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目录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
1.1研究电力系统静态稳定性的目的以及原则 1
1.2本文采用的解决电力系统静态稳定性问题的方法 1
1.3课题研究的成果和意义 1
第2章电力系统静态稳定性简析 2
2.1电力系统的基本概念 2
2.11电力系统的定义 2
2.12电力系统的运行特点和要求 2
2.2电力系统静态稳定性的基本概念 2
2.21电力系统静态稳定性的定义 2
2.22电力系统静态稳定性的分类 3
2.23电力系统静态稳定性的定性分析 7
第3章小扰动法分析简单系统的静态稳定性 11
3.1小扰动法基本原理 11
3.2 小扰动法分析简单电力系统静态稳定性 12
第四章调节励磁对电力系统静态稳定性的影响 17
4.1不连续调节励磁对静态稳定性的影响 17
4.2实例分析励磁调节对稳定性的影响 19
第5章提高电力系统静态稳定性的措施 22
5.1提高静态稳定性的一般原则 22
5.2改善电力系统基本元件的特性和参数 23
5.21改善系统电抗 23
5.22 改善发电机及其励磁调节系统的特性 23
5.23采用直流输电 24
5.3采用附加装置提高电力系统的静态稳定性 24
5.31输电线路采用串联电容补偿 24
5.32励磁系统采用电力系统稳定器PSS装置 25
第6章结论 26
谢辞 27
参考文献 28
第1章绪论
1.1研究电力系统静态稳定性的目的以及原则
电力系统是一个复杂的大规模的非线性动态系统,其稳定性分析是是电力系统规划和运行的最重要也是最复杂的任务之一。
电力系统的安全经济运行对国民经济的发展有着重要的影响。
当前我国的电力负荷急剧增加,电力系统的容量越来越大,对电力系统安全运行的要求也越来越高。
电力系统静态稳定性问题已经成为制约电力系统安全运行的重要因素之一。
从静态稳定分析可知,不发生自发振荡时,电力系统具有较高的功率极限,一般也就具有较高的运行稳定度。
从这些概念出发,可以得出提高电力系统稳定性和输送能力的一般原则:
尽可能地提高电力系统的功率极限;
抑制自发振荡的发生;
尽可能减少发电机相对运行的振荡幅度。
电力系统正常运行时,都难免会受到可能的小干扰,电力系统的静态稳定性是研究电力系统在某一运行方式下遭受微小扰动时的稳定性问题。
本文针对电力系统的静态稳定性,阐述了小干扰分析法的理论基础及其在简单电力系统和多机系统中的应用,同时建立电力系统静态稳定性分析的数学模型,进行详尽的算例分析
1.2本文采用的解决电力系统静态稳定性问题的方法
本文采用了小干扰法对简单的单机电力系统的静态稳定性进行分析。
小干扰法的基本原理事李雅普诺夫对于一般稳定性系统的理论。
任何一个系统中,可以用下列参数的函数表示时,
因某种微小的扰动使其参数发生了变化,其函数变为;
若其所有参数的微小能量趋近于零(当微小扰动消失后),则认为系统是稳定的。
1.3课题研究的成果和意义
经过三年半的大学本科理论的学习,虽然已基本掌握理论知识,但对理论的实践应用还是空白。
通过大四下学期的毕业设计,巩固学生所学的理论知识,拓展知识视野和应用能力。
同时锻炼学生的自学能力和知识运用能力。
第2章电力系统静态稳定性简析
2.1电力系统的基本概念
2.11电力系统的定义
电能的生产、输送、分配、使用是同时进行的,所用的设备构成一个整体。
通常将生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电力线路等,使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等,以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体,称为电力系统。
2.12电力系统的运行特点和要求
(1)电能生产、输送、分配和使用特点
a 电能与国民经济各个部门、国防和日常生活之间的关系都很密切。
b 电能不能大量储存。
c 电力系统中的暂态过程十分迅速。
d 对电能质量的要求比较严格。
(2)对电力系统运行的基本要求
