《电力系统规划》第5章
电力系统继电保护课件-第5章-自动重合闸铭
三、重合闸时间的整定
1、单侧电源线路的重合闸时间 原则上越快越好，但应力争重合成功。
四、 自动重合闸与继电保护的配合
重合闸前加速保护优缺点 优点： 快速切出故障; 保证发电厂重要变电所母线的电压在0.6~0.7的额定电压之上 使用设备少。
缺点： 永久性故障，再次切除故障的时间可能很长； 装ZCH的QF动作次数多; 若QF拒动，将扩大停电范围。 主要用于35KV以下的网络。
2 、重合闸后加速保护（简称“后加速”） 每条线路上均装有选择性的保护和ZCH。 第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故
当重合于永久性故障上时，自动重合闸将带来哪些不利的影响？
（1）使电力系统又一次受到故障的冲击； （2）由于断路器在很短的时间内，连续切断两次短路电 流，而使其工作条件变得更加恶劣。
二、对自动重合闸装置的基本要求
正常运行时，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后， 自动重合闸装置均应动作 。 由运行人员将断路器断开时，自动重合闸不应起动。 手动重合于故障线路时，继电保护动作将断路器跳开，不允许 重合 继电保护动作切除故障后，自动重合闸装置应尽快发出合闸脉 冲 自动重合闸装置动作次数应符合预先的规定。 自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电 保护的动作 ，以便加速故障的切除 。 动作后应能自动复归。
障，重合后则加速保护动作，切除故障。
重合闸后加速保护优缺点
优点： 第一次跳闸时有选择性的，不会扩大停电范围； 再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。
电力系统分析第5章
5.4 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算
当电势 φ d = φ q = 0 时,由于φ d = vq 和 φ q = v d ,定子磁链平衡方程变为定子电势方程
′ ′ v q = E q x d id v d = x q iq
(5-18)
这组用暂态参数表示的电势方程写成交流向量的形式 ′ 为: Vq = Eq jx′ I d d
2,短路后 假设t=0时发生短路, 为维持磁链初值 φ a 0 , φb 0 , φc 0 不变, 在定子三相绕组中将出 现电流,其所产的磁链 φa , φb , φc 必须满足:
第五章 电力系统三相短路的暂态过程
5.3 同步电机突然三相短路的物理分析
φ a = φ a 0 ψ 0 cos(α 0 + ωt ) φ a + φ a = φ a 0 φb + φb = φb 0 φb = φb 0 ψ 0 cos(α 0 + ωt 120 0 ) φ + φ = φ φc = φ c 0 ψ 0 cos(α 0 + ωt + 120 0 ) c c0 c
′
xd = xσa +
′
xσf xad xσf + xad
= xσa + σ f xad
第五章 电力系统三相短路的暂态过程
5.4 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算
′ 这样,我们便得到下列方程: φ d = Eq x′ id d 暂态电势和暂态电抗相应的等值电路如5-10所示.
第五章 电力系统三相短路的暂态过程
第五章 电力系统三相短路的暂态过程
5.5 有阻尼绕组同步电机三相短路 一,突然短路的物理过程
与有阻尼绕组电机相比相同之处: 定子电流分量:基频分量,直流分量,倍频分量 转子电流分量:基频分量,值流分量 不同之处:因为存在阻尼绕组,突然短路时,为保持 磁链不变,阻尼绕组中会感应直流电流.
《电力系统分析》第5章 习题解答
第五章思考题及习题答案5-1什么是电力系统的有功功率备用容量？为什么要设置备用容量？答：系统的电源容量超出发电厂发出的有功功率的总和的部分，称为系统的备用容量。
系统设置有功功率备用容量为了满足频率调整的需要，以保证在发电、供电设备发生故障或检修时，以及系统负荷增加时，系统仍有足够的发电容量向用户供电，保证电力系统在额定频率下达到有功平衡。
5-2 电力系统频率偏移过大的影响有哪些？答：频率偏移过大时，主要有以下影响：（1）电动机的转速和输出功率随之变化，会严重地影响产品的质量。
（2）会影响各种电子设备工作的精确性。
（3）对电力系统的正常运行影响很大。
对汽轮发电机叶片都有不良影响；电厂用的许多机械如水泵、风机等在频率降低时都要减小出力，因而影响发电设备的正常运行，使整个发电厂的有功出力减小，从而导致系统频率的进一步下降；频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流增大，为了不超越温升限额，不得不降低发电机的发出功率；频率降低时，系统中的无功功率负荷将增大，无功功率损耗增加，这些都会给电力系统无功平衡和电压调整增加困难。
总之，由于所有设备都是按系统额定频率设计的，系统频率质量的下降将影响各行各业。
