西安交通大学：《电力系统暂态分析》课程教学课件（讲稿）第8章 电力系统暂态稳定

西安支通大学《电力系统暂态分析》?TED1XIANJIAOTONGUNIVERSITY第八章电力系统暂态稳定

1 《电力系统暂态分析》 第八章 电力系统暂态稳定

西安支通大学弯第八章电力系统暂态稳定71801XIANJIAOTONGUNIVERSITY本章主要内容：√第一节电力系统暂态稳定概述√第二节简单统的暂态稳定性√第三节发电机组自动调节系统对暂态稳定的影响√第四节复杂电力系统的暂态稳定计算√第五节提高暂态稳定性的措施

2 第一节 电力系统暂态稳定概述 第二节 简单统的暂态稳定性 第三节 发电机组自动调节系统对暂态稳定的影响 第四节 复杂电力系统的暂态稳定计算 第五节 提高暂态稳定性的措施 本章主要内容： 第八章 电力系统暂态稳定

西安支通大学第八章电力系统暂态稳定TREXIANJIAOTONGUNIVERSIT第一节电力系统暂态稳定概述电力系统暂态稳定分析与控制方法的研究对电力系统建设规划和运行调度具有重要的意义。·从第六章已知，一个拟运行的方式必须是小干扰稳定的。·小干扰稳定的平衡点，系统依赖自身的性质具有自我保持这个平衡点也即这个运行方式的能力。，小干扰并未使系统的拓扑结构发生变化，而只是引起系统运行状态有偏离平衡点的趋势。·所谓大干扰，在物理上一般是指电力系统在正常运行时发生的拓扑结构突然变化，例如输电线路的突然短路或者断，发电机的突然退出等等。3

3 第一节 电力系统暂态稳定概述 第八章 电力系统暂态稳定 • 电力系统暂态稳定分析与控制方法的研究对电力系统建设 规划和运行调度具有重要的意义。 • 从第六章已知，一个拟运行的方式必须是小干扰稳定的。 • 小干扰稳定的平衡点，系统依赖自身的性质具有自我保持 这个平衡点也即这个运行方式的能力。 • 小干扰并未使系统的拓扑结构发生变化，而只是引起系统 运行状态有偏离平衡点的趋势。 • 所谓大干扰，在物理上一般是指电力系统在正常运行时发 生的拓扑结构突然变化，例如输电线路的突然短路或者开 断，发电机的突然退出等等

西安支通大学第八章电力系统暂态稳定1TRXIANJIAOTONGUNIVERSIT·电力系统暂态稳定是指电力系统在某个运行方式下突然受到大的干扰后，经过暂态过程达到新的稳态运行方式或者恢复到原来的运行状态。反之，即是暂态不稳定。区别于小干扰稳定性，电力系统可以以一个暂态不稳定的运行方式运行，但是这时系统承受着巨大风险，即一旦使系统失稳的扰动发生则系统将失去稳定。因此，实际运行中除非万不得已禁止系统以一个暂态不稳定的方式运行。，我国现行的《电力系统安全稳定导则》对220kV以上电压等级的系统，规定了预想事故集。主要原则为，单一故障，即所谓N-1原则，所有复杂故障不进入预想事故集而由其它措施应对；故障类型为每条输电线路分别三相短路；特殊运行方式下的特殊预想事故

4 • 电力系统暂态稳定是指电力系统在某个运行方式下突然受到 大的干扰后，经过暂态过程达到新的稳态运行方式或者恢复 到原来的运行状态。反之，即是暂态不稳定。 • 区别于小干扰稳定性，电力系统可以以一个暂态不稳定的运 行方式运行，但是这时系统承受着巨大风险，即一旦使系统 失稳的扰动发生则系统将失去稳定。因此，实际运行中除非 万不得已禁止系统以一个暂态不稳定的方式运行。 • 我国现行的《电力系统安全稳定导则》对220kV以上电压等 级的系统，规定了预想事故集。主要原则为，单一故障，即 所谓N-1原则，所有复杂故障不进入预想事故集而由其它措 施应对；故障类型为每条输电线路分别三相短路；特殊运行 方式下的特殊预想事故。 第八章 电力系统暂态稳定

西安支通大学第八章电力系统暂态稳定TRXIANJIAOTONGUNIVERSIT大扰动后的暂态过程按时间阶段分类：（1）起始阶段：指故障后约1s内的时间段。在这期间系统中的保护和自动装置有一系列的动作，例如切除故障线路和重新合闸、切除发电机等。但是在这个时间段中发电机的调节系统还来不及起到明显的作用。（2）中间阶段：在起始阶段后，大约持续5s左右的时间段。在此期间发电机组的调节系统已发挥作用。（3）后期阶段：中间阶段以后的时间。这时动力设备（如锅炉等）中的调节过程将影响到电力系统的暂态过程。另外，系统中还将由于频率和电压的下降，发生自动装置切除部分负荷等操作。5

5 大扰动后的暂态过程按时间阶段分类： （1）起始阶段：指故障后约1s内的时间段。在这期间系统中 的保护和自动装置有一系列的动作，例如切除故障线路和重新 合闸、切除发电机等。但是在这个时间段中发电机的调节系统 还来不及起到明显的作用。 （2）中间阶段：在起始阶段后，大约持续5s左右的时间段。 在此期间发电机组的调节系统已发挥作用。 （3）后期阶段：中间阶段以后的时间。这时动力设备（如锅 炉等）中的调节过程将影响到电力系统的暂态过程。另外，系 统中还将由于频率和电压的下降，发生自动装置切除部分负荷 等操作。 第八章 电力系统暂态稳定

