第五章電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行

1、第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行主講：李輝主講：李輝三峽電力職業(yè)學(xué)院三峽電力職業(yè)學(xué)院第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性 第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性 第五節(jié)第五節(jié) 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施 小結(jié)小結(jié) 第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)重要標(biāo)志，就是系統(tǒng)中的同步電機(jī)（主要是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)重要標(biāo)志，就是系統(tǒng)中

2、的同步電機(jī)（主要是發(fā)電機(jī)）都處于同步運(yùn)行狀態(tài)。所謂同步運(yùn)行狀態(tài)是指所有并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)）都處于同步運(yùn)行狀態(tài)。所謂同步運(yùn)行狀態(tài)是指所有并聯(lián)運(yùn)行的同步電機(jī)都有相同的電角速度。在這種情況下，表征運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)具同步電機(jī)都有相同的電角速度。在這種情況下，表征運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)具有接近于不變的數(shù)值，通常稱此情況為穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。有接近于不變的數(shù)值，通常稱此情況為穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和擴(kuò)大，往往會(huì)有這樣的情況：例如：水電廠隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和擴(kuò)大，往往會(huì)有這樣的情況：例如：水電廠或坑口火電廠通過長(zhǎng)距離交流輸電線路將大量的電力輸送到中心系統(tǒng)，或坑口火電廠通過長(zhǎng)距離交流輸電線路將大量的電力輸送到中心系

3、統(tǒng)，在輸送功率大到一定的數(shù)值后，電力系統(tǒng)稍微有點(diǎn)小的騷動(dòng)都有可能出在輸送功率大到一定的數(shù)值后，電力系統(tǒng)稍微有點(diǎn)小的騷動(dòng)都有可能出現(xiàn)電流、電壓、功率等運(yùn)行參數(shù)劇烈變化和振蕩的現(xiàn)象，這表明系統(tǒng)中現(xiàn)電流、電壓、功率等運(yùn)行參數(shù)劇烈變化和振蕩的現(xiàn)象，這表明系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)之間失去了同步，電力系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；又如，當(dāng)?shù)陌l(fā)電機(jī)之間失去了同步，電力系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；又如，當(dāng)電力系統(tǒng)中的個(gè)別元件發(fā)生故障時(shí)，雖然自動(dòng)保護(hù)裝置已將故障元件切電力系統(tǒng)中的個(gè)別元件發(fā)生故障時(shí)，雖然自動(dòng)保護(hù)裝置已將故障元件切除，但是電力系統(tǒng)受到這種大的擾動(dòng)后，也有可能出現(xiàn)上述運(yùn)行參數(shù)劇除，但是電力系統(tǒng)受到這種大的擾動(dòng)后，也

4、有可能出現(xiàn)上述運(yùn)行參數(shù)劇烈變化和振蕩現(xiàn)象；此外，甚至運(yùn)行人員的正常操作，如切斷輸電線路，烈變化和振蕩現(xiàn)象；此外，甚至運(yùn)行人員的正常操作，如切斷輸電線路，發(fā)電機(jī)等，亦有可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)的破壞。發(fā)電機(jī)等，亦有可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)的破壞。第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 所謂所謂 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性就是人們把電力系電力系統(tǒng)穩(wěn)定性就是人們把電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)受到微小的或大的擾動(dòng)之后，能統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)受到微小的或大的擾動(dòng)之后，能否繼續(xù)保持系統(tǒng)中同步電機(jī)間同步運(yùn)行的能否繼續(xù)保持系統(tǒng)中同步電機(jī)間同步運(yùn)行的能力。力。 電力系統(tǒng)受到的擾動(dòng)大小不同，運(yùn)行參數(shù)電力系統(tǒng)受到的擾動(dòng)大小不同，運(yùn)行參數(shù)的變

5、化特性（或稱為動(dòng)態(tài)響應(yīng)）隨之不同，的變化特性（或稱為動(dòng)態(tài)響應(yīng)）隨之不同，因而分析和計(jì)算方法也有所不同。為此，人因而分析和計(jì)算方法也有所不同。為此，人們把電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題分為們把電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題分為靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定和和暫暫態(tài)穩(wěn)定態(tài)穩(wěn)定兩類。兩類。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行n我國現(xiàn)行的我國現(xiàn)行的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則對(duì)電力系對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定作了如下規(guī)定：統(tǒng)穩(wěn)定作了如下規(guī)定：n電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后，不發(fā)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后，不發(fā)生自發(fā)振蕩和非周期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到原來穩(wěn)定運(yùn)生自發(fā)振蕩和非周期性失步

6、，自動(dòng)恢復(fù)到原來穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。行狀態(tài)的能力。n電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大擾動(dòng)后，各同電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大擾動(dòng)后，各同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)定運(yùn)行方式的能力。定運(yùn)行方式的能力。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞，將使整個(gè)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞，將使整個(gè)電力系統(tǒng)受到嚴(yán)重的不良影響，造成大量用戶供電中斷，受到嚴(yán)重的不良影響，造成大量用戶供電中斷，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)瓦解。因此，研究電力系統(tǒng)甚至造成整個(gè)系統(tǒng)瓦解。因此，研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的內(nèi)在規(guī)律

7、，正確運(yùn)用提高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的內(nèi)在規(guī)律，正確運(yùn)用提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施，這對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的安全、可靠、定性的措施，這對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著十分重大的意義。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著十分重大的意義。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行一、一、 隱極式發(fā)電機(jī)的功隱極式發(fā)電機(jī)的功角特性方程角特性方程第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性GGT1T2l.U=定值qEdjx1Tjx12j x2Tjx.UEqEqP QUUPQ.U.qE.qU.dI.qI.I.qjxI圖5-1 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的等值電路及向量圖第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)

8、行n發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)Eq處的功率為處的功率為 （5-1）n對(duì)于隱式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子式對(duì)稱的，因而它的直軸同步電抗對(duì)于隱式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子式對(duì)稱的，因而它的直軸同步電抗和交軸同步電抗是相等的，即有和交軸同步電抗是相等的，即有xd=xq。系統(tǒng)總電抗為。系統(tǒng)總電抗為 （5-2）式中式中-變壓器、線路等輸電網(wǎng)的總電抗。變壓器、線路等輸電網(wǎng)的總電抗。 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性eR ()cos cossin sinEqqqqPE IE IE I1212dTLTdTLdxxxxxxx1212TLTTLxxxx第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)

9、的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性n其相量圖如圖其相量圖如圖5-1所示，有相量圖可得：所示，有相量圖可得： （5-3）n將式（將式（5-3）代入式（）代入式（5-1），經(jīng)整理后可得），經(jīng)整理后可得 （5-4）sinqEqdE UPxcossinsincosqdqdEIxEIx U第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行當(dāng)電勢(shì)當(dāng)電勢(shì) 及電壓及電壓U恒定時(shí)，可以做出隱極式發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)單電力恒定時(shí)，可以做出隱極式發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的功率特性曲線。（見圖系統(tǒng)的功率特性曲線。（見圖5-2） 圖圖5-2 隱極式發(fā)電機(jī)的功率特性曲線隱極式發(fā)電機(jī)的功率特性曲線第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功

