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电力系统一二次调频的反馈微分博弈协同控制
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下载所得到的文件列表电力系统稳定与控制.doc
文档介绍：
浅谈电力系统稳定与控制姓名: 班级: 学号: 一、电力系统稳定与控制概述 1 电力系统稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后,能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。如果能,则认为系统在该正常运行状态下是稳定的。不能,则系统是不稳定的。电力系统在正常运行时, 经受干扰而不发生非同步运行、频率崩溃和电压崩溃的能力。这种抗干扰的能力是电力系统保证正常运行必须具备的。从狭义的观点看,电力系统稳定单指不发生非同步运行,不管电力系统中联接多少台发电机, 联网地域有多大( 全省、跨省区、跨国家), 都要求在经受干扰时所有交流同步发电机保持同步运行。从广义的观点看,电力系统稳定研究的范围还包括电力系统稳定破坏后,电力系统进入非同步运行状态,而后在满足一定条件下再同步成功,又恢复同步运行的全过程,电力系统的这种能力称为综合稳定。电力系统稳定性按照《电力系统稳定导则》的定义分为:功角稳定性:静态稳定性、动态稳定性、暂态稳定性;电压稳定性;频率稳定性三类,那么分析系统失稳就要针对不同情况进行分析。对于功角稳定性来说:暂态稳定与动态稳定都是大干扰稳定问题,要进行紧急安全控制,保证持续稳定供电,极端情况下保证系统不出现设备损坏或者系统振荡,而静态稳定则是小干扰稳定性,短时间内系统可以自动恢复到原来的运行状态;电压失稳则要调整发电机发出的无功功率,提高系统节点电压,避免电压崩溃;如果频率失稳,则要调整发电机有功出力,保证频率保持在规定的范围内。发电机转子转速的变化直接影响电力系统稳定性。电力系统稳态运行时,系统中所有同步发电机均同步运行,即功角δ是稳定值。系统在受到干扰后,如果发电机转子经过一段时间的运动变化后仍能恢复同步运行,即功角δ能达到一个稳定值,则系统就是功角稳定的,否则就是功角不稳定。电力系统稳定的破坏,将造成大量用户供电中断,甚至导致整个系统的瓦解,后果极为严重。二、功角稳定问题 1 、功角稳定的分类 A、电力系统静态稳定电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生自发振荡或周期性失步,自动恢复到初始运行状态的能力;这里的小扰动如个别电动机接入和切除或加负荷和减负荷等。提高电力系统静态稳定的措施是: (1)减少系统各元件的感抗。(2)采用自动调节励磁装置。(3)采用按频率减负荷装置。(4)增大电力系统的有功功率和无功功率的备用容量。 B、暂态稳定 2 电力系统受到大干扰后,各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来运行方式的能力。通常指保持第一或第二个振荡周期不失步。暂态稳定的判据是电力系统遭受每一次大扰动(如短路、切除故障、切除线路、切机等)后,引起电力系统机组之间的相对功角增大,在经过第一个最大值后作同步的衰减振荡,系统中枢点电压逐步恢复。暂态稳定计算分析的目的,是在规定运行方式和故障形态下,对系统稳定性进行校验,并对继电保护和自动装置以及各种措施提出相应的要求。提高暂态稳定的措施①用快速保护和快速断路器把故障切除时间减少到 0.1 ~0.15 秒之内; ②将故障限制在故障区段内; ③用自动重合闸尽快恢复网络结构; ④自动切除水轮发电机组和快速关上汽轮机的汽门,以减少加速能量; ⑤采用线路故障联动切机或切除其他线路,以防止连锁反应而扩大事故; ⑥采用电气制动和控制补偿设备; ⑦控制负荷功率(如炼铝厂),切除部分负荷,以及控制直流线路的功率等。 C、动态稳定电力系统受到小干扰或大干扰后,在自动调节和控制装置的作用下,保持长过程的运行稳定性的能力。动态稳定计算分析的方法有两种:①在小干扰下可采用特征值分析的方法,如同静态稳定,只是增加调节系统的微分方程式。多机电力系统由于方程阶次高,还可推导出特征向量,以判断应对哪台机、哪个环节采取何种措施。②数值解的方法,如同暂态稳定,同样是增加调节系统的微分方程。数值解法用隐式积分法(梯形法,简单迭代法);对于大干扰的动态稳定的故障形态和地点选择与暂态稳定相同;对于小干扰的动态稳定,可以在某些稳定较弱的节点上,加一个很大的阻抗,然后进行数值解。若得到功角摇摆是增幅振荡或非周期扩散,则是不稳定。在小干扰的条件下,特征值分析法和数值解法两种计算结果可以互相对照。提高动态稳定的措施①对于网络结构不合理的系统,应增加线路回路数,发电机接入高压主网以增强系统联系; ②对于网络结构一定的情况下,合理配置电力系统稳定器,改善大型发电机快速励磁调节系统的参数和特性; ③控制直流线路的功率,以提高并列运行的交流线路的动态稳定性等。 2 、功角稳定的基本问题——发电机功角特性功角δ的含义:两电源电势的相角差,发电机 q轴电势与无穷大系统电源电势之间的相角差。电磁功率的大小与δ密切相关,故称δ为“功角”或“功率角”。电磁功率与功角的关系式被称为“功角特性”或“功率特性”。功角δ除了表征系统的电 3 磁关系之外,还表明了各发电机转子之间的相对空间位置。功角持续变化,将导致电流、节点电压、输出功率持续变化。正常运行时,由于负荷波动,当负荷变大时,转子减速、功角变大;当负荷变小时,转子加速、功角变小。此时,原动机要进行相应的功率调节,保持功角稳定在新的值。负荷恒定时,受到干扰(如发生短路),功角也会变化。同步发电机的功角特性是指发电机的有功功率(P) 、无功功率(Q) 与发电机电抗(Xd 、Xq) 、内电动势(Ed)、机端电压(U) 和功角(δ)的关系特性。 P代表发电机输出的有功功率,对发电机产生制动的电磁转矩。在一定的电压和励磁电流下, 发电机的有功功率 P与功角多是函数关系。(1) 凸极发电机功角特性。 1)有功特性:发电机输出的有功功率为: 4 P=E d*U*Sin δ/X d+U 2*Sin2 δ*(1/X q–1/X d)/2 2)无功特性:发电机输出的无功功率为 Q=E d*U*Cos δ/X d+U 2*Cos2 δ*(1/X q–1/X d)/2 -U 2*(1/X q+1/X d)/2 (2) 隐极发电机功角特性。对于隐极发电机,取 X d=X q。 1)有功特性:发电机输出的有功功率为 P=E d*U*Sin δ/X d2)无功特性:发电机输出的无功功率为 Q=E d*U*Cos δ/X d+U 2/X d式中第一项与 E d和δ有关,它表示由转子励磁经电磁感应传递到定子的无功功率,值随δ角的余弦而改变。由于 U*Cos δ=E d–I d*X d,则上式第一项可改写为 E d2/X d–E d*I d 第二项与 E d和δ无关,它代表发电机维持一定端电压 U所需励磁的无功功率。因为 E d=U*Cost δ+I d*X d,故 Q=E d*I d–I 2d*X d,即供给电网的无功功率等于主磁通转换的无功功率减去电枢绕组电感的无功损耗。由此可见,增加发电机的励磁电流(即加大 E d),便可增大发电机的无功输出。但当δ=90°时, P为最大功率(即极限功率)。功角特性是同步发电机的基本特性之一。通过功角特性,可以确定稳态运行时发电机所能发出的最大电磁功率。功角特性还是研究同步发1
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