第10章 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

1、電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性夏世威夏世威華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)2016-06-03電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性l基本概念基本概念l同步機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程同步機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程l簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定l簡單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定簡單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定l提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要意義l單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電廠和規(guī)模不大的電力系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電廠和規(guī)模不大的電力系統(tǒng)通常沒有穩(wěn)定問題。通常沒有穩(wěn)定問題。l電力系統(tǒng)規(guī)模越大，運(yùn)行穩(wěn)定性的問題就電力系統(tǒng)規(guī)模越大，運(yùn)行穩(wěn)定性的問題就越明顯，含有遠(yuǎn)距離輸電環(huán)節(jié)的大電力系越明顯，含有遠(yuǎn)距離輸電環(huán)節(jié)的大電力系統(tǒng)往往都有突出的穩(wěn)定問題。統(tǒng)往往都

2、有突出的穩(wěn)定問題。l電力系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞是危害很嚴(yán)重的事故，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞是危害很嚴(yán)重的事故，會造成大面積停電。會造成大面積停電。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題分類l靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定 l小擾動(dòng)、狀態(tài)量偏移小、小擾動(dòng)、狀態(tài)量偏移小、 線性化線性化l暫態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定 l大擾動(dòng)、狀態(tài)量偏移大、不允許線性化大擾動(dòng)、狀態(tài)量偏移大、不允許線性化l動(dòng)態(tài)穩(wěn)定動(dòng)態(tài)穩(wěn)定l時(shí)間長、計(jì)及調(diào)節(jié)裝置和控制裝置的作用時(shí)間長、計(jì)及調(diào)節(jié)裝置和控制裝置的作用電力系統(tǒng)的大停電事故（我國）l1972年湖北電網(wǎng)大面積停電事故年湖北電網(wǎng)大面積停電事故l1972年浙江電網(wǎng)瓦解事故年浙江電網(wǎng)瓦解事故l1974年陜西電網(wǎng)振蕩事故年陜西電網(wǎng)振蕩事故l19

3、79年水豐廠靜穩(wěn)破壞事故年水豐廠靜穩(wěn)破壞事故l1980年安徽電網(wǎng)大面積停電事故年安徽電網(wǎng)大面積停電事故l1982年華中電網(wǎng)穩(wěn)定破壞事故年華中電網(wǎng)穩(wěn)定破壞事故l1983年華東電網(wǎng)解列事故年華東電網(wǎng)解列事故l1990年廣東電網(wǎng)大停電事故年廣東電網(wǎng)大停電事故l1996年北京部分電網(wǎng)穩(wěn)定事故年北京部分電網(wǎng)穩(wěn)定事故電力系統(tǒng)的大停電事故（國外）l1965年美國東部大停電事故年美國東部大停電事故l1977年紐約大停電事故年紐約大停電事故l1978年法國大停電事故年法國大停電事故l1982年加拿大魁北克系統(tǒng)大停電事故年加拿大魁北克系統(tǒng)大停電事故l1983年瑞典電力系統(tǒng)停電事故年瑞典電力系統(tǒng)停電事故l1987年

4、東京電力系統(tǒng)大停電事故年東京電力系統(tǒng)大停電事故l1989年加拿大魁北克系統(tǒng)大停電事故年加拿大魁北克系統(tǒng)大停電事故l2003.8.14 美加大停電美加大停電大停電事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)l電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要合理電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要合理l具備合適可靠的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置具備合適可靠的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置l無功電源和電壓控制無功電源和電壓控制l防止負(fù)荷大量轉(zhuǎn)移引起的惡性連鎖反應(yīng)防止負(fù)荷大量轉(zhuǎn)移引起的惡性連鎖反應(yīng)l建立好最后一道防線，防止長時(shí)間大面積建立好最后一道防線，防止長時(shí)間大面積停電和對最重要用戶的破壞性停電停電和對最重要用戶的破壞性停電電力系統(tǒng)安全的三道防線l第一道防線：第一道防線：繼電保護(hù)繼電保護(hù)l第二道防線：第

