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1、North China Electric Power University电气与电子工程学院电气与电子工程学院 电网调度自动化电网调度自动化第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题（三）电力系统的动态稳定性（三）电力系统的动态稳定性 电力系统动态稳定性是指：电力系统受到小的电力系统动态稳定性是指：电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程运行稳定性的能力。保持长过程运行稳定性的能力。 暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机间保持同步运行并暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机间保持同步运行
2、并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。 静态稳定：电力系统的静稳定性是指电力系统受到小干扰后，不发生自静态稳定：电力系统的静稳定性是指电力系统受到小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，能够自动恢复到原平衡状态的能力。发振荡或非周期性失步，能够自动恢复到原平衡状态的能力。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 电力系统动态稳定性是电力系统功角稳定的另电力系统动态稳定性是电力系统功角稳定的另一种形式，通常指电力系统受扰动后，不发生发散一种形式，通常指电力系统受扰动后，不发生发散振荡或持续的振荡。振荡或持续的振荡。 动态稳定的判据
3、是动态稳定的判据是在电力系统受到小的或大的扰在电力系统受到小的或大的扰动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线路功率呈衰减状态，电压和频率能恢复到允许的范路功率呈衰减状态，电压和频率能恢复到允许的范围内。围内。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题动态稳定研究分析的目的是：动态稳定研究分析的目的是： 在给定运行方式和故障形态（包括小扰动和大扰动）下：在给定运行方式和故障形态（包括小扰动和大扰动）下： 1 1）对系统的动态稳定性进行校核，确定系统中是否存）对系统的动态稳定
4、性进行校核，确定系统中是否存在负阻尼或弱阻尼振荡模式。在负阻尼或弱阻尼振荡模式。 2 2）研究系统中敏感断面的潮流控制以及提高系统阻尼）研究系统中敏感断面的潮流控制以及提高系统阻尼特性的措施。特性的措施。 3 3）研究并网机组励磁及其辅助控制系统和调速系统的）研究并网机组励磁及其辅助控制系统和调速系统的参数优化以及对各种安全稳定措施提出相应的要求。参数优化以及对各种安全稳定措施提出相应的要求。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 电力系统安全稳定导则电力系统安全稳定导则规定，电力系统在下列情况下，规定，电力系统在下列情况下，应作长过程的动态稳定分析：应作长过程的动态稳定分
5、析： 1 1）系统中有大容量水轮发电机和汽轮发电机经较弱联系）系统中有大容量水轮发电机和汽轮发电机经较弱联系并列运行。并列运行。 2 2）采用快速励磁调节系统及快关气门等自动调节措施。）采用快速励磁调节系统及快关气门等自动调节措施。 3 3）有大功率周期性冲击负荷。）有大功率周期性冲击负荷。 4 4）电网经弱联络线路并列运行。）电网经弱联络线路并列运行。 5 5）分析系统事故有必要时。）分析系统事故有必要时。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题第二章第二章
6、 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 对于动态稳定计算分析中，发电机模型要考虑同对于动态稳定计算分析中，发电机模型要考虑同步发电机的励磁调节系统和调速系统，各种自动调步发电机的励磁调节系统和调速系统，各种自动调节、自动控制系统的动作特性及负荷的电压和频率节、自动控制系统的动作特性及负荷的电压和频率动态特性。动态特性。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 动态稳定包括长期稳定和中期稳定。长期动态稳定包括长期稳定和中期稳定。长期稳定和中期稳定二词在电力系统稳定的文献稳定和中期稳定二词在电力系统稳定的文献中是相
