电力系统分析 孟祥萍 PPT课件第5章
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电力系统分析第二版课件第五章
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
➢ 稳态运行时，全系统各点频率都相等，所有发电机同步运行。
n 60 f / p
一、负荷的有功功率及其频率特性 1. 日负荷曲线 P f (t)
➢ 负荷曲线：负荷随时间变化的曲线。
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
2. 负荷的频率特性 ➢ 负荷有功功率随系统频率变化的特性称为负荷有功功率的 静态频率特性，简称为负荷的频率特性。 ➢负荷按其有功功率与频率的关系分类： (1)与频率无关的负荷 (2)与频率成正比的负荷 (3)与频率的二次方成正比的负荷 (4)与频率的三次方成正比的负荷 (5)与频率的高次方成正比的负荷
➢ 无功功率和电压的控制与有功功率和频率的控制之间有很大 区别：
(1)稳态时，全系统的频率相同，但各节点的电压则不同，且电 压的容许变化范围也可能不同。
(2)调整频率的手段只是各个发电厂的发电机组，而调整电压 的手段除各个发电机外，还有大量的无功功率补偿设备和 带负荷调整分接头变压器，它们分散在整个电力系统中。
(4)国民经济备用。适应负荷的超计划增长而设置的备用容量。
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
➢ 负荷备用必须以热备用的方式存在于系统之中。 ➢ 热备用是指所有投入运行的发电机组可能发出的最大功率之
和与全系统发电负荷之差，也称运转备用或旋转备用。 ➢ 冷备用指系统中停止运行状态，可随时待命起动的发电机组
➢ 通过原动机调速器的作用完成发电机组出力和频率的调整， 称为频率的一次调整。
测出同步发电机转速，与额定值的偏差，调整原动机调速器， 调发电机转速，调其出力及频率。
1. 发电机组的自动调速系统 ➢ 调速系统种类： (1)机械液压式：采用离心飞摆将转速信号变换为位移信号。
电力系统分析第五章11
导体受到很大的电动力冲击， 致使导体变形，甚至损坏。
图 短路引发变压器着火
② 系统电压大幅度下降。
电网电压的降低使由各母线供电的用电设备不能正常工 作。
异步电动机，Tem∝U2→n↓，甚至停转。
靠近短路点处的电压下降最多， 可能使部分用户供电受到破坏。 1：正常运行。 2：f1点短路。 3：f2点短路。
③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修 后未拆除地线就加上电压引起短路。
④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
2005年华北联网系统进行的人工三相完全金 属性接地短路试验
电杆拉线被盗 倒杆线路短路
2.短路故障种类
三相短路——对称短路；其他类型的短路——不对称短路
在各种类型的短路中，单相短路占大多数（65%），两相短 路较少，三相短路的机会最少
第5章 电力系统三相短路的暂 态过程
• 5.1 短路的一般概念 • 5.2 恒定电势源电路的三相短路 • 5.3 同步电机突然三相短路的物理过程 • 5.4 无阻尼同步电机三相短路电流计算 • 5.5 有阻尼同步电机的突然三相短路 • 5.6 强行励磁对短路暂态过程的影响
2020/11/20
1
内容提要
流不突变
I m sin( ) I Pm sin( ) C
C iaP0 I m sin( ) I Pm sin( )
im0
ip0
i I Pm sin(t ) [Im sin( ) I Pm sin( )]et /Ta
电力系统的短路故障也称为横向故障，一相或两相断线 的情况为断路故障，也称为纵向故障。
短路——一切不正常的相与相之间或相与地(对于中性 点接地的系统)发生通路的情况。
二、短路的主要原因
图 短路引发变压器着火
② 系统电压大幅度下降。
电网电压的降低使由各母线供电的用电设备不能正常工 作。
异步电动机，Tem∝U2→n↓，甚至停转。
靠近短路点处的电压下降最多， 可能使部分用户供电受到破坏。 1：正常运行。 2：f1点短路。 3：f2点短路。
③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修 后未拆除地线就加上电压引起短路。
④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
2005年华北联网系统进行的人工三相完全金 属性接地短路试验
电杆拉线被盗 倒杆线路短路
2.短路故障种类
三相短路——对称短路；其他类型的短路——不对称短路
在各种类型的短路中，单相短路占大多数（65%），两相短 路较少，三相短路的机会最少
第5章 电力系统三相短路的暂 态过程
• 5.1 短路的一般概念 • 5.2 恒定电势源电路的三相短路 • 5.3 同步电机突然三相短路的物理过程 • 5.4 无阻尼同步电机三相短路电流计算 • 5.5 有阻尼同步电机的突然三相短路 • 5.6 强行励磁对短路暂态过程的影响
2020/11/20
1
内容提要
流不突变
I m sin( ) I Pm sin( ) C
C iaP0 I m sin( ) I Pm sin( )
im0
ip0
i I Pm sin(t ) [Im sin( ) I Pm sin( )]et /Ta
电力系统的短路故障也称为横向故障，一相或两相断线 的情况为断路故障，也称为纵向故障。
短路——一切不正常的相与相之间或相与地(对于中性 点接地的系统)发生通路的情况。
