電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析

1、電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析第1頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的分類穩(wěn)定性與可靠性、安全性之間的關(guān)系穩(wěn)定問題的理論基礎(chǔ)第2頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義第3頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四電力系統(tǒng)在受到擾動后, 憑借系統(tǒng)本身固有的能力和控制設(shè)備的作用，回復(fù)到原始穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式，或者達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式（的能力）。第4頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四概括的定義：能夠運(yùn)行于正常運(yùn)行條件下的平衡狀態(tài)，在遭受擾動后能夠恢復(fù)到可以容許的平衡狀態(tài)。第5頁，共

2、26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四電力系統(tǒng)穩(wěn)定性: 電力系統(tǒng)受到事故擾動后保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力。通常根據(jù)動態(tài)過程的特征和參與動作的元件及控制系統(tǒng)，將穩(wěn)定性的研究劃分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、小擾動動態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定及中長期動態(tài)穩(wěn)定。 2001年版電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則第6頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)在給定的初始運(yùn)行條件下受到擾動后回到一種平衡狀態(tài)，同時大部分系統(tǒng)變量保持有界并使得（實際上）全系統(tǒng)保持完整的能力。第7頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分類第8頁，共26頁，2022年，5月20日

3、，18點22分，星期四穩(wěn)定性在本質(zhì)上是不同方向的作用力互相平衡的結(jié)果簡單的穩(wěn)定性定義不能采取通用的簡單方法進(jìn)行分析，需要根據(jù)具體的失穩(wěn)現(xiàn)象采用適當(dāng)?shù)拿枋龇绞酵怀鲋攸c問題合適的分類工作是有效的分析解決電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的基礎(chǔ)第9頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四可觀察到的系統(tǒng)主要變量在失穩(wěn)過程中中表現(xiàn)出來的性質(zhì)導(dǎo)致失穩(wěn)過程的擾動的大小（可決定在穩(wěn)定分析、計算和預(yù)測時采取的方法）為評價穩(wěn)定性需要考慮的元件、過程及時間范圍第10頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性功角穩(wěn)定電壓穩(wěn)定頻率穩(wěn)定大擾動功角穩(wěn)定小擾動功角穩(wěn)定長期過程短期過程大擾動電壓

4、穩(wěn)定小擾動電壓穩(wěn)定周期性失穩(wěn)（小擾動動態(tài)穩(wěn)定）非周期性失穩(wěn)（靜態(tài)穩(wěn)定）周期性失穩(wěn)（打擾動動態(tài)穩(wěn)定）第一、二擺失穩(wěn)（暫態(tài)穩(wěn)定）長期過程短期過程（暫態(tài)電壓穩(wěn)定）第11頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四取決于系統(tǒng)中每一臺發(fā)電機(jī)維持或恢復(fù)其電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系的能力第12頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四如果發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)矩分量不足將導(dǎo)致非周期失穩(wěn)（或非振蕩失穩(wěn)）如果發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩分量不足將導(dǎo)致振蕩失穩(wěn)第13頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四電力系統(tǒng)受到小擾動后，不發(fā)生非同期失步，自動恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。第14頁，

5、共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四電力系統(tǒng)受到大擾動后，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)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的能力第15頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四電壓失穩(wěn)通常表現(xiàn)為部分節(jié)點電壓逐漸下降或上升導(dǎo)致電壓失穩(wěn)的主要原因通常是負(fù)荷特性，如電動機(jī)的滑差特性、配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)裝置、帶分接頭調(diào)節(jié)的變壓器等第16頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四小擾動電壓穩(wěn)定指微小擾動（如負(fù)荷增加）下系統(tǒng)維持電壓的能力第17頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四大擾動電壓穩(wěn)定指大擾動（如系統(tǒng)故障、切機(jī)、斷線等）下系統(tǒng)維持電

6、壓的能力時間尺度可能從幾秒到幾十分鐘第18頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四在導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電量和負(fù)荷量出現(xiàn)明顯不平衡現(xiàn)象的嚴(yán)重擾動發(fā)生后，系統(tǒng)維持頻率的能力頻率失穩(wěn)的現(xiàn)象是頻率持續(xù)波動并導(dǎo)致切機(jī)和或切負(fù)荷第19頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四穩(wěn)定性與可靠性、安全性之間的關(guān)系第20頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四可靠性系統(tǒng)在長期的運(yùn)行周期中工作正常的概率表示在相當(dāng)長的時間內(nèi)幾乎不中斷地為用戶提供足夠的電力供應(yīng)的能力安全性電力系統(tǒng)在意外事件下不中斷用戶電力供應(yīng)的能力的風(fēng)險度安全性取決于系統(tǒng)的運(yùn)行條件以及意外事件的發(fā)生概率穩(wěn)定

7、性擾動后系統(tǒng)整體性的維持能力取決于系統(tǒng)的運(yùn)行條件和擾動的性質(zhì)第21頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四可靠性是系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行的總體目標(biāo)為保證可靠性，系統(tǒng)絕大部分時間必須是安全的為保證安全性，系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的也可從后果來區(qū)分安全性和穩(wěn)定性兩個具有相同穩(wěn)定裕度的系統(tǒng)，如果一個系統(tǒng)失穩(wěn)的后果比另一個更差，則前者的安全性相對較差安全性和穩(wěn)定性是時變的，可以通過對特定運(yùn)行方式的研究進(jìn)行判斷可靠性是一段時間內(nèi)的平均性能，只能通過對一段時間內(nèi)系統(tǒng)性能的整體考慮進(jìn)行判斷第22頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四穩(wěn)定問題的理論基礎(chǔ)第23頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四李雅普諾夫線性化方法第24頁，共26頁，2022年，5月20日，18點22分，星期四數(shù)值解法：使用數(shù)值積分的方法求解描述系統(tǒng)暫態(tài)過程的非線性微分方程，得出各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間相對角度變化的搖擺曲線。廣泛應(yīng)用、比較成熟、基本能滿足電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計和運(yùn)