5、二道防線：故障錄波故障錄波l第三道防線：第三道防線：設(shè)置解列點(diǎn)設(shè)置解列點(diǎn)防止系統(tǒng)失穩(wěn)的措施l規(guī)劃規(guī)劃 （幾十年，幾年）（幾十年，幾年）l電源，線路，配電電源，線路，配電l運(yùn)行規(guī)劃（年度，季度，周，天）運(yùn)行規(guī)劃（年度，季度，周，天）l檢修安排，緊急檢修檢修安排，緊急檢修l在線在線/實(shí)時(shí)運(yùn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行l(wèi)安全監(jiān)視，預(yù)防控制，校正控制安全監(jiān)視，預(yù)防控制，校正控制同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程l根據(jù)力學(xué)定律，同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械角加速度與作用再轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為：dtdJMMMaem原動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)子軸上的凈加速轉(zhuǎn)矩機(jī)組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程l由機(jī)械角速

6、度、電角速度和電角度的關(guān)系最終可以得到如下的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程：00*TeJddtdPPdtT電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的極限功率簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定l電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的概念電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的概念l發(fā)電機(jī)組在遭受微小干擾后能自動(dòng)恢復(fù)到原來運(yùn)行發(fā)電機(jī)組在遭受微小干擾后能自動(dòng)恢復(fù)到原來運(yùn)行狀態(tài)（或相近狀態(tài)）的能力。狀態(tài)（或相近狀態(tài)）的能力。l簡單電力系統(tǒng)的定義簡單電力系統(tǒng)的定義l發(fā)電機(jī)通過變壓器和輸電線，把功率送到受端系統(tǒng)發(fā)電機(jī)通過變壓器和輸電線，把功率送到受端系統(tǒng)的母線。的母線。l并且首端系統(tǒng)的容量很大，以致可以認(rèn)為任意改變并且首端系統(tǒng)的容量很大，以致可以認(rèn)為任意改變發(fā)電機(jī)的輸出功率，都不會改變首端電壓發(fā)

7、電機(jī)的輸出功率，都不會改變首端電壓U的大小和的大小和相位。相位。l也稱這樣的系統(tǒng)為也稱這樣的系統(tǒng)為單機(jī)無窮大母線系統(tǒng)單機(jī)無窮大母線系統(tǒng)。靜態(tài)穩(wěn)定l起因：起因：系統(tǒng)受到系統(tǒng)受到小的干擾小的干擾，例如負(fù)荷的隨，例如負(fù)荷的隨機(jī)漲落、汽輪機(jī)蒸汽壓力的波動(dòng)、發(fā)電機(jī)機(jī)漲落、汽輪機(jī)蒸汽壓力的波動(dòng)、發(fā)電機(jī)端電壓發(fā)生小的偏移，等等。端電壓發(fā)生小的偏移，等等。l過程：過程：系統(tǒng)將會系統(tǒng)將會偏離平衡點(diǎn)偏離平衡點(diǎn)。l結(jié)果：結(jié)果：如果這種偏離很小，小干擾消失后，如果這種偏離很小，小干擾消失后，系統(tǒng)又系統(tǒng)又重新恢復(fù)平衡重新恢復(fù)平衡，則稱系統(tǒng)是，則稱系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)靜態(tài)穩(wěn)定定的。的。l特點(diǎn)：特點(diǎn)：系統(tǒng)的狀態(tài)變量偏離很小，從而系