二、短路的主要原因
《电力系统分析》课件
频率调整的方法与策略
频率调整的方法
电力系统频率的调整可以通过改变发电机的出力、投切负荷、投切发电机组等方法实现。
频率调整的策略
频率调整的策略包括基于频率偏差的调整、基于负荷预测的调整、基于经济性的调整等。 这些策略各有优缺点，应根据电力系统的实际情况选择合适的策略。
频率调整的自动化
为了实现快速、准确的频率调整，需要建立自动化的频率调整系统。该系统可以根据实时 监测到的频率值，自动调整发电机的出力或投切负荷，以维持频率稳定。
电力系统的组成
电源
包括发电厂、小型发电装置等，负责将各种 一次能源转换为电能。
负荷
各种用电设备，消耗电能并转换为其他形式 的能量。
电网由各种电压等级的输电线路和电线路组成 的网络，负责传输和分配电能。
电力系统的运行和管理
通过调度中心等机构对电力系统的运行进行 管理和控制。
电力系统的基本参数
电压
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
电力系统的运行状态
01
02
03
正常运行状态
电力系统在正常条件下运 行，满足负荷需求，各项 参数在规定范围内。
异常运行状态
由于某些原因导致电力系 统部分设备异常运行，但 仍能满足基本需求。
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
电力系统无功功率平衡
无功功率平衡的概念
无功功率平衡是电力系统稳定运行的重要条件，它确保了系统中 的无功电源和无功负荷之间的平衡。
无功功率不平衡的影响
无功功率不平衡会导致电压波动、系统稳定性降低、设备过热等问 题，影响电力系统的正常运行。
电力系统分析(完整版)PPT课件
输电线路优化运行
总结词
输电线路是电力系统的重要组成部分，其优化运行对于提高电力系统的可靠性和经济性具有重要意义 。
详细描述
输电线路优化运行主要涉及对线路的路径选择、载荷分配、无功补偿等方面的优化，通过合理的规划 和管理，降低线路损耗，提高线路的输送效率和稳定性，确保电力系统的安全可靠运行。
分布式电源接入与控制
分布参数线路模型考虑线路的电感和 电容在空间上的分布，用于精确分析 长距离输电线路。
行波线路模型
行波线路模型用于描述行波在输电线 路中的传播特性，常用于雷电波分析 和继电保护。
负荷模型
负荷模型概述
静态负荷模型
负荷是电力系统中的重要组成部分，其模 型用于描述负荷的电气特性和运行特性。
静态负荷模型不考虑负荷随时间变化的情 况，只考虑负荷的恒定阻抗和电流。
电力系统分析(完整版)ppt 课件
• 电力系统概述 • 电力系统元件模型 • 电力系统稳态分析 • 电力系统暂态分析 • 电力系统优化与控制 • 电力系统保护与安全自动装置
01
电力系统概述
电力系统的定义与组成
总结词
电力系统的定义、组成和功能
详细描述
电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的，其功能是将一次能源转 换为电能，并通过输配电网络向用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
无功功率平衡的分析通常需要考虑系统的无功损耗、无功补偿装置的容 量和响应速度等因素。
有功功率平衡
有功功率平衡是电力系统稳态分析的 核心内容，用于确保系统中的有功电 源和有功负荷之间的平衡。
有功功率平衡的分析通常需要考虑系 统的有功损耗、有功电源的出力和负 荷的特性等因素。
有功功率不平衡会导致系统频率波动， 影响电力系统的稳定运行。因此，需 要合理配置有功电源和调节装置，以 维持系统的有功平衡。
大学_电力系统分析第二版(孟祥萍著)课后答案下载
电力系统分析第二版(孟祥萍著)课后答案下载电力系统分析(第2版)内容介绍第一篇电力系统的稳态分析第1章电力系统的基本概念1.1 电力系统的组成和特点1.2 电力系统的电压等级和规定1.3 电力系统的接线方式1.4 电力线路的结构小结思考题与习题第2章电力网各元件的参数和等值电路2.1 输电线路的参数2.2 输电线路的等值电路2.3 变压器的等值电路及参数2.4 标么制小结思考题与习题第3章简单电力系统的潮流计算3.1 基本概念3.2 开式网络电压和功率分布计算3.3 简单闭式网络的电压和功率分布计算小结思考题与习题第4章电力系统的有功功率平衡与频率调整 4.1 概述4.2 自动调速系统4.3 电力系统的频率特性4.4 电力系统的频率调整4.5 电力系统中有功功率的平衡小结思考题与习题第5章电力系统的无功功率平衡与电压调整 5.1 电压调整的必要性5.2 电力系统的无功功率平衡5.3 电力系统的电压管理5.4 电压调整的措施小结思考题与习题第6章电力系统的经济运行6.1 电力系统负荷和负荷曲线6.2 电力系统有功功率负荷的经济分配6.3 电力网中的电能损耗6.4 降低电力网电能损耗的措施小结思考题与习题第二篇电力系统的电磁暂态第7章同步发电机的基本方程7.1 同步发电机的原始方程7.2 d、q、0坐标系统的发电机基本方程7.3 同步电机的稳态运行小结思考题与习题第8章电力系统三相短路的暂态过程8.1 短路的基本概念8.2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析8.3 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 8.4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析 8.5 强行励磁对同步电机三相短路的影响小结思考题与习题第9章电力系统三相短路电流的实用计算9.1 