电力系统的运行状态

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1、1第二章电力系统的运行状态及稳定性分析2-1电力系统的运行状态一、电力系统运行的正常和非正常状态1、正常状态遵守的约束条件不等式约束条件：有功电源：发电机无功电源：并联电容器同步调相机同步电动机静止补偿器2等式约束条件：二、电力系统运行状态分类1、正常运行状态：满足等式和不等式约束条件，是经济运行调度的基础。2、警戒状态：满足等式和不等式约束条件，但不等式约束已经接近上下限，以安全调度为主。3、紧急状态：不等式约束遭到破坏，等式约束仍能满足，系统仍能同步运行。4、系统崩溃：不等式、等式约束同时不满足，系统将解列成几个独立的小系统。5、恢复状态：使崩溃后的若

2、干个小系统向并列的大系统运行状态过渡。3电力系统运行状态示意图正常状态（满足负荷需求，进行经济运行）恢复状态（重新并列，恢复对用户供电）系统崩溃（切机、切负荷、断开线路）警戒状态（预防性控制）紧急状态（紧急控制）安全不安全超越不等式约束条件危险重新带负荷预防性控制储备系数减小或干扰概率增大并列紧急控制系统不完整(解列)系统保持原状切负荷解列超越等式约束条件42-2电力系统稳定性的基本概念电力系统稳定性分类：20世纪60年代前：前苏联、我国：静态稳定，动态稳定。西方：静态稳定，暂态稳定。20世纪70年代起，国际通用：静态稳定，暂态稳定一、定义：静态稳定：在一

3、个特定的稳定运行的条件下，电力系统受到任何一个小的扰动，经过一段时间，它能够自动恢复到或者靠近小扰动前的运行条件。暂态稳定：在一个特定的稳态运行条件下，电力系统受到一个特定的大干扰后，能够从原来的运行状态不失去同步地过渡到另一个允许的稳态运行条件。5GEqTLU0功角在时间上表示励磁电势和端电压之间的相角差；功角在空间上表现为发电机转子磁场轴线与定子合成磁场轴线之间夹角。功角特性曲线X6遭受微小扰动后分析a、b两个运行点的过渡过程：a点(静态稳定工作点)：大于0时，转子转速上升，转子制动，趋于0。小于0时，转子转速下降，转子加速，趋于0。b点(静态不稳定工

4、作点)：大于0时，转子转速上升，转子加速，趋于无穷大。小于0时，转子转速下降，转子制动，趋于无穷大。功角特性曲线7静态稳定储备储备系数：为原动机输入功率正常运行情况下，静态稳定储备系数应当大于15%，事故后要求不小于5%。功角特性曲线8整步功率特性曲线根据上面在点a及点b能否稳定运行分析，得出静态稳定判据：当功角与发电机功率的增量有相同符号时，即系统是静态稳定的当系统临界稳定当系统是不稳定的整步功率9三、电力系统暂态稳定分析GEqTU0L1L2简单电力系统及故障时的功角特性10分析电力系统稳定时，最主要的工作在于：确定转子角度、角速度变化的同步发电机转子运

5、动方程定子有3个电枢绕组（空间位置相差120。）转子有励磁和若干阻尼绕组2-3研究电力系统稳定的基本模型一、同步发电机基本机构及模型111213——发电机暂态电抗后的电势；——发电机出口的端电压；——发电机暂态电抗。二阶同步发电机模型转子运动方程：附加代数方程：同步发电机转子运动基本方程式：14同步发电机电磁功率的计算根据同步发电机相量图因为：所以：15二、励磁系统模型励磁控制的作用：不仅控制发电机端电压，还控制发电机的功率因数和电流等参数（1）稳态运行时a)保持发电机在运行中的电压恒定；b)同步发电机并列运行时调节无功功率的分配；c)提高输电线路静态稳定

6、极限，扩大稳定范围；d)可以阻尼和抑制低频震荡。16（2）暂态过程中a)负荷剧烈变化时，调节发电机输出电压；b)系统状态不稳定时，可以强行励磁，提高系统稳定性按励磁电流提供方式不同：（1）直流机励磁系统电刷是约束，100MW以上机组很少使用时间常数大，电压响应速度较慢；（2）交流机励磁系统交流发电机与整流器构成直流电源，有辅助励磁机，轴长；（3）静态励磁系统从发电机出口变压器加整流器。17励磁机可控硅输出移相触发综合放大量测滤波转子电压软负反馈F可控硅励磁调节器其他信号ULfUGGIUG0YHLH可控硅励磁控制系统原理图18和分别为该环节的放大倍数和时间常

7、数。量测滤波：惯性环节。其传递函数可用下式表示——比例常数。——由互感器-整流器装置中的滤波作用所引起的时间常数，较小。综合放大、移相触发、可控硅输出：近似为惯性环节和分别为该环节的放大倍数和时间常数。转子电压软负反馈其作用是提高控制调节系统的稳定性品质，输出量大小与转子电压的变化率有关。19相位补偿传感器信号复归放大限幅输入信号励磁四、原动机调速系统模型三、电力系统稳定器模型（PSS）电力系统频率正比于原动机转速。调速系统由量测、放大、执行三个环节组成。量测环节的输入控制变量：20气轮机模型：汽容效应（调节气门与第一级喷嘴存在管道和空间）高压蒸汽室高再热

8、器中联箱低低轴阀门开度去凝汽室中间再热机组工作原理以给定功率为输入