10、角特性qE090o Pd1800第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行n 電磁功率特性曲線上的最大值，稱為共極限，功率極限可由電磁功率特性曲線上的最大值，稱為共極限，功率極限可由 的條件求出。對(duì)于無調(diào)節(jié)勵(lì)磁的隱極式發(fā)電的條件求出。對(duì)于無調(diào)節(jié)勵(lì)磁的隱極式發(fā)電 機(jī)，機(jī)， =常量。由常量。由 ，求得功率極限對(duì)應(yīng)的，求得功率極限對(duì)應(yīng)的 角度，于是功率極限為角度，于是功率極限為 （5-5） 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性0dPdqEcos0EqqddPEUdxsinsin90qqqoEqmEqmdddE UE UE UPxxx第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行

11、二、凸極式發(fā)電機(jī)的功二、凸極式發(fā)電機(jī)的功角特性方程角特性方程 當(dāng)略去定子繞組的電阻，由式當(dāng)略去定子繞組的電阻，由式 及及Eq=EQ+(Xd-Xq)IdEq=EQ+(Xd-Xq)Id，可以作出凸極式發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)相量圖如圖可以作出凸極式發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)相量圖如圖5-35-3所示，由該相量圖所示，由該相量圖就可以導(dǎo)出以不同電動(dòng)勢(shì)和電抗表示的凸極式發(fā)電機(jī)的功就可以導(dǎo)出以不同電動(dòng)勢(shì)和電抗表示的凸極式發(fā)電機(jī)的功角特性方角特性方程。程。 圖圖 5-3 凸極式發(fā)電機(jī)向量圖凸極式發(fā)電機(jī)向量圖 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性.QqEUjI X.qE.qU.QE.qEqd.qI.dI.d

12、U.U.IE.ddj IX.dj IX第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行1 1、以空載電動(dòng)勢(shì)、以空載電動(dòng)勢(shì)EqEq和同步電抗和同步電抗XdXd、XqXq表示發(fā)電機(jī)表示發(fā)電機(jī) ( ( 即假設(shè)勵(lì)磁回路電壓、電流無即假設(shè)勵(lì)磁回路電壓、電流無變化，變化，EqEq為常數(shù)為常數(shù)) ) 由圖可見由圖可見 （5-6）由此式代入(5-7)中，可得： （5-7） 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性0qqdddqqEUIxUIx2211()sin cossinsin22qqdqddqEd dq qdqdqddd qqdqdd qEUEUxxPU IU IUUUxXXxx xEUxxU

13、xx x第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 對(duì)于無自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的發(fā)電機(jī)與無限大容量電力系統(tǒng)母線連接時(shí)，對(duì)于無自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的發(fā)電機(jī)與無限大容量電力系統(tǒng)母線連接時(shí)，則有則有Eq=Eq=定值，定值，U=U=定值。取不同的定值。取不同的值代入式中，可以繪制出此種狀態(tài)下發(fā)值代入式中，可以繪制出此種狀態(tài)下發(fā)電機(jī)有功功率的功電機(jī)有功功率的功角特性曲線，如圖角特性曲線，如圖5-45-4所示。有圖可見，由于直交軸同所示。有圖可見，由于直交軸同步電抗不相等步電抗不相等XdXqXdXq，出現(xiàn)了一個(gè)按，出現(xiàn)了一個(gè)按2 2倍功率角的正弦倍功率角的正弦sin2sin2變化的功率分變化的功率分量，即為磁

14、阻功率。由于磁阻功率的存在使功量，即為磁阻功率。由于磁阻功率的存在使功角特性曲線畸變，從而使功角特性曲線畸變，從而使功率極限有所增加，但這時(shí)功率極限出現(xiàn)在功率角小于處。率極限有所增加，但這時(shí)功率極限出現(xiàn)在功率角小于處。 圖圖 5-4 以以 表示的凸極式發(fā)電機(jī)有功功率的功表示的凸極式發(fā)電機(jī)有功功率的功-角特性角特性第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性EqP00900180第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行2、以交軸暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)、以交軸暫態(tài)電動(dòng)勢(shì) Eq和直軸暫態(tài)電抗和直軸暫態(tài)電抗Xd表示發(fā)電機(jī)表示發(fā)電機(jī) （不計(jì)阻尼時(shí)，暫態(tài)電動(dòng)（不計(jì)阻尼時(shí)，暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)在干擾的瞬間不變，并

15、近似認(rèn)為自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的作用能保持勢(shì)在干擾的瞬間不變，并近似認(rèn)為自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的作用能保持Eq常數(shù)常數(shù)由圖由圖5-3可見可見 （5-8）由此式代入（由此式代入（5-9）式中可得）式中可得 （5-9）按式（按式（5-9）可以繪制凸極式發(fā)電機(jī)與無限大容量母線相連，且）可以繪制凸極式發(fā)電機(jī)與無限大容量母線相連，且Eq=定值時(shí)有功功定值時(shí)有功功率的功率的功角特性曲線。如圖角特性曲線。如圖5-5所示所示第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性0qqdddqdEUI XUI X211()sinsin 22qdE qdqdqqqqddqddEUPU UXXXEUXXUXX X第五章第五章

16、電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 有圖可見，這時(shí)也出現(xiàn)了暫態(tài)磁阻功率分量，但由于凸極式發(fā)電機(jī)有圖可見，這時(shí)也出現(xiàn)了暫態(tài)磁阻功率分量，但由于凸極式發(fā)電機(jī)的交軸同步電抗的交軸同步電抗XqXq往往小于隱極式發(fā)電機(jī)的交軸同步電抗往往小于隱極式發(fā)電機(jī)的交軸同步電抗XqXq。因此，暫。因此，暫態(tài)磁阻功率分量的最大值往往小于隱極式發(fā)電機(jī)相應(yīng)分量的最大值。態(tài)磁阻功率分量的最大值往往小于隱極式發(fā)電機(jī)相應(yīng)分量的最大值。 圖圖 5-5 以以 表示的凸極式發(fā)電機(jī)有功功率的功表示的凸極式發(fā)電機(jī)有功功率的功-角特性角特性 同樣地，也可以直軸暫態(tài)電抗同樣地，也可以直軸暫態(tài)電抗Xd后的電動(dòng)勢(shì)后的電動(dòng)勢(shì)E代替代替Eq，以，以E

17、的相的相位角位角代替實(shí)際功率角代替實(shí)際功率角，以簡(jiǎn)化功，以簡(jiǎn)化功角特性的計(jì)算。顯然，這種情況角特性的計(jì)算。顯然，這種情況下的功下的功-角特性方程也如式所示。角特性方程也如式所示。 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性EqP00900180第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行一、小擾動(dòng)法分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性一、小擾動(dòng)法分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性n所謂小擾動(dòng)法所謂小擾動(dòng)法，就是首先列出描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的、通常是非線，就是首先列出描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的、通常是非線性的微分方程組，然后將它們線性化，得出近似的線性微分性的微分方程組，然后將它們線性化，得出近似的線性微分方程組，

