《第6章 稳定性问题概述和各元件的机电特性(电力系统分析暂态部分)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第6章 稳定性问题概述和各元件的机电特性(电力系统分析暂态部分)（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二篇第二篇电力系统机电暂态过程电力系统机电暂态过程分析分析第六章第六章 稳定性问题概述和各元件的稳定性问题概述和各元件的机电特性机电特性 第一节第一节 概述概述 机机电电暂暂态态过过程程主主要要是是电电力力系系统统的的稳稳定定性性问问题题。电电力力系系统统稳稳定定性性问问题题就就是是当当系系统统在在某某一一正正常常运运行行状状态态下下受受到到某某种种干干扰扰后后，能能否否经经过过一一定定的的时时间间后后回回到到原原来来的的运运行行状状态态或或者者过过渡渡到一个新的稳态运行状态的问题。到一个新的稳态运行状态的问题。 tt0 反反之之，若若系系统统不不能能回回到到原原来来的的运运行行状状态态或或
2、者者不不能能建建立立一一个个新新的的稳稳态态运运行行状状态态，则则说说明明系系统统的的状状态态变变量量没没有有一一个个稳稳态态值值，而而是是随随时时间间不不断断增增大大或或振振荡荡，系系统统是是不不稳稳定的。定的。 如如果果能能够够，则则认认为为系系统统在在该该正正常常运运行行状状态态下下是是稳稳定定的。的。稳定的概念稳定的概念 简单系统（单机无穷大系统）简单系统（单机无穷大系统）U=U=常数常数 等值电路等值电路 相量图相量图IU q qI Iq q q当当角角变变化化，则则电电流流、各各点点电电压和功率变化。压和功率变化。当当Eq、U、不同步，不同步，角不断变角不断变化，则电流、化，则电流
3、、电压、功率振荡。电压、功率振荡。电力系统失去稳定后，继电保护动作，将会造成电力系统失去稳定后，继电保护动作，将会造成大面积停电。大面积停电。在干扰（短路、切机等）影响下，在干扰（短路、切机等）影响下，Mt=Pt-Mt=Pt-PePe0,0,使使得发电机运行状态变化。得发电机运行状态变化。研究方法：研究方法：1.1.1 1静态稳定分析：自动控制理论的方法静态稳定分析：自动控制理论的方法 微分方程线性化（小干扰法）微分方程线性化（小干扰法） 研究线性微分方程特征根（频域法）研究线性微分方程特征根（频域法）2.2.2 2暂态稳定分析：暂态稳定分析： 非线性微分方程数值解法（时域法）非线性微分方程数
4、值解法（时域法） 大干扰下不适合线性化大干扰下不适合线性化第二节第二节 同步发电机组的机电特性同步发电机组的机电特性 一转子运动方程一转子运动方程J J：转动惯量；转动惯量；：角加速度；角加速度；：机械角速度；机械角速度；M M：不平衡转矩不平衡转矩额定转速下的转子动能额定转速下的转子动能取转矩基准值取转矩基准值机械角速度机械角速度与电气角速度与电气角速度间的关系为：间的关系为：取取 - -惯性时间常数惯性时间常数则则计及计及和和转子运动方程为转子运动方程为或状态方程形式：或状态方程形式：惯性时间常数的意义惯性时间常数的意义反映发电机转子机械惯性的重要参数反映发电机转子机械惯性的重要参数TJ是
5、转子在额定转速下的动能的两倍除以基准功率是转子在额定转速下的动能的两倍除以基准功率令令取取MT*=1，Me*=0，则则当发电机空载时，如原动机将一个数值等于当发电机空载时，如原动机将一个数值等于MN的恒定转矩的恒定转矩（MT*1）加到转子上，则转子从静止状态启动到额定值加到转子上，则转子从静止状态启动到额定值时所需的时间。时所需的时间。在稳定计算中，当已选好全系统统一的基准功率在稳定计算中，当已选好全系统统一的基准功率SB几台发电机合并成一台等值发电机几台发电机合并成一台等值发电机二电磁转矩二电磁转矩M ME E和电磁功率和电磁功率P PE E 机端功率：机端功率：1 1电阻消耗的功率电阻消耗
