文档介绍：第九章电力系统的暂态稳定性 Northeastern University 第九章电力的暂态稳定性本章要点: Northeastern University 电力系统的暂态稳定性: 电力系统正常运行的一个重要标志,乃是系统中的同步电机(主要是发电机) 都处于同步运行状态。所谓同步运行状态是指所有并联运行的同步电动机都有相同的电角速度。在这种情况下,表征运行状态的参数具有接近于不变的数值,通常称此情况为稳定运行状态。电力系统同步运行的稳定性,是根据受扰后中并联运行的同步发电机转子之间的相对位移角(或发电机电势之间的相角差)的变化规律来判断,因此,这种性质的稳定性又称为功角稳定性。功角及功角特性当发电机的电势和受端电压均为恒定时,由得传输功率是角度的正弦函数。因为传输功率的大小与相位角密切相关,因此又称为“功角”或“功率角”。传输功率与功角的关系,称为“功角特性”或“功率特性”。 V qE sin qe E V PX ????( ) e P f ??第九章电力的暂态稳定性 Northeastern University 电压崩溃电力系统中,人们把扰动、负荷增大或系统参数变更后造成大面积、大幅度电压持续下降,运行人员和自动控制系统也无法阻止这种电压衰减的情况称之为电压崩溃。这种电压下降的持续时间可能只需几秒钟,也可能需要数十分钟,甚至更长。电压崩溃是电压失稳的最明显的特征,它会导致系统瓦解。扰动的原因引起电力系统较大扰动的原因主要有下列几种: (1)负荷的突然变化,如投入后切除大容量的用户等; (2)切除和投入系统的主要元件,如发电机、变压器及线路等; (3)发生短路故障。其中短路故障的扰动最为严重,常以此作为检验系统是否具有暂态稳定的条件。有大扰动引起的电力系统暂态过程,是一个电磁暂态过程和发电机转子间机械运动暂态过程交织在一起的复杂过程。通常,暂态稳定分析计算的目的在于确定系统在给定的打扰动下发电机能否保持同步运行。因此,只需研究表征发电机是否同步的转子运动特性,即功角随时间变化特性便可以了。第九章电力的暂态稳定性 Northeastern University 简单电力系统暂态稳定的分析计算系统正常运行情况下的等值电路如下图所示。 各种运行情况下的功率特性系统总电抗根据给定的运行条件,可以算出短路前暂态电抗后的电值。正常运行时的功率特性为: 发生短路时根据正序等效定则,应在正常等值电路中短路点接入短路附近电抗,此时,发电机与系统间的转移电抗为'dX oE ' 1 2 12 d T L T X X X X X ?? ??? sin sin o o m E V P P X ? ?? ??? ? X ?'21 ( )( ) 2 d T L T X X X X X X X ???? ?? ??第九章电力的暂态稳定性 Northeastern University 发电机的功率特性为由于,短路时的功率特性比正常运行时的要低。故障线路被切除后,系统总电抗此时的功率特性为一般情况性下, 因此也介于和之间。 sin sin o o m E V P P X ? ???? ??? X X ???' 3 2 d T L T X X X X X ?? ??? 3 3 3 sin sin o o m E V P P X ? ?? ? 3 X X X ? ??? ? 3PP ?P ?第九章电力的暂态稳定性 Northeastern University 正常运行情况下,原动机输入功率,发电机的工作点为,与此对应的功角为。短路瞬间,由于转子惯性,功角不能突变,此时出现的过剩功率为,他是加速性的。在加速性的过剩功率作用之下,发电机获得加速度,使其相对速度,于是功角开始增大,发电机的功率开始增大,过剩功率则减少,但过剩功率仍是加速性的,所以, 不断增大。 大扰动之后发电机转子的相对运动 T o P P ?a o?( ) ( ) 0 o T e o o P P