電力工程河海大學(xué)

第12章電力系統(tǒng)的穩(wěn)定

PowerSystemStability

電力工程河海大學(xué)電力系統(tǒng)穩(wěn)定概述簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定多機(jī)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定分析方法提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施電力工程河海大學(xué)13.1

電力系統(tǒng)穩(wěn)定概述機(jī)電暫態(tài)過(guò)程與電磁暫態(tài)過(guò)程什么是電力系統(tǒng)穩(wěn)定？電力系統(tǒng)穩(wěn)定的分類(lèi)為什么要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定？電力系統(tǒng)中大致有三類(lèi)元件：①電磁類(lèi)②機(jī)電類(lèi)

③機(jī)械類(lèi)電磁暫態(tài)過(guò)程（ElectromagneticTransientProcess）主要研究發(fā)電機(jī)繞組及線路中電流電壓等電氣量的變化。

重要假定：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，即不計(jì)機(jī)械動(dòng)態(tài)過(guò)程。

機(jī)電暫態(tài)過(guò)程（ElectromechanicalTransientProcess）對(duì)機(jī)械動(dòng)態(tài)過(guò)程與電磁動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行綜合分析研究。

注意：為了簡(jiǎn)化分析，應(yīng)忽略一些元件的動(dòng)態(tài)過(guò)程。實(shí)質(zhì)上是將一個(gè)大問(wèn)題分開(kāi)來(lái)求解。電力工程河海大學(xué)電磁動(dòng)態(tài)過(guò)程變化快機(jī)械動(dòng)態(tài)過(guò)程變化慢電力工程基頻倍頻

復(fù)習(xí)：直流①機(jī)械過(guò)程包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及調(diào)速——慢②電氣過(guò)程包括發(fā)電機(jī)勵(lì)磁——較慢

③網(wǎng)絡(luò)（含定子繞組）電磁暫態(tài)過(guò)程——很快④負(fù)荷動(dòng)態(tài)過(guò)程一般不計(jì)結(jié)論：

什么是電力系統(tǒng)穩(wěn)定？

——穩(wěn)定的機(jī)械比擬

（a）小干擾穩(wěn)（b）小干擾不穩(wěn)（c）（d）

①小干擾穩(wěn)，②大干擾穩(wěn)

—回復(fù)到①，③大干擾失穩(wěn)①稱(chēng)為平衡點(diǎn)，斜坡上不平衡一有風(fēng)吹草動(dòng)，就土崩瓦解①④均小干擾穩(wěn)②大干擾穩(wěn)—回到①，③大干擾穩(wěn)—新的平衡點(diǎn)④結(jié)論：（1）小干擾穩(wěn)定時(shí)，不一定大干擾下也穩(wěn)定；

小干擾不穩(wěn)定點(diǎn)，大干擾下肯定不穩(wěn)。（2）大干擾下穩(wěn)定與否與干擾大小有關(guān)。（3）大干擾下有三種可能：一是滑出去；二是回復(fù)到原平衡點(diǎn)；三是過(guò)渡到新的平衡點(diǎn)。后兩種都是穩(wěn)定的。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定的定義：

《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中定義如下：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到事故擾動(dòng)后保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力。根據(jù)動(dòng)態(tài)過(guò)程的特征將穩(wěn)定性的研究劃分為：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定：是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到初始運(yùn)行狀態(tài)的能力。暫態(tài)穩(wěn)定：是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步電機(jī)保持同步運(yùn)行并過(guò)渡到新的或恢復(fù)到原來(lái)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式的能力。通常指保持第一或第二個(gè)振蕩周期不失步的功角穩(wěn)定。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定：是指電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后，在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長(zhǎng)過(guò)程的運(yùn)行穩(wěn)定性的能力。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的過(guò)程可能持續(xù)數(shù)十秒至幾分鐘。

電壓穩(wěn)定：是指電力系統(tǒng)受到小的或大的擾動(dòng)后，系統(tǒng)電壓能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓崩潰的能力。