而频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。
5-3 什么是电力系统负荷的有功功率—静态频率特性？何为有功功率负荷的频率调节效应？K的大小与哪些因素有关？L答：系统处于运行稳定时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的有功功率—静态频率特性。
当系统有功平衡破坏而引起频率变化时，系统负荷也参与对频率的调节（当频率变化时，系统中的有功功率负荷也将发生变化），这种特性有助于系统中的有功功率在新的频率下重新达到平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。
K的数值取决于全电力系统各类负荷的比重。
L5-4什么是电力系统发电机组的有功功率—静态频率特性？何为发电机组的单位调节功率？K的大小与哪些因素有关？G答：发电机输出的有功功率与频率之间的关系称为发电机组的有功功率一频率静态特性。
刘天琪电力系统分析理论第5章答案完整版
5-5、电力系统调压的基本原理是什么？电力系统有哪几种主要调压措施？当电 力系统无功不负时，是否可以只通过改变变压器的变比？为什么？ 答：基本原理： 由于电力系统的结构复杂，用电设备数据极大，电力系统 运行部门对网络中各母线电压及用电设备的端电压进行监视和调整是不可能， 而
且没有必要。然而，选择一些有集中负荷的母线作为电压中枢点，运行人员监视 中枢点电压，将中枢点电压控制在允许的电压偏移范围以内。只要这些中枢点的 电压质量满足要求，系统中其它各处的电压质量也基本上满足要求。 简单一句话概况为：通过对中枢点电压控制实现电网电压调整。 电力系统的电压调整可以采用以下措施： （1）调节发电机的励磁电流以改变发电机的端电压 VG ； （2）通过适当选择变压器的变比 k 进行调压； （3）通过改变电力网络的无功功率 Q 分布进行调压； （4）通过改变输电线路参数 X 进行调压。 在系统无功功率不足的条件下， 不宜采用调整变压器分接头的办法来提高电 压。因为当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升高后，该地区所需的无 功功率也增大了，这就可能进一步扩大系统的无功缺额，从而导致整个系统的电 压水平更加下降。所以从全局来看，当系统无功不足时不宜采用改变变压器变比 进行调压。
ΔVT min =
Pmin R + Qmin X 13 3 × 3 + 10 × 48 4 = 4.72kV V = V1min 110
最大负 负荷时发电 电机电压为 1 11kV，则分 分接头电压为
V1t max =
(120 + 7) ) × 10.5 = 12 21.23kV 11
(110 + 4.7 72) × 10.5 = 120.456kV k 10
最小负 负荷时发电 电机电压为 1 10kV，则分 分接头电压为
《电力系统分析》第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
PG 2
0.53 0.18 0.0036
97
PL PG1 PG2 197
因此，负荷继续增加时，增加的负荷应由发电设备2承担， 两套设备的综合耗量微增率也就取决于发电设备2。
（b）PL 100MW，按最优分配时，有
PL
PG1
PG 2
0.25
0.0028
0.18
（以下简称负荷）时刻都在 作不规则变化，如右图所示。 对系统实际负荷变化曲线的 分析表明，系统负荷可以看 作是由三种具有不同变化规 律的变动负荷所组成：第一 种变化幅度很小，变化周期 短，负荷变动有很大的偶然 性；第二种是变化幅度大， 变化周期较长；第三种是变 化缓慢的持续变动负荷。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
2、水力发电厂的特点 （1）必须释放水量－－强迫功率。 （2）出力调节范围比火电机组大，启停费用低，且操作简
单。 （3）不需燃料费，但一次投资大，水电厂的运行依水库调
节性能的不同在不同程度上受自然条件的影响。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
3、原子能发电厂的特点 （1）最小技术负荷小，为额定负荷10～15％。 （2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启停 及急剧调节时，易于损坏设备。 （3）一次投资大，运行费用小。
【题库】第5章 电力系统有功功率平衡与频率调整
25、如果发电机不参加调频，当负荷增加时，系统的频率会（ A．升高 B. 降低 C. 不变 D．不能确定
26.系统进行频率调整可以分为一次及二次调整，其中可以实现无差 调节的是（ A.一次调频 C.一、二次调频均可以 ） B.二次调频 D.一、二次调频都不可以 ）
27、关于电力系统频率的调整，下述说法中错误的是（
A．比耗量
20.单位时间内输入能量增量与输出功率增量的比值称为（ A．比耗量 B.耗量特性 C.耗量微增率
）
D.等耗量微增率 )
21、发电机的单位调节功率可以表示为( A. C.