8、統(tǒng)的狀態(tài)變量偏離很小，從而允允許把描述系統(tǒng)的狀態(tài)方程線性化許把描述系統(tǒng)的狀態(tài)方程線性化。單機(jī)單機(jī)無窮大母線系統(tǒng)無窮大母線系統(tǒng)xL/2 T1 T2LGUEq xd xT1 xT2Ul“無窮大容量母線無窮大容量母線”-母線上接有母線上接有“無限大容量無限大容量電源電源”，即，即z=0z=0、U=U=定值，以致與之相聯(lián)的母線電壓定值，以致與之相聯(lián)的母線電壓大小恒定外，還體現(xiàn)在慣性時(shí)間常數(shù)為無限大，以大小恒定外，還體現(xiàn)在慣性時(shí)間常數(shù)為無限大，以致使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速恒為同步轉(zhuǎn)速，致使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速恒為同步轉(zhuǎn)速，E E或或U U的交變頻率恒的交變頻率恒等于同步頻率。等于同步頻率。 I XcosEq sin Eq 發(fā)

9、電機(jī)空載電勢 發(fā)電機(jī)空載電勢與受端母線電壓之間的相位角 qEUIXI j發(fā)電機(jī)的功角特性發(fā)電機(jī)的功角特性cosePUITldqeXXXXPXUEPsinsinmax由于故電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的極限功率l當(dāng)Eq、U、X恒定不變時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功率是功角的正弦函數(shù)。l當(dāng)90時(shí)輸出功率最大XUEPqmaxPmax稱為極限輸出功率，或稱功率極限 sinqeE UPX電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的極限功率電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定實(shí)用判據(jù) l當(dāng)a點(diǎn)的功角小于90，P和的增量具有相同符號時(shí)，即l當(dāng)b點(diǎn)的功角小于90，P和的增量具有不同符號時(shí)，即0. ddP系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定 0.ddP系統(tǒng)靜態(tài)不穩(wěn)定 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定實(shí)用判據(jù) l臨界點(diǎn)臨

10、界點(diǎn)0. ddP系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定 0.ddP系統(tǒng)靜態(tài)不穩(wěn)定 這一點(diǎn)正好是功率極值點(diǎn) 0ddP電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定實(shí)用判據(jù) l電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)0dPd是系統(tǒng)保持靜態(tài)穩(wěn)定的充分必要條件，是系統(tǒng)保持靜態(tài)穩(wěn)定的充分必要條件，也是電力系統(tǒng)靜穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)。也是電力系統(tǒng)靜穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)。 比整步功率l定義定義l比整步功率的大小代表發(fā)電機(jī)與受端系統(tǒng)比整步功率的大小代表發(fā)電機(jī)與受端系統(tǒng)同步運(yùn)行的能力。同步運(yùn)行的能力。l當(dāng)當(dāng)越接近越接近90，發(fā)電機(jī)輸出功率越大，發(fā)電機(jī)輸出功率越大，同步功率減小，穩(wěn)定程度降低。同步功率減小，穩(wěn)定程度降低。 ddP-比整步功率（同步功率）比整步功率（同步

11、功率）靜穩(wěn)定儲備系數(shù) %10000maxPPPKplKp大對靜穩(wěn)有利，但輸出功率受限制；大對靜穩(wěn)有利，但輸出功率受限制；lKp小靜穩(wěn)定程度低，但可輸出較多功率。小靜穩(wěn)定程度低，但可輸出較多功率。l運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：l正常運(yùn)行時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)，Kp15%20%；l故障時(shí)，故障時(shí)，Kp5%10%。 提高靜態(tài)穩(wěn)定的措施 l提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，主要在于提高提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，主要在于提高Pmax。 XUEPqmax若要提高Pmax，可通過提高Eq、U，降低X 來實(shí)現(xiàn)。提高系統(tǒng)電壓Ul提高系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平。在系統(tǒng)中裝設(shè)提高系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平。在系統(tǒng)中裝設(shè)足夠的無功電源，如在遠(yuǎn)距離輸電線路的

