第七讲 电力系统稳定性问题概述和发电机的机电特性
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电力系统稳定电力系统稳定问题——当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后,能否经过一段时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。
依据扰动的大小,电力系统稳定问题可分为:电力系统的静态稳定性对于隐极发电机与无限大功率系统相连的状况,可以作出相量图和发电机功-角特性方程:设发电机原动机的机械功率为Pm,且不行调,忽视摩擦等损耗,则在发电机功-角特性曲线上将有两个运行点:a和b。
a是静态稳定运行点。
静态稳定的储备可见,功率角δ=90°时对应的c点是静态稳定运行的临界点,这时对应的功率是系统传输的最大功率,称为静态稳定极限,以Psl表示。
实际电力系统是不行能在静态稳定极限状态运行的。
为了说明系统运行状况是否接近静态稳定极限,常用静态稳定储备系数Kp来衡量:保证和提高静态稳定的措施根本措施:缩短“电气距离”。
1)采纳自动调整励磁装置某些发电机自动调整励磁装置可使Eq’=常数,所呈现的电抗为暂态电抗Xd’。
2)削减线路电抗采纳分裂导线。
3)提高线路额定电压4)采纳串联电容器补偿5)改善电力系统结构分析暂态稳定时的功-角特性假如发电机用X’d和E’表示的近似数学模型(δ’以δ表示),则可以推导出正常运行时的功-角特性方程为:在发生短路故障时,相当于在短路点接入一个附加电抗:这时的功-角特性方程为:在短路故障线路被切除后,功-角特性方程为:通常XIXIIIXII,所以曲线PIII介于PI和PII之间。
正常运行:a点。
等面积定则在功角δ0变化到δc的过程中,原动机输入的机械功率Pm 发电机输出的电磁功率Pe ,转子加速,过剩的能量转变成转子的动能而储存到转子中。
过剩转矩所作的功为:在功角δc变化到δmax的过程中,原动机输入的机械功率Pm 发电机输出的电磁功率Pe ,转子减速,将转子中储存的动能转变成电磁能。
所消耗的动能为:当功角达到δmax时,转子重新达到同步转速(ω=ωN),说明在加速期间积蓄的动能增量全部耗尽,即加速面积和减速面积大小相等,这就是等面积定则:依据等面积定则,系统暂态稳定的条件是最大减速面积edgk’fe大于加速面积abcdka,即:极限切除角δc.cr——系统保持暂态稳定的前提下所允许的最大切除角。
电力系统稳定性在现代社会中,电力系统的稳定性是一个至关重要的问题。
随着电力需求的增加和能源供应的不稳定性,电力系统的稳定性成为保证供电的可靠性和安全性的关键因素。
本文旨在探讨电力系统的稳定性及其相关问题,并提出一些解决方案。
一、电力系统稳定性概述电力系统稳定性是指在各种外部扰动下,电力系统能够保持稳定运行的能力。
这种稳定性可以分为静态稳定性和动态稳定性两个方面。
静态稳定性是指系统在短时间内保持电压、频率和功率的稳定,而动态稳定性则是指系统在长时间内保持稳定运行的能力。
二、电力系统稳定性问题1. 输电线路过载输电线路过载是导致电力系统稳定性下降的一个常见问题。
当输电线路承载的电流超过其额定值时,线路会出现过热现象,甚至导致短路事故和断电情况。
2. 发电机故障发电机是电力系统中最关键的组成部分之一,其故障可能会导致系统失稳。
发电机故障包括机械故障和电气故障,例如转子断裂、绕组短路等。
3. 负荷突变负荷突变也是导致电力系统失稳的一个重要原因。
当负荷突然增加或减少,系统可能无法及时调整发电量,导致电压和频率波动,并可能引发连锁故障。
三、提高电力系统稳定性的措施1. 增加实时监测与控制系统实时监测与控制系统可以监测各个部件的状态和运行情况,并及时对异常情况进行响应。
通过该系统,可以实现对输电线路负载的实时监测,以避免过载问题的发生。
2. 加强对发电机的维护与检修定期对发电机进行维护和检修是确保其正常运行的重要措施。
通过定期检测发电机的绝缘电阻、转子运行状态等参数,可以及时发现问题并加以修复。
3. 提高电力系统的负荷调节能力增加电力系统的负荷调节能力,可以使系统在负荷突变时能够迅速调整发电量,以维持系统的稳定运行。
例如,引入储能技术,利用储能装置在峰值负荷期间进行释放,平抑电网负荷波动。
四、结论电力系统稳定性是确保供电可靠性和安全性的重要问题。
通过加强对输电线路、发电机和负荷的监测与维护,并提高电力系统的负荷调节能力,可以增强电力系统的稳定性。