交流分量电流初始值的计算9.2 起始次暂态电流和冲击电流的计算9.3 计算曲线法9.4 转移阻抗及电流分布系数小结思考题与习题第10章电力系统各元件的序阻抗和等值电路 10.1 对称分量法10.2 对称分量法在不对称故障分析中的应用10.3 同步发电机的负序和零序电抗10.4 异步电动机的负序电抗和零序电抗10.5 变压器的零序电抗10.6 架空输电线的零序阻抗10.7 电缆线路的零序阻抗10.8 电力系统的序网络小结思考题与习题第11章电力系统简单不对称故障的分析和计算 11.1 单相接地短路11.2 两相短路11.3 两相短路接地11.4 正序等效定则的应用11.5 非故障处电流和电压的计算11.6 非全相运行的分析计算小结思考题与习题第三篇电力系统的机电暂态第12章电力系统稳定性概述12.1 概述12.2 同步发电机组的转子运动方程12.3 简单电力系统的功角特性12.4 复杂电力系统的功角特性12.5 同步发电机自动调节励磁系统小结思考题与习题第13章电力系统静态稳定13.1 简单电力系统的静态稳定13.2 负荷的静态稳定13.3 小干扰法分析电力系统静态稳定13.4 自动调节励磁系统对静态稳定的影响 13.5 提高电力系统静态稳定的措施小结思考题与习题第14章电力系统暂态稳定14.1 电力系统暂态稳定概述14.2 简单电力系统的暂态稳定14.3 复杂电力系统暂态稳定的分析计算 14.4 提高电力系统暂态稳定性的措施14.5 电力系统的异步运行小结思考题与习题第四篇电力系统计算的计算机算法第15章电力网络的数学模型15.1 电力网络的基本方程式15.2 节点导纳矩阵及其算法15.3 节点阻抗矩阵及其算法小结思考题与习题第16章电力系统故障的计算机算法16.1 概述16.2 对称故障的计算机算法16.3 简单不对称故障的计算机算法小结思考题与习题第17章电力系统潮流计算的计算机算法 17.1 概述17.2 潮流计算的基本方程17.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算17.4 pq分解法潮流计算小结思考题与习题第18章电力系统稳定的计算机算法18.1 简化模型的暂态稳定计算18.2 简化模型的静态稳定计算小结思考题与习题附录附录1 程序清单1.1 形成节点导纳矩阵1.2 形成节点阻抗矩阵1.3 对称故障的计算1.4 用计算曲线计算对称故障1.5 简单不对称故障的计算1.6 牛顿-拉夫逊法潮流计算1.7 户口分解法潮流计算1.8 分段法确定发电机转子摇摆曲线1.9 小干扰法判断系统的静态稳定附录2 短路电流周期分量计算曲线数字表参考文献电力系统分析(第2版)目录《电力系统分析(第2版)》是教育科学“十五”国家规划课题研究成果之一。
电力系统分析孟祥萍PPT课件PPT课件
本章提示 系统发生单相接地短路、两相短路、两相短路
接地时，短路点处的边界条件、系统的复合序 网以及短路点处各相电流、电压的计算； 正序等效定则在不对称故障分析中的应用； 计算系统非故障处的电流、电压的方法及电压 和电流的对称分量经变压器后，其大小与相位 的变化同变压器的关系； 非全相运行（单相断线、两相断线）的分析与 计算方法。
侧电压 300
Ua1 U A1e j300 Ua2 U A2e j30o
a）接线方式 b）正序分量 c）负序分量 图11.12 Y，d11变压器两侧电压相量
第24页/共38页
11.5.2 电压和电流对称分量经变压器后的相 位变化
➢ d侧的正序线电流超前Y侧正 序线电流 300 ➢d侧的负序线电流落后于Y侧负 序线电流 300
，
Ia1 IA1e j300 , Ia2 IA2e j300
Y，d联接的变压器，在三角形侧 的外电路中不含零序分量。
若负序分量由三角形侧传变到星形 侧: ➢正序分量顺时针方向转过 300 ➢负序分量逆时针方向转过 300
a）正序分量 b）负序分量 图11.13 Y，d11变压器两侧电流相量
第25页/共38页
短路时的电流相等。
n代表短路 的类型
I
(n) fa1
U fa(0) j(x1 x(n) )
（11.23）
x
(n)
表示附加电抗，其值
随短路的类型不同而变化
故障相电流可以写为： I f M (n) I fa1 （11.24）
系数为故障相短路电流相对于正序电流分量 的倍数，其值与短路类型有关。
第15页/共38页
4.依据式（11.23）计算短路点的正序电流；
5.依据式（11.24）计算短路点的故障相电流；
接地时，短路点处的边界条件、系统的复合序 网以及短路点处各相电流、电压的计算； 正序等效定则在不对称故障分析中的应用； 计算系统非故障处的电流、电压的方法及电压 和电流的对称分量经变压器后，其大小与相位 的变化同变压器的关系； 非全相运行（单相断线、两相断线）的分析与 计算方法。
侧电压 300
Ua1 U A1e j300 Ua2 U A2e j30o
a）接线方式 b）正序分量 c）负序分量 图11.12 Y，d11变压器两侧电压相量
第24页/共38页
11.5.2 电压和电流对称分量经变压器后的相 位变化
➢ d侧的正序线电流超前Y侧正 序线电流 300 ➢d侧的负序线电流落后于Y侧负 序线电流 300
，
Ia1 IA1e j300 , Ia2 IA2e j300
Y，d联接的变压器，在三角形侧 的外电路中不含零序分量。
若负序分量由三角形侧传变到星形 侧: ➢正序分量顺时针方向转过 300 ➢负序分量逆时针方向转过 300
a）正序分量 b）负序分量 图11.13 Y，d11变压器两侧电流相量
第25页/共38页
短路时的电流相等。
n代表短路 的类型
I
(n) fa1
U fa(0) j(x1 x(n) )
（11.23）
