导图社区 电力系统稳定
电力系统稳定知识点总结,供电可靠性,电压稳定,频率稳定。转子运动方程,简单电力系统静态稳定性分析,小干扰分析,电力系统静态稳定性,提高电力系统静态稳定性的措施。
编辑于2022-05-04 22:39:51电气1903张立志稳定
供电可靠性
不间断供电
供电质量
广义的电力系统稳定性
电压稳定
是电力系统维持负荷电压于某一规定的运行极限之内的能力
影响因素
系统的电源配置
网络结构
运行方式
负荷特性
带自动负荷调节分接头的变压器
频率稳定
是电力系统维持系统频率于某一规定的运行极限(300万KW以上偏差为0.2Hz;300万KW以下偏差为0.5Hz)之内的能力
影响因素
可能出现的最大有功功率缺额
系统频率调节能力
功角稳定(同步稳定)
功角概念
是Eq与U之间的相位角
代表发电机电势之间的相角差(电磁关系)
实际角速度和同步速之间夹角
发电机转子之间的相位位移角(位置关系)
功角是相对的不是绝对的
传输功率与功角的关系称为功角特性
判断是否功角稳定的条件
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。
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,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。
不同变化
功角稳定
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。
功角不稳定
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。
静态稳定
含义
指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性的失步,自动恢复到起始运行状态的能力。
研究对象
系统对微小干扰的适应能力, 或者说考虑的是系统在运行点处维持同步运行的能力, 系统能够维持静态稳定主要与系统在扰动发生前的运行方式有关,与小干扰的大小及具体发生地点无关。
暂态稳定
含义
电力系统受到大干扰后,各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通常指第一或第二振荡周期不失步。
影响因素
系统在扰动前的运行方式
扰动类型、地点、持续时间
都是研究功角的稳定,受扰按情况不一样,影响因素不一样
动态稳定
电力系统受到干扰后,不发生振幅不断增长的震荡而失步的能力
转子运动方程(摇摆方程)
简单电力系统静态稳定性分析
判断稳定方法(根据图像)
角度大于90°,不稳定
角度小于90°,稳定
斜率大于0,稳定
斜率小于0,不稳定
斜率称为整定功率系数,值越大,说明静态稳定性程度越高
在a点,受到微小扰动,在附近具有引力, 在b点,受到微小扰动,在附近具有斥力,在b不稳定,最终到a也是动态稳定,因为与原状态不是一个点了
静态稳定极限
功角等于90°
静态稳定储备系数(Kp)
Kp=(Pm-P0)/P0,其中Pm为功角为90°时的机械功率
系统在正常运行方式下储备系数应不小于15%-20%
事故之后的运行方式下储备系数应不小于10%
事故后的运行方式,是指事故后系统尚未恢复到他原始的正常运行方式的情况
功角稳定性判断的本质方法
功角差随时间的变化规律
直接法就是解微分方程
间接法就是通过其他方式间接得到的功角差的变化规律实质等效的东西
a>0,不稳定,发散 a=0,临界稳定 a<0,不稳定,收敛
特征根实部有一个在右边就不稳定,实部都在左边才稳定,实部为0,临界稳定
特征根虚部,判断是否振荡
子主题
小干扰法分析电力系统静态稳定性
李雅普诺夫理论
任何一个动力学系统都可以用多元函数来表示
当系统因受到某种小扰动使其参数发生变化时,系统变为原数加变化量
