[电力系统稳态分析] 电力系统稳态分析pdf

发布时间:2019-08-28 01:30:14 来源: 合同范本 点击:

  摘要:电力系统作为一个强大的多维复杂系统,其稳态分析很重要。近年来,许多大型的电力系统引进了新型的设备,使得电力系统功能提高的同时,也更难控制了。由于电力系统的规模和复杂性都增加了,电力系统安全、经济、稳定运行的问题更应该得到重视。
  关键字:电力系统;稳定性;控制因素
  ?#22411;?#20998;类号:F470.6 文献标识码:A
  前言
  上世纪20年代以来,许多电力方面的研究者就开始意识到电力系统存在着稳定问题,并且许多研究者开?#32426;?#20837;到电力系统的研究中。随着科技的发展和经济的进步,电力系统越来越复杂和庞大,电力系统稳定问题也越来越突出,给电力系统的稳定运行带来困难。
  1.电力系统稳定的定义
  2004年,专?#20197;?#25253;告中给出了新的电力系统稳定的定义以及电力系统稳定的分类,报告中?#26434;?#30005;力系统稳定定义这样描述的: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?#38405;?#22815;重新获得运行平衡点,?#20197;?#35813;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。并且报告中指出电力系统的稳定分为三大类,分别为电压稳定、功角稳定和频率稳定,又由这三大类分成各个方面的子类。
  电力系统的稳定性在整个系统的正常工作中占据非常重要的地位,决定了限制交流远距离输电的输电距离和限制交流电远距离输电的输电能力。除此之外,随着经济的发展与科技的进步,城市乃?#26009;?#26449;的用电量逐渐的增长,从而导致了一些大型的电网其负荷?#34892;?#30340;用电容量越来越大,因此长距离的重负荷输电变得非常普遍。长距离的重负荷输电导致电力系统的安全运行也出现了很多问题,因此电力系统的稳定性需要进一步加强。
  2.电力系统稳定文类
  2.1功角稳定
  电力系统中的功角稳定是指系统中互联的同步电机保持同步的能力,电力系统同常见的功角稳定问题主要是缺乏足够的震荡阻尼。相?#26434;?#20854;他的电力系统稳定研究,专家?#26434;?#21151;角稳定的研究起步比较早,因此在研究方法和研究成果上也比较成熟。电力系统稳定中的功角稳定的研究主要是根据同步电机的电力矩变化以及同步电机的特性来找出导致功角不稳定的一些因素,例如同步力矩不足,或者阻尼力矩不足等稳定。功角稳定中出现的主要问题是由缺乏足够的同步转矩而导致的静态稳定和暂态稳定问题,除此之外还有因为缺乏足够的阻尼转矩而导致的小干扰稳定和大干扰稳定等问题。
  2.2电压稳定
  电力系统中的电压稳定研究比较晚,但是在电力系统稳定中的作用非常重要,近年来也得到许多研究者的重视。电压稳定性是指在一定的出事运行状态下,电力系统突然遭受了扰动,但是电力系统的母线能够维持稳定电压的能力。根据扰动的大小,电力系统的电压稳定分为打干扰电压稳定和小干扰电压稳定。有关报告中指出,功角稳定和电压稳定存在着一定的区别,但不是基于有功功率和无功功率之间的若耦合关系,电力系统在重负荷状态下,功角稳定和电压稳定都受到扰动前有功和无功潮流影响。
  2.3频率稳定
  电力系统的频率稳定也非常重要,一个电力系统的频率稳定是指电力系统在发生突然的有功功率扰动后,电力系统不发生频?#26102;?#28291;,并且系统的频率能够保持或者恢复到允许的频率范围内的能力。电力系统的频率稳定主要用于研究 电力系统的低频减载配置的?#34892;?#24615;和合理性,除此之外还研究电力系统的旋转备用容量以及计算机与电网的协调问题。
  电力系统的发电机组的一次调频功能关系着电力系统电网的频率稳定性。近年来,由于城市化与工业化的推进,用电量越来越多,电网的规模也越来越大,因此电力系统的发电机组的一次调频功能非常重要。为了满足近年来电力需求的增长,使得电力系统稳定安全运行,需要加强调速系统的管理,制定电网频率调整策略来提高电力系统的频率稳定性。
  3.电力系统稳定性的研究现状
