第六章電力系統(tǒng)穩(wěn)定及控制-作業(yè)四

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析上課教師:余娟電話：65112300email：cqu.juan.yu@主頁：/myweb/myweb.asp?userid=247公共下載方式

2013~2014學(xué)年第一學(xué)期1《昔時賢文》:“百年修得同船渡，千年修得共枕眠”.佛：“前世一千次的回眸，才換得今生的一次擦肩而過?！?001班課表教學(xué)班號課程名稱時間周次地點001電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析星期一5、6節(jié)1-4,6-9A5202001電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析星期三9、10節(jié)A51123002班課表教學(xué)班號課程名稱時間周次地點002電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析星期二1、2節(jié)1-4,6-9A5313002電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析星期四9、10節(jié)前言紀(jì)律答疑及考試教材及參考資料課程重要性課程主要內(nèi)容45上課不遲到，不早退；

手機關(guān)機或開到振動；請假時需要輔導(dǎo)員簽字的請假條。作業(yè)

每周第一次上課前提交上一周作業(yè)，過時不收。前言—紀(jì)律前言—答疑及考試研究生助教：繆鵬彬（001班）、劉玨麟（002班）答疑

時間：星期一晚上7:30-9:30地點：6教406成績構(gòu)成平時成績（30%）：考勤（5%）、課后作業(yè)（15%）、課堂練習(xí)（10%）期末閉卷考試（70%）6前言—教材及參考資料李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析(第三版).北京：中國電力出版社，2007何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析(下冊)（第三版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002韓禎祥.電力系統(tǒng)分析.浙江大學(xué)出版社JDGlover,etc..PowerSystemAnalysisandDesign.機械工業(yè)出版社Prabha

Kundur.Powersystemstabilityandcontrol.NewYork:McGraw-Hilllnc,1993精品課程網(wǎng)站78Prof.Prabha

Kundur2007年香港理工大學(xué)9薛禹勝院士2008年美國匹茲堡10薛禹勝院士2011年美國底特律11Prof.Ajjarapu2012年美國IowaStateUniversity12讀萬卷書行萬里路成績好：分?jǐn)?shù)高、獎學(xué)金、好學(xué)校、好工作生活自理：做清潔、洗衣、做飯、待人接物婚戀家庭：男女思維差異、婚戀手冊休閑游玩：娛樂、游山玩水、探親訪友經(jīng)典閱讀：四大名著、孔孟、歷史理財投資：儲蓄、保險、房產(chǎn)、股票、基金健康養(yǎng)生：食療、中醫(yī)、鍛煉宗教信仰：佛教、基督教、印度教、邪教時政要聞：政治、經(jīng)濟、危機、戰(zhàn)爭1314熱愛、感恩、珍惜15課程地位先修課程

“電路原理”、“電機學(xué)”、“電磁場”、“自動控制原理”、“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”、“電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析”。

“電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析”與“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”、“電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析”共同構(gòu)成電力系統(tǒng)分析的三大基礎(chǔ)課。16發(fā)電機線路雙繞變?nèi)@變潮流計算功率控制頻率控制電壓控制短路斷線對稱分量法正負(fù)零序功角穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、低頻振蕩、異步、再同步、PSS穩(wěn)定性分析電磁暫態(tài)分析穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)分析體系17電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課電力系統(tǒng)運行狀態(tài)穩(wěn)態(tài)正常的、相對靜止的運行狀態(tài)?！半娏ο到y(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”擾動使得系統(tǒng)從一種運行狀態(tài)向另一種運行狀態(tài)過渡。電磁暫態(tài)機電暫態(tài)分析電網(wǎng)電氣量的變化，比機電暫態(tài)快得多。分析發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化“電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析”暫態(tài)“電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析”Q1:發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化對電力系統(tǒng)運行有什么影響？Q2:為什么這門課叫電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析？抓住主要矛盾、忽略次要因素?！季S方式18課程內(nèi)容和目的課程內(nèi)容第六章電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題概述和各元件機電特性第七章電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定第八章電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定

