电力系统稳定和系统振荡课件.ppt
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- 电力系统 稳定 系统 振荡 课件
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1、可编辑ppt1可编辑ppt2一、稳定性概述一、稳定性概述不发生主系统的非同步运行不发生主系统的非同步运行 功角稳定(也称同步运行稳定性)功角稳定(也称同步运行稳定性)不发生频率崩溃不发生频率崩溃 频率稳定频率稳定 不发生电压崩溃不发生电压崩溃 电压稳定电压稳定 可编辑ppt3为分析方便,为分析方便,又将稳定性问题分为:又将稳定性问题分为:小扰动下的静态稳定小扰动下的静态稳定大扰动下的暂态稳定大扰动下的暂态稳定长过程的动态稳定长过程的动态稳定 可编辑ppt42001版版电力系统安全稳定导则电力系统安全稳定导则附录中给出的有关稳定的定义:附录中给出的有关稳定的定义:电力系统稳定性是指电力系统受到事
2、故扰动电力系统稳定性是指电力系统受到事故扰动后保持稳定运行的能力。通常根据动态过程的特后保持稳定运行的能力。通常根据动态过程的特征和参与动作的元件及控制系统,将稳定性的研征和参与动作的元件及控制系统,将稳定性的研究划分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定、电压究划分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定、电压稳定。稳定。可编辑ppt5二、静态稳定二、静态稳定 静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步,自动恢复到起始运行状态的发生非周期性失步,自动恢复到起始运行状态的能力。能力。可编辑ppt61功角静稳功角静稳以最简单的单机无限大系统为例。以最简单的单机无限大系
3、统为例。设发电机为隐极机,并采用设发电机为隐极机,并采用E,xd模型。发模型。发电机电势电机电势E至无限大系统间总电抗为至无限大系统间总电抗为x。发电机。发电机电势与无限大母线电压之间夹角为电势与无限大母线电压之间夹角为。系统输送的电磁功率为:系统输送的电磁功率为:原动机的机械功率原动机的机械功率即系统正常运行时输送的功率:即系统正常运行时输送的功率:sinXUEP zTPP 可编辑ppt7a点静态稳定。点静态稳定。b点静态不稳定点静态不稳定 可编辑ppt8静稳定判据为:静稳定判据为:当时,对应极限传输功率当时,对应极限传输功率Pj 相应的静稳定储备系数为:相应的静稳定储备系数为:在正常运行方
4、式下,对不同的电力系统,按在正常运行方式下,对不同的电力系统,按功角判据计算的静态稳定储备系数(功角判据计算的静态稳定储备系数(KP)应为)应为15%20%,在事故后运行方式和特殊运行方式,在事故后运行方式和特殊运行方式下,下,KP不得低于不得低于10%。0ddP0ddP%100zzjPPPPK可编辑ppt9提高极限传输功率即可提高系统的静稳提高极限传输功率即可提高系统的静稳发电机采用自动励磁调节装置发电机采用自动励磁调节装置输电线采用分裂导线输电线采用分裂导线输电线采用串联电容器补偿输电线采用串联电容器补偿改善系统结构缩小电气距离改善系统结构缩小电气距离采用中间补偿设备维持电压恒定采用中间补
5、偿设备维持电压恒定(如静止补偿器)(如静止补偿器)提高输电线电压等级提高输电线电压等级可编辑ppt102电压静稳电压静稳电压静稳定判据为:电压静稳定判据为:式中式中Q为电源无功与负荷无功之差。若为电源无功与负荷无功之差。若则电压下降,将更加导致系统无功的不足,系统则电压下降,将更加导致系统无功的不足,系统电压崩溃。电压崩溃。当时,对应母线临界电压当时,对应母线临界电压c。相应的静稳定储备系数为:相应的静稳定储备系数为:(Uz为母线正常电压)为母线正常电压)0dUdQ0dUdQ0dUdQ%100zczVUUUK可编辑ppt11在正常运行方式下,对不同的电力系统,按在正常运行方式下,对不同的电力系