x
(n)
表示附加电抗，其值
随短路的类型不同而变化
故障相电流可以写为： I f M (n) I fa1 （11.24）
系数为故障相短路电流相对于正序电流分量 的倍数，其值与短路类型有关。
第15页/共38页
4.依据式（11.23）计算短路点的正序电流；
5.依据式（11.24）计算短路点的故障相电流；
电力系统分析 第五章 电力系统正常运行方式的调整与控制 ppt
3 滑阀；
4 油动机 5 进汽阀 6 油动机活塞
12
综合误差信号：
Uerr ( Pset P ) KG ( f set f ) G
13
二、 发电机组的有功功率－频率静态特性
机组的频率特性：在自动调速系统作用下， 发电机组输出的有功功率和频率之间的稳 定关系。
P Pset KG ( f set f ) G
17
§5.1电力系统中有功功率和频率的调整和控制
三、 频率的一次调整
1) 简述：由于负荷突增， 发电机组功率不能及 时变动而使机组减速， 系统频率下降，同时， 发电机组功率由于调 速器的一次调整作用 而增大，负荷功率因 其本身的调节效应而 减少，经过一个衰减 的振荡过程，达到新 的 平 衡 。 P P0' PG B' A' A O' B ΔPL0 O PL´ PL
P0
f0' f0
f
18
f fo' fo 0
OA OB BA PL 0 OB BO K G f BA AB K L f PL 0 AO OB BA K G f K L f K S f K G K L f
14
§5.1电力系统中有功功率和频率的调整和控
二、 发电机组的有功功率－频率静态特性
2、概念介绍
1) 发电机的单位调节功率：发电机组原动机或电源频 率特性的斜率。
制
PG MW / Hz KG f PG f N K G* K G f N / PGN PGN f
标志着随频率的升降发电机组发出功率减少或增 加的多寡。
炉启停
调频器 频率的二次调整
电力系统分析课件
电力系统分析的案例分析
通过案例分析，我们可以深入了解电力系统分析在实际应用中的具体作用和效果。这些案例将涵盖不同 类型的电力系统和不同的分析场景。
结论和总结
通过电力系统分析，我们可以发现潜在问题，并采取相应点和要点。
电力系统分析ppt课件
这份电力系统分析ppt课件将为您介绍电力系统的基本概念和原理，包括电力 系统的组成和拓扑结构，以及电力系统分析的目的和方法。
电力系统的基本概念和原理
了解电力系统的基本概念如电压、电流、功率以及电力传输的原理对于分析和优化电力系统至关重要。
电力系统的组成和拓扑结构
电力系统由多种组件组成，包括发电厂、变电站、输电线路和配电系统。了解电力系统的拓扑结构有助 于优化电力传输和分配。
电力系统分析的目的和方法
电力系统分析的目的是识别和解决潜在问题，并确保电力系统的稳定运行。 了解电力系统分析的常用方法和技术可以帮助我们做出准确的决策。
电力系统分析的常用工具和技术
电力系统分析常使用各种工具和技术，例如潮流计算、短路分析和负荷流动分析。这些工具和技术可以 帮助我们评估电力系统的性能和安全性。
电力系统分析教学课件(下)
• 经济分配的目标函数和约束条件 ➢约束条件:机组的最大和最小功率
PGimin PGi PGimax
4.1.5电力系统有功功率的经济分配
• 多个发电厂间的负荷经济分配
• 忽略网损时的有功负荷经济分配 等微增量准则
Fi
PGi
dF1 dF2 dPG1 dPG2
F dF1 P dF2 P 0
4.2.3电力系统的电压调整
➢有载调压变压器 ➢加压调压变压器
4.2.3电力系统的电压调整
• 无功功率补偿调压 ➢并联补偿 ➢串联补偿
4.2.3电力系统的电压调整
• 无功功率的经济分配 等网损微增率准则 例
4.2.3电力系统的电压调整
• 例 两发电厂联合向负载供电。有功功率由 两个发电厂平均分担。试确定无功功率的 最优分配。
4.2.4电力系统综合调压
• 例: 升压变压器分接头的选择。 系统结构如图所示.最大负荷时母线2电压为 120KV,最小负荷时母线2电压为114KV,发 电机电压调节范围为6~6.6KV.试选择变压 器分接头.
4.2.5电力系统无功功率的最优分配
• 例: 三绕组变压器分接头的选择 图中所示为三绕组变压器的最大负荷功率。 最小负荷功率为最大功率的一半。高压母 线在最大负荷时的电压为112KV，最小负 荷时的电压为115 KV。中、低压母线在最 大、最小负荷时的允许电压偏移分别为0与 +7.5%。试选择高、中压绕组的分接头。
电力系统分析教学课件
（下）
目录
• 第一章电力系统的基本概念 • 第二章电网等值 • 第三章电力系统潮流计算 • 第四章电力系统运行方式的调整和控制 • 第五章电力系统故障分析 • 第六章电力系统稳定性分析
第四章 电力系统运行方式 的调整和控制
PGimin PGi PGimax
4.1.5电力系统有功功率的经济分配
• 多个发电厂间的负荷经济分配
• 忽略网损时的有功负荷经济分配 等微增量准则
Fi
PGi
dF1 dF2 dPG1 dPG2
F dF1 P dF2 P 0
4.2.3电力系统的电压调整
➢有载调压变压器 ➢加压调压变压器
4.2.3电力系统的电压调整
• 无功功率补偿调压 ➢并联补偿 ➢串联补偿
4.2.3电力系统的电压调整
• 无功功率的经济分配 等网损微增率准则 例
4.2.3电力系统的电压调整
• 例 两发电厂联合向负载供电。有功功率由 两个发电厂平均分担。试确定无功功率的 最优分配。
4.2.4电力系统综合调压
• 例: 升压变压器分接头的选择。 系统结构如图所示.最大负荷时母线2电压为 120KV,最小负荷时母线2电压为114KV,发 电机电压调节范围为6~6.6KV.试选择变压 器分接头.
