电力系统暂态分析(第五章课件第一部分)
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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.
电力系统暂态分析总复习
•
•
Uf Uf 0Zff If
•
•
Uf zf I f 0
•
If
•
Uf0
Z ff z f
第四章 电力系统运行稳定性的基本 概念和各元件的机电特性
第一节 电力系统运行稳定性的基本概念
第二节 同步发电机组的机电特性 第三节 发电机励磁系统与原动机系统
数学模型
第一节 电力系统运行稳定性 的基本概念
3
12
12
12
派克变换实现了不同坐标系电流 的等价变换
派克变 换矩阵
idq0 Piabc
iaR uq R
0
id iq
pd pq
11ssqd
u0
R
i0
p0
0
uf
Rf
if
pf
0
0 0
0
RD
RQ
（一）列出系统状态变量偏移量的线性状态方程
dδ dt
ω 1ω0
dω dt
1 TJ
PT
E qU xd
sinδ
0
1
dδ( δ) dt
dδ dt
ωω 0
d( 1ω) dt
dd tωT1J PT
EqUsi xd
nδ(0 δ)
PeE xq dU sin δ0 (δ)E xq dU siδn0ddP δe0δ21!dd2δP 2e0δ2 E xq dU siδn0ddP δe0δP0PePTPe
第二节 同步发电机组的机电特性
重点：
发电机转子运动方程 掌握发电机组的惯性时间常数及物理意义。 推导隐极机以Eq、E’q、E’、UG表示的有功功率表达式 功率极限、暂态磁阻功率的概念 隐极机、凸极机功率极限的区别
稳态分析讲义之高等电力系统稳态分析第五章电力系统复杂故障分析
一、复杂故障计算
严格地讲电力系统的短路故障或其他复杂的故 障都伴随着复杂的电磁和机电暂态过程。在整 个故障期间电力系统各部分的电流和电压是随 时间变化比其中不仅包括幅值随时间变化的工 频周期分量，同时还有随时间衰减的非周期分 员以及其他频率的周期分量。所以，完整的短 路电流及复杂故障计算要求解微分方程和代数 方程组。
当xk1=xk2=1时，利用xk3=-1/2和xk3= 3 / 2 ， 构成两个不同的特征向量，就是克拉克 法的变换矩阵。
二、序分量原理
序分量法有如下的结论：
三相对称元件序导纳(阻抗)在所有序分量法 坐标下显然都是相同的，都等于其相导纳 (阻抗)矩阵的特征值。只不过，其称呼将随 序分量称呼的变化而变化。
相分量法能够轻松地处理任意的复杂故障， 程序实现也极其方便。
二、复杂故障计算的方法
不对称网络系统计算
随着电力工业的飞速发展，三相参数不对称 的元件不断出现，电力系统三相参数不对称 的问题越来越突出。由于参数的三相不对称， 元件不能实现在序分量坐标空间解耦，也就 不能形成独立的序网，因而序分量的序网连 接的故障处理方法也就不能继续使用了。
一、系统对称性分析： 轮换矩阵(循环对称矩阵)的特点
由于轮换元件的导纳参数矩阵都是轮换矩阵， 而轮换矩阵之间的四则运算结果仍然是轮换 矩阵，所以与轮换节点相关的自导纳和互导 纳矩阵都是轮换矩阵。
对于任意的轮换矩阵，恒有：
其中
一、系统对称性分析：
三相对称元件
如果各端三相电压之间发生任意交换，各电 压值对应的电流值能够始终不变。则称该元 件具有三相对称性。并称此元件为三相对称 元件。
二、序分量原理
可以求得
由于有重根，其特征向量只有两组，而 重根对应的组有两个自由基：
电力系统暂态分析课件
绪论
５、本门课程的重要意义和学习的难度 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 *电力系统应用中枢纽 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）
Z*( B 2) Z*( B1)
第二节 标幺值
２、电力系统元件阻抗标幺值的给出方 式： １）发电机
UN
PN
cos N
X*( N ) (电抗标么值)
U N SB X *( N ) U S B N
2
在 UB ,
பைடு நூலகம்
SB 下，
X *( B )
xL x0
x*( B ) SB SB xL 2 x0 2 UB UB
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 U N1 / U N 2
K23 U N 2 / U N 3
x1 , x2 , x3
——电抗各值（含变压 器电抗在内）
X T *( B ) X T SB 2 UB
第二节 标幺值
４、近似计算 １）近似计算的假定 变压器额定电压取为该侧电网平均电压
实质：升降压变均取主抽头为1.05 U N
第二节 标幺值
２）简化的作用 ①取一段电压基准为该电网平均电压， 则其他各段电压基准值均为本段电网平 均电压（1.05* U N ） 变压器标么值仅有容量归算
*(B2)
第五章-电力系统三相短路的暂态过程
短路全电流
