电力系统分析第17章.ppt

第十七章电力系统暂态稳定性,离散数值计算,17.1引言及基本假设1、引言,第十七章电力系统暂态稳定性,,TS问题定义电力系统受到较大的扰动之后各发电机是否能继续保持同步运行的问题。,代数常微分方程组,,简单系统的解析计算,,,困难非线性，解析表达困难,,曲线,稳定判断,2、基本假设是否同步运行→转子机械运动→时间常数为5～10秒→只需计及影响大的动态因素电力系统的动态过程非常复杂,,,,1）忽略发电机定子及电网中的电磁暂态过程，忽略转子电流的周期分量；理由a、定子及电网的电磁暂态过程很快，百分之几秒，。b、非周期分量产生空间静止磁场，作用于转子上的电磁力的空间方向是快速突变的，即转子运动影响大。结果可以突变。,2）不计阻尼绕绕组的电磁暂态过程。,,,,,,,3）不计零序和负序电流的影响，只考虑基波正序分量，电力网可以用正序增广网络表示。零序理由a、△/Y→零序不过发电机。b、零序合成气隙磁场为0。负序理由a、合成电枢反应磁场反向旋转→信频交变力矩→平均值接近于0。b、对瞬时值影响也很小。正序等效定则和复合序网→故障点接入故障附加阻抗。,5）不考虑频率变化对系统参数的影响,4）忽略暂定过程中发电机的附加损耗,a不稳定,b稳定,c临界情况,不同假设条件计算的结果,17.2简单电力系统暂态稳定的分析计算1、各种运行情况下的功率特性,,2大扰动后的定性分析,稳定条件1）存在新的平衡点；2）摇摆不超过不稳定平衡点，临界角,3等面积定则,1功率特性曲线上，功角从变化到时，PT与Pe之间的面积正比于转子功能的变化量,2加速面积与减速面积PT＞Pe加速面积PT＜Pe减速面积，最大可能减速面积,3等面积定则加速面积和减速面积相等a最大可能减速面积≥加速面积，稳定。b最大可能减速面积＜加速面积，不稳定。c加速面积减速面积,a,b,c,4极限切除角与极限切除时间,5加速面积与减速面积的计算,初始状态。过程划分及功率特性。新平衡点及不稳定平衡点S加，S减。判断。,6例题前面系统,17.3发电机转子运动方程的数值解法,,1、分段计算法1）推导,,,,,2）间断点处理,3）仿真稳定判据相对功角单调增大超过180则是不稳定的，反之是稳定的。4）精度与步长，0.01～0.05S5）第一个时段的计算不同,2、改进欧拉法,,xK-1，→xK，离散△t,,←数值条件,←几何解释,1）欧拉法,2）改进欧拉法,,,，k-1，→k，xK-1→xK,←几何解释,3）转子运动方程的改进欧拉法求解,,讨论间断点处理。改进欧拉法局部截断误差为3阶，全局为2阶。上方法对复杂系统，简单系统均是适用的，只是的计算方法不同。,3、考虑调节系统作用时的暂态过程计算,动态稳定计及各种自动调节器作用的较长时间的暂态过程。,讨论,,,,1）励磁绕组,2）励磁机,,直流励磁机原理电路图,强励磁动作时,强励退出时,,,17.4复杂电力系统暂态稳定的基本概念,1、复杂系统TS的基本特点,,1当电力系统发生扰动以后，各发电机的电磁功率将按扰动后的网络特征重新分配，有的Pe↓，↑，有的Pe↑，↓，加速发电机群中不同发电机的加速速度不同，至于哪台加速、减速，加速、减速速度如何，与网络接线，负荷分布，大扰动的地点，负荷特性等相关。,2）简单系统中不能再简单地应用等面积定则，研究方法是仿真计算，根据仿真曲线来判断其稳定性,3）转子运动方程中与网络相关的只有项，只要解网络方程求得某一时刻的，则各台机的其他计算与简单系统相同,5）发电机某一时刻输出的电磁功率的多少，由网络结构和参数，负荷分布和待性、扰动等决定，最简单情况下，只是的函数,4）转子运动方程用绝对角描述，但是功率分布则由相对角来决定→判断稳定性,2、复杂系统暂态稳定计算方法（一）忽略负荷状态等，则,,,,,2、复杂电力系统暂态稳定计算方法（二）1求动态→不能用等值电路2负荷动态其他元件动态→保留网络拓扑结构3频繁网络变化等,,,n维系统→2n维方程→任意一个元件动态或突变，进行任意相应修改即可,1发电机的处理,同步旋转的参考轴与x轴重合，则得坐标与xy坐标之间的变换公式为,,用直角坐标表示的实数网络方程为,将1代入2得,,讨论a）暂态计算中，解微分方程→，→等系数→Vx，Vy→Ix，Iy→,b）Gx、Gy、Bx、By、Cx、Cy均为的函数c）模型→Gx等为常数，Cx为的函数d）动态,,,,讨论不需要解析表达的方式,2负荷的处理和其他扰动→变化后修改对应节点的导纳即可扰动处理相似，保留拓扑结构的优点,1）相对角才是同步的表征2）绝对角不能用来判断稳定与否，所有单调上升在下降，只表示系统的转速高于或低于同步转速，不是表示失步。3）稳定判据相对角中只要有一个随时间呈单调变化（超过180），→instable所有角经过振荡后都能稳定在某一项，→stable，第一摇摆，→振荡坐标。,4、复杂电力系统暂态稳定的判据,17.5暂态稳定讨论介绍,1、仿真计算方法2、EEAC3、能量函数法4、人工智能神经网络，专家系统5、暂态稳定控制查表法等,17.6小结,1、基本概念,1）基本假设和近似计算中的简化，为什么2）等面积定则3）极限均除角，极限切除时间4）仿真计算中暂态稳定判据（绝对角与相对角）5）励磁系统动态方程,1）转子运动方程的改进欧拉法和分段计算法2）复杂系统网络方程计算的两种方法3）暂态仿真方法,2、计算方法,