2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念115-1概述

15-2功角的概念

15-3靜態穩定的初步概念

15-4暫態穩定的初步概念

15-5負荷穩定的概念

15-6電壓穩定性的概念

15-7發電機轉子運動方程第十五章電力系統運行穩定性的基本概念2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念2電磁暫態分析旋轉電機的轉速保持不變假設暫態過程中的電流、電壓的變化機電暫態分析重點研究轉子機械運動規律電力系統的穩定性問題重點保證電力系統穩定是電力系統運行的必要條件。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念3

在電力系統發生故障或操作后，將產生復雜的電磁暫態過程和機電暫態過程，電磁暫態過程主要指各元件中電場和磁場以及相應的電壓和電流的變化過程，機電暫態過程則指由于發電機和電動機電磁轉矩的變化所引起電機轉子機械運動的變化過程。雖然電磁暫態過程和機電暫態過程同時發生并且相互影響，但是要對它們統一分析卻十分復雜。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念4由于這兩個暫態過程的變化速度實際上相差很大，在工程上通常近似地對它們分別進行分析。例如：在電磁暫態過程分析中，常不計發電機和電動機的轉速變化。而在靜態穩定性和暫態穩定性等機電暫態過程分析中，則往往近似考慮或甚至忽略電磁暫態過程。只有在分析由發電機組軸系引起的次同步諧振現象，計算大擾動后軸系的暫態扭矩等問題中，才不得不同時考慮電磁暫態過程和機電暫態過程。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念5本章框架

概念

功角靜態穩定暫態穩定負荷穩定電壓穩定運動方程穩定性2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念615-1概述——穩定問題的提出一、聯網的必要性1.1831年法拉第發明電磁感應定律，電能成為二次能源，就地使用。2.1885和1890年發明了單相變壓器和三相變壓器。3.1891年出現了三相交流輸電，遠距離輸電成為可能，出現了由發電機、線路和負荷構成的最簡單的電力系統。4.由于實際運行中發現受端系統在缺乏電源支持的情況下非常薄弱，逐漸出現了多電源點的互聯運行，從而形成了早期的互聯電網。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念7多個地區聯網形成大型互聯電網后：有利于地區間電力的平衡和經濟調度有利于安排機組的檢修和事故備用容量有利于充分利用系統中廉價的水利資源有利于實現負荷點的多路供電以提高供電可靠性有利于提高系統的抗沖擊能力有利于提高系統的供電質量——由于互聯系統在經濟上的明顯優點，電力系統互聯的規模越來越大，世界上最大的西歐聯合電力系統總裝機容量已超過2億KW。聯網的效益2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念81880年7月，上海，第一臺12KW機組1949年，發電量43億KWh，裝機容量1848.6KW1999年，發電量12331.4億KWh

，裝機容量2.98億KW裝機容量：96年超過1億，95年超過2億，96年開始排世界第二，

2000年4月超過3億

2004年4月裝機容量達4億千瓦

2020年計劃達到裝機容量9億KW發電量：99年比98年增加6.52%,

目前也是世界第二位目前最大的火電廠：鄒縣電廠，240萬KW目前最大的水電廠：二灘電廠，330萬KW★三峽電廠，裝機容量1820萬KW

，將是世界最大目前全國電網覆蓋率：96.4%7個大區電網，華東網5198萬KW5個獨立省網，廣東省網3033萬KW我國電力系統發展歷史2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念9194019501960197019801990200035-110KV220KV330KV500KVHVDC?KV1953年松常線369KM1972年劉漢線534KM1981年平武線595KM1989年葛上線1064KM我國電力系統發展歷史（電壓水平）2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念10電網互聯技術可以合理利用能源資源，具有顯著的經濟效益，因而得到了十分迅速的發展，但它同時也帶來了一些新的問題。隨著電力網絡互聯程度的不但提高，系統越來越龐大，運行方式越來越復雜，保證系統安全可靠運行的難度也越來越大，使電網的安全穩定問題越來越突出。在現代大電網中，各區域、各部分互相聯系、密切相關、在運行過程中互相影響。如果電網結構不完善，缺少必要的安全措施，一個局部的小擾動或異常運行也可能引起全系統的連鎖反應，甚至造成大面積的系統瓦解。二、電力系統穩定問題的提出