KG PG f PG f
B. D.
KG
f PG
KG
KG
f PG
22、负荷的单位调节功率可以表示为（ A．KL= C．KL
10、从技术和经济角度看，最适合担负系统调频任务的发电厂是 （ ）。
A.具有调整库容的大型水电厂 B.核电厂 C.火力发电厂 D.径流式大型水力发电厂 11、电力系统的有功电源是（ ） A．发电机 B．变压器 C．调相机 D．电容器 ）
12、系统备用容量中，哪种容量可能不需要专门设置（ A.负荷备用 C.检修备用 B.事故备用 D.国民经济备用
2、频率变化是系统负荷与电源之间( A．电压 C．电流 B．有功功率 D．无功功率 ）
)失去平衡所致。
3、电力系统的频率主要决定于（ A.有功功率的平衡 C.电压质量
B.无功功率的平衡 D.电流的大小 ）
4、电力系统频率调整的基本原理是（
A.根据负荷的变化，调整电力系统中无功电源的出力，将系统频率限 制在允许范围 B.根据负荷的变化，调整发电机的有功出力，将系统频率限制在允许 范围 C.根据系统频率的变化，切除或投入负荷，将电力系统频率限制在允 许范围 D.根据负荷的变化调整系统中变压器的分接头， 将电力系统频率限制 在允许范围 5、下面所列的电力系统负荷波动中，可以预测的是（ A.由用电设备的投入和退出运行所引起的第一类负荷变化 B.由大容量的用电设备投入或退出所引起的第二类负荷变化 C.由生产、生活规律和气象条件变化所引起的第三类负荷变化 D.第一类和第二类负荷变化 6． 为考虑随国民经济发展的负荷超计划增长而设置一定的备用容量， 称为( ) ）
第5章 电力系统内部过电压及其限制措施
三、空载线路合闸过电压及其限制措施
1、计划合闸： 、计划合闸： （图6）及式（5-12）的解 ）及式（ ）
uc= E (1-cosω0t) ω
uc——线路绝缘上的电压， 是一个以电源电压 线路绝缘上的电压， 线路绝缘上的电压 E为轴线，以ω0为角频率的高频正弦等幅振荡 为轴线， 为轴线 的随机量。其最大值为2 的随机量。其最大值为 Em。
5.2
电力系统的操作过电压
一、操作过电压的产生及类型
产生: 产生 系统中因断路器的操作中各种故障产生的过度过程而 引起的过电压。 引起的过电压。 特点：时间短， 特点：时间短，过电压倍数高 其过电压倍数K的大小和持续时间与电网的结构、 其过电压倍数 的大小和持续时间与电网的结构、断路器的 的大小和持续时间与电网的结构 性能、系统的接线方式及运行操作方式有关， 一般为 一般为3～ 。 性能、系统的接线方式及运行操作方式有关，K一般为 ～4。 类型: 类型 空载线路合闸过电压、切除空载线路过电压、 空载线路合闸过电压、切除空载线路过电压、 切除空载变压器过电压、 切除空载变压器过电压、 中性点不接地系统中弧光接地过电压。 中性点不接地系统中弧光接地过电压。
cosα f ↑ —ω ↑ —α=ω/v ↑ —αl ↑ —cosαl ↓ — α /cosα K21=1/cosαl↑ (5-3) 运行经验表明： 运行经验表明： 220KV及以下电网一般不需要采取特殊限制措 及以下电网一般不需要采取特殊限制措 施； 220KV及以上电网需要考虑，伴随着雷闪过电 及以上电网需要考虑， 及以上电网需要考虑 压和操作过电压采取限制措施。 压和操作过电压采取限制措施。
二、特点
1、 过电压倍数不大 ， 对正常绝缘的电气设备一般没有 、 过电压倍数不大， 威胁。 威胁。 2、 在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素 。 、 在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素。 伴随着工频电压的升高直接影响操作过电压的幅值。 伴随着工频电压的升高直接影响操作过电压的幅值 。 工频电压升高是决定保护电器工作条件的重要因素 （如单相接地非故障相电压升高使避雷器的灭弧电压 升高）。 升高） 工频电压升高持续时间长，将严峻考验设备的绝缘。 工频电压升高持续时间长，将严峻考验设备的绝缘。 如油纸绝缘内部游离、绝缘子闪络或沿面放电、 如油纸绝缘内部游离、绝缘子闪络或沿面放电、铁芯 过热、 过热、电晕等
第5章 电力系统短路故障分析(3)
ich 1.05 K ch I zm 1.05 2 K ch I z//
且有： 1≤Kch≤2 工程计算时：
在发电机电压母线短路，取Kch=1.9； 在发电厂高压侧母线或发电机出线电抗器后发 生短路时，Kch=1.85； 在其它地点短路时，Kch=1.8
第五章
电力系统故障分析
5.4 电力系统三相短路实用计算
同步电机三相短路 三相短路电流计算
S d 0.2
3U e I z
建立同步发电机电磁暂态数学模型和参数
同步发电机暂态模型
–在无阻尼绕组的同步发电机中，转子上只有励磁 绕组，与该绕组交链的总磁链在短路瞬间不能突变。 因此可以给出一个与励磁绕组总磁链成正比的 电势Eq′ ，称为 q 轴暂态电势，对应的同步发电机 暂态电抗为 Xd′ –不计同步电机纵轴和横轴参数的不对称，无阻尼 绕组的同步发电机数学模型可以用 暂态电势E′和 暂态电抗Xd′表示为
E2
4
X 3k
4 1.4 2 0.83 3 1.53
4
E3 X3
E1
X 23
6 0.075 5 1.4 1 0.83
E3
k
△\Y
2 0 .8 3
9 0 .4 5
7 0 .4 9 8 0 .4 9
k
X 1k X 2k
E2
1 0 .8 3
4
E3 X 3k
E 2 1.1
E 1 1.25
E 2 1 .1 E 1 1 .2 5
需要确定一个在短路瞬间不发生突变的电势，
用来求取短路瞬间的定子电流周期分量
电力系统分析第5章 电力系统的无功功率(reactive power)平衡与电压调整(voltage regulation ).
