暂态稳定性
电力系统分析十一章电力系统的暂态稳定性
P
EU X
sin
一般状况下，有：
X X X
所以 P P P
第三节 简朴电力系统暂态稳定性 旳定量分析
在功角由0 变化到 c 旳过程中，PT Pe ，多出
旳能量使发电机转速上升，过剩旳能量转变成转子
旳动能而贮存在转子中。加速过程中所做旳功为：
Sa
c Md
0
( P c
0 T
一、引起电力系统大扰动旳重要原因
（1）负荷旳忽然变化 （2）切除或投入系统旳重要元 件 （3）电力系统旳短路故障
由于暂态分析计算旳目旳在于确定电力系统在给定旳大 扰动下各发电机组能否继续保持同步运行，因此重要研究发 电机组转子运动特性，考虑其重要影响原因，对影响不大旳 原因加以忽视或近似考虑。
二、暂态稳定计算中旳基本假设
第四节 发电机转子运动方程旳数值解法
为了保持电力系统旳暂态稳定性，需要懂得必 须在多长时间内切除短路故障，即极限切除角对应 旳极限切除时间，这就需要找出发电机受到大干扰 后，转子相对角δ随时间t变化旳规律，即δ =ƒ(t)曲线， 此曲线称作摇摆曲线。
发电机转子运动方程是非线性旳常微分方程，一 般用数值计算措施求其近似解。
第十一章 电力系统旳暂态 稳定性
第十一章
1 电力系统暂态稳定性概述 2 定性分析 3 定量分析 4 提高暂态稳定性旳措施
第一节 电力系统暂态稳定性概述
暂态稳定性是指电力系统受到大干扰后，各同 步发电机保持同步运行，并过渡到新旳或恢复 到本来稳定方式旳能力，一般指第一或第二振 荡周期不失步。一般扰动后旳系统状态与扰动 前不一样。一般考察扰动后3－5秒。最多10s。 假如电力系统在某一运行方式下，受到某种形式旳大扰动， 通过一种机电暂态过程后，可以恢复到原始旳稳态运行方式或 过渡到一种新旳稳态运行方式，则认为系统在这种状况下是暂 态稳定旳。 电力系统旳暂态稳定性不仅与系统在扰动前旳运行方式有 关，并且与扰动旳类型、地点及持续时间有关。因此，为了分 析系统旳暂态稳定性，必须对系统在特定扰动下旳机电动态过 程进行详细旳分析，因此一般采用旳是对全系统非线性状态方 程旳数值积分法进行对系统动态过程旳时域仿真，通过对计算 得到旳系统运行参数(如转子角)旳动态过程旳分析，鉴别系统旳 暂态稳定性。
电力系统暂态稳定性培训课件
第十七章 电力系统暂态稳定性
第十七章 电力系统暂态稳定性
第十七章 电力系统暂态稳定性
§17.1 引言及基本假设
1、引言
d i
dt
N
di
dt
N i TJ
(PT
Pe )
PTi
f1 (i )
Pei f 2 (1, n )
TS问题定义：电力系统受到较大旳扰动之后各发电机与否
第十七章 电力系统暂态稳定性
2、复杂系统暂态稳定计算措施（一）
忽视负荷状态等，则：
di dt
i
N
di dt
N TJi
( PT
Pei )
Pei
Ei2 Zii
sin ii
n
j 1 j 1
Ei E j Zij
sin( ij
j )
d i dt
k 1 i(k 1) N
di
dt
N
d
dt
N TJ
(PT
Pe )
k 1， (k 1), (k 1), Pe(K 1) , k
d dt
K 1
( K 1)
d dt
K 1
N TJ
(PT
Pe(K 1) )
(0)
(k)
(k 1)
d dt
k 1 t
(0) (k)
(k 1)
d dt
k 1 t
d dt
0
(0)
k
(k)
减速面积 PI
3)等面积定则：加速面积和减速面积相等
PmIII
加速面积
d
P
a
0
PIII PT
e
(a)最大可能减速面积≥加速面积， 稳定。 PmII
暂态稳定性分析在电力系统运行中的重要性