課程目的掌握電力系統(tǒng)靜態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定性的基本概念。掌握發(fā)電機的機電特性。掌握簡單系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性分析的基本方法。學(xué)會分析提高電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性的主要措施。具體知識我們不懂，但我們依舊可以判斷這個目錄是不是一個完整的框架體系！——評價能力、全局觀基本概念元件模型系統(tǒng)分析控制措施196.1概述6.2同步發(fā)電機組的機電特性6.3自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的作用原理和數(shù)學(xué)模型6.4負(fù)荷特性6.5柔性輸電裝置特性第六章電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題概述和各元件機電特性

206.1概述

——電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概念

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過一定的時間后回到原來的運行狀態(tài)或者過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的問題。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，將造成大量用戶供電中斷，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)的瓦解，后果極為嚴(yán)重。216.1概述

——

功角無限大系統(tǒng)隱極機=常數(shù)～G圖6-1(a)系統(tǒng)圖電勢方程：總電抗：發(fā)電機電磁功率：圖6-1(b)相量圖q軸d軸q軸d軸功角功角特性TL系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時，不變；一直變化，系統(tǒng)不穩(wěn)定。226.1概述

——發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動與功角的關(guān)系穩(wěn)態(tài)時：不變擾動后：q軸電磁轉(zhuǎn)矩機械轉(zhuǎn)矩q軸d軸發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動示意圖電氣角速度同步電氣角速度兩轉(zhuǎn)子的空間相對位置1、同步發(fā)電機要同步運行2、研究機電暫態(tài)過程的必要性3、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、功角的變化情況決定系統(tǒng)的穩(wěn)定性236.1概述

——

功角δ的含義發(fā)電機q軸電勢與無窮大系統(tǒng)電源電勢之間的相角差。電磁功率的大小與δ密切相關(guān)，故稱δ為“功角”或“功率角”。電磁功率與功角的關(guān)系式被稱為“功角特性”或“功率特性”。功角δ還表明了各發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的相對空間位置。246.1概述

——功角穩(wěn)定的概念電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，系統(tǒng)中所有同步發(fā)電機均同步運行，即功角δ

是穩(wěn)定值。系統(tǒng)在受到干擾后，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)子經(jīng)過一段時間的運動變化后仍能恢復(fù)同步運行，即功角δ

能達(dá)到一個穩(wěn)定值，則系統(tǒng)就是功角穩(wěn)定的，否則就是功角不穩(wěn)定。256.1概述

——電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類也可能出現(xiàn)系統(tǒng)中同步發(fā)電機是維持同步運行，但系統(tǒng)頻率或電壓不可控制的持續(xù)下降。此時系統(tǒng)從功角意義上仍然是穩(wěn)定的，但系統(tǒng)已失去了穩(wěn)定——即出現(xiàn)了頻率穩(wěn)定或電壓穩(wěn)定問題。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性包括：功角穩(wěn)定＋頻率穩(wěn)定＋電壓穩(wěn)定

本書中，所說的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性就指的是系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性。學(xué)貴有疑，小疑則小進，大疑則大進。

266.1概述

——功角穩(wěn)定的分類

根據(jù)功角失穩(wěn)的原因和發(fā)展過程，功角穩(wěn)定可分為如下三類：靜態(tài)穩(wěn)定（小干擾）暫態(tài)穩(wěn)定（大干擾）動態(tài)穩(wěn)定（長過程）276.1概述

——

靜態(tài)穩(wěn)定(StaticStability)定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動恢復(fù)到原始運行狀態(tài)的能力。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是靜態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是靜態(tài)失穩(wěn)的。特點：靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下受到微小干擾時的功角穩(wěn)定性問題。系統(tǒng)是否能夠維持靜態(tài)穩(wěn)定主要與系統(tǒng)在擾動發(fā)生前的原始運行狀態(tài)有關(guān)，而與小干擾的大小、類型和地點無關(guān)。286.1概述

