【题库】第9章 电力系统稳定性分析
川大电力系统分析 9
E
E Q
E q
Id
X jI d
U
Eq' V cos X d'
U q
X jI d d
V sin Iq X q
I q
X jI q d I
V X q Eq V 2 Xd PEq sin sin 2 X q Xd 2 Xd
d
2017/12/4
U I d d
32
以 VG 表示的发电机功率特性
q
机端电压 VGq 恒定(若自动调节励磁装置作用 极强能保持 V G q C ）
P VG q
VGqV xTL
sin G
P VG
q
33
VGq V X TL
V X TL X q sin sin 2 2 X TL X q
确定电力系统的稳定性和输电线的输
送功率极限，检验在给定方式下的稳 定储备。
暂态稳定: 在规定运行方式和故障形态
下，对系统稳定性进行校验，并对继
电保护和自动装置以及各种措施提出
相应的要求。
2017/12/4 10
9.2 同步发电机的转子运动方程
1. 发电机转子运动方程
1) 转子运动方程
d d 2 J J J 2 M a M T M e dt dt
V 2 X d X q sin sin 2 2 X d X q
PEq
26
EqV X d
磁阻功率
2017/12/4
• 功率极限 (功率特性图9-5)
PEq EqV X d V 2 X d X q sin si QEq
《电力系统分析理论》课件第9章 稳定性分析
PT P0
d as
f
PIII
s
c b
PII
o
0 c max
第九章 电力系统稳定性分析
大扰动后失稳的情况
P PI
PT P0
o
a
c'
b c a
0 c cr
PII
PII
第九章 电力系统稳定性分析
3. 等面积定则
过剩转矩所做的功： (加速面积Aabce)
Wa
0cMad
c Pad 0
M0 减 速 a ' a
a a ' ' ( )，
M0 加 速
转子上的电磁功率小于机械功率
a '' a
第九章 电力系统稳定性分析
2.静态不稳定的分析
扰动使 b b ' ( )，
转子上的电磁功率小于机械功率
M0 加 速
如图9-2(b)中实线所示
不再回到b点 非周期失步
b b ' ' ( )， 转子上的电磁功率大于机械功率
❖ 暂态稳定: 在规定运行方式和故障形态 下，对系统稳定性进行校验，并对继 电保护和自动装置以及各种措施提出 相应的要求。
第九章 电力系统稳定性分析
第二节 简单电力系统的功率特性
X d X d X T 1 1 2 X L X T 2 X d X TL
G T 1
L
T2
VG
Eq jX d
I
P VVc I o s E X q d V sinP msin
第九章 电力系统稳定性分析
功角特性：传输功率随功角变化的特性
电磁功率特性 （功率特性）
Pe E XqdV sin Pmsin
电力系统稳定性分析
电力系统稳定性分析电力系统稳定性是指电力系统在不受外界扰动的情况下，从一个运行状态转变到另一个运行状态的能力。
在电力系统中，稳定性是保障电力系统安全稳定运行的重要指标。
电力系统的稳定性问题一直备受关注，因为稳定性问题可能导致电力系统的黑启动、发电机停机失稳、龙卷风等灾害事件以及大规模停电等影响。
因此，对电力系统的稳定性进行准确分析和评估是非常重要的。
电力系统的稳定性问题主要包括电压稳定性、转速稳定性和频率稳定性。
电压稳定性指的是电力系统中各个节点的电压维持在合理范围内，不会过高或过低；转速稳定性指的是发电机在电力系统中不会出现过快或者过慢的速度变化；频率稳定性是指电力系统中的频率能够维持在额定值附近，不会出现大幅度的偏离。
稳定性问题主要是由电力系统中的各种动态不平衡因素引起的，如电力负荷突变、机械负荷突变、系统故障等。
因此，稳定性分析需要考虑系统中各个元件之间的相互作用关系和动态响应特性。
电力系统稳定性分析首先需要建立电力系统的数学模型。
电力系统模型是对电力系统中各个组成元件进行描述和分析的数学工具。
电力系统模型通常包括传输线路模型、发电机模型、负荷模型和开关设备模型等。
在电力系统模型的基础上，可以利用潮流计算、短路计算、暂态稳定计算等方法对电力系统的稳定性进行分析。
潮流计算用于分析电力系统中的电压和功率分布，短路计算用于分析电力系统中的短路故障和故障电流分布，暂态稳定计算用于分析电力系统中的暂态过程和装置的响应。
在稳定性分析中，常用的方法包括苏格兰梅尔夫鲁哈特法（Scherben法）、Lyapunov稳定性分析、模态分析等。