18、再根據(jù)其將特征方程根的性質(zhì)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方程組，再根據(jù)其將特征方程根的性質(zhì)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性的一種方法。一種方法。n簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖5-65-6所示，在給定的運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)所示，在給定的運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)輸出地功率為輸出地功率為 ， ；原動(dòng)機(jī)的功率為；原動(dòng)機(jī)的功率為 。假。假設(shè)原動(dòng)機(jī)的功率設(shè)原動(dòng)機(jī)的功率 = =常數(shù)；發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，且不計(jì)勵(lì)常數(shù)；發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，且不計(jì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)作用和發(fā)電機(jī)各繞組的電磁暫態(tài)過程，即磁調(diào)節(jié)作用和發(fā)電機(jī)各繞組的電磁暫態(tài)過程，即 = =常常數(shù)。這樣作出的發(fā)電機(jī)的功角特性，如圖所示，現(xiàn)按以下幾數(shù)。這樣作出的發(fā)電機(jī)的功角特性，如圖所示，現(xiàn)按以下幾種情況

19、分別進(jìn)行討論。種情況分別進(jìn)行討論。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性eoPPNToPPToPP0qqEE第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行1.不計(jì)發(fā)電機(jī)組的阻尼作用不計(jì)發(fā)電機(jī)組的阻尼作用發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為 發(fā)電機(jī)的電磁功率方程為發(fā)電機(jī)的電磁功率方程為 將上式代入到轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程中去，得到簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的狀態(tài)方程為將上式代入到轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程中去，得到簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的狀態(tài)方程為 （5-10） 由于中含有，所以方程式非線性的，如果擾動(dòng)很小，可以在平衡點(diǎn)，由于中含有，所以方程式非線性的，如果擾動(dòng)很小，可以在平衡點(diǎn)，例如在點(diǎn)例如在點(diǎn)a對(duì)應(yīng)的附近將

20、展開成泰勒級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)的附近將展開成泰勒級(jí)數(shù)第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性Ntdd1()NTetdPPdT00sin()qeEqEqdEUPPPx1(.)()(.)NtNTE qtdfddPPfdT 00220021( )()().21EqEqEqEqEqdPd PPPPdd第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行n略去二次及以上各項(xiàng)得到略去二次及以上各項(xiàng)得到 n因?yàn)?，所以為受擾動(dòng)后功角產(chǎn)生微小偏差引起的電磁功率增量，即因?yàn)?，所以為受擾動(dòng)后功角產(chǎn)生微小偏差引起的電磁功率增量，即 （5-115-11） 從從 的表達(dá)式可以看到，略去功角偏差的二次項(xiàng)及以上各項(xiàng)，實(shí)質(zhì)

21、上是的表達(dá)式可以看到，略去功角偏差的二次項(xiàng)及以上各項(xiàng)，實(shí)質(zhì)上是用過平衡點(diǎn)用過平衡點(diǎn)a a的切線來代替原來的功率特性曲線，這就是線性化的含義。的切線來代替原來的功率特性曲線，這就是線性化的含義。n將式（將式（5-115-11）代入（）代入（5-105-10），并且令），并且令 ，于是得到小擾動(dòng)方程，于是得到小擾動(dòng)方程第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性0( )()EqEqEqPPS0EqEqdPSd0( )()EqEqeeEqPPPPSN 011()()NNEqNNeddddtdtdtSdddPdtdtdtTT eP第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行寫成矩陣

22、的形式為寫成矩陣的形式為 （5-12） 對(duì)于這樣的二階微分方程組，其特征值很容易求得，即從下面的特征方程對(duì)于這樣的二階微分方程組，其特征值很容易求得，即從下面的特征方程 解出解出 （5-13）n所以，方程組的解為所以，方程組的解為 為確定為確定 的值，要進(jìn)行給定運(yùn)行方式的潮流計(jì)算。例如給定系統(tǒng)的電的值，要進(jìn)行給定運(yùn)行方式的潮流計(jì)算。例如給定系統(tǒng)的電壓壓U0、發(fā)電機(jī)送到系統(tǒng)的功率、發(fā)電機(jī)送到系統(tǒng)的功率P0、Q0，計(jì)算出，計(jì)算出 、 ，于是可算得，于是可算得 （5-14）1010NEqddtSdTdt2110100NEqNEqpSSppTT1,21NEqSpT 1212()ptpttk ek eE

23、qS0qE00000cosEqqEqddPE USdx第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 代入式（代入式（5-13），即可確定特征值，從而判斷系統(tǒng)在給定的運(yùn)行），即可確定特征值，從而判斷系統(tǒng)在給定的運(yùn)行條件下是否具有靜態(tài)穩(wěn)定性。條件下是否具有靜態(tài)穩(wěn)定性。 從式（從式（5-13）可以看到，）可以看到，T1和和 均為正數(shù)，而均為正數(shù)，而 則與運(yùn)行情況有則與運(yùn)行情況有關(guān)。當(dāng)關(guān)。當(dāng) 0時(shí)，特征值時(shí)，特征值p1、p2為兩個(gè)實(shí)數(shù)，其中一個(gè)為正實(shí)數(shù)，所以為兩個(gè)實(shí)數(shù)，其中一個(gè)為正實(shí)數(shù)，所以電力系統(tǒng)受擾動(dòng)后，功角偏差電力系統(tǒng)受擾動(dòng)后，功角

24、偏差 最終以指數(shù)曲線的形式隨時(shí)間不斷增最終以指數(shù)曲線的形式隨時(shí)間不斷增大，因此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。這種喪失穩(wěn)定的形式稱為非周期性地失去同步。大，因此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。這種喪失穩(wěn)定的形式稱為非周期性地失去同步。當(dāng)當(dāng) 0時(shí)，特征值為一對(duì)共軛虛數(shù)時(shí)，特征值為一對(duì)共軛虛數(shù) 方程組的解為方程組的解為從實(shí)際意義出發(fā)，從實(shí)際意義出發(fā)， 應(yīng)為實(shí)數(shù)，因此應(yīng)為實(shí)數(shù)，因此 和和 應(yīng)為一對(duì)共軛復(fù)數(shù)。設(shè)應(yīng)為一對(duì)共軛復(fù)數(shù)。設(shè)=A+jB， = A+jB，于是，于是第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性NEqSEqSEqS1,2pj 1NEqST121212( )()cos()sinj tj ttk ek

25、ekktj kkt( ) t1k2k1k2k22( )2cos2sinsin()2,tAtBtktAkABarctgB 第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 由此可知，電力系統(tǒng)受擾動(dòng)后，功角將在附近作等幅振蕩，從理論上說由此可知，電力系統(tǒng)受擾動(dòng)后，功角將在附近作等幅振蕩，從理論上說系統(tǒng)不具有漸近穩(wěn)定性，但是考慮到振蕩中由于摩擦等原因產(chǎn)生能量消耗，系統(tǒng)不具有漸近穩(wěn)定性，但是考慮到振蕩中由于摩擦等原因產(chǎn)生能量消耗，可以認(rèn)為振蕩會(huì)逐漸衰減，所以系統(tǒng)式穩(wěn)定的?？梢哉J(rèn)為振蕩會(huì)逐漸衰減，所以系統(tǒng)式穩(wěn)定的。 由以上分析可以得出簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判斷依據(jù)為由以上分析可以得出簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的

