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1、. . . . 不用打印，用网络教育学院提供的封面学位论文区域电力网稳定性分析研究申请人：肇婵学科（专业）：电力系统与其自动化指导教师：国联教授2011年03月 / 网络教育学院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专业班级电力0903层次专升本肇婵学号008一、毕业设计（论文）题目 区域电力网稳定性分析研究 二、毕业设计（论文）工作自 2010 年12月22日起至2011年03月21日止三、毕业设计（论文）基本要求：1.对电力系统稳定性的定义与其分类进行简介，并指出提高电力系统稳定性的措施。 2介绍潮流计算方法，还在PSASP环境下对区域电力网的潮流进行计算。 3. 讨论电力系统小干扰稳定的
2、原理，提出小干扰稳定的条件、判据等。提出提高小干扰稳定性的措施，并针对一些特殊的措施在PSASP环境下进行仿真验证 4. 对电压稳定的概念进行讨论，同时分析无功补偿和电压稳定、节点的负荷稳定和电压稳定的判据理论。 指导教师：网络教育学院毕业设计(论文)考核评议书指导教师评语：论文对电力系统的稳定性，包括小干扰稳定、暂态稳定、电压稳定进行了讨论，对部分传统的提高电力系统稳定性的措施在PSASP的环境下进行了验证，包括发电机励磁附加稳定控制、汽轮机快关汽门、切除发电机、电气制动、切除负荷、柔性交流输电系统控制(FACTS)、快速切除故障与自动重合闸装置等，还对区域电网进行了潮流计算和短路计算。表明
3、作者电力系统的稳定性理论有了充分的理解与掌握。论文观点正确，写作认真，达到了本科生毕业设计的基本要求，同意进行答辩。建议成绩：优 指导教师签名：2011年2月22日答辩小组意见：负责人签名 年 月 日答辩小组成员毕业设计（论文）答辩委员会意见： 负责人签名： 年 月 日论文题目：区域电力网稳定性分析研究学科（专业）：电力系统与其自动化申请人：肇婵指导教师：国联摘 要随着电力系统规模不断地扩大，高电压、远距离输电和大区域电网相联是现代电网的重要特征。作为整体和局部的关系，区域电网尤其是220kv的区域电网的稳定性问题非常重要。一旦地区电力网稳定性遭到破坏，将会带来巨大的损失。同时，由于区域电网与
4、负荷联系更加紧密，如果区域电网的稳定性不合格，不能保证用户端电能水平的合格，将直接影响到工业企业的生产和人民的生活。因此本论文将对区域电力网的稳定性进行分析研究。在电力系统中，稳定性问题一般分成转子角稳定（即是功角稳定）和电压稳定两个方面。转子角稳定是指电力系统中互联的同步电机保持同步的能力，分为小扰动稳定和暂态稳定问题。在定性分析功角稳定过程中，发电机功率特性曲线和等面积法则具有重要意义。电压稳定性是指正常运行情况下或遭受干扰后电力系统维持所有母线电压在可以接受的稳态值的能力。电压稳定性问题和无功补偿和负荷稳定方面的关系都是非常密切的。功角稳定和电压稳定虽然是稳定问题的两个方面，但是它们之间
5、常存在千丝万缕的联系。本文主要研究电力系统的稳定性，包括小干扰稳定、暂态稳定、电压稳定的问题。同时对部分传统的提高电力系统稳定性的措施在PSASP的环境下进行验证，包括发电机励磁附加稳定控制 、汽轮机快关汽门、切除发电机 、电气制动 、切除负荷 、柔性交流输电系统控制(FACTS)、快速切除故障与自动重合闸装置等。此外，本文还对区域电网进行了潮流计算和短路计算。关键词：区域电网，小干扰稳定，暂态稳定，电压稳定目 录1 绪论11.1 课题研究的背景和意义11.2 电力系统稳定性的定义和分类21.3 提高电力系统稳定性的措施31.4 本文主要工作介绍62 区域电网的潮流计算和短路计算72.1 潮流
