电力系统电压稳定性分析(汤涌著)思维导图
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电力系统分析十一章电力系统的暂态稳定性
P
EU X
sin
一般状况下，有：
X X X
所以 P P P
第三节 简朴电力系统暂态稳定性 旳定量分析
在功角由0 变化到 c 旳过程中，PT Pe ，多出
旳能量使发电机转速上升，过剩旳能量转变成转子
旳动能而贮存在转子中。加速过程中所做旳功为：
Sa
c Md
0
( P c
0 T
一、引起电力系统大扰动旳重要原因
（1）负荷旳忽然变化 （2）切除或投入系统旳重要元 件 （3）电力系统旳短路故障
由于暂态分析计算旳目旳在于确定电力系统在给定旳大 扰动下各发电机组能否继续保持同步运行，因此重要研究发 电机组转子运动特性，考虑其重要影响原因，对影响不大旳 原因加以忽视或近似考虑。
二、暂态稳定计算中旳基本假设
第四节 发电机转子运动方程旳数值解法
为了保持电力系统旳暂态稳定性，需要懂得必 须在多长时间内切除短路故障，即极限切除角对应 旳极限切除时间，这就需要找出发电机受到大干扰 后，转子相对角δ随时间t变化旳规律，即δ =ƒ(t)曲线， 此曲线称作摇摆曲线。
发电机转子运动方程是非线性旳常微分方程，一 般用数值计算措施求其近似解。
第十一章 电力系统旳暂态 稳定性
第十一章
1 电力系统暂态稳定性概述 2 定性分析 3 定量分析 4 提高暂态稳定性旳措施
第一节 电力系统暂态稳定性概述
暂态稳定性是指电力系统受到大干扰后，各同 步发电机保持同步运行，并过渡到新旳或恢复 到本来稳定方式旳能力，一般指第一或第二振 荡周期不失步。一般扰动后旳系统状态与扰动 前不一样。一般考察扰动后3－5秒。最多10s。 假如电力系统在某一运行方式下，受到某种形式旳大扰动， 通过一种机电暂态过程后，可以恢复到原始旳稳态运行方式或 过渡到一种新旳稳态运行方式，则认为系统在这种状况下是暂 态稳定旳。 电力系统旳暂态稳定性不仅与系统在扰动前旳运行方式有 关，并且与扰动旳类型、地点及持续时间有关。因此，为了分 析系统旳暂态稳定性，必须对系统在特定扰动下旳机电动态过 程进行详细旳分析，因此一般采用旳是对全系统非线性状态方 程旳数值积分法进行对系统动态过程旳时域仿真，通过对计算 得到旳系统运行参数(如转子角)旳动态过程旳分析，鉴别系统旳 暂态稳定性。
电力系统稳态分析课件
a
(2 ln 1 2 ln 3 r
Dab Dbc Dca
r
2
)ia
107
(2 ln
3
Dab Dbc Dca r
r
2
)ia
107
(2 ln
Dm r
r
2
)ia
107
式中 Dm 3 DabDbcDca 称为三相导线的互几何均距,简称
几何均距。
a相导线每米的正序等值电感为：
0.779r
在近似计算中，可以取架空线路的电抗为 0.40/ km
（3）分裂导线三相架空线路的电抗
分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，等效地增 加了导线半径，从而减少了导线电抗。
分裂导线一般是将每相导线分裂为若干根，布置在正 多角形的顶点上，实际应用中分裂数不超过４根。
d
二分裂
2
d12
d 23
ln
1 r
ib
ln
1 Dab
ic
ln
1 Dca
107
(2) a
r
2
ia
2ia
ln
1 r
ib
ln
1 Dca
ic
ln
1 Dbc
107
(3) a
r
2
ia
2ia
ln
1 r
ib ln
1 Dbc
r 导线材料的相对导磁系数，对铜、铝，r 1
f 交流电频率（Hz）
Dm 几何均距（mm或cm），Dm 3 Dab Dbc Dca
将f=50Hz,μr=1代入上式
电力系统分析第十七章《电力系统暂态稳定性》课件
右边展开
(tn
t
)
(tn
)
(tn
)t
1 2
(tn
)t
2
左边展开
(1)+(2
(tn )得到
t)
(tn
)
(tn
)t
1 2
(tn
)t
2
tn-1 tn tn+1
t
(1) (2)
(tn t) (tn ) (tn ) (tn t) (tn )t 2
(3)
而 所以
(tn
)
N
TJ
Pa
(n)
( n 1)
(PT
PIII )d
减速面积
Aedfg，转子 减小的动能
转子增加的动能 = 转子减小的动能
即
(P c 0 T
PII )d
max c
(PIII
PT )d
等面积定则：当加速面积和减速面积大小相等时，转子动能增量为零， 发电机重新恢复到同步速度。
保持暂态稳定的条件：最大可能的减速面积大于加速面积。
5. 对发电机等值电路用E 和 X d表示。(称之为经典模型，见5-4节)
( i. Tf 较大，f不衰减; ii. 强行励磁 )
17-2 简单电力系统暂态稳定的分析计算
假设简单电力系统在输电线路始端发生短路。
一、各种运行情况下的功率特性
系统正常运行
总电抗为
XI
X d
X T1
1 2
XL
X T2
确定短路前系统电压V0与Xd后的电势E0
二、基本假设及简化
1.