Ri Ldd tiEms int()
i ip iap
短路电流的周期分量 ipIpm si nt ()（5-3）
短路电流周期分量幅值 Ipm
Em
R2 (L)2
电路的阻抗角
arctgL
R
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
短路全电流
i ip iap
短路电流非周期分量
iapCpetCexp t/T (a)（5-4）
突然短路时，回路阻抗下降，定子电流数值急剧变化，电枢反应磁通变 化，在转子绕组中感应电流，又反过来影响定子电流。
等这些感应电流因电阻的能量损耗衰减到零后，同步机达到稳态短路状 态。只在暂态存在的电流称为自由电流。
分析电流分量，分清自由分量、强制分量，转速不变，标幺值表示
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
进行短路计算。
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
确定计算条件：
①短路发生时系统的运行方式 ②短路的类型和发生地点 ③短路发生后所采取的措施等
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
5.2 恒定电势源电路的三相短路
◎清 风里的 一米阳 光
每 天，清 晨起来 总 喜欢打 开手机 因 为，
◎ 我 的 梦中 情人
一 刻 一 时 我 忽 然 傻想 把 你 作 为 我的梦 中情人 阳 光 添 了 几分光 彩
月亮漂
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
一、短路的暂态过程
ia
短路前a相的电势和电流：
eEmsin(t) i Imsin(t')
式中：
Im
Em
(RR')22(LL')2
动态电力系统分析第五章_暂态稳定性分析的直接法
P
pki i akk
二．直接法在多机系统稳定性分析中的应用
我们在势能曲线图上再画曲线，这曲线穿过不稳 定平衡点 且与等势能曲线正交。这曲线是一个闭 合线，该曲线将相角空间上的势能曲面分成两部分， S 在闭合线内部有 。这个闭合曲线就标为势能界 PEBS 面 。
于某一事故，如在临界切除时间稍大一点的时 刻清除事故，则系统的运行轨迹将紧靠某一鞍点穿 过 PEBS 。不同的事故地点一般是紧靠另一个鞍点 穿过 PEBS ，这个鞍点就是关联不稳定平衡点。
jAg 0
T j d j2 dt 2
jAg
P t P t P
Tj jAg Ej
TA g
EAg
g
g
二．直接法在多机系统稳定性分析中的应用
为了能从 n 维状态空间等值变换到便于分析的低维 空间，对（2），（3）式进行一次线性变换，记作 PCOIn,2 : R ER 。对某个特定划分 g 来说，其变换函 数为： T T , T T (3.4-4)
P P P
二．直接法在多机系统稳定性分析中的应用
势能界面法的基本步骤： ⑴．用快速方法计算持续事故轨迹； ⑵．计算在势能界面变号的函数，用以判断轨迹是否 与势能界面相交； ⑶．计算交点处 V 的值，近似为 Vcr ； V , V 时，即得 t cr ⑷．用积分法计算受扰轨迹，当 。
.
.
一．直接法简介
• 在电力系统应用直接法判断系统的稳定性有很长的 历史。有人认为：应用能量准则判断系统稳定性的 “等面积准则”是最早应用在电力系统的 Lyopunov函数。 • 1930年苏联学者戈列夫提出了用于多机系统的能 量准则，1947年英国学者马格纳逊提出了“暂态 能量法”。这以后几乎所有的Lyopunov函数的构 成方法都在电力系统的稳定分析中使用过，如初积 分法，二次型法，变量梯度法，祖波夫法，波波夫 法等等。
pki i akk
二．直接法在多机系统稳定性分析中的应用
我们在势能曲线图上再画曲线，这曲线穿过不稳 定平衡点 且与等势能曲线正交。这曲线是一个闭 合线，该曲线将相角空间上的势能曲面分成两部分， S 在闭合线内部有 。这个闭合曲线就标为势能界 PEBS 面 。
于某一事故，如在临界切除时间稍大一点的时 刻清除事故，则系统的运行轨迹将紧靠某一鞍点穿 过 PEBS 。不同的事故地点一般是紧靠另一个鞍点 穿过 PEBS ，这个鞍点就是关联不稳定平衡点。
jAg 0
T j d j2 dt 2
jAg
P t P t P
Tj jAg Ej
TA g
EAg
g
g
二．直接法在多机系统稳定性分析中的应用
为了能从 n 维状态空间等值变换到便于分析的低维 空间，对（2），（3）式进行一次线性变换，记作 PCOIn,2 : R ER 。对某个特定划分 g 来说，其变换函 数为： T T , T T (3.4-4)
P P P
二．直接法在多机系统稳定性分析中的应用
势能界面法的基本步骤： ⑴．用快速方法计算持续事故轨迹； ⑵．计算在势能界面变号的函数，用以判断轨迹是否 与势能界面相交； ⑶．计算交点处 V 的值，近似为 Vcr ； V , V 时，即得 t cr ⑷．用积分法计算受扰轨迹，当 。
.