電力工程河海大學(xué)其它穩(wěn)定分類(lèi)方法按時(shí)間分：暫態(tài)穩(wěn)定（1～10秒）：系統(tǒng)受擾后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間發(fā)生搖擺。第一擺穩(wěn)定及多搖擺穩(wěn)定；以同步運(yùn)行穩(wěn)定性為主。中期穩(wěn)定（幾十秒～幾分）：以頻率和電壓的穩(wěn)定性為主。長(zhǎng)期穩(wěn)定（幾分～幾十分或1小時(shí)）：系統(tǒng)慢動(dòng)態(tài)，只計(jì)很大的時(shí)間常數(shù)。（系統(tǒng)模型、分析方法、研究目標(biāo)和控制對(duì)象不同）電力工程河海大學(xué)按擾動(dòng)大小分：大擾動(dòng)穩(wěn)定：非線性模型，時(shí)域仿真；小擾動(dòng)穩(wěn)定：線性化模型，特征根分析。按物理本質(zhì)分：功角穩(wěn)定：同步運(yùn)行穩(wěn)定性（分為靜態(tài)穩(wěn)定與暫態(tài)穩(wěn)定）電壓穩(wěn)定：無(wú)功不足和電壓控制能力不足，電壓崩潰頻率穩(wěn)定：頻率崩潰次同步振蕩（SSO）和軸系扭振，等等。電力工程河海大學(xué)我國(guó)2019年頒布的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》（GB38755－2019）對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分類(lèi)如圖12-1所示，其中對(duì)穩(wěn)定性分類(lèi)定義如下。為什么要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定？

1．后果：①若失穩(wěn)，則系統(tǒng)解列，造成大面積停電。②若振蕩太大，則影響用戶供電。2．任務(wù)：①分析判斷，保證穩(wěn)定。②采取措施，改善穩(wěn)定。電力工程河海大學(xué)全系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

整個(gè)系統(tǒng)的模型在數(shù)學(xué)上可以統(tǒng)一描述成如下一般形式的微分－代數(shù)方程組：（1）描述各同步發(fā)電機(jī)暫態(tài)和次暫態(tài)電勢(shì)變化規(guī)律的微分方程。（2）描述各同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的搖擺方程。（3）描述同步發(fā)電機(jī)組中勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的微分方程。（4）描述同步發(fā)電機(jī)組中原動(dòng)機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的微分方程。（5）描述各感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的微分方程。（6）描述直流系統(tǒng)整流器和逆變器控制行為的微分方程。（7）描述其他動(dòng)態(tài)裝置（如SVC、TCSC等FACTS元件）動(dòng)態(tài)特性的微分方程。

微分方程主要包括：（1）電力網(wǎng)絡(luò)方程，即描述在公共參考坐標(biāo)系x-y下節(jié)點(diǎn)電壓與節(jié)點(diǎn)注入電流之間的關(guān)系。（2）各同步發(fā)電機(jī)定子電壓方程（建立在各自的d-q坐標(biāo)系下）及d-q坐標(biāo)系與x-y坐標(biāo)系間聯(lián)系的坐標(biāo)變換方程。（3）各直流線路的電壓方程。（4）負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性方程。代數(shù)方程主要包括：原則：

根據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果精度要求的不同，可依據(jù)所研究問(wèn)題的性質(zhì)，本著抓住重點(diǎn)、忽略次要因素的原則使用相應(yīng)復(fù)雜程度的元件數(shù)學(xué)模型。

推導(dǎo)：同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程

∴力學(xué)：∵機(jī)械角速度電角速度

標(biāo)幺化

則

標(biāo)幺化令

（發(fā)電機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)）（穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)都適用）轉(zhuǎn)矩與功率關(guān)系為：∴

因此有：

注：①TJ的量綱是秒，由

②TJ的物理意義，令，則

∴TJ是時(shí)

由0升到

0的時(shí)間。③

TJ的計(jì)算∵制造廠家提供飛輪轉(zhuǎn)矩GD2（秒）

④在英美書(shū)籍中往往用H，H=TJ/2，TJ=2H，則，又∵電力工程河海大學(xué)物理過(guò)程分析

同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由作用在軸上的轉(zhuǎn)矩所決定。作用于轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩包括原動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，前者為主動(dòng)轉(zhuǎn)矩，后者為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，正常運(yùn)行時(shí)兩者平衡，因而轉(zhuǎn)子維持同步轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電力系統(tǒng)遭受外擾（如負(fù)荷不斷變化、設(shè)備操作及偶然事故發(fā)生等），將破壞上述平衡狀態(tài)，功率的不平衡以及相應(yīng)轉(zhuǎn)矩不平衡將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化。電力工程河海大學(xué)