7、当新的，它是随着互联网的逐步扩大中是相当新的，它是随着互联网的逐步扩大而出现的新的研究课题。而出现的新的研究课题。 第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 他们被引入是由于需要研究电力系统遭受严重扰他们被引入是由于需要研究电力系统遭受严重扰动后动态响应问题的结果。严重的系统扰动对电压、动后动态响应问题的结果。严重的系统扰动对电压、频率和潮流的额定值造成很大的偏离，因而引起慢频率和潮流的额定值造成很大的偏离，因而引起慢过程控制和保护的动作，这在通常的暂态稳定研究过程控制和保护的动作，这在通常的暂态稳定研究中是不考虑的。中是不考虑的。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力
8、系统的稳定问题 长期稳定集中研究的是伴随大规模的系统扰动长期稳定集中研究的是伴随大规模的系统扰动而产生的较慢的和长期的现象，以及所造成的大的而产生的较慢的和长期的现象，以及所造成的大的持续的发电和用电有功功率和无功功率的不平衡问持续的发电和用电有功功率和无功功率的不平衡问题。长期稳定性研究的时段一般是：几分钟或几十题。长期稳定性研究的时段一般是：几分钟或几十分钟。分钟。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 中期稳定的研究，集中于发电机之间的同步振中期稳定的研究，集中于发电机之间的同步振荡，包括一些较慢现象的作用以及大的电压或频率荡，包括一些较慢现象的作用以及大的电压或频率
9、的可能偏离等。中期稳定性研究的时段一般为的可能偏离等。中期稳定性研究的时段一般为1010秒秒至几分钟。至几分钟。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 中期稳定性和长期稳定性除了时间段的不中期稳定性和长期稳定性除了时间段的不同外，关于动态描述也有区别。长期稳定研同外，关于动态描述也有区别。长期稳定研究的目的是长时间的有功功率和无功功率的究的目的是长时间的有功功率和无功功率的不平衡问题。而中期稳定性研究的是发电机不平衡问题。而中期稳定性研究的是发电机之间的同步振荡。之间的同步振荡。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 长期稳定通常与系统遭受大扰动包括那些
10、超出长期稳定通常与系统遭受大扰动包括那些超出系统正常设计标准的故障方式下的系统响应有关。系统正常设计标准的故障方式下的系统响应有关。这通常引起逐级连锁反应故障并将系统解列为几个这通常引起逐级连锁反应故障并将系统解列为几个分开的孤岛，每一岛中的发电机保持同步。分开的孤岛，每一岛中的发电机保持同步。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 这种情况下稳定问题是每一岛是否能在损失负这种情况下稳定问题是每一岛是否能在损失负荷最小的条件下达到一个可接受的平衡状态。在极荷最小的条件下达到一个可接受的平衡状态。在极端的情况下，系统和机组保护作用可能组合成相反端的情况下，系统和机组保护作用可
11、能组合成相反的不利情况，使岛的全部或部分崩溃。的不利情况，使岛的全部或部分崩溃。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 中长期稳定性分析应模拟详细的发电机模型、中长期稳定性分析应模拟详细的发电机模型、负荷模型、继电保护和安全自动装置的动作。负荷模型、继电保护和安全自动装置的动作。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题 现代电网发展的过渡阶段，可能会出现以下现代电网发展的过渡阶段，可能会出现以下情况：情况： 1 1）系统中有大容量水轮发电机和汽轮发电机经）系统中有大容量水轮发电机和汽轮发电机经较弱联系并列运行。较弱联系并列运行。 2 2）采用快速励磁调节系
