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电力系统稳定性分析_小论文

第一篇：电力系统稳定性分析_小论文电力系统稳定性分析及其控制策略1.电力系统稳定性定义和分类电力系统稳定性是指在给定的初始运行方式下，一个电力系统受到物理扰动后仍能够重新获得运行平衡点，且在该平衡点大部分系统状态量都未越限，从而保持系统完整性的能力。稳定性是对动态系统的基本要求。动态系统是其行为要用微分方程描述的系统。动态系统稳定问题的研究由来已久，有200多年的历史，其中大部分理论问题已很完整，但电力系统稳定问题具有某些特殊性：（1）电力系统是一个高阶的动力系统，动态过程复杂，进行全状态量的分析很困难，在进行实用分析时，要根据过渡过程的特点和分析的目的，加以简化。（2）电力系统的运行特性具有强烈的非线性特性。在大扰动情况下，一般会出现巨大能量的转换，与弱电的动态系统有很大不同。（3）多数电力系统工作人员，可能精通电力系统方面的专业知识，特别是电力系统“一次”方面的知识，即使从事“二次”方面工作的现场工作人员，处理的也大多是“继电状态”工作方式的设备，所以对以动态控制理论制约的如此复杂的电力系统稳定问题就不一定熟悉，甚至会出现某些概念性的问题。根据电力系统失稳的物理特性、受扰动的大小以及研究稳定问题必须考虑的设备、过程和时间框架，将电力系统稳定分为功角稳定、电压稳定和频率稳定3大类以及众多子类。1.1功角稳定功角稳定是指互联系统中的同步发电机受到扰动后保持同步运行的能力。功角失稳可能由同步转矩或阻尼转矩不足引起，同步转矩不足会导致非周期性失稳，而阻尼转矩不足会导致振荡失稳。为便于分析和深入理解稳定问题，根据扰动的大小将功角稳定分为小干扰功角稳定和大干扰功角稳定。由于小干扰可以足够小，因此，小干扰稳定分析时可在平衡点处将电力系统非线性微分方程线性化，在此基础上对稳定问题进行研究；而大干扰稳定必须通过非线性微分方程进行研究。小干扰功角稳定是电力系统遭受小扰动后保持同步运行的能力，它由系统的初始运行状态决定。小干扰功角稳定可表现为转子同步转矩不足引起的非周期失稳以及阻尼转矩不足造成的转子增幅振荡失稳。振荡失稳分本地模式振荡和互联模式振荡2种情形。小干扰功角稳定研究的时间框范围通常是扰动之后10~20s时间。大干扰功角稳定又称为暂态稳定，是电力系统遭受输电线短路等大干扰时保持同步运行的能力，它由系统的初始运行状态和受扰动的严重程度共同决定。同理，大干扰功角稳定也可表现为非周期失稳（第一摆失稳）和振荡失稳2种形式。对于非周期失稳的大干扰功角稳定，研究的时间框架通常是扰动之后的3～5s时间；对于振荡失稳的大干扰功角稳定，研究的时间框架需延长到扰动之后10～20s的时间。1.2电压稳定电压稳定性是指在给定的初始运行状态下，电力系统遭受扰动后系统中所有母线维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求与系统向负荷供电之间保持和恢复平衡的能力。根据扰动的大小，电压稳定分为小干扰电压稳定和大干扰电压稳定2种。大干扰电压稳定是指电力系统遭受大干扰如系统故障、失去发电机或线路之后，系统所有母线保持稳定电压的能力。大扰动电压稳定研究中必须考虑非线性响应，根据需要大干扰电压稳定的研究时段可从几秒到几十分钟。小干扰电压稳定是指电力系统受到诸如负荷增加等小扰动后，系统所有母线维持稳定电压的能力。小干扰电压稳定可能是短期的或长期的。电压稳定可以是一种短期或长期的现象。短期电压稳定与快速响应的感应电动机负荷、电力电子控制负荷以及高压直流输电（HVDC）换流器等的动态有关，研究的时段大约在几秒钟。短期电压稳定研究必须考虑动态负荷模型，临近负荷的短路故障分析对短期电压稳定研究很重要。长期电压稳定与慢动态设备有关，如有载调压变压器、恒温负荷和发电机励磁电流限制等，长期电压稳定研究的时段是几分钟或更长时间。长期电压稳定问题通常是由连锁的设备停运造成的，而与最初的扰动严重程度无关。正确区分电压稳定和功角稳定：功角稳定和电压稳定的区别并不是基于有功功率或功角、无功功率或电压幅值之间的弱耦合关系。实际上，对于重负荷状态下的电力系统，有功功率或功角和无功功率或电压幅值之间具有很强的耦合关系，功角稳定和电压稳定都受到扰动前有功和无功潮流的影响。2种稳定应该基于经受持续不平衡的一组特定相反作用力以及随后发生不稳定时的主导系统变量加以区分。1.3频率稳定频率稳定是指电力系统受到严重扰动后，发电和负荷需求出现大的不平衡，系统仍能保持稳定频率的能力。频率稳定可以是一种短期或长期现象。1.4其他稳定问题电力系统还存在其他一些在原则上仍属系统稳定的问题，如一些电磁振荡或谐振，又如一些只在某些特定状况下产生的问题。（1）同步机自激。当同步机接入高压空载线路或系统串补电容后发生短路，因容性电流流经同步机，引起自激。此时，同步机电压不断升高，这也是一种不稳定现象，但负载接入或短