电力系统分析基础(第八章)讲解

2、了解有功功率的最优分配原理——等微增率准则
耗量特性及等微增率准则—如果
dF 1 dPG1

dF 2 应如何调整机组出力
dPG 2
水、火电厂不计网损时： dFik j dQjk k
dP ik
dP jk
水、火电厂计及网损时： iLi jjLj k
3、掌握负荷及电源的频率静态特性及频率调节方法
（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
UG T1
T2 U 常数
a) 正常运行时
EU
P X sin b) 故障时
3、利用小干扰法分析简单电力系统的静稳定
TJ
d2 d
t2

M*
P*
P0 Pmax sin

d2 ( TJ
0 d t2
)

P*

P0

Pmax sin (
0


)

TJ
d2 d t2

P0

Pmax sin (
0)
d PE
d


1 2!
调相器
静止电容器
电压与无功功率密切相关 静止补偿器
2、了解无功功率的经济分布原理
无功电源的最优分布—等网损微增率
P
1
P
1
Q Gi
1
Q
Q Gj
1
Q
Q Gi
Q Gj
无功负荷的最优补偿—最有网损微增率（容量确定、设备分布、顺序选择
3、掌握电压调节方法及概念
2) 快速切除故障和自动重合闸
减少加速面积，增大减速面积 重合闸进一步增大减速面积
采用分裂导线
3) 减少元件的电抗
采用串联电容器 提高线路的额定电压等级
4) 快速汽门控制、电气制动、变压器经小电阻接地
汽轮机——快关汽门 水轮机——电气制动，发生故障时迅速投入一个附加电阻 变压器经小电阻接地——单相故障的电气制动 联锁切机
p* 负荷 f*
p*
1
1
KG KG* 100
p*
电源
%
f*
有二次调频
f*
为什么说只有一次调频是有差调节，二次调频可以做到无差调节，负荷变化时 的频率计算 PL0 - PG0 = - ks f
4、了解互联系统的频率调整方法
第六章 电力系统的无功功率与电压调整
发电机
1、掌握无功电源的种类
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%
一次侧：用电设备
变压器
二次侧：发电设备
标称电压等级
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%
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
8、掌握中性点的接地方式
有哪几种 适应范围
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
中性点不接地系统的优缺点
第二章 电力系统元件的电气参数及等值电路
1、了解电力线路的结构－型号的表示
2、熟悉电力线路的电气参数及等值电路-扩径、分裂、换位
3、掌握变压器的电气参数及等值电路
短路试验
归算有名值 归算基准值
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
发电机
正常运行 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
变压器
正常过负荷
自然方式—30% 强迫方式—20%
事故过负荷—牺牲寿命，不超过2倍 结构 升压：铁-中-低-高
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
稳态性
静态稳定：受小干扰，偏离原状态，干扰消失后又恢复平衡 （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）
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短路点并入一个等效附加阻抗z2模型a正常运行时ugsineusineuiiiisineuiiiiii3解释加速面积abcdk减速面积dgfe时是暂态稳定的最大故障切除角是暂态稳定的等面积定则aximiiaximaximaximiiaximaximiicoscos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3减少元件的电抗采用分裂导线采用串联电容器提高线路的额定电压等级5改善电网结构和采用中间补偿设备2快速切除故障和自动重合闸提高静稳有明显作用增大阻尼改善暂稳减少加速面积增大减速面积重合闸进一步增大减速面积4快速汽门控制电气制动变压器经小电阻接地6系统解列异步运行再同步汽轮机快关汽门水轮机电气制动发生故障时迅速投入一个附加电阻变压器经小电阻接地单相故障的电气制动联锁切机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k最大负荷利用小时tmax5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变压器升压变
2) 当Seq<0时，P1=μ, P1=-μ
C1 e t C2 e 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。
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
2) 减少元件的电抗
采用串联电容器 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
n1 m 1 n m
P H

Q



J
u2 R
N
L S
f e
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
一次调频—调速器调节 二次调频—调频器调节
频率与有功功率密切相关
三次调频—经济分配
RT


