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1、山东大学毕业设计论文电力系统静态稳定分析得分：良好 毕 业 论 文（设 计） 论文（设计）题目：电力系统静态稳定分析 姓 名 某某某 学 号 200X1902312 学 院 电气工程学院 专 业 电气工程及其自动化 年 级 200X 指导教师 栾兆文 2010年 5月 17日 山东大学毕业设计（论文）任务书 学院：电气工程学院 专业： 年级：200 学生姓名指导教师设计（论文）题目 设计（论文）内容设计论文主要技术指标设计论文的基本要求应收集的资料及主要参考文献填表时间：20/3/6 山东大学毕业设计（论文）成绩评定表 学院：电气工程学院 专业年级： 设计（论文）成绩设计（论文）题目电力系统静
2、态稳定分析指导教师评语评定成绩： 签名：年 月 日评阅人评语评定成绩： 签名： 年 月 日答辩小组评语答辩成绩： 组长签名： 年 月 日注：设计（论文）成绩=指导教师评定成绩（30%）评阅人评定成绩（30%）答辩成绩（40%） 目录 摘要5 ABSTRACT6 前言7 1简单电力系统的静态稳定8 1.1 电力系统稳定性分析概述8 统稳定性定义8 统稳定性基本概念10 1.2 电力系统稳定性的研究方法和对象14 1.3 动力学系统的稳定性14 2小干扰法分析简单系统静态稳定16 2.1 小干扰法分析简单系统的静态稳定16 列出系统状态变量偏移量的线性状态方程16 根据特征值判断系统的稳定性18
3、2.2 阻尼作用对静态稳定的影响19 3多机系统的静态稳定近似分析21 3.1 两机系统的静态稳定分析21 3.2 实际算例模型求解24 3.3 多机系统的静态稳定分析31 谢辞32 参考文献33 附录35 附录1 文献翻译译文35 附录2 文献翻译原文41 摘 要 随着电力系统规模的日益增大，系统的稳定问题越来越严重地威胁着电网的安全稳定运行，对电力系统的静态稳定分析也成为一个十分重要的问题。本文将从简单电力系统的静态稳定和多机系统的静态稳定近似分析两个方面进行系统的静态稳定分析，主要做了以下研究工作： 针对简单电力系统的静态稳定，阐述了小干扰分析法的理论基础及其在简单电力系统的应用；对多机
4、系统的静态稳定近似分析，仅研究两机系统静态稳定的近似工程分析方法，同样也是采用了小干扰分析法。 关键词：电力系统，静态稳定，小干扰分析法 ABSTRACT With the ever-increasing scale of power system, the stability of system more and more threatens the safety of the grid, thus the static stability analysis of power system has become a very important issue. This paper reali
5、zes the static stability analysis through the static stability analysis of a simple power system and the static stability approximate analysis of a multi-machine system. The research includes： Against the static stability of a simple power system，the theoretical basis and application of small interf
6、ering analysis in a simple power system was elaborated. And the static stability approximate analysis of a multi-machine system, only studying two-machine system, also adopts the small interfering analysis. Key Words: power system, static stability, small interfering analysis 前 言 电力系统中各同步发电机只有在同步运行状
7、态下，其送出的电功率为定值，同时在电力系统中各节点的电压及之路的功率潮流也都是定植，这就是电力系统的稳定运行状态。反之，如果电力系统中各发电机间不能保持同步，则发电机送出的功率和全系统各节点的电压及之路的功率将发生很大幅度的波动，如果不能使电力系统中各发电机间恢复同步运行，电力系统将持续地出狱失步状态，即电力系统失去稳定的状态。保证电力系统稳定是电力系统正常运行的必要条件。只有在保持电力系统稳定的条件下，电力系统才能不间断地向各类用户提供合乎质量要求的电能。 电力系统正常运行时，都难免会受到可能的小干扰，电力系统的静态稳定性是研究电力系统在某一运行方式下遭受微小扰动时的稳定性问题。本文针对电力
8、系统的静态稳定性，阐述了小干扰分析法的理论基础及其在简单电力系统和多机系统中的应用，同时建立电力系统静态稳定性分析的数学模型，进行详尽的算例分析。 经过三年半的大学本科理论的学习，虽然已基本掌握理论知识，但对理论的实践应用还是空白。通过大四下学期的毕业设计，巩固学生所学的理论知识，拓展知识视野和应用能力。同时锻炼学生的自学能力和知识运用能力。 1简单电力系统的静态稳定 1.1 电力系统稳定性分析概述 统稳定性定义 自20世纪20年代始电力工作者就已认识到电力系统稳定问题并将其作为系统安全运行的重要方面加以研究。近几十年来，世界各地发生了多起由于电力系统失稳导的大停电事故，这些事故造成了巨大的经
