第二篇電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程分析第六章穩(wěn)定性問(wèn)題概述和各元件的機(jī)電特性第一節(jié)概述機(jī)電暫態(tài)過(guò)程主要是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下遭到某種干擾后，能否經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后回到原來(lái)的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀或者過(guò)渡到一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀的問(wèn)題。tt0反之，假設(shè)系統(tǒng)不能回到原來(lái)的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀或者不能建立一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，那么闡明系統(tǒng)的形狀變量沒(méi)有一個(gè)穩(wěn)態(tài)值，而是隨時(shí)間不斷增大或振蕩，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。假設(shè)可以，那么以為系統(tǒng)在該正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下是穩(wěn)定的。穩(wěn)定的概念①簡(jiǎn)單系統(tǒng)〔單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)〕~U=常數(shù)②等值電路③相量圖IUèqIqèqω當(dāng)δ角變化，那么電流、各點(diǎn)電壓和功率變化。當(dāng)Eq、U、不同步，δ角不斷變化，那么電流、電壓、功率振蕩。電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定后，繼電維護(hù)動(dòng)作，將會(huì)呵斥大面積停電。在干擾〔短路、切機(jī)等〕影響下，Mt=Pt-Pe≠0,使得發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀變化。研討方法：1．靜態(tài)穩(wěn)定分析：自動(dòng)控制實(shí)際的方法微分方程線性化〔小干擾法〕研討線性微分方程特征根〔頻域法〕2．暫態(tài)穩(wěn)定分析：非線性微分方程數(shù)值解法〔時(shí)域法〕大干擾下不適宜線性化第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電特性一．轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程J：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；α：角加速度；Ω：機(jī)械角速度；△M：不平衡轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)子動(dòng)能取轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值機(jī)械角速度Ω與電氣角速度ω間的關(guān)系為：取---慣性時(shí)間常數(shù)那么計(jì)及和轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為或形狀方程方式：慣性時(shí)間常數(shù)的意義反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械慣性的重要參數(shù)TJ是轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下的動(dòng)能的兩倍除以基準(zhǔn)功率令取MT*=1，Me*=0，那么當(dāng)發(fā)電機(jī)空載時(shí)，如原動(dòng)機(jī)將一個(gè)數(shù)值等于MN的恒定轉(zhuǎn)矩〔MT*＝1〕加到轉(zhuǎn)子上，那么轉(zhuǎn)子從靜止形狀啟動(dòng)到額定值時(shí)所需的時(shí)間。在穩(wěn)定計(jì)算中，當(dāng)已選好全系統(tǒng)一致的基準(zhǔn)功率SB幾臺(tái)發(fā)電機(jī)合并成一臺(tái)等值發(fā)電機(jī)二．電磁轉(zhuǎn)矩ME和電磁功率PE機(jī)端功率：1．電阻耗費(fèi)的功率2磁場(chǎng)能量變化釋放的功率3經(jīng)氣隙傳送的功率電磁功率：電磁轉(zhuǎn)矩：穩(wěn)定分析中的近似簡(jiǎn)化：1．因直流分量和負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子繞組的平均轉(zhuǎn)矩為零，所以●

不計(jì)〔不計(jì)定子繞組的暫態(tài)過(guò)程〕以及其諧波●

不計(jì)負(fù)序電流及其諧波●

只思索產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩的正序電流的影響2．r=0〔不計(jì)定子繞組的暫態(tài)過(guò)程，更無(wú)必要計(jì)及其衰減〕3．ω≈1以上簡(jiǎn)化的結(jié)果是：只思索定子的正序頻電流時(shí)，電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩為：〔一〕簡(jiǎn)單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率●簡(jiǎn)單系統(tǒng)：一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)與無(wú)限大容量電源組成的系統(tǒng)~ù=constTJ=∞x'dxT1xLxT2xl1.隱極機(jī)的功角特性⑴發(fā)電機(jī)用Eq、xd表示(即假設(shè)勵(lì)磁回路電壓、電流無(wú)變化，Eq為常數(shù)〕是正弦曲線，極限功率，極限功率角⑵發(fā)電機(jī)用E‘q、xd表示〔不計(jì)阻尼時(shí)，暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)在干擾的瞬間不變，并近似以為自動(dòng)調(diào)理勵(lì)磁安裝的作用能堅(jiān)持E‘q＝常數(shù)∴是δ的函數(shù)，極限功率角⑶發(fā)電機(jī)用表示其中，近似計(jì)算中，往往以替代，由變化的趨勢(shì)反映的變化趨勢(shì)。⑷機(jī)端電壓UG恒定(假設(shè)自動(dòng)調(diào)理勵(lì)磁安裝作用極強(qiáng)能堅(jiān)持UG＝C〕2．凸極機(jī)的功角特性⑴發(fā)電機(jī)用Eq、xd表示(即假設(shè)勵(lì)磁回路電壓、電流無(wú)變化，Eq為常數(shù)〕極限功率角<90o⑵發(fā)電機(jī)用E‘q、xd表示〔不計(jì)阻尼時(shí)，暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)在干擾的瞬間不變，并近似以為自動(dòng)調(diào)理勵(lì)磁安裝的作用能堅(jiān)持E‘q＝常數(shù)∴是δ的函數(shù)，極限功率角(二)、多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率當(dāng)發(fā)電機(jī)用表示導(dǎo)納角任一臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率角的改動(dòng)，將引起全系統(tǒng)各機(jī)組電磁功率的變化。穩(wěn)定分析是全系統(tǒng)的綜合問(wèn)題。兩機(jī)系統(tǒng)δ12PE2PE1三．電勢(shì)變化過(guò)程的方程式勵(lì)磁回路電壓方程：計(jì)及第三節(jié)自動(dòng)調(diào)理勵(lì)磁系統(tǒng)的原理和數(shù)學(xué)模型一．主勵(lì)磁系統(tǒng)〔一〕直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁～AVR(二)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁●自并勵(lì)勵(lì)磁〔三〕主勵(lì)磁機(jī)的方程和框圖G～副勵(lì)繞組中電流的電磁慣性，將按的時(shí)間常數(shù)滯后變化，即一階慣性環(huán)節(jié)：磁飽和景象用負(fù)反響表示∑-+二．自動(dòng)調(diào)理勵(lì)磁安裝G～量測(cè)濾波TATV勵(lì)磁機(jī)綜合放大移相觸發(fā)晶閘管輸出轉(zhuǎn)子電壓軟負(fù)反響其他信號(hào)量測(cè)濾波：電壓互感器是具有電抗的變壓器，慣性環(huán)節(jié)電流互感器，有放大倍數(shù)

綜合放大、移相觸發(fā)、晶閘管輸出：取為一階慣性環(huán)節(jié)軟負(fù)反響〔PID調(diào)理〕：當(dāng)變化快時(shí)調(diào)理使之變化慢些，與變化率成正比的調(diào)理，慣性微分環(huán)節(jié)綜合得：-k∑++-∑+∑++∑+-+-其他信號(hào)副勵(lì)磁機(jī)輸出是不包括控制方法的功能原理性框圖〔傳送函數(shù)〕勵(lì)磁系統(tǒng)傳送函數(shù)表示了時(shí)間常數(shù)相差甚大的