4.2.5电力系统无功功率的最优分配
• 例: 三绕组变压器分接头的选择 图中所示为三绕组变压器的最大负荷功率。 最小负荷功率为最大功率的一半。高压母 线在最大负荷时的电压为112KV，最小负 荷时的电压为115 KV。中、低压母线在最 大、最小负荷时的允许电压偏移分别为0与 +7.5%。试选择高、中压绕组的分接头。
电力系统分析教学课件
（下）
目录
• 第一章电力系统的基本概念 • 第二章电网等值 • 第三章电力系统潮流计算 • 第四章电力系统运行方式的调整和控制 • 第五章电力系统故障分析 • 第六章电力系统稳定性分析
第四章 电力系统运行方式 的调整和控制
《电力系统分析》课件
成本分析
分析电力系统的成本包括发电成本、输电成本、 配电成本等，以确定电力系统的总成本和成本 分布情况。
结论
1 现状与发展
电力系统分析技术不断发展，各种新技术的应用，促进了电力系统的稳定性和高效性。
2 应用前景
随着我国对清洁能源的重视和新一代电力系统改造的推进，电力系统分析在应用范围和 深度上将会有更大发展。
应用
电力系统保护主要应用于保护 系统中各部分的设备、线路和 运行状态，例如对短路、过流、 瞬时停电等异常情况的保护。
电力系统经济性分析
概述
电力系统经济性分析主要是为了确定电力系统 的经济成本和收益，并据此根据电力市场供需 情况对电力系统进行调整。
负荷分析
负荷分析是指对各部分的输电能力、发电能力 等进行评估，以保证电力系统的稳定、安全和 高效运行。
3 重要性
电力系统分析是指导电力系统设计和运行的重要手段，其作用不可小视。
输效率、降低电力系统成本、实现电
力系统的可持续发展等。
3
方法
电力系统优化方法包括电源替代、设 备调节等多种手段，其中基于现代数 学理论的优化算法应用得越来越广泛。
电力系统保护
概述
电力系统保护是指为了维护电 力系统的安全可靠运行，通过 安装保护装置对电力系统中各 部分进行保护。
分类
电力系统保护通常分为高压、 低压、多层等不同的保护层次 和保护方式。
稳定性分类
电力系统的稳定性通常分为动态稳定性、静态稳定性和暂态稳定性。
评价方法
一般采用动态稳定分析和稳定裕度评价来进行电力系统稳定性评估。
电力系统优化
1
定义
优化是指针对电力系统状况、设备的
目标
2
电力系统分析教学课件第五章
C1 =6000+300 PG1 +105 10-3 PG21
（元/h）
C2 =5000+250 PG 2 +110 10-3 PG22
（元/h）
式中，P1、P2的单位为MW。
当系统总负荷PL在分别为500、800、1400MW时，为使在不同总负荷下总发电成本
C最小，试求各发电厂的功率、发电成本微增率以及运行总成本。这里不计发电机
抽水蓄能
无调节水库
日、月、年、多年调节水库
各类发电厂的运行特点
3 核电厂
一次建设投资达、运行费用小
核
电
厂
技术最小负荷取决于汽轮机10%-15%
投、退、负荷急剧变化时耗能、费时，易于损坏设备厂
4 可再生能源电厂
风
电
、
光
伏
发电具有间歇性与波动性，光伏受昼夜、阴晴影响，风电受风资源影响
单机装机容量小、且分散
G2
dP
G2
依据等发电成本微增率原则，当分配两发电厂发电功率使它们具有相等的发电成本微增
率时，两电站运行总成本最低，于是有
300+210 10-3 PG1 =250+220 10-3 PG 2
300+210 10-3 PG1 =250+220 10-3 ( PL PG1 )
220 103 PL 50
✓ 备用容量配置的大小对电力系统产生哪些影响？
讨论
✓ 储能技术的飞速发展使得电能的大量存储成为可能，这会给有功功率平衡带
来哪些影响？
2
PART
有功功率的经济分配
问题
电力系统运行的基本要求：
保证可靠持续供电、良好的电能质量、运行经济性。
（元/h）
C2 =5000+250 PG 2 +110 10-3 PG22
（元/h）
式中，P1、P2的单位为MW。
当系统总负荷PL在分别为500、800、1400MW时，为使在不同总负荷下总发电成本
C最小，试求各发电厂的功率、发电成本微增率以及运行总成本。这里不计发电机
抽水蓄能
无调节水库
日、月、年、多年调节水库
各类发电厂的运行特点
3 核电厂
一次建设投资达、运行费用小
核
电
厂
技术最小负荷取决于汽轮机10%-15%
投、退、负荷急剧变化时耗能、费时，易于损坏设备厂
4 可再生能源电厂
风
电
、
光
伏
发电具有间歇性与波动性，光伏受昼夜、阴晴影响，风电受风资源影响
单机装机容量小、且分散
G2
dP
G2
依据等发电成本微增率原则，当分配两发电厂发电功率使它们具有相等的发电成本微增
率时，两电站运行总成本最低，于是有
300+210 10-3 PG1 =250+220 10-3 PG 2
300+210 10-3 PG1 =250+220 10-3 ( PL PG1 )
220 103 PL 50
✓ 备用容量配置的大小对电力系统产生哪些影响？
讨论
✓ 储能技术的飞速发展使得电能的大量存储成为可能，这会给有功功率平衡带
来哪些影响？
2
PART
有功功率的经济分配
问题
电力系统运行的基本要求：
保证可靠持续供电、良好的电能质量、运行经济性。
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电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
例：
中枢点 中枢点
电力系统的电压中枢点
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.2 电枢点的电压偏移
中枢点电压曲线的编制:
图5.7 中枢点电压允许变化范围
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.2 电枢点的电压偏移
中枢点电压曲线的编制:
图5.7 中枢点电压允许变化范围
由电容器组与可调电抗器组成
发出感性无功功率 吸取感性无功功率
优点: 调节能力强，反应速度快，特性平滑, 可
分相补偿, 维护简单, 损耗小。 缺点: 最大补偿量正比于电压平方, 电压低时补 偿量小；谐波对电力系统产生污染。
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