12、统及快关气门等自动调）采用快速励磁调节系统及快关气门等自动调节措施。节措施。 4 4）电网经弱联络线路并列运行。）电网经弱联络线路并列运行。 第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题对于动态稳定分析方法一般分为时域、频域两大对于动态稳定分析方法一般分为时域、频域两大类分析方法：类分析方法：1、频域分析方法、频域分析方法1）特征值分析方法）特征值分析方法 特征值分析方法是进行电力系统小干扰动态稳定研究的特征值分析方法是进行电力系统小干扰动态稳定研究的一种经典频域方法，它在系统运行点附近将系统进行线性化，一种经典频域方法，它在系统运行点附近将系统进行线性化，形成系统状态方程矩阵，
13、进而求的特征根，分析系统振荡的形成系统状态方程矩阵，进而求的特征根，分析系统振荡的模式、模态和灵敏度。模式、模态和灵敏度。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题特征根以共轭对的形式出现：特征根以共轭对的形式出现：一个特征根相应于一个振荡模式。一个特征根相应于一个振荡模式。特征根的实部表示系统对震荡的阻尼，而虚部对应振荡特征根的实部表示系统对震荡的阻尼，而虚部对应振荡的频率。的频率。负实部表示系统对该振荡模式具有正阻尼，其时间响应负实部表示系统对该振荡模式具有正阻尼，其时间响应为衰减振荡，其绝对值越大，表示衰减越快；为衰减振荡，其绝对值越大，表示衰减越快；零实部表示对该振荡模
14、式具有零阻尼，其时间相应为等零实部表示对该振荡模式具有零阻尼，其时间相应为等幅振荡；幅振荡；正实部表示系统对该振荡模式具有负的阻尼，其响应时正实部表示系统对该振荡模式具有负的阻尼，其响应时间为增幅振荡。间为增幅振荡。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题根据我国电力系统运行经验：根据我国电力系统运行经验：阻尼比小于阻尼比小于0 0为负阻尼为负阻尼, ,系统不能稳定运行；系统不能稳定运行；阻尼比介于阻尼比介于0 00.020.02为弱阻尼，为弱阻尼， 阻尼比大于阻尼比大于0.030.03为较弱阻尼，为较弱阻尼，在正常方式时一般应达到在正常方式时一般应达到0.030.03以上；
15、以上； 第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题大规模电力系统的特征根计算是特征值分析方法的难点。大规模电力系统的特征根计算是特征值分析方法的难点。特征值分析方法的一些关键问题还包括：大规模电力系统模特征值分析方法的一些关键问题还包括：大规模电力系统模型参数的确定，其中负荷模型参数的确定有非常大的影响且型参数的确定，其中负荷模型参数的确定有非常大的影响且其参数确定难度很大；计算速度慢，不能满足在线分析的需其参数确定难度很大；计算速度慢，不能满足在线分析的需求；每次运行点改变后，系统在新的运行点附近需重新进行求；每次运行点改变后，系统在新的运行点附近需重新进行线性化，需要的工作
16、量很大。线性化，需要的工作量很大。 第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题2）Prony分析法分析法Prony分析法是用指数函数的线性组合来拟合等间隔采分析法是用指数函数的线性组合来拟合等间隔采样数据的方法，从中分析出信号的频率、衰减因子、幅值和样数据的方法，从中分析出信号的频率、衰减因子、幅值和相位，该方法是不用求解系统的特征根，其模型的参数可以相位，该方法是不用求解系统的特征根，其模型的参数可以根据辨识的目的和需要确定。根据辨识的目的和需要确定。 其最大的优点是即可以对仿真结果进行分析，又可以对其最大的优点是即可以对仿真结果进行分析，又可以对实时测量数据进行分析，仅通过
17、给定输入信号下的响应就可实时测量数据进行分析，仅通过给定输入信号下的响应就可以进行模态估计。由于它不依赖于数学模型，不受实际电力以进行模态估计。由于它不依赖于数学模型，不受实际电力系统规模的限制。但该方法最大的问题是，对实时测量的系系统规模的限制。但该方法最大的问题是，对实时测量的系统数据进行分析时，怎样避免噪声信号的影响。统数据进行分析时，怎样避免噪声信号的影响。 第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题2、时域仿真分析法、时域仿真分析法时域仿真分析法又称为逐步积分法，能充分考虑电力系时域仿真分析法又称为逐步积分法，能充分考虑电力系统非线性因素的影响，对建模几乎没有限制，常