暂态稳定性分析在电力系统运行中的重要性引言：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，负责电力的生产、传输和分配。
在电力系统运行过程中，稳定性是一个至关重要的考虑因素。
而暂态稳定性分析作为电力系统稳定性分析的重要组成部分，对于确保电力系统的可靠运行和安全性至关重要。
本文将探讨暂态稳定性分析在电力系统运行中的重要性，以及相关技术和应用。
暂态稳定性及其意义：暂态稳定性是指电力系统在遭受外部扰动（如短路故障等）后，恢复到新稳态的能力。
它反映了电力系统对于外界扰动的响应能力，直接关系到系统的安全性和稳定性。
电力系统的暂态稳定与稳态稳定不同，它关注的是系统在扰动发生后瞬时响应的状况。
在电力系统运行中，各种异常事件可能引起电力系统的暂态稳定性问题，如短路、电压崩溃等，因此对暂态稳定性能的分析至关重要。
暂态稳定性分析方法：暂态稳定性分析一般采用动态模拟的方法，通过建立系统的数学模型和仿真计算来研究系统运行过程中的动态响应。
目前，常用的暂态稳定性分析方法包括等值系统法、直接耦合法和分步法等。
等值系统法简化了系统的复杂性，通过对系统进行减负荷或减发电机的处理，来获得等效系统进行分析。
直接耦合法则通过对系统节点进行直接耦合，对各个节点进行模拟和仿真。
而分步法则是将系统运行过程拆分成若干个步骤，逐步进行分析和优化。
暂态稳定性分析的应用：暂态稳定性分析在电力系统运行中具有广泛的应用。
首先，它可以用于辨识系统潜在的问题和薄弱环节。
通过对系统的暂态稳定性分析，可以找出系统中存在的潜在风险，找到可能导致系统失稳的敏感节点和线路，为系统的改造和调整提供依据。
其次，暂态稳定性分析可以帮助优化电力系统运行策略。
通过对系统的响应速度和稳态性能进行评估，可以优化控制策略，提高系统的稳定性和故障承受能力。
此外，暂态稳定性分析还可以用于电力系统规划和设计。
在新建电力系统或扩容系统时，通过对系统的暂态稳定性分析，可以提前发现可能导致失稳的因素，从而提出相应的改进措施和建议。
电力系统暂态稳定性仿真研究
电力系统暂态稳定性仿真研究引言：电力系统暂态稳定性是指在系统发生大扰动或故障后，系统是否能够在一定时间范围内恢复到稳定的运行状态。
因此，研究电力系统暂态稳定性是电力系统运行和安全稳定的重要内容。
当前，随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的不断增加，暂态稳定性问题日益凸显。
因此，研究电力系统暂态稳定性仿真具有重要的实际意义。
主体：1.暂态稳定性概述电力系统暂态稳定性是电力系统在受到外部扰动或故障时，恢复稳定运行的能力。
它通常分为大扰动暂态稳定性和小扰动暂态稳定性两个方面。
大扰动暂态稳定性主要研究系统在受到较大故障或负荷变动等扰动后，能够恢复到稳定的运行状态；小扰动暂态稳定性主要研究系统在受到较小幅度的扰动时，恢复到稳定的运行状态。
2.暂态稳定性仿真方法暂态稳定性仿真是通过建立电力系统暂态稳定性模型，并进行仿真计算，分析系统的暂态稳定性。
目前，常用的暂态稳定性仿真方法主要有：(1)时间域仿真方法：时间域仿真方法通过解析电力系统的动态方程，模拟系统在不同故障和扰动条件下的运行过程，用于评估系统的暂态稳定性。
(2)频率域仿真方法：频率域仿真方法通过将电力系统的动态方程转换为复频域的代数方程组，通过求解复频域方程，分析系统的频率响应，用于评估系统的暂态稳定性。
(3)直接法：直接法是指将电力系统的动态方程按照一定的时间步长进行数值求解，通过迭代计算系统的状态变化，最终得到系统的暂态稳定状态。
3.暂态稳定性仿真实例以电力系统为例，通过暂态稳定性仿真研究系统的暂态稳定性。
