电力系统故障分析第七章 电力系统振荡分析

第七章小干扰法分析简单小干扰法（Small Disturbance Analysis）是电力系统稳定分析中常用的一种方法。

它的基本思想是在系统运行基准状态下，对系统进行微小的扰动，然后通过线性化的电力系统模型对扰动进行分析，从而得到系统的稳定性和动态响应。

小干扰法分析的目的是研究系统对扰动的响应情况，包括发电机转速和功率的变化、传输电流的变化等。

通过小干扰法可以得到系统的频率响应、阻尼特性、振荡模式等重要参数，为系统的稳定性评估和控制提供依据。

小干扰法分析的基本步骤如下：1.设置系统基准状态：选择适当的系统基准状态，包括发电机的初始状态、负荷水平、运行模式等。

2.选择扰动源：选择适当的扰动源，通常是对发电机进行微小的扰动，如改变发电机的励磁电压、转动惯量等。

3.建立线性模型：根据系统的非线性方程，对系统进行线性化处理，得到线性模型。

线性模型一般采用状态空间表达形式，包括状态方程和输出方程。

4.求解特征值问题：将线性模型进行特征值分解，求解特征值和特征向量，从而得到系统的固有频率和振动模式。

5.分析响应特性：根据特征值和特征向量，进一步分析系统的频率响应、阻尼特性和振动模式等。

小干扰法分析的主要优点是方法简单、计算量小、结果准确。

但它也有一些局限性，如只适用于小扰动、线性系统模型等。

在实际应用中，通常将小干扰法与其他方法结合使用，如大干扰法、直接分析法等，以获得更全面准确的稳定性分析结果。

小干扰法分析在电力系统稳定性研究和控制中具有重要的应用价值。

它可以用于评估系统稳定性、设计稳定性控制器、优化负荷分配等。

它也可以用于系统故障分析、可靠性评估、新能源接入方案评估等方面。

总之，小干扰法是电力系统稳定分析中常用的一种方法，通过微小的扰动以及线性化处理，可以得到系统的稳定性和动态响应。

它具有简单、准确等优点，在实际应用中具有广泛的应用前景。

第七章电力系统暂态稳定第一节概述暂态稳定是指电力系统在某个正常运行方式下，突然受到某种大的干扰后，经过一段暂态过程，所有发电机能否恢复到相同速度下运行，能恢复则称系统在这种运行方式下是暂态稳定的。

暂态稳定与运行方式和扰动量有关。

因此不能够泛泛地说电力系统是暂态稳定或不稳定的，只能说在某种运行方式和某种干扰下系统是暂态稳定或不稳定的。

在某种运行方式下和某种扰动下是稳定的，在另一种运行方式和另一种扰动下可能就是不稳定的。

所谓的运行方式，对系统而言，就是系统的负荷功率的大小，或发电功率的大小；对输电线路而言，就是输送功率的大小。

功率越大，暂态稳定性问题越严重。

所谓大干扰一般指短路故障、切除大容量发电机、切除输变电设备、切除或投入大负荷。

一般短路最为严重，多数情况研究短路故障干扰。

短路故障扰动量的大小与短路地点、短路类型、短路切除时间有关。

短路可能发生在输电线路上，也可能发生在母线或变压器上。

一般发生在母线上较为严重。

短路发生在输电线路上，一般靠近电源侧的较为严重。

短路分为单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路。

一般三相短路较为严重，次之两相接地短路，单相接地短路最轻。

这里所说的短路是单重故障，如果有多种故障，一般多重故障较为严重。

发生短路后，借助断路器断开，将故障的线路、或母线或变压器隔离，保证非故障部分继续运行。

短路切除时间越短，对暂态稳定越有利。

短路切除时间包括继电保护装置和断路器动作的时间。

装有自动重合闸的输电线路，被隔离的输电线路会重新投入运行，如果是瞬时性故障，重合就成功，电网恢复原有状态；如果是永久性故障，重合不成功，故障线路再次被隔离。

重合成功对暂态稳定有利，重合不成功对暂态稳定更不利。

一般用短路故障来检验系统是否暂态稳定。

我国颁布的《电力系统安全稳定导则》规定：①发生单相接地故障时，要保证电力系统安全稳定运行，不允许失负荷；②发生三相短路故障时，要保证电力系统稳定运行，允许损失少量负荷；③发生严重故障时，系统可能失稳，允许损失负荷，但不允许系统瓦解和大面积停电，应尽快恢复正常运行。

