7电力系统暂态分析
《电力系统暂态分析》课程教学大纲(第七章)
第七章电力系统暂态稳定第一节概述暂态稳定是指电力系统在某个正常运行方式下，突然受到某种大的干扰后，经过一段暂态过程，所有发电机能否恢复到相同速度下运行，能恢复则称系统在这种运行方式下是暂态稳定的。
暂态稳定与运行方式和扰动量有关。
因此不能够泛泛地说电力系统是暂态稳定或不稳定的，只能说在某种运行方式和某种干扰下系统是暂态稳定或不稳定的。
在某种运行方式下和某种扰动下是稳定的，在另一种运行方式和另一种扰动下可能就是不稳定的。
所谓的运行方式，对系统而言，就是系统的负荷功率的大小，或发电功率的大小；对输电线路而言，就是输送功率的大小。
功率越大，暂态稳定性问题越严重。
所谓大干扰一般指短路故障、切除大容量发电机、切除输变电设备、切除或投入大负荷。
一般短路最为严重，多数情况研究短路故障干扰。
短路故障扰动量的大小与短路地点、短路类型、短路切除时间有关。
短路可能发生在输电线路上，也可能发生在母线或变压器上。
一般发生在母线上较为严重。
短路发生在输电线路上，一般靠近电源侧的较为严重。
短路分为单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路。
一般三相短路较为严重，次之两相接地短路，单相接地短路最轻。
这里所说的短路是单重故障，如果有多种故障，一般多重故障较为严重。
发生短路后，借助断路器断开，将故障的线路、或母线或变压器隔离，保证非故障部分继续运行。
短路切除时间越短，对暂态稳定越有利。
短路切除时间包括继电保护装置和断路器动作的时间。
装有自动重合闸的输电线路，被隔离的输电线路会重新投入运行，如果是瞬时性故障，重合就成功，电网恢复原有状态；如果是永久性故障，重合不成功，故障线路再次被隔离。
重合成功对暂态稳定有利，重合不成功对暂态稳定更不利。
一般用短路故障来检验系统是否暂态稳定。
我国颁布的《电力系统安全稳定导则》规定：①发生单相接地故障时，要保证电力系统安全稳定运行，不允许失负荷；②发生三相短路故障时，要保证电力系统稳定运行，允许损失少量负荷；③发生严重故障时，系统可能失稳，允许损失负荷，但不允许系统瓦解和大面积停电，应尽快恢复正常运行。
电力系统稳态与暂态分析
电力系统稳态与暂态分析电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一，为供应安全、稳定的电能，电力系统的稳态与暂态分析是重要的研究领域。
稳态分析主要关注电力系统运行在稳定工作状态下的性能评估和优化，而暂态分析则关注电力系统在发生故障或突发事件时的动态响应。
电力系统的稳态分析是为了确保电力系统的正常运行，评估其稳定性和可靠性。
在稳态下，电力系统的各个设备和元件之间的电压、电流、功率等参数保持相对稳定的数值。
稳态分析的主要目标是确定系统中各个节点的电压稳定性、输电线路和变压器的功率损耗、发电机的输出功率等。
通过稳态分析，可以得到电力系统中各个节点的电压和功率分布情况，根据这些结果可以进行线路的选址、变电站设计和输电系统的规划等。
稳态分析可以采用不同的数学模型和方法。
其中，最常用的方法是潮流计算法，也称为负荷流计算法。
潮流计算法通过建立电力系统的节点电压和功率的数学模型，求解节点电压和功率之间的平衡关系。
在潮流计算中，考虑了电力系统中各个设备的参数、输电线路的电阻、电抗、变压器的变比等因素。
通过潮流计算，可以得到电力系统中各个节点的电压和功率值。
暂态分析是电力系统故障和突发事件发生时的动态响应分析。
在电力系统中，暂态事件可能包括由于雷击、开关故障、负荷突变等原因引起的瞬时变化或短暂故障。
暂态分析的目标是研究系统在故障或突发事件下的电压波形、电流变化、功率瞬变等参数，以及这些参数对系统稳定性和设备保护的影响。
暂态分析可以通过模拟电力系统的数学模型来实现。
这些模型通常包括发电机模型、变压器模型、线路模型等。
在模拟过程中，考虑了故障之前的电力系统状态和故障发生后的动态变化情况，包括电流的瞬时变化、电压的瞬时变化以及设备的动态响应等。
通过暂态分析，可以评估系统的稳定性，确定系统在故障后的动态响应，以及制定相应的保护措施。
电力系统稳态与暂态分析的研究对于保障电力系统的安全运行和提高系统的稳定性至关重要。
通过稳态分析，可以评估电力系统的供电质量、电能损耗以及电力设备的负载能力。
电力系统暂态分析要点总结
第一章1。
短路的概念和类型概念:指一切不正常的相与相与地(对于中性点接地的系统)之间发生通路或同一绕组之间的匝间非正常连通的情况。
类型:三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路.2。
电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害？1）短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应,导体间将产生巨大的机械应力，可能破坏导体和它们的支架。
2）比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备,会使设备发热增加，可能烧毁设备。
3）短路电流在短路点可能产生电弧，引发火灾。
4）短路时系统电压大幅度下降，对用户造成很大影响.严重时会导致系统电压崩溃,造成电网大面积停电.5）短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。
这是短路故障的最严重后果。
6）发生不对称短路时，不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势,干扰附近的通信线路和信号系统，危及设备和人身安全。