——暫態(tài)穩(wěn)定

(TransientStability)定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到大干擾后，各同步發(fā)電機保持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)到原來的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的能力。通常指第一或第二振蕩周期不失步。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下該擾動下是暫態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是暫態(tài)失穩(wěn)的。特點：研究的是電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下受到較大干擾時的功角穩(wěn)定性問題。系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動前的運行狀態(tài)有關(guān)，而且與擾動的類型、地點及持續(xù)時間均有關(guān)。296.1概述

——動態(tài)穩(wěn)定

(DynamicStability)定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到小的或大的干擾后，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是動態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是動態(tài)失穩(wěn)的。特點：動態(tài)穩(wěn)定的過程較長，參與動作的元件和控制系統(tǒng)更多、更復(fù)雜。（不講）30作業(yè)簡述電力系統(tǒng)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢。簡述本世紀(jì)的大停電事故（發(fā)生的規(guī)模、原因、后果等）。功角的具體含義。功角穩(wěn)定及其分類。電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定及其特點。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定及其特點。316.2同步發(fā)電機組的機電特性6.2.1同步發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程6.2.2發(fā)電機的電磁功率6.2.3電動勢變化過程的方程式326.2.1同步發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程轉(zhuǎn)子機械運動方程轉(zhuǎn)子的機電運動方程推導(dǎo)

慣性時間常數(shù)

同步發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程的進一步認(rèn)識33

轉(zhuǎn)子的機械運動方程（6-1）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量角加速度機械角速度機械(電磁)轉(zhuǎn)矩不平衡轉(zhuǎn)矩

反映機械轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的動態(tài)關(guān)系，是純機械運動，不能反映電氣量的變化作用。

34轉(zhuǎn)子機電運動方程的推導(dǎo)

——轉(zhuǎn)子機械運動方程的標(biāo)么值處理轉(zhuǎn)矩(功率)基準(zhǔn)值同步機械（電氣）角速度慣性時間常數(shù),單位為s極對數(shù)356.2.1轉(zhuǎn)子機電運動方程的推導(dǎo)

——轉(zhuǎn)子運動方程的二階形式（6-10）功角是兩轉(zhuǎn)子之間的空間相對位置角q軸機械功率電磁功率兩邊求導(dǎo)36轉(zhuǎn)子機電運動方程的推導(dǎo)

——轉(zhuǎn)子運動方程的狀態(tài)方程形式（6-11）（6-12）功率和電氣角速度都是標(biāo)幺值功率是標(biāo)幺值，電氣角速度是有名值注：習(xí)慣上標(biāo)幺值不帶（*）反映暫態(tài)過程中，發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、功角和不平衡功率之間的相互作用與變化規(guī)律，是功角穩(wěn)定分析的基礎(chǔ)。干擾后：穩(wěn)態(tài)：功角δ變化功角δ不變37慣性時間常數(shù)（1）發(fā)電機慣性時間常數(shù)的物理意義（2）發(fā)電機的慣性時間常數(shù)（3）系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)38慣性時間常數(shù)

——發(fā)電機慣性時間常數(shù)的物理意義

表示在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上加額定轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)子從停頓狀態(tài)轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速時所經(jīng)過的時間。(6-6)39慣性時間常數(shù)

——發(fā)電機的慣性時間常數(shù)發(fā)電機銘牌參數(shù)有：飛輪轉(zhuǎn)矩(t·m2)、發(fā)電機額定容量(KVA)、額定轉(zhuǎn)速(r/min)定義以發(fā)電機的額定容量為基準(zhǔn)的慣性時間常數(shù)(S)。(6-7)40慣性時間常數(shù)

——

系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)