U S％S 2 U N 2 I o % U S %S NT S 2 I o % QT ( ) SN T ( ) S NT 100S NT U 100 100 S NT 100
电力系统分析
5.2.3 无功功率平衡
电力系统的无功平衡表示式为 其中：
QD＋ Q Q GC Q G＋ Q C
例5.1 求图5.6所示简单系统的无功功率平衡。图中所 示负荷为最大负荷值。 线路参数： r0 0.17 km, x0 0.41 km， b0 2.82 106 S km 变压器试验数据： PS 200KW , U s % 10.5, P0 47 KW , I 0 % 2.7
异步电动机在电力系统无功负 荷中占的比重很大，因此，电 力系统综合负荷的无功电压静 态特性主要取决于异步电动机 的特性。
图5.5 异步电动机的Q—U关系
电力系统分析
5.2.2 无功负荷及无功损耗
无功损耗(active loss) 输电线路的无功损耗
P12 Q12 B 2 2 Ql QlX QB X ( U U ) L 1 2 2 U1 2 P22 Q22 B 2 2 X ( U U ) L 1 2 变压器的无功损耗 2 U2 2
这种方法简单、经济，且不需增加额外设备。
电力系统分析
5.4.2改变变压器变比调压
改变变压器的变比就是通过改变绕组间匝数比（ratio of winding ）来实现的，因此，这种调压措施也常叫利 用变压器分接头（tap）调压。
分接头设置在双绕组变压器的高压绕组，三绕组变压 器的高压绕组和中压绕组。 一般与绕组额定电压值对应的分接头为主分接头，其 它分接头为附加分接头。
第5章-电力系统无功功率与电压调整
第五章电力系统无功功率与电压调整①电力系统电压调整概述②电力系统无功功率平衡③电力系统中枢节点电压管理④电力系统电压调整措施⑤电压调整与频率调整的关系一、电力系统电压调整概述1、电压调整的必要性电力系统运行中各种电气设备和用电设备都是按照其额定电压设置制造的只有在额定电压下运行才能取得最佳的运行效果，并保证其使用寿命。
因此，电压是电力系统正常运行的重要性能指标之一，通过电压调整，使得电力系统各节点电压保持在允许的范围是电力系统运行的基本任务。
电压偏移过大给电力系统本身以及用电设备带来不良的影响：（1）工作效率下降，寿命降低；（2）电压过低引起工业产品出现次品；（3）电压过低引起电机发热；（4）电压过低引起电压和功率损耗增加；（5）电压过高引起设备绝缘受损、缩短设备使用寿命（6）可能引起系统电压崩溃。
一、电力系统电压调整概述虽然我们期望电力系统中各节点的电压保持在额定值，但是在实际电力系统运行中是无法做到的。
2、电力系统允许的电压偏移为什么呢？（1）设备及线路压降（2）负荷随机波动（3）系统运行方式改变由此可见，严格保证所有电气设备和用电设备在任何时刻的电压都为额定值几乎是不可能的。
因此，大多数设备都允许有一定的电压偏移。
电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围，例如:35kV 及以上供电电压正负偏移±5%;10kV及以下在±7%以内。
（不同的电压等级，不同的用户类型，允许的电压偏移范围也不一样）二、电力系统无功功率平衡1、无功功率负载和无功损耗电压是衡量电能质量的重要指标。
电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。
系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。
•异步电动机电压下降,转差增大,定子电流增大。
在额定电压附近，电动机的无功功率随电压升降而增减；而当电压明显低于额定值时，无功功率主要由漏抗无功损耗决定，随着电压下降反而上升。
第05章 电力系统安全分析
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 概述 电力系统的静态等值 静态安全分析的支路开断模拟 静态安全分析的发电机开断模拟 静态安全分析的灵敏度法 预想事故的自动筛选 电力系统静态安全域
5-1 概述
对电力系统的基本要求是实现在正常运行情况和偶然事故情况下都 能保证电网各运行参数均在允许范围内，安全可靠的向用户提供质量 合格的电能。紧急状 Nhomakorabea分两类：
（1）没有失去稳定的紧急状态：由于输电设备通常允许 有一定的过负荷时间，所以这种状态称持久性的紧急状态 。 对于这种状态一般可以通过控制使之回到安全状态，称 为校正控制或持久性紧急状态控制。 （2）稳定性的紧急状态：亦称可能失去稳定的紧急状态 。 该状态能容忍的时间只有几秒钟，相应的控制也不得超 过1s。这种控制称为紧急控制或稳定性紧急控制。
电力系统运行状态：
电力系统正常运行时必须满足两个约束条件：即等式约束条件和 不等式约束条件。等式约束为潮流方程，不等式约束条件是为了保证 系统安全运行，有关电气设备的运行参数都处于运行允许值的范围内。 g ( x) 0 即：
h( x ) 0
根据是否满足上述约束条件，电力系统的运行状态 可以划分为： 1.安全正常状态 2.警告状态（不安全正常状态） 3.紧急状态 4.危急状态（极端状态） 5.恢复状态 它们之间的关系：
边界节点
外部系 统
互联系统的划分示意图
内部系统与外部系统直接相连的节点称之为边界节点 （或边界母线）；内部系统与边界节点连线的支路称为 联络线。
