1.4 暂态功角稳定的基本概念

电力系统具有静态稳定性是稳定运行的必要条件。但是不能肯定地说，当电力系统受到大扰动时，也能保持系统稳定运行（比如保持大扰动功角稳定）。本节将以暂态功角稳定为例，简要介绍电力系统大扰动功角稳定性的初步概念。

接下来讨论简单电力系统突然切除一回输电线路的情况。如图1.10所示，在正常运行时，系统的总电抗为

此时的功率特性为

切除一回输电线路后，系统的总电抗为

相应的功率特性为

如果不考虑发电机的电磁暂态过程和励磁调节作用，假定Eq保持不变，则线路电抗增大，Xd∑Ⅱ＞Xd∑Ⅰ，因而PⅡ=fⅡ（δ）的幅值比PⅠ=fⅠ（δ）的幅值要小，如图1.11所示。

1.保持暂态功角稳定的工况

首先讨论此系统受到大扰动后的一种结局：保持暂态功角稳定。在切除线路瞬间，送端发电机输出的电磁功率由PⅡ曲线上的b点确定。这是由于转子具有惯性，其转速不能瞬时突变，因此线路切除瞬间功角δ保持不变。送端发电机的工作点由a点突然变到b点时，电磁功率突然减小，导致原动机功率大于电磁功率，作用在转子上的净转矩是加速性的，推动送端发电机加速，功角开始增大，其工作点将沿着PⅡ曲线由b点向c点变动，送端发电机输出的电磁功率也随之逐渐增大。

在c点处，虽然转子上的电磁转矩与原动机转矩又相互平衡，但转子运动并不会到此结束，这是因为此刻送端发电机的转速已高于受端等值发电机的转速，功角将继续增大而越过c点。

越过c点之后，电磁功率将超过原动机功率，送端发电机的转子净转矩为减速性的，因此送端发电机开始减速，到达d点时，送端发电机与受端等值发电机之间的相对速度Δω=0，送端发电机与受端等值发电机恢复了同步，此刻电磁功率仍大于原动机功率，因而送端发电机继续减速，导致接下来送端发电机的转速开始小于受端等值发电机的转速，相对速度Δω＜0，功角开始减小，送端发电机工作点将沿相反方向变动到c点，然后越过c点而在b点附近Δω再次等于零。以后功角又开始增大，最终由于各种损耗的原因，功角经过减幅振荡（见图1.11b），在c点处送端发电机电磁功率等于原动机功率，且Δω=0，建立了新的稳定运行状态。

2.不保持暂态功角稳定的工况

上述大扰动发生后也可能有另外一种结局。如图1.12所示，从送端发电机运行点第一次到达c点之后，转子减速，相对速度Δω减小，但是此时Δω是大于零的，所以功角仍继续增大。如果功角已达到临界角δcr（对应于c′点）时Δω还未变为零，则由于Δω＞0，功角将继续增大而越过c′点，进而导致转子上的净转矩又变成加速性的，相对速度Δω又开始增加，因此功角将继续增大，使得送端发电机与受端系统失去同步，破坏了该电力系统的稳定运行。

根据以上分析可以得到暂态功角稳定的初步概念：电力系统具有暂态功角稳定性，一般是指电力系统在正常运行时，受到大的扰动后能从原来的运行状态（平衡点），不失去同步地过渡到新的运行状态或回到原来的运行稳态。

从以上讨论可以看到，对于单机-无限大系统，若功角δ经过振荡后能稳定在某一个数值，则表明送端发电机与受端等值发电机之间重新恢复了同步运行，该系统具有暂态功角稳定性。如果大扰动后功角不断增大，则表明送端发电机与受端等值发电机之间已不再同步，该系统失去了暂态功角稳定。因此，可以用受大扰动后功角随时间变化的特性判断单机-无限大系统的暂态功角稳定。