复杂电力系统暂态稳定分析优秀PPT.ppt

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1、复杂电力系统暂态稳定分析第1页，本讲稿共176页目目 录录 一概述一概述二复杂电力系统静态稳定分析二复杂电力系统静态稳定分析 四电力系统低频振荡分析及解决方法四电力系统低频振荡分析及解决方法 三三复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析五五电力系统电压稳定性分析及处理措施电力系统电压稳定性分析及处理措施 六电力系统中、长期稳定性研究六电力系统中、长期稳定性研究 第2页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 一概述一概述二多机电力系统暂态稳定性计算二多机电力系统暂态稳定性计算显式积分方法显式积分方法 三多机电力系统暂态稳定性计算三多机电力

2、系统暂态稳定性计算隐式积分方法 四暂态稳定性分析的直接法四暂态稳定性分析的直接法 第3页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第4页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第5页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第6页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第7页，本讲稿共176页 图图3-13-1表表示示在在一一简简单单系系统统中中，按按暂暂态态稳稳定定确确定定的的极极限限输输送送功功率率与与故故障障类

3、类型型及及故故障障切除时间的关系。切除时间的关系。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第8页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第9页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第10页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第11页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第12页，本讲稿共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第13页，本讲稿

4、共176页第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第14页，本讲稿共176页 在实际应用中，为了克服模拟非线性（或在实际应用中，为了克服模拟非线性（或断续的）系统元件的困难，提供一快速而正断续的）系统元件的困难，提供一快速而正确的算法是暂态稳定研究的主要方面。特别确的算法是暂态稳定研究的主要方面。特别是在实际运行中，希望能根据某些实时的运是在实际运行中，希望能根据某些实时的运行参数，通过简单的在线计算，随时给出在行参数，通过简单的在线计算，随时给出在线安全分析需要的电力系统稳定性指标。线安全分析需要的电力系统稳定性指标。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电

5、力系统暂态稳定性分析 第15页，本讲稿共176页 大型电力系统的暂态稳定研究需要很多电大型电力系统的暂态稳定研究需要很多电力系统元件的数据，其中有些数据往往是不力系统元件的数据，其中有些数据往往是不完备的，具有不同程度上的误差，而且实际完备的，具有不同程度上的误差，而且实际电力系统的这些参数往往是不断变化的，这电力系统的这些参数往往是不断变化的，这也为准确模拟电力系统带来困难。也为准确模拟电力系统带来困难。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第16页，本讲稿共176页 暂态稳定的计算结果，将输出很多数据暂态稳定的计算结果，将输出很多数据及相应的曲线，要求能正确地

6、解释这些结及相应的曲线，要求能正确地解释这些结果，稳定还是不稳定？保护及控制装置是果，稳定还是不稳定？保护及控制装置是否正确动作？所以，对暂态稳定的输出结否正确动作？所以，对暂态稳定的输出结果进行快速的分析，并得出明确的结论，果进行快速的分析，并得出明确的结论，也是实际计算中要注意的问题。也是实际计算中要注意的问题。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第17页，本讲稿共176页 实实际际的的暂暂态态稳稳定定研研究究由由于于研研究究方方法法和和手手段段的限制，往往是在很多简化的基础上进行的。的限制，往往是在很多简化的基础上进行的。简简化化的的目目的的是是减减轻轻计

7、计算算工工作作量量，同同时时突突出出研研究究问问题题的的重重点点，但但不不可可避避免免地地要要影影响响计计算算结果，使所研究的过程发生一定程度的变化。结果，使所研究的过程发生一定程度的变化。根根据据不不同同的的研研究究目目的的，在在实实际际工工作作中中，一般采用的简化有：一般采用的简化有：第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第18页，本讲稿共176页将一个发电厂内的所有发电机用一等值将一个发电厂内的所有发电机用一等值发电机代表。这个假定在目前的大系统发电机代表。这个假定在目前的大系统计算中仍在应用，除非需要特别研究某计算中仍在应用，除非需要特别研究某些机组的特定