9、济损失和社会影响，同时也反映出研究电力系统稳定的重要意义。 电力系统两大国际组织国际大电网会议(INTERNATIONAL COUNCIL ON LARGE ELECTRIC SYSTEMS, CIGRE)和国际电气与电子工程师学会电力工程分会(Institute of Electrical and Electronic Engineers, Power Engineering Society，IEEE PES)曾分别给出过电力系统稳定的定义。然而，随着电网的发展，电力系统失稳的形态复杂：暂态稳定曾是早期电力系统稳定的主要问题，随着电网互联的不断发展、新技术和新控制手段的不断应用以及运行负荷水
10、平越来越重，电压失稳、频率失稳和振荡失稳成为电力系统失稳的更常见现象。IEEE PES和以前给出的定义已不完全准确，其分类也不再能够包含所有实际的稳定情况，因此，IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组又给出了新的电力系统稳定定义和分类报告。 电力系统稳定性是指在给定的初始运行方式下，一个电力系统受到物理扰动后仍能够重新获得运行平衡点，且在该平衡点大部分系统状态量都未越限，从而保持系统完整性的能力。 IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组根据电力系统失稳的物理特性、受扰动的大小以及研究稳定问题必须考虑的设备、过程和时间框架，将电力系统稳定分为功角稳定、电压稳定和频率稳定3大类以及众多子类,如下图
11、所示。 图1.1 电力系统稳定性分类 1.功角稳定 功角稳定是指互联系统中的同步发电机受到扰动后保持同步运行的能力。功角失稳可能由同步转矩和/或阻尼转矩不足引起，同步转矩不足会导致非周期性失稳，而阻尼转矩不足会导致振荡失稳。 为便于分析和深入理解稳定问题，根据扰动的大小将功角稳定分为小干扰功角稳定和大干扰功角稳定。小干扰功角稳定是电力系统遭受小扰动后保持同步运行的能力，它由系统的初始运行状态决定。由于小干扰可以足够小，因此，小干扰稳定分析时可在平衡点处将电力系统非线性微分方程线性化，在此基础上对稳定问题进行研究。大干扰功角稳定又称为暂态稳定，是电力系统遭受输电线短路等大干扰时保持同步运行的能力
12、，它由系统的初始运行状态和受扰动的严重程度共同决定，大干扰稳定必须通过非线性微分方程进行研究。 2.电压稳定 电压稳定性是指在给定的初始运行状态下，电力系统遭受扰动后系统中所有母线维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求与系统向负荷供电之间保持/恢复平衡的能力。根据扰动的大小，将电压稳定分为小干扰电压稳定和大干扰稳定。 小干扰电压稳定是指电力系统受到诸如负荷增加等小扰动后，系统所有母线维持稳定电压的能力。小干扰电压稳定可能是短期的或长期的。 大干扰电压稳定是指电力系统遭受大干扰如系统故障、失去发电机或线路之后，系统所有母线保持稳定电压的能力。大扰动电压稳定研究中必须考虑非线性响应，根据需要大干扰电
13、压稳定的研究时段可从几秒到几十分钟。 3.频率稳定 频率稳定是指电力系统受到严重扰动后，发电和负荷需求出现大的不平衡，系统仍能保持稳定频率的能力。频率稳定可以是一种短期或长期现象。 统稳定性基本概念 现代社会政治、经济和文化生活的发展，以及人民生活水平的提高，不断增加对能量的需求。但前社会所需要的大部分能量是以电能形式提供的，世界各国电能消耗占总的能量消耗的比重日益增大。所以，人均消耗电能量已是标志每个国家经济发展水平的重要指标之一。与其他形式的能量相比，电能有一系列优点：电能可以很方便地转化成其他形式的能量；电能便于传输；可以很方便地改变用电量，所以既可以用于大生产的工厂企业，也可用于家庭生
14、活。 电能需求的日益增长，促使发电设备的容量不断增大，同时也扩大了供电的范围。电力系统就是在单个发电机组对邻近供电所形成的孤立电网的基础上发展起来的，并向大型联合系统发展，这是世界各国电力工业发展的共同趋势。 电力系统稳定是一个非常复杂的问题，早期的稳定问题是远方水电站经长距离输电线向大城市负荷中心供电产生的。为了以较少的投资取得较大的收益，加之早期缺乏辅助稳定装置，所以电力系统常常运行在比较靠近其静态稳定极限的情况，由于静稳储备不足导致电力系统在受到小扰动时就会发生失稳，而在相对较大的扰动情况下更是容易失稳。 所以，在现代化的电力系统中，保证电力系统安全供电已成为电力系统正常运行的首要问题，
15、也就是要求电力系统能量以一种质量合格的电能对用户连续供电，这也是电力系统静态稳定分析的意义。 电力系统的静态稳定性是研究电力系统在某一运行方式下遭受微小扰动时的稳定性问题。一个处于正常稳态运行的电力系统时时刻刻会受到随机性的干扰，例如接入或切除不大的负荷，系统接线的切换，线路摆动、气温和气压变化引起的系统参数变化等等。所受到的干扰可以是瞬时性的，也可以是永久性的。假如干扰是瞬时性的，一个静态稳定的电力系统将在干扰消失后，就回复到原始的稳态运行状态；而在一个永久性干扰的作用下，将使电力系统经历一个暂态过程后，达到一个邻近原始状态的稳态运行方式。如果在上述两种情况下，电力系统不能回复到原始状态或邻近的稳态方式，那么电力系统将是静态不稳定的。静态不稳定的现象可以是同步发电机的非周期性失步（或称滑行失步）或同步发电机间的自发不断增大的干扰。 1981年水利电力部制定的电力系统安全稳定导则中对电力系统稳定作了如下规定：电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，恢复到起始运行状态的能力。 这是研究电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时的稳定性问题。假如在电力系统有一
