【正文】 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題分析與計(jì)算 1 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題分析與計(jì)算 目錄 摘要 前言????????????????????? 1 第一章 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 … …………………………… 3 第一節(jié) 標(biāo)幺值 ……………………………… ………… … …… ..3 第二節(jié) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概述 …………………… …… ..5 第二章 電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 …………… …… ……… .8 第一節(jié) 簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 …………………… 8 第二節(jié) 提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施 … ………………… ………… 11 第三章 電力統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 …………………… ………… .14 第一節(jié) 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài) 穩(wěn)定性 ?????????? 14 第二節(jié) 提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施 ???????? 19 第四章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析計(jì)算 ...............22 第一節(jié) 計(jì)算極限切除角 ?? ????????????? 22 第二節(jié) 用分段法計(jì)算搖擺曲線 ???????????? 30 第五章 故障條件下對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)重合閘的要求 ...46 第一節(jié) 故障時(shí)對(duì)繼電保護(hù)的要求 ??????????? 46 第二節(jié) 故障時(shí)對(duì)自動(dòng)重合閘的要求 ?????????? 49 第 三 節(jié) 自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合 ??????? ?? 54 結(jié)束語(yǔ) ………………………………………… ……… ..57電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題分析與計(jì)算 2 參考文獻(xiàn) ????????????????? ?? ? ? 58 內(nèi)容 摘要 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)發(fā)電機(jī)、變壓器單機(jī)容量不斷增大，電力系統(tǒng)正朝著“大機(jī)組、超高壓、大電網(wǎng)”的方向發(fā)展。在當(dāng)今電力作為推動(dòng)社會(huì)飛速發(fā)展的主動(dòng)力時(shí)代，電力網(wǎng)是否穩(wěn)定對(duì)社會(huì)的生產(chǎn)、生活、發(fā)展起著決定性的影響。因此，研究 電力系統(tǒng)在各種條件下的穩(wěn)定性問(wèn)題對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有特別重要的意義。 本設(shè)計(jì)共分六個(gè)章節(jié)，第一章為電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)知識(shí)；第二章介紹電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，并提出了 在實(shí)際生產(chǎn)生活中 提高靜態(tài)穩(wěn)定性的有效措施；第三章介紹電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，并提出了在實(shí)際運(yùn)行中提高暫態(tài)穩(wěn)定性的有效措施；第四章介紹用分段法求各種故障下發(fā)電機(jī)的搖擺曲線；第五章介紹了在各種故障下對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)重合閘的要求；第六章為結(jié)束語(yǔ)。 （注：本設(shè)計(jì)著重 分析的是電力系統(tǒng)受干擾后的另一種暫態(tài)過(guò)程，即電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程。） 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 靜態(tài)穩(wěn)定性 暫態(tài)穩(wěn)定性 機(jī)械功率 勵(lì)磁調(diào)節(jié) 功角 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題分析與計(jì)算 3 Content abstract Along with the rapid development of the electric power industry, China generator transformer capacity increasing in power system, the big, big power, the ultra direction. In today39。s power as the rapid development of the social stability, whether the grid initiative of social production, living and development plays a decisive influence. Therefore, the research on power system stability under different conditions of social development has vital significance. The design of six chapters, the first chapter for basic knowledge of power system stability, The second chapter static stability of power system, and puts forward the practical production in life The effective measures to improve the static stability, The third chapter of the power system transient stability, and put forward improving in the actual operation of the transient stability and effective measures, The fourth chapter with various fault segmentation method is issued by the swing of the motor。 