8、性能时，才分别考虑某些些机组的特定性能时，才分别考虑某些指定的机组。指定的机组。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第19页，本讲稿共176页一般不计所有元件中由电磁过程引起的一般不计所有元件中由电磁过程引起的电流和电压的非周期分量。这样将使发电电流和电压的非周期分量。这样将使发电机功率，定子电流，励磁电流中的自由分机功率，定子电流，励磁电流中的自由分量在出现干扰的瞬间发生突变。量在出现干扰的瞬间发生突变。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第20页，本讲稿共176页 忽略发电机定子电流的非周期分量表示不考虑由该分量与转子励磁相互

9、作用所产生的附加脉动转矩，这一转矩将影响转子的平均转差，并引起附加损耗。在简化计算中，这一损耗可用增加等效电阻15%20%（有时50%100%）来考虑。一般情况下，不考虑这一因素时，将得到较大的角度变化，可用来补偿计算中可能出现的误差。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第21页，本讲稿共176页 暂态电抗暂态电抗 后的电动势后的电动势 近似地与磁链近似地与磁链成正比。假定成正比。假定 ，相当于故障瞬间励磁，相当于故障瞬间励磁绕组绕组“磁链守恒磁链守恒”。实际上，磁链虽不能。实际上，磁链虽不能突变，但可随时间的推移而发生变化。电突变，但可随时间的推移而发生变化。

10、电枢反应要使磁链减小，而自动励磁调节的枢反应要使磁链减小，而自动励磁调节的作用与电枢反应的作用相反。作用与电枢反应的作用相反。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第22页，本讲稿共176页 在故障及振荡期间，电枢反应可近似地在故障及振荡期间，电枢反应可近似地假定被励磁调节所补偿，以保证在第一振假定被励磁调节所补偿，以保证在第一振荡周期的磁链不发生很大的变化。所以，荡周期的磁链不发生很大的变化。所以，对具有自动励磁调节系统的发电机这是一对具有自动励磁调节系统的发电机这是一种很合理的简化。种很合理的简化。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性

11、分析 第23页，本讲稿共176页 同时可以忽略发电机的凸极效应和饱和效同时可以忽略发电机的凸极效应和饱和效应。凸极效应一般对暂态稳定极限的影响较应。凸极效应一般对暂态稳定极限的影响较小，虽然在考虑或不考虑（即在小，虽然在考虑或不考虑（即在 后的电动后的电动势势 恒定）这一效应时，转子角的位置是恒定）这一效应时，转子角的位置是不同的。不同的。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第24页，本讲稿共176页 当干扰较严重，特别是在持续几个振荡周当干扰较严重，特别是在持续几个振荡周期时，磁链恒定的假定会有较大误差，这期时，磁链恒定的假定会有较大误差，这时要考虑磁链变化，

12、就要考虑励磁系统的时要考虑磁链变化，就要考虑励磁系统的作用。饱和效应可以近似地认为发电机的作用。饱和效应可以近似地认为发电机的实际电抗比空载时的电抗小。在考虑实际电抗比空载时的电抗小。在考虑 后后的电动势的电动势 为恒定时，可取饱和的暂态电为恒定时，可取饱和的暂态电抗抗 ；如取交轴电动势；如取交轴电动势 为恒定为恒定时，时，。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第25页，本讲稿共176页 在一般分析故障后第一振荡周期暂态在一般分析故障后第一振荡周期暂态稳定的计算方法中，假定转子转速与同稳定的计算方法中，假定转子转速与同步转速的差别很小（一般设为步转速的差别很小（

13、一般设为1 1%2%2%），），所以用标么值表示时，转矩和功率的值所以用标么值表示时，转矩和功率的值可以认为是相等的。可以认为是相等的。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第26页，本讲稿共176页 发电机组的输入功率可设为恒定。因为故发电机组的输入功率可设为恒定。因为故障后第一振荡周期一般小于障后第一振荡周期一般小于1 1s s，在这样短，在这样短的时间里，可以忽略调速器的作用。因为的时间里，可以忽略调速器的作用。因为机械式调速器一般有一死区，在第一振荡机械式调速器一般有一死区，在第一振荡周期，转子转速的变化往往还不足以达到周期，转子转速的变化往往还不足以达到

