电力系统分析ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电力系统分析,本章提示,等面积定则,及求,极限切除角,的方法；,分段计算法；,复杂电力系统暂态稳定的分析方法；,电力系统异步运行的概念。,第,14,章 电力系统暂态稳定,本章提示第14章 电力系统暂态稳定,14.1,电力系统暂态稳定概述,忽略频率变化对系统参数的影响,忽略发电机定子电流的非周期分量,发电机的参数用,E,和,X,d,表示,当发生不对称短路时，,忽略负序和零序分量电流,对发电机转子运动的影响,忽略负荷,的动态影响,在简化计算中，还,忽略暂态过程中发电机的附加损耗。,14.1 电力系统暂态稳定概述忽略频率变化对系统参数的,14.2,简单电力系统暂态稳定,1.,系统在各种运行方式下发电机的电磁功率,(1),正常运行方式,14.2 简单电力系统暂态稳定1.系统在各种运行方式下,（2）,故障运行方式,故障时,（2）故障运行方式故障时,(3),故障切除后的运行方式,(3)故障切除后的运行方式,2.,系统受大干扰后的物理过程分析,恢复到同步转速,恢复到同步转速,2.系统受大干扰后的物理过程分析恢复到同步转速恢复到同步转,图14.3 功角随时间变化曲线,14.2 简单电力系统暂态稳定的分析计算,功角随时间变化的关系曲线。,在这种情况下，该系统在受到,此种扰动后是暂态稳定的。,故障是在大于C 角度后才被切,除，则系统将可能失去稳定性，,图14.3 功角随时间变化曲线14.2 简单电力系统暂,发电机在加速期间，功角由 移到 时过剩转矩对转子所做的功为,加速面积,在减速期间，由 过程中，转子克服制动转矩消耗的有功为,减速面积,3.,等面积定则,发电机在加速期间，功角由 移到 时过剩转矩对,总结:,总结:,例题14.1,如图所示的简单电力系统，两相接地短路发生在双回输电线路的一回线的始端，各参数如图中所示。,试计算为保持暂态稳定要求的极限切除角。,14.2 简单电力系统暂态稳定的分析计算,例题14.1 如图所示的简单电力系统，两相接地短路发生在双回,图14.4 例14.1图,图14.4 例14.1图,解：,1）,计算各元件参数的标么值,运行参数,14.2 简单电力系统暂态稳定的分析计算,选基准值，选取,解：1）计算各元件参数的标么值运行参数 14.2 简单电力,2）系统正常运行时,发电机与无限大系统间电抗为,=0.17+0.1+0.57/2+0.118=0.673,发电机暂态电势和初始运行功角 为,14.2 简单电力系统暂态稳定的分析计算,2）系统正常运行时发电机与无限大系统间电抗为 =0.17,3）系统故障时,据正序等效定则，在正序网络的故障点f接入附加电抗 ，当发生两相短路接地故障时，附加电抗 是负序、零序网络在故障点f的等值电抗 与 的并联,由图所示的负序零序等值电路得,则附加电抗 为,故障时的等值电路如图d所示，发电机与系统间的等值电抗为,故障时发电机输出的最大电磁功率为,14.2 简单电力系统暂态稳定的分析计算,3）系统故障时 据正序等效定则，在正序网络的故障点f接,4）故障切除后,故障线路切除后的等到值电路如图e所示，,发电机与系统间的电抗为,=0.17+0.1+0.57+0.118=0.858,此时发电机输出的最大功率为,14.2 简单电力系统暂态稳定的分析计算,4）故障切除后故障线路切除后的等到值电路如图e所示，,5)极限切除角,=0.0855,14.2 简单电力系统暂态稳定的分析计算,5)极限切除角=0.085514.2 简单电力系统暂态稳定,发电机转子运动方程的数值解法,发电机转子运动方程是非线性的常微分方程，一般用数值计算方法求其近似解。,数值计算方法:分段计算法和改进欧拉法。,为了保持电力系统的暂态稳定性，需要知道必须在多长时,间内切除短路故障，即,极限切除角,jq,对应的极限切除时,间t,jq,，,这就需要找出发电机受到大干扰后，转子相对角,随时间变化的规律，即=(t)曲线，此曲线称作,摇摆,曲线,。