动态电力系统演示幻灯片.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,参考书籍,Carson W.Taylor,Power System Voltage Stability,P.Kundur,Power System Stability and Control,倪以信，,动态电力系统理论和分析,王满义,吴竟昌,蒙定中，,大电网系统技术,袁季修，,电力系统安全稳定分析,张伯明，,高等网络分析,1,Main Resources for Power System Analysis and Research(,电力系统分析研究的主要信息资源,),IEEE Review/Power Engineering,Electra(CIGRE,，英,/,法语）,中国期刊网,2,Cont,Reports,：,美国电力科学研究院：,EPRI,电科院,情报所,国际大电网组织：,CIGRE,电科院,情报所,3,Cont,Research Articles,：,IEEE Trans.on Power Systems(PS),IEEE Trans.on Power Delivery,IEEE Trans.on Energy Conversion,IEEE Trans.on Circuit Systems,IEEE Computer Applications in Power,Proceeding of the IEEE,4,Cont,Conference Proceedings:,IEEE winter and summer meetings,地区国际会议,5,电压稳定的基本概念,在过去二十几年中，电网运行越来越接近于极限状态。主要有几个原因：,环保对电源建设和线路扩建的压力,重负荷区域的用电消费增加,电力市场下的新的系统负荷方式（潮流方式）,。,6,Cont,无论是发达国家的还是发展中国家中，都存在负荷、线路和电源间的矛盾：,用户负荷在增加,电网扩建却面临着更大的问题,由于网络运行在,重载情况,下，出现了,慢速或快速,的电压跌落现象，有时甚至产生,电压崩溃,，电压稳定已成为电力系统规划和运行的主要问题之一。,7,电压失稳的定义,文献,TVCUTSEM,：,电压失稳产生于,动态的负荷功率的恢复,在传输网和发电系统的能力之外,8,Cont,进一步解释,n,电压：许多母线的电压发生明显的、不可控的下跌。,n,失稳：超越了最大的传输功率极限，,负荷功率,的恢复变得不稳，反而降低了功率的消耗，这是电压失稳的关键。,n,动态：任何稳定问题与动态有关，可以用微分方程（连续变化）或用差分方程（离散变化）模拟。,n,负荷：是电压失稳的原动力，因此这一现象也被称为负荷失稳，但负荷不是仅有的角色。,9,Cont,进一步解释,n,传输网：有传输极限，从基本电工理论就可是到这个结论，这一极限是电压失稳的开始。,n,发电系统：发电机不是理想的电压源，其模型的准确性对正确的电压稳定十分重要。,与电压稳定相关的另一术语是,电压崩溃,。电压崩溃可能不是电压失稳的最终结果。,10,Cont,无功功率的角色,Note,：定义中没有引入无功功率。在交流网中，电抗线路占主导，电压控制和无功功率有密切的关系。,作者的意图,：不过于强调它在电压稳定中的作用。,有功功率和无功功率二者,同时对电压稳定有重要的作用。,作者的实例,：表明电压失稳与无功功率没有因果关系。,11,电压失稳范例,R,R,L,P,t,R,L,t,Po,E,12,Cont,范例中：,没有无功功率，,没有功角稳定问题，,但具有电压失稳的主要特征。,交流电力系统中，,无功功率使得问题变得更复杂，但不是问题的唯一根源。,传输有功功率仍然是电力系统的主要功能，而无功功率的传输和消耗也是的电力系统的不可缺少的一部分。,13,电压稳定,VS,电力系统稳定,时间,|,发电机驱动 负荷驱动,快速,|,功角稳定 快速电压稳定,|,暂态 静态,长过程,|,频率稳定 长过程电压稳定,*,可以用不同的方法对稳定问题进行分类。上面的分类可以有效地分别电压稳定与功角稳定的差别。,14,Cont,快速稳定问题：,暂态功角稳定：无同步力矩，缺乏阻尼,小扰动稳定：缺乏阻尼,短期电压稳定：感应电动机和受控负荷，,HVDC,暂态,功角稳定和快速电压稳定很难分开：,负荷（负荷模型）对功角稳定有影响,发电机（发电机模型）对电压稳定也有作用。