14、这一转速。但对于现代化的电液调速器，这一转速。但对于现代化的电液调速器，这种假定往往会有很大误差，特别是当大这种假定往往会有很大误差，特别是当大干扰后要考虑较长时间的动态稳定时，就干扰后要考虑较长时间的动态稳定时，就要计及机械输入功率的变化。要计及机械输入功率的变化。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第27页，本讲稿共176页 忽略阻尼作用。电力系统由于本身的电阻，忽略阻尼作用。电力系统由于本身的电阻，发电机的阻尼绕组，原动机调速器或者负荷发电机的阻尼绕组，原动机调速器或者负荷以及发电机组的机械阻尼等因素，会引起一以及发电机组的机械阻尼等因素，会引起一定的阻尼

15、作用，忽略这种不太能精确表示的定的阻尼作用，忽略这种不太能精确表示的阻尼作用直接影响故障后第一振荡周期的角阻尼作用直接影响故障后第一振荡周期的角度大小。度大小。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第28页，本讲稿共176页 在电力系统发展的最初阶段，由于没有很在电力系统发展的最初阶段，由于没有很多先进的自动调节装置，电力系统本身的阻多先进的自动调节装置，电力系统本身的阻尼作用大多数是正的，即阻尼转矩的作用是尼作用大多数是正的，即阻尼转矩的作用是促进电力系统振荡平息的。所以，忽略阻尼促进电力系统振荡平息的。所以，忽略阻尼转矩的作用，往往使计算有一定的安全余度转矩的

16、作用，往往使计算有一定的安全余度（结果保守）。（结果保守）。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第29页，本讲稿共176页 以前一般认为如果在故障后第一振荡周期以前一般认为如果在故障后第一振荡周期不失步的话，在随后的几个周期中将由于不失步的话，在随后的几个周期中将由于电力系统本身的阻尼作用使振荡衰减，回电力系统本身的阻尼作用使振荡衰减，回复到稳态正常运行方式。因此，在以研究复到稳态正常运行方式。因此，在以研究电力系统的稳定极限为主要目的，而不是电力系统的稳定极限为主要目的，而不是模拟实际电力系统对一给定干扰的反应时，模拟实际电力系统对一给定干扰的反应时，忽略阻尼

17、转矩是允许的。忽略阻尼转矩是允许的。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第30页，本讲稿共176页 目前，在电力系统自动调节装置得到目前，在电力系统自动调节装置得到广泛的应用，由于自动调节装置参数的广泛的应用，由于自动调节装置参数的影响，在很多情况下会出现负阻尼现象，影响，在很多情况下会出现负阻尼现象，即电力系统振荡不断增大，以至失去同即电力系统振荡不断增大，以至失去同步。因此，在很多情况下研究电力系统步。因此，在很多情况下研究电力系统稳定性及较长时间的动态过程时，已不稳定性及较长时间的动态过程时，已不能再应用忽略阻尼转矩作用的假定。能再应用忽略阻尼转矩作用的假

18、定。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第31页，本讲稿共176页负荷用等值阻抗来表示，使其成为网络负荷用等值阻抗来表示，使其成为网络的线性元件，便于进行计算和分析。在的线性元件，便于进行计算和分析。在早期的电力系统，负荷集中在受端中心，早期的电力系统，负荷集中在受端中心，电压变化不大，这种假定也是允许的。电压变化不大，这种假定也是允许的。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第32页，本讲稿共176页 但当负荷端的电压和频率发生很大变但当负荷端的电压和频率发生很大变化时，这种假定往往会带来较大误差。化时，这种假定往往会带来较大误差

19、。负荷负荷电压特性和负荷电压特性和负荷频率特性对稳定频率特性对稳定极限的作用与电力系统本身的特点，干扰的极限的作用与电力系统本身的特点，干扰的位置以及负荷在电力系统的位置有关。负荷位置以及负荷在电力系统的位置有关。负荷特性又对电力系统阻尼作用有影响，特别是特性又对电力系统阻尼作用有影响，特别是负荷负荷频率特性。频率特性。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第33页，本讲稿共176页接接线线图图的的等等值值化化。为为了了便便于于稳稳定定性性计计算算，有有时时将将电电力力系系统统的的接接线线图图进进行行简简化化。根根据据计计算算目目的的和和原原始始接接线线图图结结构

