電力系統(tǒng)暫態(tài)分析(第七)PPT(王)(包含勵磁調節(jié)一節(jié))

電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動恢復到初始運行狀態(tài)的能力。電力系統(tǒng)幾乎時時刻刻都受到小的干擾。例如，個別電動機的接入和切除或加負荷和減負荷；又如架空輸電線周圍風吹擺動引起的線間距離(影響線路電抗)的微小變化；另外，發(fā)電機轉子的旋轉速度也不是絕對均勻的、即功角δ也是有微小變化的。因此，電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定問題實際上就是確定系統(tǒng)的某個運行穩(wěn)態(tài)能否保持的問題。第七章電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性第一節(jié)簡單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定簡單系統(tǒng)：單機—無窮大系統(tǒng)隱極機：

功角特性曲線為：轉子運動方程：

在PT=PE的點，功率平衡，速度不變

PslP0δ

PTaba、b兩點為功率平衡點，a為穩(wěn)定平衡點，b為不穩(wěn)定平衡點?！嘣诠翘匦郧€上升段的運行點是靜態(tài)穩(wěn)定運行點，在下降段的運行點是不穩(wěn)定運行點。a’a”Δδδab’b”δba點特性：進汽量突增發(fā)電機加速功角增大電磁功率增大制動轉矩增加發(fā)電機減速功角減小回到a點進汽量突減發(fā)電機減速功角減小電磁功率減小制動轉矩減小發(fā)電機加速功角增大結論：系統(tǒng)可在a點維持正常運行，是穩(wěn)定運行點b點特性：進汽量突增發(fā)電機加速功角增大電磁功率減小制動轉矩減小發(fā)電機加速功角增大失穩(wěn)進汽量突減發(fā)電機減速功角減小電磁功率增大制動轉矩增大發(fā)電機減速功角減小結論：系統(tǒng)不能在b點維持正常運行，是不穩(wěn)定運行點到達a點簡單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定a點與b點的異同共同點：都是平衡點，且電磁功率相同。區(qū)別點：（1）a點功角小于90度，b點大于90度；（2）a點功角增大，電磁功率也增大，功角減小，電磁功率也減小，b點正相反，功角增大，電磁功率減小，功角減小，電磁功率增大。受小擾動后功角變化特性a點與b點的異同共同點：都是平衡點，且電磁功率相同。區(qū)別點：（1）a點功角小于90度，b點大于90度；（2）a點功角增大，電磁功率也增大，功角減小，電磁功率也減小，b點正相反，功角增大，電磁功率減小，功角減小，電磁功率增大。a點：b點：簡單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定判據：稱為整步功率系數有功功率儲備系數：

簡單系統(tǒng)：其對應的功率角稱為靜態(tài)穩(wěn)定極限功率角Psl=Pmax

δsl

靜態(tài)穩(wěn)定極限點：

其對應的功率稱為靜態(tài)穩(wěn)定極限功率第二節(jié)小干擾法分析簡單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定假設：

⑴簡單系統(tǒng)、簡單網絡：定子繞組方程可用功角特性表示⑵不考慮調速器和原動機方程，PT

=P0

=常數⑶不考慮勵磁調節(jié)系統(tǒng)，if=常數，Eq恒定小干擾分析法小干擾法分析簡單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定建立系統(tǒng)數學模型模型偏差化模型線性化計算特征值判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性一、小干擾法分析簡單系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定（一）列出狀態(tài)變量偏移量的線性方程狀態(tài)方程：小干擾，，

則：

∴矩陣形式：（二）根據特征根判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性系數矩陣的特征根為：當，為實根，則單調增，發(fā)電機非同期失步；，為一對虛根，則等幅振蕩，發(fā)電機在阻尼當作用下減幅振蕩。振蕩頻率：固有振蕩頻率與轉動慣量、運行方式有關，大約為幾個赫茲?！囔o態(tài)穩(wěn)定判據：名詞：稱為整步功率系數，是因位移而產生的電磁功率隱極機：凸極機：二．阻尼作用對靜態(tài)穩(wěn)定的影響阻尼功率：PD=DΔω與轉速變化成正比的功率；D：阻尼系數，一般指電氣阻尼，受運行狀態(tài)的影響計及阻尼后的偏移量狀態(tài)方程為：

特征根：，λ必有一個正實根，發(fā)電機非周期失步；，運行在功角特性曲線的上升階段當D>0，正阻尼，λ為負實部的共軛根，發(fā)電機減幅振蕩；當D<0，負阻尼，λ為正實部的共軛根，發(fā)電機增幅振蕩；第三節(jié)自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)對靜態(tài)穩(wěn)定的影響一．按電壓偏差的比例調節(jié)勵磁（一）列系統(tǒng)的狀態(tài)方程勵磁調節(jié)方程：或勵磁繞組方程：∴狀態(tài)方程為狀態(tài)變量

