第三章自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與有關(guān)問題

1、第三章第三章自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與有關(guān)問題與有關(guān)問題 概述概述 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 線性化的同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程式線性化的同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程式 勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響 勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 =基本知識(shí)點(diǎn)基本知識(shí)點(diǎn)=一、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)響應(yīng)曲線的一般討論二、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的評(píng)價(jià) 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是指在較小的或隨機(jī)的干擾下，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)特性。一、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)響應(yīng)曲線的一般討淪(1)過調(diào)量1 (標(biāo)么值)是響應(yīng)曲線超過穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的最

2、大值。(2)上升時(shí)間tr是響應(yīng)曲線自10%穩(wěn)態(tài)響應(yīng)值上升到90穩(wěn)態(tài)響應(yīng)值時(shí)所需的時(shí)間。二、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)(3)穩(wěn)定時(shí)間ts是對(duì)應(yīng)一個(gè)階躍函數(shù)的響應(yīng)曲線的時(shí)間，在此以后響應(yīng)曲線的值，始終保持在最終值的百分?jǐn)?shù)為2的范圍內(nèi)。 一是由于自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)中某些元件的限制，如電壓、電流極限值的限制，結(jié)構(gòu)上的困難或制造成本的限制等，使得上述某些指標(biāo)之間會(huì)發(fā)生矛盾。 二是，最近的研究結(jié)越來越說明，自動(dòng)調(diào)壓器是改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定的一項(xiàng)有效措施，就有人主張用電力系統(tǒng)穩(wěn)定方面的品質(zhì)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的依據(jù)。第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性=基本知識(shí)點(diǎn)基本知識(shí)點(diǎn)=

3、 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定姓自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定姓一、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 分析自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定問題，要先求出勵(lì)磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。1、勵(lì)磁機(jī)的傳遞函數(shù)2EER RUrdNIdt （ +）2、同步發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)3、電壓互感器與整流電路的傳遞函數(shù)4、測(cè)量元件的傳遞函數(shù)SKU-U eRFFdeU（ ）=5、放大元件的傳遞函數(shù)6、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳送函數(shù)ARK U (S)S1eAUS （ ）=S1SHSgRFFUGUG （ ）=（ ） （ ）二、二、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 采取適當(dāng)

4、的補(bǔ)償措施，以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定特性。在這方面，根軌跡法足很有用的，因?yàn)樗该髁碎_環(huán)傳遞函數(shù)極點(diǎn)與零點(diǎn)應(yīng)當(dāng)怎樣變化才能使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性滿足技術(shù)上的要求。這種方法特別適用于迅速地獲得近似結(jié)果。（1）、KR的允許值范圍例 設(shè)一快速勵(lì)磁系統(tǒng)的參數(shù)為 ， 試求KR的允許值范圍。0 005A.s 0 003R.s 0 08e.s 5gs 200AK 1eK 1gK AAK K KHS1SSScgRegG( S) ( S) =（1+）（+）（1+）（1+）320.0032762S0.440655S5.088S200K10（2）、常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定性的的改善（3）、勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的仿真計(jì)算第三節(jié)第三節(jié) 線性化的

5、同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程式線性化的同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程式=基本知識(shí)點(diǎn)基本知識(shí)點(diǎn)= 同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程式線性化的條件同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程式線性化的條件 暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)的方程式暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)的方程式 電磁轉(zhuǎn)矩方程式電磁轉(zhuǎn)矩方程式 發(fā)電機(jī)端點(diǎn)電壓方程式發(fā)電機(jī)端點(diǎn)電壓方程式 轉(zhuǎn)子搖擺方程式轉(zhuǎn)子搖擺方程式 同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程組同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程組 1、同步發(fā)電機(jī)：指的是它們的轉(zhuǎn)子都以相同的轉(zhuǎn)速并聯(lián)旋轉(zhuǎn)，因此它們轉(zhuǎn)子之間的旋轉(zhuǎn)角差是一定的數(shù)值。 2、電力系統(tǒng)運(yùn)行情況：在同步發(fā)電機(jī)受到干擾后的動(dòng)態(tài)過程中，轉(zhuǎn)子間的角差會(huì)是一個(gè)振蕩性質(zhì)的過程。如果轉(zhuǎn)子角差的振蕩過程是衰減的，則電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行就是穩(wěn)定的；如果轉(zhuǎn)子角差的振蕩過程

6、不衰減，其至振蕩幅值不斷增大，則電力系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的，是不能正常運(yùn)行的。 3、電力系統(tǒng)穩(wěn)定又分為暫態(tài)穩(wěn)定與動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。（1）暫態(tài)穩(wěn)定是由突然巨大的沖擊引起的。 （2）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定則是由較小的和較經(jīng)常的隨機(jī)沖擊引起的。 系統(tǒng)從一個(gè)運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)到另一運(yùn)行點(diǎn)的動(dòng)態(tài)過程，卻遠(yuǎn)不是只由系統(tǒng)容量決定的問題，而是與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性密切相關(guān)，所以動(dòng)態(tài)穩(wěn)定趨向于說明系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)的一種特性。一、同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程式線性化的條件同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程式線性化的條件 1、分析問題前提條件：同步發(fā)電機(jī)經(jīng)過外部等值阻抗R+jX接于無窮大母線(電壓為U不變)，有時(shí)把地區(qū)負(fù)荷也作為需要考慮的一個(gè)因素。 2、分析同步發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)方程式假定