Pk
U2 N
1000S2N
()
XT

uk%
U2 N
100 SN
空载试验
GT

P0 1000U2N
(S)
BT

I0 %
100
SN U2
N
归算问题——三绕组容量不同时
计算RT时归算 计算XT时不归算
4、熟练制作电力系统的等值电路
多级电压网的归算问题——确定基准级，按变压器变比归算
标幺值电路的制定
d
T1
T2
L
U XT2
.
XL XL
U XT2
.
Xᅀ
XL XL
U XT2
.
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
C
0
(P0

PI Imax
sin
)d

P(h
0 C

PIIImax
sin
)d
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
二、同步电机的转子运动方程
机械角加速度
电磁转矩
机械角速度
d Ja MT ME M J
转动惯量 原动机转矩
dt
转子储存的动能：
Wk

1 2
J 2 0
转矩基准值：
S MN GN
0
电角速度： P
电压偏移主要受什么影响
中枢点电压调整方式——逆(1.05-1.0)、顺(1.025-1.075)、常(1.02-1.05)
发电机—调励磁
电压调整方法
变压器—调分接头及其计算 并联补偿—调相机、静止补偿器、电容器—补偿容量的计算
改变参数
调压与调频方法的差异
第七章 电力系统电磁暂态过程分析
1、了解电力网故障类型、产生原因、危害及预防措施
电压损耗 U U1 U2 U' ( U'')标量差
电压偏移
U UN 100%
如何求功率损耗 UN
2、掌握开式网的潮流计算方法
同一电压等级
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
3、了解双端供电网的潮流计算方法
力矩原理 功率分点
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
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
如何求电压降落
.
U
P
R
Q
X
jP
X
Q
R
U' j U'
U
U
电压降落 U U 1 U 2相量差
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
电力系统的 运行状态
稳态：运行参数变化很小
E X . '
'
d
XT1
XL
XL
X
EU
P II
sin
XII
X X X X (
'
d
X X X II I
1 T1)( 2

E X . '
'
d
L ) T2
XT1
c) 故障切除后
EU
P X III
sin
III
.
E X '
'
d
XT1
X X X X X '
III
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

0
P PP P P cos clim
0( C
0)
cos IIImax
h
IIImax
I Imax
cos I Imax
0
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
1、功角特性曲线
UG T1
E.
jXd
q
jXT1
jXL1 jXL2
U jXT2 .
.*
PE RE (U I) Uq Iq Ud Id
凸
Eq Uq Id Xd
极 0 Ud Id Xq
机
PE

Eq U Xd
sin
U2
2
Xd Xq sin 2 X X d q
S 1

n

S Li
Zˆ i
i 1
Zˆ

U N
Uˆ a Uˆ a' Zˆ
n1
Zˆ Zˆ i i 1
4、了解环型网的潮流计算方法 单电压级——按两端供电，强迫=0
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
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
d2 PE d 2

2



d PE
d



TJ
d2 d t2

d PE
d


0
TJ (P2 Seq) 0
P1
S eq TJ
两个根：
P2
Seq TJ
C1 ep1t C2 ep2t
分析:
1) 当Seq>0时，P1,2=jβ
Csin( t ) 考虑到阻尼时,衰减振荡,稳定
隐
Eq Uq Id Xd
极
0 Ud Iq Xd
机
PE
Eq U Xd
sin
T2 U 常数
.
U
E.
jXdΣ
q
2、静态稳定的概念
1) 分析
a点时：受干扰δa获得正Δδ→PE获ΔP，P0不变→ ΔM为负制动转矩， 发电机减速， δ↘回到δa， ΔM=0，但惯性作用δ继续↘到a’’点 停止减少，在a’’点ΔM>0故须加速， δ ↗ ，但由于阻尼达不到a’ 点，经过几次振荡后回到a点，是静态稳定的。
2 Wk S GN 0
d dt

M*

TJ 0
d dt
TJ

2 Wk 转子的惯性时间常数 SGN
0 0 t
功角差： t 0 0 t
Eq ω U ω0
TJ 0
d2 d t2

M*

P*
P P T*
E*
δ
δ0
ω =0
三、简单电力系统的静态稳定
b点时：受干扰增加Δδ→PE ↘ ，ΔM >0，故δ继续↗ ，不能回到b点。 受干扰减少Δδ时，由b点回到a点，但在b点不能建立稳定的平衡， 故是不稳定的
2) 稳定判据
d PEPmax

Eq U Xd
稳定储备系数：Kp