注意：容量折算單臺發(fā)電機：41

同步發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程的進一步認(rèn)識調(diào)速器一般在發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化之后才能起調(diào)節(jié)作用，加上本身慣性較大，在一般短過程的機電暫態(tài)分析中，假定機械功率不變。電磁功率的描述和計算，就成了電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定分析中最為復(fù)雜和困難的任務(wù)。（6-12）42作業(yè)發(fā)電機組慣性時間常數(shù)的物理意義及其與系統(tǒng)慣性時間常數(shù)的關(guān)系。例題6-1(P152)（補充知識：當(dāng)發(fā)電機出口斷路器斷開后，轉(zhuǎn)子做勻加速旋轉(zhuǎn)。汽輪發(fā)電機極對數(shù)p=1。額定頻率為50Hz。要求列寫每個公式的物理意義。）讀了如下網(wǎng)頁內(nèi)容的感想。習(xí)題6-2-1(P175)/rencai/disp.asp?id=933&leibie=443簡單系統(tǒng)中PE的計算

功角穩(wěn)定分析求解狀態(tài)方程PE本節(jié)內(nèi)容：6.2.2發(fā)電機的電磁功率復(fù)雜系統(tǒng)中PE的計算

δ(t)443）不計發(fā)電機定子繞組及電網(wǎng)中的電磁暫態(tài)過程。只計及發(fā)電機定子電流中的正序基頻交流分量產(chǎn)生的電磁功率。理由：a、定子及電網(wǎng)的電磁暫態(tài)過程很快，百分之幾秒。

b、非周期分量在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的功率平均值接近于零，又由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量大，因此對轉(zhuǎn)子運動影響很小。

c、不計零序和負(fù)序電流的影響，只考慮正序分量。零序電流所產(chǎn)生的磁場對轉(zhuǎn)子運動沒有影響。負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的功率平均值接近于零，因此對轉(zhuǎn)子運動影響很小。

d、假設(shè)機組轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，只計及基頻交流電流的影響。2）假設(shè)機械轉(zhuǎn)矩和機械功率不變1）略去發(fā)電機定子繞組電阻6.2.2發(fā)電機的電磁功率

——

假設(shè)條件一454）假定發(fā)電機的某個電動勢為恒定。空載電動勢恒定——忽略自動調(diào)節(jié)勵磁器的作用

暫態(tài)電動勢恒定——考慮自動調(diào)節(jié)勵磁器的作用一般

發(fā)電機端電壓恒定——考慮自動調(diào)節(jié)勵磁器的作用很強6.2.2發(fā)電機的電磁功率

——

假設(shè)條件二GGEGAERf轉(zhuǎn)子回路或勵磁回路定子回路圖6-14dq軸1dq軸2自動調(diào)節(jié)勵磁裝置GpfpEffff46無限大系統(tǒng)同步發(fā)電機=常數(shù)～G圖6-1(a)系統(tǒng)圖忽略了電阻，

同步發(fā)電機的電路方程TL6.2.2發(fā)電機的電磁功率

——

簡單電力系統(tǒng)的電磁功率47..axd軸q軸byczbca..LbbLaaLccrrrubuauciaicibLffrfufifLDDrDiDLQQrQiQ圖2-18同步發(fā)電機各繞組位置示意圖圖2-19同步發(fā)電機各回路電路圖6.2.2發(fā)電機的電磁功率

——

同步發(fā)電機電路圖48ruaiaLaaa相繞組的回路電路圖a相繞組的回路電壓方程和磁鏈方程：a相繞組的回路電壓方程和磁鏈方程機端電壓49回路電壓方程和磁鏈方程：在abc三相下，定子和轉(zhuǎn)子的回路電壓方程為微分方程(2-49)6.2.2發(fā)電機的電磁功率

——在abc三相中同步發(fā)電機方程由于1）轉(zhuǎn)子繞組相對于定子繞組旋轉(zhuǎn)；2）轉(zhuǎn)子僅對d、q軸對稱。

變系數(shù)矩陣(2-50)詳見附錄A

定、轉(zhuǎn)子繞組間互感，定子自、互感周期性變化，僅有轉(zhuǎn)子各繞組自感和轉(zhuǎn)子各繞組間互感為常數(shù)。相應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子回路電壓方程為一組變系數(shù)微分方程，很難求解。51數(shù)學(xué)角度上：派克變換是一種線性變換；物理意義上：派克變換將觀察者的角度從靜止的abc三相定子繞組轉(zhuǎn)移到隨轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的dq軸上。可以使得定子繞組自、互感，定、轉(zhuǎn)子繞組間互感變成常數(shù)，大大簡化了同步發(fā)電機的原始方程。6.2.2發(fā)電機的電磁功率