當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率減少，由于慣性原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率跟不上電磁功率的瞬時(shí)變化，使得原動(dòng)機(jī)的輸入功率暫大于發(fā)電機(jī)的輸出功率，從而使整個(gè)機(jī)組加速。在加速過(guò)程中，過(guò)剩功率將轉(zhuǎn)化為動(dòng)能儲(chǔ)存于轉(zhuǎn)子之中；相反，如果發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率增加，原動(dòng)機(jī)的輸入功率不足，將使發(fā)電機(jī)組減速，在減速過(guò)程中轉(zhuǎn)子動(dòng)能將部分釋放出來(lái)補(bǔ)償功率的不足。物理過(guò)程分析電力工程河海大學(xué)

由于各發(fā)電機(jī)組在事故過(guò)程中功率不平衡的情況不盡相同，例如在傳輸線上發(fā)生短路故障，送端發(fā)電機(jī)因電功率送不出而加速，而受端系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)因電功率不足而減速，從而在送受兩端發(fā)電機(jī)組間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。物理過(guò)程分析電力工程河海大學(xué)13.2

簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定分析的目的簡(jiǎn)單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定分析靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定分析的目的是什么呢？

應(yīng)用相應(yīng)的判據(jù)，確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電線的輸送功率極限，檢驗(yàn)在給定方式下的穩(wěn)定儲(chǔ)備。哪些情況下要進(jìn)行靜態(tài)穩(wěn)定分析呢？一般對(duì)于大電源送出線、跨大區(qū)或省網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線、網(wǎng)絡(luò)中薄弱斷面等，需要進(jìn)行靜態(tài)穩(wěn)定分析。

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單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)

(a)系統(tǒng)接線圖

(b)等值電路電力工程河海大學(xué)功角特性（功角曲線）

描述發(fā)電機(jī)有功功率與功角之間關(guān)系的方程和曲線。對(duì)于簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，假設(shè)某種發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)E恒定，功－角特性方程一般寫(xiě)為：

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簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的功－角特性

電力工程河海大學(xué)電力工程河海大學(xué)a點(diǎn)：

回復(fù)到a，穩(wěn)定

電力工程河海大學(xué)b點(diǎn)：

滑向深淵

滑向a點(diǎn)電力工程河海大學(xué)

小擾動(dòng)后功角變化

(a)運(yùn)行點(diǎn)a(b)運(yùn)行點(diǎn)b電力工程河海大學(xué)靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)：

、

都由Pe

決定。a、b兩點(diǎn)有何不同？靜穩(wěn)定

邊界

不穩(wěn)定

（極限功率）（極限功角）

電力工程河海大學(xué)整步功率因數(shù)

SE稱(chēng)為整步功率因數(shù)，其大小可以說(shuō)明發(fā)電機(jī)維持同步運(yùn)行的能力，即靜態(tài)穩(wěn)定程度。電力工程河海大學(xué)靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)

為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，通常保持一定的穩(wěn)定儲(chǔ)備。定義靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)為：

式中為正常運(yùn)行情況下的發(fā)電機(jī)輸出功率。我國(guó)規(guī)程規(guī)定，正常方式下不小于15%～20％，事故后不小于10％。電力工程河海大學(xué)

發(fā)電機(jī)的幾種功－角特性電力工程河海大學(xué)13.3

簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定分析的目的暫態(tài)穩(wěn)定定性分析暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)電力工程河海大學(xué)13.3.1概述

電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下突然受到大擾動(dòng)后經(jīng)過(guò)暫態(tài)過(guò)程能否達(dá)到新的可以接受的穩(wěn)態(tài)或者回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的能力。

物理過(guò)程分析—定性分析暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算（1）等面積定則（2）數(shù)值解法提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施

（1）發(fā)生短路故障（2）切除或投入系統(tǒng)的主要元件

（如發(fā)電機(jī)、變壓器及線路）

（3）負(fù)荷的突然變化（如大用戶的投入、切除）大擾動(dòng)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的目的？