静态等值方法: 在稳态条件下，保持内部系统状态不 变，简化外部网络。一般为基于拓扑的等 值，原理上可分为两大类: （1）应用数学矩阵消元理论求得等值网（ Ward等值）。 （2）应用网络变换原理求得等值网络（REI 等值）。
电力系统分析第5章
系统稳态运行时，有功负荷随频率的变化特性 负荷的静态频率特性一般以多项式表示：
f f 2 f 3 f n PD a0 PDN a1 PDN ( ) a2 PDN ( ) a3 PDN ( ) a n PDN ( ) fN fN fN fN 其中 a0 a1 a2 ... an 1
以额定负荷和额定频率作为基准值，其标幺表达式为：
PD* a0 a1 f * a2 f *2 a3 f *3 an f *n
a) b) c) d) e) 0次方（与频率无关），照明、电弧炉、电阻炉、整流负荷 1次方，球磨机、切削机床、往复式水泵、压缩机和卷扬机 2次方，变压器的涡流损耗 3次方，通风机、循环水泵 高次方，静水头阻力很大的给水泵（所占比例很小）
如果负荷与频率无关，K D 0 负荷不具有频率调节能力
` -+
1.飞摆 2.弹簧 3.错油门
4.油动机
5.调频器
1）f↓→1↓→A↓A”→ C↓C’→F↓F’→E↓E’→b进a出→4↑→B↑B’→ C’↑C 进气大→f ↑→A”↑A’↗ 2）调频器动作D↑→E↓E’→b进a出→4↑→B↑→ C↑→E’↑→气门停 ↘ 气门加大，f不变， 相当于调差曲线上移
功率为
K G K Gi K Gi*
i 1 i 1
m
m
PGiN fN
K G* ( K Gi*
i 1
m
PGiN ) / PGN fN
m i 1
系统的单位调节功率为
K S K Gi K D
标么值计算时，需将KD、KG归算至同一基值下的标么值 系统单位调节功率大，有利于保证频率偏差较小，但某台机组的 单位调节功率不能整定过大。
电力系统分析第05章电力系统有功功率平衡与频率调整
¾ 目标函数 ¾ 约束条件：
n
∑ F = Fi ( PGi ) i =1
∑ ∑ PGi − PLi = 0
¾ 等微增率准则的表达式
dF1 ( PG1 ) = dF2 ( PG2 ) = .... = dFn ( PGn ) = λ
dPG1
dPG 2
dPGn
18
3.最优分配方案的求解步骤
对于机组较少的情况，可以用解方程组的方法求解，机 组较多，可以迭代求解
算。
5) 直到满足条件。
19
例5-1同一发电厂内两套发电设备共同供电，耗量特性分别为
F1 = 3 + 0.25PG1 + 0.0014PG21 F2 = 5.0 + 0.25PG2 + 0.0018PG22
它们可发有功功率上下限分别为PG1max=100MW, PG1min=20MW,
PG2max=100MW, PG2min=20MW,求承担150MW负荷时的分配方案 解：两台发电设备的耗量微增率分别为
第五章 电力系统有功功率 平衡与频率调整
1
第五章电力系统有功功率平衡与频率调整
电力系统的调频问题实质上是正常运行时有功功率的平衡问题。 ¾ 发电机的输入功率、输出功率和系统的总负荷相等，发电机匀速运
转。 ¾ 当系统中发出的有功功率与负荷消耗的有功功率不平衡时，就会反映
为频率的变化。
当电力系统发生某种扰动（负荷减小），发电机输出的功率瞬间 减小。但发电机的输入功率是机械功率，不能瞬间变化。扰动后瞬间 发电机的输入功率大于输出功率，发电机转子将加速，电力系统的频 率上升。
投切增减负荷不增 加能耗，时间短 (4)有强迫功率，视不 同水电厂而定
调峰机组
刘天琪电力系统分析理论第5章完整版
5-2、电力系统中无功负荷和无功功率损耗主要指什么？ 答：电力系统的无功负荷分为感性与容性两类，感性无功负荷用于建立变压
器、电动机以及所有电磁元件的磁场，容性无功负荷用于建立电容器等元件的电 场，感性无功与容性无功可以相互补偿。电力系统的无功负荷主要是指以滞后的 功率因数运行的用电设备所吸收的感性无功功率，其中主要是异步电动机。一般 情况下，系统综合负荷的功率因数大致为 0.6～0.9。综合负荷的功率因数愈低， 负荷所吸收的无功功率也愈多。
功率因数角。
P
PGN
C
•
δ
•
EN
• ϕN
VN
j IN xd
0.75 0 .5
O
ϕN
A
QGN
Q
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
IN
隐极发电机额定运行相量图 图中，电压降相量 AC 的长度代表 I N xd ，正比于额定视在功率 SGN ，它在 P-Q 坐标纵轴上的投影正比于 PGN ，在横轴上的投影正比于 QGN ，相量 OC 的长度代 表空载电势 EN ，它正比于发电机的额定励磁电流。 当改变功率因数时，发电机可能发出的功率 P 和 Q 受到以下限制。 （1）受额定视在功率（定子额定电流）的限制。如图所示，以 A 为圆心， 以 AC 为半径的圆弧表示。
第5章 电力系统有功功率平衡和频率调整(含答案)
第5章电力系统有功功率平衡和频率调整一、填空题1.日负荷率和日最小负荷率的数值越大，表明负荷波动越小（填“大”或“小”），发电机的利用率越高（填“高”或“低”）。
2.由变化幅度小、变化周期较短的负荷变化引起的频率偏移，由发电机组的调速器进行自动调整，称为一次调频；由变化幅度较大、变化周期较长的负荷变化引起的频率偏移，需要手动调频器参与频率调整，称为二次调频。