153第七章 电力系统不对称故障分析电力系统是三相输电系统，由于各相之间存在电磁耦合，因此各相之间存在互阻抗和互导纳。

例如如图7-1所示的三相系统，各相除了具有损耗r a 、r b 、r c ，自感L a 、L b 、L c ，以及对地电容外C a 、C b 、C c 外，相间还存在互感m ab 、m bc 、m ca 和互电容C ab 、C bc 、C ca 。

图7-1 三相电磁耦合系统根据电路理论可知，如果三相系统的自阻抗和自导纳参数相等，相间的互阻抗、互导纳参数也分别相等，那么这样的三相系统称为三相“平衡系统”。

只有在三相平衡系统中，当电源电压对称时系统中各个节点或支路的电压和电流才是对称的。

以7-1系统为例，假设三相的自感相等，相间互感也相等，自阻抗用Z s 表示，互阻抗用Z m 表示，则三相电压与电流的关系为：⎪⎩⎪⎨⎧++=++=++=cs b m a m c c m b s a m b c m b m a s a I Z I Z I Z E I Z I Z I Z E I Z I Z I Z E (7-1)如果三相电源对称，那么将7-1中三个方程相加就得到：0))(2(=+++=++cb a m sc b a I I I Z Z E E E (7-2) 根据7-2可知：0=++cb a I I I 那么三相电压方程7-1变为：⎪⎩⎪⎨⎧-=++=-=++=-=++=cm s c s b m a m c b m s c m b s a m b a m s c m b m a s a I Z Z I Z I Z I Z E I Z Z I Z I Z I Z E I Z Z I Z I Z I Z E )()()( (7-3)上式说明，三相电流也对称。

上面的三个式子是在三相系统平衡且对称情况下，用单相法进行三相电路计算的基础。

然而电力系统发生的故障大多数情况下都是不对称故障，我们用什么方法来进行分析和计算呢？很显然，不对称的三相系统之所以不可以用单相来代替，如果采用三相电路方程进行计算，不对称故障分析将非常复杂（随着计算机技术的发展，很多计算是采用三相电路计算的）。

电力系统低频振荡的成因重新解析电力系统低频振荡是指在电力系统中出现的频率较低且持续一段时间的振荡现象。

这种振荡通常具有较大的振幅，对电力系统的稳定性和可靠性产生负面影响。

在过去的研究中，对电力系统低频振荡的成因进行了一定的解析，但是由于电力系统的复杂性和多变性，对于该问题的理解和解释仍有待进一步深入。

为了重新解析电力系统低频振荡的成因，我们需要从其根本原因出发，即电力系统的动态特性和稳定性。

电力系统由发电机、变压器、输电线路、负载等多个组成部分组成，它们之间通过复杂的电力网相互连接。

系统中存在大量的多相流动和耦合效应，以及动态响应和稳态响应之间的相互作用。

电力系统低频振荡的成因可能与电力系统的固有特性有关。

电力系统中的各个组成部分都具有一定的惯性和阻尼特性，如发电机的转子惯性、变压器的电感和阻尼、输电线路的阻抗等。

这些特性在系统负荷发生变化或发生故障时会引起系统的动态响应，可能导致系统振荡的发生。

电力系统中还存在很多复杂的非线性和时变特性，如各种控制设备、保护装置等，它们的作用也可能对系统的稳定性产生影响。

电力系统低频振荡的成因还与系统运行状态有关。

电力系统是一个大规模的复杂网络，其中包含了多个节点和支路。

系统的运行状态是指各节点和支路的电压、电流、功率等参数的数值。

当系统运行状态接近不稳定边界时，系统的动态响应会增加，可能引发低频振荡。

当发电机负荷过重或输电线路过载时，系统容易产生低频振荡。

还有一些外部因素，如输电线路的突然故障、恶劣天气条件等，也可能对系统的稳定性产生影响。

电力系统低频振荡的成因还与系统的控制方法和运行策略有关。

电力系统通过各种控制设备和调度控制中心来实现对系统的监视和控制。

这些控制方法和运行策略的选择对系统的稳定性和抗扰性产生重要影响。

调度中心对系统的发电机输出功率、变压器的变比、输电线路的有功和无功功率等进行调节时，可能引发系统的低频振荡。

不合理的控制策略和参数设置也可能导致系统的不稳定。