.
一．直接法简介
• 在电力系统应用直接法判断系统的稳定性有很长的 历史。有人认为：应用能量准则判断系统稳定性的 “等面积准则”是最早应用在电力系统的 Lyopunov函数。 • 1930年苏联学者戈列夫提出了用于多机系统的能 量准则，1947年英国学者马格纳逊提出了“暂态 能量法”。这以后几乎所有的Lyopunov函数的构 成方法都在电力系统的稳定分析中使用过，如初积 分法，二次型法，变量梯度法，祖波夫法，波波夫 法等等。
电力系统暂态分析第五章课件第一部分
不对称故障的分析计算
• 不对称短路的故障分量分析方法 • 故障处的短路电流和电压 • 非故障处电流、电压的计算 • 非全相运行的分析计算
2021/9/21
1
不对称短路的故障分量分析方法
•
2021/9/21
2
不对称短路的故障分量分析方法
•
2021/9/21
3
不对称短路的故障分量分析方法
•
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4
不对称短路的故障分量分析方法
•
2021/9/21
5
不对称短路的故障分量分析方法
•
2021/9/21
6
不对称短路的故障分量分析方法
•
2021/9/21
7
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
8
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
9
故障处的短路电流和电压
• 单相经阻抗接地短路
2021/9/21
15
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
10
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
11
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
12
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
13
故障处的短路电流和电压
• 单相经阻抗接地短路
2021/9/21
14
故障处的短路电流和电压
• 不对称短路的故障分量分析方法 • 故障处的短路电流和电压 • 非故障处电流、电压的计算 • 非全相运行的分析计算
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不对称短路的故障分量分析方法
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不对称短路的故障分量分析方法
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不对称短路的故障分量分析方法
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4
不对称短路的故障分量分析方法
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不对称短路的故障分量分析方法
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6
不对称短路的故障分量分析方法
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7
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
8
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
9
故障处的短路电流和电压
• 单相经阻抗接地短路
2021/9/21
15
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
10
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
11
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
12
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2021/9/21
13
故障处的短路电流和电压
• 单相经阻抗接地短路
2021/9/21
14
故障处的短路电流和电压
电力系统暂态分析—电力系统机电暂态过程 (5)
▪ 简单系统的暂态稳定性
✓ 发电机转子运动分析
• 正常运行，在a点机械功 率与电磁功率相等；
• 发生短路，在b点机械功 率大于电磁功率，转子加 速，功角增大；
• 故障切除，在e点机械功 率小于电磁功率，转子减 速，但由于转速高于同步 速，功角继续增大，直到 转速恢复同步速。
电力系统机电暂态过程
▪ 简单系统的暂态稳定性
0
T1J（PT
PIIM
sin 0 )
1 （1 0.48 sin 33.92 ) 8.47
0.0864396
(0) 1
0
0h
33 .92
0
33 .92
(0) 1
0
0h 1 0.0864396
0.05 1.0043220
1(0) （1(0) 1) 360 f (1.0043220 1) 360 50 77.796
PIIM
cos 0
1(133.6
33.92
)
180
1.38cos133.6
0.48cos33.92
0.433
1.38 0.48
cm 64.3
电力系统机电暂态过程
• 解：
TJ
6 300 0.85 250
8.47s
• 用改进欧拉法计算极限切除时间，取h=0.05s