——派克變換（2-67）（2-64）常系數(shù)矩陣派克變換后發(fā)電機回路電壓方程為常系數(shù)微分方程，容易求解。536.2.2發(fā)電機的電磁功率

——在dq軸中同步發(fā)電機方程dq軸2電動勢變化54機電暫態(tài)過程中，計算發(fā)電機的電磁功率時，1）略去發(fā)電機定子繞組電阻r＝02）忽略定子繞組的電磁暫態(tài)過程3）忽略阻尼繞組電磁暫態(tài)過程則發(fā)電機機端電壓的q軸和d軸分量可表示為：

為空載電勢6.2.2發(fā)電機的電磁功率

——機端電壓dq軸分量的代數(shù)方程用和表示55相量形式6.2.2發(fā)電機的電磁功率

——機端電壓dq軸分量的相量方程勵磁假設(shè)條件是的d軸和q軸分量和56寫成相量形式：定義：有：的d軸和q軸分量的d軸和q軸分量引出參數(shù)，6.2.2發(fā)電機的電磁功率

——無限大系統(tǒng)母線電壓的dq軸分量方程=常數(shù)則：57以暫態(tài)電勢表示機端電壓的dq軸分量定義：暫態(tài)電勢

暫態(tài)電抗勵磁假設(shè)條件dq軸磁鏈方程58發(fā)電機機端電壓的dq軸分量可表示為：相量形式是的d軸和q軸分量和以暫態(tài)電勢表示機端電壓的dq軸分量59寫成相量形式：定義：有：=常數(shù)的d軸和q軸分量的d軸和q軸分量引出參數(shù)，以暫態(tài)電勢表示無限大系統(tǒng)母線的dq軸分量60簡單系統(tǒng)的主要電勢方程空載電勢暫態(tài)電勢虛擬電勢用一個等值電路代表同步發(fā)電機：(6-14)(6-24)(6-17)(6-26)61隱極機的簡單系統(tǒng)相量圖圖6-3功角特性62凸極機的簡單系統(tǒng)相量圖圖6-663簡單系統(tǒng)中發(fā)電機電磁功率的計算方法不考慮電阻，發(fā)電機與電網(wǎng)各節(jié)點的注入有功相等將電流分別用各電勢代替，便可用不同電勢表示出發(fā)電機電磁功率。(6-15)64用空載電勢表示隱極機的功角特性(6-14)(6-16)65用暫態(tài)電勢表示隱極機的功角特性磁阻功率(6-17)(6-18)66用空載電勢表示凸極機的功角特性磁阻功率（6-24）（6-25）67用暫態(tài)電勢表示凸極機的功角特性磁阻功率參照(6-18)(6-26)(6-27)68用虛擬電勢和機端電壓表示同步發(fā)電機的功角特性(6-22)(6-20)舉一反三。69