12、足夠的無功電源，如在遠(yuǎn)距離輸電線路的中途裝設(shè)調(diào)相機(jī)或者在負(fù)荷中心裝設(shè)調(diào)相中途裝設(shè)調(diào)相機(jī)或者在負(fù)荷中心裝設(shè)調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等補(bǔ)償裝置。機(jī)、靜止補(bǔ)償器等補(bǔ)償裝置。l提高輸電電壓等級。要大幅度提高靜態(tài)穩(wěn)提高輸電電壓等級。要大幅度提高靜態(tài)穩(wěn)定功率極限，應(yīng)通過合理選用高一級的輸定功率極限，應(yīng)通過合理選用高一級的輸 電線路額定電壓。電線路額定電壓。提高發(fā)電機(jī)空載電勢Eql無自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作用時(shí)無自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作用時(shí)l當(dāng)當(dāng)增大時(shí)，由于發(fā)電機(jī)輸出功率增大，而增大時(shí)，由于發(fā)電機(jī)輸出功率增大，而發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流不變，引起發(fā)電機(jī)端電壓下發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流不變，引起發(fā)電機(jī)端電壓下降。降。l有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作用時(shí)有自動(dòng)勵(lì)磁

13、調(diào)節(jié)器作用時(shí)l負(fù)荷增大或端電壓下降時(shí)，勵(lì)磁裝置中的測負(fù)荷增大或端電壓下降時(shí)，勵(lì)磁裝置中的測量元件測出量元件測出I、U，增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，提高發(fā)電機(jī)電勢，使發(fā)電機(jī)端電壓維持不變提高發(fā)電機(jī)電勢，使發(fā)電機(jī)端電壓維持不變（或變化很?。?。由于發(fā)電機(jī)空載電勢的增（或變化很小）。由于發(fā)電機(jī)空載電勢的增大，功角特性曲線轉(zhuǎn)移。大，功角特性曲線轉(zhuǎn)移。減少系統(tǒng)電抗Xl減小輸電線路電抗。如緊湊型輸電線路、減小輸電線路電抗。如緊湊型輸電線路、分裂導(dǎo)線；分裂導(dǎo)線；l串聯(lián)補(bǔ)償，串聯(lián)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償度愈大，對靜串聯(lián)補(bǔ)償，串聯(lián)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償度愈大，對靜穩(wěn)愈有利，但易產(chǎn)生穩(wěn)愈有利，但易產(chǎn)生“次同步振蕩次同步振蕩”

14、或或“自勵(lì)磁自勵(lì)磁”現(xiàn)象，在離電源較近處電容器現(xiàn)象，在離電源較近處電容器后方，輸電線路發(fā)生短路時(shí)，短路電流可后方，輸電線路發(fā)生短路時(shí)，短路電流可能會大于發(fā)電機(jī)端部短路時(shí)的短路電流。能會大于發(fā)電機(jī)端部短路時(shí)的短路電流。串聯(lián)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償度一般不大于串聯(lián)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償度一般不大于0.5。 提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的主要措施l采用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置；采用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置；l采用分裂導(dǎo)線；采用分裂導(dǎo)線；l提高線路的額定電壓等級；提高線路的額定電壓等級；l改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減小電氣距離；改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減小電氣距離；l采用串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備；采用串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備；l采用并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備。采用并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備。簡單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定l暫態(tài)穩(wěn)定

15、的定義：暫態(tài)穩(wěn)定的定義：l電力系統(tǒng)受到大的干擾后，經(jīng)過暫態(tài)過程，達(dá)到新電力系統(tǒng)受到大的干擾后，經(jīng)過暫態(tài)過程，達(dá)到新的（或恢復(fù)到原來的）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。的（或恢復(fù)到原來的）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。l對定義的詳細(xì)剖析：對定義的詳細(xì)剖析：l大干擾：一般指短路故障、突然斷開線路或發(fā)電機(jī)。大干擾：一般指短路故障、突然斷開線路或發(fā)電機(jī)。l不能保持暫態(tài)穩(wěn)定：受到大干擾后，各發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定：受到大干擾后，各發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子之間一直有相對運(yùn)動(dòng)，相對角不斷變化，因而系子之間一直有相對運(yùn)動(dòng)，相對角不斷變化，因而系統(tǒng)的功率、電流和電壓都不斷振蕩。統(tǒng)的功率、電流和電壓都不斷振蕩。l影響因素：系統(tǒng)原來的運(yùn)行情況；干擾的方式影