26、判斷依據(jù)為 0 從式（從式（5-14）可以看到，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)）可以看到，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù) 900時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，當(dāng)當(dāng) 900時(shí)，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。所以用運(yùn)行參數(shù)表示的穩(wěn)定判斷依據(jù)為時(shí)，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。所以用運(yùn)行參數(shù)表示的穩(wěn)定判斷依據(jù)為n 900n穩(wěn)定極限情況為穩(wěn)定極限情況為 =0n與此對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定極限運(yùn)行角與此對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定極限運(yùn)行角 n與此運(yùn)行角對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)輸出地電磁功率為與此運(yùn)行角對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)輸出地電磁功率為n 這就是系統(tǒng)保持靜態(tài)穩(wěn)定時(shí)發(fā)電機(jī)所能輸送的最大功率，把稱為穩(wěn)定極這就是系統(tǒng)保持靜態(tài)穩(wěn)定時(shí)發(fā)電機(jī)所能輸送的最大功率，把稱為穩(wěn)定極限。在上述簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，穩(wěn)定極限等于功率極

27、限。限。在上述簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，穩(wěn)定極限等于功率極限。 0稱為實(shí)用稱為實(shí)用 判據(jù)，常被應(yīng)用于簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)和一些定性分析的實(shí)用計(jì)算中。判據(jù)，常被應(yīng)用于簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)和一些定性分析的實(shí)用計(jì)算中。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性EqS000EqS0190s000011sinqqEqssEqmddE UE UPPxxEqdPSd第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行2.計(jì)發(fā)電機(jī)組的阻尼作用計(jì)發(fā)電機(jī)組的阻尼作用 發(fā)電機(jī)組的阻尼作用包括由軸承摩擦和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與氣體摩擦所產(chǎn)生的機(jī)發(fā)電機(jī)組的阻尼作用包括由軸承摩擦和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與氣體摩擦所產(chǎn)生的機(jī)械性阻尼作用，以及由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子閉

28、合繞組所產(chǎn)生的電氣阻尼作用。機(jī)械阻械性阻尼作用，以及由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子閉合繞組所產(chǎn)生的電氣阻尼作用。機(jī)械阻尼作用與發(fā)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速有關(guān)，電氣阻尼作用則與相對(duì)轉(zhuǎn)速有關(guān)，要精確尼作用與發(fā)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速有關(guān)，電氣阻尼作用則與相對(duì)轉(zhuǎn)速有關(guān)，要精確計(jì)算這些阻尼作用是很復(fù)雜的。為了對(duì)阻尼作用的性質(zhì)有基本了解，假定阻計(jì)算這些阻尼作用是很復(fù)雜的。為了對(duì)阻尼作用的性質(zhì)有基本了解，假定阻尼作用所產(chǎn)生的功率都與轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系，于是對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻尼功率可尼作用所產(chǎn)生的功率都與轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系，于是對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻尼功率可表示為表示為 式中，式中， -綜合阻尼系數(shù)綜合阻尼系數(shù)計(jì)及阻尼作用之后，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為計(jì)及阻尼作

29、用之后，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為線性化方程為線性化方程為 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性()DNdPDDDdt D212()( )TeDTEqNT dPP PPPDdtNEqNddtSDddtTT 第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行其矩陣形式為其矩陣形式為 其特征方程為其特征方程為 特性值為特性值為 （5-155-15）下面分兩種情況來討論阻尼對(duì)穩(wěn)定性的影響。下面分兩種情況來討論阻尼對(duì)穩(wěn)定性的影響。(1) (1) 0 0，即發(fā)電機(jī)組具有正阻尼作用的情況。當(dāng)，即發(fā)電機(jī)組具有正阻尼作用的情況。當(dāng)0 0，且時(shí)，特征值為兩，且時(shí)，特征值為兩個(gè)負(fù)實(shí)數(shù)，將單調(diào)地衰

30、減到零，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，這通常稱為過阻尼情況。當(dāng)個(gè)負(fù)實(shí)數(shù)，將單調(diào)地衰減到零，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，這通常稱為過阻尼情況。當(dāng)0 0，但時(shí)，特征值為一對(duì)共軛復(fù)數(shù)，其實(shí)部為與成正比的負(fù)數(shù)，將是一個(gè)，但時(shí)，特征值為一對(duì)共軛復(fù)數(shù)，其實(shí)部為與成正比的負(fù)數(shù)，將是一個(gè)衰減的振蕩，系統(tǒng)是穩(wěn)定的；當(dāng)衰減的振蕩，系統(tǒng)是穩(wěn)定的；當(dāng)0 0時(shí)，特征值為正、負(fù)兩個(gè)實(shí)數(shù)。因此，系時(shí)，特征值為正、負(fù)兩個(gè)實(shí)數(shù)。因此，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，并且是非周期地失去穩(wěn)定。由上可見，當(dāng)統(tǒng)是不穩(wěn)定的，并且是非周期地失去穩(wěn)定。由上可見，當(dāng)0 0時(shí)，穩(wěn)定判據(jù)與時(shí)，穩(wěn)定判據(jù)與不計(jì)阻尼作用時(shí)的相同，仍然是不計(jì)阻尼作用時(shí)的相同，仍然是0 0。阻尼系數(shù)的大小，只影響受擾

31、動(dòng)后狀態(tài)。阻尼系數(shù)的大小，只影響受擾動(dòng)后狀態(tài)量的衰減速度。量的衰減速度。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性101NEqNddtSDdTTdt2111010NEqNNEqNpSDSppDpTTTT21,2111()22NEqNNSDDpTTT D第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行(2) (2) 0 0，即發(fā)電機(jī)組具有負(fù)阻尼作用的情況。在這種情況，即發(fā)電機(jī)組具有負(fù)阻尼作用的情況。在這種情況下，從式（下，從式（6 6）可以看到，不論為何值，即不論系統(tǒng)運(yùn)行在何）可以看到，不論為何值，即不論系統(tǒng)運(yùn)行在何種狀態(tài)下，特征值的實(shí)部總為正值，系統(tǒng)都是不穩(wěn)定的。例如，種狀態(tài)