、與的關(guān)系式隱極機

，可用(6-21)和(6-23)。在近似計算中，常用代替。70簡單系統(tǒng)中發(fā)電機功角特性分析

——空載電勢表示的隱極機圖6-4為常數(shù)時隱極發(fā)電機的功角特性71簡單系統(tǒng)中發(fā)電機的功角特性分析

——空載電勢表示的凸極機圖6-7磁阻功率72簡單系統(tǒng)中發(fā)電機的功角特性

——暫態(tài)電勢表示的同步發(fā)電機磁阻功率圖6-573例6-2簡單系統(tǒng)功角特性的計算隱極機～GT1T2L18/242kV220/121kV74例6-2簡單系統(tǒng)功角特性的計算系統(tǒng)基準(zhǔn)值取法有很多，為計算方便，我們?nèi)。弘[極機～GT1T2L18/242kV220/121kV75系統(tǒng)基準(zhǔn)下發(fā)電機的阻抗標(biāo)幺值參數(shù)有名值高壓側(cè)有名值高壓側(cè)標(biāo)幺值標(biāo)幺值76系統(tǒng)基準(zhǔn)下變壓器的電抗標(biāo)幺值高壓側(cè)有名值高壓側(cè)標(biāo)幺值77系統(tǒng)基準(zhǔn)下線路的電抗標(biāo)幺值有名值標(biāo)幺值78Q軸虛擬電勢與功角的計算公式參考電壓系統(tǒng)等值電路：79各種電勢與相位差的計算公式代替代替舉一反三。80各種電勢與相位差的計算公式81各種電勢表示的功率特性82各種電勢表示的功率特性時時計算當(dāng)當(dāng)相量圖83三電勢為常數(shù)時同步發(fā)電機功角特性對比特點圖6-884作業(yè)例題6-2(P156)習(xí)題6-2-2(P175)（把題中的Eq|0|、E’q|0|以及Uq|0|為常數(shù)改為Eq、E’q以及UG為常數(shù)，要求畫出系統(tǒng)圖、等值電路圖、相量圖和功率特性曲線）如果你是老師，你會如何上課呢？85多機系統(tǒng)中同步發(fā)電機電磁功率同步發(fā)電機和負(fù)荷的等值模型系統(tǒng)的等值模型多機系統(tǒng)中發(fā)電機的電磁功率

86發(fā)電機和負(fù)荷的等值模型負(fù)荷節(jié)點上的恒定導(dǎo)納：發(fā)電機的等值模型：(6-28)87系統(tǒng)的等值模型圖6-10網(wǎng)絡(luò)有N個節(jié)點G個節(jié)點上接有發(fā)電機88運用節(jié)點導(dǎo)納矩陣的節(jié)點電壓方程I=YU,可得：因此：只保留發(fā)電機節(jié)點：發(fā)電機注入電流表達(dá)式G為發(fā)電機臺數(shù)展開Yij為發(fā)電機節(jié)點i和j之間的互導(dǎo)納Yii為發(fā)電機節(jié)點i的自導(dǎo)納89多機系統(tǒng)中發(fā)電機的電磁功率為的相角差。和(6-29)90多機系統(tǒng)中發(fā)電機電磁功率的特點任一臺發(fā)電機的功角特性，是它與其余所以發(fā)電機電勢相角差的函數(shù)。在系統(tǒng)含有三臺以上發(fā)電機的情況下，不能用平面曲線作出發(fā)電機的功角特性。任一臺發(fā)電機輸出的電磁功率，都與所有發(fā)電機的電勢及電勢間的相角差有關(guān)，因此任一臺發(fā)電機運行狀態(tài)的變化，都要影響到其余發(fā)電機的運行狀態(tài)。

(6-29)91作業(yè)多機系統(tǒng)中發(fā)電機電磁功率的特點926.2.3電動勢變化過程的方程式轉(zhuǎn)子回路或勵磁回路定子回路調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)前面假定：當(dāng)無自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)時，是常數(shù)。當(dāng)自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)能力一般時，是常數(shù)。實際上：由于自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子回路的暫態(tài)過程，和是變化的。ifufrf勵磁回路Page29他勵回路GGEAERfGpfpEffffxf936.2.3電動勢變化過程的方程式勵磁繞組電壓回路方程為：強制空載電動勢勵磁繞組的時間常數(shù)