7）不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏，破坏发电机的安全，缩短发电机的使用寿命. 3．同步发电机三相短路时为什么进行派克变换?目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式，从而为研究同步发电机的运行问题提供了一种简捷、准确的方法。
4。
同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零？变数：因为定子绕组的自感系数、互感系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕组的相对位置θ角有关，变化周期前两者为π，后者为2π.根本原因是在静止的定子空间有旋转的转子.常数：转子绕组随转子旋转，对于其电流产生的磁通，其此路的磁阻总不便，因此转子各绕组自感系数为常数,同理转子各绕组间的互感系数也为常数，两个直轴绕组互感系数也为常数.零：因为无论转子的位置如何，转子的直轴绕组和交轴绕组永远互相垂直，因此它们之间的互感系数为零.5.同步发电机三相短路后，短路电流包含哪些分量？各按什么时间常数衰减？1）定子短路电流包含二倍频分量、直流分量和交流分量；励磁绕组的包含交流分量和直流分量；D轴阻尼绕组的包含交流分量和直流分量；Q轴阻尼包含交流分量。
电力系统暂态稳定性分析
电力系统暂态稳定性分析电力系统是现代社会中不可或缺的重要基础设施之一。
而在实际应用中，电力系统的暂态稳定性显得尤为重要。
因为只有通过对电力系统暂态稳定性的合理分析和控制，才能保证电网可靠稳定地运行。
一、电力系统暂态稳定性的定义和意义电力系统的暂态稳定性是指在外部扰动下，系统输出电压、频率等瞬态量能够快速、准确地恢复到稳态，并保持稳态运行的能力。
在电力系统中，如果发生负荷突增或存在故障等不良输入，可能会破坏电网的暂态稳定性，引发电力系统崩溃，严重时可能会导致系统停电，造成重大损失。
因此，电力系统暂态稳定性的分析与控制是保证电网安全稳定运行的重要手段。
二、电力系统暂态稳定性分析方法电力系统暂态稳定性分析主要通过进行暂态稳定裕度计算来判断电网的稳定性强度。
暂态稳定裕度是指电网从瞬态到稳态的过渡过程中的最大幅值比率，反映系统的动态响应能力的强度。
根据动力系统和电力系统的基本理论，可以通过等效电路模型对电力系统的暂态响应进行分析。
常见的电力系统暂态稳定性分析方法有以下几种：1、经典暂态稳定性分析法经典暂态稳定性分析法主要应用于简单的电气传输系统，适用于该系统中断、恢复稳定及系统响应分析。
经典暂态稳定性分析法的基本思想是将系统分为电源、传输线路和负荷三个基本部分，通过分析动态电路的等效模型建立系统的微分方程，并求解这些微分方程，从而得到系统的暂态稳定裕度。
2、现代稳定性分析法现代稳定性分析法采用全电网范围内的时域仿真方法，利用电力系统的数字仿真技术对电力系统暂态稳定性进行计算分析。
广泛应用于电网大规模短路和断电故障事故分析，可有效预测事故发展情况。
3、直接暂态分析法直接暂态分析法是通过求解电力系统暂态变化过程中的微分方程，推导系统的响应情况，对系统的暂态稳定性进行判断，主要用于分析输电线路和变电站的暂态稳定。
三、电力系统暂态稳定性控制为保障电力系统的暂态稳定性，需要对系统进行控制，研究电网暂态稳定性的控制技术是保障电网安全稳定运行的关键。
电力系统暂态分析 电力系统暂态稳定
第八章 电力系统暂态稳定第一节 暂态稳定概述暂态稳定分析：不宜作线性化的干扰分析，例如（新控制方式）、短路、断线、机组切除（负荷突增）、甩负荷（负荷突减）等。
能保持暂态稳定：扰动后，系统能达到稳态运行。
分析暂态稳定的时间段：起始：0~1s ，保护、自动装置动作，但调节系统作用不明显，发电机采用qE '、PT 恒定模型；中间：1~5s ，AVR 、PT 的变化明显，须计及励磁、调速系统各环节； 后期：5s~mins ，各种设备的影响显著，描述系统的方程多。
基本假定：⑴ 网络中，ω=ω0 （网络等值电路同稳态分析） ⑵ 只计及正序基波分量，短路故障用正序增广网络表示第二节 简单系统的暂态稳定分析一．物理过程分析发电机采用E ’模型。
故障前：221T LT dI x x x x x +++'= 电源电势节点到系统的直接电抗 δsin II x UE P '= 故障中，∆++'++++'=x xx x x x x x x T LT dT LT dII )2)(()2()(2122δsin IIII x UE P '=故障切除后：功角特性曲线为故障发生后的过程为：运行点变化 原因 结果a →b 短路发生 PT>PE, 加速，ω上升，δ增大 b →c ω上升，δ增大 ω>ω0 ,动能增加c →e 故障切除 PT<PE, 开始减速，但ω>ω0 ，δ继续增大 e →f 动能释放 减速，当ωf =ω0，动能释放完毕，δm 角达最大 f →k PT<PE, 减速δ，减小 经振荡后稳定于平衡点k 结论： 若最大摇摆角h m δδ<，系统可经衰减的振荡后停止于稳定平衡点ｋ，系统保持暂态稳定，反之，系统不能保持暂态稳定。
暂态稳定分析与初始运行方式、故障点条件、故障切除时间、故障后状态有关。
电力系统暂态稳定分析是计算电力系统故障及恢复期间内各发电机组的功率角i δ的变化情况（即δ–ｔ曲线），然后根据i δ角有无趋向恒定（稳定）数值，来判断系统能否保持稳定，求解方法是非线性微分方程的数值求解。
电力系统中的暂态分析
电力系统中的暂态分析概述电力系统中的暂态分析是电力系统研究中的一个非常重要的领域。
暂态分析是指电力系统中瞬时电压、电流等物理量随时间的变化过程及其特性的研究。
电力系统暂态分析的目的是为了了解系统在发生暂态过程时的变化情况，并通过研究暂态特性，掌握电力系统的运行状况，为系统的优化运行提供有力的理论基础。