32、下，特征值的實(shí)部總為正值，系統(tǒng)都是不穩(wěn)定的。例如，當(dāng)當(dāng)0 0，但，但 時(shí)，時(shí)， ，其中，其中 ， 。方程組的解為。方程組的解為 ，這將是一個(gè)，這將是一個(gè)振幅不斷增大的振蕩。這種喪失穩(wěn)定的形式，通常為周期性的振幅不斷增大的振蕩。這種喪失穩(wěn)定的形式，通常為周期性的失去穩(wěn)定。失去穩(wěn)定。 對(duì)于實(shí)際的對(duì)機(jī)電力系統(tǒng)，分析方法同上，只是方程的對(duì)于實(shí)際的對(duì)機(jī)電力系統(tǒng)，分析方法同上，只是方程的階數(shù)較高，計(jì)算復(fù)雜一些而已。階數(shù)較高，計(jì)算復(fù)雜一些而已。 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性包括同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性包括同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性和負(fù)荷的靜態(tài)穩(wěn)定性兩個(gè)方面，下面分別介紹。靜態(tài)穩(wěn)定性和負(fù)荷

33、的靜態(tài)穩(wěn)定性兩個(gè)方面，下面分別介紹。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性D2D14/EqNS T1,2pj12NDT2211()2NEqNSDTT( )sin()ttk et第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行二、同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性二、同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性1.電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的定性分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的定性分析 設(shè)有簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖設(shè)有簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖5-8(a)所示，圖中受端為無限大容量電力系統(tǒng)母線，送端所示，圖中受端為無限大容量電力系統(tǒng)母線，送端發(fā)電機(jī)為隱極式同步發(fā)電機(jī)，并略去了所有元件的電阻和導(dǎo)納，該系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)如發(fā)電機(jī)為隱

34、極式同步發(fā)電機(jī)，并略去了所有元件的電阻和導(dǎo)納，該系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖圖5-8(b)所示，如發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁不可調(diào)，即它的空載電動(dòng)勢(shì)所示，如發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁不可調(diào)，即它的空載電動(dòng)勢(shì)Eq為恒定值，則可得出這為恒定值，則可得出這個(gè)系統(tǒng)的功個(gè)系統(tǒng)的功角特性關(guān)系為：角特性關(guān)系為： (5-16)由此可得這個(gè)系統(tǒng)的功由此可得這個(gè)系統(tǒng)的功-角特性曲線你，如圖角特性曲線你，如圖5-8(c)所示。所示。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性sinqE qdE UpX11212ddTTxxxx x 第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 (a) (b) n (c) (d) 圖5-8 簡(jiǎn)單電力系

35、統(tǒng) (a)接線圖； (b)等值網(wǎng)絡(luò)； (c)功-角特性曲線； (d)整步功率系數(shù)第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性GGT1T2l.U=定值.qEdjX1TjX2TjX1jX1jX.U 定 值P090o180oabpqEq(0)P =Pab aa bb.max1ESPP090018000EqPEqPEqSEqS第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行n設(shè)原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率設(shè)原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率Pm不可調(diào)，并略去摩擦，風(fēng)阻等損耗，按輸入機(jī)械功不可調(diào)，并略去摩擦，風(fēng)阻等損耗，按輸入機(jī)械功率與輸出電磁功率相平衡率與輸出電磁功率相平衡Pm=PEq(0)的條件，在功的條件，在功

36、角特性曲線上將有兩角特性曲線上將有兩個(gè)運(yùn)行點(diǎn)個(gè)運(yùn)行點(diǎn)a,b與其相對(duì)應(yīng)的功率角為與其相對(duì)應(yīng)的功率角為a，b。下賣弄分析在這兩點(diǎn)運(yùn)行時(shí)受。下賣弄分析在這兩點(diǎn)運(yùn)行時(shí)受到微小擾動(dòng)后的情況。到微小擾動(dòng)后的情況。n（1）靜態(tài)穩(wěn)定性的分析）靜態(tài)穩(wěn)定性的分析n在分析在在分析在 a點(diǎn)的運(yùn)行情況，在點(diǎn)的運(yùn)行情況，在 a點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)一個(gè)微小的、瞬時(shí)出現(xiàn)但點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)一個(gè)微小的、瞬時(shí)出現(xiàn)但又立即消失的擾動(dòng)，使功率角又立即消失的擾動(dòng)，使功率角增加一個(gè)微量增加一個(gè)微量時(shí)，輸出的電磁功率將從與時(shí)，輸出的電磁功率將從與a點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的值點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的值PEq(0，增加到，增加到a點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的PEqa。但因輸入的機(jī)械功

37、率。但因輸入的機(jī)械功率Pm不可調(diào)，仍為不可調(diào)，仍為Pm=PEq(0)，在，在a點(diǎn)輸出的電磁功率點(diǎn)輸出的電磁功率PEqa將大于輸入將大于輸入的機(jī)械功率的機(jī)械功率Pm。從而當(dāng)這個(gè)擾動(dòng)消失后，在制動(dòng)功率作用下機(jī)組將減速，。從而當(dāng)這個(gè)擾動(dòng)消失后，在制動(dòng)功率作用下機(jī)組將減速，功率角功率角將減少，運(yùn)行點(diǎn)將漸漸回到將減少，運(yùn)行點(diǎn)將漸漸回到a點(diǎn)，如圖點(diǎn)，如圖5-9(a)中實(shí)線所示，當(dāng)一個(gè)中實(shí)線所示，當(dāng)一個(gè)微小擾動(dòng)使功率角微小擾動(dòng)使功率角減小一個(gè)微量減小一個(gè)微量時(shí)，情況相反，輸出功率將減小到與時(shí)，情況相反，輸出功率將減小到與a對(duì)應(yīng)的值對(duì)應(yīng)的值PEqa，且，且PEqa Pm。從而這個(gè)擾動(dòng)消失后，在凈加速功率的。從

38、而這個(gè)擾動(dòng)消失后，在凈加速功率的作用下機(jī)組將加速，使功率角增大，運(yùn)行點(diǎn)漸漸地回到作用下機(jī)組將加速，使功率角增大，運(yùn)行點(diǎn)漸漸地回到a點(diǎn)，如圖點(diǎn)，如圖5-9(a)中中虛線所示，所以虛線所示，所以a點(diǎn)是靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。同理可得，在點(diǎn)是靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。同理可得，在 5-8(c) 圖中圖中c點(diǎn)以前，點(diǎn)以前，即即0。90。時(shí)，皆為靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。時(shí)，皆為靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行（2）靜態(tài)不穩(wěn)定的分析）靜態(tài)不穩(wěn)定的分析 在分析在在分析在 b點(diǎn)的運(yùn)行情況，在點(diǎn)的運(yùn)行情況，在b點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)一個(gè)微小的，點(diǎn)，當(dāng)系

