電力系統(tǒng)分析(第2版)課件：電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性9.1概述9.2機(jī)組的機(jī)電特性9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性9.1概述穩(wěn)定的基本概念電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是指當(dāng)系統(tǒng)受到某種干擾后，能否經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后回到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者過(guò)渡到一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的能力。發(fā)電機(jī)以同步轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行正常運(yùn)行時(shí)：原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率發(fā)電機(jī)的電磁功率出現(xiàn)某種擾動(dòng)時(shí)：發(fā)電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)速變化靜態(tài)穩(wěn)定性：指系統(tǒng)受到小干擾后，能夠自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的能力?！「蓴_法分析方法：微分方程線性化法特點(diǎn)：各狀態(tài)量的變化很小。9.1概述特點(diǎn)：各狀態(tài)量的變化較大，需要考慮元件的非線性特性。暫態(tài)穩(wěn)定性：指系統(tǒng)受到大干擾后，能夠恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)或達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。大干擾主要包括：大負(fù)荷的突然變化；大容量重要輸電設(shè)備的投入或切除；發(fā)生各種短路或斷線故障等。暫態(tài)過(guò)程非常復(fù)雜！分析方法：非線性微分方程數(shù)值解法——改進(jìn)歐拉法9.2機(jī)組的機(jī)電特性

一、同步發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度轉(zhuǎn)子的機(jī)械角加速度轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子軸上的不平衡轉(zhuǎn)矩當(dāng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)動(dòng)能為∴取

發(fā)電機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)用機(jī)械角速度表示的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程標(biāo)幺值形式：9.2機(jī)組的機(jī)電特性由于

兩邊積分得：

可求發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?到1所需的時(shí)間，即由當(dāng)，

得TJ物理意義：TJ為當(dāng)給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加額定轉(zhuǎn)矩后，其轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間。電角速度與機(jī)械角速度之間的關(guān)系：討論：同步發(fā)電機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)TJ

的物理意義9.2機(jī)組的機(jī)電特性飛輪轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子的相對(duì)角速度為兩邊對(duì)t求導(dǎo)得TJ的計(jì)算公式：——額定慣性時(shí)間常數(shù)TJ的折算值：用電角速度表示的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程9.2機(jī)組的機(jī)電特性正常運(yùn)行時(shí)：由所以分析系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題常用的同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的三種形式！用狀態(tài)方程形式表示：標(biāo)幺值形式（略去*）：說(shuō)明：原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率PT可認(rèn)為不變，發(fā)電機(jī)的電磁功率Pe與機(jī)組的電磁特性、負(fù)荷特性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等有關(guān)，在穩(wěn)定性分析中非常復(fù)雜！9.2機(jī)組的機(jī)電特性二、同步發(fā)電機(jī)組的功角特性方程（以隱極機(jī)為例，不考慮發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁作用，即保持

Eq恒定不變。）一臺(tái)發(fā)電機(jī)與無(wú)限大容量電源組成系統(tǒng)（單機(jī)無(wú)限大系統(tǒng)）：系統(tǒng)接線圖等值電絡(luò)圖相量圖9.2機(jī)組的機(jī)電特性相量圖發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率為：由相量圖知：功率角右圖為功角特性曲線。功率極限：出現(xiàn)在功率角

處。9.2機(jī)組的機(jī)電特性

將和代入上式得：在研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，功角有雙重的物理意義：

也是送電端和受電端兩個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)位置角。

它是送電端發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)與受電端系統(tǒng)母線電壓之間的相位角）；——電氣量含義——機(jī)械量含義需要指出：分析裝有自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性時(shí)，需先分析其暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)或端電壓是否保持恒定不變，再進(jìn)一步推導(dǎo)其功角特性方程。

一、簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性設(shè)發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，在小擾動(dòng)下，其功角特性方程為：

功角特性曲線如下圖，有兩個(gè)平衡點(diǎn)a、b。9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)接線圖等值電絡(luò)圖簡(jiǎn)化電絡(luò)圖原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率運(yùn)行在a點(diǎn)減速最終回到a點(diǎn)（實(shí)線）加速最終回到a點(diǎn)（虛線）受小擾動(dòng)后的功角變化特性9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性小干擾使時(shí)：