电力系统中的暂态过程包括各种故障事件，例如三相短路、单相接地故障、线路开关跳闸等。
这些故障事件都会导致电力系统中电压、电流等物理量的瞬时变化，对电力系统的运行稳定性产生直接的影响。
因此，电力系统的暂态分析成为了电力系统研究中一个重要的领域。
暂态分析包括以下几个方面：短路故障分析在电力系统中，三相短路是最常见的故障之一。
当它发生时，瞬态电流会产生高电压和高电流，对设备和电力系统的安全稳定性产生严重的影响。
因此，对于电力系统中的短路故障，进行详细的暂态分析非常重要。
暂态电压稳定分析电力系统在发生各种故障时，电压经常会发生瞬时的变化，这种变化会引起电力设备的故障或系统崩溃。
因此，在电力系统的暂态分析中，电压稳定性也是一项非常重要的内容。
暂态功率稳定分析电力系统的暂态功率稳定性是电力系统的重要特性之一。
当电力系统的暂态功率稳定性不足或损坏时，会导致各种不稳定的暂态事件或系统的崩溃。
暂态过电压分析暂态过电压是电力系统中常见的暂态现象，通常是由于雷击或开关操作导致的。
过电压从物理上来说是一种瞬时的电压变化，但它会对设备和系统产生破坏性的影响。
总结电力系统中的暂态分析是一种关键的技术，它可以帮助工程师和研究人员确定电力系统在发生暂态过程时的情况。
暂态分析不仅可以为电力系统的设计和改进提供理论基础，还可以为实际的电力系统运行提供指导。
在电力系统的建设和运行中，暂态分析技术正在不断地发展和更新，以提高电力系统的稳定性、可靠性和安全性。
电力系统暂态分析—电力系统计算
· 电动机惯例： 在消耗 电能的电路里采用电 动机惯例 ， 例如变压 器原边绕组 、发电机 励磁绕组。
· 发电机惯例： 在产生 电能的电路里采用发 电机惯例 ， 例如变压 器副边绕组 、发电机 定子绕组。
同步运行与电枢反应
· 同步运行： 基波电枢 磁动势和基波励磁磁 动势的转速 、转向 、 极对数均相同 ，任何 时刻两个之间无相对 运动。
电力系统暂态分析
电力系统
· 一次设备： 发电机 、 变压器 、输电线路、 配电网 、用电设备。
· 二次设备： 测量 、监 视 、控制 、保护设备。
短路故障
· 短路定义： 正常运行 情况以外的相与相或 相与地之间的连接。
· 短路类型： 单相接地 、 两相接地 、两相短路、 三相短路。
· 短路危害： 热效应和 电动力损坏设备 ， 电 网电压降低 ， 功率分 布变化 ， 破坏稳定性。
运行状态
· 稳态： 运行参量持续 地在某一平均值附近 变化 ，但变化很小 ， 可以看做常量。
· 暂态： 从一个稳态到 另一个稳态的过渡过 程 ， 运行参量变化较 大 。包括电磁暂态和 机电暂态。
暂态过程
· 电磁暂态： 与短路等 故障有关 ， 涉及工频 电流 、 电压幅值随时 间的变化 ， 持续时间 较短（毫秒～秒）
· 发生短路后励磁电压始终保持不变 ， 即不 考虑短路后发电机端电压降低引起的强行 励磁
· 短路发生在发电机的出线端口 。如果短路 发生在出线端外 ， 可以把外电路的阻抗看 作定子绕组电阻和漏抗的一部分 ， 只要定 子总回路的电阻较电抗小得多 ， 则短路后 的物理过程和出线端口短路是完全一样的。
参考方向
基本电磁关系
· 虚构电势 · 虚构电势主要用于确定q轴位置 ，进而求得其它
电力系统电压暂态稳定性分析
电力系统电压暂态稳定性分析随着电力系统规模的不断扩大和复杂性的增加，电力系统的暂态稳定性问题显得尤为重要。
电力系统的暂态稳定性是指在受到外部扰动时，电力系统能够在较短的时间内恢复到稳态，并保持稳态运行的能力。
电压暂态稳定性是电力系统暂态稳定性的一个重要指标。
当电力系统发生短路故障、大负荷突然变化或其它意外情况时，电网内各节点的电压会发生明显的波动。
如果电网节点的电压过度波动，超出了一定范围，就会导致设备的故障甚至损坏。
因此，对电力系统电压暂态稳定性进行分析和评估，对于保障电网的可靠运行具有重要意义。
电力系统电压暂态稳定性分析主要包括以下几个方面：1. 暂态稳定性分析方法：暂态稳定性分析是通过数学模型和计算方法来模拟电力系统在暂态过程中的电压变化情况。
目前常用的暂态稳定性分析方法包括：暂态稳定性分析程序（Transient Stability Analysis Program，TSAP）、暂态稳定性蒙特卡洛分析方法（Transient Stability Monte Carlo Simulation，TSMCS）等。
这些方法可以对电力系统在暂态过程中的电压变化进行精确计算，评估电网的暂态稳定性。
2. 暂态过程中的电压暂动：暂态过程中的电压暂动是指电网节点电压在受到扰动后的瞬时变化。
这种暂动可以分为两类：电压暂降和电压暂升。
电压暂降是指电网节点电压在短时间内下降的现象，而电压暂升则是指电网节点电压在短时间内上升的现象。
电压暂动的大小和持续时间直接影响到电力系统的暂态稳定性。
3. 影响电压暂动的因素：电力系统电压暂动的大小和持续时间受到多种因素的影响。
其中包括电力系统的结构、负荷特性、故障类型、电力设备的参数、保护装置的动作特性等。
理解和分析这些因素对电压暂动的影响，是进行电力系统电压暂态稳定性分析的前提。
4. 电压稳定控制策略：为了提高电力系统的电压暂态稳定性，需要采取一系列的措施和控制策略。
常见的电压稳定控制策略包括发电机励磁控制、无功补偿装置的投入、线路电压补偿等。
电力系统暂态分析
电力系统暂态分析概述电力系统暂态分析是电力系统工程中的重要环节，它主要研究电力系统在暂态过程中的运行状态和稳定性。
暂态过程是指系统发生突发故障后，从故障发生到系统恢复正常运行的过程。
电力系统暂态分析的目的是评估系统在故障情况下的电压、电流和功率等参数的变化，以便采取相应的措施来保障系统的平安运行。
暂态分析的方法暂态分析的方法主要有以下几种：1. 数值计算法数值计算法是一种较为常用的暂态分析方法。