2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念11三、穩定性概念電力系統受干擾后，憑借系統本身固有能力和控制設備的作用，在有限的時間內，恢復到原始運行狀態或穩定到新的穩態運行狀態。

2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念12穩定性示意圖

穩定運行暫態過程失去穩定新的穩態運行干擾穩定不穩定2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念13基本問題——早期穩定研究的內容1.聯網后發電機組是否仍能按如下額定功率順利地送出功率，如果不能，應該如何確定發電機的最大允許輸出功率?2.線路可以傳送的功率是否仍然只受經濟電流密度和最大允許電流(熱穩定極限)限制，如果不是，應該如何確定線路允許的最大傳送功率?3.線路出現短路或跳閘等事故時系統能否仍然正常運行，如果不能，應該引入什么樣的保護裝置和／或穩定控制裝置?四、電力系統穩定研究的內容2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念14隨著電網互聯規模的增大，不斷出現大量新的穩定問題：如何在網絡結構比較薄弱的情況下防止由于某一設備或線路的故障產生連鎖反應，導致全系統的穩定事故；如何防止長距離重負荷的聯絡線引起的低頻振蕩現象；如何防止由于大型互聯系統頻率維持能力逐漸減弱且可能的有功沖擊加大可能引起的頻率穩定問題；如何防止帶負荷調壓變壓器和無功功率缺額可能引起的電壓穩定問題。對電力系統穩定問題的研究發展至今，已形成為一個研究內容日新月異、研究方法多種多樣、應用領域十分廣闊的綜合性研究領域電力系統穩定研究的內容2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念15電力系統穩定性問題：系統在某一正常運行狀態下受到擾動后能否恢復到原來的運行狀態或過渡到新的穩定運行狀態的問題。同步運行狀態：所有并聯運行的同步電機都有相同的電角速度。是電力系統正常運行的一個重要標志。在這種運行狀態下，表征運行狀態的參數具有接近于不變的數值，通常稱為穩定運行狀態。同步發電機的轉速決定于作用于其軸上的轉矩的平衡。轉矩平衡與穩定性：轉子上轉矩必須平衡，發電機才能穩定地與系統同步運行；但轉矩平衡并不一定能穩定運行。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念16同步穩定性問題：電力系統在運行中受到微小的或大的擾動之后能否繼續保持系統中同步電機間同步運行的問題。這種穩定性是根據功角的變化規律來判斷的，因而又稱功角穩定性。穩定分類靜態穩定

暫態穩定按電力系統承受擾動的大小，分為

2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念17擾動大小概念原因小干擾正常的負荷和參數的波動1個別電動機的接入和切除；2加負荷和減負荷；3架空輸電線因風吹擺動引起線間距離（影響線路電抗）的微小變化；4發電機轉速可能產生微小變化。大干擾系統結構變化，功率、電流和電壓變化大1負荷的突然變化，如投入或切除大容量的用戶等；2突然增加或減小發電機出力，如切除一臺容量較大的發電機；3發生短路故障和斷線故障，無故障斷開線路也屬于這一類干擾。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念181981年中國水利電力部制訂的《電力系統安全穩定導則》中對電力系統穩定作了如下規定：分類定義靜態穩定指電力系統受到小干擾后，不發生非周期性的失步，自動恢復到起始運行狀態的能力。暫態穩定指電力系統受到大干擾后，各同步發電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩態運行方式的能力。通常指第一或第二振蕩周期不失步。動態穩定指電力系統受到干擾后，不發生振幅不斷增大的振蕩而失步。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念19小干擾：對系統行為特性影響與干擾地點和大小無關。在運行點對特性曲線線性化，判別系統靜態穩定或不穩定。六、研究方法大干擾：結構變化對運行點有很大偏移，不能線性化——機電暫態過程，判別暫態穩定，用數值方法求解。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念2015-2功角的概念

一電路分析二功角特性三功角四功角特性圖2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念21一、電路分析圖15-1簡單電力系統及其等值電路不考慮電阻及導納發電機輸出電磁功率：系統總阻抗：無限大容量母線隱極機2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念22發電機輸出電磁功率：二、功角特性/功率特性2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念23圖15-3功角特性

當發電機電勢Eq和受端電壓V均恒定時，傳輸功率Pe是角度δ的正弦函數。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念24傳輸功率的大小與相位角δ密切相關，稱δ為“功角”或“功率角”。傳輸功率與功角δ的關系，稱為“功角特性”或“功率特性”。功角δ除了表征系統的電磁關系之外，還表明了各發電機轉子之間的相對位置。定義：2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念25三、功角δ