The fifth chapter in various fault of relay protection and automatic reclosing requirements, The sixth chapter for closing. (note: this design of power system are emphatically analyzed after the interference of another kind of transient process, namely the electrical power system transient process. Keywords: static stability of power system stability of transient stability mechanical power excitation adjust Angle 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題分析與計(jì)算 4 前言 “電力系統(tǒng)穩(wěn)定性”這部分內(nèi)容是 發(fā)電廠及電力系統(tǒng) 專業(yè)的專業(yè)課的重要內(nèi)容之一，這部分內(nèi)容相對(duì)比較難學(xué)卻又十分重要，因此，真正 透徹 的掌握電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析過(guò)程對(duì)我們電力行業(yè)的工作人員有著十分重要的意義。 本設(shè)計(jì)將分析電力系統(tǒng)的 另一種暫態(tài)過(guò)程 —— 電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程。在分析電磁暫態(tài)過(guò)程時(shí)，曾假設(shè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，重點(diǎn)研究暫態(tài)過(guò)程中的切除角和切除時(shí)間對(duì)系統(tǒng)故障時(shí)的影響及系統(tǒng)各種參數(shù)變化的過(guò)程。 屬于電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的工程技術(shù)問(wèn)題主要是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到某種干擾后， 能否經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后回到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者過(guò)渡到一個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)的問(wèn)題。如果能夠，則認(rèn)為系統(tǒng)在該運(yùn)行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。反之，若系統(tǒng)不能回到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者不能建立一個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)，則說(shuō)明系統(tǒng)的狀態(tài)變量沒(méi)有一個(gè)穩(wěn)定值，而是隨時(shí)間不斷增大或振蕩，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速是由作用在它轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩所決定的，作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩主要包括原動(dòng)機(jī)作用在轉(zhuǎn)子上的機(jī)械轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩兩部分。當(dāng)轉(zhuǎn)子維持同步轉(zhuǎn)速時(shí)，上述兩部分轉(zhuǎn)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題分析與計(jì)算 5 矩是平衡的，一旦這兩部分轉(zhuǎn)矩不平衡時(shí)就會(huì)引起轉(zhuǎn)子的加速或減速，轉(zhuǎn)子就 脫離了 同步轉(zhuǎn)速。原動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩是由發(fā)電廠動(dòng)力部分的運(yùn)行狀態(tài)所決定，發(fā)電廠的電磁轉(zhuǎn)矩是由發(fā)電機(jī)及其連接的電力系統(tǒng)中的運(yùn)行狀態(tài)所決定，在這些運(yùn)行狀態(tài)中如發(fā)生任意干擾都會(huì)是作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩不平衡，也就會(huì)使轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。在實(shí)際運(yùn)行中，這些干擾是不可避免的，小的干擾經(jīng)常不斷地發(fā)生，例如電力系統(tǒng)中負(fù)荷的小波動(dòng)；大的干擾也是時(shí)常出現(xiàn)的 ，例如電網(wǎng)中突然發(fā)生短路而造成發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的大變化等等。因此要求系統(tǒng)在受到各種干擾后，發(fā)電機(jī)組經(jīng)過(guò)一段過(guò)程的運(yùn)動(dòng)變化后仍能恢復(fù)同步運(yùn)行，即 ? 角 能達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)值。