18、用来检验其统非线性因素的影响，对建模几乎没有限制，常用来检验其它分析方法的结果以及控制器的控制效果。它分析方法的结果以及控制器的控制效果。它的优点是：可以考虑各种非线性设备的暂态过程，网它的优点是：可以考虑各种非线性设备的暂态过程，网络元件可采用集中参数模型，或者采用分步参数模型；缺点络元件可采用集中参数模型，或者采用分步参数模型；缺点是只能确定各变量随时间变化的轨迹，淹没了振荡产生的原是只能确定各变量随时间变化的轨迹，淹没了振荡产生的原因以及系统失稳的机理，难以鉴别振荡的影响因素因以及系统失稳的机理，难以鉴别振荡的影响因素 。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题第二章第
19、二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题三、电力系统的频率稳定性三、电力系统的频率稳定性 频率是电力系统运行的一个重要质量指标，它反频率是电力系统运行的一个重要质量指标，它反映了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态。映了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态。 第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题在电网正常运行情况下，电网各点运行频率相同。在电网正常运行情况下，电网各点运行频率相同。当各发电机有功出力满足了全网电力负荷的总需求，当各发电机有功出力满足了全网电力负荷的总需求，并伴随负荷的变化而及时调节时，电网
20、的频率保持在并伴随负荷的变化而及时调节时，电网的频率保持在额定频率下运行。如果电力系统的有功功率供大于求，额定频率下运行。如果电力系统的有功功率供大于求，电网的平均运行频率将高于额定值，反之将低于额定电网的平均运行频率将高于额定值，反之将低于额定值。值。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题出现频率失去稳定的情况一般是小系统失去大出现频率失去稳定的情况一般是小系统失去大电源。有两种小系统失去大电源的情况。一种是由电源。有两种小系统失去大电源的情况。一种是由主系统供应相当大比重的终端系统；另一种是新建主系统供应相当大比重的终端系统；另一种是新建立的电网，小系统装设大容量机组立
21、的电网，小系统装设大容量机组第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题当失去主系统电源或大机组时，系统的有功功当失去主系统电源或大机组时，系统的有功功率缺额可能达到率缺额可能达到50%50%以上，这是一种特别严重的情况。以上，这是一种特别严重的情况。我国的运行经验表明，当有功功率缺额过大时，在我国的运行经验表明，当有功功率缺额过大时，在发生频率崩溃的同时，还可能出现电压崩溃。发生频率崩溃的同时，还可能出现电压崩溃。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题大系统一般不会出现频率崩溃。大系统一般不会出现频率崩溃。大机组的出现促使了大系统的形成。大机组的出现促使了大
22、系统的形成。19991999年年8 8月月5 5日日2020：2727分，青海李家峡电厂两回出线因暴分，青海李家峡电厂两回出线因暴雨倒杆，双回线断线跳闸。当时李家峡电厂发电有功功率雨倒杆，双回线断线跳闸。当时李家峡电厂发电有功功率500MW500MW，电网总负荷，电网总负荷9100MW9100MW，李家峡电厂跳闸后，甩负荷，李家峡电厂跳闸后，甩负荷500MW(500MW(失掉发电负荷失掉发电负荷5.5%5.5%），系统频率由），系统频率由50HZ50HZ下降到下降到49.6HZ49.6HZ，频率降低，频率降低0.4HZ0.4HZ，即：求该系统的单位调节功率。，即：求该系统的单位调节功率。第二章
23、第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题频率稳定的判据：频率稳定的判据： 频率稳定的判据是频率稳定的判据是系统频率能迅速恢复到额定频系统频率能迅速恢复到额定频率附近继续运行，不发生频率崩溃，也不使事故后率附近继续运行，不发生频率崩溃，也不使事故后的系统频率长期悬浮于某一过高或过低的数值。的系统频率长期悬浮于某一过高或过低的数值。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题具体标准为：具体标准为： 1 1）在任何情况下的频率下降过程中，应保证系）在任何情况下的频率下降过程中，应保证系统低频值与所经历的时间，能与运行中机组的自动统低频值与所经历的时间，能与运行中机组的自动
