电力系统静态稳定性.ppt

第18章电力系统静态稳定性,18-1运动稳定性的基本概念和小扰动法原理,1、动力学系统的状态方程描述2、Liapinov运动稳定性3、线性系统的稳定性4、非线性系统的稳定性判断方法5、一般线性系统6、A特征值判别方法7、小扰动分析电力系统静态稳定性的基本步骤,1、动力学系统的状态方程描述,状态向量,状态向量的非线性函数向量,平衡状态,各个平衡状态,线性系统,2、Liapinov运动稳定性,动力学系统，平衡状态为，如果对于任意给定的；使得所有满足：的初值所确定的运动恒满足：则称该系统的运行状态是稳定的，否则是不稳定的。如果，则该系统平衡是渐近稳定的。,3、线性系统的稳定性,1)A非前异，引入算子P，则为非零解，则：式程为特征方程，(2)为(1)的特征方程,(2),(1),3、线性系统的稳定性,设为特性方程的根或矩阵A的特征值，当无重根时，线性微分方程组(1)的通解其有如下的形式：由初始条件决定。,3、线性系统的稳定性,2)特征值与解的性质,3、线性系统的稳定性,3)稳定判据(a)所有特性值的实部均为负值时，系统是稳定的(b)只要有一个特性值的实部都为正值时，系统是不稳定的(c)A特征值实部的符号问题,4、非线性系统的稳定性判断方法,1)线性化,4、非线性系统的稳定性判断方法,4、非线性系统的稳定性判断方法,2)稳定判断(a)线性小扰动方程稳定或不稳定非线性系统稳定或不稳定。(b)A有零实部特征值，则稳定性判断需要计及非线性特性才能确定。,5、一般线性系统,5、一般线性系统,6、A特征值判别方法,(1)数值计算求特征值。(2)间接判据：芬斯法，胡尔维茨法等。因此，SS分析理论已解决，下文中讨论起两个作用：(1)作用SS分析方法的例题，学会如何使用该方法。(2)了解电力系统的基本概念。,7、小扰动分析电力系统静态稳定性的基本步骤,(1)列出各元件微分方程和各元件联系的代数方程（如网络方程）(2)求平衡状态(潮流计算)(3)线性化(4)消去非状态变量，求出A(5)稳定判断,18-2简单电力系统的静态稳定,1、不计发电机阻尼的作用2、计及发电机阻尼的作用3、分析4、定性分析,简单电力系统接线图如图所示,假设：发电机为隐极机不计励磁调节和各转子电磁暂态,1、不计发电机的阻尼作用,1、不计发电机的阻尼作用,结论：,稳定极限运行角：系统保持SS条件下的最大运行功能稳定极限：系统在保持静态稳定的条件下，所能输运的最大功率发电机固有振荡功率：,2、计及发电机阻尼的作用,1)阻尼作用,励磁绕组Df,阻尼,机械阻尼,电气阻尼：发电机转子闭合绕组所产生,转子与气体间摩擦,轴承摩擦,d轴DD,q轴DQ,铁心,2、计及发电机阻尼的作用,2)新方程,a.平衡点b.线性比,2、计及发电机阻尼的作用,3)分析,stable单调衰减,或,stable衰减振荡,instable非周期失稳,instable周期性失去稳定自发振荡,（稳定判据的只影响衰减的形式和速度）,2、计及发电机阻尼的作用,4)定性分析,发电机工作点在平面上围绕平衡点作反时针方向旋转，我们把这种情况的电力系统称之为具负阻尼作用的电力系统。见书上P199-200,18-3自动励磁调节器对静态稳定的影响,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响2、比例式调节器时静态稳定的影响3、改进励磁调节的几种途径4、电力系统静态稳定的简要述评,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,比例式调节器按偏移调节器,稳定调节器比例于实际运行参数与整定参数间的偏差值的调节器,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,1)不计励磁机电相反应和饱和影响,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,2)系统检验,调节器的综合放大系数,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,3)线性比,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,3)线性比,（矩阵形式）,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,4)消去非状态变量,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,5)稳定判断：间接法胡文维茨判别法,特征方程：,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,胡尔维茨判别法，为负实部的条件为：,（1）特征方程系数均大于0,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,讨论：,(a)(b)一般情况下KVmin容易满足，万一不能满足，为非同期失稳。(自由项与纯实根相关)(c)(d)，条件不满足为自发振荡失稳，励磁调节器引起的自发振荡物理理解定性.,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,总结：,如果放大信频整定恰当，则可以采用恒定模型来计算稳定极限。如果过大，则应按计算稳定条件，和稳定极限。,1、按电压偏差调节的比例式调节器对静态稳定的影响,2)按运行参数偏差的导数进来调节,3)新型励节人工智能、自动应变结构，非线性控制，微分几何，矢量控制,2、比例式调节器时静态稳定的影响,1)可以提高SS，扩大了稳定域，提高与输送能力。如果能恰当整定KV，使之不发生自发振荡，则可以用来确定稳定极限，即采用的经典模型的功率极限作为稳定极限。3)自发振荡4)KV的整定应兼顾维持电压能力，提高功率极限和扩大稳定运行范围，增大稳定极限两个方面。5)多参数调节比单参数优越。,3、改进励磁调节的几种途径,运行参数补偿电力系统稳定器：通过反馈，移相来改变励磁调节系统参数的调节器。强调：影响动态响应速度强励时退出运行。,4、电力系统静态稳定的简要述评,KV运中,KV放大,自发振荡,自发振荡,自发振荡,18-4复杂电力系统SS分析计算,1、状态变量的选择,当忽略与成正比的阻尼时，应选择某台机的作为参考速度，Win功角只有相对功角才是独立的，有意义的。,2、两机系统两台无励节隐极机节带一负荷，负荷采用恒定阻抗模型,2、两机系统,2、两机系统,位于和之间，复杂电力系统中稳定极限与功率极限是不一样的。,18-5电力系统状态稳定实际计算,1、静态稳定储备,稳定储备函数,大小,不仅是实际计算中才有的。,19-5电力系统状态稳定实际计算,2、静态稳定计算方法,实用判据：在一定的假设前下用来判定电力系统是否具有SS的简单判断条件。,自由项判据：如果电力系统不会发生自发振荡，则特征方程自由项大于0为静态稳定的判据。,18-5电力系统状态稳定实际计算,共轭复根的乘积是大于0，当根有一个由负变正时，将小于0。,18-5电力系统状态稳定实际计算,3、判据,把电力系统的功率相限作为静态稳定极限，求功率极限的由简单系统，计算必须根发电机励磁调节器的情况来确定发电机模型。,18-5电力系统状态稳定实际计算,两机系统,多机角度恒定法：除被研究机以外，其余发电机的角度保持恒定。多机：中间发电机有功功率恒定法多机混合法,18-6小结,1、基本概念,1）功率极限与稳定极限及两间的关系。,2）根据励磁调节情况选择发电机的模型：功率极限计算方法和稳定极限计算方法。哪个电势恒定，哪个条件接近。,3）特征值与稳定的关系，小干扰方法：同期失稳、自发振荡，非同期