（6-34）和受控于，而受控于自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)。946.3自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的作用原理和數(shù)學(xué)模型原理：通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁繞組的電壓，改變發(fā)電機電動勢，從而影響發(fā)電機的電磁功率及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。構(gòu)成：主勵磁系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)勵磁裝置。6.3.1主勵磁系統(tǒng)6.3.2自動調(diào)節(jié)勵磁裝置及其框圖6.3.3自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的簡化模型956.3.1主勵磁系統(tǒng)主勵磁系統(tǒng)：從勵磁電源到發(fā)電機勵磁繞組的勵磁主回路。有直流勵磁系統(tǒng)、交流勵磁系統(tǒng)和靜止勵磁系統(tǒng)三類。直流勵磁系統(tǒng)

具有接線和結(jié)構(gòu)簡單，運行經(jīng)驗豐富等優(yōu)點，但因換向困難、可靠性差，難以制造大容量直流發(fā)電機。交流勵磁系統(tǒng)

便于制造、成本低、工作可靠、反應(yīng)迅速。他勵式交流旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)無需換向。常用于大容量機組。靜止勵磁系統(tǒng)勵磁電壓的動態(tài)方程96他勵直流勵磁系統(tǒng)GGGpfPEEGTATVUAERfffRC勵磁機、發(fā)電機和原動機同軸旋轉(zhuǎn)發(fā)電機直流勵磁機副勵磁機強行勵磁電阻整流器Automaticexcitationregulator勵磁電流為直流圖6-14自動調(diào)節(jié)勵磁裝置97他勵交流勵磁系統(tǒng)GGTATVAERGGVS勵磁電流為直流TV發(fā)電機交流勵磁機副勵磁機pffffSCR2SCR1圖6-15PEE自勵恒壓單元自動調(diào)節(jié)勵磁裝置98靜止勵磁系統(tǒng)GGTATVAER發(fā)電機fTVGGTAAER發(fā)電機f(a)自并勵圖6-16(b)自復(fù)勵TV自動調(diào)節(jié)勵磁裝置自動調(diào)節(jié)勵磁裝置99他勵直流勵磁系統(tǒng)中發(fā)電機勵磁電壓變化的動態(tài)方程主勵磁系統(tǒng)的回路等值電路發(fā)電機勵磁電壓變化的動態(tài)方程100

主勵磁系統(tǒng)的回路等值電路他勵繞組回路勵磁繞組回路GGLffiffuffrffifufrff圖6-17他勵繞組回路電壓方程為：（6-36）101不計飽和時：發(fā)電機勵磁電壓變化的動態(tài)方程不計勵磁機轉(zhuǎn)速的變化時：計及飽和時：（6-37）（6-38）（6-39）其中，為飽和系數(shù)，不計飽和時。他勵繞組時間常數(shù)（6-40）102發(fā)電機勵磁電壓變化的動態(tài)方程標(biāo)幺制形式之間基準(zhǔn)值的關(guān)系取為：（6-43）?。?-40）圖6-18一階慣性環(huán)節(jié)1036.3.2自動調(diào)節(jié)勵磁裝置及其框圖

——晶閘管調(diào)節(jié)勵磁器原理框圖GGTATV量測濾波綜合放大移相觸發(fā)晶閘管輸出轉(zhuǎn)子電壓軟負(fù)反饋勵磁機ufuffUG0其它信號

、電氣角速度的偏差量（PSS）、偏差量的一階和二階導(dǎo)數(shù)（強力式調(diào)節(jié)器）。機端電壓的偏差量（電壓偏差比例式調(diào)節(jié)器）AER

AER根據(jù)發(fā)電機的運行參數(shù)，如端電壓和定子電流等，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁繞組的電壓，改變發(fā)電機電動勢，從而影響發(fā)電機的電磁功率及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖6-20自動調(diào)節(jié)勵磁裝置1046.3.3自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的簡化模型

