第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念

第十五章 电力系统运行 稳定性的基本概念 15.1 概述 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 电力系统稳定性电力系统稳定性通常被定义为在正常运行状态下,系统保持稳 定运行的可能性以及在受到扰动后,系统重新恢复到稳态运行的 能力. 15.1 概述 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 电力系统稳定性电力系统稳定性 功角稳定性功角稳定性频率稳定性频率稳定性电压稳定性电压稳定性 小干扰功角稳 定性 小干扰功角稳 定性 暂态稳定 性 暂态稳定 性 短期稳定性短期稳定性 短期稳定性短期稳定性 长期稳定性长期稳定性短期稳定 性 短期稳定 性 长期稳定性长期稳定性 大干扰电压稳 定性 大干扰电压稳 定性 小干扰电压稳 定性 小干扰电压稳 定性 15.1 概述 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 功角稳定性是指电力系统中并联运行的发电机保持 同步运行的能力. 电压稳定性是指 在正常运行情况下以及在系统受到 扰动后系统保持各节点电压在允许范围内的能力. 15.1 概述 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 功角稳定性 当发电机与系统失去同步时当发电机与系统失去同步时, 将会怎样将会怎样? 15.1 概述 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 功角稳定性 qE d XIj mV mV mV 当发电机与系统失去同步时当发电机与系统失去同步时, 将会怎样将会怎样? 功角稳定性 电压稳定性 15.2 静态稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 匀速运动 N 减速到 N = 从开 始加速 N = 减速 加速 15.2 静态稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 匀速运动 从开始 减速 加速到 N = 减速 加速 N d dP 0 ds dP 0 ds dP 0 ds dP cr s )(2 2 21 2 max max xx V M s s s s M M LD e cr cr e e + + = 15.5 电压稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 V M G jQP+ s Z V LD Z E V E I )cos(2 2 2 22 +=VIZIZVE ss = = LDLD ss ZZ ZZ s ZI )cos(21 2 2 2 + = LD s LD s Z Z Z Z E V LD Z V I =替代: cr V 15.5 电压稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 s Z V LD Z E )cos(21 2 2 2 + = LD s LD s Z Z Z Z E V )cos(2 /cos cos 2 2 + = LD s s LD s LD Z Z Z Z ZE Z V P )cos(1 2 )cos(1 2 cos 2 + = + = E V Z E P cr s m 其中 15.5 电压稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 s Z V LD Z E cr V cr V 15.5 电压稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 s Z V LD Z E 稳定不稳定稳定不稳定稳定不稳定稳定不稳定 0 dV dP 15.5 电压稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 s Z V LD Z E 稳定不稳定稳定不稳定 cr V 稳定不稳定稳定不稳定 )cos(1 2 )cos(1 2 cos 2 + = + = E V Z E P cr s m 15.5 电压稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 s Z V LD Z E 稳定不稳定稳定不稳定 )cos(1 2 )cos(1 2 cos 2 + = + = E V Z E P cr s m )cos1 (2 )cos1 (2 1cos 2 + = + = = E V Z E P cr s m 当 15.5 电压稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 稳定不稳定稳定不稳定 )cos(1 2 )cos(1 2 cos 2 + = + = E V Z E P cr s m )cos1 (2 )cos1 (2 1cos )1(cos 2 )1(cos + = + = = = = E V Z E P cr s m 当 )1(cos)1(cos ; cos1 1 )cos(1 cos )(0 = + + crcrmm VVPP 容性当 Y x( ) cos x( ) 1cos 2 x Z x( ) 1 1cos 2 x Y x( ) x 0 10 0 10 20 Z x( ) x 101 0 5 10 15 )cos(1 2 )cos(1 2 cos 2 + = + = E V Z E P cr s m 15.5 电压稳定的初步概念 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 稳定不稳定稳定不稳定 )cos(1 2 )cos(1 2 cos 2 + = + = E V Z E P cr s m ssss m m r E Z E Z E Z E P P 4cos4)2cos(1 2 cos )cos(1 2 cos );( 2222 max = + = + = = 最大值它的达到容性当 cr V 稳定不稳定稳定不稳定 sLDs s LDsLDs LDs r E rr E P XXRR ZZ 2 , , 22 = + = = = s Z V LD Z E 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 eTa MMMJA= mkgM sradmechA smkgJ a ., /., ., 2 2 单位净加速转矩 单位角加速度 单位转动惯量 其中 = = = 矩加上电磁损耗对应的转发电机输出的电磁转矩 矩减去机械损耗对应的转原动机的机械转矩 ,= = e T M M 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 dt d dt d A = =,替代 eTa MMM dt d J dt d JJA= = = 2 2 pA p p = = = )( 2 2 eTa MMpMp dt d J dt d JJ= eTa MMMJA= 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 )( 2 2 eTa MMpMp dt d J dt d JJ= N 同步旋转轴同步旋转轴 N E 固定参考轴 0= N = = N N dt d dt d dt d = = dt d dt d dt d dt d 2 2 2 2 q 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 )( 2 2 eTa MMpMp dt d J dt d JJ= N 同步旋转轴同步旋转轴 N E 固定参考轴 0= N = = N N dt d dt d dt d = = dt d dt d dt d dt d 2 2 2 2 q a Mp dt d J= 2 2 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 N 同步旋转轴同步旋转轴 N E 固定参考轴 0= q a Mp dt d J= 2 2 N B B S M = N N p = = a NB N M dt d S J 2 22 1 B N J S J Tlet 2 = = a N J M dt dT 2 2 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 N 同步旋转轴同步旋转轴 N E 固定参考轴 0= q = a N J M dt dT 2 2 = P M N B B S M = = P M = P M = a eTa P PPM)( 1 = a N J P dt dT 2 2 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 = a N J P dt dT 2 2 , 1= 其中 = a N J P dt dT 2 2 = = a J N N M Tdt d dt d = a N J M dt dT 2 2 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 = a N J M dt dT 2 2 的意义的意义: JN T B N J S J T 2 = 其中 惯性时间常数 其中 惯性时间常数 H S J T N N JN 2 2 1 2 2 = = N N S J H 2 2 1 =其中 惯性常数标幺值 意义 其中 惯性常数标幺值 意义 1: NB SS =当 N N JN S J T 2 = JN T 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 的意义的意义 : JN T 意义意义 2 : a M dt d JJA= = N N JN S J T 2 = N N NB S MM = = a NN N M dt d S J 2 = aJN M dt d T dtMdT aJN = = 0 1 0 dtdTJN 1= a M = JN T 15.6 发电机转子运动方程 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 的计算的计算 : JN T N N JN S J T 2 = 3 22 10 74. 2 = N JN S nGD T KVASrnmtGDs