電力系統(tǒng)機電暫態(tài)過程分析

第二篇電力系統(tǒng)機電暫態(tài)過程分析第六章穩(wěn)定性問題概述和各元件的機電特性第一節(jié)概述機電暫態(tài)過程主要是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題就是當系統(tǒng)在某一正常運轉(zhuǎn)形狀下遭到某種干擾后，能否經(jīng)過一定的時間后回到原來的運轉(zhuǎn)形狀或者過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)形狀的問題。tt0反之，假設(shè)系統(tǒng)不能回到原來的運轉(zhuǎn)形狀或者不能建立一個新的穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)形狀，那么闡明系統(tǒng)的形狀變量沒有一個穩(wěn)態(tài)值，而是隨時間不斷增大或振蕩，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。假設(shè)可以，那么以為系統(tǒng)在該正常運轉(zhuǎn)形狀下是穩(wěn)定的。穩(wěn)定的概念①簡單系統(tǒng)〔單機無窮大系統(tǒng)〕~U=常數(shù)②等值電路③相量圖IUèqIqèqω當δ角變化，那么電流、各點電壓和功率變化。當Eq、U、不同步，δ角不斷變化，那么電流、電壓、功率振蕩。電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定后，繼電維護動作，將會呵斥大面積停電。在干擾〔短路、切機等〕影響下，Mt=Pt-Pe≠0,使得發(fā)電機運轉(zhuǎn)形狀變化。研討方法：1．靜態(tài)穩(wěn)定分析：自動控制實際的方法微分方程線性化〔小干擾法〕研討線性微分方程特征根〔頻域法〕2．暫態(tài)穩(wěn)定分析：非線性微分方程數(shù)值解法〔時域法〕大干擾下不適宜線性化第二節(jié)同步發(fā)電機組的機電特性一．轉(zhuǎn)子運動方程J：轉(zhuǎn)動慣量；α：角加速度；Ω：機械角速度；△M：不平衡轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)子動能取轉(zhuǎn)矩基準值機械角速度Ω與電氣角速度ω間的關(guān)系為：取---慣性時間常數(shù)那么計及和轉(zhuǎn)子運動方程為或形狀方程方式：慣性時間常數(shù)的意義反映發(fā)電機轉(zhuǎn)子機械慣性的重要參數(shù)TJ是轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下的動能的兩倍除以基準功率令取MT*=1，Me*=0，那么當發(fā)電機空載時，如原動機將一個數(shù)值等于MN的恒定轉(zhuǎn)矩〔MT*＝1〕加到轉(zhuǎn)子上，那么轉(zhuǎn)子從靜止形狀啟動到額定值時所需的時間。在穩(wěn)定計算中，當已選好全系統(tǒng)一致的基準功率SB幾臺發(fā)電機合并成一臺等值發(fā)電機二．電磁轉(zhuǎn)矩ME和電磁功率PE機端功率：1．電阻耗費的功率2磁場能量變化釋放的功率3經(jīng)氣隙傳送的功率電磁功率：電磁轉(zhuǎn)矩：穩(wěn)定分析中的近似簡化：1．因直流分量和負序電流對轉(zhuǎn)子繞組的平均轉(zhuǎn)矩為零，所以●

不計〔不計定子繞組的暫態(tài)過程〕以及其諧波●

不計負序電流及其諧波●

只思索產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩的正序電流的影響2．r=0〔不計定子繞組的暫態(tài)過程，更無必要計及其衰減〕3．ω≈1以上簡化的結(jié)果是：只思索定子的正序頻電流時，電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩為：〔一〕簡單系統(tǒng)中發(fā)電機的功率●簡單系統(tǒng)：一臺同步發(fā)電機與無限大容量電源組成的系統(tǒng)~ù=constTJ=∞x'dxT1xLxT2xl1.隱極機的功角特性⑴發(fā)電機用Eq、xd表示(即假設(shè)勵磁回路電壓、電流無變化，Eq為常數(shù)〕是正弦曲線，極限功率，極限功率角⑵發(fā)電機用E‘q、xd表示〔不計阻尼時，暫態(tài)電動勢在干擾的瞬間不變，并近似以為自動調(diào)理勵磁安裝的作用能堅持E‘q＝常數(shù)∴是δ的函數(shù)，極限功率角⑶發(fā)電機用表示其中，近似計算中，往往以替代，由變化的趨勢反映的變化趨勢。⑷機端電壓UG恒定(假設(shè)自動調(diào)理勵磁安裝作用極強能堅持UG＝C〕2．凸極機的功角特性⑴發(fā)電機用Eq、xd表示(即假設(shè)勵磁回路電壓、電流無變化，Eq為常數(shù)〕極限功率角<90o⑵發(fā)電機用E‘q、xd表示〔不計阻尼時，暫態(tài)電動勢在干擾的瞬間不變，并近似以為自動調(diào)理勵磁安裝的作用能堅持E‘q＝常數(shù)∴是δ的函數(shù)，極限功率角(二)、多機系統(tǒng)中發(fā)電機的功率當發(fā)電機用表示導納角任一臺發(fā)電機的功率角的改動，將引起全系統(tǒng)各機組電磁功率的變化。穩(wěn)定分析是全系統(tǒng)的綜合問題。兩機系統(tǒng)δ12PE2PE1三．電勢變化過程的方程式勵磁回路電壓方程：計及第三節(jié)自動調(diào)理勵磁系統(tǒng)的原理和數(shù)學模型一．主勵磁系統(tǒng)〔一〕直流勵磁機勵磁～AVR(二)交流勵磁機勵磁●自并勵勵磁〔三〕主勵磁機的方程和框圖G～副勵繞組中電流的電磁慣性，將按的時間常數(shù)滯后變化，即一階慣性環(huán)節(jié)：磁飽和景象用負反響表示∑-+二．自動調(diào)理勵磁安裝G～量測濾波TATV勵磁機綜合放大移相觸發(fā)晶閘管輸出轉(zhuǎn)子電壓軟負反響其他信號量測濾波：電壓互感器是具有電抗的變壓器，慣性環(huán)節(jié)電流互感器，有放大倍數(shù)

綜合放大、移相觸發(fā)、晶閘管輸出：取為一階慣性環(huán)節(jié)軟負反響〔PID調(diào)理〕：當變化快時調(diào)理使之變化慢些，與變化率成正比的調(diào)理，慣性微分環(huán)節(jié)綜合得：-k∑++-∑+∑++∑+-+-其他信號副勵磁機輸出是不包括控制方法的功能原理性框圖〔傳送函數(shù)〕勵磁系統(tǒng)傳送函數(shù)表示了時間常數(shù)相差甚大的