第七章电力系统暂态稳定分析20082008年年66月月99日日第七章电力系统暂态稳定分析§7-1概述§7-2简单电力系统的暂态稳定性§7-3自动调节系统对暂态稳定的影响§7-4复杂电力系统的暂态稳定性§7-5提高暂态稳定性的措施§7-1概述一.定义二.分析方法三.分析假定四.稳定一般条件§7-1概述一.定义电力系统突然受到大的干扰后，能否恢复到原来的运行状态或达到新的稳态运行状态的能力。大干扰是相对于静态稳定分析中所的小干扰言，一般指短路故障，变压器、线路突然断开或切除发电机等。正常操作范围的元件投切，应为系统能够承受，所以一般讨论故障情况。大扰动情况下，系统能否稳定取决于:1）.系统的初始运行方式；2）.扰动类型（三相短路为最严重的故障）就可靠性而言,希望系统能够承受最严重的扰动。但这种扰动（如三相短路）很少出现,但为此系统将增加很大投资，故一般不宜提出这样的要求。从扰动开始到重新稳定的过程可分为三个阶段：1）.起始阶段（小于1秒）：故障发生，调节系统还来不及动作；2）.中间阶段（1s<t<5s）：调节系统开始动作（励磁，调速）；3）.后期阶段（t>5s）：锅炉等自动装置也要动作，将影响暂态过程。1)和2)两个阶段为本课程研究内容。二.分析方法因为扰动剧烈，方程不能线性化，所以采用以下方法：1).数值求解方法（分段数值积分法）；2).直接分析法：（包括李亚普诺夫第二法，能量函数法等)。三.分析假定1).忽略短路时短路电流中的非周期分量；2).在不对称故障中忽略电流的负序和零序分量；3).转子接近同步速，电网中电压电流只有基频分量，因此可以用代数方程描述网络；4).不考虑阻尼功率PD。四.稳定一般条件工程常用条件：同步发电机间的功角差δij<180°§7-2简单电力系统的暂态稳定性一.物理过程二.等面积法则三.转子运动方程的求解四.直接分析法§7-2简单电力系统的暂态稳定性分析对象为单机无穷大系统(隐极机)；故障条件：双回线路中一回线发生不对称故障时，在t秒后切除(跳一回线路)[这里考虑单相接地故障]分析时取经典模型，即E'=C,PT=CE'=CUC=GTf(1)1T2图7-1简单电力系统故障示意图一.物理过程1.电磁功率变化x正常时L•x'dxT1xT2E'UxL1).正常时xlx=x'+x++x（7-1）IdT12T2E'U（7-2）PI=sinδxI2).故障时故障瞬间E'q不变，近似认为E'也不变。可采用正序等效定则分析不对称短路。x故障时L•x'dxT1xT2E'UxLx∆(c)发电机与无穷大系统间的联系电抗：⎛xl⎞()x'd+xT1⎜+xT2⎟⎛xl⎞⎝2⎠x∏=()x'd+xT1+⎜+xT2⎟+⎝2⎠x∆显然x∏>xI从而E'UP∏=sinδ<PI（7-4）x∏若为三相短路，则有x∆=0.→x∏→∞即三相短路切断了发电机与系统之间的联系。3).故障切除后继电保护动作切开一回线路:故障切除后xxx'dT1xLT2E'U有：xⅢ=x'd+xT1+xl+xT2（7-5）显然xⅠ<xⅢ<xⅡ，PⅡ<PⅢ<PⅠ,E'UPⅢ=sinδ（7-6）x∏12.转子运动过程分析PP1feP1PakhTdgcPbδδδδ0δkδcmh图7-2简单系统故障过程功角分析1).正常时发电机送出的功率，不计调速系统的作PT=P0用，运行点为运行在曲线上。PT=Ca,PI2).故障时运行点不能突变运行点从到输PI⇒P∏,δ;ab,出的功率显著减小；故障越严∆P=PT−PE>0,重,PⅡ越低，∆P↑,转子加速。从而→δ↑→运行点沿着b向c移动若故障不切除，∆P>0→ω↑→δ↑→发电机失步3).故障切除后假设c点故障切除,功角特性将由P∏→PⅢ运行点由c到e（因为功角δ不能突变）则有:PPTE<→∆P<0(→ωω↓由于>ω0)→δ↑→e→f在f点ω=ω0→ω↓→δ↓若系统稳定，则最终运行在k点。若故障切除较迟，在f点甚至h点都有ω>ω0，则越过点对应的δhδh,当时，发电机继续加速δ>δh,，发电机失步。PT>PE→ω↑→δ↑可见，快速切除故障是暂态稳定的有效保证。综上分析，可见：x1)加速过程与PⅡ有关，而PⅡ与∏有关（即与故障类型有关），当三相短路时，PⅡ＝0，加速最厉害；2)若起始P