苏格兰梅尔夫鲁哈特法是一种常见的线性化分析方法，通过分析系统的特征根和特征模式来评估电力系统的稳定性。
Lyapunov稳定性分析是一种非线性分析方法，通过构造Lyapunov函数来判断系统的稳定性。
模态分析是一种广泛应用于电力系统中的分析方法，通过将电力系统模拟成多维振动系统，可以分析系统中各种模态的特性。
电力系统的稳定性分析
电力系统的稳定性分析一、引言电力系统是一个复杂的系统，由多个电力设备组成，并分布在不同位置上。
如果电力系统不稳定，会导致系统停电或设备损坏。
因此，对电力系统进行稳定性分析具有重要意义。
二、电力系统的稳定性电力系统的稳定性是指系统在扰动后，能够保持稳定的能力。
扰动可以是外部扰动（如雷击、风暴）或内部扰动（如电力设备失效）。
电力系统的稳定性可以分为动态稳定性和静态稳定性。
动态稳定性是指系统经过一段时间后，能够恢复到稳态工作状态的能力。
静态稳定性是指系统在扰动后重建稳态状态的速度。
三、稳定性分析方法稳定性分析的目的是确定系统是否能够恢复到稳态工作状态。
稳定性分析方法可以分为两类：定量和定性。
定量方法是通过数学模型计算系统的稳态和动态状态，确保系统都在一定范围内。
其中最常用的方法是模拟仿真。
定性方法是从系统本身的特性出发，分析其在扰动后的响应。
例如，通过估计系统惯量和阻尼，可以估算系统在扰动后的动态响应。
四、分析电力系统稳定性的例子针对电力系统的稳定性分析可以使用多种工具和方法。
例如，可以使用动态仿真，预测不同场景下系统的稳定性。
下面我们以南方电网为例。
南方电网是中国大陆的一个大型电力系统，由高压输电线路和变电站组成。
我们可以通过建立南方电网的稳定性模型，预测在各种不同的系统扰动情况下，系统的稳定性如何。
这个模型应该考虑南方电网的结构和所有电力设备的特性，包括发电机、变压器、电缆电线、开关设备等等。
同时，还需要基于电力设备的运行数据，估算系统的惯量和阻尼等参数。
基于这些数据，我们可以建立南方电网的稳定性模型，模拟不同场景下的稳定性。
例如，在发电机失效时，模型可以计算出系统是否可以恢复到稳定状态。
然后，我们可以针对模型的输出结果，分析潜在的稳定性隐患，采取措施来强化南方电网的稳定性。
五、结论电力系统的稳定性分析是重要的，旨在确保系统能够在所有场景下保持高效和安全运行。
稳定性分析方法可以分为定量和定性，并且可以用于分析不同类型和规模的电力系统。
电力系统稳定性分析
电力系统稳定性分析1. 引言电力系统的稳定性是指系统在各种外界干扰和内部失配情况下，仍能保持正常运行，并能迅速恢复到稳定状态的能力。
稳定性分析对于电力系统的设计、运行和维护具有重要意义。
本文将介绍电力系统稳定性的概念、分析方法和应用。
2. 稳定性概念2.1 静态稳定性静态稳定性是指系统在一定的干扰下，经过一段时间后能继续保持平衡态的能力。
常用的静态稳定性分析方法包括潮流计算、负荷流计算和灵敏度分析等。
2.2 动态稳定性动态稳定性是指系统在发生外界干扰或内部失向时，能够迅速从干扰中恢复到平衡态，并保持稳定的能力。
动态稳定性分析的主要内容包括暂态稳定、电磁稳定和小扰动稳定等。
3. 稳定性分析方法3.1 传统方法传统电力系统稳定性分析方法是基于数学模型和理论分析的，常用的方法包括等值模型法、状态空间法和频域法等。
这些方法适用于小规模、简单的电力系统稳定性分析。
3.2 数值模拟方法随着计算机技术的开展，数值模拟方法在电力系统稳定性分析中得到了广泛应用。
数值模拟方法可以模拟电力系统中各种干扰和失向条件下的稳定性情况，准确度较高。
常见的数值模拟方法包括潮流追踪法、时域仿真和频域仿真等。
3.3 智能算法近年来，智能算法在电力系统稳定性分析中的应用越来越广泛。
智能算法包括遗传算法、粒子群优化算法和人工神经网络等，可以通过学习和迭代优化来提高稳定性分析的准确性和效率。
4. 稳定性分析应用电力系统稳定性分析在电力系统的设计、运行和维护中具有重要意义。
4.1 设计应用稳定性分析可以用于电力系统的规划和设计，包括电源配置、线路布置和设备选型等。
通过分析系统的稳定性，可以优化系统结构，提高系统的稳定性和可靠性。
4.2 运行应用稳定性分析可以用于电力系统的运行控制和调度。
通过实时监测系统的稳定性指标，可以及时采取措施防止系统失稳，并进行合理的负荷分配和发电机出力控制。
4.3 维护应用稳定性分析可以用于电力设备的维护和故障诊断。
第9章 电力系统运行稳定性概论
E 2 cos Pm 2 zs 1 cos
