电网交流互联对电网暂态稳定性的影响论文

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1、电网交流互联对电网暂态稳定性的影响论文摘要：华北电力设计院和东北电力设计院所做的《东北、华北电网联网工程系统专题设计》报告中指出，华北、东北电网交流互联后各自电网中一些线路或断面的暂态稳定极限值下降幅度较大。这一现象引起了有关部门及从事电力系统分析工作人员的关注。针对这一现象，从暂态稳定理论和比对计算两个方面进行了分析，并指出受端系统惯量显著增大是产生这一现象的主要原因，同时还指出了在电力系统暂态稳定分析工作中，系统等值和网格化简时对一些小容量机组的处理应慎重。关键词：电网交流互联暂态稳定惯性时间常数1前言华北、东北两个装机容量均在30000M1、M2、PM1、PM2、PE

2、1和PE2分别为两台机的转角、惯性时间常数、原动机功率标幺值、发电机电磁功率标幺值。根据网络功率平衡方程式，可得发电机的电磁功率方程式为PE1＝E21G11＋E1E2G12cosδ12＋E1E2B12sinδ12（3）PE2＝E22G22＋E1E2G12cosδ12－E1E2B12sinδ12（4）式中E1、E2、G11、G22、G12、B12分别为两台发电机内电势、发电机内电势节点的自电导和两机间转移电导、电纳；δ12＝δ1－δ2。对于输电系统，电阻远小于电抗，因此G12远小于B12。令G12＝0，式（3）（4）可简化为PE1＝E21G11＋E1E2B12sinδ12（5

3、）PE2＝E22G22－E1E2B12sinδ12（6）在初始稳态情况下，δ12＝δ0，发电机原动机机械功率与电磁功率相等，即PM1＝PE10PM2＝PE20则由式（5）（6）可得PM1＝E21G11＋E1E2B12sinδ0（7）PM2＝E22G22－E1E2B12sinδ0（8）系统初始角δ0的值在0°～180°范围内，sinδ0＞0。式（1）减去式（2）并将式（5）和（6）代入可得式（9）就是两机系统的相对角加速度特性。考虑式（7）和（8），可知式（9）中的PM为正常数，PE仅随δ12的变化而变化。以下从能量函数角度分析两机系统的暂态稳定性。设系统在t＝0时，δ12＝

4、δ0，相对角加速度特性为曲线Ⅰ（见图3）；受到故障扰动时，相对角加速度特性为曲线Ⅱ，此时δ12增大，直到δ12＝δc时，切除故障；以后相对角加速度特性变为曲线Ⅲ。由于发电机采用经典模型，因此发电机原动机的机械功率PM1、PM2和内电势E1、E2保持恒定。为了简化，以下将δ12和ω12的下标省略，分别用δ和ω表示。图3等值两机系统角加速度特性曲线式（10）表示，在系统相对角从δ0变化到δ的过程中，系统单位质量积蓄的动能。其物理意义见图3，暂态过程中系统单位质量的动能为相对角加速度特性曲线与横轴所围成的面积，横轴上方曲线所围的面积为加速面积，横轴下方曲线所围的面积为减速面积。当

5、电力系统发生短路故障时，系统运行点从曲线Ⅰ的a点变化为曲线Ⅱ的b点，由于PM和PE间的不平衡，会出现系统相对角加速度。在b点，相对角加速度为正值，相对角速度从0开始逐渐增大，使系统相对角从δ0开始增大。到达c点时，故障切除，系统运行点变为曲线Ⅲ的d点，相对角加速度变为负值，相对角速度开始逐渐减小但仍大于零，δ继续增大。当δ继续增大到δm时，相对角速度减小为零，此后δ开始减小，因此δm为系统故障后第一摇摆周期中两机间的最大相对角。曲线Ⅲ在d、e两点间与横轴所围的面积为故障切除后系统可能的最大减速面积。当这一面积与故障切除时刻系统的加速面积相等时，系统达到暂态稳定极限；如果这一

6、面积小于故障切除时刻系统的加速面积，系统将失去暂态稳定。以下研究受端系统惯性时间常数M2增大时，对系统暂态稳定性的影响。从式（9）可以看出，M2增加将使系统相对角加速度特性曲线的形状发生变化。首先，由式（8）可知，式（9）右侧第一项PM减小，系统相对角加速度特性曲线向下平移；式（9）右侧第二项PE是正弦曲线，随着M2的增大，其最大值减小，意味着系统相对角加速度特性曲线的曲率减小。从系统相对角加速度特性曲线的形状，不易直接看出M2增大对系统暂态稳定性的影响。但可从系统受到扰动后暂态能量的解析式出发，来研究M2增大对系统暂态稳定性的影响。系统在初始稳态运行情况下，相对角加速度为

7、零，由式（9）可得当系统中一回输电线发生三相短路时，系统转移电纳从B12变为B′12，而B′12＜B12，系统相对角加速度大于零，系统相对角速度从0开始逐渐增大，系统相对角从δ0开始逐渐增大。当系统相对角变为δc时，故障线路跳开，系统转移电纳变为B″12，且B′12＜B″12＜B12。首先研究两机系统在遭受上述扰动后的暂态能量，在此基础上，研究受端系统惯性时间常数M2增大，对系统暂态能量的影响。需要说明的是，两机系统在遭受上述扰动后，系统相对角从δ0增加到故障切除后系统第一摇摆暂态过程中最大相对角δm时，系统的暂态