6、计算的概述72.1.1 潮流计算的定义和基本思路72.1.2 潮流计算的意义72.2 地区电网潮流计算的特点72.3 电网潮流计算的计算机算法82.3.1 潮流计算的节点功率方程82.3.2 潮流计算的节点分类92.3.3 电网潮流计算的方法92.4 区域电网的短路计算102.4.1 短路计算概述102.4.2 三相系统短路的类型102.5 区域电网实例潮流计算和短路计算（在PSASP的环境下）112.5.1 实例电网的数据112.5.2 在PSASP环境下潮流计算132.5.3 在PSASP环境下的短路计算142.6 潮流计算和短路计算总结153 区域电力网的小干扰稳定研究173.1 小干扰
7、稳定分析的基本概念173.2 小干扰稳定分析的基本原理173.2.1 小干扰稳定的转矩能量分析173.2.2 电力系统的小干扰稳定性分析193.3 3.3区域电力网小干扰稳定分析213.3.1 3.3.1提高电力网小干扰稳定性的措施213.3.2 在PSASP中小干扰试验（有无自动调节励磁装置的对比）223.4 区域小干扰稳定性总结244 第四章区域电力网暂态稳定研究254.1 电力系统暂态稳定的概念254.2 电力系统暂态稳定的分析方法254.2.1 等面积法则254.2.2 暂态稳定的数值计算方法274.2.3 区域电力网暂态稳定分析方法284.3 提高区域电力网暂态稳定的措施294.3.
8、1 快速切除故障294.3.2 切除发电机和负荷324.3.3 减小线路的电抗值344.3.4 总结365 电压稳定性简要研究375.1 电压稳定性的概念与认识375.1.1 电压稳定性的概念375.1.2 电压安全、电压失稳和电压崩溃375.1.3 电压稳定性与功角稳定性的关系385.2 电力系统电压稳定分析方法简介385.2.1 静态电压稳定分析方法简介385.2.2 动态电压稳定分析方法395.3 无功补偿与电力系统电压稳定性395.3.1 无功功率对电力系统电压稳定性的影响395.3.2 无功补偿的主要手段405.4 电压稳定和负荷稳定405.4.1 电压稳定和负荷稳定关系概述405.
9、4.2 负荷稳定特性分析415.4.3 负荷节点电压稳定特性分析435.5 总结456 结论与展望47参考文献49致511 绪论1.1 课题研究的背景和意义改革开放30年以来，我国电力工业得到了迅速的发展，装机容量已从1978年的5712万千瓦发展到2008年79253万千瓦，居世界第2位。电力系统的规模也从小型电力系统发展为省(市)、地区级电力系统，进而发展为省级电网互联的大区电力系统，近几年来又形成了大区电网相联的互联电力系统、1。随着电网向全国联网方向的发展，并且规模的不断扩大，作为整体和局部的关系，地区电网的稳定性问题日显重要。一般说来，当电网容量较小，电压等级较低的情况下，稳定问题并
10、不突出。地区电网作为省级电网的下一级系统，一般具有电压等级较低，接入地区电网的电厂容量较小，输电距离短等特点，因此地区电网在网络结构上并不具备稳定矛盾突出的特征。但是，对于某些大型地区电网，由于接入系统的电厂一容量较大，局部负荷重要程度高，一旦发生稳定破坏事故，后果也将十分严重，甚至波与整个系统，导致系统稳定破坏，造成大面积停电。地区电网与负荷联系更加紧密，如果地区电网的电压质量较差，不能保证用户端电压水平的合格，将直接影响到工业企业的生产和人民的生活。地区电网无功的合理优化能保证全网的安全电压水平，即把各电压母线控制在合格围，同时还能减少有功网损，提高了地区电网安全稳定水平和运行可靠性。同时
