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1、,North China Electric Power University,电力工程系,Department of Electrical Engineering,电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （八）,任 建 文,第八章 电力系统的稳定性,一、基本概念,电力系统的运行状态,稳态：运行参数变化很小,电磁暂态过程故障分析,（只考虑电磁变化，几十ms）,受到突然的扰动，运行参数变化很大,暂态：,机电暂态过程稳定问题,（同时考虑电磁与机械参量）,稳态性,概念：受到扰动后，能否回到原来的状态或过渡到新的状态,静态稳定：受小干扰，偏离原状态，干扰消失后又恢复平衡
2、,（特点：变化量小，可线性化分析）,暂态稳定：受大干扰，偏离有限，干扰消失后又恢复平衡,（特点：变化量大，不允许线性化处理）,动态稳定：受大干扰较长一段时间的过程，考虑调节与控 制装置作用，时间较长,二、同步电机的转子运动方程,转子储存的动能：,转矩基准值：,三、简单电力系统的静态稳定,1、功角特性曲线,凸极机,隐极机,2、静态稳定的概念,分析,a点时：受干扰a获得正PE获P，P0不变 M为负制动转矩，发电机减速， 回到a， M=0，但惯性作用继续到a点停止减少，在a点M0故须加速， ，但由于阻尼达不到a点，经过几次振荡后回到a点，是静态稳定的。,b点时：受干扰增加PE ，M 0，故继续 ，不
3、能回到b点。 受干扰减少时，由b点回到a点，但在b点不能建立稳定的平衡，故是不稳定的,稳定判据,时稳定,极限功率：,稳定储备系数：,正常运行：KP 15%,故障状态：KP 10%,3、利用小干扰法分析简单电力系统的静稳定,两个根：,分析:,当Seq0时，P1,2=j,考虑到阻尼时,衰减振荡,稳定,当Seq0时，P1=, P1=-,不稳定,4、调节励磁对电力系统静态稳定的影响,励磁维持端电压UG不变时，对应的功率特性曲线外功率特性曲线在900时仍然是稳定的，但由于的滞后调节，在900范围内，对于装有调节器的系统，不能用dP/d判断，而应用小干扰法分析。,5、提高静态稳定的措施,采用自动励磁调节装
4、置,减少元件的电抗,采用分裂导线,采用串联电容器,提高线路的额定电压等级,增加回路数,改善电网结构和采用中间补偿设备,四、简单电力系统的暂态稳定,1、分析,假设,PT不变（因为1秒左右原动机调速器还不能有明显变化）,对不对称短路，不计零序及负序电流对转子的影响,（零序：接法，无；负序：平均值为零的转矩，惯性大来不及反映）,只考虑正序分量的影响（用复合序网及等效等则）,单相接地,两相短路,两相接地短路,三相短路,短路点并入一个等效附加阻抗Z,模型,正常运行时,故障时,故障切除后,解释,加速面积abcdk 大与 减速面积dgfe时 是暂态稳定的 最大故障切除角 cmaxh 是暂态稳定的,2、等面积
5、定则,3、用分段计算法求解转子运动方程,不能线性化，只能迭代，一步一步计算,4、提高暂态稳定的措施,采用自动励磁调节装置,减少元件的电抗,采用分裂导线,采用串联电容器,提高线路的额定电压等级,改善电网结构和采用中间补偿设备,快速切除故障和自动重合闸,提高静稳有明显作用,增大阻尼，改善暂稳,减少加速面积，增大减速面积,重合闸进一步增大减速面积,快速汽门控制、电气制动、变压器经小电阻接地,系统解列，异步运行，再同步,汽轮机快关汽门,水轮机电气制动，发生故障时迅速投入一个附加电阻,变压器经小电阻接地单相故障的电气制动,联锁切机,总复习,第一章 电力系统的基本概念,1、电力系统的概念和组成电力网、电力
6、系统、动力系统及之间关系,2、电力系统为什么要互联运行经济、可靠、互补、备用,3、电能变换和电源构成水20%、火70%、核10%，了解新能源,4、电力系统的负荷了解负荷曲线、负荷率Kp、最大负荷利用小时Tmax,5、电力系统运行的特点及要求电能质量、运行特点、运行要求,6、电力系统的电压等级,用电设备允许偏差5%、首末端10%,发电机额定电压高于电网5%,变压器,升压变：=发电机额定电压,一次侧：用电设备,降压变：=电网额定电压UN,二次侧：发电设备,额定电压为空载电压,内部损耗约5%,二次电压高出10%,标称电压等级,7、了解电力网接线,8、掌握中性点的接地方式,有哪几种,无备用从一条线获得