在規(guī)定運(yùn)行方式和故障形態(tài)下，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)，并對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置以及各種措施提出相應(yīng)的要求。

規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程：需要進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定分析

系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定性破壞事故后：需要進(jìn)行事故分析

如何判別系統(tǒng)是否暫態(tài)穩(wěn)定？

判據(jù)是電網(wǎng)遭受每一次大擾動(dòng)后，引起電力系統(tǒng)各機(jī)組之間功角相對(duì)增大，在經(jīng)過(guò)第一和第二個(gè)振蕩周期不失步，作同步的衰減振蕩，系統(tǒng)中樞點(diǎn)電壓逐漸恢復(fù)。影響暫態(tài)穩(wěn)定的因素有哪些？（1）擾動(dòng)的性質(zhì)（2）擾動(dòng)發(fā)生的地點(diǎn)（3）擾動(dòng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況《導(dǎo)則》中規(guī)定的暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算條件

（1）應(yīng)考慮在最不利地點(diǎn)發(fā)生金屬性短路故障；（2）發(fā)電機(jī)模型在可能的條件下，應(yīng)考慮采用暫態(tài)電勢(shì)變化，甚至次暫態(tài)電勢(shì)變化的詳細(xì)模型；（3）繼電保護(hù)、重合閘和有關(guān)自動(dòng)裝置的動(dòng)作狀態(tài)和時(shí)間，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況考慮；（4）考慮負(fù)荷特性。

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系統(tǒng)在遭受擾動(dòng)后能否穩(wěn)定與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、初始的運(yùn)行方式及干擾的嚴(yán)重程度有關(guān)。一般暫態(tài)過(guò)程分為故障前、故障中、故障后三個(gè)不同的時(shí)間階段，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是各異的。暫態(tài)穩(wěn)定通常分析故障發(fā)生后一秒至幾秒內(nèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

小結(jié)：電力工程河海大學(xué)13.3.2定性分析

以下圖所示的單機(jī)－無(wú)限大功率系統(tǒng)為例，（1）分析雙回輸電線路突然跳開(kāi)一回后引起的暫態(tài)過(guò)程，說(shuō)明暫態(tài)穩(wěn)定的概念；（2）分析在一回線路始端發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路的情況。電力工程河海大學(xué)(a)(b)(c)

單機(jī)－無(wú)限大母線系統(tǒng)(a)接線圖

(b)正常等值電路

(c)故障后電路電力工程河海大學(xué)

正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的總電抗為

跳開(kāi)一回后系統(tǒng)的總電抗為電力工程河海大學(xué)

功角特性及角度－時(shí)間曲線

a,b穩(wěn)定情況

c.d不穩(wěn)定情況abcd電力工程河海大學(xué)

（a)正常運(yùn)行（b）故障期間（c）故障切除后電力工程河海大學(xué)

簡(jiǎn)單系統(tǒng)正常運(yùn)行、故障和故障切除后的功－角曲線電力工程河海大學(xué)[正常運(yùn)行時(shí)功－角特性]電力工程河海大學(xué)[故障期間功－角特性]電力工程河海大學(xué)[故障后功－角特性]電力工程河海大學(xué)

故障切除時(shí)間過(guò)晚的情形13.3.3穩(wěn)定判據(jù)－等面積定則

從能量的角度來(lái)進(jìn)行解釋和判斷簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。（1）加速面積（2）減速面積（3）極限切除角（極限切除時(shí)間）故障后轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程

（1）加速面積

左端—

轉(zhuǎn)子在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能的增加右端—

過(guò)剩轉(zhuǎn)矩對(duì)相對(duì)角位移所作的功（加速面積）（2）減速面積

左端—

轉(zhuǎn)子減速到δm

時(shí)動(dòng)能的減少右端—

制動(dòng)轉(zhuǎn)矩所作的功（減速面積）等面積定則

左端—

加速過(guò)程中動(dòng)能的增加

右端—

減速過(guò)程中動(dòng)能的減少

當(dāng)減速面積等于加速面積時(shí)，轉(zhuǎn)子角速度恢復(fù)到同步速度，δ達(dá)到δm并開(kāi)始減小。（3）極限切除角度δcm

（最大可能的δc）

在極限切除角時(shí)切除故障線路，已利用了最大可能的減速面積。如果切除角大于極限切除角，就會(huì)造成加速面積大于減速面積，暫態(tài)過(guò)程中運(yùn)行點(diǎn)就會(huì)越過(guò)h點(diǎn)而使系統(tǒng)失去同步。相反，只要切除角小于極限切除角，系統(tǒng)總是穩(wěn)定的。