11、，确保地区电力系统稳定是维护大电网安全运行的关键，一旦地区电力网稳定性遭到破坏，很有可能引发大电网的稳定性问题和其他的一系列连锁灾难，甚至是整个电网崩溃。这样，必定会造成巨大的经济损失和灾难性后果。对此，世界各国都不乏惨痛教训的例子。例如，美国东部时间2003年8月14日下午4时10分左右，美国东北部的纽约市、底特律市和克利夫兰市以与加拿大的多伦多、渥太华等地迎来了北美历史上最严重的大停电，美国和加拿大的100多座电厂，其中包括22座核电站自动保护性关闭，结果造成停电区域进一步扩大，最终酿成了北美大陆有史以来最为严重的停电事故，使5000万人的工作和生活受到了严重的影响。基于以上原因，开展地区
12、电力网稳定性方面的课题研究具有十分重要的意义。1.2 电力系统稳定性的定义和分类电力系统稳定可以概括地定义为这样的一种电力系统的特性，即它能够运行于正常运行条件下的平衡状态，在遭受干扰后能够恢复到可以容许的平衡状态2。一直以来，电力系统稳定性有多种的定义和分类方法。在本论文中，采用两种分类方法，第一：将电力系统的稳定问题分成转子角稳定（即是功角稳定）和电压稳定两个方面的问题2；第二：根据扰动的大小，电力系统的稳定问题还可以分成小干扰稳定（即是静态稳定）的问题和暂态稳定的问题。这两种分类方法是根据不同的角度进行的。本课题则是在第一种分类方式的前提下，结合第二类进行探讨研究的。对于第一种分类法：电
13、力系统功角稳定性破坏从根本上是由于发电机输入、输出功率不平衡造成的。在正常的稳态运行情况下，电力系统中各发电机组输出的电磁转矩和原动机输入的机械转矩平衡，因此所有发电机转子速度保持恒定。但在大的扰动发生后，由于系统的结构或参数发生了较大的变化，系统的潮流与各发电机的输出功率发生了较大的变化，从而破坏了原动机和发电机之间的功率平衡，在发电机转轴上产生不平衡转矩，导致转子转速变化。这样，不同发电机转子之间将产生相对运动，而转子之间相对角度的变化又反过来影响各发电机的输出功率，从而使各个发电机的功率、转速和转子之间的相对角度继续发生变化。这样循环下去可能使系统中的发电机相对角度超越稳定极限造成失稳。
14、这就形成了一个以各发电机转子机械运动和电磁功率变化为主体的机电暂态过程3。由于功角失稳的着眼点在于发电机功角能否保持在允许的围之，所以功角稳定性也被称为发电机稳定性。单机无穷大母线模型可以模拟一个纯粹的功角稳定性问题。电力系统正常运行的一个必要条件是各台发电机的转子保持同步速，表现为各发电机的功角保持定值。功角失稳使得部分机组的转子与系统其它机组失去同步，造成稳定运行的破坏，严重时会导致系统解列。电压稳定性，是指正常运行情况下或遭受干扰后电力系统维持所有母线电压在可以接受的稳态值的能力3。运行着的电力系统在遭受干扰后的几秒或几分钟，系统中一些母线电压可能经历大幅度、持续性的降低，从而使得系统的完整性遭到破坏，功率不能正常地传给用户。这种情况称为系统电压不稳定4。电压不稳定最严重的后果是导致电压崩溃。电压崩溃是指系统发生一系列事故后导致一些母线电压持续降低，而功角稳定性有可能并没有破坏的迹象，从而很难预先察觉。电压崩溃会导致大量负荷的丢失，严重时会造成系统解列。近年来发生的几起电力系统大停电事故就是电压崩溃的例子。电压崩溃事故是电力系统中发生的灾难性事故，每每造成巨额直接经济损失以与长期大面积停电，成为世界各国致力于杜绝的最严重事故之一。通常认为电压稳定破坏是同负荷特性相关联的，从而电压稳