20、构的的不不同同，可可用用较较严严格格的的等等值值化化方方法法进进行行简简化化，或或用用近近似似的的方方法法进进行行简简化化。如如用用一一个个等等值值的的发发电电厂厂或或负负荷荷来来代代替替几几个个不不大大的的发发电电厂厂或或负负荷荷，将将发发电电厂厂或或负负荷荷移移置置于于邻邻近近的的发发电电厂厂或或负负荷荷的的连连接接点点，开断弱联系，合并以短线路连接的节点等。开断弱联系，合并以短线路连接的节点等。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第34页，本讲稿共176页 研研究究受受端端电电力力系系统统短短路路时时的的电电力力系系统统暂暂态态稳稳定定，应应该该用用足足够

21、够严严格格的的等等值值化化方方法法模模拟拟发发生生故故障障的的那那部部分分电电力力系系统统，较较不不严严格格的的方方法法仅仅能能用用来来对对远远离离短短路路点点的的那那部部分分电电力系统进行等值化。力系统进行等值化。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第35页，本讲稿共176页 在在减减少少计计算算中中的的发发电电厂厂数数目目时时，为为了了避避免免很很大大的的误误差差，不不主主张张将将相相对对参参数数（电电抗抗，惯惯性性常常数数等等）相相差差很很大大，与与所所研研究究的的短短路路点点距距离离相相差差很很大大以以及及发发电电机机母母线线电电压压上上负负荷荷相相对对

22、值值相相差差很很大大的的发发电电厂厂合合并并。也也不不希希望望将将发发电电机机和和同同步步调调相相机合并。机合并。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第36页，本讲稿共176页 为为缩缩减减负负荷荷数数目目而而简简化化计计算算用用接接线线图图时时，应应该该注注意意负负荷荷的的功功率率及及其其在在电电力力系系统统的的地地位位。在在要要求求很很准准确确的的计计算算时时，应应该该避避免免将将负负荷荷从从发发电电机机电电压压母母线线移移置置到到变变电电所所的的高高压压母母线线，因因为为这这样样的的移移置置会会对对计计算算结结果果产产生较大的影响。生较大的影响。第三章第三

23、章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第37页，本讲稿共176页 在暂态稳定分析中还有一些其它假定，如在暂态稳定分析中还有一些其它假定，如只计算基波电流和电压，发电机转速的变化只计算基波电流和电压，发电机转速的变化不影响电力系统阻抗和电压值等。不影响电力系统阻抗和电压值等。最后，简要的说明有关研究暂态稳定的几最后，简要的说明有关研究暂态稳定的几个问题。个问题。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第38页，本讲稿共176页 在联合电力系统中往往不能用简单的等值在联合电力系统中往往不能用简单的等值网络来模拟各部分电网间的相互影响和作用，网络来模拟

24、各部分电网间的相互影响和作用，而要较完整和详尽地来计算大系统的行为。而要较完整和详尽地来计算大系统的行为。在这种研究中，不仅要研究故障后的电力系在这种研究中，不仅要研究故障后的电力系统暂态稳定过程，而且还要研究切除发电机统暂态稳定过程，而且还要研究切除发电机（由于失步或提高稳定的需要而自动切除），（由于失步或提高稳定的需要而自动切除），切负荷，系统解列等操作控制的影响。切负荷，系统解列等操作控制的影响。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第39页，本讲稿共176页 所以这种模拟计算变成一般性的电力系所以这种模拟计算变成一般性的电力系统动态行为计算，需要模拟很大规

25、模的网统动态行为计算，需要模拟很大规模的网络和详细的元件模型（发电机，原动机，络和详细的元件模型（发电机，原动机，动态负荷，继电保护，电压调节器，调速动态负荷，继电保护，电压调节器，调速器，锅炉控制等），而且模拟时间可达几器，锅炉控制等），而且模拟时间可达几秒到几分钟。秒到几分钟。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第40页，本讲稿共176页 在互联的弱系统中，不稳定往往是振荡形在互联的弱系统中，不稳定往往是振荡形的，即不断增大振幅的发散型振荡，而其的，即不断增大振幅的发散型振荡，而其周期又很长（达几秒钟），所以要在时域周期又很长（达几秒钟），所以要在时域上判断