1、无功负荷
异步电动机
+
5.2.2 无功负荷及无功损耗
n台变压器关联运行时，变压器总无功损耗
QT
电力系统分析
U S %S NT S 2 nQo ( ) n 100 S NT
5.2.3 无功功率平衡
运行中的无功平衡表示式
5.2 电力系统的无功功率平衡
QGC
系统发出的无功功率
Q GC
QD＋ Q
系统中所有负荷 需要的无功功率 网络元件中的无功损耗
5.2.3 无功功率平衡
电力系统分析
5.2.1 无功功率电源
同步发电机 同步调相机
5.2 电力系统的无功功率平衡
无功电源
静电电容器
无功补偿装置
静止补偿器
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
同步发电机
发电机既是唯一的有功功率电源，同时也 是最基本的无功功率电源。
发电机发QG的能力与同时发出的PG有关, 由发电机的PQ极限曲线决定。 系统中有备用有功电源时,可将负荷中心的 发电机降低功率因数运行，少发有功、多 发无功, 有利于无功的局部平衡，提高系统 电压水平。
提高发电机电压
降低发电机电压
电力系统分析
∆Umax=6% ∆Umin=2.4%
∆Umax=8% ∆Umin=3.2%
∆Umax=6% ∆Umax=6% ∆Umin=2.4% ∆Umin=2.4%
∆Umax=4% ∆Umin=1.6%
∆Umax=8% ∆Umin=3.2%
G
110kv 3−10kv 380/220V ∑∆Umax=38% ∑∆Umin=15.2%
多电压级系统中的电压损耗
对于较长线路、多 电压级输电,此时仅 靠调节发电机不能 满足要求
电力系统分析
①适用于小系统 ②易于实现逆调压 ③此调压仅作辅助措施
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 来实现的，因此，这种调压措施也常叫利用变压 器分接头调压。
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。
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
双绕组升压变压器
升压变压器高压绕组分接头电压的 确定方法与降压变压器相同。 需要注意： 由于升压变压器中功率方向是从低压侧指向高 压侧，因此公式中 UT 前的符号应为正。 U 1 UT U1f u2N u2 要求发电机的端电压均取其额定电压，并按发 电机允许的电压偏移进行校验。 如果在发电机电压母线上有地方负荷，发电机 一般可采用逆调压方式调压。
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
双绕组降压变压器变比的选择
选择
最大运行方式 最小运行方式 算术平均值
U 1 max UT max U 1 f max u2N u 2 max
U 1 min UT min U 1 f min u2N u 2 min
U 1 f max U 1 f min U 1 fav 2
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
第5章 电力系统的无功功率平衡与电压调整
本章提示 5.1 电压调整的必要性 5.2 电力系统的无功功率平衡 5.3 电力系统的电压管理
5.4 电压调整的措施
小结
电力系统分析
本章提示
调压的意义及电压的允许波动范围；
电力系统的无功功率平衡及无功补偿装置的作
用；
电压中枢点的概念及中枢点的调压方式；
jX
jX m I U 0
-
I
U
R s
U QD Qm Q X I 2 Xm
电力系统分析
2
2、无功损耗
输电线路的无功损耗
Ql QlX
5.2 电力系统的无功功率平衡
P12 Q12 B 2 2 Q B X ( U U L 1 2 ) 2 2 U1
2 P22 Q2 B 2 2 X ( U U L 1 2 ) 2 2 U2
当电压较低，对于35kV及以下的架空线路，ΔQB较 小，线路消耗无功。而对于110kV及以上的架空线 路，当传输功率较大时，ΔQLX大于ΔQB ，线路消耗
无功;当传输功率较小时，ΔQLX小于ΔQB ，线路就
相当于无功电源。
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.4 电压调整的基本原理
PR QX U D (U G K1 U ) / K 2 (U G K1 ) / K2 UN
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
PR QX U D (U G K1 U ) / K 2 (U G K1 ) / K2 UN
调压的措施。
电力系统分析
5.1 电压调整的必要性
5.1.1 电压偏移对用电设备的影响 5.1.2 用户允许电压偏移值
电力系统分析
5.1 电压调整的必要性
5.1.1 电压偏移对用电设备的影响
白炽灯 异步电动机 电子设备
白炽灯特性曲线 异步电动机的电压特性
电力系统分析
5.1 电压调整的必要性
电力系统分析
静电电容器
5.2 电力系统的无功功率平衡
并联电容器只能向系统供给感性无功功率。
优点：容量可调；集中或分散使用；投资费 用小；有功功率损耗小（额定容量的0.3%0.5%） U2
QC XC
缺点：节点电压下降时，向系统供给的无功 功率下降
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
静止补偿器
校验
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
例 5.2
有一降压变压器归算至高压侧的阻抗
ZT=（2.44+j40）Ω ，变压器的额定电压为
110±2×2.5%/6.3kV，在最大负荷时，变压器高
压侧通过功率为(28+j14)MVA，高压母线电压为
113KV，低压母线侧要求电压为6kV；在最小负荷
时，变压器高压侧通过功率为(10+j6)MVA，高压 母线电压为115KV,低压母线要求电压为6.6kV。 试选择该变压器的分接头。
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