a 保证系统运行的可靠性。
b 保证良好的电能质量。
c 保证系统运行的经济性。
2.2电力系统静态稳定性的基本概念
2.21电力系统静态稳定性的定义
电力系统静态稳定性指的是正常运行的电力系统承受微小的、瞬时出现但是有立即消失的扰动后,恢复到他原有的运行状况的能力;
或者这种扰动虽不消失,但可用原有的运行状况近似的表示新运行状况的可能性。
这也就是电力系统在受到微小扰动下的稳定性,而这种扰动后可理解为任意不懂于零的无限小扰动。
正因为如此,任意描述电力系统运行状态的非线性方程式,都可在原始运行点附近线性化。
换言之,电力系统静态稳定性涉及的数学问题将是解线性化了的机电暂态过程方程式组的问题。
针对上述电力系统静态稳定性的定义,有如下两点说明;
(1)定义中的小扰动指系统正常运行时负荷的小波动或者运行点的正常调节。
由于扰动小,因此不必像暂态稳定那样直接求解微分方程和代数方程,在得到系统的运动轨迹后判稳,而可采用线性化的方法,将一个本质为非线性的暂态问题化为线性问题
然后用线性系统的理论。
由其特征根在复平面上的位置判断稳定。
这种方法称为小扰动法。
与此同时,人们通过实践也发现了一些判别系统稳定性的实用判据,其简单直观,对简单电力系统尤为便利,可作为小扰动法的补充。
可以说,扰动法是分析电力系统静态稳定性的根本方法。
而实用判据法是在一定假设前提下用来判定电力系统静稳的简单判断条件。
也可以说,电力系统的静态稳定性是电力系统暂态稳定性在扰动小且无换路情况下的一种特例。
换言之,分析电力系统暂态稳定性的方法可用于静态稳定性,有的静态稳定问题仍可用暂稳方法解决,但由于静态稳定问题较为简单而无此必要,于是采用了较为简单的小扰动法。
(2)所谓周期失步是指:
系统受扰后形成周期性振荡,振荡的幅值随时间越来越大,无法稳定运行而失步,也称为自发振荡。
所谓非周期失步是指,系统受扰后不形成振荡,但幅值随时间单调增大,同样无法稳定运行而失步,也称为滑行失步。
前者具有正实部的共轭复根(简称正实共轭根下同),后者则具有正实根。
总之
有特征根位于复平面的右半部分,故系统不稳定。
由此可推理,如系统的特征根为负实共轭根,则将为周期性减幅振荡,能稳定运行,如系统的特征根为负实根,则将为周期性单调减幅运动,也能稳定运行。
2.22电力系统静态稳定性的分类
电力系统两大国际组织国际大电网会议(INTERNATIONALCOUNCILONLARGEELECTRICSYSTEMS,CIGRE)和国际电气与电子工程师学会电力工程分会(InstituteofElectricalandElectronicEngineers,PowerEngineeringSociety,IEEEPES)稳定定义联合工作组IEEE/CIGRE最新提出的电力系统稳定定义和分类与行标DL755-2001中的定义和分类有所不同。
IEEE/CIGRE和行标DL755-2001均认为电力系统稳定是一个整体性问题,客观上只有稳定或不稳定状态,但依据系统的稳定特性、扰动大小和时间框架的不同,系统失稳可表现为多种不同的形式。
为识别导致电力系统失稳的主要诱因,在分析特定问题时进行简化假设以及采用恰当的模型和计算方法,从而安排合理的方式、制定提高系统安全稳定水平的控制策略、规划和优化电网结构,IEEE/CIGRE和行标DL755-2001均将电力系统稳定分为功角稳定、频率稳定和电压稳定,这种分类对于分析和解决电力系统实际稳定问题十分必要,也有助于正确理解和有效处理电力系统稳定性问题。
表2.1给出了两种定义的比较与对应关系。
电力系统简要分类图如图2.1所示。
比较项
IEEE/CIGRE
航标DL755-2001
功角稳定
小干扰功角稳定
短期过程
静态稳定
小干扰动态稳定
大干扰功角稳定
暂态稳定
大干扰动态稳定
第一、二摇摆过程
短、长期过程
电压稳定
小干扰电压稳定
静态电压稳定
大干扰电压稳定
频率稳定
表2.1
功角稳定性
电压稳定性
小干扰功角稳定性
暂态稳定性
大干扰电压稳定性
小干扰电压稳定性
短期稳定性
长期稳定性
电力系统稳定性
频率稳定性
图2.1电力系统分类图
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