——按電壓偏差比例調(diào)節(jié)的自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)小擾動后等值的一階慣性環(huán)節(jié)：（6-46）自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的等值時間常數(shù)Te：Ke：自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的等值放大倍數(shù)圖6-22去掉了標(biāo)幺值的下標(biāo)105大擾動后強行勵磁動作與退出的原因當(dāng)發(fā)電機電壓由于系統(tǒng)發(fā)生短路而大幅度下降時，采用強行勵磁，即短接強勵電阻RC或者全部開通晶閘管導(dǎo)通角，此時uff立即躍變至最大值uffm。短路切除后發(fā)電機端電壓上升到一定值，或者強行勵磁運行達(dá)到時間限制后，為了系統(tǒng)安全，則強行勵磁將退出工作，即相應(yīng)恢復(fù)RC或者晶閘管導(dǎo)通角的控制，此時uff將變?yōu)檎＿\行時的uff0。106強行勵磁動作與退出的空載強制電勢動態(tài)方程（6-47）Page166強勵動作：短接強勵電阻RC或者全部開通晶閘管導(dǎo)通角。強勵退出：恢復(fù)RC或者晶閘管導(dǎo)通角的控制。（8-32）Page218107發(fā)電機電勢與勵磁電壓變化的動態(tài)方程(小結(jié))大擾動后強勵動作(1)+(3)（1）（2）（3）小擾動后電壓偏差比例控制(1)+(2)發(fā)電機電勢變化方程大擾動后強勵退出(1)+(4)（4）(6-34)(6-46)(6-47)(8-32)發(fā)電機強制空載電勢變化方程108作業(yè)發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時，強制空載電勢與空載電勢的關(guān)系？晶閘管調(diào)節(jié)勵磁器的工作原理？強行勵磁動作與退出的原因是什么？畢業(yè)后，大家想做什么？十年后大家希望自己在做什么？你現(xiàn)在所做的在為將來做著怎樣的準(zhǔn)備呢？1096.4負(fù)荷特性負(fù)荷特性：負(fù)荷功率與系統(tǒng)電壓及頻率的關(guān)系。它對系統(tǒng)穩(wěn)定性有相當(dāng)影響。負(fù)荷靜態(tài)特性：當(dāng)系統(tǒng)電壓和頻率緩慢變化時的負(fù)荷特性，是各種用電設(shè)備靜態(tài)特性的綜合，又稱為綜合負(fù)荷靜態(tài)特性。其中負(fù)荷隨電壓變化的特性稱為綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性，隨頻率變化的特性稱為綜合負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性。負(fù)荷動態(tài)特性：當(dāng)系統(tǒng)電壓和頻率快速變化時的負(fù)荷特性。通常采用異步電動機的動態(tài)特性作為負(fù)荷動態(tài)特性。恒定阻抗(導(dǎo)納)綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性異步電動機的機電特性110恒定阻抗(導(dǎo)納)圖6-10Djy111綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性恒阻抗負(fù)荷恒電流負(fù)荷恒功率負(fù)荷忽略頻率變化，綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性為：由統(tǒng)計資料或?qū)崪y數(shù)據(jù)計算得到負(fù)荷的ZIP模型(6-54)(6-55)112綜合負(fù)荷的靜態(tài)電壓和頻率特性由統(tǒng)計資料或?qū)崪y數(shù)據(jù)計算得到113異步電動機組的機電特性異步電動機組的轉(zhuǎn)子運動方程異步電動機的簡化等值電路異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性曲線異步電動機轉(zhuǎn)差率變化的動態(tài)過程異步電動機轉(zhuǎn)差率變化的靜態(tài)特性114異步電動機組的轉(zhuǎn)子運動方程異步電動機的轉(zhuǎn)子運動方程：異步電動機的轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率表示的轉(zhuǎn)子運動方程：機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩：標(biāo)幺值(6-48)(6-49)(6-50)(6-51)a：與轉(zhuǎn)速無關(guān)部分所占比例；：與轉(zhuǎn)速有關(guān)的指數(shù)；K：實際負(fù)荷與額定負(fù)荷的比值。115異步電動機的簡化等值電路可轉(zhuǎn)換為機械功率的電磁功率(6-52)圖6-23(b)變化阻抗116異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性曲線(6-53)忽略rs：圖6-24117異步電動機轉(zhuǎn)差率變化的動