11.电力系统的暂态稳定性

2022-05-19 10:40:04   1  举报

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电力系统的暂态稳定性

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大纲/内容

电力系统暂态稳定概述

基本概念

暂态稳定是指电力系统在某一运动状态下受到某种大的干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的稳定运行状态或恢复到原来运行状态的能力。

电力系统受到某种大的干扰后，由于发电机转子上的机械转矩与电磁转矩不平衡，是个发电机转子间相对位置发生变化，即各发电机电动势相对相位角发生变化，从而引起系统中电流、电压和发电机电磁功率的变化。因此，大干扰引起的电力系统暂态过程，是一个电磁暂态过程和发电机暂态过程交织在一起的复杂过程。

精确地确定所有电磁参数和机电参数在暂态过程中的变化是名困难的，对于解决一般工程实际问题也是不必要的。同行，暂态稳定分析计算目的是确定系统在给定的大干扰下发电机能否继续保持同步运行。因此，我们只需找出暂态过程中对转子机械运动起主要影响的因素，在分析计算中加以考虑，对于影响不大的因素，则予以忽略或近似考虑。

基本假设

忽略定子电流的非周期分量和与它对应的转子电流的周期分量

发生不对称故障时，不计负序和零序分量电流对转子运动的影响

忽略暂态过程中发电机的附加损耗

不考虑频率变化对系统参数的影响

近似计算中的简化

简化发电机的数学模型

不考虑原动机调速器的作用

电力系统负荷用简化的数学模型

引起大干扰的原因

发电机、变压器、线路和大负荷的投入和切除

发生短路故障

线路故障

简单电力系统暂态稳定分析

简单电力系统在各种运行情况下的功角特性

此处有大量计算过程

PI正常运动时的功率特性

PII故障情况时的功率特性

PIII故障切除后的功率特性

简单电力系统大干扰后发电机转子的相对运动

此处有大量计算过程

等面积定则

当不考虑震荡中的能量损耗时，可以在功角特性上，根据等面积定则简便的确定最大摇摆角δmax，并判读系统稳定性，从前面的分析可知，在功角有δ0变到δc的过程中，原动机谁的能量大于发电机输出的能量，多余的能量将使发电机转速升高并转化为转子的动能而储存在转子中；而当功角δc变到δmax时，原动机输入的能量小于发电机输出的能量，不足部分由发电机转速降低而释放动能转化为电磁能来补充。

此处有大量计算过程

极限切除角

通过等面积定则，可以确定极限切除角，即最大可能的δc。如前所述，为了保持系统的稳定，必须在到达是s；之前使转子恢复同步速度。极限的情况是正好到达s’点时转子恢复同步速度，这是的切除角称为极限切除角δc·lim。

如果切除角大于极限切除角，就会造成加速面积大于减速面积，暂态过程中运行点就会越过s‘点而使系统失去同步。相反，只要切除角小于极限切除角，系统总是稳定的。

求得极限切除角并没有解决实际问题。实际需要知道的事，为保证系统稳定必须在多长时间内切除故障线路，也就是要知道极限切除角对应的极限接触时间。

要解决这个问题需要求出从故障开始到故障结束切除这段时间内δ随时间变化的曲线，从此曲线上找到对应于极限切除角的时间即为切除时间。这就需要解决转子运动方程的求解问题

发电机转子运动方程的求解方法

分段计算法

此处大量计算过程

转子摇摆曲线：把暂态过程中功角变化计算出来并绘成曲线。如果功角随时间不断增大（单调变化），则系统所给定的扰动下不能保持暂态稳定。如果功角增加到某最大值后便开始减小，以后震荡逐渐衰减，则系统是稳定的。

改进欧拉法

此处有大量计算过程