chap 5 电力系统运行稳定性.ppt

1、Chap 5 电力系统运行稳定性,1. 电力系统稳定性概念, 电力系统正常运行的重要标志之一：系统中的同步发电机都处于“同步”运行状态。 把电力系统在运行中受到微小或大的扰动后能否继续保持系统中同步发电机间同步运行的问题，称为电力系统同步稳定性问题。 电力系统同步稳定性是根据受扰后系统中并联运行的同步发电机转子之间的相对位移角变化规律判断的，因此这种性质的稳定性又称为功角稳定性。,同步：所有并联运行的发电机具有相同的电气角速度。,5.1 概 述,5.2 发电机转子运动方程,机 械 惯 性 大,5.3 发电机的功率特性,简单“单机-无限大”电力系统及其等值电路：,受端系统容量相对于发电机来说很大

2、，以至可以认为发电机输出功率变化时，受端母线电压的幅值和频率均保持不变。,1隐极机的功率特性,功角,电磁参数：表示各发电机电势间相对差。,机械运动参数：表示各发电机转子间相对空间位置。,隐极机功角特性：,角随时间的变化可以用来描述各发电机转子间的相对运动。,送端发电机,MT（PT）：原动机转矩（功率），推动转子旋转。 Me（Pe）：发电机转矩（功率），制止转子旋转。 正常运行时： PT= Pe= P0,受端发电机,发电机以恒定速度与受端系统等值发电机同步旋转（N），功角保持不变。,功角的含义,2凸极机的功率特性,基本电磁功率,附加电磁功率，由直轴和交轴磁阻不等引起，又称磁阻功率。,5.4 电力

3、系统的静态稳定性,静态稳定：指电力系统在正常运行状态下，经受小扰动后恢复到原来运行状态的能力。,正常运行状态下的开关操作、负荷正常变化等。,以隐极机功角特性为例分析：,平衡点（机械=电磁）：a和b,1静态稳定初步概念,a点运行,受到小扰动： 功角： aa , =a -a0，增加 电磁功率： PaPa , Pe=Pa -Pa0，增加 机械功率：PT=P0=Pa不变 电磁机械 产生制动性不平衡转矩发电机转速下降，功角减小衰减振荡后恢复到运行点a。,a点运行,受到小扰动： 功角： aa , =a -a0，减小 电磁功率： PaPa , Pe=Pa-Pa0，减小 机械功率：PT=P0=Pa不变 电磁机

4、械 产生加速性不平衡转矩发电机转速上升，功角增加衰减振荡后恢复到运行点a。,结论：a点运行是稳定的。,b点运行,受到小扰动： 功角： bb , =b -b0，增加 电磁功率： PbPb , Pe=Pb -Pb0，减小 机械功率：PT=P0=Pb不变 电磁机械 产生加速性不平衡转矩发电机转速上升，功角增加失去稳定。,b点运行,受到小扰动： 功角： bb , =b -b0，增加 机械功率：PT=P0=Pb不变 电磁机械 产生制动性不平衡转矩发电机转速下降，功角减小由b过渡到a点。,结论：b点运行是不稳定的。, 对于简单电力系统，要具有运行的静态稳定性，必须运行在功率特性的上升部分，电磁功率增量Pe

5、 和角度增量总具有相同的符号。,2功率极限与静态稳定储备系数,实际运行中，为了整个系统的安全运行，应使发电机的运行点离稳定极限一定的距离，即保持有一定的稳定储备，以便使系统有能力应对经常出现的一些扰动而不致丧失静态稳定。,Pmax：静态稳定的功率极限。,P0：正常运行时输送功率。,KP越大：稳定程度高，但输送功率受限。 KP过小：稳定度太低，降低系统运行可靠性。 根据情况选择合适值。,3提高电力系统静态稳定性的措施,提高系统运行电压 系统中应装设足够的无功电源。 提高电压等级 大幅度提高极限输送功率时。,（1）提高系统电压U,采用自动励磁调节器。,（2）提高发电机电势Eq, Eq一定，IG U

6、G IG UG增加发电机励磁电流IEF Eq UG 维持端电压不变,当发电机由某一给定的运行条件开始增加输出功率时，随着的增大，电势Eq也增大，发电机的工作点将从Eq较小的正弦曲线过渡到Eq较大的正弦曲线上。 有励磁调节器作用时，发电机的功率特性曲线明显高于无励磁调节器的功率特性曲线。而且在90的某一范围内，功率特性曲线仍然具有上升的性质。, 采用分裂导线，这可以使线路电抗约减少20%，而且还能减少或避免电晕所引起的有功功率损耗； 采用串联电容补偿，大幅度地减少线路电抗。串联电容的容抗与线路的感抗之比称为补偿度 ，一般取补偿度为0.20.5 。,（3）减少系统各元件电抗Xd,主要在于减少输电线

7、路电抗。,5.5 电力系统的暂态稳定性,1暂态稳定初步概念,暂态稳定：指电力系统在某一正常运行方式下突然遭受大扰动后，能否过渡到一个新的稳定运行状态，或者恢复到原来运行状态的能力。,大负荷突然切除、电机切除、短路故障等。,以单机无限大系统为例，双回线路短路，切除单线。 设正常运行、故障存在期、一回线路切除后三者总电抗分别为X 、X 、X，一般X Pm Pm 。,2面积定则,加速面积 由a、b、c、e所围成，它代表转子在加速过程中储存的动能，又等于加速性过剩转矩对转子所作的功。,减速面积 由e、d、f、g围成，它既代表转子在减速过程中所消耗的动能，又等于减速性的过剩转矩所作的功。,当发电机转子耗

8、尽了它在加速期间所储存的全部动能增量时，=0，它的功角达到最大值max ，此时：,最大可能减速面积 e、d、s所围成的面积。, 根据最大可能减速面积必须大于加速面积原则，可以判断电力系统是否具有暂态稳定性。,如在某一角度下切除短路故障时，恰好使最大可能减速面积同加速面积相等，这时系统将处于稳定的极限情况，通常称此切除角为极限切除角，并记作clim 。,3提高电力系统暂态稳定性的措施,（1）快速切除故障 缩短故障切除时间，可以使故障切除角c减小，从而减小加速面积，相应增大减速面积。 （2）实行快速强行励磁 迅速提高发电机的电势，提高故障时和故障切除后发电机的功率特性 。 （3）采用自动重合闸装置 在故障发生后，由继电保护装置启动断路器把故障线路切除；故障消失后，又立即自动将这一线路重新投入运行。,（4）改善原