大工21春《电力系统分析》复习资料十四
电力系统分析辅导资料十四主 题：第九章电力系统稳定性概述和机组的机电特性（第1-2节）学习时间：2020年6月29日--7月5日
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
每周文摘：担使命，就是要牢记我们党肩负的实现中华民族伟大复兴的历史使命，勇于担当负责，积极主动作为，用科学的理念、长远的眼光、务实的作风谋划事业；保持斗争精神，敢于直面风险挑战，知重负重、攻坚克难，以坚忍不拔的意志和无私无畏的勇气战胜前进道路上的一切艰难险阻；在实践历练中增长经验智慧，在经风雨、见世面中壮筋骨、长才干。
摘选自《在“不忘初心、牢记使命”主题教育工作会议上的讲话》课程内容：
第九章电力系统稳定性概述和机组的机电特性
这周我们将学习第九章中的第1-2节，下面我们开始一起学习吧。第一节 电力系统稳定性的基本概念
1.电力系统的运行状态
(1)电力系统的元件分类：
1）电磁类：变压器、线路（静止元件）
主要考察电流、电压、功率等电磁参量；
2）机电类：发电机、电动机（旋转元件）
不仅考察定子的电流、电压、功率等电磁参量；还要考察转子的频率、相对角位移等机械参量。
(2)电力系统运行参量—表征电力系统运行状态
电磁参量：功率、电流、电压
机械参量：频率、发电机组转子相对角位移
(3)电力系统运行状态
稳态：所有运行参量在某一平均值附近很小变化，接近常量，此时，称系统处于稳态。
暂态：部分或全部运行参量发生较大变化，则称此时系统处于暂态。
2.电力系统的暂态分类
(1)电磁暂态过程
1）定义：指电力系统受到扰动后的功率、电压、电流等电磁量的暂态过渡过程。
2）电磁暂态分析：就是分析电力系统受到扰动后的功率、电压、电流这些电磁量如何进行变化。
短路分析属于电磁暂态分析
3）时间级：波过程是（微秒）级，故障暂态过程是（毫秒）级。
(2)机电暂态过程
1）定义：电力系统受到扰动后，由于转动元件上机械转矩和电磁转矩不平衡所引起的暂态过渡过程。
2）机电暂态分析：分析这种暂态过渡过程中机械量（频率、发电机组间相对角位移等）如何进行变化的（主要分析系统转子能否稳定）。
3）时间级：秒级（几秒-数十秒）。
(3)电磁暂态分析和机电暂态分析的关系
电力系统受到干扰后电磁暂态过程和机电暂态过程二者是并存的，并且是相互影响。时间级的差别使得分析其中一种时，可以把另一种当作常量。如，短路计算时，可忽略短路后发电机转子变化所引起的频率变化所导致的线路电抗的变化。
3.电力系统稳定性的概念
(1)定义
电力系统稳定性是指电力系统受到事故扰动后保持稳定运行的能力。
(2)稳定的机械比拟
可见:①小干扰稳定时，不一定大干扰下也稳定；小干扰不稳定点，大干扰肯定不稳。② 大干扰下稳定与否与干扰大小有关。③ 干扰下有三种可能：一是滑出去；二是回复到原平衡点；三是过渡到新的平衡点。后两种都是稳定的。
(3）稳定性分析的核心问题
发电机的稳定性对电力系统的稳定性起主导作用，故电力系统中稳定性的研究主要是研究同步发电机组的稳定性：即功角稳定性问题。
(4)功率角（简称功角）
以下图所示简单单机（隐极机）--无穷大系统说明功角的定义。
运行参量向量图如下：
功角的含义：发电机电势E与系统电压U的相角差；
功角变化的后果：发电机与系统间电流相应变化，各节点电压变化。
(5)功角变化的物理意义
功角变大，即和之间的夹角变大，二者不再同步，说明此时发电机转子的转速大于系统同步转速。
原因：发电机转子输出的机械功率大于定子输出的电磁功率。
功角变小，即和之间的夹角变小，二者不再同步，说明此时发电机转子的转速小于系统同步转速。
原因：发电机转子输出的机械功率小于定子输出的电磁功率。
因此，功角稳定性分析属于机电暂态分析。
（6）功角稳定
功角稳定指系统受到扰动后，功角能恢复到原值，或稳定到一个新的值， 这意味着受到干扰之后，发电机转子经过一系列过程，最终能稳定于同步转速。
发电机稳定分析就是分析发电机功角稳定性。
（7）功角稳定性的分类
按扰动大小，可分为静态稳定性和暂态稳定性。前者指系统受到小扰动后的稳定能力，后者指系统受到大扰动后的稳定能力。
按元件可分为电源的稳定性和负荷的稳定性。前者指同步发电机组运行的稳定性，后者指异步电动机组运行的稳定性。
（8）功角不稳定的概念
非周期性失步导致功角不断变大，后果是发电机与系统间电流、各节点电压会发生大幅度地、周期性的震荡变化，使得系统无法稳定供电，甚至导致系统解列。功角不稳定，主要指这种情况。
周期性失步会使功角在某个点震荡，后果是发电机与系统间电流、各节点电压就会发生小幅、周期性波动。由于阻尼作用，通常功角会逐步稳定。第二节 发电机组的机电特性
1.发电机的功-角特征
（1）功—角特性定义
发电机定子输出的电磁功率和功率角的关系以上图所示简单单机（隐极机）--无穷大系统说明。
分析的基本假设：①忽略定子电阻；②设机组转子转速接近于同步转速；③不计定子绕组电磁暂态过程；④发电机某个电动势恒定。
（2）功—角特性
设发电机空载电势E恒定
（3）功—角特性曲线
设发电机空载电势E恒定且发电机为隐极
2.发电机的转子转矩与功率之间的关系
（1）转矩与功率关系
（2）转速与功率关系
本周要求掌握的内容如下：
电力系统暂态的分类
电力系统稳定性的概念
功角的概念、功角稳定的概念及本质
功角不稳定的后果
发电机的功—角特性及特性曲线
转子转速与转子输入机械功率、定子输出电磁功率的关系习题：
（一）选择题
1、电磁暂态分析：就是分析电力系统受到扰动后的（）这些电磁量如何进行变化。
A、功率
B、电压
C、电流
D、以上都包括
答案：D
（二）判断题
1、发电机的稳定性对电力系统的稳定性起主导作用，故电力系统中稳定性的研究主要是研究同步发电机组的稳定性：即功角稳定性问题。 （正确）
2、电力系统电磁类元件主要考察电流、电压、功率等电磁参量。 （正确）东财作业答案可以联系QQ 76129 6021
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