2. 只研究暂态过程的起始阶段，不考虑原动机调速器的作用；( PT=constant ) 3. 忽略定子电流的非周期分量；(PE可以突变。 i. Ta 很小，衰减快; ii. M平均=0 ) 4. 不对称故障时，不计零序和负序电流对转子运动的影响；
电力系统稳态分析ppt课件
a (3 ) 2 ria2 ialn 1 r ibln D 1 b cialn D 1 a b 1 7 0
三者平均,得a相导线的平均总磁链:
a
13(a(1)
(2) a
) (3)
a
323ialn1r(ibic)(lD nabD 1bcDac)34r ia107
三相正序电流之和为零,将 ib ic ia 代入,得:
第三节 电力线路的参数和数学模型
一.电力线路结构简述
电力线路按结构可分为
架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电 缆：导线、绝缘层、保护层等
1. 架空线路的导线和避雷线
导 线：主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线：一般用钢线
架空线的标号
×× × × — ×/×
钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积 J 表示加强型，Q表示轻型 J 表示多股线 表示材料，其中：L表示铝、 G表示钢、T表示铜、HL表示 铝合金 例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额 定截面积为50的普通钢芯铝线。
将距导离 线为内D的部 圆a 的周磁a 以链x 内(加2 的(上l2 外从ln 部D 导n r磁D a线链x表 ,得面2 出开rr)相始)iia 应到 的与1 1总导 磁线7 0 0 7链中:心
r2
b相导线的电流 ib 所产生的磁通匝链a相导线的磁链
由公式:
D221 07idx21 07ilnD2
线路的电纳是由导线之间、导线与大地之间的 电容决定的。
(1).单相架空线路的电纳 单相线路的电场分布如下图所示:
由高斯定理 Dds q 知，单根导线单位长度(m)电
荷为q时,距导s线中心x处的电通密度 D x (c/m)为:
Dx
三者平均,得a相导线的平均总磁链:
a
13(a(1)
(2) a
) (3)
a
323ialn1r(ibic)(lD nabD 1bcDac)34r ia107
三相正序电流之和为零,将 ib ic ia 代入,得:
第三节 电力线路的参数和数学模型
一.电力线路结构简述
电力线路按结构可分为
架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电 缆：导线、绝缘层、保护层等
1. 架空线路的导线和避雷线
导 线：主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线：一般用钢线
架空线的标号
×× × × — ×/×
钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积 J 表示加强型，Q表示轻型 J 表示多股线 表示材料，其中：L表示铝、 G表示钢、T表示铜、HL表示 铝合金 例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额 定截面积为50的普通钢芯铝线。
将距导离 线为内D的部 圆a 的周磁a 以链x 内(加2 的(上l2 外从ln 部D 导n r磁D a线链x表 ,得面2 出开rr)相始)iia 应到 的与1 1总导 磁线7 0 0 7链中:心
r2
b相导线的电流 ib 所产生的磁通匝链a相导线的磁链
由公式:
D221 07idx21 07ilnD2
线路的电纳是由导线之间、导线与大地之间的 电容决定的。
(1).单相架空线路的电纳 单相线路的电场分布如下图所示:
由高斯定理 Dds q 知，单根导线单位长度(m)电
荷为q时,距导s线中心x处的电通密度 D x (c/m)为:
Dx
电力系统稳定性措施课程课件
统电抗。
2020/10/28
4
五、提高电力系统暂态稳定性的措施
1. 快速切除故障
2020/10/28
5
五、提高电力系统暂态稳定性的、提高电力系统暂态稳定性的措施
3.发电机快速强行励磁：提高发电机电势，增加输 出功率，从而提高暂态稳定性。
2020/10/28
第十九章 提高电力系统稳 定性的措施
参考：\电力系统稳定课件\第五章
2020/10/28
1
五、提高电力系统静态稳定的措施
主要是提高输送功率的极限
Pm
EqV X
（1）提高发电机电势Eq （2）提高系统电压V
（3）减小电抗X∑
2020/10/28
2
五、提高电力系统静态稳定的措施
1.采用自动励磁调节装置 2.提高运行电压水平:中间同步补偿、静止无功补偿、
11
五、提高电力系统暂态稳定性的措施
8.设置中间开关站
2020/10/28
12
五、提高电力系统暂态稳定性的措施
9 .输电线路强行串联补偿 在故障切除线路的同时切除部分并联电容器,以 增大串补容抗,部分或全部补偿由于切除线路而造 成的感抗增加.
