电力系统的运行状态及

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1、第二章电力系统的运行状态及稳定性分析一、电力系统运行的正常和非正常状态有功电源：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2-1电力系统的运行状态不等式约束条件：等式约束条件：1、正常状态遵守的约束条件11、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

2、的若干个小系统向并列的大系统运行状态过渡。二、电力系统运行状态分类2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32-2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

3、代起，国际通用：静态稳定，暂态稳定一、定义：静态稳定：在一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。4GEq功角在时间上表示励磁电势和受电端电压之间的相角差；X发电机输出的电磁功率方程：二、电力系统静态稳定分析根据同步发电机相量图，推导同步发电机输出电磁功率方程因为：所以：I5GEq功角特性曲线X发电机输出的电磁功率方程：二

4、、电力系统静态稳定分析6同步发电机的功率流程：二、电力系统静态稳定分析7遭受微小扰动后a、b两个运行点的过渡过程分析：a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：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(静态稳定工作点)：(静态不稳定工作点)8GEq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。X发电机输出的电磁功率方程：二、电力系统静态稳定分析9用图示功角的双重物理意义10转子因有原动机的驱动

5、转矩克服定子合成磁极的制动转矩而作功,实现机电能量转换,将由原动机输入的机械能转变为电能输出。功角是研究同步发电机运行状态的一个重要参数，它不仅决定了发电机输出有功功率的大小，而且还反映发电机转子的相对空间位置，通过它把同步电机的电磁关系和机械运动紧密联系起来。11为原动机输入的电磁功率功角特性曲线对静态稳定储备系数的要求：正常运行情况下应大于15%事故后要求不小于5%静态稳定储备储备系数：12整步功率特性曲线功角与发电机电磁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根据上面在点a及点b能

6、否稳定运行分析，得出静态稳定判据：13三、电力系统暂态稳定分析GEq简单电力系统及故障时的功角特性142-3研究电力系统稳定的基本模型同步发电机基本原理152-3研究电力系统稳定的基本模型同步发电机基本原理162-3研究电力系统稳定的基本模型同步发电机定子绕线示意图汽轮发电机转子结构示意图定子有3相电枢绕组（空间位置相差120。）转子有励磁和若干阻尼绕组17182-3研究电力系统稳定的基本模型同步发电机转子磁极绕线示意图汽轮发电机转子结构示意图192-3研究电力系统稳定的基本模型同步发电机转子磁极绕线示意图汽轮发电机转子绕组绕

7、线结构示意图20212-3研究电力系统稳定的基本模型水轮发电机转子运动示意图222-3研究电力系统稳定的基本模型同步发电机转子磁极绕线示意图水轮发电机转子结构示意图23分析电力系统稳定的最主要工作在于确定：转子角度、角速度变化的同步发电机转子运动方程发电机定子：有3相电枢绕组（空间位置相差120。）发电机转子：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现代汽轮发电机均为2极极数多24——发电机暂态电抗后的电势矢量；——发电机出口的端电压矢量；——发电机输出电流矢量；——发电机暂态电抗。二阶

8、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：转子运动方程：25二、励磁系统模型一般情况下，发电机既带有功负载，又带感性无功负载:有功电流的变化影响发电机的转速及频率无功电流的变化影响发电机的电压。为了保持发电机的频率和电压的稳定，必须随负载变化及时