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1、22022-3-21一一 电力系统稳定的基本概念电力系统稳定的基本概念 电力系统中的各同步发电机只有在电力系统中的各同步发电机只有在同步运行同步运行(即所有发电机以相即所有发电机以相同的速度旋转，机间相对转子角度维持恒定同的速度旋转，机间相对转子角度维持恒定)状态下，状态下，送出的电功率送出的电功率为定值，并维持系统中任何点的电压、频率和功率潮流为定值。为定值，并维持系统中任何点的电压、频率和功率潮流为定值。 如果系统在运行过程中受到某种干扰，干扰的影响将通过互联如果系统在运行过程中受到某种干扰，干扰的影响将通过互联的电力网络传到各发电机节点，并使发电机的输出电功率相应发的电力网络传到各发电机

2、节点，并使发电机的输出电功率相应发生改变，使得在扰动瞬间各发电机的机械输入转矩和输出的电磁生改变，使得在扰动瞬间各发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡，发电机转子不同程度的加速或减速，并导致各发转矩失去平衡，发电机转子不同程度的加速或减速，并导致各发电机之间转子相对角的变化。电机之间转子相对角的变化。 如这种转子角度的变化过程是随时间衰减的，并能最终恢复到如这种转子角度的变化过程是随时间衰减的，并能最终恢复到扰动出现前的正常值或达到一个新的稳态值，则认为在这种运行方扰动出现前的正常值或达到一个新的稳态值，则认为在这种运行方式和扰动形式下系统是式和扰动形式下系统是功角稳定功角稳定的。反之

3、是的。反之是功角不稳定的。功角不稳定的。 这种这种由于机组失去同步造成的稳定问题由于机组失去同步造成的稳定问题实际上是电力系统的实际上是电力系统的功功角稳定角稳定问题，可以进一步根据失稳的原因和发展过程细分为问题，可以进一步根据失稳的原因和发展过程细分为静态稳静态稳定定问题、问题、暂态稳定暂态稳定问题。问题。通常所说的电力系统稳定性实际上专指系通常所说的电力系统稳定性实际上专指系统的功角稳定这一类问题。统的功角稳定这一类问题。32022-3-21系统运行的稳定性与供电可靠性系统运行的稳定性与供电可靠性 如果系统的有功或无功供给能力或维持能力不足，也可能如果系统的有功或无功供给能力或维持能力不足

4、，也可能出现全系统的发电机组仍然维持同步运行，但系统频率或局部出现全系统的发电机组仍然维持同步运行，但系统频率或局部系统的电压无法维持在允许的范围内的情况，此时系统从功角系统的电压无法维持在允许的范围内的情况，此时系统从功角意义上仍然是稳定的，但从可靠供电的角度而言，系统已失去意义上仍然是稳定的，但从可靠供电的角度而言，系统已失去了稳定了稳定即出现了系统的即出现了系统的频率稳定频率稳定或或电压稳定电压稳定问题。问题。 相对于功角稳定性而言，频率稳定或电压稳定具有显著不相对于功角稳定性而言，频率稳定或电压稳定具有显著不同的机理和特点，并需要采用不同的分析方法。同的机理和特点，并需要采用不同的分析

5、方法。电力系统稳定的定义：电力系统稳定的定义：电力系统安全稳定导则电力系统安全稳定导则中定义如下：中定义如下：电力系统稳定性是指电力系统稳定性是指电力系统受到事故扰动后保持稳定运行的能力。电力系统受到事故扰动后保持稳定运行的能力。根据动态过程的特征将稳定性的研究划分为：静态稳定、暂态根据动态过程的特征将稳定性的研究划分为：静态稳定、暂态稳定、动态稳定、电压稳定、频率稳定。稳定、动态稳定、电压稳定、频率稳定。42022-3-21电力系统的功角稳定电力系统的功角稳定静态稳定静态稳定 (Steady Stability) 电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生非周电力系统静态稳定是指电力系

6、统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。二二 电力系统的静态稳定电力系统的静态稳定1212gTLTXXXXX 单机无穷大系统单机无穷大系统(a)系统接线图系统接线图 (b)等值电路等值电路52022-3-210EUIXI0sinEcosXI0cossinX EI0sosincXIE0sincosX3 EUPI3U=0maxsinsinPXPUE=发动机输出电磁功率发动机输出电磁功率(线电压线电压)：传输功率的大小与相位角传输功率的大小与相位角密切相关，称密切相关，称为为“功角功角”或或“功功率角率角”。传输功率与功角传输功率

