第二篇電力系統機電暫態過程分析第六章穩定性問題概述和各元件的機電特性第一節概述機電暫態過程主要是電力系統的穩定性問題。電力系統穩定性問題就是當系統在某一正常運轉形狀下遭到某種干擾后，能否經過一定的時間后回到原來的運轉形狀或者過渡到一個新的穩態運轉形狀的問題。tt0反之，假設系統不能回到原來的運轉形狀或者不能建立一個新的穩態運轉形狀，那么闡明系統的形狀變量沒有一個穩態值，而是隨時間不斷增大或振蕩，系統是不穩定的。假設可以，那么以為系統在該正常運轉形狀下是穩定的。穩定的概念①簡單系統〔單機無窮大系統〕~U=常數②等值電路③相量圖IUèqIqèqω當δ角變化，那么電流、各點電壓和功率變化。當Eq、U、不同步，δ角不斷變化，那么電流、電壓、功率振蕩。電力系統失去穩定后，繼電維護動作，將會呵斥大面積停電。在干擾〔短路、切機等〕影響下，Mt=Pt-Pe≠0,使得發電機運轉形狀變化。研討方法：1．靜態穩定分析：自動控制實際的方法微分方程線性化〔小干擾法〕研討線性微分方程特征根〔頻域法〕2．暫態穩定分析：非線性微分方程數值解法〔時域法〕大干擾下不適宜線性化第二節同步發電機組的機電特性一．轉子運動方程J：轉動慣量；α：角加速度；Ω：機械角速度；△M：不平衡轉矩額定轉速下的轉子動能取轉矩基準值機械角速度Ω與電氣角速度ω間的關系為：取---慣性時間常數那么計及和轉子運動方程為或形狀方程方式：慣性時間常數的意義反映發電機轉子機械慣性的重要參數TJ是轉子在額定轉速下的動能的兩倍除以基準功率令取MT*=1，Me*=0，那么當發電機空載時，如原動機將一個數值等于MN的恒定轉矩〔MT*＝1〕加到轉子上，那么轉子從靜止形狀啟動到額定值時所需的時間。在穩定計算中，當已選好全系統一致的基準功率SB幾臺發電機合并成一臺等值發電機二．電磁轉矩ME和電磁功率PE機端功率：1．電阻耗費的功率2磁場能量變化釋放的功率3經氣隙傳送的功率電磁功率：電磁轉矩：穩定分析中的近似簡化：1．因直流分量和負序電流對轉子繞組的平均轉矩為零，所以●

不計〔不計定子繞組的暫態過程〕以及其諧波●

不計負序電流及其諧波●

只思索產生同步轉矩的正序電流的影響2．r=0〔不計定子繞組的暫態過程，更無必要計及其衰減〕3．ω≈1以上簡化的結果是：只思索定子的正序頻電流時，電磁功率、電磁轉矩為：〔一〕簡單系統中發電機的功率●簡單系統：一臺同步發電機與無限大容量電源組成的系統~ù=constTJ=∞x'dxT1xLxT2xl1.隱極機的功角特性⑴發電機用Eq、xd表示(即假設勵磁回路電壓、電流無變化，Eq為常數〕是正弦曲線，極限功率，極限功率角⑵發電機用E‘q、xd表示〔不計阻尼時，暫態電動勢在干擾的瞬間不變，并近似以為自動調理勵磁安裝的作用能堅持E‘q＝常數∴是δ的函數，極限功率角⑶發電機用表示其中，近似計算中，往往以替代，由變化的趨勢反映的變化趨勢。⑷機端電壓UG恒定(假設自動調理勵磁安裝作用極強能堅持UG＝C〕2．凸極機的功角特性⑴發電機用Eq、xd表示(即假設勵磁回路電壓、電流無變化，Eq為常數〕極限功率角<90o⑵發電機用E‘q、xd表示〔不計阻尼時，暫態電動勢在干擾的瞬間不變，并近似以為自動調理勵磁安裝的作用能堅持E‘q＝常數∴是δ的函數，極限功率角(二)、多機系統中發電機的功率當發電機用表示導納角任一臺發電機的功率角的改動，將引起全系統各機組電磁功率的變化。穩定分析是全系統的綜合問題。兩機系統δ12PE2PE1三．電勢變化過程的方程式勵磁回路電壓方程：計及第三節自動調理勵磁系統的原理和數學模型一．主勵磁系統〔一〕直流勵磁機勵磁～AVR(二)交流勵磁機勵磁●自并勵勵磁〔三〕主勵磁機的方程和框圖G～副勵繞組中電流的電磁慣性，將按的時間常數滯后變化，即一階慣性環節：磁飽和景象用負反響表示∑-+二．自動調理勵磁安裝G～量測濾波TATV勵磁機綜合放大移相觸發晶閘管輸出轉子電壓軟負反響其他信號量測濾波：電壓互感器是具有電抗的變壓器，慣性環節電流互感器，有放大倍數

綜合放大、移相觸發、晶閘管輸出：取為一階慣性環節軟負反響〔PID調理〕：當變化快時調理使之變化慢些，與變化率成正比的調理，慣性微分環節綜合得：-k∑++-∑+∑++∑+-+-其他信號副勵磁機輸出是不包括控制方法的功能原理性框圖〔傳送函數〕勵磁系統傳送函數表示了時間常數相差甚大的