6、统,按无功电压判据计算的静态稳定储备系数(无功电压判据计算的静态稳定储备系数(KV)为为10%15%。在事故后运行方式和特殊运行方。在事故后运行方式和特殊运行方式下,式下,KV不得低于不得低于8%。可编辑ppt12三、暂态稳定三、暂态稳定以下图所示:以下图所示:单机无限大系统线路始端发生短路说明暂稳。单机无限大系统线路始端发生短路说明暂稳。简单考虑发电机自动励磁调节装置的作用简单考虑发电机自动励磁调节装置的作用发电机采用发电机采用E,xd模型。模型。可编辑ppt13.正常运行时正常运行时系统电抗:系统电抗:电磁功率:电磁功率:21I2TlTdxxxxxsinIIxUEP 可编辑ppt14.故障
7、存在时,故障存在时,系统电抗:系统电抗:x:不同短路时的附加电抗。:不同短路时的附加电抗。短路类型短路类型 x三相短路三相短路 0两相短路接地两相短路接地x2/x0两相相间短路两相相间短路x2单相短路单相短路x2+x0 x2、x0:系统负序、零序总阻抗:系统负序、零序总阻抗xxxxxxxxxxTlTdTlTd2121II22可编辑ppt15 电磁功率:电磁功率:.故障切除后故障切除后系统电抗:系统电抗:电磁功率:电磁功率:sinIIIIxUEP 21IIITlTdxxxxxsinIIIIIIxUEP可编辑ppt16单机无限大系统能否暂稳的条件为:单机无限大系统能否暂稳的条件为:最大可能减速面积
8、大于加速面积。最大可能减速面积大于加速面积。可编辑ppt17四种短路对暂稳的影响,四种短路对暂稳的影响,三相短路最不利三相短路最不利以下依次为:两相短路接地以下依次为:两相短路接地两相相间短路两相相间短路单相短路单相短路 任何可以减小加速面积,或增大最大可能减任何可以减小加速面积,或增大最大可能减速面积的措施,均认为是对暂稳有利。速面积的措施,均认为是对暂稳有利。任何提高静稳的措施均对暂稳有利。任何提高静稳的措施均对暂稳有利。可编辑ppt18继电保护实现快速切除故障继电保护实现快速切除故障线路采用自动重合闸线路采用自动重合闸(对暂稳而言:单相重合闸好于三相重合闸)(对暂稳而言:单相重合闸好于三
9、相重合闸)发电机采用快速励磁系统,增加强励倍数发电机采用快速励磁系统,增加强励倍数汽轮机快关汽门汽轮机快关汽门水电机组电气制动水电机组电气制动变压器中性点经小电阻接地变压器中性点经小电阻接地长线路中间设置开关站长线路中间设置开关站线路采用串联电容补偿线路采用串联电容补偿采用无功补偿装置采用无功补偿装置实现连锁切机实现连锁切机 可编辑ppt192001版版电力系统安全稳定导则电力系统安全稳定导则暂态稳定是指电力系统受到大扰动后,各同暂态稳定是指电力系统受到大扰动后,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振稳
10、态运行方式的能力。通常指保持第一或第二振荡周期不失步的功角稳定。荡周期不失步的功角稳定。暂态稳定的判据是电网遭受每一次大扰动后,暂态稳定的判据是电网遭受每一次大扰动后,引起电力系统各机组之间功角相对增大,在经过引起电力系统各机组之间功角相对增大,在经过第一或第二振荡周期不失步,作同步的衰减振荡,第一或第二振荡周期不失步,作同步的衰减振荡,系统中枢点电压逐渐恢复。系统中枢点电压逐渐恢复。可编辑ppt20我国电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准我国电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级。分为三级。第一级标准:保持稳定运行和电网的正常第一级标准:保持稳定运行和电网的正常供电;供电;第二级标准:
11、保持稳定运行,但允许损失部分第二级标准:保持稳定运行,但允许损失部分负荷;负荷;第三级标准:当系统不能保持稳定运行时,第三级标准:当系统不能保持稳定运行时,必须防止系统崩溃并尽量减少必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。负荷损失。可编辑ppt21第一级安全稳定标准:第一级安全稳定标准:正常运行方式下的电力系统受到下述单一正常运行方式下的电力系统受到下述单一元件故障扰动后,保护、开关及重合闸正确动元件故障扰动后,保护、开关及重合闸正确动作,不采取稳定控制措施,必须保持电力系统作,不采取稳定控制措施,必须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电,其他元件不超过稳定运行和电网的正常供电,其他元件不超过规定
12、的事故过负荷能力,不发生连锁跳闸。规定的事故过负荷能力,不发生连锁跳闸。可编辑ppt22a)任何线路单相瞬时接地故障重合成功;任何线路单相瞬时接地故障重合成功;b)同级电压的双回线或多回线和环网,任一回线同级电压的双回线或多回线和环网,任一回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开不单相永久故障重合不成功及无故障三相断开不重合;重合;c)同级电压的双回线或多回线和环网,任一回同级电压的双回线或多回线和环网,任一回线三相故障断开不重合;线三相故障断开不重合;d)任一发电机跳闸或失磁;任一发电机跳闸或失磁;e)受端系统任一变压器故障退出运行;受端系统任一变压器故障退出运行;f)任一大负荷突然变化;
13、任一大负荷突然变化;可编辑ppt23g)任一回交流联络线故障或无故障断开不重合;任一回交流联络线故障或无故障断开不重合;h)直流输电线路单极故障。直流输电线路单极故障。但对于发电厂的交流送出线路三相故障,发但对于发电厂的交流送出线路三相故障,发电厂的直流送出线路单极故障,两级电压的电磁电厂的直流送出线路单极故障,两级电压的电磁环网中单回高一级电压线路故障或无故障断开,环网中单回高一级电压线路故障或无故障断开,必要时可采用切机或快速降低发电机组出力的措必要时可采用切机或快速降低发电机组出力的措施。施。可编辑ppt24第二级安全标准:第二级安全标准:正常运行方式下的电力系统受到下述较严重正常运行方
14、式下的电力系统受到下述较严重的故障扰动后,保护、开关及重合闸正确动作,的故障扰动后,保护、开关及重合闸正确动作,应能保持稳定运行,必要时允许采取切机和切应能保持稳定运行,必要时允许采取切机和切负荷等稳定控制措施。负荷等稳定控制措施。a)单回线单相永久性故障重合不成功及无故障三单回线单相永久性故障重合不成功及无故障三相断开不重合;相断开不重合;b)任一段母线故障;任一段母线故障;c)同杆并架双回线的异名两相同时发生单相接同杆并架双回线的异名两相同时发生单相接地故障重合不成功,双回线三相同时跳开;地故障重合不成功,双回线三相同时跳开;d)直流输电线路双极故障。直流输电线路双极故障。可编辑ppt25
15、第三级安全稳定标准:电力系统因下列情第三级安全稳定标准:电力系统因下列情况导致稳定破坏时,必须采取措施,防止系统况导致稳定破坏时,必须采取措施,防止系统崩溃,避免造成长时间大面积停电和对最重要崩溃,避免造成长时间大面积停电和对最重要用户(包括厂用电)的灾害性停电,使负荷损用户(包括厂用电)的灾害性停电,使负荷损失尽可能减少到最小,电力系统应尽快恢复正失尽可能减少到最小,电力系统应尽快恢复正常运行。常运行。a)故障时开关拒动;故障时开关拒动;b)故障时继电保护、自动装置误动或拒动;故障时继电保护、自动装置误动或拒动;c)自动调节装置失灵;自动调节装置失灵;d)多重故障;多重故障;e)失去大容量发
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