26、其是否稳定需要计算很长的时间上判断其是否稳定需要计算很长的时间（如十几秒）。电力系统规模的扩大及计（如十几秒）。电力系统规模的扩大及计算时间的延长，增加了对计算机容量和速算时间的延长，增加了对计算机容量和速度的要求，也要注意软件的能力和效率，度的要求，也要注意软件的能力和效率，同时要关心电力系统和设备所需模型的精同时要关心电力系统和设备所需模型的精度。度。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第41页，本讲稿共176页 改进模型精度是个老问题，同时要注意模改进模型精度是个老问题，同时要注意模型所需数据的测量值和估计值，特别对同步型所需数据的测量值和估计值，特别对同

27、步发电机，在计算几秒钟的动态过程时，往往发电机，在计算几秒钟的动态过程时，往往不能再用不能再用“平均值平均值”或或“典型值典型值”的数据。的数据。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第42页，本讲稿共176页 负荷的模拟仍是一个问题。即使在已知负负荷的模拟仍是一个问题。即使在已知负荷分布的情况下，电压和频率的稳态响应还荷分布的情况下，电压和频率的稳态响应还有很多不确定性。在实际干扰时，这些负荷有很多不确定性。在实际干扰时，这些负荷处于暂态和准暂态下，某些负荷在严重干扰处于暂态和准暂态下，某些负荷在严重干扰下会完全改变特性（如电动机可能停止或断下会完全改变特性（如

28、电动机可能停止或断开）。开）。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第43页，本讲稿共176页 在模拟故障后几秒钟以至更长时间时，有在模拟故障后几秒钟以至更长时间时，有时要考虑锅炉，引水管道，原动机等的动时要考虑锅炉，引水管道，原动机等的动态特性，某些已有的模型（如励磁系统）态特性，某些已有的模型（如励磁系统）也要修正和扩大，以描述其长时间的行为。也要修正和扩大，以描述其长时间的行为。另外，如负荷及出力的不对称，以及不对另外，如负荷及出力的不对称，以及不对称故障的影响（如对直流换流设备），在某称故障的影响（如对直流换流设备），在某些情况下，要特别加以研究。些情况下

29、，要特别加以研究。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第44页，本讲稿共176页 在需要得到较精确的解时，可计及发电机在需要得到较精确的解时，可计及发电机的电磁过程，原动机的调节过程，负荷的动的电磁过程，原动机的调节过程，负荷的动态过程等。但是，从工程的角度来看，应根态过程等。但是，从工程的角度来看，应根据所需求解的要求来确定合理的数学模型，据所需求解的要求来确定合理的数学模型，并不是考虑的因素越多越好，而是希望能以并不是考虑的因素越多越好，而是希望能以最快的速度得到最明确的概念。最快的速度得到最明确的概念。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂

30、态稳定性分析 第45页，本讲稿共176页 要考虑多种运行条件和故障。如输入要考虑多种运行条件和故障。如输入某一区域的功率可能由若干条线路进入，某一区域的功率可能由若干条线路进入，所以电力系统的稳定性与各条线路的功率所以电力系统的稳定性与各条线路的功率有关，总的功率极限是每条输入线路功率有关，总的功率极限是每条输入线路功率的函数，也和出力的分配，负荷的水平和的函数，也和出力的分配，负荷的水平和分配有关。因此要对各种运行方式进行研分配有关。因此要对各种运行方式进行研究和计算。究和计算。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第46页，本讲稿共176页 故障的方式也是很多

31、的，加上巨大的电力故障的方式也是很多的，加上巨大的电力系统规模和延续很长时间的动态过程，这就系统规模和延续很长时间的动态过程，这就要使计算花很多时间。所以，要发展适当的要使计算花很多时间。所以，要发展适当的筛选方法，确定最少数目的计算方案，减少筛选方法，确定最少数目的计算方案，减少不必要的计算工作量。不必要的计算工作量。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第47页，本讲稿共176页第二节第二节 多机系统暂态稳定性计算多机系统暂态稳定性计算-显式积分显式积分方法方法 简单电力系统暂态稳定的分析，计算主简单电力系统暂态稳定的分析，计算主要是确定发电机的电磁功率（转矩