它通过建立电力系统的数学模型，采用数值计算的技术来模拟系统在暂态过程中的行为。
数值计算法可以分为直接法和迭代法两种。
直接法是指直接求解系统方程组，得到系统在每个时刻的状态；迭代法是指通过屡次迭代求解，逐步逼近真实解。
数值计算法的优点是适用范围广，可以模拟各种不同类型的暂态过程，但计算量大，耗时较长。
2. 等效方法等效方法是一种简化计算的暂态分析方法。
它通过将电力系统中的各个元件等效为简化的模型，来简化暂态分析的计算过程。
等效方法主要包括等值电路法和等值参数法。
等值电路法是指将电力系统中的元件用等效电路来代替，以简化计算；等值参数法是指将电力系统中的元件用等效参数来代替，以简化计算。
等效方法的优点是计算速度快，但往往精度较低。
3. 软件仿真法软件仿真法是一种基于计算机软件的暂态分析方法。
它利用计算机软件来构建电力系统的模型，并通过仿真计算得到系统在暂态过程中的行为。
常用的电力系统暂态分析软件有PSS/E、EMTP等。
软件仿真法的优点是模型灵巧性高，能够模拟复杂的暂态过程，但需要具备一定的计算机编程和模拟仿真的技术。
暂态分析的应用暂态分析在电力系统工程中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 故障分析暂态分析可以用于故障分析，即在系统发生故障后，分析故障对系统的影响。
通过暂态分析，可以评估故障引起的电压暂降、电压暂升和电流过载等情况，以及评估故障后的系统稳定性和可靠性。
2. 保护设备设计暂态分析可以用于保护设备的设计。
电力系统的稳态与暂态分析
电力系统的稳态与暂态分析电力系统是现代工业社会中不可或缺的基础设施，它为我们的生活提供了稳定可靠的电力供应。
而电力系统的稳态与暂态分析是电气工程中的重要领域，它涉及到电力系统的设计、运行和维护等方面。
稳态分析是指在电力系统运行过程中，各个电气设备的电压、电流、功率等参数的稳定状态。
在稳态分析中，我们主要关注电力系统的功率平衡、电压稳定和潮流分布等问题。
通过对电力系统各个元件的参数进行计算和模拟，可以评估系统的稳定性，确保系统在正常运行范围内。
在电力系统的稳态分析中，我们需要考虑电力负荷的变化、电源的接入和退出等因素。
通过建立电力系统的等效电路模型，我们可以利用电路分析的方法来计算电力系统中各个节点的电压和电流。
同时，我们还可以通过潮流计算来确定电力系统中各个元件的功率流向，以及评估系统的输电能力。
暂态分析是指在电力系统发生故障或突发事件时，各个电气设备的电压、电流、功率等参数的瞬时变化过程。
在暂态分析中，我们主要关注电力系统的稳定性和可靠性，以及对系统中各个元件的保护和控制。
在电力系统的暂态分析中，我们需要考虑电力系统中的瞬态过程，如短路故障、开关操作和电力负荷的突变等。
通过建立电力系统的动态模型，我们可以利用差分方程和微分方程来描述系统的瞬态响应。
同时，我们还可以通过暂态稳定分析来评估系统在故障情况下的稳定性，以及设计和选择合适的保护装置和控制策略。
电力系统的稳态与暂态分析是电气工程中的重要研究领域，它不仅关乎电力系统的可靠性和稳定性，还关系到电力系统的经济性和安全性。
通过对电力系统的稳态与暂态分析，我们可以优化系统的设计和运行，提高系统的效率和可靠性。
总之，电力系统的稳态与暂态分析是电气工程中的重要内容，它涉及到电力系统的设计、运行和维护等方面。
通过对电力系统的稳态与暂态分析，我们可以评估系统的稳定性和可靠性，确保系统在正常运行范围内，并设计和选择合适的保护装置和控制策略。
这对于保障电力系统的安全和可靠运行具有重要意义。
电力系统暂态稳定分析方法研究
电力系统暂态稳定分析方法研究导论：电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施，对于保障经济运行和人民生活的正常进行起到至关重要的作用。
然而，由于各种外界因素的干扰以及系统内部的负荷变化等原因，电力系统可能会遭受各种暂态稳定问题，如电压波动、功率失调、电压失稳等。
因此，研究电力系统暂态稳定分析方法对于确保电力系统的可靠运行具有重要意义。
一、电力系统暂态稳定概述电力系统的暂态稳定问题是指在系统发生突发故障或外界扰动时，系统能够迅速恢复到稳定状态的能力。
暂态稳定问题与电力系统的稳定裕度、工况调整能力和安全运行密切相关。
电力系统的暂态稳定包括大范围振荡的阻尼过程、过度电压和电流过程、以及电力设备的动态响应过程。
二、暂态稳定的影响因素1. 电力系统的结构和参数：电力系统的组成元件以及相互连接的方式和参数对系统的暂态稳定性产生重要影响。
例如，线路阻抗、变压器的漏电抗和发电机的参数等都会影响系统的暂态响应。
2. 外界扰动：外界扰动包括短路故障、负荷突变、设备故障等。
这些扰动会导致系统频率、电压和功率等参数的突变，从而对系统的暂态稳定性产生影响。
3. 控制策略：在电力系统的运行过程中，各种控制策略（如励磁控制、调压控制、频率控制等）对系统暂态稳定具有一定影响。
合理的控制策略能够提高系统的暂态稳定性。
三、电力系统暂态稳定分析方法1. 线性稳定分析方法：线性稳定分析方法主要是基于电力系统的状态方程进行分析，它假设系统在暂态过程中仍然处于线性范围内。
该方法通常用于分析小扰动条件下的暂态稳定问题，能够计算系统的动态响应和振荡阻尼等参数。
2. 非线性稳定分析方法：非线性稳定分析方法考虑了系统在暂态过程中的非线性特性，可以更准确地描述系统的暂态响应。
该方法一般采用数值仿真和时间域分析等技术，能够分析系统在大扰动条件下的暂态行为。
3. 统计稳定分析方法：统计稳定分析方法主要是基于大规模计算和统计学原理，对电力系统的暂态稳定性进行概率分析。
电力系统暂态分析要点与分析