16、響因素：系統(tǒng)原來的運(yùn)行情況；干擾的方式暫態(tài)穩(wěn)定l條件：條件：正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)承受一定大小擾動(dòng)正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)承受一定大小擾動(dòng)l過程：過程：l1）這種擾動(dòng)消失之后，恢復(fù)到近似它原有的運(yùn)行狀）這種擾動(dòng)消失之后，恢復(fù)到近似它原有的運(yùn)行狀況的能力；況的能力；l2）擾動(dòng)不消失，但系統(tǒng)可能從原有的運(yùn)行狀況安全）擾動(dòng)不消失，但系統(tǒng)可能從原有的運(yùn)行狀況安全地過渡到新的運(yùn)行狀況的可能。地過渡到新的運(yùn)行狀況的可能。l結(jié)果：結(jié)果：系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)l特點(diǎn)：特點(diǎn)：研究暫態(tài)穩(wěn)定性時(shí)需要對系統(tǒng)做些合理研究暫態(tài)穩(wěn)定性時(shí)需要對系統(tǒng)做些合理假設(shè)假設(shè)暫態(tài)穩(wěn)定的基本假設(shè)l假定系統(tǒng)頻率不變，保持同步

17、速，即系統(tǒng)中假定系統(tǒng)頻率不變，保持同步速，即系統(tǒng)中0；l忽略零序電流和負(fù)序電流的作用；忽略零序電流和負(fù)序電流的作用；l假定發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗假定發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗xd后的電勢后的電勢E恒定；恒定；l假定原動(dòng)機(jī)輸出功率不發(fā)生變化。假定原動(dòng)機(jī)輸出功率不發(fā)生變化。系統(tǒng)受到大干擾時(shí)第一階段正常運(yùn)行 第二階段 故障發(fā)生第三階段切除故障線路 故障前后的功角特性與搖擺曲線0 h c m h 0 c h P PT P PT m k 0 t t 0 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角運(yùn)動(dòng)過程發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角運(yùn)動(dòng)過程 P PT 0 h c m h a b c d efghki故障前后功角特性的分析l分析結(jié)果：分析結(jié)果： 若若mh 則系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定則

18、系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定第一個(gè)搖擺周期的最大搖擺角臨界搖擺角等面積定則l等面積定則等面積定則是判斷單擊無窮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)是判斷單擊無窮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的一種定性的一種定量定量方法，計(jì)算簡便，并且有方法，計(jì)算簡便，并且有明確的物理意義明確的物理意義，十分有助于對暫態(tài)穩(wěn)定，十分有助于對暫態(tài)穩(wěn)定過程機(jī)理的理解和分析。過程機(jī)理的理解和分析。l基本思路基本思路：將發(fā)電機(jī)公角特性曲線與原動(dòng)：將發(fā)電機(jī)公角特性曲線與原動(dòng)機(jī)輸出功率曲線之間所包圍的機(jī)輸出功率曲線之間所包圍的面積面積與與發(fā)電發(fā)電機(jī)所獲得或釋放的機(jī)所獲得或釋放的能量能量聯(lián)系起來聯(lián)系起來，從而得，從而得到發(fā)電機(jī)到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角搖擺的最大值轉(zhuǎn)子角搖擺的最大值，并可據(jù)此

