PDF《1.1 稳定问题的提出和研究内容》

20 世纪中 叶之后.

4 电力系统稳定分析 1.2 电力系统稳定的基本概念 1.2.1 电力系统运行的稳定性 电力系统运行的根本目的是对负荷提供持续可靠的电力供应.供电持续可靠的含义一 方面体现为不间断的供电,另一方面则体现为要保证所供电力的品质.理想情况下,电力 系统在任何时候都应该以恒定的电压和频率向负荷供电,在实际系统中则是要求电压和频 率应维持在规定的小偏差范围内,从而保障用户设备能够正常地运行.所以,提供不间断 的、 高质量的供电能力是电力系统运行的首要任务. 正常运行的电力系统中,各同步发电机处于同步运行 (即所有发电机以相同的速度旋 转且转子相对角差维持不变) 状态下,发电机送出的电功率为定值,并且系统中任何点的 电压、频率和功率潮流均为定值.如果发生某种扰动 ① 后使得某些发电机之间不能维持同 步运行,相应的电功率以及节点电压和线路潮流将发生大幅度的周期性振荡.如果失去同 步的机组之间不能迅速恢复同步,系统的供电质量就无法继续保证,即电力系统失去了稳 定运行的状态.这种由于机组失去同步造成的稳定问题称为电力系统的功角② 稳定问题, 并可以进一步根据扰动的大小和动态过程的特点细分为静态稳定问题、动态稳定问题和暂 态稳定问题.早期电力系统稳定研究的主要内容就是功角稳定问题. 如果系统的有功或无功供给能力或维持能力不足,也可能出现在扰动后的某一时间段 内全系统的发电机组仍然维持同步运行,但系统频率或局部系统的电压无法维持在允许范 围内的情况,此时虽然系统从功角意义上仍然是稳定的,但从可靠供电的角度而言,系统 已失去了稳定, 即出现了系统的频率稳定或电压稳定问题. 从上面的简单分析可知,稳定性实际上是系统承受扰动后维持或恢复可正常供电的运 行方式的能力,它取决于系统的运行条件和扰动的性质.在衡量电力系统为负荷提供持续 可靠的电力供应的能力时,除稳定性之外,还涉及可靠性和安全性等概念.可靠性是指系 统在长的运行周期中工作正常的概率,表示在相当长的时间内几乎不中断地为用户提供足 够的电力供应的能力,是电力系统设计和运行的总体目标.安全性可以定义为电力系统在 意外事件下不中断用户电力供应能力的风险度,它与系统对意外事件的鲁棒性有关,取决 于系统的运行条件以及意外事件的发生概率,并且与意外事件导致系统失稳后产生的损失 大小有关.为保证可靠性, 系统必须绝大部分时间是安全的;

为保证安全性, 系统则必须是 稳定的.因此, 对稳定性的研究是安全性和可靠性分析的基础. ① 扰动在电力系统稳定分析中具有特定含义,文献 [2, 3] 中将电力系统扰动分为小扰动和大扰动两类.小扰动指由于负 荷正常波动、功率及潮流控制、变压器分接头调整和联络线功率自然波动等引起的扰动.大扰动指系统元件短路、切换操作和 其他较大的功率或阻抗变化引起的扰动.并进一步对大扰动进行了分类.也有文献将扰动称为干扰. ② 功角是电力系统分析中的一个重要概念.一种简单的理解是,同步发电机发出的功率与其内电势相量和端电压相量之 间的夹角紧密相关,所以把这个角度称为功率角,简称功角,在多机系统中也有时把功角理解为某两台机组的内电势相量或者 两个特定节点的电压相量之间的夹角.功角稳定指的是发电机之间失去了同步,对应的就是其转子之间的相对角越来越大.也 有文献把功角稳定称为角度稳定或转子角稳定.功角稳定的分析对象是发电机或系统的功角特性.功角特性既可以理解为功率 角变化的特性, 也可以理解为功率与角度之间的关系.注意不要把功角理解为功率因数角. 第1章概述