3.可供系统调度的电源容量是指可投入发电设备的可发功率之和。
4.系统备用容量按作用可分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用，按存在方式可分为热备用和冷备用。
5.负荷的单位调节功率反映了系统负荷对频率的自动调整作用，其取决于系统负荷的组成，是不可（填“可”或“不可”）调整的，而发电机组的调差系数是可（填“可”或“不可”）整定的。
6.二次调频实现无差调节的条件是在调频器作用下，发电机组增发的功率能完全抵消负荷的原始增量，此时负荷不会（填“会”或“不会”）主动少吸收有功。
二、选择题1.下列概念之中，内涵最广的是（C）A.系统综合最大用电负荷B.系统供电负荷C.系统发电负荷D.直配负荷2.下列哪个参数不直接用于反映有功功率负荷曲线的平坦程度（D）A.日负荷率B.日最小负荷率C.年最大负荷利用小时数D.最大功率损耗时间3.关于一次调频和二次调频，下列说法正确的是（B）A.一次调频一定是有差调节，二次调频一定是无差调节B.一次调频一定是有差调节，二次调频可能是无差调节C.一次调频可能是无差调节，二次调频一定是无差调节D.一次调频可能是无差调节，二次调频也可能是无差调节4.某系统年持续负荷曲线如下图所示，其全年消耗电能A约为（B）A.36.52×106kW·hB.35.33×106kW·hC.36.64×106kW·hD.34.88×106kW·h5.电力系统的频率主要决定于（A）A.有功功率的平衡B.无功功率的平衡C.电压质量D.电流的大小三、简答题1.系统综合最大用电负荷、系统供电负荷和系统发电负荷的概念分别是什么？在计算系统综合最大用电负荷时为什么要乘上同时率k1？答：系统综合最大用电负荷：电力系统在一定时段内（如一天、一年）的最大负荷值。
电力系统远动第5章 数据通信与远动通信规约
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 电力系统远动第5章数据通信与远动通信规约电力系统调度自动化电气工程学院林国松1/ 66第五章数据通信与远动通信规约1 2 3 4 5数据通信概述循环式传输规约问答式传输规约 IEC6080-5-101传输规约计算机网络与局域网---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 第一节数据通信概述一、数据通信系统模型模拟信号信号的某一参量可以取无限多个数值，且直接与消息相对应。
模拟通信系统数字信号信号在时间上离散，且表征信号的某一参量只能取有限个数值。
数字通信系统3/ 66第一节数据通信概述一、数据通信系统模型（1）信息源的作用是将电流、电压等被测量的数值，以及开关的分合闸状态、变压器分接头位置等消息，以信号形式输出，即信息源是把待传输的消息转换成原始电信号。
信息源的输出或是连续变化的模拟信号，或是离散的数字信号，用s 表示。
（2）信源编码可以对信息源发出的模拟信号完成模/数转换，得到它所对应的数字信号。
然后对这些数字信号以及s中原有的数字信号进行编码，在信源编码的输出得到一串离散的数字信息。
在远动系统中，它是二进制的数字信息序列，记为 m。
信源编码的目的是提高数字通信传输的有效性，通过各种方式的编码尽可能地去除信号中的冗余信息。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 第一节数据通信概述一、数据通信系统模型（3）信道编码：为了使传送的数码具有检错和纠错能力，按一定的规则在信源编码的基础上增加一些冗余码元（又称监督码），但又不是信息源发出的,使这些冗余码元与被传送信息码元之间建立某种相关性。
《电力系统规划》第5章
电力系统规划 第5章
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◎按照数据的性质可以分为：确定性数据和随机性 数据。
确定性数据包括：线路阻抗和导纳、载流容量、发 电机组参数、系统矫正措施、负荷重要性等；
随机型数据包括：各种装置的故障和维修参数等。 ◎按照数据的类型可以分为：电气参数、可靠性参
数、系统运行性参数和经济性参数等。
4.孤立系统的发电可靠性估计 基本步骤
①建立机组停运容量的概率模型——容量模型；
②建立负荷的概率模型——负荷模型；
③合并机组容量模型与负荷模型，（找出容量与 负荷的差距）得到电力系统容量适应性的概率模 型，求电力系统的可靠性指标。
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二、发电系统规划的可靠性评价指标
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3. 电网规划可靠性评价指标
1）电力不足时间概率LOLP (单位：天/天)
定义为：电网某日在某一负荷水平下由于电网结构 不合理，或设备检修及故障停运，而引起供电能 力不足造成用户停电的概率。
2）平均供电可靠率ASAI
定义为研究期间由电网供电的用户的可用小时数与 总的要求的供电小时数之比。
✓ 手段：确定可靠性目标，应用评估手段，确定故 障准则，并对电力系统故障严重性作出估计。