為電勢與電壓之間的相位角。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念26功角相對空間的位置PTPEωNEqVωNVEqEq2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念27發電機轉子上作用著兩種轉矩：1電磁轉矩Me，它向系統輸出，是制動性轉距；2機械轉矩MT，它由原動機輸入，是加速性轉距。PTPewN正常運行時，轉矩平衡，轉速恒定

電磁轉矩和機械轉矩用對應的電磁功率和機械功率描述2/22/202428EqwNV送端系統受端系統d0PT=Pe=P0

PTPewN2/22/202429PTPeEqwNVwNd0：PT>Pe

d1：

PT1=Pe

EqVd0wN1d12/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念30功角的物理意義表示電勢Eq和V之間的夾角，即表示系統的電磁關系。表示了各發電機轉子間的相對空間位置，又稱為“位置角”。通過δ，可以把電力系統間的電磁運動和機械運動聯系起來。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念31電力系統穩定性概述及一個簡單的機械比擬2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念32P0P1d0dPed1四、功角特性圖2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念3315-3靜態穩定的初步概念15-3靜態穩定的初步概念同步運行轉矩平衡？

一、功角特性分析二、靜態穩定初步概念2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念34定義電力系統的功角穩定——靜態穩定(SteadyStability)

電力系統靜態穩定是指電力系統受到小干擾后，不發生非周期性的失步，自動恢復到起始運行狀態的能力。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念35例如：個別電動機的接入和切除，加負荷和減負荷；架空輸電線因風吹擺動引起的線間距離的微小變化；發電機轉子的旋轉速度不是絕對均勻的，即功角是有微小變化的。電力系統的靜態穩定問題實際上就是確定系統的某個運行穩態能否保持的問題。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念36一、功角特性分析

穩態運行時有兩個平衡點a和b。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念37a點:回到a點（振蕩）減速d減小

正的Dd干擾回到a點（振蕩）加速d增大

負的Dd干擾a'a''0Pe2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念38ta點能穩定運行2/22/202439b點:加速d增大

正的Dd干擾減速d減小

負的Dd干擾0Pe失步DP增大d增大b'b''回到a點|DP|增大d減小2/22/202440tb點是不穩定運行點

故a點為靜態穩定點，b點為靜態不穩定點，正常運行時一定在a點。0Pe2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念422/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念43定義如果在工作點處S大于0，系統在該點是靜態穩定的如果S小于0，則系統是靜態不穩定的S的數值大小可以說明靜態穩定的程度，或者說表示了發電機維持與系統同步運行的能力于是系統的穩定判據可以表示為二、靜態穩定初步概念2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念440Pe2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念45整步功率系數：表明發電機維持同步運行的能力，即靜態穩定的程度。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念46靜態穩定儲備系數以有功功率表示的靜態穩定儲備系數簡單系統2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念472/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念482/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念49

電力系統靜態穩定性是研究電力系統在某一運行方式下受到微小干擾時的穩定性問題。假如在電力系統中有一瞬時小干擾，在干擾消失后，系統能回復到原始運行狀態；而在一個永久性的小干擾作用下，系統經歷一個暫態過程后，能達到一個新的穩態運行狀態，則這一系統被認為是靜態穩定的、否則系統在小干擾下將是靜態不穩定的。

靜態穩定研究的是系統對微小干擾的適應能力，或者說考慮的是系統在運行點處維持同步運行的能力，系統是否能夠維持靜態穩定主要與系統在擾動發生前的運行方式有關，與小干擾的大小及具體發生地點無關。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念5015-4暫態穩定的初步概念電力系統的功角穩定——暫態穩定(TransientStability)

電力系統暫態穩定是指電力系統受到大干擾后，各同步發電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩定方式的能力。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念51一、暫態穩定性與干擾的型式有關，一般有3種基本形式：

(原因)電力系統的結構或參數突然變化，常見的是短路。無故障斷開線路也屬這一類干擾；突然增加或減少發電機出力；突然增加或減少大量負荷。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念52

由于大干擾的形式不同，系統在某一運行方式下受到大干擾后的暫態穩定情況也不相同，即同一個電力系統在某一運行方式和某種干擾下是暫態穩定的，但在另一種運行方式和另一種干擾下可能不穩定。在分析某一系統的暫態穩定性時，首先必須確定出系統的初始運行方式。系統的干擾方式則應視具體情況而定。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念53電力系統的暫態穩定分析基本的假定

