电力系统稳定分析

1、电力系统稳定分析第1页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四电力系统稳定性的定义电力系统稳定问题的分类稳定性与可靠性、安全性之间的关系稳定问题的理论基础第2页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四电力系统稳定性的定义第3页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四电力系统在受到扰动后, 凭借系统本身固有的能力和控制设备的作用，回复到原始稳态运行方式，或者达到新的稳态运行方式（的能力）。第4页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四概括的定义：能够运行于正常运行条件下的平衡状态，在遭受扰动后能够恢复到可以容许的平衡状态。第5页，共

2、26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四电力系统稳定性: 电力系统受到事故扰动后保持稳定运行的能力。通常根据动态过程的特征和参与动作的元件及控制系统，将稳定性的研究划分为静态稳定、暂态稳定、小扰动动态稳定、电压稳定及中长期动态稳定。 2001年版电力系统安全稳定导则第6页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四电力系统稳定性是电力系统在给定的初始运行条件下受到扰动后回到一种平衡状态，同时大部分系统变量保持有界并使得（实际上）全系统保持完整的能力。第7页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四电力系统稳定性的分类第8页，共26页，2022年，5月20日

3、，18点22分，星期四稳定性在本质上是不同方向的作用力互相平衡的结果简单的稳定性定义不能采取通用的简单方法进行分析，需要根据具体的失稳现象采用适当的描述方式突出重点问题合适的分类工作是有效的分析解决电力系统稳定问题的基础第9页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四可观察到的系统主要变量在失稳过程中中表现出来的性质导致失稳过程的扰动的大小（可决定在稳定分析、计算和预测时采取的方法）为评价稳定性需要考虑的元件、过程及时间范围第10页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四 电力系统稳定性功角稳定电压稳定频率稳定大扰动功角稳定小扰动功角稳定长期过程短期过程大扰动电压

4、稳定小扰动电压稳定周期性失稳（小扰动动态稳定）非周期性失稳（静态稳定）周期性失稳（打扰动动态稳定）第一、二摆失稳（暂态稳定）长期过程短期过程（暂态电压稳定）第11页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四取决于系统中每一台发电机维持或恢复其电磁转矩与机械转矩的平衡关系的能力第12页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四如果发电机的同步转矩分量不足将导致非周期失稳（或非振荡失稳）如果发电机的阻尼转矩分量不足将导致振荡失稳第13页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四电力系统受到小扰动后，不发生非同期失步，自动恢复到起始运行状态的能力。第14页，

5、共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四电力系统受到大扰动后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行状态的能力第15页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四电压失稳通常表现为部分节点电压逐渐下降或上升导致电压失稳的主要原因通常是负荷特性，如电动机的滑差特性、配电网的电压调节装置、带分接头调节的变压器等第16页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四小扰动电压稳定指微小扰动（如负荷增加）下系统维持电压的能力第17页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四大扰动电压稳定指大扰动（如系统故障、切机、断线等）下系统维持电

6、压的能力时间尺度可能从几秒到几十分钟第18页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四在导致系统发电量和负荷量出现明显不平衡现象的严重扰动发生后，系统维持频率的能力频率失稳的现象是频率持续波动并导致切机和或切负荷第19页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四稳定性与可靠性、安全性之间的关系第20页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四可靠性系统在长期的运行周期中工作正常的概率表示在相当长的时间内几乎不中断地为用户提供足够的电力供应的能力安全性电力系统在意外事件下不中断用户电力供应的能力的风险度安全性取决于系统的运行条件以及意外事件的发生概率稳定

7、性扰动后系统整体性的维持能力取决于系统的运行条件和扰动的性质第21页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四可靠性是系统设计和运行的总体目标为保证可靠性，系统绝大部分时间必须是安全的为保证安全性，系统必须是稳定的也可从后果来区分安全性和稳定性两个具有相同稳定裕度的系统，如果一个系统失稳的后果比另一个更差，则前者的安全性相对较差安全性和稳定性是时变的，可以通过对特定运行方式的研究进行判断可靠性是一段时间内的平均性能，只能通过对一段时间内系统性能的整体考虑进行判断第22页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四稳定问题的理论基础第23页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四李雅普诺夫线性化方法第24页，共26页，2022年，5月20日，18点22分，星期四数值解法：使用数值积分的方法求解描述系统暂态过程的非线性微分方程，得出各发电机转子间相对角度变化的摇摆曲线。广泛应用、比较成熟、基本能满足电力系统规划、设计和运