39、統(tǒng)中出現(xiàn)一個(gè)微小的，瞬時(shí)出現(xiàn)但又立即消失的擾動(dòng)，使功率角增加一個(gè)微量瞬時(shí)出現(xiàn)但又立即消失的擾動(dòng)，使功率角增加一個(gè)微量時(shí)，輸出時(shí)，輸出的電磁功率將從與的電磁功率將從與b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的PEq(0)減小到與減小到與b點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的PEqbPm，且，且Pm=常數(shù)。當(dāng)這個(gè)擾動(dòng)消失后，在凈加速功率作用下機(jī)組常數(shù)。當(dāng)這個(gè)擾動(dòng)消失后，在凈加速功率作用下機(jī)組將加速，功率角將增大。而功率角增大時(shí)，與之對(duì)應(yīng)輸出的電磁功將加速，功率角將增大。而功率角增大時(shí)，與之對(duì)應(yīng)輸出的電磁功率將進(jìn)一步減小。這樣繼續(xù)下去，運(yùn)行點(diǎn)不再能回到率將進(jìn)一步減小。這樣繼續(xù)下去，運(yùn)行點(diǎn)不再能回到b點(diǎn)，如圖點(diǎn)，如圖 5-9(b)所示中實(shí)線

40、，功率角所示中實(shí)線，功率角不斷增大，標(biāo)志著兩個(gè)電源之間將失去同不斷增大，標(biāo)志著兩個(gè)電源之間將失去同步，電力系統(tǒng)將不能并聯(lián)運(yùn)行而瓦解。如果這個(gè)微小擾動(dòng)使功率角步，電力系統(tǒng)將不能并聯(lián)運(yùn)行而瓦解。如果這個(gè)微小擾動(dòng)使功率角減小一個(gè)微量減小一個(gè)微量，情況又不同，輸出的電磁功率將增加到與，情況又不同，輸出的電磁功率將增加到與b 點(diǎn)相點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的值對(duì)應(yīng)的值PEqb,且且PEqbPm，從而當(dāng)這個(gè)擾動(dòng)消失后，在制動(dòng)，從而當(dāng)這個(gè)擾動(dòng)消失后，在制動(dòng)功率的作用下機(jī)組將減速，功率角將繼續(xù)減小，一直減小到功率的作用下機(jī)組將減速，功率角將繼續(xù)減小，一直減小到0，漸，漸漸穩(wěn)定在漸穩(wěn)定在a點(diǎn)運(yùn)行，如圖點(diǎn)運(yùn)行，如圖5-9(b)中虛

41、線所示，所以中虛線所示，所以b點(diǎn)不是靜態(tài)穩(wěn)定點(diǎn)不是靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，從而在運(yùn)行點(diǎn)，從而在c點(diǎn)以后，都不是靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。點(diǎn)以后，都不是靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行2.電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)n由以上分析可見，對(duì)上述簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，當(dāng)功率角由以上分析可見，對(duì)上述簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，當(dāng)功率角在在0。-90。時(shí)，電力系。時(shí)，電力系統(tǒng)可以保持靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，在此范圍內(nèi)有統(tǒng)可以保持靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，在此范圍內(nèi)有 0；而；而90。時(shí)，電力系統(tǒng)不。時(shí)，電力系統(tǒng)不能保持靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，此時(shí)有能保持靜態(tài)穩(wěn)定

42、運(yùn)行，此時(shí)有 0。由此，可以得出電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)。由此，可以得出電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)為用判據(jù)為n SEq= 0 (5-17)n式中，式中， SEq稱整步功率系數(shù)，如圖稱整步功率系數(shù)，如圖 5-8(d)所示，根據(jù)所示，根據(jù)SEq0可以判斷電力可以判斷電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性。它是歷史上第一個(gè)，也是最常用系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性。它是歷史上第一個(gè)，也是最常用的一個(gè)靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)。雖然，嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析表明，僅根據(jù)這個(gè)判斷不足以的一個(gè)靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)。雖然，嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析表明，僅根據(jù)這個(gè)判斷不足以最后判定電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。因而它只能是一種實(shí)用判據(jù)，事實(shí)上，靜最后判定

43、電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。因而它只能是一種實(shí)用判據(jù)，事實(shí)上，靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)不止這一個(gè)。態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)不止這一個(gè)。n根據(jù)根據(jù) SEq0判據(jù)，圖判據(jù)，圖5-8(c)中功中功-角特性曲線上所有與角特性曲線上所有與90。對(duì)應(yīng)的運(yùn)。對(duì)應(yīng)的運(yùn)行點(diǎn)，是靜態(tài)穩(wěn)定的，所有與行點(diǎn)，是靜態(tài)穩(wěn)定的，所有與90。對(duì)應(yīng)的點(diǎn)是靜態(tài)不穩(wěn)定的，而與。對(duì)應(yīng)的點(diǎn)是靜態(tài)不穩(wěn)定的，而與=90。對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的c點(diǎn)則是靜態(tài)穩(wěn)定的臨界點(diǎn)。在點(diǎn)則是靜態(tài)穩(wěn)定的臨界點(diǎn)。在c點(diǎn)點(diǎn) SEq=0，嚴(yán)格說，該點(diǎn)是不能保持，嚴(yán)格說，該點(diǎn)是不能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行的。系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行的。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性EqdPd第五章第

44、五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行n3.3.靜態(tài)穩(wěn)定的儲(chǔ)備靜態(tài)穩(wěn)定的儲(chǔ)備n 在在c c點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的功率是系統(tǒng)傳輸?shù)淖畲蠊β?，稱為靜態(tài)穩(wěn)定極限，以點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的功率是系統(tǒng)傳輸?shù)淖畲蠊β剩Q為靜態(tài)穩(wěn)定極限，以Psl Psl 表表示。在這個(gè)特殊情況下，它恰等于發(fā)電機(jī)可能輸出的最大功率，即發(fā)電機(jī)的功示。在這個(gè)特殊情況下，它恰等于發(fā)電機(jī)可能輸出的最大功率，即發(fā)電機(jī)的功率極限。率極限。n 當(dāng)然，電力系統(tǒng)不應(yīng)經(jīng)常在接近靜態(tài)穩(wěn)定極限的情況下運(yùn)行，而應(yīng)保持一定當(dāng)然，電力系統(tǒng)不應(yīng)經(jīng)常在接近靜態(tài)穩(wěn)定極限的情況下運(yùn)行，而應(yīng)保持一定的儲(chǔ)備。靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)的定義為的儲(chǔ)備。靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)的定義為 n (5-18) (5-

45、18) 式中，式中，Psl-Psl-表示靜態(tài)穩(wěn)定極限功率表示靜態(tài)穩(wěn)定極限功率nP0-P0-表示運(yùn)行點(diǎn)發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率表示運(yùn)行點(diǎn)發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率n要求系統(tǒng)運(yùn)行具有多大的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系統(tǒng)必須從安全，經(jīng)濟(jì)等多方面綜合考要求系統(tǒng)運(yùn)行具有多大的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系統(tǒng)必須從安全，經(jīng)濟(jì)等多方面綜合考慮。若慮。若KpKp取得太大，則不能有效的利用系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備；若取得太大，則不能有效的利用系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備；若KpKp取得太小，則取得太小，則系統(tǒng)的安全可靠性太低。系統(tǒng)的安全可靠性太低。n 我國現(xiàn)行的我國現(xiàn)行的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則規(guī)定：規(guī)定：在正常運(yùn)行時(shí)，在正常運(yùn)行時(shí)，Kp%Kp%為為15