19、，并可據(jù)此判斷發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定性判斷發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定性。故障發(fā)生后l發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程：l同時(shí)在同時(shí)在b點(diǎn)到點(diǎn)到c點(diǎn)的區(qū)間對轉(zhuǎn)子角積分：點(diǎn)的區(qū)間對轉(zhuǎn)子角積分：22JTdTPPdt02012cJcPP dTabcd所包圍的面積從a點(diǎn)轉(zhuǎn)移到c點(diǎn)的過程中，轉(zhuǎn)子動(dòng)能的增加故障線路切除后l類似的，可以得到故障切除后轉(zhuǎn)子在減速類似的，可以得到故障切除后轉(zhuǎn)子在減速過程中動(dòng)能的減少量：過程中動(dòng)能的減少量：2012mcJcPP dTdefg所包圍的面積轉(zhuǎn)子變化到極值點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能的減少量等面積定則l綜合考慮加速和減速過程，轉(zhuǎn)子在減速過綜合考慮加速和減速過程，轉(zhuǎn)子在減速過程中動(dòng)能的減少正好等于

20、加速過程中動(dòng)能程中動(dòng)能的減少正好等于加速過程中動(dòng)能的增加，即：的增加，即：2020II121-2mcmcJcJcPP dTP P dT00II-mmccPP dP P d暫態(tài)穩(wěn)定等面積定則暫態(tài)穩(wěn)定等面積定則 P PT 0 h c m h a b c d efghki加速面積加速面積為a-b-c-d-a所圍成的面積，等于加速過程中增加的動(dòng)能減速面積減速面積為d-e-f-g-d所圍成的面積，等于減速過程中動(dòng)能的減少簡單系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)l根據(jù)根據(jù)能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)的觀點(diǎn)l當(dāng)加速面積等于減速面積時(shí)，角速度等于同步電角當(dāng)加速面積等于減速面積時(shí)，角速度等于同步電角速度。速度。l最大可能的減速面積為最

21、大可能的減速面積為d-e-h-d所圍成的面積。所圍成的面積。 l暫態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)判據(jù)：l若加速面積小于等于最大可能的減速面積，則系統(tǒng)若加速面積小于等于最大可能的減速面積，則系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的。是暫態(tài)穩(wěn)定的。l按照等面積，當(dāng)加速面積等于最大可能減速面積時(shí)，按照等面積，當(dāng)加速面積等于最大可能減速面積時(shí)，可求出極限切除角，只要故障切除角小于極限切除可求出極限切除角，只要故障切除角小于極限切除角，系統(tǒng)就不會失去穩(wěn)定。角，系統(tǒng)就不會失去穩(wěn)定。 自動(dòng)重合閘自動(dòng)重合閘l系統(tǒng)在系統(tǒng)在P1曲線上曲線上a點(diǎn)發(fā)生故障，跳變至點(diǎn)發(fā)生故障，跳變至P2曲線上的曲線上的b點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)行，在運(yùn)行，在c點(diǎn)將故障線路切除，運(yùn)行點(diǎn)跳變

22、至點(diǎn)將故障線路切除，運(yùn)行點(diǎn)跳變至P3曲線上曲線上的的e點(diǎn)，加速面積為點(diǎn)，加速面積為S1。l當(dāng)由于故障的快速切除，使得在自動(dòng)重合閘之前，系統(tǒng)當(dāng)由于故障的快速切除，使得在自動(dòng)重合閘之前，系統(tǒng)故障已經(jīng)被切除，因此在故障已經(jīng)被切除，因此在r點(diǎn)自動(dòng)重合閘，系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)點(diǎn)自動(dòng)重合閘，系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)跳變至曲線跳變至曲線P1，在達(dá)到，在達(dá)到f點(diǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角達(dá)到最大點(diǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角達(dá)到最大角，轉(zhuǎn)速恢復(fù)同步速，減速面積為角，轉(zhuǎn)速恢復(fù)同步速，減速面積為S2+S3+S4。l可以看出，由于自動(dòng)重合閘成功，減速面積明顯增大，可以看出，由于自動(dòng)重合閘成功，減速面積明顯增大，即增加的即增加的S4，增強(qiáng)了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。，增

