8(C-17)暂态稳定性 - 电力系统 湖南大学

1,第十七章电力系统暂态稳定性,17-1暂态稳定分析计算的基本假设17-2简单电力系统暂态稳定的分析计算17-3发电机转子运动方程的数值解法17-4复杂电力系统暂态稳定的分析计算17-5暂态稳定实际计算中系统各元件的数学模型,2,17-1暂态稳定分析计算的基本假设,一、电力系统机电暂态过程的特点,暂态稳定问题是指电力系统受到较大扰动后各发电机是否能继续保持同步运行的问题。,大扰动：,（1）负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等；,（2）切除或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,短路故障扰动最严重，常以此作为检验系统是否具有暂态稳定的条件。,计算目的：,确定系统在给定的大扰动下发电机能否继续保持同步运行。,因此只研究表征发电机是否同步的转子运动特性，即功角摇摆特性(t),3,二、基本假设,1、忽略定子电流的非周期分量和对应的转子电流的周期分量(if,V,I,P可突变),2、不对称故障时，不计零序和负序电流对转子运动的影响,3、忽略暂态过程中发电机的附加损耗,4、不考虑频率变化对系统参数的影响,三、近似计算中的简化,1.对发电机采用简化的数学模型,2.不考虑原动机调速器的作用进一步近似，PT=const,b.暂态过程Eq恒定不变Eq、xd、xq,c.实用计算中E、xd模型(E、),d.发电机模型将简化用E和xd表示。,a.假定阻尼绕组开路,17-1暂态稳定分析计算的基本假设,4,17-2简单电力系统暂态稳定分析,一、各种运行情况下的功率特性,正常运行：,发生短路：,故障切除后：,5,二、大扰动后发电机转子的相对运动物理过程分析,17-2简单电力系统暂态稳定分析,6,三、等面积定则,17-2简单电力系统暂态稳定分析,物理过程分析结论：,转子在第一加速过程中积蓄能量在随后的第一减速过程中释放稳定,等面积定则,暂态稳定判据：,7,四、等面积定则应用,17-2简单电力系统暂态稳定分析,1、最小摇摆角,2、极限切除角,意义：为保证稳定，须,rad,8,四、等面积定则应用,17-2简单电力系统暂态稳定分析,3、极值比较法判断简单系统暂态稳定性,(1)已知故障切除时间,(2)已知极限切除角,4、简单系统暂态稳定储备系数暂态稳定裕度的概念,MS1；值愈大裕度愈大承受大扰动的能力越强,9,一、分段计算法,17-3简单电力系统暂态稳定计算发电机转子运动方程得数值解法,1、概述,(1)基本内容：求解转子运动方程(t)判断暂态稳定性,(2)基本特点：,(3)分段计算法的基本思路与假设条件思路：计算时间(0)一系列微小时间段t分段计算每t的假设：(1)每t内的加速度a恒定不变，等于区间始、末平均值a(av)(n)匀加速运动(2)每t内的相对速度(n)恒定不变等于区间初始值(3)每时间段间隔相同为t计算步长,10,一、分段计算法,17-3简单电力系统暂态稳定计算,2、算法描述(1)功角递推公式,已知：段tn末(n)求(n+1),由假设条件，有,递推公式,11,一、分段计算法,2、算法描述,(2)a(n):,17-3简单电力系统暂态稳定计算,计算时间的起始时刻t0,无操作或故障的任意时刻tn,操作、故障时刻tc,12,一、分段计算法,2、算法描述,(3)a(n)的计算算法的完整描述,17-3简单电力系统暂态稳定计算,短路(故障)后的第一个时间段t1,短路过程中其它时间段tk+1,故障切除时刻tm后的第一时间段tm+1,故障切除后的其它时间段tp+1,13,17-3简单电力系统暂态稳定计算,一、分段计算法,3、应用注意：,(1)计算步长的选择一般，t=0.01s0.05st过大计算时间短，精度较低t过小计算时间长，累积误差大,(2)简单系统暂态稳定性的判断,稳定(第一摆稳定),注意：多摆稳定问题,不稳定(单调失稳),14,二、改进欧拉法,设一阶非线性微分方程：,求：tt0以后的x(t)常微分方程初值问题,17-3简单电力系统暂态稳定计算,1、欧拉法的基本原理：,设给定足够小t,可求t1=t0+t的x(t1)=x(1),递推公式：,特点：简单，计算量小；粗糙，精度差,15,二、改进欧拉法,17-3简单电力系统暂态稳定计算,2、改进欧拉法算法描述,由已知x0，将欧拉法求得的x(1)作为t1时刻近似值,由t1内的平均变化率求增量x计算t1的x修正值,16,二、改进欧拉法,17-3简单电力系统暂态稳定计算,2、改进欧拉法几何意义图解,17,二、改进欧拉法,17-3简单电力系统暂态稳定计算,3、改进欧拉法应用于暂态稳定计算(简单系统，E=const模型),转子运动方程,设已计算到第k个时间段(时刻tk-1)，且系统处于短路(过程中)状态,(1)计算k时间段末(时刻tk)状态变量近似值,18,二、改进欧拉法,17-3简单电力系统暂态稳定计算,3、改进欧拉法应用于暂态稳定计算(简单系统，E=const模型),(2)计算