6、的功率 2 2 磁场能量变化释放的功率磁场能量变化释放的功率 3 3 经气隙经气隙传递的功率传递的功率电磁功率：电磁功率：电磁转矩：电磁转矩：稳定分析中的近似简化：稳定分析中的近似简化： 1 1因因直直流流分分量量和和负负序序电电流流对对转转子子绕绕组组的的平平均均转转矩矩为为零零，所所以以不计（不计定子绕组的暂态过程）以及其谐波不计（不计定子绕组的暂态过程）以及其谐波不计负序电流及其谐波不计负序电流及其谐波 只考虑产生同步转矩的正序电流的影响只考虑产生同步转矩的正序电流的影响2 2r r = 0 = 0 （不计定子绕组的暂态过程，更无必要计及其衰减）不计定子绕组的暂态过程，更无必要计及其衰减
7、）3 3 1 1以上简化的结果是：以上简化的结果是：只考虑定子的正序频电流时，电磁功率、电磁转矩为：只考虑定子的正序频电流时，电磁功率、电磁转矩为：（一）简单系统中发电机的功率（一）简单系统中发电机的功率 简单系统：简单系统：一台同步发电机与无限大容量电源组成的系统一台同步发电机与无限大容量电源组成的系统 =constTJ=xdxT1xLxT2xl1.1.隐极机的功角特性隐极机的功角特性 发电机用发电机用E Eq q、xd d表示表示(即假设励磁回路电压、电流无变化，即假设励磁回路电压、电流无变化，Eq为常数）为常数） 是正弦曲线，极限功率是正弦曲线，极限功率 ，极限功率角，极限功率角 发电机
8、用发电机用Eq、xd表示表示（不计阻尼时，暂态电动势在干（不计阻尼时，暂态电动势在干扰的瞬间不变，并近似认为自动调节励磁装置的作用能扰的瞬间不变，并近似认为自动调节励磁装置的作用能保持保持Eq常数常数 是是的函数，极限功率角的函数，极限功率角发电机用发电机用表示表示其中，其中，近似计算中，往往以近似计算中，往往以 代替代替 ，由，由 变化的趋势反映的变变化的趋势反映的变化趋势。化趋势。 机端电压机端电压U UG G恒定恒定( (若自动调节励磁装置作用极强能保持若自动调节励磁装置作用极强能保持U UG GC C）2 2凸极机的功角特性凸极机的功角特性 发电机用发电机用E Eq q、xd d表示表
9、示(即假设励磁回路电压、电流无变化，即假设励磁回路电压、电流无变化，Eq为常数）为常数）极限功率角极限功率角9090 发电机用发电机用Eq、xd表示表示（不计阻尼时，暂态电动势在干（不计阻尼时，暂态电动势在干扰的瞬间不变，并近似认为自动调节励磁装置的作用能扰的瞬间不变，并近似认为自动调节励磁装置的作用能保持保持Eq常数常数 是是的函数，极限功率角的函数，极限功率角( (二二) )、多机系统中发电机的功率、多机系统中发电机的功率当发电机用当发电机用表示表示导纳角导纳角任一台发电机的功率角的改变，将引起全系统各机任一台发电机的功率角的改变，将引起全系统各机组电磁功率的变化。稳定分析是全系统的综合问
10、题。组电磁功率的变化。稳定分析是全系统的综合问题。两机系统两机系统12PE2PE1三电势变化过程的方程式三电势变化过程的方程式励磁回路电压方程：励磁回路电压方程：计及计及第三节 自动调节励磁系统的原理和数学模型一主励磁系统一主励磁系统（一）直流励磁机励磁（一）直流励磁机励磁AVR( (二二) )交流励磁机励磁交流励磁机励磁 自并励励磁自并励励磁（三）主励磁机的方程和框图（三）主励磁机的方程和框图G副励绕组中电流副励绕组中电流 的电磁惯性，的电磁惯性， 将按的时间常数将按的时间常数 滞滞后变化，即一阶惯性环节：后变化，即一阶惯性环节：磁饱和现象用磁饱和现象用负反馈表示负反馈表示-+二自动调节励磁
11、装置二自动调节励磁装置G量测滤波TATV励磁机综合放大移相触发晶闸管输出转子电压软负反馈其他信号量量测测滤滤波波：电电压压互互感感器器是是具具有有电电抗抗的的变变压压器器，惯惯性性环环节节电电流流互互感感器器，有放大倍数有放大倍数综合放大、移相触发、晶闸管输出：综合放大、移相触发、晶闸管输出：取为一阶惯性环节取为一阶惯性环节软软负负反反馈馈（PIDPID调调节节）：当当变变化化快快时时调调节节使使之之变变化化慢慢些些，与与变变化化率率成成正正比比的的调调节节，惯惯性性微微分环节分环节综合得：综合得：-k+-+-+-其他信号副励磁机输出是不包括控制方法的功能原理性框图（传递函数）励磁系统传递函数表示了时间常数相差甚大的微分方程组三自动调节励磁系统的简化模型三自动调节励磁系统的简化模型从功能上看，自动调节励磁系统可简化为：当机端电压UG变化，按Te的时间常数以-ke UG数值调节输出电压Uf ，即 为便于计算，励磁电压用定子量（强制电势）来表示： 则