32、）和要是确定发电机的电磁功率（转矩）和原动机的机械功率（转矩）以及由于它原动机的机械功率（转矩）以及由于它们的不平衡所引起的功率角的变化。对们的不平衡所引起的功率角的变化。对多机系统，暂态稳定计算的目的也是一多机系统，暂态稳定计算的目的也是一样。样。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第48页，本讲稿共176页 但在多机系统，电磁功率的确定要通过但在多机系统，电磁功率的确定要通过求解网络方程式，而功率角或转差的确定求解网络方程式，而功率角或转差的确定则仍通过求解描述转子运动的微分方程式。则仍通过求解描述转子运动的微分方程式。因此在这一节，我们主要介绍计算暂态稳因

33、此在这一节，我们主要介绍计算暂态稳定时用到的网络方程式以及将网络方程式定时用到的网络方程式以及将网络方程式和转子运动方程式交替求解的方法。和转子运动方程式交替求解的方法。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第49页，本讲稿共176页一、网络方程式一、网络方程式 用于潮流计算的网络实际上不包含电源用于潮流计算的网络实际上不包含电源或负荷本身。这种网络以及与之相对应或负荷本身。这种网络以及与之相对应的网络方程式不能直接用于暂态稳定的的网络方程式不能直接用于暂态稳定的计算，必须进行修正。所谓修正就是将计算，必须进行修正。所谓修正就是将电源和负荷在暂态过程的行为引入网络

34、电源和负荷在暂态过程的行为引入网络方程。方程。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第50页，本讲稿共176页1 1发电机的接入发电机的接入 设与发电机相联接的升压变压器的阻抗已设与发电机相联接的升压变压器的阻抗已串联接入发电机的阻抗，而升压变压器的导串联接入发电机的阻抗，而升压变压器的导纳已移至高压侧。纳已移至高压侧。发电机的接入方式因发电机的表示方式发电机的接入方式因发电机的表示方式而异。当发电机以直轴暂态电抗而异。当发电机以直轴暂态电抗 后的电后的电势势 表示时，可将表示时，可将 转换成电流源转换成电流源 ，把发电机的阻抗折算成导纳，把发电机的阻抗折算成导纳

35、，将导纳和电流源并接在网络该节点。，将导纳和电流源并接在网络该节点。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第51页，本讲稿共176页 当发电机以交轴暂态电势当发电机以交轴暂态电势 表示时，不表示时，不论是凸极机还是隐极机，都要计及直轴及论是凸极机还是隐极机，都要计及直轴及交轴磁阻的不相等。即，对隐极式发电机交轴磁阻的不相等。即，对隐极式发电机 ；对凸极式发电机；对凸极式发电机 。电磁功率方程。电磁功率方程 出现的出现的“暂态磁阻功率分量暂态磁阻功率分量”就是由此形就是由此形成的。下面介绍这种情况下发电机的接入。成的。下面介绍这种情况下发电机的接入。第三章第三章 复

36、杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第52页，本讲稿共176页 首先，不计定子回路电磁暂态过程，列出首先，不计定子回路电磁暂态过程，列出包含交轴暂态电势包含交轴暂态电势 的发电机定子回路方程的发电机定子回路方程式：式：（3-13-1）第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第53页，本讲稿共176页 对其进行坐标变换，将上式的电压，电流对其进行坐标变换，将上式的电压，电流转换至公共的转换至公共的 坐标系统。为此，将坐标系统。为此，将 左乘等号两侧，并将左乘等号两侧，并将 改以改以 表示，表示，有：有：第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系

37、统暂态稳定性分析 第54页，本讲稿共176页运算得到：运算得到：对上式作求逆运算，得：对上式作求逆运算，得：（3-23-2）第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第55页，本讲稿共176页式中式中 （3-33-3）第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第56页，本讲稿共176页 为将（为将（3-23-2）式与接入发电机前的网络）式与接入发电机前的网络方程式联立，将式中各参变量都标以下标方程式联立，将式中各参变量都标以下标 ，并改写为：，并改写为：（3-43-4）接入发电机接入发电机 前的网络方程式中对应于发电前的网络方程式中对应于发电

38、机节点机节点 的注入电流为：的注入电流为：（3-53-5）第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第57页，本讲稿共176页 显然，式（显然，式（3-43-4）和式（）和式（3-53-5）所示的发电）所示的发电机节点电流应相等：机节点电流应相等：将其改写为：将其改写为：（3-63-6）第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第58页，本讲稿共176页式中：式中：（3-73-7）（3-83-8）第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第59页，本讲稿共176页网络方程式改写成：网络方程式改写成：（3-93-9）第