2020/10/28
13
合理选择变压器分接头等。
Pm EV /( X1 X 2 )
min( EVa / X1 VaV / X 2 )
2020/10/28
3
五、提高电力系统静态稳定的措施
3.减小输电线路的电抗 （1）采用串联电容补偿 （2）采用分裂导线 （3）提高输电线路的电压等级 4.减小发电机和变压器电抗 5.改善系统结构：使电气联系更加紧密，减小系
7
五、提高电力系统暂态稳定性的措施 4.发电机电气制动
2020/10/28
4
五、提高电力系统暂态稳定性的措施
1. 快速切除故障
2020/10/28
5
五、提高电力系统暂态稳定性的、提高电力系统暂态稳定性的措施
3.发电机快速强行励磁：提高发电机电势，增加输 出功率，从而提高暂态稳定性。
2020/10/28
第十九章 提高电力系统稳 定性的措施
参考：\电力系统稳定课件\第五章
2020/10/28
1
五、提高电力系统静态稳定的措施
主要是提高输送功率的极限
Pm
EqV X
（1）提高发电机电势Eq （2）提高系统电压V
（3）减小电抗X∑
2020/10/28
2
五、提高电力系统静态稳定的措施
1.采用自动励磁调节装置 2.提高运行电压水平:中间同步补偿、静止无功补偿、
11
五、提高电力系统暂态稳定性的措施
8.设置中间开关站
2020/10/28
12
五、提高电力系统暂态稳定性的措施
9 .输电线路强行串联补偿 在故障切除线路的同时切除部分并联电容器,以 增大串补容抗,部分或全部补偿由于切除线路而造 成的感抗增加.
2020/10/28
13
合理选择变压器分接头等。
Pm EV /( X1 X 2 )
min( EVa / X1 VaV / X 2 )
2020/10/28
3
五、提高电力系统静态稳定的措施
3.减小输电线路的电抗 （1）采用串联电容补偿 （2）采用分裂导线 （3）提高输电线路的电压等级 4.减小发电机和变压器电抗 5.改善系统结构：使电气联系更加紧密，减小系
7
五、提高电力系统暂态稳定性的措施 4.发电机电气制动
电力系统稳定性分析
关于电力系统安全稳定问题预习的报告上周我对第一章和第二章进行了预习，同时查阅了一些关于电力系统安全稳定相关方面的知识，以下对这一周的学习做一个简单的汇报。
一、关于参考书的第一章和第二章的预习部分1.第一章的主要讲述现代电力系统的基本特性，内容包括电力系统的发展历史、电力系统的结构、电力系统控制、稳定性的设计和运行准则。
在电力系统的发展历史大致总的来说经历了从直流系统到交流系统的转变,尤其HVDC输电得到广泛的应用。
现代电力系统的基本构成，首先在发电厂发出电力，在通过一个复杂的网络，将电力输送给用户。
输电网络由输电线路、变压器和开关设备等单个原件组成。
电力系统的控制，主要包括系统发电控制、输电控制、装置的复杂陈列等。
在发电基础中，发电机控制由原动机控制和励磁控制组成。
系统发电控制的首要目的，是维持整个系统的控制与系统符合和损耗的平衡，从而使所希望的频率以及与相邻系统的功率交换得意保持。
输电控制包括功率和电压控制设备，例如静止无功补偿器、同步调相机、可投切电容器和电抗器、可调抽头变压器、移项变压器和HVDC输电控制等。
电力系统的运行状态包括正常、警戒、紧急、极端和恢复状态。
为了可靠供电，一个大规模电力系统必须保持完整，并能承受各种干扰。
因此，系统的设计和运行应使系统能承受更多可能的故障而不损失负荷，能在最不利的可能故障情况下，不致产生不可控的、广泛的连锁反应式的停电。
设计和运行准则对避免系统遭受严重故障后产生对系统的大干扰方面起着重要的作用。
准则的应用可保证系统在遇到所有经常发生的故障时，在最坏的情况下，系统能从正常状态转变为警戒状态，而不是转变为更为严重的紧急状态或极端状态。
