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电力系统暂态稳定计算.pdf

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李长松 Spring2017 回顾：同步发电机的建模本质 •将其表示成：某个电抗后的一个电势 •Representedas:Avoltagesourcebehindareactance •用稳态参数表示•用暂态参数表示 回顾：考虑励磁绕组动态的同步发电机3阶模型 vXiRi dqqadvXRii dqaqd vXiERi qddqaq viqEqXRdadiq EE()XXi qqddd电动势方程 受励磁系统控制 dE TqEE()XXi电磁暂态方程 d0dtqeqddd d受电力网络影响  dtN 转子运动方程 d N ()PTPe dtTJ三阶模型 受调速系统控制 重点：准确理解同步发电机的暂态响应过程与励 回顾：发电机磁调节系统、原动机的电压和频率控制/调速系统之间的联系和关系 关于励磁系统和发电机电磁功率 EVq0 Pesin Xd 若EVq、0维持不变，则： ，Pe，VG 若想维持VG、不变，则： Pe，Eq 通过调节励磁来实现 回顾：稳定性与可靠性、安全性 •稳定性：Stability •安全性：Security •可靠性：Reliability 可靠性 安全性 稳定性 回顾：电力系统稳定的定义与分类 回顾：暂态稳定的定义 •暂态稳定（TransientStability） 大扰动功角稳定性（Large-disturbancerotorangle stability） 是指电力系统在遭受比较严重的大扰动后，各同步电 机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行 方式的能力，通常指保持第一或第二个振荡周期不失 步。 大扰动一般指短路故障、负荷的瞬间大容量突变、大 容量发电机组的切除、输电或变电设备的切除等。 回顾：电力系统暂态稳定性的分析方法 (1)数值积分方法（又称时域仿真法、间接法） (Numericalintegrationmethod,Timedomainsimulationmethod, Indirectmethod) (2)直接法（又叫暂态能量函数法） (Directmethod,Transientenergyfunctionmethod) 5.1概述 5.2电力系统暂态稳定计算的基本原理 5.3暂态稳定分析的网络数学模型及其修改 5.4暂态稳定分析的数值解法 5.5简单模型下的暂态稳定计算 5.6暂态稳定计算实例 电力系统暂态稳定分析中的简化 •假设机械转矩和机械功率不变分析工程问题需要 •不计发电机定子绕组及电网中的电磁暂态过程。 只计及发电机定子电流中的正序基频交流分量产 生的电磁功率。 •对励磁系统暂态过程根据需要，进行简化 本质上就是假定发电机的某个电动势为恒定 •空载电动势퐸푞恒定——忽略自动调节励磁的作用 ′ •暂态电动势퐸푞恒定——考虑自动调节励磁的作用一般 •发电机端电压푈퐺恒定——考虑自动调节励磁的作用很强 电力系统暂稳分析全系统数学模型构成 xf(x,y)微分代数方程Differential AlgebraicEquations g(x,y)0 电力系统暂稳分析全系统数学模型构成 xf(x,y)x：状态变量，不能突变  g(x,y)0y：代数变量，可以突变 考虑控制器的同步发电机的数学模型 •动态部分 由四组方程式构成： 4.2节 (1)励磁调节系统方程 (2)原动机调速器方程4.3节4.1节 (3)机械暂态过程方程，即发电机转子运动方程。 (4)发电机电磁暂态过程方程：描述发电机内电势和电流 的暂态变化过程 4.1节 •因为描述的是动态过程，因此是微分方程组 xf(x,y) 考虑控制器的同步发电机的数学模型 •静态部分 由一组方程式构成： (1)发电机定子电压方程：描述在dq坐标下，发电机定子 电压和定子电流之间的关系 •因为描述的是静态过程，因此是代数方程组 g(x,y)0 负荷的数学模型 •可根据具体情况选用4.4节 恒定阻抗模型（静态模型） 考虑感应电动机机械暂态过程的综合负荷动态模型 考虑感应电动机机电暂态过程的综合负荷动态模型 •静态模型时，用代数方程组 g(x,y)0 •动态模型时，用微分方程组 xf(x,y) 电力网络的数学模型 •基于前面的简化假设，电力网络内的电磁暂态过 程和发电机的机电暂态过程相比衰减非常快，所 以通常在电力系统暂态稳定分析中都不考虑电力 网络内发生的暂态过程。 •因为不用描述动态过程，因此用代数方程组 YV=I g(x,y)0 发电机方程和负荷