0 （0 1) 360 f 0
PIIM
cos 0
电力系统机电暂态过程
▪ 简单系统的暂态稳定性
✓ 极限切除角
0
arcsin
P0 PIM
h
arcsin
P0 PIIIM
cm
arccos
PT
( h
0 ) PIIIM cos h
✓ 发电机转子运动分析
• 正常运行，在a点机械功 率与电磁功率相等；
• 发生短路，在b点机械功 率大于电磁功率，转子加 速，功角增大；
• 故障切除，在e点机械功 率小于电磁功率，转子减 速，但由于转速高于同步 速，功角继续增大，直到 转速恢复同步速。
电力系统机电暂态过程
▪ 简单系统的暂态稳定性
0
T1J（PT
PIIM
sin 0 )
1 （1 0.48 sin 33.92 ) 8.47
0.0864396
(0) 1
0
0h
33 .92
0
33 .92
(0) 1
0
0h 1 0.0864396
0.05 1.0043220
1(0) （1(0) 1) 360 f (1.0043220 1) 360 50 77.796
PIIM
cos 0
1(133.6
33.92
)
180
1.38cos133.6
0.48cos33.92
0.433
1.38 0.48
cm 64.3
电力系统机电暂态过程
• 解：
TJ
6 300 0.85 250
8.47s
• 用改进欧拉法计算极限切除时间，取h=0.05s
0 （0 1) 360 f 0
PIIM
cos 0
电力系统机电暂态过程
▪ 简单系统的暂态稳定性
✓ 极限切除角
0
arcsin
P0 PIM
h
arcsin
P0 PIIIM
cm
arccos
PT
( h
0 ) PIIIM cos h
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。
2019暂态第5次课(1)
2019/11/27
电力系统稳态分析 合肥工业大学
4
2 空载, f(3)后内部物理过程及短路电流分析
一、各绕组磁链和短路电流分量
3、阻尼绕组磁链和短路电流分量
• 定子短路前等值的阻尼绕组D和Q中均无电流； • 短路后D绕组中和励磁绕组一样会感生直流电流
（对应定子中的交流）和基频交流电流； • Q绕组中只感生基频交流电流而没有直流电流，这
绕组中交流分量的起始值，就要用到短路瞬间SG定子电枢反应磁通的磁路，来决定定子
每相暂态等值电抗。
1、稳态值—电枢反应磁通的磁路
i f |0| 0 Eq|0|
Id
ad
Eaq|
U
=
0
Id E
Eaq ad Id Eaq = − jX ad Id E = − jX Id
= N = NFm = N • NI • m = N 2 • I • m = L • I Xd = L = N 2m
xd' = x + xa' d
直轴暂态电抗等值电路如 右图所示。
x
xf
xad
直轴暂态电抗等值电路
2019/11/27
电力系统稳态分析 合肥工业大学
16
• 转子绕组的自由直流分量产生的磁链相对转子静止，它将按转子绕组的时间常数 Td’'、Td’衰减，与它有依存关系的有定子绕组中的自由基波按时间常数Td’'、 Td’衰减。
2019/11/27
电力系统稳态分析 合肥工业大学
11
2 空载, f(3)后内部物理过程及短路电流分析
一、各绕组磁链和短路电流分量
电力系统稳态分析 合肥工业大学
6
2 空载, f(3)后内部物理过程及短路电流分析
第五章电力系统三相短路的暂态过程
空载运行 ia ib ic 0；
转子励磁绕组电流 if [0] uf [0] / Rf
磁链 f xf if xf if xadif f
定子中只有励磁绕组产生的主磁链ψ
d a
b
转子旋转 定子磁链作正弦变化
b
a0
主磁链
c
b
a cos( ) b cos( 120) c cos( 120)
非周期分量与合闸角α有关, 与短路前工作状态有关， 要从最 严重的情况考虑,以便于缩小短路的影响, 预防短路产生的不良后果 9
五、短路冲击电流
短路电流最大可能的瞬时值，用iim表示。
短路后感抗远大于电阻 90
短路前空载 , 电源电势过零值时 ,即 0时
Ipm的投影值最大,短路电流非周期分量最大
3 短路后达到稳态值 稳态电流--非周期电流衰减为零时，短路电流中剩下的
三相对称的周期分量 其值大小取决于电源电压幅值和短路回路总阻抗
7
三、短路电流曲线
iap0
iap
0
t
ip
在短路发生的时刻，短路前与短路后电流的瞬时值相等 在电路参数一定的前提下，周期电流幅值一定，若非周
期分量大，总电流的瞬时值大
突然短路时，回路阻抗下降，定子电流数值急剧变化，电枢反应 磁通变化，在转子绕组中感应电流，又反过来影响定子电流。
等这些感应电流因电阻的能量损耗衰减到零后，同步机达到稳态 短路状态。只在暂态存在的电流称为自由电流。
分析电流分量，分清自由分量、强制分量，转速不变，标幺值表示17来自二、超导体闭合回路磁链守恒
暂不考虑转子各绕组暂态电流的影响，定子电流分量有
电力系统暂态分析课件ppt
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第四章
电力系统运行稳定性的基本 概念和各元件的机电特性
第一节 电力系统运行稳定性的基本概念
第二节 同步发电机组的机电特性 第三节 发电机励磁系统与原动机系统
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第一节
电力系统运行稳定性 的基本概念
静态稳定：是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失
步或自发振荡，自动恢复到初始运行状态的能力。