7、电源,不接地,中性点直接接地,适应范围,有备用从两条及以上线获得电源,中性点不直接接地,经消弧线圈接地,经电阻接地,中性点不接地系统的优缺点,第二章 电力系统元件的电气参数及等值电路,1、了解电力线路的结构型号的表示,3、掌握变压器的电气参数及等值电路,多级电压网的归算问题确定基准级，按变压器变比归算,计算RT时归算,短路试验,归算问题三绕组容量不同时,标幺值电路的制定,2、熟悉电力线路的电气参数及等值电路-扩径、分裂、换位,空载试验,计算XT时不归算,4、熟练制作电力系统的等值电路,归算有名值,归算基准值,端部完全等值的变压器模型的作用及推导,5、了解电力设备运行的基本知识,正常运行,发电机
8、,结构,变压器并列运行的条件,正常过负荷,迟相发P、Q,变压器,自然方式30%,运行极限图,组别一致,变比相同,非正常运行,进相发P、收Q,调相发、收Q,短时过负荷,异步运行失磁，吸收无功、发异步有功,不对称运行,强迫方式20%,事故过负荷牺牲寿命，不超过2倍,升压：铁-中-低-高,降压：铁-低-中-高,变压器接线形式,短路电压百分比值相等,断路器有灭弧能力，分合负荷及故障电流,第三章 简单电力系统的潮流计算,1、掌握基本概念与计算,同一电压等级,如何求电压降落,3、了解双端供电网的潮流计算方法,电压降落,不同电压等级时，归算问题,2、掌握开式网的潮流计算方法,已知：末端功率与电压，一步完成,
9、力矩原理,电压损耗,电压偏移,如何求功率损耗,已知：末端功率，首端电压，二步完成,功率分点,4、了解环型网的潮流计算方法,单电压级按两端供电，强迫=0,多电压级有强迫功率,5、了解电力网潮流的调整与控制手段,第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法,1、掌握节点导纳矩阵的形成与修改,PQ节点,3、了解高斯塞德尔迭代法的原理与步骤,2、掌握潮流计算中节点的分类方法,PV节点,平衡节点,4、了解牛顿拉夫逊法的原理与步骤局部线性化,第五章 电力系统有功功率的最优分配与频率调整,1、掌握各类负荷的特点及调整方法,一次调频调速器调节,2、了解有功功率的最优分配原理等微增率准则,频率与有功功率密切相关,3、掌
10、握负荷及电源的频率静态特性及频率调节方法,二次调频调频器调节,三次调频经济分配,耗量特性及等微增率准则如果应如何调整机组出力,水、火电厂不计网损时：,水、火电厂计及网损时：,负荷,电源,有二次调频,为什么说只有一次调频是有差调节，二次调频可以做到无差调节，负荷变化时的频率计算 PL0 - PG0 = - ks f,4、了解互联系统的频率调整方法,第六章 电力系统的无功功率与电压调整,1、掌握无功电源的种类,发电机,2、了解无功功率的经济分布原理,电压与无功功率密切相关,3、掌握电压调节方法及概念,调相器,静止电容器,无功电源的最优分布等网损微增率,无功负荷的最优补偿最有网损微增率（容量确定、设
11、备分布、顺序选择,电压偏移主要受什么影响,静止补偿器,中枢点电压调整方式逆(1.05-1.0)、顺(1.025-1.075)、常(1.02-1.05),电压调整方法,发电机调励磁,变压器调分接头及其计算,并联补偿调相机、静止补偿器、电容器补偿容量的计算,改变参数,调压与调频方法的差异,第七章 电力系统电磁暂态过程分析,1、了解电力网故障类型、产生原因、危害及预防措施,2、理解三相短路过渡过程分析分析方法,产生最大短路全电流的条件,短路冲击电流ich和冲击系数kch,1 kch 2,发电机母线时kch=1.9， ich =2.7 Idz,高压电网时kch=1.8， ich =2.55 Idz,什
12、么条件下故障不会出现过渡过程,短路前空载,合闸电压初相角为零,纯电感电路,3、掌握三相短路电流计算的实用方法,重点是求交流电流初始值I,简单系统可用等值法求短路回路总电抗标幺值Xd*,计算短路电流时的一些简化假设条件,应用运算曲线可求任意时刻短路电流的周期分量,复杂系统可用叠加原理法，利用导纳矩阵求各个节点到短路点的转移阻抗Zif,无穷大系统的概念,4、掌握对称分量法原理并能形成各序网络,理解对称分量法原理及电力元件的各序参数,计算分量与合成短路电流,能画出电力系统的等值零序网路,5、会用称分量法原理分析各种不对称故障,理解各种故障的边界条件,会画各种故障的复合序网图,计算各序网中任意处各序电流、电压,第八章 电力系统的稳定,1、了解电力系统静稳及暂稳的概念及特点,2、了解分析电力系统静稳的方法、判据及提高静态稳定的措施,3、了解分析电力系统暂态稳的等面积法则,4、了解提高暂态稳定的措施,电力工程系,Department of Electrical Engineering,North China Electric Power University,