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在工程实际中按照电力生产过程及结构特性， 一般将电力系统分为发电、输电、配电系统等主 要环节。
相应地，对电力系统可靠性进行评估也可以 分为发电系统可靠性、输电系统可靠性、配电系 统可靠性、发电厂和变电站电气主接线可靠性等 方面。
R (t)P T Ut
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5.4 电网规划的可靠性评价方法
1.概念：电网包括输电系统和配电系统。
输电系统可靠性是指发电厂和高压输电网络，但不 包括负荷点在内的整个输电系统及设备按照可接 受标准及期望值满足用户电力及电能需求能力的 度量。
配电系统可靠性是指从供电点到用户，包括变电所、 高低压线路及接户线在内的整个配电系统及设备 按照可接受标准及期望值满足用户电力及电能需 求能力的度量。
5.2 电气设备可靠性分析方法
1.设备故障特性及有关指标 1）设备故障率λ(t )定义如下：
(t) lim 1 t0 t
Pt
TU
t t TU
t
设备偶发故障期的故障率λ，一般为常数
设备的故障次数
设备运行的总时间
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2）设备可靠度定义如下：
输配电系统可靠性评价中主要评估充裕度（静态可 靠性），它通过可靠性指标来体现。
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2.判别准则：主要是以电网能否将发电系统发出的电能安全 可靠地送到电力用户作为可靠性准则。
在对电网规划的静态可靠性进行评价时，判别准则如下：
(1)一条线路或变压器故障停运时，电网没有发生故障停电 的情况。
设备N-1故障 一个电源点 一母线或变电站
停运仿真
停运仿真
故障停运仿真
电网潮流计算
电网规划的可靠性评价流程
有无负荷停电或 N 潮流过载 Y
负荷转移仿真或 切负荷优化仿真
引起负荷停电的 故障事件集合
电网供电可靠 性指标计算
4.孤立系统的发电可靠性估计 基本步骤
①建立机组停运容量的概率模型——容量模型；
②建立负荷的概率模型——负荷模型；
③合并机组容量模型与负荷模型，（找出容量与 负荷的差距）得到电力系统容量适应性的概率模 型，求电力系统的可靠性指标。
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二、发电系统规划的可靠性评价指标
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第5章 电力系统规划的可靠性评价方法
概述 电力系统规划的可靠性评价方法 电气设备可靠性分析方法 发电系统规划的可靠性评价流程 电网规划的可靠性分析流程 电气主接线的可靠性分析流程
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5.1 概述
1.电力系统可靠性概念
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电力系统可靠性：电力系统按可接受的质量标准和所需
的数量不间断地向用户提供电能的能力度量。
电力系统的可靠性评价：通过一套定量指标，来度量电
力供应企业向用户提供连续不断的、质量合格的电力的能 力，包括对系统充裕性和安全性两方面的衡量。
充裕性 是指电力系统在同时考虑到设备计划检修停运及非
2.设备的修复特性及其指标
1）设备修复率µ (t )
(t)
lim
t 0
1 t
P
t
TD
t
t
TD
t
2）设备未修复度
设备的修复次数
设备维修的总时间
M D (t) P(TD t) et
3）设备平均修复时间
设备修复度
MTTR 1
FD (t) PTD t 1 et
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(2)两条线路或两台变压器同时发生故障或相继停运时,电网 没有发生负荷停电的情况。
(3)一条线路或一台变压器处于计划检修状态的同时，另外 一条线路或变压器发生故障停运时，电网没有发生负荷停 电的情况。
(4)一条母线故障停运时，电网没有发生负荷停电的情况。
(5)一台发电机故障停运时，电网没有发生负荷停电的情况。
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4.可靠性分析计算基础方法
解析法：将各种约束条件进行简化，建立数 学模型数值求解。
模拟法：用统计学规律研究系统行为，利用 采样实验等方法进行研究。
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电力系统可靠性评估：
目的：对系统可能出现的故障进行分析，采取措 施减少故障造成的影响。对可靠性投资与响应带 来的经济效益进行综合分析，以确定合理的可靠 性水平，并使电力系统的综合效益达到最佳。
计划停运情况下，能够保证供给用户总的电能需求量的能 力。也称为静态可靠性。
安全性 是指电力系统经受住突然扰动并且不间断地向用户
供电的能力，也称为动态可靠性。
在电力系统规划阶段对规划方案通常是作静态可靠 性评估。