电力系统电磁暂态分析Ch11.电力系统暂态指电力系统受突然的扰动后，运行参数发生较大的变化即引起电磁暂态、机电暂态过程。
电磁暂态是电压电流等电气运行参数的快速变化过程。
机电暂态是角速度等机械运行参数的慢速变化。
电力系统电磁暂态分析是研究交流电力系统发生短路（断线）后电压电流的变化。
2.元件参数指发电机、变压器、线路的属性参数，运行参数指反映电力系统运行状态的电气、机械参数。
3.故障类型：短路（三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地）、断线（一相断线、两相断线）。
对称故障（三相短路）、不对称故障（不对称短路、断线故障）。
短路故障（横向故障）、断线故障（纵向故障、非全相运行）。
简单故障：指电力系统中仅有一处发生短路或断线故障，复杂故障：指电力系统中有多处同时发生不对称故障。
4.短路危害：短路电流大使设备过热并产生一定的电动力、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。
短路计算目的:电气设备选型、继电保护整定、确定限制短路电流措施、电气接线方式的选择。
短路解决措施：继电保护快速隔离、自动重合闸、串联电抗器。
5.无限大功率电源指短路点距离电源的电气距离较远时，短路导致电源输出功率的变化量远小于电源所具有的功率的电源。
6.无限大功率电源的三相突然短路电流：1.短路电流含有二种分量：基频稳态分量、直流暂态分量。
2.基频稳态分量比短路前电流大，其大小受短路后回路的阻抗值决定。
3.直流暂态分量其大小由短路前电流和短路后电流的交流稳态值决定，并按短路后回路的时间常数Ta 衰减为0（出现原因：短路前后电感电流不能突变）。
7.最大短路电流条件：短路前线路空载、短路后回路阻抗角90°、电压初始角为0°或180°。
出现时间：在短路后0.01秒时刻出现。
短路冲击电流：指在短路时可能达到的最大短路电流瞬时值。
三相电流中那相的直流分量起始值越大，则其短路电流越大。
电力系统暂态分析
电力系统暂态分析电力系统暂态分析是指对电力系统在暂态过程中的电压、电流、功率等参数进行研究和分析的过程。
暂态过程是指系统发生突变、故障等原因引起的瞬时变化过程，一般持续时间很短，但对电力系统的稳定运行和设备安全具有重要影响。
本文将介绍电力系统暂态分析的基本原理、方法和应用。
一、电力系统暂态分析的基本原理在电力系统中，暂态过程主要包括大电流暂态和大电压暂态。
大电流暂态一般是由于系统突发故障引起的，如短路故障；大电压暂态则是由于系统发生突变，如开关切换等。
暂态过程中，电力系统的电压、电流和功率等参数会发生瞬时的变化，因此需要进行暂态分析来研究这些变化对系统和设备的影响。
暂态分析的基本原理是根据电力系统的物理特性和传输线路的数学模型，通过求解微分方程组或差分方程组，获得系统在暂态过程中各个时刻的电压、电流和功率等参数。
在电力系统暂态分析中，常用的数学模型包括传输线模型、发电机模型、变压器模型等，这些模型可以描述不同设备在暂态过程中的响应特性。
二、电力系统暂态分析的方法电力系统暂态分析的方法主要包括数值计算方法和仿真计算方法。
数值计算方法是通过数学公式和数值计算技术，求解电力系统暂态过程的物理方程。
常用的数值计算方法包括龙格-库塔法和差分法等。
仿真计算方法是通过建立电力系统的数学模型，利用计算机软件进行模拟计算，得到系统在暂态过程中各个时刻的参数。
常用的仿真计算软件包括PSCAD、EMTP-RV等。
在进行电力系统暂态分析时，需要先确定系统的故障类型、故障位置和故障参数等。
然后，根据故障类型选择适当的暂态分析方法，并进行故障电流和故障电压等参数的计算。
最后，根据计算结果进行参数比较和评估，确定系统在暂态过程中的稳定性和设备的安全性。
三、电力系统暂态分析的应用电力系统暂态分析在电力系统的设计、运行和维护中起着重要的作用。
具体应用包括：1. 设备选择和配置：通过对电力系统暂态过程的分析，可以评估不同设备的暂态稳定性，选择合适的设备并进行合理配置，确保系统在暂态过程中能够正常运行。
电力系统暂态分析
t 0
i(0 ) Im sin( ) i(0 ) I pm sin( ) c
由于电感电流不能突变，因此有：
i(0 ) i(0 )
代入通解得到：
c iap.0 Im sin( ) I pm sin( )
第三节 无限大功率电源供电的三相短路分析
从而，短路全电流：
t
i I pm sin(t ) Im sin( ) I pm sin( ) e
绪论
4、本门课程的学习的难度和重要意义 １）与多门课程相关 高等数学 大学物理 电路原理 电机学
绪论
２）重要意义
电力系统运行中基本的概念、表现
稳态运行－
故障分析 设计（设计部门）
保护整定计算（调度，保护）
事故分析 （运行）
绪论
主要参考书目：
1：李光琦主编 社 2006年
《电力系统暂态分析》 中国电力出版
xL
SB
U
2 B
x0
SB
U
2 B
第二节 标幺值
四、由变压器联结的不同电压等级的各 元件参数、标幺值及短路电流的计算
k12 UN1 /UN2
k 23 UN 2 / UN 3
x1 , x2 , x3 ——电抗各值（含变压器电抗 在内）
第二节 标幺值
1、计算步骤（准确计算） １）选待计算电流段为基本段。
E* X *
６）基本段电流有名值
I1 I1*
SB 3U B1
第二节 标幺值
７）其他段电流
I2 k12 I1 I1*
SB 3UB1 / k12
I1*
I3 I1*I B3
可记为： I1* I*
SB 3U B 2
I1* IB2
电力系统暂态分析概述
4. 2003年8月14日美加大停电
4. 2003年8月14日美加大停电
4. 2003年8月14日美加大停电
5. 电力系统电磁暂态和机电暂态分析