当 zs zLD 由零变化到无穷大时，受端电压 将由E单调下降到零； 当 zs zLD 1 时，受端功率达到极限，相对 应的电压为临界电压，其值为
Vcr E 2 1 cos
TJN d * M a* dt
0 0 0 1
TJN=原动机以额定且恒定的转矩将转子从静止拖 动至额定转速所需的时间。
查手册计算公式：
TJN 2.74GD2 n 2 SN
多机系统分析:
将第i台机在SNi 下的值TJNi归算到系统统一的基准 值SB有
15-2 功角的概念
图15-1所示，一个单机-无穷大容量母线的简单 系统，受端电压V的幅值和频率均不变。
系统总电抗
Xd∑=Xd+XT1+XL/2+XT2
由 图 15-2 的 相量 图
容易推得发电机输出 功率为
Pe Eq V Xd sin
当Eq 和V恒定时，传输功率 Pe是角度δ 的正 弦函数，因传输功率的大小与 δ 密切相关，所 以δ 称为“功角”，功和角的关系 Pe=f（δ ） 称为“功角特性”。图 15-3 就是简单系统的功 角特性。
2 J 2 1 d N 2 M a* SB N dt
J 2 N ˆ T J 定义 SB
，则
TJ d 2 1 1 2 M a* M T* M e* (PT* Pe* ) Pa* N dt * *
这就是转子运动方程的电气标幺值形式。 量纲：TJ（s）；δ （弧度）；ω N（2π fN） ；等号右边各量为标幺值，无量纲。
转子运动方程的状态方程形式
d N dt d N M a* dt TJ
第9章电力系统稳定性理论
E q V cos Id X d Iq V sin X q
VI cos cos VI sin sin
I q X q V sin I d X d Eq V cos
PEq E qV X d sin
功率极限:功率曲线上的最大值
PEqm
EqV X d
sin Eqm
EqV X d
sin 90
EqV X d
2017/2/17
电力系统分析
16
2.凸极式发电机的功率特性
PEq P ) V VI cos VI cos(
2017/2/17
电力系统分析
21
9.3 电力系统静态稳定性
静态稳定性：电力系统在某一运行方式下受到一
个小扰动，系统恢复到原始运行状态的能力。
小扰动：正常的负荷波动、系统操作、少量负荷
的投切和系统接线的切换等。
2017/2/17
电力系统分析
22
一、电力系统静态稳定性的基本概念
1.简单电力系统静态稳定性分析
电力系统分析
18
2.凸极式发电机的功率特性
Eq的求解
QV X q PV X q V )
2
EQ (V
tg 1
V PV X q / V
) (
2
V QV X q / V
X d X d E q EQ (1 )V cos X q X q
电力系统静态稳定属于渐近稳定。
电力系统分析 28
2017/2/17
二、运动稳定性的基本概念和小扰动法原理
现代电力系统分析理论与方法 第9章 电力系统小干扰稳定分析
13
第一节
概述
代数方程组主要包括：
01 电力网络方程，即描述在公共参考坐括系x-y下节点电 压与节点注入电流之间的关系。
02 各同步发电机定子电压方程(建立在各自的 d-q 坐标系 下）及 d-q 坐标系与 x-y坐标系间联系的坐标变换方程。
03 各直流线路的电压方程。
04 负荷的电压静态特性方程等。
现代电力系统分析 理论与方法
第九章 电力系统小干扰稳定分析
1
第九章 电力系统小干扰稳定分析
01
概述
02
电力系统各元件的线性化方程
03
小干扰稳定分析
04
状态矩阵的特征行为
2
第一节
概述
3
第一节
概述
电磁暂态过程
重点在于分析短路故障 后电网中电流、电压的 变化，由于发电机转子 的转动惯量较大，可以 不计发电机组角位移的 变化，即各发电机组转 速不变（机械运动过程 比电磁过程要慢得多）。
由于非线性系统运行状态在小范围内发生改 变时与它的线性化近似具有相似的特性，故可以 在运行点附近将系统方程线性化，再做进一步分 析。
10
第一节
概述
复杂电力系统静态稳定性小扰动法
机电暂态过程对一些电磁运行参量的变化规律作某些近似的假设（忽
略发电机定子和电力网络的暂态过程），下图给出了用于电力系统稳定 分析的全系统数学模型的构架 ：
电力系统暂态过程
机电暂态过程
稳定问题重点在于 分析发电机组转子 运动规律，可以对 一些电磁运行参量 的变化规律作某些 近似的假设。
4
第一节
概述
电力系统稳定性概述
功 角 稳 定 性 分 析
电力系统稳 定性分析