西安支通大学三第八章 电力系统暂态稳定XIANJIAOTONGUNIVERSIT本章介绍的电力系统暂态稳定性只涉及前两个阶段中电力系统的动态行为，采用的基本假设如下：1）由于发电机组惯性较大，假定在故障后的暂态过程中，网络中的频率仍为50Hz。2）忽略突然发生故障后网络中的非周期分量电流。这一方面是由于它衰减较快；另一方面，非周期分量电流产生的磁场在空间静止，它和转子绕组电流产生的磁场相互作用将产生以同步频率交变、平均值接近于零的制动转矩。此转矩对发电机的机电暂态过程影响不大，可以略去不计。3）当故障为不对称故障时，发电机定子回路中将流过负序电流。将产生以两倍同步频率交变的、平均值接近于零的制动转矩。它对发电机也即对电力系统的机电暂态过程也有明显影响也可略去不计。如果有零序电流流过发电机，由于零序电流在转子空间的合成磁场为零，它不产生转矩，完全可以略去。6

6 本章介绍的电力系统暂态稳定性只涉及前两个阶段中电力系统 的动态行为，采用的基本假设如下： 1）由于发电机组惯性较大，假定在故障后的暂态过程中，网 络中的频率仍为50Hz。 2）忽略突然发生故障后网络中的非周期分量电流。这一方面 是由于它衰减较快；另一方面，非周期分量电流产生的磁场在 空间静止，它和转子绕组电流产生的磁场相互作用将产生以同 步频率交变、平均值接近于零的制动转矩。此转矩对发电机的 机电暂态过程影响不大，可以略去不计。 3）当故障为不对称故障时，发电机定子回路中将流过负序电 流。将产生以两倍同步频率交变的、平均值接近于零的制动转 矩。它对发电机也即对电力系统的机电暂态过程也有明显影响， 也可略去不计。如果有零序电流流过发电机，由于零序电流在 转子空间的合成磁场为零，它不产生转矩，完全可以略去。 第八章 电力系统暂态稳定

西安支通大学三第八章 电力系统暂态稳定TRXIANJIAOTONGUNIVERSIT除了以上的基本假设之外，根据对稳定问题分析计算的不同精度要求，对于系统主要元件还有近似简化。以下列出最简化的发电机、原动机以及负荷的模型：1）发电机的等值电动势和电抗为E和x.2）不计原动机调速器的作用。一般在短过程的暂态稳定计算中，考虑到调速系统惯性较大，假定原动机功率不变。3）负荷为恒定阻抗。强调：暂态稳定是研究电力系统受到大干扰后的过程，不能像分析静态稳定时那样将状态方程线性化。而且在暂态过程中往往还伴随着系统结构的变化

7 除了以上的基本假设之外，根据对稳定问题分析计算的不同精 度要求，对于系统主要元件还有近似简化。以下列出最简化的 发电机、原动机以及负荷的模型： 1）发电机的等值电动势和电抗为 和 。 2）不计原动机调速器的作用。一般在短过程的暂态稳定计算 中，考虑到调速系统惯性较大，假定原动机功率不变。 3）负荷为恒定阻抗。 强调：暂态稳定是研究电力系统受到大干扰后的过程，不能像 分析静态稳定时那样将状态方程线性化。而且在暂态过程中往 往还伴随着系统结构的变化。 第八章 电力系统暂态稳定 E d x 

西安支通大学第八章 电力系统暂态稳定?TED1XIANJIAOTONGUNIVERSITY第二节简单系统的暂态稳定性8

8 第八章 电力系统暂态稳定 第二节 简单系统的暂态稳定性

西安支通大学业第八章电力系统暂态稳定71801XIANJIAOTONGUNIVERSITY本节主要内容：V1.物理过程分析V2.等面积定则V3.发电机转子运动方程的数值求解9

9 1.物理过程分析 2.等面积定则 3.发电机转子运动方程的数值求解 本节主要内容： 第八章 电力系统暂态稳定

西安交通大学第八章电力系统暂态稳定RTRXIANJIAOTONGUNIVERSITY一、物理过程分析（一）功率特性的变化如下图所示为一简单电力系统，正常运行时发电机经过变压器和双回线路向无限大系统送电。如果发电机用电动势E作为其等值电动势，则电动势E'与无限大系统间的电抗为：x=对++号+xm2E'Usins发电机发出的电磁功率：PXILU=(@o8UjxLE" jxajXT1jXT2YO5533jXL（a）正常运行方式及其等值电路10

10 第八章 电力系统暂态稳定 一、物理过程分析 （一）功率特性的变化 如下图所示为一简单电力系统，正常运行时发电机经过变压器 和双回线路向无限大系统送电。如果发电机用电动势 作为其 等值电动势，则电动势 与无限大系统间的电抗为： E E L d T1 T2 2 x x x x x      Ⅰ 发电机发出的电磁功率： sin E U P x   Ⅰ  Ⅰ （a）正常运行方式及其等值电路