電力工程河海大學(xué)13.4

簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定電壓穩(wěn)定的定義與分類(lèi)電壓穩(wěn)定分析的目的靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析暫態(tài)和動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定分析《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》定義：電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小的或大的擾動(dòng)后，系統(tǒng)電壓能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓崩潰的能力。分類(lèi)：靜態(tài)電壓穩(wěn)定、暫態(tài)電壓穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析目的：確定系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定水平，分析和研究提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的措施。注意：系統(tǒng)經(jīng)較弱聯(lián)系向受端供電或受端系統(tǒng)無(wú)功電源不足時(shí)，應(yīng)進(jìn)行電壓穩(wěn)定性校驗(yàn)。電力工程河海大學(xué)研究電壓穩(wěn)定問(wèn)題的重要性為了防止電壓崩潰事故，運(yùn)行人員最關(guān)心的問(wèn)題就是：當(dāng)前是不是電壓穩(wěn)定，當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行點(diǎn)離電壓崩潰點(diǎn)還有多遠(yuǎn)。把電壓穩(wěn)定性分析加入到電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，做好電壓穩(wěn)定的預(yù)防控制非常的重要。靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法概述：用逐漸增加負(fù)荷的方法求解電壓失穩(wěn)的臨界點(diǎn)（由或表示），從而估計(jì)當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度。靜態(tài)電壓穩(wěn)定的模型：

單電源單負(fù)荷系統(tǒng)電力工程河海大學(xué)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的模型輸電側(cè)特性方程負(fù)荷側(cè)特性方程電力工程河海大學(xué)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的圖形表示輸電側(cè)特性曲面電力工程河海大學(xué)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的圖形表示負(fù)荷側(cè)特性曲線電力工程河海大學(xué)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的圖形表示平衡點(diǎn)電力工程河海大學(xué)靜態(tài)電壓穩(wěn)定判據(jù)穩(wěn)定判據(jù)臨界電壓電力工程河海大學(xué)電壓靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中規(guī)定：（1）在正常運(yùn)行方式下，對(duì)不同的電力系統(tǒng)，

Kv應(yīng)為10％～15％；（2）在事故后運(yùn)行方式或特殊運(yùn)行方式下，Kv不得低于8％。

電力工程河海大學(xué)[課堂討論]電壓穩(wěn)定性由什么決定？臨界電壓由什么決定？不一定是“鼻形曲線”的頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓！

暫態(tài)和動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定分析：電壓穩(wěn)定性分析的數(shù)學(xué)模型和暫態(tài)穩(wěn)定分析所用的數(shù)學(xué)模型基本相同，可以用微分-代數(shù)方程組描述：直接利用數(shù)值積分方法求解上式，由于計(jì)算的復(fù)雜性和太長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間令人難以接受，近年來(lái)已提出許多種進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析的實(shí)用方法。

小結(jié)——我們的目的！知道電壓是否穩(wěn)定不是我們的最終目的。我們的目的是：1、在分析出系統(tǒng)電壓穩(wěn)定時(shí)，需要知道電壓穩(wěn)定裕度的大小，明確系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的程度。2、在分析出系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定時(shí)，提出改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的控制策略。電力工程河海大學(xué)13.5

簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的定義動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析舉例—低頻振蕩《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》定義：動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后，在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長(zhǎng)過(guò)程的運(yùn)行穩(wěn)定性的能力。注意：動(dòng)態(tài)過(guò)程可能持續(xù)數(shù)十秒至幾分鐘；需考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)等的動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定判據(jù)：

動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是，在動(dòng)態(tài)搖擺過(guò)程中發(fā)電機(jī)相對(duì)功角和輸電線路功率呈衰減振蕩狀態(tài)，電壓和頻率能恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)。低頻振蕩：