首先建立电力系统的暂态稳定性模型，包括发电机、传动系统、负荷和电网等元件，并制定相应的仿真策略。
然后，选取不同的故障和扰动条件，进行仿真计算，分析系统的暂态稳定性。
通过仿真结果，评估系统在不同条件下的暂态稳定性，并提出相应的改进措施，以提高系统的暂态稳定性。
结论：暂态稳定性是电力系统运行和安全稳定的关键问题，对于保证电力系统的正常运行具有重要意义。
电力系统中暂态稳定性分析与评估
电力系统中暂态稳定性分析与评估电力系统的暂态稳定性是指系统在受到外界扰动或内部负荷变化后，恢复到稳定工作状态的能力。
暂态稳定性是电力系统运行安全和稳定性的重要指标，对于保障电力系统的可靠性和供电质量具有重要意义。
因此，对电力系统的暂态稳定性进行准确的分析与评估是现代电力系统研究和运行管理的关键之一。
电力系统的暂态稳定性分析与评估主要包括以下几个方面：1. 暂态稳定性分析方法暂态稳定性分析的方法主要包括直接分析方法和仿真计算方法。
直接分析方法是指通过分析电力系统的等值负荷特性、传输线参数和发电机参数等因素，来判断系统的暂态稳定性。
仿真计算方法是指通过建立电力系统的数学模型，利用计算机模拟系统的运行情况，通过计算和仿真来分析系统的暂态稳定性。
2. 暂态稳定性指标评估暂态稳定性时常用的指标包括最大角度差、最大振荡幅度、系统频率衰减等。
其中，最大角度差是指在系统受到外界扰动后，各个节点之间相位角的最大差异；最大振荡幅度是指系统在恢复过程中，振荡幅度的最大值；系统频率衰减则是指系统频率降低的速度。
通过计算这些指标，可以评估系统的暂态稳定性并判断其是否满足要求。
3. 暂态稳定性评估的影响因素暂态稳定性受到许多因素的影响，其中主要包括：负荷变化、发电机失效、传输线损耗、自动电压调节器（AVR）和励磁调节器（EXC）的响应速度、电力系统的控制策略等。
这些因素对暂态稳定性的影响是复杂而多样的，因此在评估暂态稳定性时需要综合考虑这些因素的影响。
4. 暂态稳定性改善措施对于暂态稳定性不足的电力系统，可以采取一些措施来提高其暂态稳定性。
常见的改善措施包括增加发电机容量、改善传输线参数、增加无功补偿措施、改善调度策略等。
通过对系统的改善措施进行评估和优化，可以提高系统的暂态稳定性，降低系统发生暂态稳定性问题的风险。
总结而言，电力系统中暂态稳定性的分析与评估是确保电力系统运行安全和稳定的关键环节。
通过采用适当的分析方法，评估系统的暂态稳定性指标，考虑影响因素并采取相应的改善措施，可以有效提高电力系统的暂态稳定性。
提高电力系统暂态稳定性的措施
提高电力系统暂态稳定性的措施引言电力系统的暂态稳定性是指系统在受到外部扰动后，能够在短时间内恢复到稳定运行的能力。
保持电力系统的暂态稳定性对于保障供电的可靠性和稳定性非常重要。
随着电力系统规模的不断扩大和负荷的增加，电力系统暂态稳定性面临新的挑战。
本文将介绍一些提高电力系统暂态稳定性的措施。
1. 增加系统稳定补偿装置系统稳定补偿装置是指能够在电力系统发生暂态稳定性问题时补偿系统不足的装置。
常见的系统稳定补偿装置包括风力发电机组、光伏发电装置、储能系统等。
这些装置能够通过调节系统的有功和无功功率，提供额外的电力来源，帮助系统恢复稳定。
2. 加强自动调节控制自动调节控制是指电力系统中通过自动控制设备进行电力调节的过程。
加强自动调节控制可以提高系统的暂态稳定性。
其中一种常见的措施是增加发电机组的自动调节器，使发电机组能够在外部扰动时快速调整输出功率和电压，保持系统的稳定运行。
3. 优化电力系统的保护方案保护系统是电力系统中的重要组成部分，能够在电力故障发生时及时切除故障部分，保护系统的正常运行。
优化电力系统的保护方案可以提高系统的暂态稳定性。
