现代电力系统分析7.pptx
内容提要稳定性概述稳定性的定义稳定性分析方法小扰动法数值计算法电力系统稳定性的定义和分析模型发电机模型励磁系统模型调速系统模型负荷模型简化模型（经典模型和单机无穷大模型）第1页/共76页单机无穷大系统静态稳定性分析机理小扰动法单机无穷大系统暂态稳定性分析机理等面积法则数值积分法计算摇摆曲线直接法电压稳定性分析第2页/共76页稳定性的概念电力系统稳定性是什么意思？系统稳定性，是系统动态特性的一个重要指标在稳态分析中，我们考察的是系统的静态特性，即只关心系统受到扰动后，系统稳态工作点随扰动的变化。准确的说，在稳态分析中是准稳态。而动态分析，则是关心系统的状态从一个稳态到另一个稳态的变化过程。稳定性就是考察，系统受扰后能否过渡到另外或者本来的稳定状态。即暂态响应是否收敛第3页/共76页系统动态特性与静态特性的区别静态特性，指的是不考虑状态的变化过程，只考虑状态受扰后的最终稳定状态。即稳态响应随激励变化。例如一个简单电路系统，我们仅考察给定的稳态激励下，稳态输出的变化规律。动态特性，则是指在激励加上后，从一个稳态到另外一个稳态的轨迹。主要是从稳定性角度、暂态响应时间、稳态输出误差等因素考虑其特性。稳定性是动态特性的一个重要指标第4页/共76页例如前面所讲的静态特性，指无功电流变化时（负荷需求增大，是激励），UG的稳态变化。至于如何从A点到B点，从A点到B点的暂态过程（即电压和电流随时间的变化轨迹），则是动态特性考虑的问题。第5页/共76页假如在A点，电压为U1，B点的电压为U2，则其动态变化可能是这样的（举例说明，到底其变化规律如何需要知道电压随时间变化规律，即微分方程，又称为动态模型）第6页/共76页动态特性关注的问题是稳定性（即收敛或发散情况，收敛速度调整时间或暂态响应时间ts的大小）时间常数短：上升时间tr（或惯性时间常数tp）小。振荡幅值小：即超调量sp小。第7页/共76页研究其静态特性，我们需呀研究其稳态方程：研究其动态特性，需要研究其微分方程显然，达到稳态，即状态不随时间变化第8页/共76页静态稳定、暂态稳定和动态稳定非线性系统具有多个平衡点但其平衡点未必是稳态工作点。判断平衡点是否为稳态工作点，就称为静态稳定性第9页/共76页静态稳定：在系统受到一个很小的扰动时（这个扰动任意小，不具备能量，或能量无穷小），如果系统能稳定在这个平衡点上，那么这个平衡点就是一个稳定平衡点，或者说，系统在这个平衡点是静态稳定的。显然，A和C是静态稳定的，为稳定平衡点。而B和D是静态不稳定的，为不稳定平衡点。因此，静态稳定性又称为“小干扰稳定性”第10页/共76页暂态稳定：当系统受到一个扰动后（不是无穷小），如果能够回到原来的运行状态，或者进入一个新的稳定状态，就称为是暂态稳定的。动态稳定是指，系统的参数在稳定性控制下发生变化，系统能够进入一个稳定状态的能力。第11页/共76页李亚谱诺夫定理李亚谱诺夫为稳定性定义了三种：李亚谱诺夫意义稳定性任意e0，总存在一个初始状态域d(e,t0),使得|x-xe|0，存在一个初始状态域d(x0),总存在一个时间t使得|x-xe|0,不稳定；dQ/dX0时，管子虽然同时通，if=ia，ia1044时，系统就失去稳定。需要对其稳定性你进行改善改善的思想就是改变渐近线的射出角，渐近线的射出角改变其向负半轴射出，最简单的办法是增加零点。例如增加一个零点后，其射出角变为第63页/共76页典型励磁系统模型UpssU+XI第64页/共76页PSS模型PSS是电力系统稳定器，由于励磁调节系统当反馈增益较大时，在大负荷长距离输电情况下，会引起电力系统低频振荡。PSS的原理是输入频率w，经过超前滞后相位后，转化为电压量对设定电压进行校正，抑制低频振荡发生。隔直环节第65页/共76页调速系统模型调速系统的作用是将发电机的转速反馈进行校正，为了考虑调差的需要，还需要反馈输出功率信号。然后将反馈输入与设定值比较构成综合误差，进行PID控制。因此调速系统的模型比较简单。4.调速系统模型第66页/共76页发电机经典模型第67页/共76页单机无穷大系统模型第68页/共76页静态稳定性分析机理第69页/共76页电力系统稳定性分析方法小扰动法分析静态稳定性数值积分法计算暂态稳定性直接法判断暂态稳定性李亚谱诺夫函数法单机能量函数法相关不稳定平衡点法势能界面法EEAC和动态EEAC法电力系统稳定性分析第70页/共76页非线性系统的通用动态模型X为状态量，Y为输出量首先要将非线性系统在工作点X0点线性化。用泰勒级数将其展开第71页/共76页泰勒级数展开线性化后的系统动态模型第72页/共76页线性化系统的扰动后的自由状态分量状态方程第73页/共76页在X0处的稳定性，即分析状态矩阵A的特征根，是否存在正的实部。当然，也可以将线性化后的系统中的每一个方程采用传递函数框图来表示，并求出整个系统的传递函数，判断传递函数的极点情况来判断稳定性和稳定裕度。第74页/共76页暂态稳定性的数值积分法计算第75页/共76页感谢您的观看！第76页/共76页
