电力系统分析第七章-新讲解
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第7章 电力系统小干扰稳定分析电力系统在运行过程中无时不遭受到一些小的干扰,例如负荷的随机变化及随后的发电机组调节;因风吹引起架空线路线间距离变化从而导致线路等值电抗的变化,等等。
这些现象随时都在发生。
和第6章所述的大干扰不同,小干扰的发生一般不会引起系统结构的变化。
电力系统小干扰稳定分析研究遭受小干扰后电力系统的稳定性。
系统在小干扰作用下所产生的振荡如果能够被抑制,以至于在相当长的时间以后,系统状态的偏移足够小,则系统是稳定的。
相反,如果振荡的幅值不断增大或无限地维持下去,则系统是不稳定的。
遭受小干扰后的系统是否稳定与很多因素有关,主要包括:初始运行状态,输电系统中各元件联系的紧密程度,以及各种控制装置的特性等等。
由于电力系统运行过程中难以避免小干扰的存在,一个小干扰不稳定的系统在实际中难以正常运行。
换言之,正常运行的电力系统首先应该是小干扰稳定的。
因此,进行电力系统的小干扰稳定分析,判断系统在指定运行方式下是否稳定,也是电力系统分析中最基本和最重要的任务。
虽然我们可以用第6章介绍的方法分析系统在遭受小干扰后的动态响应,进而判断系统的稳定性,然而利用这种方法进行电力系统的小干扰稳定分析,除了计算速度慢之外,最大的缺点是当得出系统不稳定的结论后,不能对系统不稳定的现象和原因进行深入的分析。
李雅普诺夫线性化方法为分析遭受小干扰后系统的稳定性提供了更为有力的工具。
借助于线性系统特征分析的丰富成果,李雅普诺夫线性化方法在电力系统小干扰稳定分析中获得了广泛的应用。
下面我们首先介绍电力系统小干扰稳定分析的数学基础。
李雅普诺夫线性化方法与非线性系统的局部稳定性有关。
从直观上来理解,非线性系统在小范围内运动时应当与它的线性化近似具有相似的特性。
将式(6-290)所描述的非线性系统在原点泰勒展开,得式中:()()0ee x x xf x x f x A x x ∆=∆=∂+∆∂==∂∆∂∆如果()h x ∆在邻域内是x ∆的高阶无穷小量,则往往可以用线性系统的稳定性来研究式(6-288)所描述的非线性系统在点e x 的稳定性[1]:(1)如果线性化后的系统渐近稳定,即当A 的所有特征值的实部均为负,那么实际的非线性系统在平衡点是渐近稳定的。
电⼒系统【第七章:电⼒系统三相短路的分析与计算】⼀.电⼒系统故障概述 1.短路 短路是指电⼒系统正常运⾏情况下以外的相与相或相与地【或中性线】之间的故障连接。
2.对称短路与不对称短路 三相短路时三相回路依旧是对称的,故称为对称短路。
其它⼏种短路均使三相回路不对称,故称为不对称短路,如下: 3.产⽣短路的主要原因是电⽓设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。
4.系统中发⽣短路相当于改变了电⽹的结构,必然引起系统中功率分布的变化,⽽且发电机输出功率也相应发⽣变化。
5.为了减少短路对电⼒系统的危害,可以采⽤限制短路电流的措施,在线路上装设电抗器。
但是最主要的措施是迅速将发⽣短路的部分与系统其它部分进⾏隔离,这样发电机就可以照常向直接供电的负荷和配电所的负荷供电。
6.电⼒系统的短路故障有时也称为横向故障,因为它是相对相【或相对地】的故障。
还有⼀种故障称为纵向故障,即断线故障,指的是⼀相或多相断线使系统运⾏在⾮全相运⾏的情况。
在电⼒系统中的不同地点【两处以上】同时发⽣不对称故障的情况,称为复杂故障。
⼆.⽆限⼤功率电源供电的系统三相短路电流分析 1.电源功率⽆限⼤时外电路发⽣短路(⼀种扰动)引起的功率改变对电源来说微不⾜道,因⽽电源的电压和频率对应于同步发电机的转速保持恒定。
2.⽆限⼤电源可以看做由多个有限功率电源并联⽽成的,因其内阻抗为零,电源电压保持恒定。
实际上,真正的⽆限⼤电源是不存在的,只能是⼀种相对概念往往是以供电电源的内阻抗与短路回路总阻抗的相对⼤⼩来判断电源是否作为⽆限⼤功率电源。
若供电电源的内阻抗⼩于短路回路总阻抗的10%时,则可认为供电电源为⽆限⼤功率电源。
在这种情况下,外电路发⽣短路对电源影响较⼩,可近似认为电源电压幅值和频率保持恒定。
3.当短路点突然发⽣三相短路时,这个电路即被分成两个独⽴的回路。
及有电源连接的回路和⽆电源连接的回路。
在有电源连接的回路中,其每相阻抗减⼩,对应的稳态电流必将增⼤。
第七章潮流计算的数学模型和基本解法作业:7-4,7-8,7-91潮流计算物理上给定电力系统的网络结构、参数和决定系统运行状态的边界条件,求解电力系统的稳态运行状态。
数学上求解一组非线性代数方程组(潮流方程),与计算工具的发展息息相关。
目标收敛性好、占用内存少、计算速度快、易于调整和修改、使用灵活2潮流计算的发展历史50年代Y矩阵法;60年代初Z矩阵法;60年代Newton-Raphson法;60年代中Tinney稀疏矩阵技术;1974年 B Stott 提出快速分解法(Fast Decoupled Load Flow);347.1 潮流问题的数学模型7.1.1 潮流方程YV =IˆˆiS =diag{V }YV ˆ()1,2,.....,i i i ij ij jj iP jQ V G jB V i N节点导纳方程实部虚部展开,共2N 个方程节点类型划分N个节点,每个节点有4个运行变量(P、Q、V、θ),全系统共有4N个变量,潮流方程2N个,所以要给定2N个变量,求解另外2N个。
PQ节点——给定PQ,求解Vθ负荷节点、联络节点、无AVR的发电机节点PV节点——给定PV,求解Qθ配备AVR的发电机节点Vθ节点——给定Vθ ,求解PQ计算上需要一般选择调节余量较大的发电机56lossP GP DP电力网络11,cos N Nloss iijijiji i j iP V P V V G11,cos NNloss ii j ij iji i j iQ V Q V V B,,,V Q V P loss loss 事先不知,所以,至少有一个节点的P 、Q 不能给定,来平衡总的损耗,该节点Vθ需要给定,叫Slack bus 。
松弛节点?——松弛什么?平衡节点?——平衡什么?系统中的网损都由平衡节点吸收了么?参考节点?——Vθ节点=参考节点么?Vθ节点如果计算得到的功率明显与物理不符合怎么办?扰动时的功率缺额应该由谁承担?按照什么原则选取Vθ节点?78直角坐标潮流方程ij j j ij ij i i i i jf e jB G jf e jQ Pi i i i ii ij j ij j j iP e a f b a G e B fi i i i ii ij j ij j j iQ f a e b b G f B e i = 1,2,…,Ni = 1,2,…,N指定一个节点为平衡节点, 例如N ,其给定。