电力系统分析基础(第八章)

P (δ − δ ) + P cos δ = P
0 C 0 c lim
cos δh − PI Imax cos δ0 II Im ax − PI Im ax
II Im ax
3、用分段计算法求解转子运动方程 不能线性化，只能迭代，一步一步计算
4、提高暂态稳定的措施 1) 采用自动励磁调节装置
提高静稳有明显作用 增大阻尼，改善暂稳
端部完全等值的变压器模型的作用及推导
5、了解电力设备运行的基本知识
正常运行 发电机 非正常运行 迟相—发P、Q 进相—发P、收Q 运行极限图 调相—发、收Q 短时过负荷 异步运行—失磁，吸收无功、发异步有功 不对称运行 自然方式—30% 强迫方式—20%
正常过负荷 变压器
事故过负荷—牺牲寿命，不超过2倍 升压：铁-中-低-高 结构 降压：铁-低-中-高 变压器接线形式 变压器并列运行的条件 变比相同 组别一致 短路电压百分比值相等
( Pi + jQi )* Ui
*
= ∑ Yij U j
j=1
n
.
1 Ui = Yii
.
⎡ P − jQ j=n * ⎤ ⎢ i * i − ∑ Yij U j ⎥ j= 1 ⎢ Ui ⎥ j≠ i ⎣ ⎦
4、了解牛顿—拉夫逊法的原理与步骤——局部线性化
n−1⎫ ⎪ m−1⎬ ⎪ n−m ⎭
⎡ ∆P ⎤ ⎡H N ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎡∆f ⎤ ⎢ ∆Q ⎥ = ⎢ J L ⎥ ⎢∆e⎥ ⎢∆ u 2⎥ ⎢ R S ⎥ ⎣ ⎦ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣
一次侧：用电设备 二次侧：发电设备 升压变：=发电机额定电压 降压变：=电网额定电压UN 额定电压为空载电压 内部损耗约5% 二次电压高出10%
标称电压等级
7、了解电力网接线
无备用—从一条线获得电源 有备用—从两条及以上线获得电源
中性点直接接地 中性点不直接接地 不接地 经消弧线圈接地 经电阻接地
5、提高静态稳定的措施 1) 采用自动励磁调节装置 采用分裂导线 采用串联电容器 2) 减少元件的电抗 提高线路的额定电压等级 增加回路数
3) 改善电网结构和采用中间补偿设备
四、简单电力系统的暂态稳定 1、分析 1) 假设 a) PT不变（因为1秒左右原动机调速器还不能有明显变化） b) 对不对称短路，不计零序及负序电流对转子的影响
第五章 电力系统有功功率的最优分配与频率调整
1、掌握各类负荷的特点及调整方法 频率与有功功率密切相关
一次调频—调速器调节 二次调频—调频器调节 三次调频—经济分配
2、了解有功功率的最优分配原理——等微增率准则
dF 1 dF 2 < 耗量特性及等微增率准则—如果 dP G 1 dP G 2 应如何调整机组出力
⇒ TJ ( P + Seq )∆ δ = 0
2
1 2
两个根：
T
J
P2 = −
−S T
eq
J
∆ δ = C 1 ep t + C 2 ep t
分析: 1) 当Seq>0时，P1,2=±jβ
∆ δ = − C sin( β t − φ )
考虑到阻尼时,衰减振荡,稳定
2) 当Seq<0时，P1=µ, P1=-µ
' '' 1 2
N N
2、掌握开式网的潮流计算方法
已知：末端功率与电压，一步完成 已知：末端功率，首端电压，二步完成 不同电压等级时，归算问题 同一电压等级
3、了解双端供电网的潮流计算方法
力矩原理 & S 功率分点
1
& ˆ ∑ S Z & = + U ˆ Z
i=1 Li i ∑
n
(U ˆ
N
a
ˆ Z
ˆ − U
（零序：Δ接法，无；负序：平均值为零的转矩，惯性大来不及反映）
c) 只考虑正序分量的影响（用复合序网及等效等则）
单相接地 两相短路 两相接地短路 三相短路
X0Σ X2Σ X2Σ X0Σ X2Σ
短路点并入一个等效附加阻抗ZΔ
2) 模型
U
G
T
1
T
U = 常数
2
a) 正常运行时
X b) 故障时
P
II
E X
受到突然的扰 暂态：动，运行参数 变化很大
电磁暂态过程——故障分析 （只考虑电磁变化，几十ms） 机电暂态过程——稳定问题 （同时考虑电磁与机械参量）
概念：受到扰动后，能否回到原来的状态或过渡到新的状态
静态稳定：受小干扰，偏离原状态，干扰消失后又恢复平衡
稳态性
