心福建电力职业技术学院 第六章 电力系统的稳定性分析
第六章 电力系统的稳定性分析
福建电力职业技术学院 第一节 电力系统稳定性基本概念
第一节 电力系统稳定性基本概念
概述 >稳定问题的提出和研究内容 >电力系统稳定的基本概念 >电力系统稳定研究的对象和方法
概述 ➢ 稳定问题的提出和研究内容 ➢ 电力系统稳定的基本概念 ➢ 电力系统稳定研究的对象和方法
稳定运行意义 电力系统稳定问题的提出 > 电网互联技术可以合理利用能源资源，具有显著的经济效益 因而得到了十分迅速的发展，但它同时也带来一些新的问题 > 随着电力网络互联程度的不但提高，系统越来越庞大，运行 方式越来越复杂，保证系统安全可靠运行的难度越来越大， 使电网的安全稳定问题越来越突出。 > 在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在 运行过程中互相影响。如果电网结构不完善，缺少必要的安 全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的 连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解
1、电力系统稳定问题的提出 ➢ 电网互联技术可以合理利用能源资源，具有显著的经济效益， 因而得到了十分迅速的发展，但它同时也带来一些新的问题。 ➢ 随着电力网络互联程度的不但提高，系统越来越庞大，运行 方式越来越复杂，保证系统安全可靠运行的难度越来越大， 使电网的安全稳定问题越来越突出。 ➢ 在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在 运行过程中互相影响。如果电网结构不完善，缺少必要的安 全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的 连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解。 一、稳定运行意义
稳定运行意义 2、电力系统稳定研究的内容 基本问题一早期稳定研究的内容 > 联网后发电机组是否仍能按如下额定功率顺利地送出功率，如果 不能，应该如何确定发电机的最大允许输出功率？ Py=UNIN COSON >线路可以传送的功率是否仍然只受经济电流密度和最大允许电流 (热稳定极限)限制，如果不是，应该如何确定线路允许的最大传 送功率？ > 线路出现短路或跳闸等事故时系统能否仍然正常运行，如果不能， 应该引入什么样的保护装置和/或稳定控制装置？
2、电力系统稳定研究的内容 基本问题——早期稳定研究的内容 ➢ 联网后发电机组是否仍能按如下额定功率顺利地送出功率，如果 不能，应该如何确定发电机的最大允许输出功率? ➢ 线路可以传送的功率是否仍然只受经济电流密度和最大允许电流 (热稳定极限)限制，如果不是，应该如何确定线路允许的最大传 送功率? ➢ 线路出现短路或跳闸等事故时系统能否仍然正常运行，如果不能， 应该引入什么样的保护装置和／或稳定控制装置? N N N N P =U I cos 一、稳定运行意义
、 稳定运行意义 随着电网互联规模的增大，不断出现大量新的稳定的题： 如何在网络结构此较薄弱的情况下防止由于某一设备或线路 的版障产星莲锁最脸，厚致全累统的稳定事敌； 如何防止长距离重负荷的联络线引起的低频振荡现象； 如何防止由于大理互联系统频率维持能力逐渐减弱且可能的 有功冲击加大可能起的项率稳定问题： 如何防止带负荷调压变压器和无功功率缺额可能引起的电压 稳定问题。 对电 系统隐定题的研究发展至今 研究方法多种多样、应用域十分阔的综合
随着电网互联规模的增大，不断出现大量新的稳定问题： ➢ 如何在网络结构比较薄弱的情况下防止由于某一设备或线路 的故障产生连锁反应，导致全系统的稳定事故； ➢ 如何防止长距离重负荷的联络线引起的低频振荡现象； ➢ 如何防止由于大型互联系统频率维持能力逐渐减弱且可能的 有功冲击加大可能引起的频率稳定问题； ➢ 如何防止带负荷调压变压器和无功功率缺额可能引起的电压 稳定问题。 对电力系统稳定问题的研究发展至今，已形成为一个研究内 容日新月异、研究方法多种多样、应用领域十分广阔的综合 性研究领域 一、稳定运行意义
稳定问题的分类和概念 ,系统运行的稳定性与供电可靠性 电力系统运行的根本目的是对负荷提供可靠的供电能力。 供电可靠性一方面体现在不间断供电上，另一方面则体现在对供电质量的保 证上 理想情况下，电力系统在任何时候都必须以恒定的电压和频率向负荷供电， 实际系统中则是要求电压和频率必须维持在很小的偏差内。 提供不间断的、高质量的供电能力是电力系统运行的首要任务 -广义的电力系统稳定性实际上指的就是电力系统的供电可靠性 如果系统能够满足对负荷的不间断的、高质量的供电要求，系统就是稳 定的，否则系统就是不稳定的
二、稳定问题的分类和概念 ➢系统运行的稳定性与供电可靠性 电力系统运行的根本目的是对负荷提供可靠的供电能力。 供电可靠性一方面体现在不间断供电上，另一方面则体现在对供电质量的保 证上。 理想情况下，电力系统在任何时候都必须以恒定的电压和频率向负荷供电， 实际系统中则是要求电压和频率必须维持在很小的偏差内。 —— 提供不间断的、高质量的供电能力是电力系统运行的首要任务 —— 广义的电力系统稳定性实际上指的就是电力系统的供电可靠性 如果系统能够满足对负荷的不间断的、高质量的供电要求，系统就是稳 定的，否则系统就是不稳定的