➢ 电力系统是由发电、输电、配电、用电等设备及其辅助控制 系统和保护系统组成的大规模复杂系统。
➢ 如此庞大、复杂系统的暂态过程，需要极高维数的非线性微 分方程组来描述。要全面严格地分析整个电力系统的暂态过 程是极其复杂，有时甚至是不可能的。
➢ 电磁暂态过程是指电力系统各个元件电场和磁场以及相应的 电压和电流的变化过程，持续时间通常从几微秒到几秒钟。
➢ 电磁暂态过程变化非常快，主要分析各元件电流和电压瞬时 值变化情况。分析时需要考虑元件的非线性、电磁耦合、计 及输电线路分布参数引起的波过程，还要考虑线路三相结构 的不对称、电晕等因素的影响。而发电机的转速变化则可忽 略不计。
➢ 2012年底全国装机容量11.45亿千瓦 ➢ 其中水电占21.7％； ➢ 火电占71.5％
➢ 2012年底全国220kV以上输电线路长度超50.7万公里；
➢ 2012年底全国220kV及以上变电容量22.8亿千伏安；
2. 电力系统的基本特点及要求
➢ 电力传输的二大特点：
➢ 第一，电流以接近光速流动（29.76万公里/每秒），且大量 存储很不经济。因此，电力生产和消费需同时完成。
➢ 电力系统各种暂态过程的过渡时间差异非常之大，如雷击过 电压的过渡过程是几十微秒、操作过电压的过渡过程从几百 微秒到100毫秒之间，而发电机转速和转子位置变化的暂态 过程则可持续数十秒。
➢ 为了简化分析，可根据不同的研究对象，将电力系统的暂态 过程分为电磁暂态过程和机电暂态过程。
5. 电力系统电磁暂态和机电暂态分析
电力系统暂态仿真分析
电力系统暂态仿真分析暂态仿真分析是电力系统研究中的重要内容之一，通过对电力系统暂态过程进行模拟和分析，可以评估系统的稳定性和可靠性，以及指导电力系统的规划和运行。
本文将从理论、方法和案例应用三个方面进行电力系统暂态仿真分析的探讨。
一、理论基础电力系统的暂态过程是指系统在发生突发故障或其他异常情况时，由于电能传输的特性，系统中会产生一系列暂态现象，如电压暂降、暂升、瞬时停电等。
这些暂态过程对电力系统的稳定性和可靠性有重要影响，因此需要进行合理的仿真分析。
暂态仿真分析的理论基础主要包括电力系统的模型表示、暂态过程的方程求解和仿真方法等。
电力系统的模型表示是指将电力系统抽象为一组数学方程，用以描述电气设备之间的关系和电能传输过程。
常用的模型包括节点电压相位方程、线路传输方程、发电机动态方程等。
求解这些方程需要运用数值计算方法，常见的有蒙特卡洛方法、龙格-库塔法等。
通过运用这些理论工具，可以对电力系统的暂态过程进行仿真分析。
二、方法介绍电力系统暂态仿真分析的方法多种多样，常用的方法包括时域法、频域法和相量法等。
其中，时域法是最常用的一种。
时域法是将电力系统的暂态过程离散化为一系列时间步长，通过迭代计算每个时间步长的电压和电流值，从而得到整个暂态过程的仿真结果。
时域法具有较高的计算精度和适应性，可以模拟各种复杂的暂态过程。
在进行时域仿真分析时，需要设置合适的仿真时间、时间步长和仿真算法。
仿真时间应根据实际情况选择，一般为故障发生后的暂态过渡过程。
时间步长的选取需要根据模拟的精度要求和计算资源来确定，一般取不同的时间步长进行对比分析。
仿真算法常用的有前向欧拉法、梯形法等，选择合适的算法可以提高仿真的准确性和稳定性。
三、案例应用下面以一次设备过电压为例，进行电力系统暂态仿真分析。
在电力系统中，突发故障导致电力系统中某一点的电压瞬时升高，可能引发设备损坏甚至系统崩溃。
通过暂态仿真分析，可以预测和评估设备过电压的情况，从而采取相应的保护措施。
电力系统电磁暂态特性分析
电力系统电磁暂态特性分析电力系统是一个复杂的系统，由大量的电气设备和电路构成，包括发电机、变电站、输电线路、配电线路、电力负载等。
在实际运行中，电力系统中会不可避免地产生各种电磁暂态现象，如过电压、过电流、电磁干扰等，这些暂态现象有可能导致电力设备的故障，甚至给人们带来巨大的经济损失和安全隐患。
因此，对电力系统的电磁暂态特性进行分析和研究，具有极为重要的现实意义。
一、电磁暂态的概念及影响电磁暂态是指在电力系统中短时间内发生的电压、电流和电场、磁场等参数的变化过程，主要包括以下几种类型：1.电压暂降和电压暂升：电力系统中由于外部干扰、设备操作等引起的系统电压瞬时下降或瞬时上升的现象。
2.过电压和过电流：电力系统中由于负载波动、故障、雷击等原因引起的电压或电流超过额定值的现象。
3.电磁干扰：电力系统中由于设备操作或外部干扰引起的电磁辐射或感应，对电子器件等产生干扰影响。
以上三种电磁暂态现象对电力系统和电力设备都会产生不同程度的影响。
如电压暂降和电压暂升会使电力设备失去稳态工作，从而对电力系统的稳定性和可靠性产生影响；过电压和过电流会对设备的绝缘性能产生损伤，甚至引发火灾等；电磁干扰会干扰电子设备的正常工作，给通讯、计算机等领域带来不良影响。
二、电磁暂态分析方法在对电磁暂态进行分析时，需要采用适当的分析方法，以得到准确的结果，并采取相应的措施消除或减小暂态影响。
常用的电磁暂态分析方法主要有以下几种：1.传统的解析法：该方法主要是基于电磁场理论，通过解析电路方程和场方程，求解相应的电磁场参数，如电压、电流、电场、磁场等。
2.数值模拟法：该方法主要是通过建立电磁场数值模型，利用数值计算手段求解电磁场参数。
3.试验分析法：该方法主要是利用实验手段对电力设备或系统进行测试和分析，以获得电磁暂态的详细信息。
三、电磁暂态仿真为了更好地模拟和分析电磁暂态现象，电气工程师经常使用电磁暂态仿真软件。
这种软件可以生成复杂的电路模型，并对电路中的电压、电流等参数进行仿真计算，以模拟电磁暂态的影响。
《电力系统暂态分析》课件
01
时域仿真法
通过建立系统的数学模型，在时 域内对系统的暂态过程进行仿真 和分析。
频域分析法
02
03
状态估计法
