西安支通大学《电力系统分析》R10XIANJIAOTONGUNIVERSITY第七章电力系统小干扰稳定性分析
《电力系统分析》 第七章 电力系统小干扰稳定性分析
西安支通大学麦第七章日电力系统小干扰稳定性分析TEDXIANJIAOTONGUNIVERSITY本章主要内容：√第一节简单电力系统的静态稳定√第二节小干扰法分析简单系统静态稳定√第三节自动励磁调节系统对静态稳定的影响√第四节多机系统的静态稳定近似分析√第五节提高系统小干扰稳定性的措施2
2 第一节 简单电力系统的静态稳定 第二节 小干扰法分析简单系统静态稳定 第三节 自动励磁调节系统对静态稳定的影响 第四节 多机系统的静态稳定近似分析 第五节 提高系统小干扰稳定性的措施 本章主要内容： 第七章 电力系统小干扰稳定性分析
西安支通大学第七章电力系统小干扰稳定性分析1E01XIANJIAOTONGUNIVERSITY第一节简单电力系统的静态稳定3
3 第一节 简单电力系统的静态稳定 第七章 电力系统小干扰稳定性分析
西安交通大学光第七章电力系统小干扰稳定性分析TRXIANJIAOTONGUNIVERSIT第一节简单电力系统的静态稳定·图（a)为简单电力系统在某稳定状态下发电机的向量图：EUsins·发电机输出的功率为 P=UI cosβ=Xd·不考虑发电机励磁调节器的作用，即认为发电机的空载电动E。势恒定。·若不计励磁调速器的作1用，则原动机的机械功P率 P不变。Po-PT·忽略电阻及机组的摩擦，风阻等功率损耗，发电机向无穷大系统输送的Sa890°Op功率 P等于P。(a)(b)·系统有两个功率平衡点：点a和点b
4 第一节 简单电力系统的静态稳定 • 图(a)为简单电力系统在某稳定状态下发电机的向量图: • 发电机输出的功率为 • 不考虑发电机励磁调节器的作用，即认为发电机的空载电动 势恒定。 第七章 电力系统小干扰稳定性分析 q E dΣ cos sin E U P UI x Eq • 若不计励磁调速器的作 用，则原动机的机械功 率 不变。 • 忽略电阻及机组的摩擦、 风阻等功率损耗，发电 机向无穷大系统输送的 功率 等于 。 • 系统有两个功率平衡点： 点a和点b。 PT P0 PT
西安交通大学贵第七章日电力系统小干扰稳定性分析TRXIANJIAOTONGUNIVERSITY·系统运行在a点的情况。·设此时系统中出现了某种瞬时的充分微小的扰动，使功角增加了一个微小增量△，则发电机输出的电磁功率达到与PM图中a'相对应的值。·发电机输出的电磁功率大于原Po=P动机的机械功率。·由转子运动方程可知，发电机PE转子将减速，因此S将减小。·由于转子在运动过程中存在的90°8SaOp阻尼作用，经过一系列减幅震(b)荡后运行点重新回到a点。5
5 第七章 电力系统小干扰稳定性分析 • 系统运行在a点的情况。 • 设此时系统中出现了某种瞬时 的充分微小的扰动 ，使功角 增加了一个微小增量 ， 则 发电机输出的电磁功率达到与 图中 a ′相对应的值 。 • 发电机输出的电磁功率大于原 动机的机械功率 。 • 由转子运动方程可知 ，发电机 转子将减速 ，因此 将减小 。 • 由于转子在运动过程中存在的 阻尼作用 ， 经 过一系列减幅震 荡后运行点重新回到 a 点 。 Δ
西安交通大学沙第七章日电力系统小干扰稳定性分析TRXIANJIAOTONGUNIVERSITY·同样，如果小扰动使S减小了△S，则发电机输出的电磁功率为点a"的对应值。P·发电机输出的电磁功率小于原动机的机械功率。PM·转子将加速，将增加。·同样经历一系列震荡后又回到Po=P.运行点a。·由上可见，在运行点a，当系PE统收到无论使S增加还是减小的小扰动，系统都能自行恢复90°8SaOp到原先的平衡状态。(b)·因此运行点a是静态稳定的。6
6 第七章 电力系统小干扰稳定性分析 • 同样，如果小扰动使 减小 了 ，则发电机输出的电磁 功率为点 a ″ 的对应值 。 • 发电机输出的电磁功率小于 原 动机的机械功率 。 • 转子将加速 ， 将增加 。 • 同样经历一系列震荡后又回到 运行点 a 。 • 由上可见 ，在运行点 a ，当系 统收到无论使 增加还是减小 的小扰动 ，系统都能自行恢复 到原先的平衡状态 。 • 因此运行点 a 是静态稳定 的 。 Δ