不考慮短路電流中非周期分量的作用并假定發電機定子電阻為零。暫態過程中，網絡中的頻率基本不變，仍為50Hz。當故障為不對稱故障時，只計正序基頻分量的影響。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念54圖15－7切除一回輸電線路切除一回線路后GT-1LT-2VP,QjXdjXT1jXT2jXLjXL二、電路分析2/22/202455假定Eq保持不變<0PePIIPI三、暫態過程分析2/22/2024560PePI原動機功率：PT=P0正常時運行在a(da)：wG=wN2/22/2024570PePI切除一回線路整個過程中調速器不動，PT=P0不變。假設2/22/2024580PePIIPIt=0，d=da系統工作在b點c點加速，Dw>0d增大

情況12/22/202459過c點d=dmaxd點：減速，Dw>0d增大c點：Dw=0Dw>00PePIIPIDw2/22/202460過c點，Dw<0，減速d減小d點：減速Dw<0d減小，Dw=0，加速，Dw>0d增大……穩定在c點：Dw=0，PT=Pe0PePIIPIDwd,DwdadcdmaxdDwt角度、角速度隨時間變化圖形：0PePIIPI2/22/202462

在情況1的運行方式下，系統是暫態穩定的。0PePIIPI可見當初始運行功率較高時

情況2過c'點，Dw>0d增大Dw>0，d增大c'點發電機間不再同步，系統失去了暫態穩定性

0PePIIPI0Pe臨界角PIIPI角度、角速度隨時間變化圖形：

情況2下系統不具有暫態穩定性2/22/202466圖15-8暫態穩定的概念2/22/202467圖15-9失去暫態穩定2/22/202468二、暫態穩定初步概念

電力系統在正常運行方式下，受到大干擾后，能從原來的運行狀態(平衡點)，不失去同步地過渡到新的運行狀態，并在新運行狀態下穩定地運行——同步運行，即認為電力系統在這個方式下是暫態穩定的。暫態穩定的判據：大擾動后功角隨時間變化的特性2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念69如果電力系統在某一運行方式下受到某種形式的大擾動，經過一個機電暫態過程后能夠恢復到原始的穩態運行方式或過渡到一個新的穩態運行方式，則認為系統在這種情況下是暫態穩定的。暫態穩定性不僅與系統在擾動前的運行方式有關，而且與擾動的類型、地點及持續時間有關。一般采用的是對全系統非線性狀態方程的數值積分法進行對系統動態過程的時域仿真，通過對計算得到的系統運行參數(如轉子角)的動態過程的分析判別系統的暫態穩定性。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念7015-5負荷穩定的概念在電力系統的負荷中，主要成分是工農業生產用電負荷。其中，電動機負荷又占主要成分。在電動機負荷中，一部分為同步電動機，大部分為異步電動機。同步M負荷——受擾前后能否繼續保持同步運行的穩定性？異步M負荷——運行穩定性問題？2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念71異步M迅速減速以致停轉M吸收功率小運行電壓過低或機械負荷過重電廠發電機輸出功率變化發電機轉子相對運動，嚴重時失去同步2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念72一、負荷靜態穩定概念節點的負荷——綜合告負荷，數量眾多的各用電設備以且變配電設備穩定分析中以一臺等值異步電動機來代表異步電動機的簡化等值電路

R/SjXσI0IjXmV圖12-1異步電動機簡化等值電路2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念730MMeMMab異步電動機電磁轉距異步電動機機械轉距一、轉距-轉差特性

異步M的電磁轉矩2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念74二、轉距-轉差特性分析0MMeMMabsasa'ΔMa點sa

sa'點Δs減小a'1情況12/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念750MMeMMabsbsb'DM電動機停轉sb

sb'點Ds增大b'2情況22/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念76三、負荷穩定的概念負荷穩定性就是負荷在正常運行中受到擾動后能保持在某一恒定轉差下繼續運行的能力。用ΔM/Δs>0作為負荷靜態穩定的判據。0MMeMMab2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念7715-6電壓穩定性的概念世界上電壓穩定大事故：1978年12月19日，法國電網1983年12月27日，瑞典電網1987年7月23日，日本東京電網1989年3月13日，加拿大魁北克電網1996年7月2日，美國西部聯合電網（WSCC）2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念78我國十大電壓穩定事故：1972年7月20日，浙江1972年7月27日，湖北1980年7月27日，安徽1982年8月7日，華中1989年8月4日，貴州1990年9月20日，廣東1993年3月14日，新疆1993年4月24日，海南1995年9月9日，寧夏1997年2月27日，西北2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念79一、電壓失穩的特點