将系统的稳态和暂态过程分离， 在频域内对系统的暂态过程进行 分析。
利用实时测量数据，对系统的状 态进行估计，从而分析系统的暂 态过程。
04
电力系统稳定器的作用与 原理
电力系统稳定器的作用
电力系统稳定性
静态稳定
系统在正常运行状态下受到微小扰动后能自动恢复到原始 运行状态的能力。
动态稳定
系统在受到大扰动后，能维持或恢复到原来运行状态的能 力。
暂态稳定
系统在受到大扰动后各机组的运行状态（如转速、电压、 频率等）能按一定的规律变化，最终达到新的稳定运行状 态或恢复到原来的稳定运行状态。
电压稳定
保护控制策略制定
通过暂态分析，可以制定合理的保护控制策略，提高系统的安全性和稳定性。
暂态分析在系统设计中的应用
系统架构设计
在系统设计阶段，暂态分析可以帮助确定系统的架构，包括电压 等级、设备布局、接线方式等。
设备参数优化
通过暂态分析，可以对系统中设备的参数进行优化，提高设备的 性能和效率。
系统安全防护设计
系统在正常运行状态下受到微小扰动后，系统电压能维持 或恢复到正常水平的能力。
02
电力系统暂态分析基本概 念
暂态过程与稳态过程
暂态过程
电力系统受到大扰动后，从一个稳定状态过渡到另一 个稳定状态的过程。
稳态过程
电力系统在正常运行情况下，各电气量保持相对稳定 的状态。
两者区别
暂态过程持续时间短、变化快，而稳态过程持续时间 长、变化缓慢。
行，优化功率传输，提高整个互联电网的运行效率。
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• 故障，事故， • 短路故障：正常运行情况以外的相与相之间或相 与地之间的连接。 • 分类： • 形式上又可称为短路故障、断线故障（非全相运 行） （横向与纵向） 分析方法上：不对称故障、对称故障（f（3）） • 计算方法上：并联型故障、串联性故障 • 简单故障：某一时刻在电力系统中只发生一个故 障。 • 复杂故障：某一时刻在电力系统中的不同地点 （两处以上）同时发生故障。
i a Ce
t / Ta
式中c为积分常数，其值即为直流分量的起始。 具体值可参考P196图8-2 ua U ( u U sin ( t ))
ma a ma
α
ipa0
i a 0
ia|0|
Im a 0
( ia I m 0 sin ( t 0 ))
Im a
i
IM
(
Im 2
} i ( t 0 .0 1 s )
2 2
(
Im 2
) ( iM I m )
2 2
Im 2
1 2 ( k M 1)
2
iM、IM可根据Im（I）及kM计算，1<kM<2，且实用 中kM=1.8或kM=1.9; iM用于动稳定校验，IM用于热稳定校验。
4、破坏系统的稳定，引起大片地区停电 5、不对称接地短路所引起的不平衡电流产生不平衡磁通 为了减少短路对电力系统的危害，可以采取限制短路电 流的措施：如加电抗器。 • 短路问题是电力技术方面的基本问题之一。掌握短路 发生以后的物理过程以及计算短路时各种运行参量(电 流、电压等)的计算方法是非常必要的 • (1)选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，例 如断路器、互感器、瓷瓶、母 线、电缆等，必须以短 路计算作为依据。这里包括计算冲击电流以校验设备 的动稳定度；计 算若干时刻的短路电流周期分量以校 验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值 以校验断路器的断流能力等。
• 一、暂态过程分析 • 对于前图所示的三相电路，短路发生前，电路 处于稳态,其a相的电流表达式为：
i a I m 0 s in ( t
0
)
•当在f点突然发生三相短路时,其a相的电流表达式： 短路暂态过程的分析与计算就是针对左边回路的。 假定短路在t＝0s时发生，由于电路仍为对称．可以只 研究其中的一相．例如a相电流的瞬时值应满足如下 微分方程：
1．故障类型（电力系统故障分析中） 名称 图示 符号
⑴ 三相短路 ⑵ 二相短路 f（3） f ：fault
f（2）
⑶ 单相短路接地
f（1）
⑷ 二相短路接地
f（1，1）
⑸ 一相断线
⑹ 二相断线
• 产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或 相对地绝缘被损坏。包括自然因素 和人为因素。 • 自然因素主要有：①元件损坏，例如绝缘材料的自然老 化，鸟兽跨接在裸露的载流部 分等；②气象条件恶化， 例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于 大风或导线覆冰 引起电杆倒塌等。 • 人为因素主要有：①设计、安装及维护不良所带来的设 备缺陷发展成短路等；② 人为事故，例如运行人员带负 荷拉刀闸，线路或设备检修后末拆除接地线就加上电压 等。总之，只 要运行人员加强责任心，严格按规章制度 办事，就可以把短路故障控制在一个很低的限度。 如：例如架空输电线的绝缘子，电气设备载流部分的绝缘 材料在运行中损坏，运行人员在线路检修后末拆除地线 就加电压等误操作也会引起短路故障 电力系统的短路故障大多数发生在架空线路部分
t Ta
T/2 ip0
t
• 冲击电流iM出现在短路发生后1/2周期，f=50Hz, t=0.01s，即有：
iM I m I m e
0 .0 1 Ta
(1 e
0 .0 1 Ta
0 .0 1 Ta
)Im kM Im
冲击系数
kM 1 e
冲击电流对周期电流幅值的倍数（1<kM<2） 实用中，kM=1.9 对发电机机端母线短路。 kM=1.8 其他地方 冲击电流主要用于检验电气没备和载流导体的动稳定度