24、低频保护和联合电网间联络线的低频解列保护相配低频保护和联合电网间联络线的低频解列保护相配合；频率下降的最低值还必须大于核电厂冷却介质合；频率下降的最低值还必须大于核电厂冷却介质泵低频保护的整定值；以及整流系统对频率的要求，泵低频保护的整定值；以及整流系统对频率的要求，并留有一定的裕度。并留有一定的裕度。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题2 2）自动低频减负荷装置动作后，应使运行系统）自动低频减负荷装置动作后，应使运行系统稳态频率恢复到正常水平；为了考虑某些难以预计稳态频率恢复到正常水平；为了考虑某些难以预计的可能情况，应增设长延时的特殊动作轮，使系统的可能情况，应增设长
25、延时的特殊动作轮，使系统运行频率不致长期悬浮在低于运行频率不致长期悬浮在低于49.0HZ49.0HZ的水平。的水平。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题3 3）因切负荷引起恢复时的系统频率过调，其最）因切负荷引起恢复时的系统频率过调，其最大值不应超过大值不应超过51HZ51HZ，并必须与运行机组的过频率保，并必须与运行机组的过频率保护相协调，且留有一定裕度，避免高度自动控制的护相协调，且留有一定裕度，避免高度自动控制的大型汽轮机组在过频率过程中的可能误断开，进一大型汽轮机组在过频率过程中的可能误断开，进一步扩大事故。步扩大事故。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力
26、系统的稳定问题频率稳定研究的目的：频率稳定研究的目的： 当系统的全部或解列后的局部出现较大的有功当系统的全部或解列后的局部出现较大的有功功率扰动造成系统频率大范围波动时，需对系统的功率扰动造成系统频率大范围波动时，需对系统的频率稳定性进行计算分析，并对系统的频率稳定控频率稳定性进行计算分析，并对系统的频率稳定控制对策、低频减负荷方案、机网协调策略以及各种制对策、低频减负荷方案、机网协调策略以及各种安全稳定措施提出相应的要求。安全稳定措施提出相应的要求。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题为了防止系统发生频率崩溃事故，造成系统全停，在电为了防止系统发生频率崩溃事故，造成系统
27、全停，在电力系统中配置了专门的低频和过频保护：力系统中配置了专门的低频和过频保护：1）发电机的低频解列装置）发电机的低频解列装置 300MW机组机组 47.5HZ 30秒秒延时跳闸延时跳闸 一般还配备小机组一般还配备小机组600MW机组机组 47.5HZ 9秒延时跳闸秒延时跳闸 一般还配备小机组一般还配备小机组在大型发电厂中，有在大型发电厂中，有2.5万万kW左右的小机组，在系统解列左右的小机组，在系统解列后，该小机组可以保住厂用电的重要负荷后，该小机组可以保住厂用电的重要负荷。第二章第二章 现代电力系统的稳定问题现代电力系统的稳定问题2 2）负荷侧的低频减负荷装置）负荷侧的低频减负荷装置 4
28、9HZ49HZ开始切除第一轮负荷开始切除第一轮负荷3 3）高频切机装置）高频切机装置 5152HZ 5152HZ 经延时跳闸经延时跳闸 （联络线故障，大机组（联络线故障，大机组的功率送不出去或低频减负荷装置过切负荷）。如果的功率送不出去或低频减负荷装置过切负荷）。如果切机不成，还有过速切机，这是最后一道防线切机不成，还有过速切机，这是最后一道防线。1、字体安装与设置、字体安装与设置如果您对PPT模板中的字体风格不满意，可进行批量替换，一次性更改各页面字体。1.在“开始”选项卡中，点击“替换”按钮右侧箭头，选择“替换字体”。（如下图）2.在图“替换”下拉列表中选择要更改字体。（如下图）3.在“替换为”下拉列表中选择替换字体。4.点击“替换”按钮，完成。412、替换模板中的图片、替换模板中的图片模板中的图片展示页面，您可以根据需要替换这些图片，下面介绍两种替换方法。方法一：更改图片方法一：更改图片1.选中模版中的图片（有些图片与其他对象进行了组合，选择时一定要选中图片本身，而不是组合）。2.单击鼠标右键，选择“更改图片”，选择要替换的图片。（如下图）注意：注意：为防止替换图片发生变形，请使用与原图长宽比例相同的图片。41赠送精美图标
