现代电力系统分析7PPT课件

1、内容提要 稳定性概述 稳定性的定义 稳定性分析方法 小扰动法 数值计算法 电力系统稳定性的定义和分析模型 发电机模型 励磁系统模型 调速系统模型 负荷模型 简化模型（经典模型和单机无穷大模型）第1页/共76页 单机无穷大系统静态稳定性分析 机理 小扰动法 单机无穷大系统暂态稳定性分析 机理 等面积法则 数值积分法计算摇摆曲线 直接法 电压稳定性分析第2页/共76页稳定性的概念 电力系统稳定性是什么意思？ 系统稳定性，是系统动态特性的一个重要指标 在稳态分析中，我们考察的是系统的静态特性，即只关心系统受到扰动后，系统稳态工作点随扰动的变化。准确的说，在稳态分析中是准稳态。 而动态分析，则是关心系

2、统的状态从一个稳态到另一个稳态的变化过程。 稳定性就是考察，系统受扰后能否过渡到另外或者本来的稳定状态。即暂态响应是否收敛第3页/共76页 系统动态特性与静态特性的区别 静态特性，指的是不考虑状态的变化过程，只考虑状态受扰后的最终稳定状态。即稳态响应随激励变化。例如一个简单电路系统，我们仅考察给定的稳态激励下，稳态输出的变化规律。 动态特性，则是指在激励加上后，从一个稳态到另外一个稳态的轨迹。主要是从稳定性角度、暂态响应时间、稳态输出误差等因素考虑其特性。 稳定性是动态特性的一个重要指标第4页/共76页 例如前面所讲的静态特性，指无功电流变化时（负荷需求增大，是激励），UG的稳态变化。 至于如

3、何从A点到B点，从A点到B点的暂态过程（即电压和电流随时间的变化轨迹），则是动态特性考虑的问题。第5页/共76页 假如在A点，电压为U1，B点的电压为U2，则其动态变化可能是这样的（举例说明，到底其变化规律如何需要知道电压随时间变化规律，即微分方程，又称为动态模型）第6页/共76页 动态特性关注的问题是 稳定性（即收敛或发散情况，收敛速度调整时间或暂态响应时间ts的大小） 时间常数短：上升时间tr（或惯性时间常数tp）小。 振荡幅值小：即超调量sp小。第7页/共76页 研究其静态特性，我们需呀研究其稳态方程： 研究其动态特性，需要研究其微分方程 显然，达到稳态，即状态不随时间变化0UCXF),

4、(),(UCXFXdtd0UCXFX),(dtd第8页/共76页 静态稳定、暂态稳定和动态稳定 非线性系统具有多个平衡点 但其平衡点未必是稳态工作点。判断平衡点是否为稳态工作点，就称为静态稳定性0UCXFX),(dtd第9页/共76页 静态稳定：在系统受到一个很小的扰动时（这个扰动任意小，不具备能量，或能量无穷小），如果系统能稳定在这个平衡点上，那么这个平衡点就是一个稳定平衡点，或者说，系统在这个平衡点是静态稳定的。 显然，A和C是静态稳定的，为稳定平衡点。而B和D是静态不稳定的，为不稳定平衡点。 因此，静态稳定性又称为“小干扰稳定性”第10页/共76页 暂态稳定：当系统受到一个扰动后（不是无

5、穷小），如果能够回到原来的运行状态，或者进入一个新的稳定状态，就称为是暂态稳定的。 动态稳定是指，系统的参数在稳定性控制下发生变化，系统能够进入一个稳定状态的能力。第11页/共76页 李亚谱诺夫定理 李亚谱诺夫为稳定性定义了三种： 李亚谱诺夫意义稳定性 任意e0，总存在一个初始状态域d(e,t0),使得|x-xe|0，存在一个初始状态域d(x0),总存在一个时间t使得|x-xe|0, 不稳定；dQ/dX0时，管子虽然同时通，if=ia，ia1044时，系统就失去稳定。 需要对其稳定性你进行改善 改善的思想就是改变渐近线的射出角，渐近线的射出角 改变其向负半轴射出，最简单的办法是增加零点。例如增

6、加一个零点后，其射出角变为3,35,3) 12() 12(kmnka2,2,232) 12() 12(kmnka第63页/共76页 典型励磁系统模型UpssU+XI第64页/共76页 PSS模型 PSS是电力系统稳定器，由于励磁调节系统当反馈增益较大时，在大负荷长距离输电情况下，会引起电力系统低频振荡。 PSS的原理是输入频率，经过超前滞后相位后，转化为电压量对设定电压进行校正，抑制低频振荡发生。隔直环节第65页/共76页 调速系统模型 调速系统的作用是将发电机的转速反馈进行校正，为了考虑调差的需要，还需要反馈输出功率信号。然后将反馈输入与设定值比较构成综合误差，进行PID控制。 因此调速系统

7、的模型比较简单。4. 调速系统模型第66页/共76页发电机经典模型第67页/共76页单机无穷大系统模型第68页/共76页静态稳定性分析 机理第69页/共76页 电力系统稳定性分析方法 小扰动法分析静态稳定性 数值积分法计算暂态稳定性 直接法判断暂态稳定性 李亚谱诺夫函数法 单机能量函数法 相关不稳定平衡点法 势能界面法 EEAC和动态EEAC法电力系统稳定性分析第70页/共76页非线性系统的通用动态模型 X为状态量，Y为输出量 首先要将非线性系统在工作点X0点线性化。用泰勒级数将其展开0),(),(YXGYXFXdtd第71页/共76页 泰勒级数展开 线性化后的系统动态模型0),(),( ),()(00000000000YYGXXGYXGYYXXGYYFXXFYXFXXYXYXdtd 0 0000YYGXXGYYFXXFXYXYXdtd第72页/共76页 线性化系统的扰动后的自由状态分量状态方程 0 0000YYGXXGYYFXXFXYXYXdtdXYGXGYFXFXYXYX)(10000dtd1)(0000YXYXYGXGYFXFA第73页/共76页 在X0处的稳定性，即分析状态矩阵A的特征根，是否存在正的实部。 当然，也可以将线性化后的系统中的每一个方程采用传递