事故發生具有突然性和隱蔽性。運行人員在電壓不穩定事故發生初期很難察覺。事故發展具有不可控性。電壓不穩定一旦發生，不能及時地采取緊急控制來阻止電壓的下降，最終可能會導致全系統大面積電壓崩潰。事故發生時系統一般處于負荷過載狀態。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念80電壓穩定性（VoltageStability）

是指在正常運行情況下或者遭受干擾后，電力系統維持所有母線電壓在可以接受的穩態值的能力。二、電壓穩定的定義2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念81

電壓穩定性：維持所有母線電壓的能力。在系統的電壓穩定性分析中，主要關注負荷點電壓的行為，因此電壓穩定性有時也稱為負荷穩定性。比較

功角穩定性：同步發電機間保持同步運行的能力；以發電機轉子間相對角的運動規律作為判斷穩定性的依據，如前面所講的靜態穩定、暫態穩定等。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念82

是指電力系統在遭受一系列故障后導致系統內大面積、大幅度的母線節點電壓持續性下降的過程。(4)電壓崩潰（VoltageCollapse）

電壓崩潰比電壓穩定性要復雜很多，系統母線電壓的崩潰既可以是功角不穩定造成的，也可以是電壓不穩定造成的，也可能是二者共同作用造成的。它是一個描述電壓下降的過程和現象的術語。注意2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念83

它不僅指一個系統不發生功角失穩的能力，還包括在出現任何適當而可信的預想事故或有害的系統變更后，系統維持電壓穩定的能力。(5)電壓安全性（VoltageSecurity）2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念84電壓穩定性：強調在正常運行和某種故障條件下維持所有母線電壓在可以接受的水平的能力。電壓安全性：強調在任意適當而可信的預想事故或者系統變更后都能確保系統電壓穩定的能力。電壓安全性比電壓穩定性要求更高。比較2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念85(6)電壓不穩定(VoltageInstability)

當系統出現擾動、負荷增大或者系統變更后使得一些母線電壓急劇下降或者向下漂移，并且運行人員和自動裝置的控制已經無法終止這種電壓衰落，從而使得系統的完整性遭到破壞，功率不能正常的傳送給用戶，則稱此時系統是電壓不穩定的。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念86

電壓不穩定最終可能會導致災難性后果——電壓崩潰；電壓崩潰不一定由電壓不穩定引起，也可能由功角不穩定引起。比較2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念8715-7發電機轉子運動方程一、轉子運動方程二、參考軸與角度三、用標幺值表示的轉子運動方程四、慣性時間常數的意義2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念88一、轉子運動方程

由旋轉物體的力學定律原動機的機械轉矩發電機的電磁轉矩轉動慣量kg?m?s2機械角加速度rad/s2DMa=MT-Me為不平衡轉矩kg?m2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念891、以機械角度表示轉子運動方程機械角速度(rad/s)從某一固定參考軸算起的機械角位移(rad)2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念90如發電機的極對數為p2、以電角度表示機械電氣單位角度Qqrad角速度Wwrad/s角加速度Aarad/s22/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念91等式兩邊乘以p

單位均是有名單位角度以什么軸為參考？注意2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念92二、參考軸與角度

固定參考軸同步旋轉軸參考軸固定同步角度qd角速度wDw可見角加速度與參考軸的選擇無關。2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念93相對角和相對角速度與參考軸的選擇無關dij

=di-dj稱為相對角Dwij=wi

-wj為相對角速度Dwi稱為絕對角速度

di稱為絕對角固定參考軸同步旋轉軸2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念94三、用標幺值表示的轉子運動方程

有名值選擇轉矩基準值MB=SB/WN，上式兩邊除以MB2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念95為慣性時間常數，單位為s復習：轉矩等于功率除以角速度2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念96式中的單位：

名稱單位基準功率角弧度角速度標幺值額定角速弧度每秒慣性時常

秒機械、電磁功率標幺值時間

秒2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念97寫成狀態方程的形式2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念98四、慣性時間常數的意義