• 暂态过程：由于电力系统中包含有惯性元件，所以发 生短路后将出现由一种稳定状态过渡到另一种稳定状 态的过渡过程。 • 电磁暂态过程 ：在电力系统短路发生后最初的很短时 间内，电力系统状态的变化只是电流的增大、电压的 降低以及由自动励磁调节器作用而引起发电机励磁的 变化等。在这期间，变化过程将不牵涉到转子角速度 等机械量的变化。这是发电机、变压器、输电线路等 元件电磁功率的变化过程，只是电和磁的变化过程， 通常称之为“电磁暂态过程”。 • 机电暂态过程：由于故障造成的电力系统功率平衡的 破坏，终将导致每一台发电机旋转速度的变化。因此， 在过渡过程的后一阶段，将导致定子磁场与转子磁场 相互位置的变化，即牵涉到角位移等机械量的变化。 这种既包含电磁参数变化，又包含机械参数变化的过 程，成为“机电暂态过程”。 • 电力系统短路时，通过电磁暂态过程的研究，主要是 研究短路电流和系统内各点电压变化的情况，机电暂 态过程的研究涉及到功率和转速的变化（主要研究电 力系统运行的稳定性）。
o 0 0 ib I m sin( t 120 ) I m 0 sin( 0 120 ) I m sin( 120 ) e t Ta
o 0 0 ic I m sin( t 120 ) I m 0 sin( 0 120 ) I m sin( 120 ) e
电力系统暂态分析
绪论(Introduction) • Transient Analysis：暂态分析，瞬变、过 渡、暂时 • 物理特点：由一个状态（初始状态）变化 到另一状态（终止状态）的过程分析， • 数学特点：用微分方程描述的过程分析。 • 应用：电力系统设计、规划、控制等；
第一节 电力系统故障的基本知识
• 二、短路冲击电流和最大有效值电流 (一)短路冲击电流 短路电流在前述最恶劣短路情况下的最大瞬时值，称 为短路冲击电流
对于G、T、L：x>>R， φ≈900， 最恶劣的情况为： Im|0|=0,α=0 即空载运行，电压过零瞬间
i iM ia0
i a I m co 为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整 定其参数，必须对电力网中发 生的各种短路进行计算 和分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流 值，还必须知 道电流在网络中的分布情况。有时还要 知道系统中某些节点的电压值。 • (3)在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为 了比较各种不同方案的接线困， 确定是否需要采取限 制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。 • (4)进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作 的影响等，也包含有部分短路 计算的内容。 • 此外，确定输电线路对通信的干扰，对已发生故障进 行分析，都必须进行短路计算。
• 初始电流向量图：
ua
ipa0
i a 0
U m a ( u a U m a sin ( t ))
α
Im a 0 ( i a I m 0 sin ( t 0 ))
ia|0|
Im a
( i pa I m a sin( t ))
空载下突然短路：
t Ta
• 讨论
iaa0
ia
iaa
ipa
t
ipa0
1、由上图及公式可见。短路至稳态时，三相中的稳态 短路电流为三个幅值相等、相角相差1200的交流电流， 其幅值大小取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗。 从短路发生至稳态之间的暂态过程中，每相电流还包 含有逐渐衰减的直流电流，它们出现的物理原因是电 感中电流在突然短路瞬时的前后不能突变；很明显。 三相的直流电流是不相等的。
2、三相短路电流波形 由于有了直流分量，短路电流曲线便不与时间轴对称， 而直流分量曲线本身就是短路电流曲线的对称轴。因 此，当已知—短路电流曲线时，可以应用这个性质把 直流分量从短路电流曲线中分离出来，即将短路电流 曲线的两根包络线间的垂直线等分。 3、直流分量起始值越大．短路电流瞬时值越大。 4、三相中直流电流起始值不可能同时最大或同时为零
( i p a I m a sin ( t ))
• 其解=特解+齐次方程的通解
i a I m sin ( t ) I m 0 sin ( 0 ) I m sin ( ) e
t Ta
• 根据三相线路的对称性：
• 短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大 的危害： • 1、短路电流值大大增加，短路点的电弧有可 能烧坏电气设备，短路电流通过电气设备中的 导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。 • 2、导体也会受到很大的电动力的冲击，致使 导体变形，甚至损坏。 • 3、短路还会引起电网中电压降低，特别是靠 近短路点处的电压下降得最多，结果可能使部 分用户的供电受到破坏。
L d ia dt R i a U m sin ( t )
• 这是一个一阶常系数，线性非齐次的常微分方 程，它的特解即为稳态短路电流i∞a，又 称交 流分量或周期分量ipa为
短路电流的自由分量电流又称为直流分量或非周 期分量，它是不断减小的直流电流，其减小的速 度与电路中L／R值 有关。
• （三） 短路容量 • 短路容量等于短路电流有效值与短路处的正常工作 电压（一般用平均额定电压）的乘积，即： •
St 3 U av I t
用标幺值表示 S t* 3 U av I t 3U n I n It In I t*
短路容量主要用于校验开关的切断能力。
ua
ipa0
U m a ( u a U m a sin ( t ))