通过合理设置故障检测和切除策略，及时切除故障部分，防止故障扩散，保护系统的稳定运行。
4. 预测电力系统的负荷需求电力系统的负荷需求是指系统中用户的用电需求。
准确预测电力系统的负荷需求能够帮助系统合理调度，提高系统的暂态稳定性。
通过使用先进的负荷预测算法，可以准确预测未来的负荷需求，并根据预测结果进行调度，避免系统过载，提高系统的暂态稳定性。
5. 建立完善的电力系统监控和管理系统建立完善的电力系统监控和管理系统是提高系统暂态稳定性的关键。
通过实时监测和分析电力系统的运行状态，能够及时发现系统中的潜在问题，并采取相应的措施进行调整。
此外，合理的运行管理策略可以帮助系统更好地应对外部扰动，保持系统的暂态稳定性。
6. 加强人员培训和技术交流加强人员培训和技术交流对于提高电力系统暂态稳定性也起到重要的作用。
电力系统的暂态稳定性
PT=P0
f
a
d
P
Ⅱ
bc
δ
δ0δc δm δh
• 积分得：
左侧＝转子在相对运动中动能的增量； 右侧＝过剩转矩对相对位移所做的功――线下方的 阴影面积――称为加速面积；
故障切除后
∵ ∴
P
k
P∴T=P
0
f
PⅢ
e
d
P
Ⅱ
c δ
δc δm δh
右侧＝制动转矩对相对角位移所做的功
＝线上方的阴影面积（称为减速面积）
• 第二个是励磁绕组 微分方程：
• 还有两个即发电机 的转子运动人程：
• 以上的递推计算公式反映了两类方程交替求解 的过程，最终的目的当然是求δ 随t的变化曲线。 最后需指出．计及自动调节励磁的作用时，已 不能再运用等面积定则先求极限切除角度然后计 计算极限切除时间。而是只能先给定一个切除 时间tc计算按此切除时间切除短路时，系统能 否保持暂态稳定。对于发电机与无限大容量系
第八章
电力系统的暂态稳定性
第八章 电力系统的暂态稳定性
• 暂态稳定概述 • 简单系统的暂态稳定分析 • 自动调节系统对暂态稳定的影响 • 复杂电力系统的暂态稳定计算 • 提高暂态稳定的措施
暂态稳定概述
• 什么是电力系统的暂态稳定性 1、大干扰 2、与运行方式和干扰方式的关系 3、电力系统暂态稳定性的校验
二、提高发电机输出的 电磁功率
(一)对发电机施行强行 励碰
(二)电气制动
第五节提高暂态稳定性的措施
(三)变压器中性点经小 电阻接地
第五节提高暂态稳定性的措施
三、减少原动机输出的 机械功率
第五节提高暂态稳定性的措施
四、系统失去稳定后的措施 (一)设置解列点 (二)短期异步运行及再同步的可能性 • 这里仅讨论一台机与系统失去同步的过程。发电机受
提高暂态稳定性的措施
提高暂态稳定性的措施摘要暂态稳定性是指系统在受到扰动或发生故障时，能够在一定时间范围内恢复到稳态工作状态的能力。
提高暂态稳定性对于能源系统的安全和可靠运行至关重要。
本文将介绍一些可以采取的措施，以提高能源系统的暂态稳定性。
引言能源系统的暂态稳定性是指系统在受到扰动或发生故障时，能够在一定时间范围内恢复到稳态工作状态的能力。
暂态稳定性的提升对于能源系统的可靠运行至关重要，它能够保证系统在面临突发事件时能够迅速响应并恢复正常运行。
措施1：增加系统的惯性为了提高暂态稳定性，可以采取增加系统的惯性的措施。
系统的惯性是指系统对于外部扰动的响应速度，惯性越大，系统的响应速度越慢，从而能够更好地抵御外部扰动带来的影响。
增加系统的惯性可以通过增加系统的质量、增加系统中的旋转质量或增加系统的轨迹转移等方式实现。
例如，在风力发电系统中，可以增加发电机的转子质量，以增加系统的惯性。
在发生突发大风扰动时，系统的惯性将使得系统反应变慢，从而有更多的时间采取相应的措施，从而提高系统的暂态稳定性。
措施2：优化励磁控制策略励磁控制是影响暂态稳定性的重要因素之一。