稳定问题的分类和概念 系统运行的稳定性与供电可靠性 电力系统中的各同步发电机只有在同步运行（即所有发电机以相同的速度旋转且转子 相对角差较小)状态下，送出的电功率为定值，并维持系统中任何点的电压、频率和 功率潮流为定值。 如果某些发电机之间不能维持同步运行，其送出的电功率以及相应节点的电压及相应 线路的潮流将发生大幅度的周期性振荡，如果失去同步的机组之间不能迅速恢复同步 系统的供电质量就无法继续保证，即电力系统失去了稳定运行的状态。 这种由于机组失去同步造成的稳定问题实际上是电力系统的功角稳定问题，可以进 步根据失稳的原因和发展过程细分为静态稳定问题、动态稳定问题和暂态稳定问题。 通常所说的电力系统稳定性实际上专指系统的功角稳定这一类问题。 P=Rel(-)i]
系统运行的稳定性与供电可靠性 电力系统中的各同步发电机只有在同步运行(即所有发电机以相同的速度旋转且转子 相对角差较小)状态下，送出的电功率为定值，并维持系统中任何点的电压、频率和 功率潮流为定值。 如果某些发电机之间不能维持同步运行，其送出的电功率以及相应节点的电压及相应 线路的潮流将发生大幅度的周期性振荡，如果失去同步的机组之间不能迅速恢复同步， 系统的供电质量就无法继续保证，即电力系统失去了稳定运行的状态。 这种由于机组失去同步造成的稳定问题实际上是电力系统的功角稳定问题，可以进一 步根据失稳的原因和发展过程细分为静态稳定问题、动态稳定问题和暂态稳定问题。 通常所说的电力系统稳定性实际上专指系统的功角稳定这一类问题。 V1 V2 V2 V1 ] ˆ Re[( ) 1 2 P V V I = − 二、稳定问题的分类和概念
二、 稳定问题的分类和概念 系统运行的稳定性与供电可靠性 如果系统的有功或无功供给能力或维持能力不足，也可能出现全系统的发电 机组仍然维特同步运行，但系统频率或局部系统的电压无法维持在允许的范 围内的情况 此时系统从功角意义上仍然是稳定的，但从可靠供电的角度而言，系统已失 去了稳定—即出现了系统的频率稳定或电压稳定问题。 相对于功角稳定性而言，频率稳定或电压稳定具有显著不同的机理和特点， 并需要采用不同的分析方法
系统运行的稳定性与供电可靠性 如果系统的有功或无功供给能力或维持能力不足，也可能出现全系统的发电 机组仍然维持同步运行，但系统频率或局部系统的电压无法维持在允许的范 围内的情况 此时系统从功角意义上仍然是稳定的，但从可靠供电的角度而言，系统已失 去了稳定——即出现了系统的频率稳定或电压稳定问题。 相对于功角稳定性而言，频率稳定或电压稳定具有显著不同的机理和特点， 并需要采用不同的分析方法。 二、稳定问题的分类和概念
稳定问题的分类和概念 电力系统的功角稳定 功角稳定指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。 正常情况下，系统中各发电机以相同速度旋转，机间相对转子角度维持恒定 即处于同步运行状态，从而保证系统中任何节点的电压幅值和频率以及任何线 路的传输功率为恒定值。 如果系统在运行过程中受到某种干扰，干扰的影响将通过互联的电力网络传到 各发电机节点，并使发电机的输出电功率相应发生改变，结果是使得在扰动瞬 间各发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡，出现发电机转子不同 程度的加速或减速，并导致各发电机之间转子相对角的变化。 如这种转子角度的变化过程是随时间衰减的，并能最终恢复到扰动出现前的正常值 或达到一个新的稳态值，则认为在这种运行方式和动形试下系统是功角稳定的。 如果这种转子角度的变化随时间而加剧，并最终导致发电机间失去同步，则认为系 统在该运行方式下对这种扰动形式是功角不稳定的。 EE2sinδ，-δ2) X12
电力系统的功角稳定 功角稳定指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。 正常情况下，系统中各发电机以相同速度旋转，机间相对转子角度维持恒定， 即处于同步运行状态，从而保证系统中任何节点的电压幅值和频率以及任何线 路的传输功率为恒定值。 如果系统在运行过程中受到某种干扰，干扰的影响将通过互联的电力网络传到 各发电机节点，并使发电机的输出电功率相应发生改变，结果是使得在扰动瞬 间各发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡，出现发电机转子不同 程度的加速或减速，并导致各发电机之间转子相对角的变化。 如这种转子角度的变化过程是随时间衰减的，并能最终恢复到扰动出现前的正常值 或达到一个新的稳态值，则认为在这种运行方式和扰动形式下系统是功角稳定的。 如果这种转子角度的变化随时间而加剧，并最终导致发电机间失去同步，则认为系 统在该运行方式下对这种扰动形式是功角不稳定的。 sin( ) 1 2 12 1 2 12 = − x E E P 二、稳定问题的分类和概念