39、三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第60页，本讲稿共176页 （3-93-9）式式 中中，发发 电电 机机 节节 点点 的的 自自 导导 纳纳 是是相相位位角角 的的函函数数，在在暂暂态态过过程程中中，它它们们的的值值是是不不断断变变化化的的。因因此此要要不不断断修修正正网网络络方程式（方程式（3-93-9）。）。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第61页，本讲稿共176页2 2负荷的接入负荷的接入 负荷的接入方式因负荷的表示方式而负荷的接入方式因负荷的表示方式而异。负荷以恒定阻抗或导纳表示时，仅需异。负荷以恒定阻抗或导纳表示时

40、，仅需将表示负荷的阻抗直接联接在负荷节点，将表示负荷的阻抗直接联接在负荷节点，不必对这种节点作其它处理。这时的负荷不必对这种节点作其它处理。这时的负荷节点实际上已转化为联络节点。节点实际上已转化为联络节点。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第62页，本讲稿共176页 当负荷以随时间（转差）而变化的阻抗表当负荷以随时间（转差）而变化的阻抗表示时，要在暂态过程中的每一时段都修正表示时，要在暂态过程中的每一时段都修正表示负荷的阻抗或导纳，即修正网络方程式中示负荷的阻抗或导纳，即修正网络方程式中负荷节点的自导纳。负荷节点的自导纳。计及电动机转子回路电磁暂态过程，仿计及

41、电动机转子回路电磁暂态过程，仿照发电机的处理方式，将电动机的次暂态照发电机的处理方式，将电动机的次暂态电势电势 转换为电流源。但注意电动机的转换为电流源。但注意电动机的 将随时间而变化。将随时间而变化。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第63页，本讲稿共176页3 3简单故障的接入简单故障的接入 分析计算暂态稳定的基本前提之一是不分析计算暂态稳定的基本前提之一是不计负序和零序分量的影响。这就有可能运用计负序和零序分量的影响。这就有可能运用正序等效定则。对于简单故障，只要在短路正序等效定则。对于简单故障，只要在短路点或开断点并联或串联附加阻抗或与之对应点或开断点

42、并联或串联附加阻抗或与之对应的导纳，不必作其它处理。的导纳，不必作其它处理。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第64页，本讲稿共176页 接入了发电机，负荷和简单故障的阻接入了发电机，负荷和简单故障的阻抗或导纳后的网络，就是用来分析暂态抗或导纳后的网络，就是用来分析暂态稳定性的网络。描述这个网络运行情况稳定性的网络。描述这个网络运行情况的方程式，就是用来计算暂态稳定性的的方程式，就是用来计算暂态稳定性的网络方程式。网络方程式。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第65页，本讲稿共176页 容易看出，无论发电机以容易看出，无论发电

43、机以 或或 表示，表示，无论负荷以恒定阻抗或导纳，随时间而变无论负荷以恒定阻抗或导纳，随时间而变化的阻抗或导纳甚至电流源表示，无论是化的阻抗或导纳甚至电流源表示，无论是短路或断线故障，这个网络方程式总是一短路或断线故障，这个网络方程式总是一个表示节点注入电流个表示节点注入电流 和节点电压和节点电压 之间之间关系的线性方程式，而不是如潮流计算时关系的线性方程式，而不是如潮流计算时那种非线性方程式。那种非线性方程式。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第66页，本讲稿共176页二、网络方程式和转子运动方程式的交替解二、网络方程式和转子运动方程式的交替解算算 用数值计

44、算的方法（改进欧拉法）计算简用数值计算的方法（改进欧拉法）计算简单系统暂态稳定的主要计算步骤为：单系统暂态稳定的主要计算步骤为：计算正常运行时的潮流分布，并由它确计算正常运行时的潮流分布，并由它确定各电势，功率角，电磁功率，机械功率定各电势，功率角，电磁功率，机械功率在正常运行时的值；在正常运行时的值；第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第67页，本讲稿共176页接入短路附加阻抗，计算短路时的网络参接入短路附加阻抗，计算短路时的网络参数；数；运用短路时的网络参数，保持定值的电运用短路时的网络参数，保持定值的电势和短路前后不突变的功率角确定短路势和短路前后不突变的

