1、North China Electric Power UniversityDepartment of Electrical EngineeringBaoding2009.2-4 目目 錄錄 一電力系統數學模型及參數一電力系統數學模型及參數二二電力系統小干擾穩定性分析電力系統小干擾穩定性分析五五直接法在暫態穩定分析中的應用直接法在暫態穩定分析中的應用 三電力系統次同步諧振分析三電力系統次同步諧振分析四四電力系統暫態穩定性分析電力系統暫態穩定性分析六六電力系統電壓穩定性分析電力系統電壓穩定性分析 七七線性最優控制系統線性最優控制系統八八非線性控制系統非線性控制系統九九電力系統廣域控制電力系統廣域控

2、制第一章第一章 電力系統數學模型及參數目錄電力系統數學模型及參數目錄 一概述一概述二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機五五負荷負荷三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器四四原動機及調速器原動機及調速器六六HVDCHVDC系統系統模型模型七七電力網絡模型電力網絡模型八八電力系統模型的一般形式電力系統模型的一般形式一概述一概述一概述一概述一概述一概述二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機 定子繞組方程式為：定子繞組方程式為：二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機qqddad

3、ddqqaqIxEIruIxEIru(1-1)二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機dtdEEIxxETdtdEIxxETdtdEdtdEEIxxETdtdEEIxxETdtdEddqqqdqdqqqdqdqqdddqdqqdddqedq00001111(1-2)二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機1110DMMTdtddtdemJ(1-3)二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機(1-4)qddqqqddeIIxxIEIEM二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機qduu ,qdEE,qdEEqdII ,arqdxx ,qdxx,qdxx二二同步發電機與

4、同步調相機同步發電機與同步調相機00,qdTT00,qdTTqeE0JTDmMeM二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機JTf20sradMrad2sradf21MP二同步發電機與同步調相機二同步發電機與同步調相機qqdxxxqqdxxx0 . 35 . 1dqxx 0021dqqddqTxxxxT05. 0,03. 000qdTT06. 0,04. 000qdTT二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機,qqddTTTT0000,qqddTTTT0000,qqqqqqqqddddddddxxTTxxTTxxTTxxTTS二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機Sqq

5、xx 000111qqedddqdqqqdddqddqqqdqdEExxIEdtTdEdEExxIEdtTdtdExxIEdtT(1-5)（1-5）式與（）式與（1-1）,（1-3）式組成發電機五階模型。）式組成發電機五階模型。二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機 QD,Sqqqddxxxxx,qqddadddqqaqIxEIruIxEIru(1-6)二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機(1-7) 由（由（1-6）式，（）式，（1-7）式和轉子運動方程式（）式和轉子運動方程式（1-3）式組成模型）式組成模型。模型。模型為三階（轉子運動方程兩為三階（轉子運動方程兩階，勵磁

6、回路一階），其電流，電壓相量關系如圖階，勵磁回路一階），其電流，電壓相量關系如圖1-2。qqedqdddqedqEETEIxxETdtdE0011二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機qEqqqddxxxxx,二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機dxEqqqdddxxxxxxdx二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機(1-8).EIjxrUda 模型模型為二階，由轉子運動方程式（為二階，由轉子運動方程式（1-3）式）式和定子繞組方程式（和定子繞組方程式（1-8）式組成，其電流，）式組成，其電流，電壓相量關系如圖電壓相量關系如圖1-3。二二同步發電機與同步調相機同

7、步發電機與同步調相機 0mP0cos,nnQSnnQS ,二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機 二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機 iJiTixiiiD1, iiK1, iiD二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機1-9655665566666665565445655654455555554454334544543344444444334322343343223333333322321123223211222222221122112111111kDDTdtdTkkDDDTdtdTkkDDDTdtdTkkDDDTdtdTkkDDDTdtdTkDDTdtdTex

8、JeJmJmJmJmJ二二同步發電機與同步調相機同步發電機與同步調相機1-106, 2, 1,1idtdii三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器 勵磁系統種類很多。勵磁系統種類很多。IEEE勵磁系統勵磁系統計算機模擬研究小組專門提出報告，列計算機模擬研究小組專門提出報告，列舉國外常用的勵磁系統及自動調節器的舉國外常用的勵磁系統及自動調節器的模型。模型。 我國電機工程學會勵磁系統數學模我國電機工程學會勵磁系統數學模型研究小組也專門組織專家組提出了我型研究小組也專門組織專家組提出了我國通用的勵磁系統及自動調節器模型。國通用的勵磁系統及自動調節器模型。三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器直流直流勵磁

