電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-20 05:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電力系統(tǒng)大擾動的原因主要有以下幾種： （1）負荷的突然變化，如投入或切除大容量的用戶等； （2）切除或投入系統(tǒng)的主要原件，如發(fā)電機，變壓器及線路等； （3）發(fā)生短路故障。其中短路故障的擾動最為厲害，常以此作為檢驗系統(tǒng)是否具有暫態(tài)穩(wěn)定的依據(jù)。而且短路故障中，單相接地短路故障最多。在發(fā)生短路的情況下，電力系統(tǒng)從一種狀態(tài)激烈變化到另一種狀態(tài)，產(chǎn)生復雜的暫態(tài)現(xiàn)象。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。當動態(tài)電路從某一穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一穩(wěn)定狀態(tài)時，一些物理量（如電容電壓，電感電流等）并不會突變，而是需要一定時間。在這期間，電路將呈現(xiàn)出不同于穩(wěn)態(tài)的特別現(xiàn)象，即電路的過渡過程或暫態(tài)現(xiàn)象。分析電路的暫態(tài)現(xiàn)象時，可建立電壓電流的微分方程，并按初始來求解。 定性分析在正常運行情況下，若原動機輸入的機械功率為Pm，發(fā)電機輸出的電磁功率就與原動機輸入的機械功率相平衡，發(fā)電機的工作點應由P1和Pm線的交點確定，即為a點，與此對應的功率角為，實線所示為計阻尼作用的曲線。 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定 在發(fā)生短路瞬間，由于不考慮定子回路的非周期分量，則周期分量的功率是可以突變的，于是發(fā)電機運行點有PI突然將為PII。又由于發(fā)電機組轉(zhuǎn)子機械運動的慣性所致，功率角不可能突變，仍為。那么運行點由a點躍降到短路時功角特性曲線PII上的b點。達b點后，輸入的機械功率Pm大于輸出的電磁功率PIIb，不平衡凈加速功率大于零。依轉(zhuǎn)子運動方程式，于是轉(zhuǎn)子開始加速，即，功率角開始增大，運行點將沿功角特性曲線PII移動，設經(jīng)過一段時間，當功率角增大至c時，此時運行在c點，速度達到最大。若在c點事切除線路故障，在切除線路故障的瞬間，仍由于不考慮定子回路電流的非周期分量及機組轉(zhuǎn)子的機械慣性，為c，運行點從PII上的c點突升到PIII上的e點，此時速度仍為。在達到e點后，機械功率PmPIIIe（電磁功率），轉(zhuǎn)子開始減速。由于及機組轉(zhuǎn)子的慣性作用，則功率角還在增大，運行點沿PIII由e點向f點移動，當?shù)竭_f點時，其轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速），功率角不再繼續(xù)增大，這時的功率角為最大功率角。但在f點，PmPIIIf，轉(zhuǎn)子將繼續(xù)減速，功率角開始減小，運行點仍將沿功角特性曲線PIII從f點向e、k點移動。在k點時有Pm=，減速停止，則速度達最小為。但由于轉(zhuǎn)子機械慣性作用，功率角將繼續(xù)減小，當過k點時PmPIII，在不平衡功率為正值的作用下，轉(zhuǎn)子開始加速，最后達到同步轉(zhuǎn)帶時為止，功率角不再減小，此時功率角為最小值。然后又開始第二次振蕩，功率角由小到大，運行點沿功角特性PIII越過k點又達f點。如果振蕩過程中沒有任何阻尼作用，這種振蕩將一直振蕩下去。但事實上振蕩過程中總有一定的阻尼作用，振蕩逐步衰減，系統(tǒng)將停留在一個新的運行點k繼續(xù)同步運行，即為系統(tǒng)在大的擾動后可保持暫態(tài)穩(wěn)定性。當短路故障切除得遲些，c更大時，在故障切除后，運行點沿功率PIII不斷向功率角增大的方向移動過程中，雖然轉(zhuǎn)子在不斷減速，但運行點到達曲線PIII上的點時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速仍大于同步轉(zhuǎn)速。于是運行點就要越過點，過了點后，情況發(fā)生逆轉(zhuǎn)。由于PmPIII，發(fā)電機組轉(zhuǎn)子又開始加速，而且加速度越來越大，功率轉(zhuǎn)角無限增大，發(fā)電機與系統(tǒng)之間將失去同步，系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。MATLAB提供了常微分方程初值問題的數(shù)值解法，對于穩(wěn)態(tài)一般用快速而準確的ode45函數(shù)，對于暫態(tài)一般用ode23函數(shù)。也可采用自適應變不長的求解方法，即當解的變化較快時，步長會自動的變小，從而提高計算精度。 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施1） 快速切除故障2） 采用自動重合閘裝置：對應兩種情況：①若系統(tǒng)發(fā)生瞬時故障，則可以通過自動化重合閘恢復到原來狀態(tài)（電磁功率最大）；②若為永久性故障，會使系統(tǒng)再次重合到故障上，對系統(tǒng)沖擊較大。3） 強行勵磁：提高電磁功率，以增加減速面積。4） 串聯(lián)電容器的強行補償 指故障時對健全線路強制提高補償度的措施。補償?shù)姆椒ǎ喝珉p回路運行，兩組電容器組均投入。切除一條輸電線后，線路感抗從Xl/2→Xl，Xl為健全線路的電抗，由于電抗的下降，使切除故障線路后的電磁功率下降，加速面積增大，為減少加速面積，應通過減少健全線路的電抗來實現(xiàn)，即使在它上面串聯(lián)電容器，同時切除一組，使其容抗從Xc/2→Xc。5） 采用電氣制動指當系統(tǒng)中發(fā)生故障后迅速接入電阻以消耗發(fā)電機的有功功率（增大電磁功率），從而減少功率差額。因為制動電阻在故障瞬時投入，因而使故障后Pδ曲線PII向上向左偏移。欠制動：投入后減少的加速面積不足；過制動：故障發(fā)生后，由于制動電阻的投入，加速面積很小，因而沒有失步；但是切除故障后，由于制動電阻同時被切除，因而PIII曲線不受制動電阻的影響。當在PII曲線較低位置切除故障時，仍可能出現(xiàn)與PTPIII較大數(shù)值的較大的減速面積，因而仍可能在第二周波失穩(wěn)。 6） 變壓器中性點經(jīng)小電阻接地不對稱接地短路故障時，產(chǎn)生零序電流。變壓器中性點通過小電阻接地，則零序電流在中性點電阻上產(chǎn)生功率損耗，這部分功率消耗了一部分發(fā)電機的電磁功率，因而減小了轉(zhuǎn)子的不平衡功率，有利于系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。7） 減少原電機輸出的機械功率由于轉(zhuǎn)子運動切除故障后，減小作用在轉(zhuǎn)子上的剩余功率，增大減速面積。減小原動機輸出功率的措施有，以下兩種措施對應的均為在切除故障的同時采取的措施。*采用快速的自動調(diào)速系統(tǒng)或快速關閉進汽門，電磁功率不變，但是由于調(diào)速系統(tǒng)的作用，使機械功率相應減少，從而增大減速面積。*切除連鎖切機，在切除發(fā)電機組后，電磁功率下降，同時對應的機械功率下降，一般認為下降的機械功率較電磁功率多，因而減速面積增大。； 單機—無窮大系統(tǒng)原理電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定分析中，常采用的模型是單機對無窮大系統(tǒng)，單機—無窮大系統(tǒng)認為功率無窮大，頻
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