,发电机转子运动方程的数值解法 发电机转子运动方程是非,一个时间段的中点至下一个时间段的中点不平衡功率P保持不变，并等于下一时间段开始时的不平衡功率。如图14.5（a）所示。,每个时间段内的相对角速度保持不变并等于该时间段中点的相对角速度。如图14.5(b)所示。,1.分段计算法,为手工计算方法，它把转子运动过程分解成一系列小的时间段，根据前一时间段计算所得结果作为本时间段计算的初始条件，推算出本时间段的状态变量变化结果，这种方法步骤简单，概念明确，缺点是精度较差。,(1)用分段计算法求解时的假设条件,14.3 发电机转子运动方程的数值解法,这种计算方法是“以直代曲，以不变代替变化”，计算中存在误差，当时间,段选择足够小时，误差相应减小，通常取t0.05s。当能预料到同步振,荡的振幅不大时，可取t0.1s；要求精度较高的场合，取t=0.02。,一个时间段的中点至下一个时间段的中点不平衡功率P保持不变，,图14.5分段计算法示意图,14.3 发电机转子运动方程的数值解法,图14.5分段计算法示意图14.3 发电机转子运动方程的数值,(2)分段计算法的计算步骤,1）选取t，求常数,K360f tT,；,2）第一时段,(14.14),第一时段末的功角,(14.15),则,(14.16),14.3 发电机转子运动方程的数值解法,(2)分段计算法的计算步骤1）选取t，求常数K360f,3)第二时段后，若为故障后方式（），则过剩功率,(14.17),则,(14.18),如果已经计算到故障切除时间，故障切除的瞬间，运行点由,c,点跃变到,e,点，过剩功率分别为,(14.19),(14.20),则,(14.21),故障切除后，求过剩功率时，应将 改为 ，重复第,3）,步，直至计算到要求的时间后结束。,14.3 发电机转子运动方程的数值解法,3)第二时段后，若为故障后方式（），则过剩功率(1,2.改进欧拉法,常微分方程初值问题的数值解法，适于计算机计算。,微分方程式为,(14.22),改进欧拉法的预估校正方程为,上式中第一方程式为预估方程；第二方程式为校正方程；第三方程式为初始条件。,求解上式时，从已知的初值（,t0，,）开始，离散地,逐点求出对应于时间 的函数,X,的近似值,取步长,14.3 发电机转子运动方程的数值解法,2.改进欧拉法常微分方程初值问题的数值解法，适于计算机计算,第（n1）时段开始时，和的变化率即第n时段结,束时的变化率,3)第（n1）时段末和的预估值,(14.26),不平衡功率,(14.27),1)当第n时间段结束时，可知道对应于该时段末的状态 、,和该时段末的电磁功率 和不平衡功率 。,3改进欧拉法的计算步骤,(14.24),(14.2),14.3 发电机转子运动方程的数值解法,第（n1）时段开始时，和的变化率即第n时段结3),4)第（n1）时段末对应于和预估值的变化率为,5)第(n+1)时段中和的平均变化率为,(14.28),(14.29),(14.30),6)第（n1）时段末、P及P的校正值为,(14.31),(14.32),(14.33),(14.34),14.3 发电机转子运动方程的数值解法,4)第（n1）时段末对应于和预估值的变化率为5)第(,图14.改进欧拉法计算简单系统,摇摆曲线的原理框图,14.3 发电机转子运动方程的数值解法,图14.改进欧拉法计算简单系统14.3 发电机转子运动方程,对于一个受大干扰的电力系统，故障的切除时间不同，系统的稳定状态也不同，在使用改进欧拉法求解t、t曲线时，对应不同的切除时间，要进行多次计算,才能求出其故障切除时间。这种计算法其局部截断误差与h成比例，其全部截断误差与h成比例。h越小，则截断误差越小，但计算机的有效位数的限制引起的舍入误差却随h减小、运算次数的增多而增大，故h的选择应适当，一般在暂态稳定计算中h取0.010.05s。