西安交通大学沙第七章日电力系统小干扰稳定性分析TRXIAN JIAOTONG UNIVERSITY·系统运行在b点的情况。·如果小扰动使S 有个增量△S,则发电机输出的电磁功率将减少到与b'点对应的值，小于机械功率。PM·过剩的转矩为正，转子即加速，功角S将进一步增大。Po=PT·而功角增大时，与之对应的电磁功率又将进一步减小。PE·这样下去，功角不断增大，运行点再也回不到b点。90°8SaOp(b)
7 第七章 电力系统小干扰稳定性分析 • 系统运行在b点的情况。 • 如果小扰动使 有个增量 ， 则发电机输出的电磁功率将减 少到与 b ′点对应的值 ，小于机 械功率 。 • 过剩的转矩为正 ，转子即加速 ， 功角 将进一步增大 。 • 而功角增大时 ，与之对应的电 磁功率又将进一步减小 。 • 这样下去 ，功角不断增大 ， 运 行点再也回不到 b 点 。 b Δ
西安交通大学贵第七章日电力系统小干扰稳定性分析TRXIANJIAOTONGUNIVERSIT·对于小扰动使S，有一个负的增量S的情况有相应的结果。·这时电磁功率将增加到与b"点相对应的值，大于机械功率。P·因而转子减速,S 将减小。PM·的减小将使电磁功率进一步增大，从而使s一直减小到小Po-PT于，，转子有获得加速，然后又经过一系列震荡，在a点抵PE达新的平衡。·因此，对于b点而言，在受到O小的扰动后，不是转移到运行90°8SaOp点a，就是与系统失去同步。(b)·因此点b是不稳定的。8
8 第七章 电力系统小干扰稳定性分析 • 对于小扰动使 有一个负的增 量 的情况有相应的结果。 • 这时电磁功率将增加到与b″点 相对应的值 ，大于机械功率 。 • 因而转子减速 ， 将减小 。 • 的减小将使电磁功率进一步 增大 ，从而使 一直减小到小 于 ，转子有获得加速 ，然后 又经过一系列震荡 ， 在 a点抵 达新的平衡 。 • 因此 ，对于 b点而言 ，在受到 小的扰动后 ，不是转移到运行 点 a ，就是与系统失去同步 。 • 因此点 b是不稳定的 。 Δ b a
西安交通大学光第七章电力系统小干扰稳定性分析10XIANJIAOTONGUNIVERSIT·受到小扰动后功角变化特性：b'8bb"8t-0t-0tt(b)(a)·据上分析，称点a为稳定平衡点，而点b是不稳定平衡点。由上分析可知，系统是不可能在不平衡点运行的
9 • 受到小扰动后功角变化特性： • 据上分析，称点a为稳定平衡点，而点b是不稳定平衡点。 由上分析可知，系统是不可能在不平衡点运行的。 第七章 电力系统小干扰稳定性分析
西安支通大学第七章电力系统小干扰稳定性分析XIANJIAOTONGUNIVERSIT·a、b两点对应的电磁功率都等于P，这是它们的共同点。·在a点，两个变量 △P与△S的符号相同，即dP/ds>0。·在b点，两个变量 △P与 △S的符号相反，即 dP /ds0dsPe=Po·导数dP/ds称为整步功率系数，其大小可以说明发电机维持同步运行的能力，即说明静态稳定的程度。上式亦称系统的静态稳定判据10
10 • a、b两点对应的电磁功率都等于 ，这是它们的共同点。 • 在a点，两个变量 与 的符号相同，即 。 • 在b点，两个变量 与 的符号相反，即 。 • 对上述系统，如果加大原动机出力，使 ，则系统只 有一个平衡点，即 ， 。同样用上边的分析方法可 知这个平衡点是不稳定平衡点。对这个平衡点，有 。 • 综上分析，可以得到结论：对于目前所讨论的简单系统，平 衡点为稳定平衡点的充分必要条件为: • 导数 称为整步功率系数，其大小可以说明发电机维持 同步运行的能力，即说明静态稳定的程度。上式亦称系统的 静态稳定判据。 第七章 电力系统小干扰稳定性分析 P0 ΔPE Δ E d / d 0 P ΔPE Δ d / d 0 PE P P T M P P 0 M 0 0 90 d / d 0 PE 0 E d 0 d P P E P E d /d P