7、与功角的关系，称为的关系，称为“功角特性功角特性”或或“功率功率特性特性”极限传输功率极限传输功率62022-3-212 由功角特性（功角曲线）所确定的静态稳定由功角特性（功角曲线）所确定的静态稳定描述发电机有功功率与功角之间关系的方程和曲线。对于简单描述发电机有功功率与功角之间关系的方程和曲线。对于简单电力系统，假设发电机内电势电力系统，假设发电机内电势E0 恒定，原动机输入机械转矩恒定，原动机输入机械转矩P0不变。不变。简单电力系统的功角特性简单电力系统的功角特性a点：一定干扰下，功角增点：一定干扰下，功角增加，发电机输出电磁功率加，发电机输出电磁功率增加，转子减速，回到增加，转子减速，回

8、到a点。点。 a点稳定点稳定。反之亦然。反之亦然。b点：一定干扰下，功角点：一定干扰下，功角增加，发电机输出电磁功增加，发电机输出电磁功率减小，转子加速，功角率减小，转子加速，功角继续增加，继续增加， b点不稳定点不稳定。72022-3-21 当当 90 时，比整步功率为正值，发电机运行稳定。时，比整步功率为正值，发电机运行稳定。 可以看到，要提高电力系统的功率极限，应从提高电势可以看到，要提高电力系统的功率极限，应从提高电势E、减小系统电抗、减小系统电抗X、提高和稳定系统电压、提高和稳定系统电压U等方面着手。等方面着手。0maxcoscosdPPdX比整步功率UE82022-3-213 提高

9、静态稳定性的措施提高静态稳定性的措施发电机可能输送的功率极限值愈高则静态稳定性愈高。发电机可能输送的功率极限值愈高则静态稳定性愈高。减少发电机与减少发电机与系统间的联系电抗可以增加发电机输出的功率极限。减少联系电抗就系统间的联系电抗可以增加发电机输出的功率极限。减少联系电抗就是加强电气联系，联系紧密的系统是不易失去稳定的。几种措施：是加强电气联系，联系紧密的系统是不易失去稳定的。几种措施：采用自动调节励磁装置采用自动调节励磁装置减小元件电抗减小元件电抗减小线路电抗减小线路电抗采用分裂导线采用分裂导线提高线路额定电压等级（可以等值地看作是减小线路电抗）提高线路额定电压等级（可以等值地看作是减小线

10、路电抗）采用串联电容补偿（在线路上串联电容器以补偿线路的电抗）采用串联电容补偿（在线路上串联电容器以补偿线路的电抗）改善系统的结构和采用中间补偿设备改善系统的结构和采用中间补偿设备 增加输电线路的回路数增加输电线路的回路数当输电线路通过的地区原来就有电力系统时，将输电线路与中间当输电线路通过的地区原来就有电力系统时，将输电线路与中间电力系统相连。电力系统相连。 采用中间补偿设备在长线的中间装设静止无功补偿器或同步调相机采用中间补偿设备在长线的中间装设静止无功补偿器或同步调相机一类的设备，则可维持线路中间某点电压恒定，这样，输电线也就等一类的设备，则可维持线路中间某点电压恒定，这样，输电线也就等

11、值地分为两段，从而系统的静态稳定得到提高。值地分为两段，从而系统的静态稳定得到提高。92022-3-21电力系统的功角稳定电力系统的功角稳定暂态稳定暂态稳定 (Transient Stability) 电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并机保持同步运行并过渡到新的过渡到新的或或恢复到原来稳定方式恢复到原来稳定方式的能力。的能力。通常指第一或第二振荡周期不失步。通常指第一或第二振荡周期不失步。等面积法等面积法电力系统的电压稳定电力系统的电压稳定 (Voltage Stability) 电压稳定性是电力系统维持负荷电压于某一规定的运行极限电压稳定性是电力系统维持负荷电压于某一规定的运行极限(如不低于额定电压的如不低于额定电压的70%)之内的能力，它与系统的电源配置、之内的能力，它与系统的电源配置、网络结构、运行方式及负荷特性等因素有关，带自动负荷调节网络结构、运行方式及负荷特性等因素有关，带自动负荷调节分接头的变压器也对系统的电压稳定性有十分显著的影响。分接头的变压器也对系统的电压稳定性有十分显著的影响。电力系统的频率稳定电力系统的频率稳定(Frequency Stability) 电力系统的频率稳定性是指电力系统维持系统频率于某一规电力系