電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析第一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第六章電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析第一節(jié)概述第二節(jié)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定第三節(jié)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定第二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述第三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義給定運(yùn)行條件下的電力系統(tǒng)，在受到擾動(dòng)后，如果能重新恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行平衡狀態(tài)或新的運(yùn)行平衡狀態(tài)，并且系統(tǒng)中的多數(shù)運(yùn)行參數(shù)可維持在一定的允許范圍內(nèi)，使整個(gè)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，即稱(chēng)電力系統(tǒng)是穩(wěn)定的。第四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分類(lèi)根據(jù)性質(zhì)的不同，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性可分為功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定三類(lèi)。（一）功角穩(wěn)定不考慮發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作用——空載電勢(shì)Eq恒定不考慮原動(dòng)機(jī)調(diào)速器的作用——發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率PT恒定～G第五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、功角穩(wěn)定的含義和本質(zhì)功角δ：發(fā)電機(jī)電勢(shì)與系統(tǒng)電壓的相角差。功角穩(wěn)定性：即系統(tǒng)受到干擾之后，Ｅq與Ｕ之間的夾角能穩(wěn)定于一個(gè)固定值。功角穩(wěn)定，是系統(tǒng)穩(wěn)定的首要條件。功角穩(wěn)定的本質(zhì)：并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)它們的電角速度都相等時(shí)，稱(chēng)它們處于同步運(yùn)行狀態(tài)。功角穩(wěn)定的本質(zhì)就是系統(tǒng)受到干擾之后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可以穩(wěn)定于同步轉(zhuǎn)速，這樣線(xiàn)路上的電流、電壓、發(fā)電機(jī)輸出功率等電磁參數(shù)都能在擾動(dòng)之后能保持穩(wěn)定。功角穩(wěn)定取決于系統(tǒng)中每一臺(tái)發(fā)電機(jī)維持或恢復(fù)其電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系的能力。第六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、功角穩(wěn)定分類(lèi)(1)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性的失步，自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。(2)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并過(guò)渡到新的或恢復(fù)到原來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力，通常指第一或第二擺不失步。(3)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定：指系統(tǒng)受到小、大干擾后，在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，不發(fā)生振幅不斷增大的振蕩而失步，即保持長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定性的能力。遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)路的輸電能力受這3種穩(wěn)定能力的限制，有一個(gè)極限。它既不能等于或超過(guò)靜態(tài)穩(wěn)定極限，也不能超過(guò)暫態(tài)穩(wěn)定極限和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限。在我國(guó)，由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題較突出，因而線(xiàn)路輸送能力相對(duì)國(guó)外來(lái)說(shuō)要小一些。第七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日（二）電壓穩(wěn)定1、定義：電力系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后，憑借系統(tǒng)本身固有的特性和控制設(shè)備的作用，能維持所有母線(xiàn)電壓在可接受范圍。2、電壓不穩(wěn)定的原因電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象，一般出現(xiàn)在電源遠(yuǎn)離負(fù)荷中心或愉電系統(tǒng)帶重負(fù)荷的情況，當(dāng)無(wú)功電源（發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、電容器，高壓輸電線(xiàn)）突然切除，或者電力系統(tǒng)的無(wú)功電源不足，負(fù)荷（特別是無(wú)功負(fù)荷）慢慢增加到一定程度時(shí)，有可能使電壓大幅度下降，以致發(fā)生所謂電壓崩噴現(xiàn)象。這時(shí)系統(tǒng)中大量電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)甩掉大量負(fù)荷，最后導(dǎo)致電力系統(tǒng)的解列，甚至使電力系統(tǒng)的一部分或全部瓦解。第八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日如（a）圖所示，在點(diǎn)a切除無(wú)功電源，電壓下降，到點(diǎn)b電壓崩噴，到點(diǎn)c局部電力系統(tǒng)瓦解。如（b）圖所示，由于負(fù)荷（特別是無(wú)功負(fù)荷）的逐漸增加，到點(diǎn)a開(kāi)始電壓崩潰，到點(diǎn)b開(kāi)始發(fā)生振蕩。無(wú)功電源切除電壓崩潰