在能源系统中，励磁控制可以影响系统的电压和频率等参数，从而影响系统的暂态稳定性。
通过优化励磁控制策略，可以提高系统在面临扰动或故障时的响应能力。
优化励磁控制策略的一个方法是采用模糊控制或神经网络控制方法，通过实时监测系统的状态和扰动，根据预设的优化准则来调节励磁控制参数。
这样可以使得系统在面临故障时能够快速响应，并采取相应措施进行恢复。
措施3：加强故障检测与保护故障检测与保护是保障系统暂态稳定性的重要手段之一。
及时准确地检测系统中的故障，并采取相应的保护措施，可以有效地防止故障进一步扩大，从而提高系统的暂态稳定性。
现代能源系统中，采用了各种故障检测和保护装置，如差动保护、过电流保护、过频保护等。
通过合理地配置和设置这些装置，可以实现对系统中各种故障的快速检测和保护。
同时，还可以采用自适应故障检测和保护方法，通过实时监测系统的工作状态来调整检测和保护的参数，以适应不同的故障情况。
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一．概述
在实际工作中，除了用输送功率来确定暂态稳定 性外，也有用其它间接的量来评价其暂态稳定性能， 如对一特定故障的最大允许切除时间，或者在一给 定故障保证稳定所需最小切除发电机容量等。
从实际运行的观点看，暂态稳定性的研究分析比 静态稳定性研究更重要，因为暂态稳定的极限一般 比静态稳定极限要小，所以电力系统设计和运行首 先要满足电力系统暂态稳定性的要求。
一．概述
故障发生后，根据干扰的大小，发电机送出的 功率发生不同程度的突变，因此不同的故障类型 和不同的故障地点对稳定性பைடு நூலகம்影响也是不同的。 三相短路最严重（一般占短路总数的 5%~10%），最轻的是单相短路（占 75%~90%）。
其它的大干扰可以是突然断开一大容量发电机组， 突然投入一大负荷或断开一条线路等。
一．概述
②一般不计所有元件中由电磁过程引起的电流和电 压的非周期分量。这样将使发电机功率，定子电 流，励磁电流中的自由分量在出现干扰的瞬间发 生突变。忽略发电机定子电流的非周期分量（相 应的转子电流的周期分量）表示不考虑由该分量 与转子励磁相互作用所产生的附加脉动转矩，这 一转矩将影响转子的平均转差，并引起附加损耗。 在简化计算中，这一损耗可用增加等效电阻 15%~20%（有时50%~100%）来考虑。一般情况 下，不考虑这一因素时，将得到较大的角度变化， 可用来补偿计算中可能出现的误差。
一．概述
电力系统暂态稳定性的研究要求解电力系统 （包括发电机，负荷）在大干扰下的动态特性， 也即由电力系统机电方程式所描述的发电机转子 和相应的电压和电流等运行状态变量的变化，并 考虑某些自动控制系统对系统动态行为的影响。
一．概述
电力系统是一个非线性系统，系统的稳定性既 与初始条件有关，又与系统运行的参数变化有关， 所以在大干扰下，不能再用研究静态稳定性的线 性花方法。因此，到目前为止，对电力系统暂态 稳定性的实际研究主要是用计算机进行数值积分 计算（常用的如四阶龙格—库塔法）的方法来进 行，逐时段求解描述电力系统运行状态的微分方 程组，从而得到动态过程中状态变量的变化规律， 并用以判断电力系统的稳定性。
九．电力系统广域控制
第四章电力系统暂态稳定性分析目录
一．概述 二．多机电力系统暂态稳定性计算(一) 三．多机电力系统暂态稳定性计算(二)