23、強(qiáng)了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。l由于自動(dòng)重合閘的成功率在由于自動(dòng)重合閘的成功率在90以上，因此加裝自動(dòng)重以上，因此加裝自動(dòng)重合閘裝置有利于系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。合閘裝置有利于系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。 提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施 l提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施主要依靠縮小加速面積，提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施主要依靠縮小加速面積，增大減速面積，即減少擾動(dòng)量縮短擾動(dòng)時(shí)間。增大減速面積，即減少擾動(dòng)量縮短擾動(dòng)時(shí)間。l采用強(qiáng)行勵(lì)磁等措施來增大系統(tǒng)承受外部擾動(dòng)的能采用強(qiáng)行勵(lì)磁等措施來增大系統(tǒng)承受外部擾動(dòng)的能力。力。l利用快速繼電保護(hù)和快速動(dòng)作的斷路器快速切除故利用快速繼電保護(hù)和快速動(dòng)作的斷路器快速切除故障。障。l采用自動(dòng)重合閘采用自動(dòng)重合閘l減小原動(dòng)機(jī)功率：

24、改善調(diào)速系統(tǒng)的特性；快關(guān)汽門；減小原動(dòng)機(jī)功率：改善調(diào)速系統(tǒng)的特性；快關(guān)汽門；機(jī)械制動(dòng)；切除部分機(jī)組；采用電氣制動(dòng)；采用串機(jī)械制動(dòng)；切除部分機(jī)組；采用電氣制動(dòng)；采用串聯(lián)電容器強(qiáng)行補(bǔ)償；在長距離輸電線路的中途設(shè)置聯(lián)電容器強(qiáng)行補(bǔ)償；在長距離輸電線路的中途設(shè)置中間開關(guān)站。中間開關(guān)站。 提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的主要措施l故障的快速切除和自動(dòng)重合閘裝置的應(yīng)用；故障的快速切除和自動(dòng)重合閘裝置的應(yīng)用；l發(fā)電機(jī)采用快速強(qiáng)行勵(lì)磁裝置；發(fā)電機(jī)采用快速強(qiáng)行勵(lì)磁裝置；l采用電氣制動(dòng)；采用電氣制動(dòng)；l變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地；變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地；l通過快關(guān)和切機(jī)減小原動(dòng)機(jī)出力；通過快關(guān)和切機(jī)減小原動(dòng)機(jī)出力；l高壓直流

25、（高壓直流（HVDC）輸電聯(lián)絡(luò)線的控制。輸電聯(lián)絡(luò)線的控制。提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施主要依靠縮小加速面積，增大減速面積，即減少擾動(dòng)量縮短擾動(dòng)時(shí)間有關(guān)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的一些說法l穩(wěn)定性問題歸結(jié)為穩(wěn)定性問題歸結(jié)為研究當(dāng)系統(tǒng)遭受外擾而破壞平衡狀態(tài)研究當(dāng)系統(tǒng)遭受外擾而破壞平衡狀態(tài)后的運(yùn)行規(guī)律后的運(yùn)行規(guī)律，從而判斷電力系統(tǒng)是否可能失去穩(wěn)定，從而判斷電力系統(tǒng)是否可能失去穩(wěn)定，以及研究提高穩(wěn)定性的措施等。以及研究提高穩(wěn)定性的措施等。l電力系統(tǒng)中并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)中并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)保持同步發(fā)電機(jī)保持同步是電力系統(tǒng)正常是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)基本條件。運(yùn)行的一個(gè)基本條件。l電力系統(tǒng)的運(yùn)行正是電力系統(tǒng)的運(yùn)行正是功率平衡不斷被打破功率平衡不斷被打破，同時(shí)，同時(shí)又不斷又不斷恢復(fù)恢復(fù)的過程。的過程。l研究電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性實(shí)際上是研究電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性實(shí)際上是分析同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間分析同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間相對運(yùn)行狀態(tài)對干擾的響