電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)經(jīng)輸電線并列運(yùn)行時(shí)，在擾動(dòng)下會(huì)發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)搖擺，并在缺乏阻尼時(shí)引起持續(xù)振蕩。此時(shí)輸電線上功率也會(huì)發(fā)生相應(yīng)振蕩。由于其振蕩頻率很低，一般為0.2—2.5Hz，故稱(chēng)之為低頻振蕩。電力工程河海大學(xué)13.6

多機(jī)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定分析方法直接法小干擾法數(shù)值計(jì)算法電力工程河海大學(xué)13.6.1

直接法（directmethod）

按照某種解析判據(jù)，直接判斷電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

優(yōu)點(diǎn)：判據(jù)直接、明確

缺點(diǎn)：適用性差舉例：等面積定則電力工程河海大學(xué)13.6.2

小干擾法（smalldisturbancemethod）

所謂小干擾法，就是首先列出描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的、通常是非線性的微分方程組，然后將它們線性化，得出近似的線性微分方程組，再根據(jù)其特征方程式根的性質(zhì)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

用途：分析電力系統(tǒng)經(jīng)受小干擾后的穩(wěn)定情況。電力工程河海大學(xué)小干擾法的步驟：建立描述電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型；

求出穩(wěn)態(tài)平衡點(diǎn)；將微分方程和代數(shù)方程在穩(wěn)態(tài)平衡點(diǎn)附近線性化，并消去其中的代數(shù)變量，得出狀態(tài)方程組；計(jì)算狀態(tài)方程組的系數(shù)矩陣的特征值；判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

電力工程河海大學(xué)13.6.3

數(shù)值計(jì)算法（simulationmethod）

通過(guò)計(jì)算遭受大擾動(dòng)后電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)軌跡，分析電力系統(tǒng)是否穩(wěn)定。

用途：分析電力系統(tǒng)經(jīng)受大干擾后的穩(wěn)定情況。數(shù)學(xué)描述：可以歸結(jié)為微分－代數(shù)方程組的初值問(wèn)題。亦稱(chēng)逐步積分法（step-by-stepintegration）歐拉法

（從已知初值，逐點(diǎn)求出相應(yīng)時(shí)間上的函數(shù)值。）作直線近似得：精度不夠改進(jìn)歐拉法

用

作為

的初步估計(jì)值，并由此算出

處的導(dǎo)數(shù)

由

的平均作為該小區(qū)間的平均斜率，則：改進(jìn)歐拉法步驟：(四步）

①計(jì)算

②初步估計(jì)③斜率估計(jì)

④修正電力工程河海大學(xué)13.7

提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高電壓穩(wěn)定性的措施抑制低頻振蕩的措施如何提高靜態(tài)穩(wěn)定性？

減少發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的聯(lián)系電抗?增加發(fā)電機(jī)的功率極限?提高靜態(tài)穩(wěn)定性電力工程河海大學(xué)13.7.1提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施

發(fā)電機(jī)可能輸送的功率極限值愈高則靜態(tài)穩(wěn)定性愈高。減少發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的聯(lián)系電抗可以增加發(fā)電機(jī)輸出的功率極限。減少聯(lián)系電抗就是加強(qiáng)電氣聯(lián)系，聯(lián)系緊密的系統(tǒng)是不易失去穩(wěn)定的。幾種措施：采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置減小元件電抗改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用中間補(bǔ)償設(shè)備電力工程河海大學(xué)1、采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置

如果沒(méi)有勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用，則發(fā)電機(jī)的電抗便是同步電抗。由于，因此可以說(shuō)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用相當(dāng)于將發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大系統(tǒng)之間的電氣距離減小。如果采用更有效的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，還可以使電氣距離進(jìn)一步減小。

電力工程河海大學(xué)2、減小元件的電抗

——減小線路電抗

采用分裂導(dǎo)線提高線路額定電壓等級(jí)（可以等值地看作是減小線路電抗）采用串聯(lián)電容補(bǔ)償（在線路上串聯(lián)電容器以補(bǔ)償線路的電抗）電力工程河海大學(xué)串聯(lián)電容補(bǔ)償在長(zhǎng)線路上采用串聯(lián)電容補(bǔ)償，如下圖：但補(bǔ)償度（）不宜過(guò)大，過(guò)大將受低頻振蕩方面的限制。通常補(bǔ)償度不宜超過(guò)0.5。

串聯(lián)