§9电力系统稳定性问题概述和各元件的机电特性1、概述()()⎩⎨⎧=变化,机电暂态:假设电磁暂态:ωωδωω)(),()()(),(0t t t P t u t i 稳定性概念:⎩⎨⎧电力系统暂态稳定—障等如重要元件的投切,故—打干扰电力系统静态稳定—动如正常运行时的负荷波—小干扰干扰 静态稳定:受到任意小干扰后能否回到原来的(或与原来的很接近)运行状态的能力。
不发生非周期性失步。
分析方法:系统状态变量变化小,可将状态方程线性化暂态稳定:受大干扰后⎩⎨⎧运行永久性、能否保持同步运行状态瞬时性、能否回复原来第一、第二震荡周期不失步。
分析方法:不能线性化。
等面积定则动态稳定:在自动装置作用下,保持长过程运行稳定性的能力。
电压稳定:2、各元件的机电特性2.1、同步发电机转子运动方程dtd JJ M M M E T Ω==-=∆α (1) α—转子机械角加速度2s rad ;Ω—转子机械角速度s rad ;J —转子的转动惯量2.m kg ;T M —原动机机械转矩;E M —发电机电磁转矩。
另外:转子在额定转速(0Ω)时的动能2021Ω=J W k 202Ω=⇒k W J (2) 将(2)代入(1)式,得:M dtd W k ∆=Ω⨯Ω22 上式中转矩用标幺值表示(0Ω=B B S M )则dtd S W M B k Ω⨯Ω=∆*02 考虑到机械角速度和电角速度之间的关系:Ω=P ω P —极对数则:dtd T dt d S W dt d S W M J B k B k ωωωω⨯=⨯=Ω⨯Ω=∆*00022 (3) 由上式*∆Ω=M d T dt J*J JT d M T t =Ω∆=⎰*10*BkJ S W T 2=—发电机组的惯性时间常数 物理意义:在发电机组转子上加额定转矩后,转子从停顿状态)0(=Ω*转到额定转速)1(=Ω*时所经过的时间。
一般机械角速度Ω的变化不大,则有:***-=∆E T P P M并且有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=dt d dt d dt d ωδωωδ220代入(3)得220dt d T P P M J E T δω⨯=-=∆*** (4)将(4)式写成状态方程形式,并且略去下标(*),有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=)(00E T J P P T dt d dt d ωωωωδ⇒⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=)(1)1(0E T J P P T dt d dtd ωωωδ(0*ωωω=,并略去*) 注:t ,J T ,0ω为有名值,其余均为标幺值。
电力系统稳定性简要概述引言电力系统稳定性是指电网在受到外界扰动或内部故障时,恢复稳定工作状态的能力。
在电力系统中,稳定性是一个极其重要的概念,保证电网的稳定运行对于维持现代社会的根本运转至关重要。
本文将简要概述电力系统稳定性的根本概念和分类,以及相关的控制方法。
电力系统稳定性的概念电力系统稳定性可以分为三个方面:1.电力系统静态稳定性:指电力系统在小扰动下能够保持稳定的能力。
静态稳定性通常涉及发电机和负荷之间的平衡,以及电网的电压和频率的稳定性。
2.电力系统动态稳定性:指电力系统在大扰动下能够迅速恢复到稳定的能力。
动态稳定性涉及到电力系统的振荡和失稳问题,如发电机转子振荡和电压失控等。
3.电力系统暂态稳定性:指电力系统在受到突发大扰动〔如故障、短路等〕后,能够在较短的时间内恢复到正常稳定状态。
暂态稳定性主要涉及电力系统的电压和电流的快速变化过程。
电力系统稳定性的影响因素电力系统稳定性受到多种因素的影响,包括但不限于:1.发电机和负荷之间的平衡:发电机的产生功率必须与负荷的消耗功率相匹配,否那么会导致电力系统的不稳定。
2.电网的电压和频率:电力系统的电压和频率必须保持在合理的范围内,否那么会对电力设备和用户设备造成损坏。
3.线路和变压器的损耗:电力系统中的线路和变压器会产生电阻和电磁损耗,这些损耗会导致电能的损失,从而影响电力系统的稳定性。
4.电力系统的控制策略:电力系统的控制策略包括发电机的启动和停机控制、负荷的调整控制等,这些控制策略直接影响电力系统的稳定性。
电力系统稳定性的控制方法为了保证电力系统的稳定运行,需要采取一系列的控制方法。
以下是常用的控制方法:1.发电机的自动调节系统:通过自动调节发电机的励磁和机械输入,使得发电机的输出功率和电压保持稳定。
2.负荷调整控制:根据实际负荷需求,调节负荷的输出功率,使其适应电力系统的变化。
3.线路和变压器的补偿控制:对线路和变压器进行补偿,降低其损耗,提高电力系统的效率和稳定性。