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第9章电力系统稳定性分析
一、单项选择题
1、系统受到下列哪种扰动时能维持稳定的能力是静态稳定（）。
A．小扰动B．大扰动
C．无扰动D．中等程度扰动简单电力系统中2、静态稳定实用判据为（）。
A．
E
dp
dδ
<
B．
E
dp
dδ
>
C．
E
dp
dω
<
D.E P0<
3、小干扰法适用于简单电力系统的（）。
A．潮流分析 B.暂态稳定分析
C．大扰动分析 D.静态稳定分析
4、若作用于发电机转子的机械功率大于电磁功率，发电机转子转速将（）。
A．增加 B.减小
C．不变 D.先减小后增加
5、发电机出口发生三相短路时，发电机的输出功率为（）。
A．额定功率 B.功率极限
C．0 D.额定功率的75％
6、500kV高压输电网串联电容的主要目的是（）。
A．经济调度 B.电压调整
C．频率调整 D.提高稳定性
7、利用等面积定则分析简单系统的暂态稳定性，当最大可能的减速面积小于加速面积，则系统的暂态稳定性将（）。
A ．失去 B.保持
C ．为临界稳定
D.至少能运行30分钟后失去稳定
8、简单系统的输送功率极限为200MW ，若目前输送功率为100MW ，则静态稳定储备系数为（ ）。
A.40% B.50% C.60%
D.100%
9、提高电力系统暂态稳定性的措施之一是电气制动，但如果制动作用过小，制动效果不好，这种制动被称为（ ） A.过制动 B.欠制动 C.临界制动
D.饱和制动
10、简单电力系统中同步发电机并列运行暂态稳定的条件是（ ）。
A.加速面积等于最大减速面积； B.加速面积大于最大减速面积； C.加速面积小于最大减速面积； D.
0>δ
d dP E
11、分析简单电力系统的暂态稳定主要应用( )。
A. 等耗量微增率原则 B. 等面积定则 C. 小干扰法 D. 对称分量法
12、应用等面积定则分析简单电力系统暂态稳定性，系统稳定的条件是（ ）。
A. 整步功率系数大于零
B. 整步功率系数小于零
C. 最大减速面积大于加速面积
D. 最大减速面积小于加速面积
13、利用等面积定则分析简单系统的暂态稳定性，当最大可能的减速面积小于加速面积，则系统将（）。
A. 失去暂态稳定性
B. 保持暂态稳定性
C. 临界稳定
D. 无法判断
14、快速切除故障将使得系统的暂态稳定性得到( )。
A. 降低
B. 提高
C. 不变
D. 既都不对
15、P-σ曲线被称为( )。
A. 耗量特性曲线
B. 负荷曲线
C. 正弦电压曲线
D. 功角曲线
16、利用等面积定则可以判断简单系统的暂态稳定性，为提高系统的稳定性，以下说法哪个是正确的？（）。
【2014国网考试真题】
A.自动重合闸可以减少减速面积，增加加速面积
B.强行励磁可以增加加速面积，减少减速面积
C.变压器中性点加小电阻减少减速面积，增加加速面积
D.快速切除故障增加减速面积，减少加速面积
17、电力系统在事故后运行方式下，对并列运行静态稳定储备系数大小的要求一般是（）。
【2014国网考试真题】
A.大于30%
B.大于等于15%--20%
C.大于等于10%
D.大于5%但小于10%
二、多项选择题
1、以下哪些是提高电力系统暂态稳定性的措施( )。
A. 快速切除故障
B. 强行励磁
C. 自动重合闸
D. 强行串联电容补偿
三、填空题
1、若简单系统传输功率极限的标么值为1.5，目前输送功率的标么值为1.0，此时的静态稳定储备系数为________。
50%
2、简单电力系统中，确定系统是否能维持暂态稳定性所依据的定则是___________。
等面积定则
3、P-δ曲线称为_______曲线。
功角特性
4、变压器中性点经小电阻接地就是接地故障时的_______。
电气制动
5、在简单系统中，若加速面积大于减速面积，系统将______暂态稳定性。
失去
参考答案
一、单项选择题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A B D A A D A D B C
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
B C A B D D C
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
二、多项选择题
1 2 3 4 5
ABCD
6 7 8 9 10
三、填空题
1、50%
2、等面积定则
3、功角特性
4、电气制动
5、失去。