2、第二章的主要讲述，电力稳定问题的导论，基本内容包括基本概念和定义，稳定的分类，稳定问题的历史回顾。
在第一节主要讲述了转子角稳定、电压稳定和电压崩溃，中期和长期稳定。
转子角稳定是电力系统中互联的同步电机，保持同步的能力。
这种稳定包括电力系统中固有的机电振荡的研究，其基本因素是，同步电机的功率输出随其转子摇摆变化的关系。
电力系统稳定性分析与控制
电力系统稳定性分析与控制一、概述电力系统稳定性是指电力系统在受到外界干扰或内部失衡时，能够保持稳定运行的能力。
其中，外界干扰包括电网负荷变化、电力线路故障等，内部失衡包括电力系统动态平衡失调等。
为了保障电力系统的稳定运行，需要进行稳定性分析与控制。
二、电力系统稳定性分析1.基础原理电力系统稳定性分析的基础原理主要包括功角稳定性和电压稳定性。
功角稳定性是指电机运转时，电动力学系数的改变导致系统转速发生变化，进而影响电网频率的变化。
电压稳定性是指电力系统唯一的静态稳定性指标，它衡量设备电压偏差变化对电网频率的影响。
2.稳定性分析方法电力系统稳定性分析方法主要包括暂态稳定分析和动态稳定分析。
暂态稳定分析是指电力系统发生故障后的瞬间响应，动态稳定分析是指电力系统在稳态下的小扰动响应。
其中，暂态稳定分析主要关注电力系统的稳定性和安全性，动态稳定分析主要关注电力系统的效率和经济性。
三、电力系统稳定性控制1.控制方法电力系统稳定性控制方法主要包括传统控制和现代控制。
传统控制方法主要包括功率控制和电压控制，其中功率控制主要通过调节发电机励磁，控制发电机输出功率，从而控制电网频率；电压控制主要通过调节发电机励磁，控制发电机输出电压，从而控制电网电压。
现代控制方法主要包括柔性直流传输和降低风、光电发电的不确定性控制。
2.控制策略电力系统稳定性控制策略主要包括直接控制和间接控制。
直接控制和间接控制的区别主要在于控制信号是否来自系统输出的信息，其中直接控制的控制信号直接来自系统输出的信息，间接控制的控制信号需要经过一些处理才能产生。
在实际应用中，直接控制和间接控制可以结合使用，从而使控制系统更加稳定。
四、电力系统稳定性控制案例以2018年香港地铁停电为例，该事件是由于轨道供电系统失控导致的。
当时，轨道供电系统接通过程中电流波动导致电网频率失控，从而引起了电力系统故障。
为了保证电力系统的稳定运行，必须对电力系统进行稳定性分析和控制，在发现电力系统故障和异常情况时，要及时采取控制措施，确保电力系统稳定运行。
第七章电力系统静态稳定
a’ a
PE f ( )
b
Pa
a
b
a a a
b b b
可得出结论：
dPE / d 0 dPE / d 0
即根据 dP E 态稳定。
系统是稳定的
系统是不稳的
/ d 是否大于零可以判断系统是否静
对于简单系统，其静态稳定的判据为：
dP E 0 d
0
d 0 dt d 1 dPEq dt TJ d
0
系统状态变量偏移量的线性微分方程组
0 1 ( dPE ) T d 0 J
0
0
0 dPE p1,2 TJ d 0
p1,2 E d )0 小于零时， 当 (dP 为一个正实根和一个负实 根，即 和 有随时间不断单调增加的趋势，发电机相 对于无限大系统非周期性地失去同步，故系统是不稳定的。 p1,2为一对虚根，即 和 随 E d )0大于零时， 当 (dP 时间不断作等幅振荡，振荡频率为：
第七章 电力系统静态稳定
Dr. Tang Yi
本章主要内容
• • • • • • 第一节：简单电力系统的静态稳定 第二节：负荷的静态稳定 第三节：小干扰法分析简单系统静态稳定 第四节：自动调节励磁系统对静态稳定的影响 第五节：多机系统的静态稳定近似分析 第六节：提高系统静态稳定性的措施
第一节：简单电力系统的静态稳定
0
0 p 0
0 p 1 dPE ( ) 0 TJ d
0
0 p 0
求取特征值
0 dPE p1,2 TJ d 0