小干擾使時(shí)：

運(yùn)行點(diǎn)a

穩(wěn)定！運(yùn)行在b點(diǎn)運(yùn)行點(diǎn)b9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性加速不再回到b點(diǎn)（實(shí)線）減速最終回到a點(diǎn)（虛線）小干擾使時(shí)：

小干擾使時(shí)：

原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率不穩(wěn)定！9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性兩個(gè)平衡點(diǎn)總結(jié)：δ↑即Δδ>0時(shí)，Pe↑即ΔPe>0δ↓即Δδ<0時(shí)，Pe↓即ΔPe<0電磁功率和功角同方向變化，使功角的變化趨勢(shì)被抑制，系統(tǒng)有能力維持當(dāng)前的工作點(diǎn)。δ↑即Δδ>0時(shí)，Pe↓即ΔPe<0δ↓即Δδ<0時(shí)，Pe↑即ΔPe>0平衡點(diǎn)a（穩(wěn)定）平衡點(diǎn)b（不穩(wěn)定）電磁功率和功角反方向變化，使功角的變化趨勢(shì)被加強(qiáng)，系統(tǒng)無(wú)法維持當(dāng)前的工作點(diǎn)。

當(dāng)時(shí)，，是靜態(tài)穩(wěn)定的臨界點(diǎn)，稱為靜態(tài)穩(wěn)定極限（等于功率極限）。

一般電力系統(tǒng)不允許運(yùn)行在靜態(tài)穩(wěn)定極限附近，即保持一定的穩(wěn)定儲(chǔ)備。規(guī)定：Kp正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)不小于15%，事故后應(yīng)不小于15%。靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)：9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性整步功率系數(shù)

★靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)：

【例9-1】計(jì)算Eq

為常數(shù)時(shí)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定功率極限及靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)。9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性解：靜態(tài)穩(wěn)定功率極限：靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)：小干擾法的基本原理

李雅普諾夫理論認(rèn)為，任何一個(gè)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)都可以用多元函數(shù)

來(lái)表示，當(dāng)系統(tǒng)因受到某種微小干擾使其參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，則函數(shù)變?yōu)槿羲袇?shù)的微小增量在微小干擾消失后能趨近于零，即，則該系統(tǒng)可認(rèn)為是穩(wěn)定的。二、用小干擾動(dòng)法分析電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性

對(duì)電力系統(tǒng)：當(dāng)系統(tǒng)受到小干擾后，將使功角等產(chǎn)生偏移，若擾動(dòng)消失后這些偏移量衰能減到零，則認(rèn)為該電力系統(tǒng)是穩(wěn)定的。9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性用小干擾法分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的步驟列出電力系統(tǒng)遭受小干擾后的運(yùn)動(dòng)方程；（非線性）將微分方程“線性化”處理；求解線性化的微分方程，寫出其特征方程式，并求出特征方程的特征值（根）；根據(jù)微分方程的解或特征根方程的根來(lái)判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定。特征方程有正實(shí)根時(shí)（只要有一個(gè)）：

隨t增大而增大，系統(tǒng)非周期失去靜態(tài)穩(wěn)定性。9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性特征方程只有共軛虛根時(shí)：隨t增大而不斷等幅振蕩，系統(tǒng)處于靜態(tài)穩(wěn)定臨界狀態(tài)(圖c)。特征方程有實(shí)部為正值的共軛復(fù)根時(shí)（只要有一對(duì)）：隨t

