電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)

FundamentalofPowerSystem

楊培宏

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內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院電氣自動(dòng)化教研室2/2/2023第一章電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性1、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的概述2、同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性3、簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析2/2/20231、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的概述

靜態(tài)穩(wěn)定：是指電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后，不發(fā)生非周期失步，自動(dòng)恢復(fù)到初始運(yùn)行狀態(tài)的能力，系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定；若不能恢復(fù)到初始的運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)靜態(tài)失穩(wěn)。小擾動(dòng)就是指：小負(fù)荷的投入、切除；系統(tǒng)接線方式的變化；氣溫、氣壓等因素引起的系統(tǒng)參數(shù)變化；發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)出力的輕微變化。2/2/2023根據(jù)旋轉(zhuǎn)物體的力學(xué)定律知：

其中—轉(zhuǎn)子機(jī)械角加速度—轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量—轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度—作用在轉(zhuǎn)子上的不平衡轉(zhuǎn)矩

2、同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性（1）2/2/2023當(dāng)發(fā)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其動(dòng)能為對方程（2）兩邊同時(shí)除以轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值可得：

又

公式（1）可表示為（2）（3）2/2/2023所以有（4）

從而有（6）—發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)，s。其物理意義為：在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上加額定轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)子從停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間。（5）又則2/2/2023由于發(fā)電機(jī)的慣性較大，一般機(jī)械角速度的變化不大，故近似認(rèn)為故有：所以公式（6）可寫成

(7)PE與發(fā)電機(jī)的功率角有著密切的關(guān)系：故用功率角來代替發(fā)電機(jī)的角頻率，具體分析如下：

進(jìn)入2/2/2023發(fā)電機(jī)的q軸（）以電角速度旋轉(zhuǎn)，某一參考相量以同步電角速度旋轉(zhuǎn)，他們之間的夾角為當(dāng)不等于時(shí)，顯然存在如下關(guān)系：所以將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程寫成狀態(tài)方程的形式如下：2/2/2023若也用標(biāo)幺值表示時(shí)，則則可得發(fā)電機(jī)的二階動(dòng)態(tài)模型2/2/20233、簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析簡單電力系統(tǒng)接線圖如右圖所示，其功角特性方程如下：分析簡單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，需作如下幾點(diǎn)假設(shè)：（1）發(fā)電機(jī)采用隱極機(jī)，即xd=xq（2）不計(jì)及自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，P=const，Eq=const2/2/2023發(fā)電機(jī)的二階動(dòng)態(tài)模型為：2/2/2023對于運(yùn)行點(diǎn)a，當(dāng)系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后能夠自動(dòng)恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)，因此a點(diǎn)是靜態(tài)穩(wěn)定的；對于運(yùn)行點(diǎn)b，受到擾動(dòng)后，不是轉(zhuǎn)移到運(yùn)行點(diǎn)a，就是非周期的失去穩(wěn)定，故b點(diǎn)是不穩(wěn)定的，即系統(tǒng)本身沒有能力維持在b點(diǎn)運(yùn)行。所以說，系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定是以為分界點(diǎn)，當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定；當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。2/2/2023ab從功角特性圖上看出，靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)也可表示為：系統(tǒng)臨界穩(wěn)定系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)靜態(tài)失穩(wěn)2/2/2023ENDTHANKS！2/2/2023同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的電壓平衡方程為：又視在功率：所以：2/2/2023