（电网考试现代电分）第6章：电力系统暂态稳定的直接法和时域法

电网考试现代电力系统分析知识点梳理（工大JH整理）。

第6章 电力系统暂态稳定的直接法和时域法

• 1. 暂态稳定的基本概念
  • 1. 定义：大扰动，同步运行；第一或第二振荡周期不失步的功角稳定
  • 2. 大扰动后两种结局
    • 1. 暂态稳定
    • 2. 暂态不稳定
      • 1. 失稳的两种形式
        • 1. 第一摇摆失稳或非周期失去同步； 原因：同步转矩不足
        • 2. 周期性失去同步（多摇摆失稳）； 原因：小扰动不稳定，阻尼不足
  • 3. 暂稳相关因素
    • 1. 系统扰动性质
    • 2. 严重程度
    • 3. 发生的地点
    • 4. 扰动前系统的运行情况
  • 4. 暂稳分析时间尺度
    • 1. 短期暂稳分析：10s之内的暂态行为
    • 2. 中期暂稳分析：10s直至几分钟
    • 3. 长期暂稳分析：几分钟至几十分钟
  • 5. 暂稳分析方法
    • 1. 时域仿真法（逐步积分法、数值解法或间接法）
      • 1. 优点：直观、信息丰富、准确可靠
      • 2. 缺点：计算速度慢、不能给出系统的稳定裕度
    • 2. 直接法
      • 1. 优点：计算速度快，能给出稳定度
      • 2. 缺点：模型简单，分析结果偏保守
• 2. 暂态稳定分析的时域法
  • 1. 全系统数学模型： 描述全系统暂态过程的微分方程和代数方程
    • 1. 微分方程组
      • 1. 发电机暂态次暂态电势
      • 2. 发电机转子运动方程
      • 3. 发电机励磁
      • 4. 原动机及调速
      • 5. 电动机
      • 6. 换流器控制
    • 2. 代数方程组
      • 1. 电力网络方程
      • 2. 定子电压方程
      • 3. 负荷的电压静态特性
      • 4. 直流系统电压方程
  • 2. 微分方程和代数方程的求解方法
    • 1. 交替求解法
      • 1. 存在问题：存在交接误差
    • 2. 联立求解法
      • 1. 不存在交接误差
  • 3. 微分方程的数值解法
    • 1. 应考虑的问题：计算速度、精确度、数值稳定性、对刚性微分方程的适应性
    • 2. 改进欧拉法
      • 1. 预报
      • 2. 校正
      • 3. 优：二阶精度、三阶局部截断误差
      • 4. 缺：数值稳定性较差
    • 3. 龙格库塔法
      • 1. 四阶精度、五阶局部截断误差；计算量大
    • 4. 隐式梯形积分法
      • 1. 二阶精度，三阶局部截断误差，具有良好 的精度和数值稳定性
  • 4. 网络数学模型及其求解方法
    • 1. 发电机节点的处理
      • 1. 与什么有关：发电机采用的模型、求解方法
      • 2. 发电机采用经典模型时的处理方法
      • 3. 考虑凸极效应的直接解法
      • 4. 考虑凸极效应的迭代解法
      • 5. 考虑凸极效应的牛顿法
    • 2. 负荷节点的处理
      • 1. 恒定阻抗的线性负荷模型
      • 2. 计及负荷静态电压特性的非线性负荷模型
      • 静态模型
      • 3. 计及感应电动机机械暂态的动态负荷模型
      • 4. 计及感应电动机机电暂态的动态负荷模型
      • 动态模型
  • 5. 网络操作及故障处理
    • 1. 电力网络发生故障或操作时，需要修改网络方程或导纳矩阵，相应元件的微分方程
    • 2. 对称故障或操作
      • 1. 修改导纳矩阵对应元素
    • 3. 不对称短路或开断
      • 1. 电力系统稳定分析中，只关心网络节点电压和电流的正序分量
      • 2. 正序增广网络
        • 1. A相为特殊相，表6-2-1
        • 2. A相不是特殊相，接入理想变压器
    • 4. 多重短路和开断，采用综合阻抗矩阵
  • 6. 两种常用方法
    • 1. 基于改进欧拉法的暂态稳定分析迭代法
    • 2. 基于隐式梯形积分法的暂态稳定分析联立求解法
• 3. 暂态稳定分析的直接法
  • 1. 定义与基本概念
    • 含义
      • 比较暂态能量-判断系统的暂态稳定性 -求得系统稳定裕度和稳定域
      • 优：计算速度快，给出稳定度，不需解微分方程
      • 缺：模型简单，结果偏保守，不能保证准确度和可靠性
      • 两方面应用
        • 离线暂态稳定分析中用于故障的扫描和筛选
        • 在线分析，快速给出预想事故的系统稳定度
  • 2. 单机无穷大系统的直接法暂态稳定分析
    • 暂态能量函数的构建
    • 稳定判断准则
      • 单机无穷大系统，直接法=等面积定则
    • 稳定度
    • 直接法关键
      • 构造能量函数
      • 确定系统的临界能量
        • 临界能量偏小，结果保守 偏大，结果太乐观
  • 3. 多机系统直接法暂态稳定分析的数学模型
    • 同步坐标下暂态能量函数和临界能量
      • 扰动结束势能
        • 转子位置势能
        • 磁性势能
        • 耗散势能
    • 惯性中心坐标下暂态能量函数和临界能量
      • 惯性中心坐标COI
        • COI等值转子角
        • COI等值转子角速度
  • 4. 相关不稳定平衡点法（RUEP）
    • n机系统，不稳定平衡点个数
    • RUEP求取
      • 识别失稳模式/识别严重受扰机组群
        • 从大到小机组失稳可能性排队
          • 故障初始加速度和Mi的比值大的机组
          • 故障切除时角速度大的机组
  • 5. 势能边界面积法（PEBS）
    • 沿持续故障轨迹Vp达到最大值的方法-确定临界能量
  • 6. 扩展等面积法（EEAC）
    • 使用前提：系统失稳为双机模式
    • 暂稳判定
      • 加面<减面
    • 稳定度