46、%-20%15%-20%；事故后事故后Kp%Kp%不應(yīng)小于不應(yīng)小于10%10%。n電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性，是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)起碼的必備條件，是必須保證的。電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性，是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)起碼的必備條件，是必須保證的。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性(0)(0)%100%slEqpEqPPKP第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行1.分析暫態(tài)穩(wěn)定性問題的基本前提討論分析暫態(tài)穩(wěn)定性問題的基本前提討論n（1）以不對(duì)稱短路分析電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性）以不對(duì)稱短路分析電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性n分析電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性，應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性兩方面綜分析電力

47、系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性，應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性兩方面綜合考慮故障類型。三相短路比不對(duì)稱短路對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)要嚴(yán)重得多，但根據(jù)合考慮故障類型。三相短路比不對(duì)稱短路對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)要嚴(yán)重得多，但根據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明三相短路的概率很小，例如高壓線路上三相短路只占短路運(yùn)行統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明三相短路的概率很小，例如高壓線路上三相短路只占短路故障總數(shù)的故障總數(shù)的7%左右。從安全角度考慮，希望系統(tǒng)能夠承受最嚴(yán)重的三相短左右。從安全角度考慮，希望系統(tǒng)能夠承受最嚴(yán)重的三相短路故障。但是，三相短路故障出現(xiàn)的概率很小，若要使系統(tǒng)能夠承受這種故路故障。但是，三相短路故障出現(xiàn)的概率很小，若要使系統(tǒng)能夠承受這種故障的擾動(dòng)而不失去穩(wěn)

48、定性，勢(shì)必要求更多投資，這從經(jīng)濟(jì)角度來說是不合理障的擾動(dòng)而不失去穩(wěn)定性，勢(shì)必要求更多投資，這從經(jīng)濟(jì)角度來說是不合理的。的。n關(guān)于擾動(dòng)方式，雖然三相短路的擾動(dòng)最嚴(yán)重，但是其出現(xiàn)的概率很小，因此，關(guān)于擾動(dòng)方式，雖然三相短路的擾動(dòng)最嚴(yán)重，但是其出現(xiàn)的概率很小，因此，一般并不是對(duì)所有的系統(tǒng)都要采取此種擾動(dòng)方式來校驗(yàn)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。一般并不是對(duì)所有的系統(tǒng)都要采取此種擾動(dòng)方式來校驗(yàn)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。根據(jù)我國電力系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)行的根據(jù)我國電力系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)行的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則規(guī)定：規(guī)定：220kV及以上電壓等級(jí)的系統(tǒng)以單相接地故障作為擾動(dòng)方式；及以上電壓等級(jí)的系統(tǒng)以

49、單相接地故障作為擾動(dòng)方式；110kV的系統(tǒng)的系統(tǒng)以兩相接地故障作為擾動(dòng)方式；以兩相接地故障作為擾動(dòng)方式；35kV及以下電壓等級(jí)的系統(tǒng)以三相短路作為及以下電壓等級(jí)的系統(tǒng)以三相短路作為擾動(dòng)方式。所以，一般以不對(duì)稱短路故障作為擾動(dòng)方式來分析系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)擾動(dòng)方式。所以，一般以不對(duì)稱短路故障作為擾動(dòng)方式來分析系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。定性。第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 （2 2）發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不計(jì)零序電流和負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響）發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不計(jì)零序電流和負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，根據(jù)對(duì)稱分量

50、法，可以把短路電流分解當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，根據(jù)對(duì)稱分量法，可以把短路電流分解成正序、負(fù)序、零序分量。成正序、負(fù)序、零序分量。 發(fā)電機(jī)出線端的升壓變壓器一般采取三角形發(fā)電機(jī)出線端的升壓變壓器一般采取三角形星形接法，發(fā)電機(jī)接星形接法，發(fā)電機(jī)接在三角形側(cè)，因此當(dāng)電力網(wǎng)高壓側(cè)發(fā)生不對(duì)稱對(duì)路故障時(shí)，零序電流在三角形側(cè)，因此當(dāng)電力網(wǎng)高壓側(cè)發(fā)生不對(duì)稱對(duì)路故障時(shí)，零序電流不會(huì)通過發(fā)電機(jī)。即使發(fā)電機(jī)側(cè)流過零序電流，由于三相定子繞組在不會(huì)通過發(fā)電機(jī)。即使發(fā)電機(jī)側(cè)流過零序電流，由于三相定子繞組在空間上對(duì)稱分布，三相零序電流所產(chǎn)生的合成氣隙磁場(chǎng)為零，所以，空間上對(duì)稱分布，三相零序電流所產(chǎn)生的合成氣隙磁場(chǎng)為零，

51、所以，三相零序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)沒有影響。三相零序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)沒有影響。 負(fù)序電流在氣隙中產(chǎn)生的電樞反應(yīng)合成磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子旋負(fù)序電流在氣隙中產(chǎn)生的電樞反應(yīng)合成磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，它與轉(zhuǎn)子繞組直流電流相互作用所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是以兩轉(zhuǎn)方向相反，它與轉(zhuǎn)子繞組直流電流相互作用所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是以兩倍同步頻率作周期性變化，其平均值接近與零，具有很大機(jī)械慣性的倍同步頻率作周期性變化，其平均值接近與零，具有很大機(jī)械慣性的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)這個(gè)按兩倍同步頻率作周期變化的轉(zhuǎn)矩來不及作出響應(yīng)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)這個(gè)按兩倍同步頻率作周期變化的轉(zhuǎn)矩來不及作出響應(yīng)。所以，負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略不計(jì)。所以

52、，負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略不計(jì)。 由上述分析可得，在發(fā)生不對(duì)稱短路故障時(shí)，不計(jì)零序和負(fù)序電流由上述分析可得，在發(fā)生不對(duì)稱短路故障時(shí)，不計(jì)零序和負(fù)序電流的影響，只考慮正序電流的影響，這一重要結(jié)論，對(duì)不對(duì)稱短路故障的影響，只考慮正序電流的影響，這一重要結(jié)論，對(duì)不對(duì)稱短路故障時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算大為簡(jiǎn)化。時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算大為簡(jiǎn)化。第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路故障時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中正序分量的計(jì)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路故障時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中正序分量的計(jì)算可以應(yīng)用正序等效定則和復(fù)合序網(wǎng)。不對(duì)稱短路故障時(shí)，算可以應(yīng)用正序等

53、效定則和復(fù)合序網(wǎng)。不對(duì)稱短路故障時(shí)，確定正序分量的復(fù)合序網(wǎng)與正常運(yùn)行時(shí)等值電路不同之處是確定正序分量的復(fù)合序網(wǎng)與正常運(yùn)行時(shí)等值電路不同之處是在短路點(diǎn)接入由短路類型確定的附加電抗在短路點(diǎn)接入由短路類型確定的附加電抗X,X的求取如圖。的求取如圖。 在圖在圖5-12(a)所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，當(dāng)一回線路首端所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，當(dāng)一回線路首端k點(diǎn)發(fā)生不同類型的短路時(shí)，求網(wǎng)絡(luò)短路電流正序分量的等值點(diǎn)發(fā)生不同類型的短路時(shí)，求網(wǎng)絡(luò)短路電流正序分量的等值電路根據(jù)正序等效原則相當(dāng)于短路點(diǎn)接入附加電抗電路根據(jù)正序等效原則相當(dāng)于短路點(diǎn)接入附加電抗X，正序，正序等值電路如圖等值電路如圖5-12(b)。附加電抗。附加電抗