，可經關系式，將中間變量表示為狀態(tài)變量的函數，則得狀態(tài)方程為：

其中，

矩陣形式為：框圖形式為：ΣΣK2Σ

K1K5Σ

K4

KeK6ΔδΔωΔEqeΔE’q∴特征方程為：（二）分析特征根的性質，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性勞斯判據：方程系數>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δsl>90°o，自動勵磁調節(jié)擴大了穩(wěn)態(tài)運行范圍。條件2：由于

當，即線路、變壓器電抗遠大于發(fā)電機電抗，遠距離輸電，弱聯(lián)系。當，系統(tǒng)將振蕩失步。條件3：當，系統(tǒng)將非周期失步（爬行失步）。結論：當以電壓偏差進行調節(jié)時，，UG不能恒定，一般認為小擾動時發(fā)電機工作在Eq’恒定的功角特性曲線上，即認為具有比例式勵磁調節(jié)器的發(fā)電機，其Eq’恒定。工程中，近似將具有比例式調節(jié)器的發(fā)電機看作恒定。綜合勵磁類型調節(jié)方式特性δslPslxG無調節(jié)ΔUG大變化后，人工調節(jié)Eq=Eq|0|90°xd比例式ΔUG小變化時自動調節(jié)E’q=E’q|0|>90°x’d多參量調節(jié)ΔUG、ΔIG小變化時自動調節(jié)UG≈UG|0|>90°x’dPSS引入Δω自動調節(jié)UG=UG|0|δG=90°0綜合勵磁類型調節(jié)方式特性δslPslxG無調節(jié)ΔUG大變化后，人工調節(jié)Eq=Eq|0|90°xd比例式ΔUG小變化時自動調節(jié)E’q=E’q|0|>90°x’d多參量調節(jié)ΔUG、ΔIG小變化時自動調節(jié)UG≈UG|0|>90°x’dPSS引入Δω自動調節(jié)UG=UG|0|δG=90°0第五節(jié)提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的措施

，縮短電氣距離是提高靜態(tài)穩(wěn)定的重要思路一.采用自動調節(jié)勵磁裝置發(fā)電機裝設先進的勵磁調節(jié)器相當于縮短了發(fā)電機與系統(tǒng)間的電氣距離。二．減小元件的電抗⑴采用分裂導線；⑵提高線路額定電壓等級；⑶串聯(lián)電容補償；三．改善系統(tǒng)結構⑴加強系統(tǒng)聯(lián)系；⑵采用中間補償設備。1.發(fā)電機裝設自動調節(jié)勵磁裝置發(fā)電機裝設先進的調節(jié)器，就相當于縮短了發(fā)電機與系統(tǒng)間的電氣距離，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于裝設自動調節(jié)勵磁裝置價格低廉，效果顯著，是提高靜態(tài)穩(wěn)定性的首選措施，幾乎所有發(fā)電機都裝設了自動調節(jié)勵磁裝置。2.減小元件電抗減小發(fā)電機和變壓器的電抗發(fā)電機裝設自動調節(jié)勵磁裝置，可起到減少發(fā)電機電抗的作用。變壓器的電抗在系統(tǒng)總電抗中所占的比重不大，在選用時可盡量選用電抗較小的變壓器即可。減小線路電抗線路電抗在電力系統(tǒng)中所占的比例較大，特別是遠距離輸電線路所占比重更大，因此減小線路的電抗，對提高電力系統(tǒng)的功率極限和穩(wěn)定性有重要的作用。直接減小線路電抗可釆用以下方法:用電纜代替架空線；釆用擴徑導線；釆用分裂導線。16.1提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施3.提高線路的額定電壓提高線路額定電壓等級，可提高靜穩(wěn)定極限，從而提高靜態(tài)穩(wěn)定的水平。提高線路電壓后，也提高了線路及設備的絕緣水平，加大鐵塔及帶電結構的尺寸，這樣使系統(tǒng)的投資增加。16.1提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施

對應一定的輸送功率和輸送距離，應有其對應的經濟上合理的額定電壓等級。

串聯(lián)電容器一般釆用集中補償，當線路兩側都有電源時，補償電容器一般設置在中間變電所內；當只有一側有電源時，補償電容器一般設置在末端變電所內以避免產生過大的短路電流。一般補償度kc<0.5為宜。

補償度越大，系統(tǒng)中總的等值電抗越小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。但補償度太大時，在某些情況下對系統(tǒng)運行也會產生不利影響。

Kc過大時，可能使短路電流過大，短路電流還可能呈容性，某些繼電保護裝置可能會誤動作。Kc過大時，系統(tǒng)中的等值電抗減小，阻尼功率系數D可能為負，則會使系統(tǒng)發(fā)生低頻的自發(fā)振蕩，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于Kc

過大的補償后，發(fā)電機的外部電路XL可能呈容性，同步發(fā)電機的電樞反應可能起助磁作用，即同