当所有参数的增量在微小扰动消失后能趋近于0,则该系统可认为是稳定的
用小干扰法判断系统稳定性步骤
1.写出系统的运动方程(微分方程或状态方程)
2.写出小扰动下的运动方程
3.在系统初始运行条件下,对小扰动下的运动方程进行线性化处理
4.求解线性化的微分方程,或由线性化后的方程写出特征方程,并求特征方程的特征根
5.根据特征根或方程的解判断系统的稳定性
发电机为隐极机,不计励磁调节作用,分为计及发电机的阻尼作用和不计发电机的阻尼作用
不计阻尼时 Seq<0,系统不稳定,功角大于90° Seq>0,系统稳定的,功角小于90° Seq=0,稳定达极限,功角等于90°
计及阻尼时, 若Seq<0,则无论D值如何,一定有一个实部为正的特征根,因此系统将单调地失去稳定,只是在D>0时,失稳过程缓慢, Seq>0,D>0,D值较小,特征根为一对实部为负的共轭复数,是稳定的,在系统受到小扰动后,变化量作衰减振荡后趋近于0,即使两负根,也是稳定的。 D<0,特征根是一对实部为正的共轭复数,系统受到小扰动后,变化量作增幅振荡,即系统振荡失稳。
提高电力系统静态稳定性的措施
1.采用自动励磁装置
Eq更好
2.减小元件电抗
根本性措施
分裂导线
串联电容器
增加线路回路数
3.提高电压等级
提高电压等级
提高运行电压
4.采用并联补偿或改变网络结构
小结
基本概念
摇摆曲线、等面积定则、极限切除角、极限切除时间
稳定判据
等面积法则、微分方程数值计算方法
提高暂态稳定的措施
提高系统暂态稳定性措施
1.采用励磁调节,调节机端电压
Eq增大,减速面积SB增大,加速面积SA减小
2.快关气门调节,减少机械输入功率
Pm减小,减速面积SB增加,加速面积SA减小
3.可控串联电容补偿,减少线路总电抗
总电抗减少,Pe增加,减速面积SB增加,加速面积SA减小
4.变压器中性点经小电阻接地
短路时,零序电流会通过接地电阻R时要消耗有功功率,使发电机输出的电磁功率增加
5.制动电阻,提高发电机电磁处理
Pe增加,减速面积SB增加,加速面积SA减小
6.提高系统临界切除时间
相同切除时刻,减速面积比加速面积大
8.增加线路设置开关站
在线路中间设置开关站,把线路分成几段,故障时仅切除一段,则线路阻抗增加的较少
有利于提高系统稳定
7.重合闸
瞬时性故障
减速面积增加,加速面积不变
有利于提高系统稳定
永久性故障
减速面积减少,加速面积增加
不利于提高系统稳定性,但不失稳
暂态稳定判据
1.功角小于极限切除角,系统能保持暂态稳定,否则不能保持暂态稳定
2.实际加速面积<允许的减速面积,系统能保持暂态稳定,否则不能保持暂态稳定
3.简单系统中,功角不超功角(h)时,系统稳定
等面积扩张法则
对于研究系统中的某一台发电机暂态稳定性,把除该发电机外的其他发电机等值为1台等值发电机(相当于无穷大系统),则可用单机无穷大系统的等面积法则来判定其暂态稳定性,称其为等面积扩张法则。
等面积法则
主要内容
如果减速面积SB>加速面积SA则系统暂态稳定 如果减速面积SB<加速面积SA则系统暂态失稳 如果减速面积SB=加速面积SA则系统临界稳定
转子在减速过程中的动能的减少正好等于加速过程中动能的增加
应用举例
极限切除角
如果在某一切除角时,加速面积等于最大可能的减速面积时,则系统处于稳定的极限情况,大于这个角度切除故障,系统将失去稳定,这个角度称为极限切除角
极限切除角的选取
前提:当加速面积与允许的减速面积相等时
时域分析法
经典数学模型
暂态稳定性
研究内容
系统受到大的扰动能否保持稳定运行
暂稳判据
用功角随时间变化的特性作为暂态稳定的判据
主要内容
指电力系统在正常运行时,受到一个大的扰动后,能从原来的运行状态(平衡点),不失去同步地过渡到新的运行状态,并在新的运行状态下稳定地运行
暂态稳定性分析
暂态稳定分析与初始运行方式、故障点条件、故障切除时间、故障后状态有关
快速切除是保证暂态稳定的有效措施