,15,Cont,长过程稳定问题：,频率问题：,发电与负荷的不平衡,电压问题：,发电与负荷的距离,取决于网络结构,16,传输网,电网传输的基本特性,G1,G2,2,1,17,Cont,有功功率传输,假设线路是无损耗的。有功和无功的传输取决于线路两端的电压幅值和相角的。受电端有：,18,Cont,有功功率传输,送电端有：,19,Cont,最大的传输功率发生在,=90,0,。,注意稳定和不稳定的平衡点,（,SEP/UEP:Stable/Unstable Equilibrium Point,，这是电力系统稳定分析的直接法的二个重要的概念）。,对于典型的功率传输和功率角，例如当,=30,o,，有,Sin,，可近似写作,P,Pmax,。,常说有功传输主要取决于功率角度。,20,无功功率传输,如果,V1=V2,:,两端发电机同时担任传输有功功率时所需用的无功功率,如果,V1!=V2,Cos,1,时,21,Cont,无功传输主要联决于电压幅值,从较高电压端注下低电压端,(,这样的假设在重负荷的情况下就不成立,),Q,不能通过大功角或过大的电压落差传输,大功角差,:,长输电线（大,X,）和大功率传输,电压必须保证在,100,5%,之内,相比于,P,Q,不可能以长距离传输,22,Cont,减少无功传输：,减少有功损耗，提高经济性；,减少无功损耗，减少无功设备投资。,减少功频过电压,23,与电压稳定相关的因素,网络的二个基本特性,最大传输功率,负荷与网络电压关系,考虑网络元件对传输功率的影响,串取补偿和并联补偿，,有载调压；,24,Single Load System,E,P,jQ,25,最大传输功率,无约束的最大传输功率,负荷：,Zl,Z*,给定功率因数下的最大传输,|Zl|=|Z|,最大传输功率决于网络参数，与负荷特征无关。,26,功率,-,电压关系,Q=Ptan,f,可得一组曲线，称为鼻族曲线,(Nose Curve),V,2,PF=0.95,超前,PF=1.0,PF=0.95,P,PF(power factor),27,失稳机理,网络对负荷的,PV,特性,功角稳定分析中，负荷随电压和频率变化。,电压稳定研究中，负荷特性通常包括二部分：对电压的函数和对独立变量的函数。负荷需求为,P=,P,o,特定的,，代表一条曲线并与,V,（,P,，,Q,）表面相交，相交点就是可能的运行点，当,变化，则相交点也变化。所有的需求值求得交点，就得网络,P-V,特性,不确定负荷功率如何随电压变化就不能确定网络特性,28,失稳的现象,网络稳定运行的前提,存在平衡点。,失稳的可能性：,网络参数变化,负荷增加,实际情况中：大扰动会引起失稳现象。扰动后，网络的特性会有突变，因而扰动后的网络特性曲线与负荷的无交点。,29,负载极限与最大传输功率,当负荷渐渐增加。曲线与网络特性曲线相切，如果继续再增加就没有交点了。,负载极限不一定与最大传输功率一致，这取决于负荷特性,30,无功补偿,负荷补偿,最常用的是电容器，以平衡传输网的主导的电抗,。,网络补偿串取和并联补偿两类：,也有用电抗器的时间，以吸收电容性无功。以改善电网运行，如维护电压,减少线路电抗因而减少网损，提高稳定性。,31,线路的串联补偿,减少线路电抗、补偿后一般在,0.30.8,之间。,作用：,减少发电机与负荷的电气距离，于是，提高网络的最大传输功率,效果：,暂态稳定和电压稳定的有利措施，具有的自适应的特性,32,并联补偿,并联电容器和电抗器：,投切：手动或自动,(VS.,串联装置,),动作更频繁。,电抗器：防止超高压网的轻载过压现象，,33,SVC,：,Static Voltage Compensation,SVC,：,受电压控制的并联补偿装置,一般，,SVC,装设在中压网，通过对高压网的电压测量控制并联导纳,-,母线电压,昂贵成本,快速响应效果,对暂态功角稳定和快速电压稳定,极限情况下，是常规的电容器或电抗,对电压稳定不利,不如极限状态下的发电机和调相机。,34,35,有载调压器,(U)LTC:(Under)Load Tap Changer,变压器的作用：从负荷端来看，电网具有恒定电压,!,电网中的主要变压器有：,配电变压器,高压,/,中压变压器,联络变压器，超高压,/,高压变压器,发电机升压变压器,36,第一类变压器：影响负荷的动态特性,后三种变压器对网络特性的影响,LTC,的电压控制作用是缩短电源和负荷的电气距离,有的系统的电源和负荷的电气距离较远，如果没有,LTC,的电压控制作用就不可能运行。,多级,LTC,控制电压，原理是一样的。,各级,LTC,的动态特性的互相影响对稳定有很大的影响。,（,see,典型故障）,37,