增大而不斷增幅振蕩（自發(fā)振蕩），系統(tǒng)周期性地失去靜態(tài)穩(wěn)定性(圖d)。特征方程只有負(fù)實(shí)根時(shí)：

隨t增大而減小，系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的(圖b)。特征方程只有實(shí)部為負(fù)值的共軛復(fù)根時(shí)：隨t增大而不斷減幅振蕩（衰減振蕩），系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的(圖e)?？偨Y(jié)：如果特征根位于復(fù)數(shù)平面上虛軸的左側(cè)系統(tǒng)就是靜態(tài)穩(wěn)定的；反之，特征根中只要有一個(gè)根位于復(fù)數(shù)平面虛軸的右側(cè)，系統(tǒng)就不能保持靜態(tài)穩(wěn)定。9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性用特征根分析電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定列出系統(tǒng)的狀態(tài)方程，并進(jìn)行線性化處理：系統(tǒng)受到小干擾后：在處按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，忽略二次項(xiàng)以上的高次項(xiàng)：9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性得到線性化的狀態(tài)方程為：——整步功率系數(shù)。其中：9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性矩陣形式：或縮寫成為特征矩陣。根據(jù)特征值判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性：其中：由得：當(dāng)時(shí)：特征根為兩個(gè)實(shí)數(shù)，其中一個(gè)為正實(shí)根，系統(tǒng)不穩(wěn)定；9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)；為一對(duì)虛根，Δδ和Δω將周期性的等幅振蕩。實(shí)際上，由于系統(tǒng)中存在因摩擦等原因產(chǎn)生的阻尼作用，Δδ和Δω震蕩將會(huì)逐漸衰減，所以可認(rèn)為系統(tǒng)是穩(wěn)定的。用小干擾法得到的靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)為：與前面分析一致!說(shuō)明：整步功率系數(shù)

的大小標(biāo)志著同步發(fā)電機(jī)維持同步運(yùn)行的能力。隨著功角的逐步增大，整步功率系數(shù)將逐步減小。當(dāng)整步功率系數(shù)減小為零并進(jìn)而改變符號(hào)時(shí)，發(fā)電機(jī)就再?zèng)]有能力維持同步運(yùn)行，系統(tǒng)將非周期地喪失穩(wěn)定。思路：發(fā)電機(jī)可能輸出的功率極限越大，則靜態(tài)穩(wěn)定性越好。發(fā)電機(jī)采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置；（投資小，優(yōu)先考慮）三、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施有效方法：減少發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的總電抗。核心問(wèn)題：縮短“電氣距離”，減小各元件的電抗。主要措施有：9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性發(fā)電機(jī)裝設(shè)比例型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器時(shí)，可看作為常數(shù)的功角特性，相當(dāng)于將發(fā)電機(jī)的電抗由減小為。相當(dāng)于縮短了發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的電氣距離，從而提高了系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。即由Eq、Xd

減小線路電抗；采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償；提高線路的額定電壓等級(jí)；改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。采用分裂導(dǎo)線不僅可以避免產(chǎn)生電暈，還可以減小線路的電抗。在輸電線路上串聯(lián)電容器可補(bǔ)償線路的電抗，并起以下作用：降低線路的電壓降落并用于調(diào)壓；提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性（補(bǔ)償度為0.2~0.5）。提高額定電壓可提高功率極限，從而可提高靜態(tài)穩(wěn)定性；提高額定電壓也可等值地看作是減小線路電抗（因線路電抗標(biāo)幺值與其電壓平方成反比）。增加輸電線路的回路數(shù)以減小線路電抗；當(dāng)輸電線路通過(guò)的地區(qū)原來(lái)有電力系統(tǒng)時(shí)，將這些中間電力系統(tǒng)與輸電線路連接起來(lái)也是有利的。9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性

一、概述定義：暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在運(yùn)行中受到大干擾后，能夠恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)或達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性常見(jiàn)的大干擾有短路故障，突然斷開(kāi)線路或發(fā)電機(jī)等。受到大干擾后，各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，功角、功率、電流、電壓都不斷振蕩。暫態(tài)穩(wěn)定分析與初始運(yùn)行方式、故障點(diǎn)條件、故障切除時(shí)間、故障類型等因素有關(guān)。因此，分析一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)必須首先確定系統(tǒng)的初始運(yùn)行方式，其次確定受到的干擾方式。9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性分析計(jì)算的基本假設(shè)：忽略發(fā)電機(jī)定子電流的非周期分量；忽略暫態(tài)過(guò)程中發(fā)電機(jī)的附加損耗；發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不計(jì)負(fù)序和零序分量電流對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響；不考慮頻率變化對(duì)電力系統(tǒng)參數(shù)的影響；不考慮原動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的作用（假定原動(dòng)機(jī)功率不變）；暫態(tài)穩(wěn)定分析中用和作為發(fā)電機(jī)的等值參數(shù)。負(fù)荷以恒定阻抗來(lái)表示。各種運(yùn)行情況下的功角特性正常運(yùn)行時(shí)（圖b）：故障時(shí)：由正序等效定則得到其正序增廣網(wǎng)絡(luò)（圖c）9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)圖正常運(yùn)行故障時(shí)附加電抗