9、機和交勵磁機和交流流勵磁機一般可用一階慣性環節勵磁機一般可用一階慣性環節模擬，見圖模擬，見圖1-4（a）和）和(b)。晶閘管整流系統的時間。晶閘管整流系統的時間常數很小，可以忽略。電力整流器（常數很小，可以忽略。電力整流器（PR）模型見圖）模型見圖1-4（c）。）。直流勵磁機直流勵磁機;(b)交流勵磁機交流勵磁機;(c)電力整流器電力整流器三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器 圖圖1-4中：中： 勵磁機空載時間常勵磁機空載時間常數；數； 電樞反應去磁系數；電樞反應去磁系數； 自勵系自勵系數；數； 發電機勵磁電流；發電機勵磁電流； 飽和系飽和系數；數； 換相電抗器后電壓；換相電抗器后電壓； 勵磁

10、調勵磁調節器輸出電壓；節器輸出電壓； 與與整流器有關的整流器有關的系系數；數； 勵磁輸出電壓。勵磁輸出電壓。 ETDKEKFIESEURUCKqeFEE三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器自動勵磁調節器的一些基本環節，如電壓自動勵磁調節器的一些基本環節，如電壓測量和調差單元，放大單元，串聯校正單元，測量和調差單元，放大單元，串聯校正單元，并聯校正單元和限幅單元等，其數學模型如圖并聯校正單元和限幅單元等，其數學模型如圖1-5。三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器;(b)放大單元放大單元;(c)串聯校正放大單元串聯校正放大單元; (d)并聯校正放大單元并聯校正放大單元;(e)限幅單元限幅單元;(f

11、)限幅單元限幅單元三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器 圖圖1-5中：中： 測量單元輸入電壓，電測量單元輸入電壓，電流；流； 勵磁調節器輸出電壓；勵磁調節器輸出電壓； 電壓偏差電壓偏差信號；信號； 放大倍數；放大倍數； 基準電壓；基準電壓； 時間常數。時間常數。 我國常用的勵磁系統和自動調節器的結構我國常用的勵磁系統和自動調節器的結構及數學模型見圖及數學模型見圖1-6。 RUTTIU ,ERRUFAKK ,REFUTTTTTFCBA,三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器勵磁系統和自動調節器的結構及數學模型勵磁系統和自動調節器的結構及數學模型(a)三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器勵磁系統和自

12、動調節器的結構及數學模型勵磁系統和自動調節器的結構及數學模型(b)三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器勵磁系統和自動調節器的結構及數學模型勵磁系統和自動調節器的結構及數學模型(c)三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器3-3勵磁系統的簡化實用模型勵磁系統的簡化實用模型 在電力系統的實際分析計算中，除了某些在電力系統的實際分析計算中，除了某些特殊情況，例如專門研究勵磁系統及其調節特殊情況，例如專門研究勵磁系統及其調節器的特性，需要詳細模擬其各個環節及特性器的特性，需要詳細模擬其各個環節及特性外，一般情況下，為了減少計算系統的階數，外，一般情況下，為了減少計算系統的階數，對勵磁系統及其調節器采用簡化

13、的實用模型。對勵磁系統及其調節器采用簡化的實用模型。圖圖1-7是簡化模型的一部分。其中勵磁機和調是簡化模型的一部分。其中勵磁機和調節器分別用一階慣性環節模擬。節器分別用一階慣性環節模擬。三勵磁系統及調節器三勵磁系統及調節器自動勵磁調節單元數學模型自動勵磁調節單元數學模型（a）它勵系統及調節器；（）它勵系統及調節器；（b）自勵系統及調節器）自勵系統及調節器 四四原動機及調速器原動機及調速器四四原動機及調速器原動機及調速器 水輪機調速系統框圖水輪機調速系統框圖四四原動機及調速器原動機及調速器 水輪機調速系統典型參數水輪機調速系統典型參數四四原動機及調速器原動機及調速器 汽輪機調速系統框圖汽輪機調速

14、系統框圖四四原動機及調速器原動機及調速器 汽輪機調速系統典型參數汽輪機調速系統典型參數四四原動機及調速器原動機及調速器 水輪機模型水輪機模型WTCVPmP四四原動機及調速器原動機及調速器RHCHTT,COTLPAIPHPFFF,LPBF四四原動機及調速器原動機及調速器 串聯復式一次再熱汽輪機模型串聯復式一次再熱汽輪機模型(a)功能框圖功能框圖(b)傳遞函數圖傳遞函數圖五五負荷負荷六六 HVDC系統模型系統模型七電力網絡模型七電力網絡模型YUUEI,YijijjiijiiiiiijBGYYjBGY,I七電力網絡模型七電力網絡模型qd YXqdffffsincoscossinqdYXffffsincoscossin(1-22)(1-23)七電力網絡模型七電力網絡模型 xy-dq坐標變換圖坐標變換圖八電力系統模型的一般形式八電力系統模型的一般形式yxfx,.yxg,0 (1-24)