天津大学硕士学位选修课电力系统稳定性分析IntroductiontoPowerSystemStabilityAnalysis第6章暂态稳定性分析授课人：贾宏杰2009年1月4日电力系统稳定性分析引言根据IEEE建议，电力系统稳定性可以根据受扰大小进行分类：¾大扰动稳定(TransientStability)：系统在经历一些大的扰动后(线路出现三相短路、变压器突然停业、发电机和重要负荷的突然退出等)，系统是否能够过渡到一个新的运行点(平衡点)；¾小扰动稳定(SmallSignal/SteadyStateStability)：系统在缓慢变化过程中，系统的关键参量不出现急剧的变化(自发的振荡或单调的发散)；等效定义：受到微小扰动后可恢复原来运行状态，也常被称为是运行点的稳定性。¾静态稳定(StaticStability)：系统在运行过程中，潮流方程存在可行解，同时各种关键设备的限制(发电机出力上下限、线路或变压器的传输极限等)能够得到满足，也称为StaticPowerFlowStability，近年来这方面的很多研究多侧重研究电力系统静态电压稳定性问题。电力系统稳定性分析引言此外，通常还可以根据系统最后失稳的场景和性质进行划分，将系统稳定问题分为：¾功角稳定(Power-AngleStability,TransientStability)：系统在经历扰动后，某些发电机的转速出现持续加速/减速或与其他发电机产生持续的振荡，系统无法正常运行；¾电压稳定(VoltageStability)：系统在扰动后，系统关键节点的电压出现持续振荡或单调的下降，导致系统无法正常运行；电力系统稳定性分析引言大负荷区暂态稳定a)功角失稳和电压失稳的场景，可能是大扰动引起的，也可能是由于小扰动引起的，因此也可以进一步细分为大扰动(暂态)的功角/电压稳定性、小扰动(暂态)的功角/电压稳定性。也即：上述两种分类方法是相互补充的；b)大扰动情况下系统的功角稳定性是人们长期研究的一个问题，早期城市规模较小，负荷分散，单纯的电压稳定性问题很少发生，因此在学术/工业界，常将暂态稳定性和大扰动的功角稳定性等同，在阅读文献时，需要注意；c)在我国实际电力调度运行部门习惯上称小扰动稳定(负荷的缓慢变动引起的单调或振荡情况)为动态稳定性；d)系统稳定是一个统一概念，只是出于研究的方便，才人为地划分了各种稳定性问题。电力系统稳定性分析第六章电力系统暂态稳定分析提纲※6.1简介※6.2时域仿真分析方法6.3网络方程及其相关模型6.4简单系统稳定性分析6.5暂稳分析中FACTS元件的考虑6.6小结电力系统稳定性分析第6章暂态稳定分析—简介首先强调：暂态稳定分析，特指系统在受到大扰动后能否过渡到一个新的运行点的稳定性问题。因此根据前面的分类，它涵盖了大扰动的功角和电压稳定性。¾大扰动的功角稳定性：一般指系统在出现大的扰动后的单摆稳定问题，研究的时间较短(几秒之内)。¾大扰动的(中长期)电压稳定性：需要同时考虑快速变化元件(发电机机电-暂态过程、励磁调节器、PSS装置、HVDC、FACTS元件等)和慢速调节设备(原动机及其调速器、恢复性动态负荷)的动态过程，时间跨度几十秒到几分钟。¾现在，大扰动后的多摆功角稳定性也成为业界关注的一个热点问题，这一问题的时间跨度和大扰动后的电压稳定性基本吻合(中国国电公司修改了运行导则，仿真时间50秒)。¾基于WAMS的系统暂态稳定在线评估研究是一个热点。电力系统稳定性分析第6章暂态稳定分析—简介单摆稳定单摆不稳定多摆不稳定电力系统稳定性分析第6章暂态稳定分析—简介暂态稳定的一般场景系统出现较大扰动Ö故障点出现短暂的暂态过程(电磁暂态)Ö线路潮流出现变化Ö发电机输出的电磁功率受到影响Ö因发电机原动机系统调节特性较慢(几秒到几分钟)Ö发电机转子转矩出现失衡Ö导致部分发电机加速或减速Ö进一步导致网络中的潮流出现振荡型变化Ö引起FACTS/HVDC/Exciter/Governor等的进一步变化，在此过程中，故障元件可能被切除，人为的或预先设定的一些控制环节会动作。⎧系统在一个新的运行点处稳定下来⎪⎨⎧部分发电机持续加/减速,导致失步⎪⎨⎩系统部分节点电压出现急剧变化⎩电力系统稳定性分析第6章暂态稳定分析—简介暂态稳定涉及的系统参数变化网络和相关设备的电磁暂态过程¾时间跨度为毫秒级，一般简化处理为代数变量，即利用其¾网络潮流参数的动态变化稳态结果参与稳定计算((包括长线的波过程和谐波波过程、谐波衰减