电力系统稳定问题概述ppt课件.ppt
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1、在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第二篇第二篇 电力系统机电暂态过程分析电力系统机电暂态过程分析(电力系统的稳定性电力系统的稳定性)在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确在在电电力力系系统统发发生生故故障障或或操操作作后后,将将产产生生复复杂杂的的电电磁磁暂暂态态过过程程和和机机电电暂暂态态过过程程,前前者者主主要要指指各各元元件件中中电电场场和和磁磁场场以以及及相相应应的的电电压压和和电电流流的的变变化化过过程程,后后者者则则指指由由于于发发电电机机
2、和和电电动动机机电电磁磁转转矩矩的的变变化化所所引引起起电电机转子机械运动的变化过程。机转子机械运动的变化过程。电电磁磁暂暂态态过过程程分分析析的的主主要要目目的的在在于于分分析析和和计计算算故故障障或或操操作作后后可可能能出出现现的的暂暂态态过过电电压压和和过过电电流流,以以便便对对电电力力设设备备进进行行合合理理设设计计,确确定定已已有有设设备备能能否否安安全全运运行行,并研究相应的限制和保护措施。并研究相应的限制和保护措施。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确机机电电暂暂态态过过程程的的主主要要目目的的:主主要要涉涉
3、及及系系统统的的静静态和暂态稳定性等问题。态和暂态稳定性等问题。要要进进行行机机电电暂暂态态过过程程分分析析,必必须须首首先先研研究究元元件件的动态特性,建立电力系统元件的数学模型。的动态特性,建立电力系统元件的数学模型。第六章第六章 稳定性问题概述和各元件的稳定性问题概述和各元件的机电特性机电特性 涉及的内容:涉及的内容:同同步步电电机机、励励磁磁系系统统、原原动动机机及及调调速速系系统统、负负荷的动态特性和数学模型荷的动态特性和数学模型。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第一节第一节 概述概述 一、基本概念:一、基本
4、概念:1.1.稳稳定定:是是指指电电力力系系统统经经受受扰扰动动后后能能继继续续保保持持向向负负荷荷正正常常供供电的状,即具有承受扰动的能力,稳定总是与干扰相联系的电的状,即具有承受扰动的能力,稳定总是与干扰相联系的2.2.电电力力系系统统稳稳定定性性:就就是是当当系系统统在在某某一一正正常常运运行行状状态态下下受受到到某某种种干干扰扰后后,能能否否经经过过一一定定的的时时间间后后回回到到原原来来的的运运行行状状态态或或者者过过渡渡到到一一个个新新的的稳稳态态运运行行状状态态的的问问题题,如如果果能能够够,则则认认为为系系统统在在该该正正常常运运行行状状态态下下是是稳稳定定的的,反反之之,若若
5、系系统统不不能能回回到到原原来来的的运运行行状状态态或或者者不不能能建建立立一一个个新新的的稳稳态态运运行行状状态态,则则说说明明系系统统的的状状态态变变量量没没有有一一个个稳稳态态值值,而而是是随随时时间间不不断断增增大大或或振荡,系统是不稳定的。振荡,系统是不稳定的。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第一节第一节 概述概述 频率稳定频率稳定功角稳定(同步稳定性)功角稳定(同步稳定性)电压稳定电压稳定3稳定分类稳定分类:二二.功角稳定性功角稳定性(同步稳定性同步稳定性)简单系统(单机无穷大系统简单系统(单机无穷大系统)
6、U=U=常数常数 等值电路等值电路1。功角概念。功角概念在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 相量图相量图IU q qI Iq q q功角功角:表示发电机转子轴线之间表示发电机转子轴线之间的夹角,又表示各发电机电势的夹角,又表示各发电机电势(或或电压电压)间的夹角。间的夹角。传输功率的大小与相位角传输功率的大小与相位角密切相密切相关,称关,称为为“功角功角”或或“功率角功率角”。2 2、电力系统的、电力系统的功角稳定功角稳定(同步稳定性)同步稳定性)电电力力系系统统中中的的各各同同步步发发电电机机只只有有在在同同步步运运行
7、行(即即所所有有发发电电机机以以相相同同的的速速度度旋旋转转)状状态态下下,送送出出的的电电功功率率为为定定值值,并并维持系统中任何点的电压、频率和功率潮流为定值。维持系统中任何点的电压、频率和功率潮流为定值。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 如如果果某某些些发发电电机机之之间间不不能能维维持持同同步步运运行行,其其送送出出的的电电功功率率以以及及相相应应节节点点的的电电压压及及相相应应线线路路的的潮潮流流将将发发生生大大幅幅度度的的周周期期性性振振荡荡,如如果果失失去去同同步步的的机机组组之之间间不不能能迅迅速速恢恢
8、复复同同步步,即即电电力力系系统统失失去去了了稳稳定定运运行行的的状状态态。这这种种由由于于机机组组失失去去同同步步造造成的稳定问题实际上是电力系统的成的稳定问题实际上是电力系统的功角稳定功角稳定问题问题。当当角角变变化化,则则电电流流、各各点点电电压压和和功率变化。功率变化。当当Eq、U不同步,不同步,角不断变化,角不断变化,则电流、电压、功率振荡,系统不则电流、电压、功率振荡,系统不能正常工作。能正常工作。IU q qI Iq q q失稳现象失稳现象:在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确功角稳定问题的原因功角稳定问题的