（特点：变化量小，可线性化分析） 暂态稳定：受大干扰，偏离有限，干扰消失后又恢复平衡 （特点：变化量大，不允许线性化处理） 动态稳定：受大干扰较长一段时间的过程，考虑调节与控 制装置作用，时间较长
∆ δ = C 1 eµ t + C 2 e− µ t
不稳定
4、调节励磁对电力系统静态稳定的影响
励磁维持端电 压UG不变时，对应 的功率特性曲线—— 外功率特性曲线在 δ>900时仍然是稳 定的，但由于的滞 后调节，在δ<900 范围内，对于装有 调节器的系统，不 能用dP/dδ判断， 而应用小干扰法分 析。
电力工程系
Department of Electrical Engineering
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （八）
任 建 文
North China Electric Power University
第八章 电力系统的稳定性
一、基本概念 稳态：运行参数变化很小 电力系统的 运行状态
0
T
J
=
2 Wk
S
L 转子的惯性时间常数
GN
电角速度 δ0 = ω0 t 功角差
J
ω = PΩ δ = ωt − δ0 = (ω − ω0 ) t
2
Eq U δ
E* T*
ω ω0
T d δ =∆ =∆ = − M P P P ω dt
2 * * 0
δ0
ω =0
三、简单电力系统的静态稳定 1、功角特性曲线
U
G
T
1
T
U = 常数
2
E
P
.
q
jXd
jXT1
jXL1 jXL2
*
jXT2
U
.
E
d
.
q
jXdΣ
U
.
E
= R
q
E
(U I) = U
q d dΣ
.
q
I + U I
q d
凸 极 机 隐 极 机
E =U +I X 0=U −I X E U sin δ + U X − X sin 2 δ P = 2 X X X
二、同步电机的转子运动方程
机械角加速度
转动惯量
dΩ Ja = M T − M E = ∆ M = J dt
原动机转矩
电磁转矩
机械角速度
转子储存的动能： W k =
转矩基准值：
M N = S GN
1 2 J Ω0 2
2 W k dΩ = ∆ M* = dt S GN Ω 0
T dΩ Ω dt
J 0
Ω
∑
a'
)
ˆ Z
∑
= ∑ Z ˆ i=1
n+1
i
4、了解环型网的潮流计算方法 多电压级——有强迫功率 5、了解电力网潮流的调整与控制手段
单电压级——按两端供电，强迫=0
第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法
1、掌握节点导纳矩阵的形成与修改 2、掌握潮流计算中节点的分类方法
PQ节点 PV节点 平衡节点
3、了解高斯—塞德尔迭代法的原理与步骤
断路器——有灭弧能力，分合负荷及故障电流
第三章 简单电力系统的潮流计算
1、掌握基本概念与计算
P R +Q X P X −Q R + j = ∆ U + jδ U 如何求电压降落 U U & & & 电压降落 ∆ U = U 1 − U 2 L L 相量差
∆U =
. ' '
电压损耗 ∆ U = U − U ≈ ∆ U ( ∆ U ) L L 标量差 U − U × 100 % = 电压偏移 U 如何求功率损耗
5) 改善电网结构和采用中间补偿设备 6) 系统解列，异步运行，再同步
总复习
第一章 电力系统的基本概念
1、电力系统的概念和组成—电力网、电力系统、动力系统及之间关系 2、电力系统为什么要互联运行—经济、可靠、互补、备用 3、电能变换和电源构成—水20%、火70%、核10%，了解新能源 4、电力系统的负荷—了解负荷曲线、负荷率Kp、最大负荷利用小时Tmax 5、电力系统运行的特点及要求—电能质量、运行特点、运行要求 6、电力系统的电压等级 用电设备允许偏差±5%、首末端10% 发电机额定电压高于电网5% 变压器
X
sin δ
E X
'
.
' d
XT1
XL XL
XБайду номын сангаас2
U
.
III
L
3) 解释 加速面积abcdk 大与 减速面积dgfe时 是暂态稳定的
最大故障切除角 δc<δmax<δh 是暂态稳定的
2、等面积定则 δC ( P0 − PI Imax sin δ )dδ + ∫ δh ( P0 − PII Imax sin δ )dδ = 0 ∫δ0 δC
d d q 2 q dΣ q E dΣ dΣ q
E =U +I X 0=U −I X E U sin δ P = X