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◎在电力系统规划和改造建设过程中，通过对系统 规划设计方案的供电可靠性进行定量评估分析， 并以此作为规划方案之间的比较依据，可以有效 地指导电力系统规划工作。
手段：确定可靠性目标，应用评估手段，确定故 障准则，并对电力系统故障严重性作出估计。
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在工程实际中按照电力生产过程及结构特性， 一般将电力系统分为发电、输电、配电系统等主 要环节。
相应地，对电力系统可靠性进行评估也可以 分为发电系统可靠性、输电系统可靠性、配电系 统可靠性、发电厂和变电站电气主接线可靠性等 方面。
R(t) PTU t
R(t) et
3）设备不可靠度及其概率密度函数定义如下：
FU (t) PTU t
fU (t)
lim
t 0
1 t
Pt
TU
t
t
dFU (t) dt
4）设备平均持续工作时间MTTF
MTTF
tfU
0
(t)dt
tet dt
0
1
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规划系统的可靠性评估主要工作任务： 1.对未来的电力系统和电能电量进行预测，收集 设备的技术经济数据；
2.制定可靠性准则和设计标准，依据标准评估系 统性能，识别系统的薄弱环节；
3.选择优化方案。
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可靠性理论是以产品的寿命特征作为主要研究对象
的一门新兴的边缘学科，它涉及到基础科学、技术科学
和管理科学的许多领域。
其产生和发展的背景是社会的需要，与科学技术的
发展，尤其与电子技术的发展是分不开的。能带来巨大
的经济效益。
经典定义：一个元件，一台设备或一个系统在预定
时间内和规定条件下完成规定功能的能力。
5）电力不足持续时间LOLD（单位为:天/次）
——研究期间内，每次停电的平均时间。
6）电网的电量不足期望值EENS（单位：kW·h/期间）
——使用户得不到供电的缺电量的平均值.
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选择用于评价电网规划的可靠性指标 选择待评价的电网规划方案 选定电网运行方式 选定电网可靠性评估准则
运行容量——为满足一定负荷水平所需实际容量的 短期估计。
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3.孤立系统
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孤立系统又称单母线系统或单地区系统。
研究时采用单母线模型，即假定任一电源的可用发 电容量都能够不受限制地供到任一负荷点上，线路是完全 可靠的，如同所有发电机和所有负荷都接在同一母线上。
3.频率指标（次/天或次/年） ——某段时间内负荷停电的平均次数。 4.时间指标(小时/次) ——负荷每次停电的平均持续时间。
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发 选择用于评价发电系统发 电 展规划方案可靠性的指标
系
统
规 确定规划的发电系统需要
划
满足的可靠性指标水平
方
案 建立待评价方案的发电系
的
统容量模型和负荷模型
3.设备的状态概率 在可靠性评估中，人们往往更加关注设备
或系统在稳态时的可靠性状况。 根据实际需要，建立的设备状态模型有
二状态模型：只考虑工作和故障两种状态。 三状态模型：工作、故障和计划检修三种状态。 举例：例5-1
电力系统规划 第5章
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• 马尔科夫过程是一种典型的随机过程。该过程是研究一个 系统（如一个地区、一个工厂）的状态及其转移的理论。 它是通过对不同状态的初始概率及状态之间的转移概率的 研究，来确定状态的变化趋势，从而达到对未来进行预测 的目的。也称为“无后效性随机过程”
如负荷模型采用的是年最大负荷持续曲线，取的是 每天的最大负荷，则电力不足概率单位为“天/ 年”。
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2.电力时间不足期望值LOLE（天/年） ：表示某一 时间内(如一年)，由于发电设备故障造成发电系 统发电量小于负荷需求量的天数期望值。
3.电量不足期望值EENS （MWh/年） ：负荷停电的 停电量期望值，它是计算发电系统停电损失的一 个重要指标。
3）电力时间不足期望值LOLE(单位：天/期间)
定义为：研究期间内，电网在不同负荷水平下由于 电网结构不合理或设备检修及故障停运而引起供 电不足造成用户停电时间的平均值。
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4）电力不足频率LOLF （单位：次/期间）
——研究期间内，由于供电不足造成用户停电的平 均次数。
1.电力不足时间概率LOLP ：定义为一天(或一年)内 由于发电设备故障造成电力系统发电量不能满足 负荷需求量的时间概率。
发电机容量模型可确定停运容量的概率，而负荷模 型可确定不同停电容量导致的负荷停电时间。