慣性時間常數TJ是反映發電機轉子機械慣性的重要參數。1、TJ的單位=s(秒)2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念99適當變換后得W*=W/WN以發電機額定容量SN為基準，通常稱為額定慣性時間常數選擇MB=MN=SN/WN2、TJ的物理意義2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念100取MT*=1、Me*=0，則DMa*=1。兩邊積分，得TJN=t2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念101TJN的物理意義：

當發電機空載時，如原動機將一個數值等于額定轉矩MN的恒定轉矩(MT*=1)加到轉子上，則轉子從靜止狀態(W*=0)啟動到轉速達額定值(W*=1)時所需的時間t，就是發電機組的額定慣性時間常數TJN。TJN=t

2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念1023、TJ的求取

一般手冊上只給出反映發電機轉動部分質量和尺寸的GD2值st?m2r/minkVA2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念103

在電力系統穩定計算中，當已選好全系統統一的基準功率SB時，必須將各發電機的額定慣性時間常數歸算到統一基準值下注意2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念104

將幾臺發電機合并成一臺等值發電機，合并后等值機的慣性時間常數為2/22/2024電力系統分析第十五章電力系統運行穩定性的基本概念105

在多機電力系統中，對于第i臺發電機有(略去表示標幺值的星號)如何求解方程式？取決于原動機及其調速系統復雜如何表達Pei？2/22/2024106復習第15章電力系統運行穩定性的基本概念

概念

功角穩定性基本概念原因危害后果分類分析方法dPejXdjXT1jXT2jXL/22/22/2024107復習第15章電力系統運行穩定性的基本概念

概念

功角穩定性靜態穩定0Pe同步運行轉距平衡？a點能穩定運行b點呢？2/22/2024108復習第15章電力系統運行穩定性的基本概念

概念

功角穩定性靜態穩定0Pe小干擾后恢復穩定的能力2/22/2024109復習第15章電力系統運行穩定性的基本概念

概念

功角靜態穩定0Pe暫態穩定穩定性PIIPIGT-1LT-2VP,Q

大干擾后能在新的運行狀態下穩定運行的能力穩定運行靜態穩定大擾動？小擾動2/22/2024110復習第15章電力系統運行穩定性的基本概念

概念

功角靜態穩定暫態穩定穩定性負荷穩定0MMeMMabDM/Ds>02/22/2024111復習第15章電力系統運行穩定性的基本概念

概念

功角靜態穩定暫態穩定穩定性電壓穩定負荷穩定突然性、隱蔽性、不可控性特點定義電壓穩定性、電壓崩潰、電壓安全性、電壓不穩定2/22/2024112運動方程復習第15章電力系統運行穩定性的基本概念

概念

功角靜態穩定暫態穩定穩定性負荷穩定電壓穩定2/22/2024113

湖北1972年7月27日大面積停電事故，造成武漢、黃石、黃岡地區全部停電。由于電網繼電保護裝置誤動作，使丹江口到漢口的220kV輸電線路斷開，造成武漢和黃石地區電壓崩潰，使受端系統全部瓦解，經濟損失約2700萬元。我國十大電壓穩定事故2/22/2024114

1978年12月19日，法國電網因輸電線過載裝置運作跳閘，電網瓦解，造成法國本土四分之三的地區停電，最長停電時間8個半小時，其經濟損失至少與50年經濟調度工作所取得的經濟效益相當。世界電壓穩定大事故2/22/2024115

瑞典大停電事故使南部系統全停電，停電負荷11400MW，占整個系統負荷的67%，電網全部恢復時間用了7h以上，事故損失2～3億瑞典克郎，約3000～5000萬美元。世界電壓穩定大事故2/22/2024116

日本東京大停電事故停電8168MW，影響用戶280萬戶，停電時間最長達3h21min，兩個500kV變電站及一個275kV變電站全站停電，影響日本13條鐵路線停運達3h50min，東京地鐵及私營鐵路停運長達3h，自來水中斷，銀行計算機系統中斷，造成社會生活混亂。世界電壓穩定大事故2/22/20241171989年3月13日凌晨2時44分，電網監控室圖板警告燈突然閃爍，表示在電網的北端發生了故障。工作人員操作一個電壓控制器，關閉了一條向南部若干城市輸電的干線。就在技術人員正對這突