电力系统分析第17章

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,*,*,第十七章 电力系统暂态稳定性,第十七章 电力系统暂态稳定性,离散数值计算,17.1 引言及基本假设,1、引言,第十七章 电力系统暂态稳定性,TS,问题定义：电力系统受到,较大的扰动,之后各发电机是否能继续保持同步运行的问题,。,代数常微分方程组,简单系统的解析计算,困难：非线性，解析表达困难,曲线,稳定判断,2、基本假设,是否同步运行转子机械运动,时间常数为510秒,只需计及影响大的动态,因素,电力系统的动态过程非常复杂,快得多的过程：忽略动态过程，只考虑静态结果,快得多的过程：恒定,1）忽略发电机定子及电网中的电磁暂态过程，忽略转子电流的周期分量；,理由：,a、,定子及电网的电磁暂态过程很快，百分之几秒，。,b、,非周期分量产生空间静止磁场，作用于转子上的电磁力的空 间方向是快速突变的，即转子运动影响大。,结果：可以突变。,2）不计阻尼绕绕组的电磁暂态过程。,3）不计零序和负序电流的影响，只考虑基波正序分量，电力网可以用正序增广网络表示。,零序理由：,a、/Y,零序不过发电机。,b、,零序合成气隙磁场为0。,负序理由：,a、,合成电枢反应磁场反向旋转信频交变力矩平均值接近于0。,b、,对瞬时值影响也很小。,正序等效定则和复合序网 故障点接入故障附加阻抗,。,5）不考虑频率变化对系统参数的影响,3、近似计算中的简化,1）恒定,2）恒定发电机 +模型,和 相差不大。,3）,P,T,恒定，不考虑原动机调速器的作用,。,4）,忽略暂定过程中发电机的附加损耗,(,a),不稳定,(,b),稳定,(,c),临界情况,不同假设条件计算的结果,17.2 简单电力系统暂态稳定的分析计算,1、各种运行情况下的功率特性,2 大扰动后的定性分析,稳定条件：,1）存在新的平衡点；,2）摇摆不超过不稳定平衡点，临界角,3 等面积定则,1)功率特性曲线上，功角从 变化到 时，,P,T,与,P,e,之间的面积正比于转子功能的变化量,2)加速面积与减速面积,P,T,P,e,：,加速面积,P,T,P,e,：,减速面积，最大可能减速面积,3)等面积定则：加速面积和减速面积相等,(,a),最大可能减速面积加速面积，稳定。,(,b),最大可能减速面积加速面积，不稳定。,(,c),加速面积=减速面积：,(,a),(,b),(,c),4)极限切除角与极限切除时间,5)加速面积与减速面积的计算,初始状态。,过程划分及功率特性。,新平衡点及不稳定平衡点,S,加,，,S,减,。,判断。,6)例题 前面系统,17.3 发电机转子运动方程的数值解法,1、分段计算法,1）推导,2）间断点处理,3）仿真稳定判据：相对功角单调增大超过180则是不稳定的，反之是稳定的。,4）精度与步长，0.010.05,S,5）,第一个时段的计算不同,2、,改进欧拉法,x,K-1,，,x,K,，,离散,t,数值条件,几何解释,1）,欧拉法,2）改进欧拉法,，,k-1,，,k,，,x,K-1,x,K,几何解释,3）转子运动方程的改进欧拉法求解,讨论：,间断点处理。,改进欧拉法局部截断误差为3阶，全局为2阶。,上方法对复杂系统，简单系统均是适用的，只是 的计算方法不同。,3、考虑调节系统作用时的暂态过程计算,动态稳定：计及各种自动调节器作用的较长时间的暂态过程。,讨论：,1）励磁绕组：,2）励磁机：,直流励磁机原理电路图,强励磁动作时：,强励退出时：,17.4 复杂电力系统暂态稳定的基本概念,1、复杂系统,TS,的基本特点,1)当电力系统发生扰动以后，各发电机的电磁功率将按扰动后的网络特征重新分配，有的,P,e,，,有的,P,e,，,加速发电机群中不同发电机的加速速度不同，至于哪台加速、减速，加速、减速速度如何，与网络接线，负荷分布，大扰动的地点，负荷特性等相关。,2）简单系统中不能再简单地应用等面积定则，研究方法是仿真计算，根据 仿真曲线来判断其稳定性,3）转子运动方程中与网络相关的只有项，只要解网络方程求得某一时刻的，则各台机的其他计算与简单系统相同,5）发电机某一时刻输出的电磁功率的多少，由 网络结构和参数，负荷分布和待性、扰动等决定，最简单情况下，只是 的函数,4）转子运动方程用绝对角描述，但是功率分布则由相对角来决定判断稳定性,2、复杂系统暂态稳定计算方法（一）,忽略负荷状态等，则：,2、,复杂电力系统暂态稳定计算方法（二）,1)求动态不能用等值电路,2)负荷动态,+,其他元件动态,保留网络拓扑结构,3)频繁网络变化等,n,维系统,2,n,维方程任意一个元件动态或突变，进行任意相应修改即可,1)发电机的处理,同步旋转的参考轴与,x,轴重合，则得坐标与,xy,坐标之间的变换公式为：,用直角坐标表示的实数网络方程为：,将(1)代入(2)得,讨论：,a）,暂态计算中，解微分方程 ，等系数,V,x,，,V,y,I,x,，,I,y,b）,G,x,、,G,y,、,B,x,、,B,y,、,C,x,、,C,y,均为的函数,c）,模型,G,x,等为常数，,C,x,为的函数,d）,动态,讨论不需要解析表达的方式,2)负荷的处理和其他扰动,变化后修改对应节点的导纳即可,扰动处理相似，保留拓扑结构的优点,1）相对角才是同步的表征,2）绝对角不能用来判断稳定与否，所有单调上升在下降，只表示系统的转速高于或低于同步转速，不是表示失步。,3）稳定判据：,相对角中只要有一个随时间呈单调变化（超过180），,instable,所有角经过振荡后都能稳定在某一项，,stable，,第一摇 摆，振荡坐标。,4、复杂电力系统暂态稳定的判据,17.5 暂态稳定讨论介绍,1、仿真计算方法,2、,EEAC,3、,能量函数法,4、人工智能：神经网络，专家系统,5、暂态稳定控制：查表法等,17.6,小结,1、基本概念：,1）基本假设和近似计算中的简化，为什么？,2）等面积定则,3）极限均除角，极限切除时间,4）仿真计算中暂态稳定判据（绝对角与相对角）,5）励磁系统动态方程,1）转子运动方程的改进欧拉法和分段计算法,2）复杂系统网络方程计算的两种方法,3）暂态仿真方法,2、计算方法：,