二、簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性分析功角方程：故障切除后（圖d）：9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性三相短路兩相短路單相接地短路兩相接地短路０附加電抗：功角方程：系統(tǒng)圖故障切除后

功角方程：

一般情況下：減速到同步轉(zhuǎn)速最大搖擺角最小搖擺角加速到同步轉(zhuǎn)速發(fā)生短路時(shí)a→b，PT>Pe→加速→ω↑→δ增大，b→c;c點(diǎn)切除故障(δc)，c→e，PT<Pe→減速，但因ω>ω0，δ繼續(xù)增大，e→f；f點(diǎn)的ω=ω0，δ不再增大(δmax)，但仍然PT<Pe

→減速→δ減小，f→k;k點(diǎn)的PT=Pe，但ω<ω0，δ繼續(xù)減小，之后PT>Pe→加速，k→h;h點(diǎn)的ω=ω0，δ不再減小(δmin)，隨后δ又增大，經(jīng)振蕩后穩(wěn)定在k點(diǎn)。大干擾后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)情況（定性分析）如果故障切除較晚，δ到達(dá)k′時(shí)若ω>ω0，之后系統(tǒng)將失去同步。9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性三、等面積定則（定量分析）該面積表示加速過(guò)程中轉(zhuǎn)子所存儲(chǔ)的動(dòng)能。減速面積加速面積δ0→δc過(guò)程中(PT>Pe)過(guò)剩轉(zhuǎn)矩做的功：δc→δmax過(guò)程中(PT<Pe)過(guò)剩轉(zhuǎn)矩做的功：該面積表示減速過(guò)程中轉(zhuǎn)子消耗的動(dòng)能。在δmax時(shí)(ω=ω0)，應(yīng)有：等面積定則即小于09.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性根據(jù)等面積定則，可確定極限切除角δcm。

即

積分后得:極限切除角：在該角度切除故障時(shí)，最大可能的減速面積剛好等于加速面積，系統(tǒng)處于穩(wěn)定的極限情況；大于該角度切除故障，最大可能的減速面積將小于加速面積，系統(tǒng)將失去穩(wěn)定。9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性臨界角【例9-2】（見(jiàn)教材P258）其中：只要實(shí)際切除角δc<δcm，系統(tǒng)就能保持暫態(tài)穩(wěn)定。9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性四、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值求解工程上需求出與δcm相對(duì)應(yīng)的極限切除時(shí)間tcm，則滿足tc<tcm即可。而要得出極限切除時(shí)間，必須得出功角隨時(shí)間的變化特性，即搖擺曲線，為此，必須求解發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程。非線性常微分方程；電磁功率不是連續(xù)的，存在突變。轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的特點(diǎn)：求解轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的方法——用數(shù)值計(jì)算方法求近似解有分段計(jì)算法、改進(jìn)歐拉法、龍格-庫(kù)塔法等。9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性改進(jìn)歐拉法簡(jiǎn)介常微分方程初值問(wèn)題的數(shù)值解法，就是對(duì)一階微分方程不是直接求其解析解，而是從已知的初值開(kāi)始，離散地逐點(diǎn)求出對(duì)應(yīng)于時(shí)刻的函數(shù)x的近似值一般取時(shí)間間隔為等步長(zhǎng)，即（h稱為積分步長(zhǎng)）改進(jìn)歐拉法屬于單步法，即由已知的xn

求xn+1。計(jì)算步驟如下：9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性假定在tn

~tn+1區(qū)間內(nèi)x以變化率增長(zhǎng)，則tn+1時(shí)刻x的初步估算值為根據(jù)初步估算值算出tn+1時(shí)刻x的初始變化率：用和的平均值作為tn