变压器的无功损耗
QT QTX
S 2 Qo ( ) X T U 2 BT U
U S％S 2 U N 2 I o % U S %S NT S 2 I o % QT ( ) SNT ( ) S NT 100S NT U 100 100 S NT 100
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
双绕组降压变压器
变压器高压绕 变压器归算到高压 变压器高压母 组分接头电压 侧的阻抗电压损耗 线的实际电压 变压器低压 U 1 UT U 1 f 绕组额定电压 K
u2
u2N
按调压要求变压 U U 1 T U1 f 器低压绕组电压
u2
u2 N
6
0
0
0
S
s
0
0
% 10.5, P0 47 KW , I 0 % 2.7
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
~ S1
1
(8.5 j 20.5)
2
(1.22 j 20.16)
~ SL
j3.41M var
~ S2
(40 j30) MV A
j3.41M var (0.094 j1.7)MV A
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.3
中枢点电压的调压方式
逆调压
调压方式
顺调压
常调压（恒调压）
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.3 中枢点电压的调整方式
逆调压：在最大负荷时提高中枢点电压，但不高于网络额 定电压的105%，最小负荷时降低中枢点电压，但不低于网 络额定电压的调整方式称为“逆调压”。 逆调压方式适用于供电线路较长、负荷波动较大的中枢点。 顺调压：在最大负荷时允许中枢点电压降低，但不低于网络 额定电压的102.5%，在最小负荷时，允许中枢点电压升高， 但不高于网络额定电压的107.5%。 顺调压方式适用于供电线路不长，负荷波动不大的变电所。 常调压（恒调压）：任何负荷下，中枢点电压保持基本不变， 一般比网络额定电压高2%~5%。
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。
电力系统分析
5.4.2 改变变压器变比调压
普通变压器
5.4
电压调整的措施
35±5%/6.3KV变压器： 主分接头电压为 35KV 附加分接头电压为 35（1+5%）=36.5KV 35（1-5%）=33.25KV 121±2×2.5%/10.5kv变压器： 主分接头电压为 121KV 附加分接头电压为 121（1+5%）=127.05KV 121（1+2.5%=124.025KV 121（1-2.5%）=117.95KV 121（1-5%）=114.95KV
5.3 电力系统的电压管理
例：
中枢点 中枢点
电力系统的电压中枢点
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.2 电枢点的电压偏移
中枢点电压曲线的编制:
图5.7 中枢点电压允许变化范围
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.2 电枢点的电压偏移
中枢点电压曲线的编制:
图5.7 中枢点电压允许变化范围
由电容器组与可调电抗器组成
发出感性无功功率 吸取感性无功功率
优点: 调节能力强，反应速度快，特性平滑, 可
分相补偿, 维护简单, 损耗小。 缺点: 最大补偿量正比于电压平方, 电压低时补 偿量小；谐波对电力系统产生污染。
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
1、无功负荷
异步电动机
+
5.2.2 无功负荷及无功损耗
n台变压器关联运行时，变压器总无功损耗
QT
电力系统分析
U S %S NT S 2 nQo ( ) n 100 S NT
5.2.3 无功功率平衡
运行中的无功平衡表示式
5.2 电力系统的无功功率平衡
QGC
系统发出的无功功率
Q GC
QD＋ Q
系统中所有负荷 需要的无功功率 网络元件中的无功损耗
5.2.3 无功功率平衡
电力系统分析
5.2.1 无功功率电源
同步发电机 同步调相机
5.2 电力系统的无功功率平衡
无功电源
静电电容器
无功补偿装置
静止补偿器
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
同步发电机
发电机既是唯一的有功功率电源，同时也 是最基本的无功功率电源。
发电机发QG的能力与同时发出的PG有关, 由发电机的PQ极限曲线决定。 系统中有备用有功电源时,可将负荷中心的 发电机降低功率因数运行，少发有功、多 发无功, 有利于无功的局部平衡，提高系统 电压水平。
提高发电机电压
降低发电机电压
电力系统分析
∆Umax=6% ∆Umin=2.4%
∆Umax=8% ∆Umin=3.2%
∆Umax=6% ∆Umax=6% ∆Umin=2.4% ∆Umin=2.4%
∆Umax=4% ∆Umin=1.6%
∆Umax=8% ∆Umin=3.2%
G
110kv 3−10kv 380/220V ∑∆Umax=38% ∑∆Umin=15.2%
多电压级系统中的电压损耗
对于较长线路、多 电压级输电,此时仅 靠调节发电机不能 满足要求
电力系统分析
①适用于小系统 ②易于实现逆调压 ③此调压仅作辅助措施
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 来实现的，因此，这种调压措施也常叫利用变压 器分接头调压。
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。
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
双绕组升压变压器
升压变压器高压绕组分接头电压的 确定方法与降压变压器相同。 需要注意： 由于升压变压器中功率方向是从低压侧指向高 压侧，因此公式中 UT 前的符号应为正。 U 1 UT U1f u2N u2 要求发电机的端电压均取其额定电压，并按发 电机允许的电压偏移进行校验。 如果在发电机电压母线上有地方负荷，发电机 一般可采用逆调压方式调压。