54、X的求取如圖的求取如圖 5-12(c)所所示，示， 分別為網(wǎng)絡(luò)的零序總電抗和負(fù)序總電抗，分別為網(wǎng)絡(luò)的零序總電抗和負(fù)序總電抗，k點(diǎn)發(fā)點(diǎn)發(fā)生單相短路時(shí)生單相短路時(shí)X= + ，兩相短路時(shí)，兩相短路時(shí)X= 、兩相、兩相接地短路時(shí)接地短路時(shí)X= / 、三相短路時(shí)、三相短路時(shí)X=0.第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性02XX0X2X2X0X2X第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 （a） （b） (c) 圖5-12 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)短路時(shí)電路(a)系統(tǒng)接線圖； (b)短路時(shí)正序等值電路； (c)短路類型與附加電抗第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定

55、性GGT1T2l.U=定值djX1TjX2TjX.E12Lj XjX.U單相電路兩相電路兩相接地短路三相短路0X0X2X2X2X0X第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 應(yīng)注意，雖然零序電流和負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響可以不計(jì)，但是，零序應(yīng)注意，雖然零序電流和負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響可以不計(jì)，但是，零序網(wǎng)絡(luò)和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)直接影響正序電流，所以，零序和負(fù)序的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)直接影響正序電流，所以，零序和負(fù)序的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性是有影響的。的暫態(tài)穩(wěn)定性是有影響的。 (3)暫態(tài)穩(wěn)定性分析時(shí)發(fā)電機(jī)的功角特性采用簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型為暫態(tài)穩(wěn)定性分析時(shí)發(fā)電機(jī)的功角特性采用簡(jiǎn)化

56、的數(shù)學(xué)模型為 發(fā)電機(jī)在暫態(tài)過程中，由于阻尼繞組的時(shí)間常數(shù)很小，只有百分之幾秒，自發(fā)電機(jī)在暫態(tài)過程中，由于阻尼繞組的時(shí)間常數(shù)很小，只有百分之幾秒，自由電流衰減很快，所以，可以不計(jì)次暫態(tài)自由電流分量的影響，相當(dāng)于阻尼繞組由電流衰減很快，所以，可以不計(jì)次暫態(tài)自由電流分量的影響，相當(dāng)于阻尼繞組是開路的。是開路的。 在大擾動(dòng)瞬間，勵(lì)磁繞組總是滿足磁鏈?zhǔn)睾愕?，與之成正比的交軸暫態(tài)電動(dòng)在大擾動(dòng)瞬間，勵(lì)磁繞組總是滿足磁鏈?zhǔn)睾愕?，與之成正比的交軸暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)也保持不變。但在暫態(tài)過程，隨著勵(lì)磁繞組自由直流的衰減，也將減小。然而，勢(shì)也保持不變。但在暫態(tài)過程，隨著勵(lì)磁繞組自由直流的衰減，也將減小。然而，勵(lì)磁繞組自由直流

57、衰減的時(shí)間常數(shù)較大，并且發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置在發(fā)生勵(lì)磁繞組自由直流衰減的時(shí)間常數(shù)較大，并且發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置在發(fā)生大擾動(dòng)時(shí)，會(huì)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行勵(lì)磁，增加勵(lì)磁繞組中直流電流。這樣，可以近似認(rèn)為在大擾動(dòng)時(shí)，會(huì)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行勵(lì)磁，增加勵(lì)磁繞組中直流電流。這樣，可以近似認(rèn)為在暫態(tài)過程保持暫態(tài)過程保持I恒定不變。由于與恒定不變。由于與E相差不大，在實(shí)用計(jì)算中，用相差不大，在實(shí)用計(jì)算中，用E代替。因此，代替。因此，在暫態(tài)穩(wěn)定分析時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角特性可用式在暫態(tài)穩(wěn)定分析時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角特性可用式 表示，即為：表示，即為： (4)發(fā)電機(jī)組調(diào)速裝置有一定動(dòng)作時(shí)間，原動(dòng)機(jī)具有較大的動(dòng)作慣性，為了使分發(fā)電機(jī)組調(diào)速裝置有

58、一定動(dòng)作時(shí)間，原動(dòng)機(jī)具有較大的動(dòng)作慣性，為了使分析問題簡(jiǎn)單，工程中可以近似認(rèn)為在暫態(tài)過程中原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率析問題簡(jiǎn)單，工程中可以近似認(rèn)為在暫態(tài)過程中原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率PT不變。不變。第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性sinEdE UPXsinEdE UPX第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 二、暫態(tài)穩(wěn)定過程的功角特性二、暫態(tài)穩(wěn)定過程的功角特性第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性.qEdjX1TjX2TjX1jX1jX.U 定 值GGT1T2l.U=定值.qEdjX1TjX2TjX1jX1jX.U定值GGT1T2l.U=定值

59、jX （a） （b）第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 (c) 圖5-13 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)幾種運(yùn)行情況下的等值電路 (a)正常運(yùn)行； (b)不對(duì)稱短路時(shí)； (c)故障線路切除后 圖圖5-13(a)5-13(a)所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)經(jīng)發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器和所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)經(jīng)發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器和雙回線路向無限大容量系統(tǒng)送電。在暫態(tài)穩(wěn)定分析時(shí)，發(fā)電機(jī)等值電路參雙回線路向無限大容量系統(tǒng)送電。在暫態(tài)穩(wěn)定分析時(shí)，發(fā)電機(jī)等值電路參數(shù)用暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)數(shù)用暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)EE和暫態(tài)電抗和暫態(tài)電抗XdXd表示，發(fā)電機(jī)到系統(tǒng)之間的總電抗為：表示，發(fā)電機(jī)到系統(tǒng)之間的總電抗為： (5-20)第四節(jié)

60、第四節(jié) 電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性.qEdjX1TjX2TjX1jX.U 定值GGT1T2l.U=定值11212dTLTXXXXX第五章第五章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)電機(jī)的功角特性為 (5-21) 如果在一回輸電線路的首端k點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱短路，根據(jù)前面討論，暫態(tài)穩(wěn)定分析只需考慮正序分量對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響即可。正序分量的計(jì)算根據(jù)正序等效定則，相當(dāng)于在短路點(diǎn)接入附加電抗X，如圖5-13(b)所示。將圖中的三節(jié)點(diǎn)（E,U,短路接地點(diǎn)）星形網(wǎng)絡(luò)變成三角形網(wǎng)絡(luò)，則發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)移電抗 (5-22) 式中X即為附加電抗。參考圖5-13(c)，單相接地短時(shí) ，兩相短路時(shí)