根据特征值判断系统的稳定性
电力系统静态稳定性ppt课件
电动机静态运行的转矩-转差率判据是
dM e ds
0。
第十章 电力系统的静态稳定性
第五节 保证和提高电力系统静态稳定性的措施
根本措施—缩短“电气距离”，也就是减小各电气元件的阻抗， 主要是电抗。
一、采用自动调节励磁装置
如果按运行状态变量的导数调节，则可以维持发电机端电压为 常数。这相当于发电机的电抗减小为零。
0.6 0.7
0.8
P
0.9 1.0
1.1 U
图10-10 同步发电机的静态电压特性
曲线A: E、q(U0) GA；曲线B:Eq(0)、UGB ；
Q1、Q2、Q3 对应不同电抗；X d1 X d 2 X d3
曲线C: Eq(0)、U ； GC UGA UGB UGC
隐极式同步发电机端输出的无功功率
二、减小线路电抗
采用分裂导线，可以减小架空电力线路的电抗。
三、提高电力线路的额定电压
在电力线路始末端电压间相位角保持不变的前提下，沿电力线 路传输的有功功率将近似地与电力线路额定电压的平方成正比。换 言之，提高电力线路的额定电压相当于减小电力线路的电抗。
四、采用串联电容器补偿
第十章 电力系统的静态稳定性
正负实根，此时 随 t增大而增大，关系曲线如图10-3(a)所示。
(2) 周期性等幅振荡。在TJ 0, SEq 0时，特证方程式只有共轭 是一种静态稳定的临界状态，如图10-3(b)所示。
第十章 电力系统的静态稳定性
(3)负阻尼的增幅振荡。当发电机具有阻尼时，特征方程式的根 是实部为正值的共轭复根，周期性地失去静态稳定 性，如图10-3(c)
（5）励磁按变量导数调节。如图108中e点。
（6）励磁按变量导数调节，但不限 发电机端电压。如图10-8中f点。
电力系统的稳定性分析与控制原理
电力系统的稳定性分析与控制原理电力系统的稳定性是指系统在受到扰动后，是否能够自动恢复到稳定状态的能力。
稳定性分析与控制原理是电力系统运行的重要方面，对于确保电力系统的可靠运行具有重要意义。
本文将从电力系统稳定性的定义开始，介绍稳定性分析的基本原理和常用方法，并探讨稳定性控制的主要策略。
一、稳定性的定义电力系统稳定性可以分为两个方面，即动态稳定性和静态稳定性。
1. 动态稳定性：动态稳定性是指电力系统在短暂或持续大扰动下，能否从不稳定状态恢复到稳定状态的能力。
2. 静态稳定性：静态稳定性是指电力系统在负荷变化或故障发生后，能否保持电压和频率的稳定。
二、稳定性分析的基本原理稳定性分析是通过建立系统的数学模型，运用动态和静态稳定性指标来评估系统的稳定性。
1. 动态稳定性分析原理动态稳定性分析主要涉及系统的瞬态稳定性和暂态稳定性。
瞬态稳定性分析重点考虑电力系统在短时间内的电压和频率响应，通过模拟系统稳定性的动态过程，并进行事件触发与动态响应的仿真分析。
暂态稳定性分析主要考虑系统在故障或外界扰动下的稳定性问题，通过分析系统的暂态过程和各个节点的电压与功率变化，评估系统对扰动的响应能力。
2. 静态稳定性分析原理静态稳定性分析主要涉及系统的电压稳定和功率稳定。
电压稳定性分析主要评估系统节点电压的变化范围，包括电压过大和电压过小两个极端情况，同时分析系统中可能存在的电压不平衡和电压波动问题。
功率稳定性分析主要考虑系统负荷变化时，发电机输出功率与负荷需求之间的平衡关系，评估系统的平衡能力。
三、稳定性分析的常用方法稳定性分析的常用方法包括直流潮流法、潮流灵敏度法、暂态稳定分析法等。
1. 直流潮流法是稳定性分析的基础方法，通过建立节点电压和功率之间的迭代方程，求解系统各节点的电压和功率分布。
这种方法适用于对系统电压稳定性的初步评估。
2. 潮流灵敏度法是一种全面分析系统稳定性的方法，它考虑了系统中各个元件或节点电压与功率参数的变化对系统稳定性的影响程度，可以定量评估系统的稳定性水平。