一．概述 电力系统暂态稳定性是电力系统在一个特定的大 干扰情况下，能恢复到原始的（或接近原始的） 运行方式，并保持同步发电机同步运行的能力。 大干扰一般指短路故障（单相接地，两相短路或 接地，三相短路），一般假定这些故障出现在线 路上，也可以考虑发生在变压器或母线上。在发 生这些故障后，可以借断路器断开故障元件来消 除故障。快速重合闸的应用可以使断开的系统元 件重新投入运行，但是可能是成功的，也可能是 不成功的。前者对应于一瞬时故障，将使电力系 统在故障后很快地恢复到原始运行状态；后者对 应于一永久性故障，将使故障元件重新断开，经 过一定的处理才能恢复到原始运行状态。
简化的目的是减轻计算工作量，同时突出研究问 题的重点，但不可避免地要影响计算结果，使所研 究的过程发生一定程度的变化。
根据不同的研究目的，在实际工作中，一般采用 的简化有：
一．概述
①在一个发电厂内的所有发电机用一等值发电机代 表。这个假定在目前的大系统计算中仍在应用， 除非需要特别研究某些机组的特定性能时，才分 别考虑某些指定的机组。
一．概述
稳定极限一般是指在给定电力系统运行方式下能
通过某一特定线路的最大功率。静态稳定极限是指
在小干扰下某一特定线路能输送的最大功率；暂态 稳定极限与假定的干扰形式和
大小有关。指定的干扰（包 括故障类型，地点，切除时 间等）越大，暂态稳定极限 就越小。图3-1表示在一简单 系统中，按暂态稳定确定的 极限输送功率与故障类型及 故障切除时间的关系。
一．概述
在实际应用中，为了克服模拟非线性（或断续 的）系统元件的困难，提供一快速而正确的算法 是暂态稳定研究的主要方面。特别是在实际运行 中，希望能根据某些实时的运行参数，通过简单 的在线计算，随时给出在线安全分析需要的电力 系统稳定性指标。
大型电力系统的暂态稳定研究需要很多电力系 统元件的数据，其中有些数据往往是不完备的， 具有不同程度上的误差，而且实际电力系统的这 些参数往往是不断变化的，这也为准确模拟电力 系统带来困难。
一．概述
暂态稳定的计算结果，将输出很多数据及相应 的曲线，要求能正确地解释这些结果，稳定还是 不稳定？保护及控制装置是否正确动作？所以， 对暂态稳定的输出结果进行快速的分析，并得出 明确的结论，也是实际计算中要注意的问题。
一．概述
实际的暂态稳定研究由于研究方法和手段的限制， 往往是在很多简化的基础上进行的。
一．概述
③暂态电抗 xd' 后的电动势 E ' 近似地与磁链成正比。 假定 E' C ，相当于故障瞬间励磁绕组“磁链守恒”。 实际上，磁链虽不能突变，但可随时间的推移而发 生变化。电枢反应要使磁链减小，而自动励磁调节 的作用与电枢反应的作用相反。所以，在故障及振 荡期间，电枢反应可近似地假定被励磁调节所补偿， 以保证在第一振荡周期的磁链不发生很大的变化。 所以，对具有自动励磁调节系统的发电机这是一种 很合理的简化，同时可以忽略发电机的凸极效应和 饱和效应。凸极效应一般对暂态稳定极限的影响较 小，虽然在考虑或不考虑（即在 xd' 后的电动势
Department of Electrical Engineering
保定
2011.2-4
动态电力系统分析与 控制
North China Electric Power University
目录
一．电力系统数学模型及参数 二．电力系统小干扰稳定性分析 三．电力系统次同步谐振分析 四．电力系统暂态稳定性分析 五．直接法在暂态稳定分析中的应用 六．电力系统电压稳定性分析 七．线性最优控制系统 八．非线性控制系统
一．概述
数值积分计算方法的缺点是计算工作量大，同 时仅能给出电力系统的动态变化过程，而不能给 出明确判别电力系统稳定性的依据。
虽然在开发暂态稳定计算方法和程序上已作了很 大努力，但对于日益增大的电力系统，庞大的计 算工作量仍是一个困难的问题。计算机性能的快 速提高为解决这个问题提供了有利的条件，但这 种性能的提高有一大部分被提高电力系统模拟精 度和和需要更多，更大规模的计算所抵消。