电力系统单机无穷大_电力系统分析（九）：电力系统的稳定性分析

01 电力系统稳定性的基本概念

1、电力系统暂态过程类型及特点

①波过程：主要研究与大气过电压和内部过电压相关的电压波和电流波的传播过程，持续时间约为百分之几秒；

②电磁暂态过程：主要研究与电力系统故障相关的电气量变化，持续时间约为几秒钟。

③机电暂态过程：主要研究电力系统受到扰动时，发电机、电动机转速变化和功角变化，判断其能否保持稳定运行的问题。

2、同步发电机组的机电特性

①机械运动特性：转子运动方程

②发电机输出的电磁功率特性：功角方程

③原动机输入的机械功率特性

④发电机励磁调节系统的特性

3、发电机并列运行稳定分析的最终目的是求解转子运动方程，得到转子摇摆方程或转子摇摆曲线，根据摇摆方程或摇摆曲线即可判断发电机并列运行的稳定性。

4、转子运动方程是一个关于发电机功角δ的非线性微分方程，直接求解存在困难，暂态稳定性分析采用数值解法，静态稳定性分析采用小干扰法。

02 电力系统的暂态稳定性

1、暂态分析的三个阶段

①初始阶段：故障后1s内，发电机调节系统特别是调速系统作用不明显；

②中间阶段：1~5s的时间段，需要考虑发电机的调节系统；

③后期阶段：5s后的时间段，需考虑动力部分的变化所产生的影响、系统频率的变化以及低频减载等自动装置的作用。

2、暂态稳定性的常用假设

①不计非周期分量的作用：衰减很快，产生空间不动的磁场，对转子影响不大，忽略之后的计算结果偏保守；

②不计负序和零序电流的作用：负序电流产生的磁场对转子影响不大，零序电流产生的合成磁场为零；

③不计阻尼功率，计算结果偏保守。

3、电力系统暂态稳定性分析的方法

①时域法：逐步积分法、数值解法[分段匀速法、数值积分法(欧拉法、改进欧拉法、龙格库塔法)]

②直接法（等面积法则）

4、时域法的本质是求取转子运动微分方程的数值解，得到发电机转子角度随时间变换的摇摆曲线，然后由任意两机的角度差是否随时间一直增大判断系统的稳定性。

5、数值积分法的数值稳定性最好的为隐式梯形积分法，计算精度最高的为龙格-库塔法。

6、直接法从能量角度判断系统是否稳定以及稳定的程度如何。

7、在单机无穷大系统暂态稳定分析中，直接法与等面积定则是完全等价的。

8、短路类型对系统暂态稳定性的影响：三相短路>两相短路接地>两相短路>单相接地短路。

03 电力系统的静态稳定性

1、系统正常运行方式下，发电机并联运行的静态稳定储备系数KP应不小于15%~20%；事故后的运行方式下，KP应不小于10%。

2、[判断题]系统正常运行和事故后，静态稳定储备系数均大于10%。（ × ）

3、系统正常运行方式下，电压稳定储备系数KU应不小于15%~20%；事故后的运行方式下，KU应不小于8%。

4、电力系统同步转矩不足，小干扰后，同步发电机转子角度非周期增大，系统非周期失步，也称滑行失步。

5、电力系统负阻尼，小干扰后，系统周期失步，也称自发振荡。

6、串联电容补偿输电线路电抗，不仅可以减小输电线上产生的功率损耗和电压损耗，而且还提高电力系统的静态稳定性。但补偿度不能太大，一般为0.2~0.5。补偿度过大可能引起发电机的自励磁、自发振荡以及次同步谐振（串联谐振）。

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