~tn+1期間x的平均變化率，并計(jì)算tn+1時(shí)刻x的值，即計(jì)算tn

求時(shí)刻x的變化率：9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性初始條件：用改進(jìn)歐拉法計(jì)算電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算是給定大干擾時(shí)刻的初值，求擾動(dòng)后轉(zhuǎn)子的搖擺曲線δ(t)

。系統(tǒng)圖發(fā)生短路后，故障期間的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程：——兩個(gè)一階非線性常微分方程9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性功角δ和角速度ω的遞推公式分別為：逐點(diǎn)計(jì)算下去便可求得故障期間δ和ω隨時(shí)間變化的曲線?？梢?jiàn)：改進(jìn)歐拉法計(jì)算暫態(tài)穩(wěn)定的過(guò)程，實(shí)際上是把時(shí)間分成一個(gè)個(gè)小段，按均勻速度和均勻加速度對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式中的δ和ω進(jìn)行交替求解，從而求得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的搖擺曲線。五、簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的MATLAB仿真利用MATLAB對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，調(diào)用m文件程序得到發(fā)電機(jī)的搖擺曲線；9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性（以【例9-2】為例）根據(jù)【例9-2】求得的極限切除角得到所對(duì)應(yīng)的極限切除時(shí)間為0.24s；結(jié)論：故障必須在0.24s之前切除才可以保持系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，否則系統(tǒng)將失去暫態(tài)穩(wěn)定。搭建【例9-2】系統(tǒng)圖的Simulink仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證；9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性假設(shè)在仿真開(kāi)始后的0.1s發(fā)生故障，故障后分別在0.2s和0.5s切除線路。9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性當(dāng)故障后0.2s切除故障線路時(shí)（故障切除時(shí)間小于極限切除時(shí)間）：系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。當(dāng)故障后0.5s切除故障線路時(shí)（故障切除時(shí)間大于極限切除時(shí)間）：系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。故障后0.2s切除后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線故障后0.5s切除后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線與理論分析一致！六、提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施核心問(wèn)題：減少故障時(shí)的不平衡功率，即減小加速面積、增大減速面積?？焖偾谐收?；故障切除時(shí)間等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器動(dòng)作時(shí)間的總和。9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性可以增加減速面積，又可以減小加速面積，從而提高了發(fā)電機(jī)之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；可使負(fù)荷中電動(dòng)機(jī)的端電壓迅速回升，有利于電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)，因而也提高了負(fù)荷的穩(wěn)定性。其作用是：采用自動(dòng)重合閘裝置；9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性無(wú)重合閘時(shí)，系統(tǒng)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定（圖b）；有重合閘時(shí)（圖c），運(yùn)行點(diǎn)到k點(diǎn)時(shí)若重合閘成功，則運(yùn)行點(diǎn)將從曲線的k點(diǎn)躍升到曲線的g點(diǎn)，增加了減速面積kghfk，系統(tǒng)可保持暫態(tài)穩(wěn)定。快速關(guān)閉汽門；對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)施強(qiáng)行勵(lì)磁；作用：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而使發(fā)電機(jī)端電壓低于85%~90%額定電壓時(shí)，強(qiáng)行勵(lì)磁裝置可迅速大幅度地增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和端電壓增加，從而增加發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率。作用：當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，汽輪機(jī)的快速調(diào)節(jié)汽門裝置該裝置可根據(jù)故障情況快速關(guān)閉或關(guān)小汽門，使原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率迅速減?。ㄓ蒔T變?yōu)椋?，以增大減速面積，保持系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性無(wú)電氣制動(dòng)有電氣制動(dòng)作用：當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在送電端發(fā)電機(jī)附近迅速投入制動(dòng)電阻以消耗發(fā)電機(jī)的有功功率，從而減少發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的過(guò)剩功率，抑制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加速，便可提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。采用電氣制動(dòng)；無(wú)電氣制動(dòng)有電氣制動(dòng)

由圖c可見(jiàn)，采取電氣制動(dòng)后，減少了加速面