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
双绕组降压变压器变比的选择
选择
最大运行方式 最小运行方式 算术平均值
U 1 max UT max U 1 f max u2N u 2 max
U 1 min UT min U 1 f min u2N u 2 min
U 1 f max U 1 f min U 1 fav 2
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
第5章 电力系统的无功功率平衡与电压调整
本章提示 5.1 电压调整的必要性 5.2 电力系统的无功功率平衡 5.3 电力系统的电压管理
5.4 电压调整的措施
小结
电力系统分析
本章提示
调压的意义及电压的允许波动范围；
电力系统的无功功率平衡及无功补偿装置的作
用；
电压中枢点的概念及中枢点的调压方式；
jX
jX m I U 0
-
I
U
R s
U QD Qm Q X I 2 Xm
电力系统分析
2
2、无功损耗
输电线路的无功损耗
Ql QlX
5.2 电力系统的无功功率平衡
P12 Q12 B 2 2 Q B X ( U U L 1 2 ) 2 2 U1
2 P22 Q2 B 2 2 X ( U U L 1 2 ) 2 2 U2
当电压较低，对于35kV及以下的架空线路，ΔQB较 小，线路消耗无功。而对于110kV及以上的架空线 路，当传输功率较大时，ΔQLX大于ΔQB ，线路消耗
无功;当传输功率较小时，ΔQLX小于ΔQB ，线路就
相当于无功电源。
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.4 电压调整的基本原理
PR QX U D (U G K1 U ) / K 2 (U G K1 ) / K2 UN
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
PR QX U D (U G K1 U ) / K 2 (U G K1 ) / K2 UN
调压的措施。
电力系统分析
5.1 电压调整的必要性
5.1.1 电压偏移对用电设备的影响 5.1.2 用户允许电压偏移值
电力系统分析
5.1 电压调整的必要性
5.1.1 电压偏移对用电设备的影响
白炽灯 异步电动机 电子设备
白炽灯特性曲线 异步电动机的电压特性
电力系统分析
5.1 电压调整的必要性
电力系统分析
静电电容器
5.2 电力系统的无功功率平衡
并联电容器只能向系统供给感性无功功率。
优点：容量可调；集中或分散使用；投资费 用小；有功功率损耗小（额定容量的0.3%0.5%） U2
QC XC
缺点：节点电压下降时，向系统供给的无功 功率下降
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
静止补偿器
校验
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
例 5.2
有一降压变压器归算至高压侧的阻抗
ZT=（2.44+j40）Ω ，变压器的额定电压为
110±2×2.5%/6.3kV，在最大负荷时，变压器高
压侧通过功率为(28+j14)MVA，高压母线电压为
113KV，低压母线侧要求电压为6kV；在最小负荷
时，变压器高压侧通过功率为(10+j6)MVA，高压 母线电压为115KV,低压母线要求电压为6.6kV。 试选择该变压器的分接头。
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
变压器的无功损耗
QT QTX
S 2 Qo ( ) X T U 2 BT U
U S％S 2 U N 2 I o % U S %S NT S 2 I o % QT ( ) SNT ( ) S NT 100S NT U 100 100 S NT 100
电力系统分析
5.4
电压调整的措施
双绕组降压变压器
变压器高压绕 变压器归算到高压 变压器高压母 组分接头电压 侧的阻抗电压损耗 线的实际电压 变压器低压 U 1 UT U 1 f 绕组额定电压 K
u2
u2N
按调压要求变压 U U 1 T U1 f 器低压绕组电压
u2
u2 N
6
0
0
0
S
s
0
0
% 10.5, P0 47 KW , I 0 % 2.7
电力系统分析
5.2 电力系统的无功功率平衡
~ S1
1
(8.5 j 20.5)
2
(1.22 j 20.16)
~ SL
j3.41M var
~ S2
(40 j30) MV A
j3.41M var (0.094 j1.7)MV A
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.3
中枢点电压的调压方式
逆调压
调压方式
顺调压
常调压（恒调压）
电力系统分析
5.3 电力系统的电压管理
5.3.3 中枢点电压的调整方式
逆调压：在最大负荷时提高中枢点电压，但不高于网络额 定电压的105%，最小负荷时降低中枢点电压，但不低于网 络额定电压的调整方式称为“逆调压”。 逆调压方式适用于供电线路较长、负荷波动较大的中枢点。 顺调压：在最大负荷时允许中枢点电压降低，但不低于网络 额定电压的102.5%，在最小负荷时，允许中枢点电压升高， 但不高于网络额定电压的107.5%。 顺调压方式适用于供电线路不长，负荷波动不大的变电所。 常调压（恒调压）：任何负荷下，中枢点电压保持基本不变， 一般比网络额定电压高2%~5%。
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。
电力系统分析
5.4.2 改变变压器变比调压
普通变压器
5.4
电压调整的措施
35±5%/6.3KV变压器： 主分接头电压为 35KV 附加分接头电压为 35（1+5%）=36.5KV 35（1-5%）=33.25KV 121±2×2.5%/10.5kv变压器： 主分接头电压为 121KV 附加分接头电压为 121（1+5%）=127.05KV 121（1+2.5%=124.025KV 121（1-2.5%）=117.95KV 121（1-5%）=114.95KV