能滿足這一點(diǎn)，系統(tǒng)就是功角穩(wěn)定的，否則就是功率不穩(wěn)定的，而必須采取相應(yīng)的措施以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。 本設(shè)計(jì)對(duì)電力系統(tǒng)的靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性物理過(guò)程、發(fā)電機(jī)功率特性和功率極限進(jìn)行了透徹的分析，研究了不同故障類型下，故障切除時(shí)間對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響。最后，提出了 在 實(shí)際 生活 中 應(yīng)根據(jù)各種電力系統(tǒng)的實(shí)際情況采用相應(yīng)的措施以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 由于編者的水平有限，書(shū)中有錯(cuò)誤和不妥之處請(qǐng)讀者批評(píng)指正。 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題分析與計(jì)算 6 第一章 電 力 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 第一節(jié) 標(biāo)幺值 在電力系統(tǒng)故障分析計(jì)算中，大多應(yīng)用標(biāo)幺 制。標(biāo)幺制中 各種物理量都用標(biāo)幺值（即相對(duì)值）來(lái)表示，使運(yùn)算步驟簡(jiǎn)單，數(shù)值簡(jiǎn)明便于分析。 一、 標(biāo)幺值 標(biāo)幺值的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ? ? ? ?? ?? 有 單 位 的 物 理 量相 對(duì) 值 與 有 名 值 同 單 位 的 物 理 量有 名 值標(biāo) 幺 值 標(biāo) 幺 值 （ 11） 對(duì)于任一物理量均可以用標(biāo)幺值表示。例如電阻、電抗的標(biāo)幺值分別為 ： * BRR Z?、* BXX Z? （ 12） 式中： R、 X為電阻、電抗的有名值 ， ? ； BZ 為阻抗的基準(zhǔn)值， ? 。 又如 有功功率、無(wú)功功率、視在功率的標(biāo)幺值分別為： * BPP S?、* B S?、* BSS S? （ 13） 式中： P 為有功功率， MW； Q 為無(wú)功功率， Mvar； S 為視在 功 率， MVA； BS 為功率基準(zhǔn)值， MVA。 二、 基準(zhǔn)值的選取 基準(zhǔn)值的選取有一定的隨意性，下面僅以三相電路說(shuō)明之。 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題分析與計(jì)算 7 在三相電路中，物理量 U、 I、 S、 Z 間有以下兩個(gè)基本關(guān)系，即： U= 3ZI 、 S= 3ZI （ 14） 式中： U 為線電壓； S 為三相功率； I 為相電流； Z 為相阻抗。 如果選定各量基準(zhǔn)值滿足下列關(guān)系 B B BU 3Z I? 、 B B BS 3U I? （ 15） 將式（ 14）除以式（ 15）中的對(duì)應(yīng)項(xiàng)后可得 * * *U Z I? 、 * * *S U I? （ 16） 式 （ 16） 表明，在標(biāo)幺值中三相電路的關(guān)系式類似于單相電路。在式（ 15）中含有四個(gè)基準(zhǔn)值， 可以任選兩個(gè)，一般先 選定電壓和功率的基準(zhǔn)值，則電流和阻抗基準(zhǔn)值分別為： ? ?BB BSI K A3U? （ 1７ ） ? ?BB BUZ 3I?? （ 1８ ） 其中 , BS 單位為 MVA, BU 單位為 KV。 三、基準(zhǔn)值改變時(shí)標(biāo)幺值的換算 電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的阻抗參數(shù)均是以其本身額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值或百分值給出的， 而在進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，必需取統(tǒng)一的基準(zhǔn)值，因此要求將原來(lái)的以本身額定值為基準(zhǔn)值的阻抗標(biāo)幺值換算的統(tǒng)一的基準(zhǔn)值。 若電抗 X 對(duì)應(yīng)不同的基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值分別為： ? ? 2* BB BSX UX ? 、 ? ? 2* NN NSXXU? （ 19） 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題分析與計(jì)算 8 式中：下標(biāo) B 表示統(tǒng)一基準(zhǔn)值及其對(duì)應(yīng)的標(biāo)幺值；下標(biāo) N 表示設(shè)備額定值以及對(duì)應(yīng)的標(biāo)幺值。 由式 （ 19）可得 ? ?*BX與 ? ?*NX間 的轉(zhuǎn)換關(guān)系為： ? ? ? ? ? ?* **2B NNNNBBB N B NUUSIXXU S U IX ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? (110) 發(fā)電機(jī)的銘牌參數(shù)一般給出其額定電壓、額定功率以及以額定值為基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)幺值，可用式 (110)計(jì)算其對(duì)應(yīng)統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)幺值。 對(duì)于變壓器一般給出其額定電壓、額定功率以及短路電壓百分?jǐn)?shù)等。其短路電壓百分?jǐn)?shù)和電抗標(biāo)幺值的關(guān)系為： ? ? ? ?0 0 *23 0100 0 001 0 0 1 0 000S NTN N TT NNIXU S XXUU ? ?? ? ? ? (111) 式中： TX 為 變壓 器電抗的有名值。故變壓器轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)幺值為： ? ? ? ?200* 100S N BTBBNU U SUSX ????? ?????? ?? (112) 電抗器在系統(tǒng)中用來(lái)限制短路電流而不是用于能量變換，故對(duì)于電抗器一般給出的是 NU 、 NI 和 電抗百分?jǐn)?shù) ? ?00RX與標(biāo)幺值間關(guān)系為： ? ? ? ?*0 0 00 0 03 1 0 0 1 0 0NRR RNNIXXXU? ? ? ?