45、功率角确定短路后最初瞬间的电磁功率；后最初瞬间的电磁功率；运用短路后最初瞬间的电磁功率和保持定运用短路后最初瞬间的电磁功率和保持定值的机械功率确定短路后第一个时间段末功值的机械功率确定短路后第一个时间段末功率角的近似值；率角的近似值；第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第68页，本讲稿共176页运用这个功率角的近似值确定与之对应运用这个功率角的近似值确定与之对应的电磁功率的近似值；的电磁功率的近似值；运用这个电磁功率的近似值确定短路后运用这个电磁功率的近似值确定短路后第一个时间段末功率角的改进值，然后开第一个时间段末功率角的改进值，然后开始第二个时间段的计算；始

46、第二个时间段的计算；切除短路后第一个时间段的计算与发生切除短路后第一个时间段的计算与发生短路时相同。短路时相同。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第69页，本讲稿共176页 将这样一个反复计算电磁功率和功率角的将这样一个反复计算电磁功率和功率角的过程推广到多机系统，就是一个交替解网络过程推广到多机系统，就是一个交替解网络方程式（代数方程式）和转子运动方程式方程式（代数方程式）和转子运动方程式（微分方程式）的过程。（微分方程式）的过程。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第70页，本讲稿共176页 复杂电力系统暂态稳定的计算主要包

47、复杂电力系统暂态稳定的计算主要包括三大部分。第一部分是初始值的计算；括三大部分。第一部分是初始值的计算；第二部分为网络方程式的计算；第三部第二部分为网络方程式的计算；第三部分是微分方程式的解算，解算转子运动分是微分方程式的解算，解算转子运动方程式和电动机转子回路电磁暂态过程方程式和电动机转子回路电磁暂态过程方程式，求取功率角，转差率，电动机方程式，求取功率角，转差率，电动机次暂态电势的近似值和改进值。次暂态电势的近似值和改进值。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第71页，本讲稿共176页初始值的计算：初始值的计算：确定了正常运行时的潮流分布后，就可确定了正常运

48、行时的潮流分布后，就可根据各节点电压和功率计算各节点的电流。根据各节点电压和功率计算各节点的电流。但这些电流还不是用来解网络方程式的节点但这些电流还不是用来解网络方程式的节点注入电流，而是网络中各发电机和电动机的注入电流，而是网络中各发电机和电动机的定子电流。定子电流。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第72页，本讲稿共176页 为求取发电机节点的注入电流，当发电为求取发电机节点的注入电流，当发电机以电势机以电势 表示时，可根据公式：表示时，可根据公式：（3-103-10）求得求得 ，然后把发电机的阻抗折算成导，然后把发电机的阻抗折算成导纳纳 ，并用，并用 修

49、正该节点的自修正该节点的自导纳。再将导纳。再将 转换成电流源（节点注入电转换成电流源（节点注入电流）流）（3-11）第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第73页，本讲稿共176页 当发电机以交轴暂态电势当发电机以交轴暂态电势 表示时，先表示时，先由式由式 求得虚构电势求得虚构电势 ，确定，确定发电机的交轴方向和功率角发电机的交轴方向和功率角 ，然后由式，然后由式 算出直轴定子电流，由式算出直轴定子电流，由式 求得求得 。再根据式（。再根据式（3-73-7），（），（3-33-3）分别计算）分别计算 和和 ，并用后者修正该节点的自导，并用后者修正该节点的自导纳。纳

50、。为节点注入电流。为节点注入电流。第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第74页，本讲稿共176页 为求取电动机节点的注入电流，需将节为求取电动机节点的注入电流，需将节点电压点电压 代入公式代入公式 ，并同另一公式，并同另一公式 （3-123-12）联立求解。由于正常运行时联立求解。由于正常运行时 ，所，所以有：以有：（3-133-13）第三章第三章 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析 第75页，本讲稿共176页 求得求得 ，然后把电动机的阻抗折算成，然后把电动机的阻抗折算成导纳导纳 ，并用，并用 修正该节点的修正该节点的自导纳。再将自导纳。再将