  上个世纪20年代以来,许多电力方面的研究者就开始意识到电力系统稳定?#28304;?#22312;着不少的问题,并且着手研究电力系统的安全稳定运行等重要方面。近年来,由于经济的发展和科技的进步,城市化及工业化都有了很大程度的发展,因此电力系统的安全稳定运行变得尤其重要。由于近年来用电量的增大,电网的规模也越来越大,电力系统失稳而出现的事故也频频发生,这些事故不仅危害了人身安全,也造成了巨大的经济损失和社会影响,因此,有更多的学者投入到电力系统稳定性的研究当中。?#26434;?#30005;力系统问题的研究,功角稳定研究起步比较早,研究相对成熟一些,电压稳定研究起步比较晚,但是近年来也受到了各国学者的高度重视。
  4.电力系统稳定控制对象
  4.1发电机励磁
  发电机励磁控制的主要任务就是维持发电机或者其他控制点的电压在给定的水平上以及提高电力系统运行的稳定性,因此发电机励磁控制有两个目标:改善系统的稳定性和满足发电机机端电压的调节特性,其中系统的稳定性主要是指功角稳定。发电机励磁控制的这两个目标是互相矛盾的,因此大多数非线性励磁控制器在发挥作用时以控制发电机的功角为主来提高电力系统的稳定性。
  在电力系统稳定运行中,发电机励磁控制作为一种经济、?#34892;?#30340;稳定控制措施受到广大电力研究者的关注。同步发电机的励磁控制器单元的工作原理如下:检测同步发电机的电压、功率、电流等状态量,然后按照标准的控制规律对励磁功率单元发出一定的控制信号,再通过控制励磁功率单元的输出来实现对励磁系统的控制功能。
  4.2负荷频率
  一个电力系统的负荷不是静止的,而是经常变化的,但是电力系统在运行时要保证功率的传输质量,因此依靠电力系统的频?#35782;?#21457;电机负荷进行控制是非常有必要的。电力系统在正常运行时,一般不会有太大的负荷变化,仅会遭受比较小的负荷变化,所以在研究负荷频率时可?#26434;?#32447;?#38405;?#22411;来模拟电力系统的运行状态。有资料提出了一些关于电力系统负荷频率的研究,提出一种控制器叫做鲁棒负荷频率控制器,并且将这种控制器运用在电力系统中用来确保稳定。鲁棒控制器在电力系统的负荷频率控制中,?#35270;?#20110;处理小?#38382;?#19981;?#33539;?#24615;,而?#20801;?#24212;控制则用于处理大?#38382;?#19981;?#33539;?#24615;,因此负荷频率的控制进一步提高了?#38382;?#19981;?#33539;?#24615;的范围。
  4.3 FACTS控制
  柔性交流输电系统(FACTS)是用于描述一些基于大功率电力电子器件的控制器,这种控制器应用最新的电子发展技术和现代控制技术对电力系统的?#38382;?#21644;电力系统的网络结构进行?#34892;?#30340;控制,并且有助于实现输送功率的合理分配,降低输送过程中的功率损耗和发电成本,大幅度地提高了电力系统的稳定性。电力系统依靠这样的控制器,不仅能够提高整个电网的功率传输能力,而且能够使得电力系统更容易控制。
  4.4原动机汽门/水门
  近年来,在电力系统的稳定性研究中,原动机的研究也逐渐丰富起来,其中,原动机的“调速”系统发生了很大的改进。先前的原动机多数采用机械液压式“调速”系统,?#28304;?#21407;动机改成了电液式“调速”系统,原动机的传动方式也发生了很大的改变。电液式“调速”系统的原动机,通过汽门/水门对原动机的转矩进行控制,能够?#34892;?#22320;改善电力系统的稳定水平。
  5.结语
  在现代化的工业发展中,电力系统作为一个多维、多目标、关联性和分散性都较大的复杂系统,其安全稳定运行非常重要。在研究电力系统稳定工作时,必须对电力系统内部的结构及工作原理掌握深刻,更要对各种控制器的工作原理及注意事项了解全面,运用多种稳定控制方法,使得电力系统的安全稳定的运行。
  参考文献:
  [1]国家电网公司.国家电网公司电力系统安全稳定计算规定[Z].?#26412;?/a>:国家电网公司,2006.
  [2]孙华东,汤涌,马世英.电力系统稳定的定义与分类述评[J].电网技术,2006,30(17):31-35.

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