ΔIG小變化時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)UG≈UG|0|>90°x’dPSS引入Δω自動(dòng)調(diào)節(jié)UG=UG|0|δG=90°02023/2/523第四節(jié)多機(jī)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定分析近似分析方法的分析步驟和主要概念的介紹電源用E'、x'd近似表示比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)負(fù)荷用恒定阻抗表示網(wǎng)絡(luò)中，消去負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，僅保留電源節(jié)點(diǎn)，得節(jié)點(diǎn)功率方程2023/2/524第四節(jié)多機(jī)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定分析線性化將△PE1和△PE2代入轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，在計(jì)及阻尼，得2機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)方程2023/2/525第四節(jié)多機(jī)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定分析系數(shù)矩陣的特征方程為若D1=D2=0，則特征方程為特征根2023/2/526第四節(jié)多機(jī)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定分析計(jì)及阻尼，零根將為負(fù)實(shí)根穩(wěn)定的判據(jù)否則有一正實(shí)根，系統(tǒng)將非周期失去穩(wěn)定若，則滿足判據(jù)，系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的若，則不滿足判據(jù)，系統(tǒng)不能保持靜態(tài)穩(wěn)定的靜態(tài)穩(wěn)定的極限在之間靜態(tài)穩(wěn)定極限與發(fā)電機(jī)的極限功率不一致之間的小擾動(dòng)后的，其ΔPE1<0,ΔPE2<0,兩臺(tái)機(jī)均加速機(jī)組1加速快于機(jī)組2，則減小，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，反之亦然2023/2/527第五節(jié)提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施縮短電氣距離是提