保持Eq恒定不变的功角特性优化

图10-1为某一简单电力系统。同步发电机为隐极机，受电端为无限大容量系统，系统母线电压的大小和相位可以认为是恒定不变的。在正常运行或系统受到小扰动时，若同步发电机的励磁电流不变，则同步发电机的空载电势Eq也保持恒定不变。

图10-2所示为简单电力系统的等值电路图。发电机的等值电路用空载电势Eq和直轴电抗Xd表示；XT1、XT2分别表示变压器T1、变压器T2的等值电抗；XL表示一条线路的等值电抗。在稳定性分析中，通常忽略各元件的电阻和导纳，只计电抗，并用标么制计算。

图10-1　简单电力系统接线图

图10-2　Eq恒定时系统的等值电路图

发电机到系统之间的总电抗为

根据潮流计算，发电机输出的有功功率为P，两点之间电压降落的横分量为(www.xing528.com)

可得

上式为Eq恒定不变时发电机的功角特性方程。根据功角特性方程得到发电机的功角特性曲线如图10-3所示。

由式（10-1）可知，发电机输出的有功功率与功率角δ呈正弦规律变化。当δ＝90°时，功率取得最大值，称之为发电机的功率极限，用Pmax表示。

图10-3　Eq恒定不变时功角特性曲线

功率角δ在电力系统稳定性问题的分析中具有特别重要的意义。δ不仅可表示电气量与之间的相位差，而且还可以表示发电机转子与系统等值发电机转子间的空间位置角。δ角随时间的变化反映了发电机转子间的相对运动，而发电机转子间的相对运动规律，恰好是判断发电机是否同步运行的依据。