9、原因转矩不平衡转矩不平衡正常运行时:正常运行时:Me=Mm受到干扰时:受到干扰时:MeMm机械转矩机械转矩Mm由发电厂动力部分的运行状态决定由发电厂动力部分的运行状态决定电磁转矩电磁转矩Me由发电机及其相连的电力系统中的运行状态决定由发电机及其相连的电力系统中的运行状态决定 危害危害:稳定破坏是电网中最为严重的事故稳定破坏是电网中最为严重的事故之一,大电力系统之一,大电力系统的稳定破坏事故,往往引起大面积停电,给国民经济造成重大的稳定破坏事故,往往引起大面积停电,给国民经济造成重大损失。随着电网互联规模的增大,稳定问题更加突出。损失。随着电网互联规模的增大,稳定问题更加突出。在整堂课的教学中,
10、刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确举例:举例:1965年年11月美国东北部与加拿大电力系统大停电月美国东北部与加拿大电力系统大停电事故为事故为例,该事故由于一条线路过负荷而引起相邻线路相继跳闸例,该事故由于一条线路过负荷而引起相邻线路相继跳闸以致发展成为全系统的稳定破坏事故,停电区域波及美以致发展成为全系统的稳定破坏事故,停电区域波及美国东北部国东北部6个州及加拿大的一部分,停电功率达个州及加拿大的一部分,停电功率达2500万万kW,停电时间达停电时间达13小时小时32分,损失是巨大的。分,损失是巨大的。06年美国的大停电。年美国的大停电
11、。在西欧和日本,也都发生过由于失稳而造成的大面积停在西欧和日本,也都发生过由于失稳而造成的大面积停电事故。电事故。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确在在我我国国,由由于于电电网网结结构构相相对对薄薄弱弱,重重负负荷荷长长距距离离线线路路较较多多,因因而而稳稳定定事事故故的的发发生生较较为为频频繁繁。据据统统计计,19881990年年全全国国电电网网稳稳定定事事故故,平平均均每每年年有有4.7次次稳稳定定事事故故,总总损损失失电电量量为为280.31万万kwh,社社会会上上由由于于停停电电造造成成的的损损失就更大了。失就更
12、大了。为为了了防防止止稳稳定定事事故故,各各电电网网采采取取了了各各种种措措施施,如如快快速速保保护护、单单相相重重合合闸闸、远远方方切切机机切切负负荷荷、投投人人制制动动电电阻阻等等,其其中中最最常常用用的的措措施施是是对对可可能能发发生生的的各各种种运运行行方方式式进进行行大大量量计计算算,从从而而避避开开可可能能破破坏坏稳稳定定的的运运行行方方式式。可可见见电电力力系统暂态过程分析很有必要。系统暂态过程分析很有必要。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三、功角稳定分类三、功角稳定分类(干扰大小,便于分析):(1)静态
13、稳定静态稳定电力系统在某个运行状态下电力系统在某个运行状态下,突然受到任意突然受到任意的的小干扰小干扰后,能恢复到原来的(或是与原来的很接近)后,能恢复到原来的(或是与原来的很接近)运行状态的能力运行状态的能力.静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到到微小干扰时的稳定性问题微小干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中。假设在电力系统中有一个瞬时性小干扰,如果在扰动消失后系统能有一个瞬时性小干扰,如果在扰动消失后系统能够恢复到原始的运行状态,则系统在该运行方式够恢复到原始的运行状态,则系统在该运行方式下是静态稳定的,否则系统是静态不稳定的。下是静态稳定
14、的,否则系统是静态不稳定的。静态稳定研究的是系统对微小干扰的适应能力,静态稳定研究的是系统对微小干扰的适应能力,或者说考虑的是系统在运行点处维持同步运行的或者说考虑的是系统在运行点处维持同步运行的能力,能力,小干扰:小干扰:是在这种干扰作用下,系统的状态变量的变化很小,是在这种干扰作用下,系统的状态变量的变化很小,因此状态方程可以线形化。因此状态方程可以线形化。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确三、功角稳定分类三、功角稳定分类(干扰大小,便于分析):(2)暂态稳定暂态稳定电力系统在某个运行状态下,突然受到电力系统在某个运
15、行状态下,突然受到较较大的干扰大的干扰后,能够过渡到一个新的稳定运行状态或者回到后,能够过渡到一个新的稳定运行状态或者回到原来运行状态的能力。原来运行状态的能力。如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰动,经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方动,经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式,则认为系统在这种情况式或过渡到一个新的稳态运行方式,则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。下是暂态稳定的。大干扰大干扰:系统的状态方程不能线形化系统的状态方程不能线形化(3)动态稳定动态稳定电力系统收到小的或大的
16、干扰后在自动调电力系统收到小的或大的干扰后在自动调节和控制装置的作用下保持长过程的稳定性能力节和控制装置的作用下保持长过程的稳定性能力在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确四、稳定研究方法:四、稳定研究方法:1、静态稳定分析方法:静态稳定分析方法:微分方程线性化(小干扰法)微分方程线性化(小干扰法)通通常常可可以以采采用用在在运运行行点点处处线线性性化化后后的的系系统统模模型型进进行行特特征征根根分析来判别系统的静态稳定性。分析来判别系统的静态稳定性。2 2、暂态稳定分析方法:、暂态稳定分析方法:非线性微分方程数值解法(时域
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