負(fù)荷增加電壓崩潰第九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日（三）頻率穩(wěn)定1、定義：電力系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后，憑借系統(tǒng)本身固有的特性和控制設(shè)備的作用，能維持系統(tǒng)頻率在可接受范圍。2、頻率不穩(wěn)定的原因：電力系統(tǒng)的頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象出現(xiàn)在有功電源開(kāi)斷或負(fù)荷突然增大時(shí)，由于電源和負(fù)荷間有功功率的嚴(yán)重不平衡，會(huì)引起電力系統(tǒng)領(lǐng)率突然大幅度下降，威脅電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行（如汽輪機(jī)葉片強(qiáng)烈振動(dòng)，發(fā)電廠(chǎng)輔助機(jī)械的不正常工作）。如果不立即采取措施，使頻率恢復(fù)正常，將會(huì)使整個(gè)發(fā)電廠(chǎng)解列，電力系統(tǒng)有功功率不平衡加劇，頻率進(jìn)一步下降，產(chǎn)生所謂頻率崩潰現(xiàn)象，導(dǎo)致全系統(tǒng)的瓦解。第十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日曲線(xiàn)1表示電力系統(tǒng)失去少量電源△P，但電力系統(tǒng)尚有足夠的備用電源，所以能夠很快使頻率恢復(fù)。曲線(xiàn)2表示失去很大電源△P，同時(shí)電力系統(tǒng)又無(wú)足夠備用電源，所以頻率就一直下降，以至崩潰。第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、靜態(tài)穩(wěn)定的概念靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)的能力。靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題實(shí)際上就是確定小擾動(dòng)下系統(tǒng)的某個(gè)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)點(diǎn)能否保持。0自發(fā)振蕩，靜態(tài)失穩(wěn)非周期性失步，靜態(tài)失穩(wěn)靜態(tài)穩(wěn)定第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的物理過(guò)程分析a點(diǎn)：小擾動(dòng)后能自行恢復(fù)到原先的平衡狀態(tài)，靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。圖7-1(b)第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日b點(diǎn)：小擾動(dòng)后，轉(zhuǎn)移到a點(diǎn)或失去同步，靜態(tài)不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。圖7-1(b)第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D7-1(b)周期衰減振蕩a點(diǎn)是靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D7-1(b)非周期失穩(wěn)轉(zhuǎn)移到a點(diǎn)b點(diǎn)是靜態(tài)不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日a點(diǎn)穩(wěn)定，處于功角特性的上升沿，該點(diǎn)的斜率大于0；b點(diǎn)不穩(wěn)定，處于功角特性的下降沿，該點(diǎn)的斜率小于0。簡(jiǎn)單系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)：運(yùn)行點(diǎn)處功角特性的斜率（導(dǎo)數(shù)）大于0，即：整步功率系數(shù)

整步功率系數(shù)大小可表示系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的程度。整步功率系數(shù)值越小，靜態(tài)穩(wěn)定的程度越低。整步功率系數(shù)等于0，則是穩(wěn)定與不穩(wěn)定的分界點(diǎn)，即靜態(tài)穩(wěn)定極限點(diǎn)。在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中靜態(tài)穩(wěn)定極限點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的功角就是功角特性的最大功率所對(duì)應(yīng)的功角。(7-2)第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)正常運(yùn)行方式的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備要求事故后運(yùn)行方式的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備要求

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》：穩(wěn)定極限點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率某一運(yùn)行情況下的輸送功率第十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日b點(diǎn)：靜態(tài)不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)a點(diǎn)：靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)穩(wěn)定判據(jù)：整步功率系數(shù)簡(jiǎn)單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)為凸極機(jī)時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定分析第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施1、利用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置2、減小元件的電抗3、改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用中間補(bǔ)償設(shè)備第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、利用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置2.521.8131.15124.68°117.15°90°無(wú)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁器：基本恒定

自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁器作用一般：基本恒定

自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁器作用很強(qiáng)：基本恒定自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁器可增大極限點(diǎn)功率、極限功角和靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)，即可增強(qiáng)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性。第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器時(shí)，穩(wěn)定極限由SEq=0確定，為圖中的a點(diǎn)。安裝電壓偏差比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，如果Ke（偏差放電倍數(shù)）選擇合適，穩(wěn)定極限近似由SE’q=0確定，為圖中的b點(diǎn)。安裝PSS或強(qiáng)力式調(diào)節(jié)器，穩(wěn)定極限近似由SUG=0確定，為圖中的c點(diǎn)。abc第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、減小元件的電抗

（1）采用分裂導(dǎo)線(xiàn)

（2）提高線(xiàn)路額定電壓輸電線(xiàn)路電抗的標(biāo)么值與電壓的平方成反比（3）采用串聯(lián)電容補(bǔ)償一般，串聯(lián)電容補(bǔ)償度愈大，線(xiàn)路等值電抗愈小，對(duì)提高穩(wěn)定性愈有利。但補(bǔ)償度過(guò)大，可能造成很大的短路電流，還可能出現(xiàn)負(fù)阻尼效應(yīng)。第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用中間補(bǔ)償設(shè)備調(diào)相機(jī)靜止電容器可互換功率地方電力系統(tǒng)中間點(diǎn)電壓得到維持，減小系統(tǒng)之間的電氣距離（1）增加輸電線(xiàn)路的回路數(shù)（2）中繼電力系統(tǒng)和中繼補(bǔ)償設(shè)備輸電線(xiàn)路中間降壓站～G～G～G第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、暫態(tài)穩(wěn)定的概念電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并過(guò)渡到新的或恢復(fù)到原來(lái)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的能力。暫態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行狀態(tài)下受到較大干擾時(shí)的穩(wěn)定性問(wèn)題。大干擾：短路故障，突然斷開(kāi)線(xiàn)路、變壓器或發(fā)電機(jī)，大量負(fù)荷的切除或投入等。系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動(dòng)前的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，而且與擾動(dòng)的類(lèi)型、地點(diǎn)及持續(xù)時(shí)間均有關(guān)。第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、暫態(tài)穩(wěn)定物理過(guò)程分析1、各階段功角特性正常運(yùn)行發(fā)生短路短路切除注意發(fā)電機(jī)模型與靜態(tài)穩(wěn)定分析的不同第二十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日PTP0δPIPIIPIII第二十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、暫態(tài)過(guò)程中系統(tǒng)的功率特性與運(yùn)動(dòng)軌跡（1）故障及時(shí)切除a-b-c-d-e-f-e-k-振蕩圖8-2圖