7、 (1)選定初始點(diǎn)后飽和效應(yīng)可以忽略。 (2)定子電阻可以忽略。 (3)在d、q軸感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的 和 項(xiàng)與轉(zhuǎn)速電動(dòng)勢(shì)相比可以忽略。 (4)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的 項(xiàng)，假定近似等于 。d q 0 二、暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)的方程式暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)的方程式 1、同步發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) qqdddEE （X -X ）IrrrUI R 0deqdqEEE 0deqdqdddEEEXXI （）0dedqdddEEXXI （1+）（）三、電磁轉(zhuǎn)矩方程式電磁轉(zhuǎn)矩方程式 eddqqTU IU IdqqUX I qqddUEI XeqqddqTEXXI【（） 】I四、發(fā)電機(jī)端點(diǎn)電壓方程式發(fā)電機(jī)端點(diǎn)電壓方程式 222gdqUUU0000qd

8、gdqggUUUUU（） U（） U0000qdgqdddqggUUUUU （）XI（）( XI + E )五、轉(zhuǎn)子搖擺方程式轉(zhuǎn)子搖擺方程式 0meJTTT 2medHPPdt jmemeTPPTT 六、同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)方程組沒有調(diào)壓器時(shí)，ds=0,轉(zhuǎn)子角差的去磁效應(yīng)為第四節(jié)第四節(jié) 勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響=基本知識(shí)點(diǎn)基本知識(shí)點(diǎn)= 同步發(fā)電機(jī)的固有特性同步發(fā)電機(jī)的固有特性 自動(dòng)調(diào)壓器對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響自動(dòng)調(diào)壓器對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響 改善電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的方法及電力系統(tǒng)穩(wěn)定裝改善電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的方法及電力系統(tǒng)穩(wěn)定裝置影響置影響一、同步發(fā)電機(jī)的固有特性同步

9、發(fā)電機(jī)的固有特性213140jSKT1314jSjKT 213140jjDSSKTT211125622jjDK TDSTT 如果系統(tǒng)穩(wěn)定必須D0及K10。223140jjdDdTSTdt 3211234303031413140jdjdKSSSKK K KTKT K采用胡爾維茨判據(jù)：30、20、10123423400KK K KK K K 1234eetTTKK K K 二、自動(dòng)調(diào)壓器對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響三、改善電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的方法及電力系統(tǒng)穩(wěn)定裝置（PSS） 1、分析勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，一般忽賂發(fā)電機(jī)有功功率對(duì)端電壓的影響。但在分析發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題時(shí)，其有功功率對(duì)端電壓的影響，就成了

10、發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的重要原因。 2、 為了解決發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的問題，一般是在其調(diào)壓器外部增加一個(gè)反饋環(huán)節(jié)，經(jīng)UREF點(diǎn)與發(fā)電機(jī)框圖相連，以改善整個(gè)系統(tǒng)的阻尼特性。PSSKSST SGST SSS 1002111cPSSKST SGST SS 第五節(jié)第五節(jié) 勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響 1、電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定是指同步發(fā)電機(jī)受到大的沖擊后，能否回到同步運(yùn)行的問題。 2、如在一回線上發(fā)生了三相短路，于是機(jī)端電壓劇烈下降，線路的傳輸能力變?yōu)榱?，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子急劇加速，在這種情況下，要想發(fā)電機(jī)不致失步，必須快速斷開故障線路。故障線路斷開后， 另一回線路傳輸能力又恢復(fù)

11、了，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子又開始減速。由于這時(shí)一回線已被斷開，線路阻抗增加，系統(tǒng)傳輸?shù)墓乔€、已較故障前低 3、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算有兩個(gè)前提； (1)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算過程中暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)不變。 (2)轉(zhuǎn)子第一振蕩周期如果沒有失步，那么接下去的第二個(gè)、第三個(gè)振蕩，會(huì)內(nèi)于系統(tǒng)固有的阻尼作用而使振蕩逐漸消失。 通過勵(lì)磁系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定發(fā)生有益的影響，必須從兩方面考慮： (1)減小第一個(gè)振蕩周期的幅值。 (2)使后繼的振蕩都小于第一次振蕩。 要使第一點(diǎn)要求起作用，在勵(lì)磁系統(tǒng)方面就要進(jìn)行快速強(qiáng)行勵(lì)磁，并提高強(qiáng)勵(lì)電壓的頂值，以盡量補(bǔ)償系統(tǒng)在故障時(shí)的無功缺額，抵消故障 抵消故障電流在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的友磁作用，提高故障時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓的頂值，以提高其輸送功率的能力，從而達(dá)到降低其在第一個(gè)振蕩周期內(nèi)的加速度功率，減小振蕩幅值的目的。但是，一方面為了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全，廠家規(guī)定強(qiáng)行勵(lì)磁裝置只能工作一個(gè)很短的時(shí)間。然后必須退出運(yùn)行。再則，強(qiáng)勵(lì)所產(chǎn)生的增大轉(zhuǎn)子繞組主磁通的作用雖然可使同步功率增加，但阻尼特性就可能受到損害，因面不利于后繼振蕩周期的幅值的衰減， 除非對(duì)極限斷開時(shí)間的暫態(tài)穩(wěn)定，勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用可以對(duì)減小其第一個(gè)振蕩周期的幅值產(chǎn)生較明顯的效果外，一般說來，勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)肯作用對(duì)減輕