,14.3 发电机转子运动方程的数值解法,对于一个受大干扰的电力系统，故障的切除时间不同，系统的稳定状,14.3,复杂电力系统暂态稳定的分析计算,复杂电力系统中任一台发电机输出的电磁功率，是该发电机电势相量相对其他发电机电势相量相角差（）的函数。若得到大干扰后各台发电机转子之间相对功角随时间变化的曲线，可根据任意两台发电机之间的相对角（）随时间的变化来判断暂态稳定性，若相对角（）随时间不断增大且超过180时，可判断该系统不能保持暂态稳定。,14.3 复杂电力系统暂态稳定的分析计算复杂电力系统中任一,电力系统分析ppt课件,分析:,在发生大干扰后，、都随时间增加，如图14.9b所示，有的可能大于简单电力系统中的稳定极限，但三台发电机的相角差 、并没有随时间的增大而越过180，经过一段时间摇摆后，在新的数值上稳定来，所以说此系统仍是暂态稳定的。,图14.9c中#1发电厂发电机电势与#2、#3两个电厂中发电机电势的相角差 和 随时间不断增大，这说明#1发电厂与其他两个发电厂失去了同步，而#2与#3电厂间发电机电势相角差 并没有无限地增大，所以第二和第三发电厂间保持了同步。然而从整个系统来说，还是暂态不稳定的。,14.4,复杂电力系统暂态稳定的分析计算,分析:在发生大干扰后，、都随时,14.4,提高电力系统暂态稳定性的措施,1.快速切除短路故障,2.釆用自动重合闸装置,14.4 提高电力系统暂态稳定性的措施1.快速切除短路故障,单回线按相和三相重合闸的比较,按故障相切除故障可,提高,系统暂态稳定性,单回线按相和三相重合闸的比较按故障相切除故障可,单回线按相和三相重合闸的比较,按故障相切除故障可,提高,系统暂态稳定性,单回线按相和三相重合闸的比较按故障相切除故障可,3.强行励磁,强行励磁装置,4.快速减小原动机功率,3.强行励磁强行励磁装置4.快速减小原动机功率,5.采用电气制动,制动电阻接入方式,当电阻串联接入时，断路器正常时是闭合的，投入制动电阻时将断路器断开。,并联接入时，开关正常时是断开的，投入制动电阻时将其闭合。,5.采用电气制动制动电阻接入方式 当电阻串联接入时，,图14.9同步发电机转入异步运行,14.5 电力系统的异步运行,1.异步运行,正常运行,稳定的异步运行状态,同步震荡阶段,图14.9同步发电机转入异步运行14.5 电力系统的异步运,电气制动的作用,电气制动的作用,制动电阻太小时的情形,制动电阻太小时的情形,6.串联电容器的强行补偿,7.变压器中性点以小电阻接地,中性点接入小电阻,8.设置中间开关站,6.串联电容器的强行补偿7.变压器中性点以小电阻接地中,图14.9同步发电机转入异步运行,14.5 电力系统的异步运行,1.异步运行,正常运行,稳定的异步运行状态,同步震荡阶段,图14.9同步发电机转入异步运行14.5 电力系统的异步运,2.解列运行,如果釆取了各种必要措施，还不能抑制系统振荡时，为了防止事故的扩大，则应经过手动或自动方式在系统中的解列点将系统分解为几个独立的、各自同步运转的部分，解列点要选择恰当，应使解列后的各个独立部分的电源和负荷之间的有功功率和无功功率大体上平衡，使各部分的电压和频率都接近于额定值。这样，各个部分可以继续稳定运行，保证对负荷的供电。当故障消除，经过调整，可再把各个部分重新并列，恢复系统的正常运行方式。,14.5 电力系统的异步运行,2.解列运行如果釆取了各种必要措施，还不能抑制系统振荡时，为,3.再同步,如果系统中无功功率的容量较大，无功功率储备充分，异步运行的发电机能够提供相当的平均异步功率，而且机组和系统均能承受短期异步运行时，则,可以利用这短时的异步运行状态将机组再次拉入同步。再同步时，一方面调整调频器，以减小平均转,差率，直至短时转差率为零；另一方面调节励磁增,大电势，即增大同步功率，便于发电机进入持续同,步状态。,14.5 电力系统的异步运行,3.再同步如果系统中无功功率的容量较大，无功功率储备充分，,