暂态稳定：是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机组保
转子运动方程还可以用电角度表示dδ dt Nhomakorabeaω
ω
0
d 2δ
dω
dt 2
dt
TJ ω0
d2δ dt
M*
考虑到发电机惯性较大，一般机械角速度变化不是很大，所
电力系统运行稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下 受到某种干扰后，能否经过一定时间后回到原来的运行状态 或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。如果能够，则认 为系统在该正常运行状态下是稳定的。反之，若系统不能回 到原来的运行状态或者不能建立一个新的稳态运行状态，则 说明系统的状态变量没有一个稳态值，而是随着时间不断增 大或振荡，系统是不稳定的。
电力系统运行稳定性 的基本概念
➢功角稳定问题的原因——转矩不平衡
原动机转矩
电磁转矩
转子
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第四章
电力系统运行稳定性的基本 概念和各元件的机电特性
第一节 电力系统运行稳定性的基本概念
第二节 同步发电机组的机电特性 第三节 发电机励磁系统与原动机系统
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第一节
电力系统运行稳定性 的基本概念
静态稳定：是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失
步或自发振荡，自动恢复到初始运行状态的能力。
暂态稳定：是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机组保
转子运动方程还可以用电角度表示dδ dt Nhomakorabeaω
ω
0
d 2δ
dω
dt 2
dt
TJ ω0
d2δ dt
M*
考虑到发电机惯性较大，一般机械角速度变化不是很大，所
电力系统运行稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下 受到某种干扰后，能否经过一定时间后回到原来的运行状态 或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。如果能够，则认 为系统在该正常运行状态下是稳定的。反之，若系统不能回 到原来的运行状态或者不能建立一个新的稳态运行状态，则 说明系统的状态变量没有一个稳态值，而是随着时间不断增 大或振荡，系统是不稳定的。
电力系统运行稳定性 的基本概念
➢功角稳定问题的原因——转矩不平衡
原动机转矩
电磁转矩
转子
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
试论电力系统三相短路的暂态过程PPT(74张)
一、三相短路的暂态过程
• 恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电 压幅值和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。
发生短路时的微分方程
•短路前电路处于稳态：
eEmsin(t) i Imsin(t )
Im
Em
(RR)22(LL)2
tg1(LL)
等值隐极机法
无论是凸极机还是隐极机，一般都有 xd xq ，为 便于工程运算，常用等值隐极机法进行处理：
用电势 E Q和电抗 x q 作等值电路。假想电势 E Q 为：
R
短路电流的自由分量,记为 i aP t iaPCept CeTa （C为由初始条件决定的积分常数）
p— 特征方程 RpL0的根。
pR L
T a — 非周期分量电流衰减的时间常数。
Ta
1 p
L R
积分常数的求解
短路前电流
短路的全电流
iIm sin t() i iP ia P I Ps m itn () C t/T a e
5.3 同步电机突然三相短路的物理分析 一 、突然短路暂态过程的特点
•对称稳态运行时，电枢磁势的大小不随时间而变 化，在空间以同步速度旋转，它同转子没有相对运 动，因此不会在转子绕组中感应电流。
•突然短路时，定子电流在数值上发生急剧变化， 电枢反应磁通也随着变化，并在转子绕组中感应电 流，这种电流又反过来影响定子电流的变化。这种 定子和转子绕组电流的互相影响就是突然短路暂态 过程的特点。
对于周期电流，认为它在所计算的周期内是幅值恒
定的，其数值即等于由周期电流包络线所确定的t时
刻的幅值。因此，t时刻的周期电流有效值应为
I Pt
I Pmt 2
• 恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电 压幅值和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。
发生短路时的微分方程
•短路前电路处于稳态：
eEmsin(t) i Imsin(t )
Im
Em
(RR)22(LL)2
tg1(LL)
等值隐极机法
无论是凸极机还是隐极机，一般都有 xd xq ，为 便于工程运算，常用等值隐极机法进行处理：
用电势 E Q和电抗 x q 作等值电路。假想电势 E Q 为：
R
短路电流的自由分量,记为 i aP t iaPCept CeTa （C为由初始条件决定的积分常数）
p— 特征方程 RpL0的根。
pR L
T a — 非周期分量电流衰减的时间常数。
Ta
1 p
L R
积分常数的求解
短路前电流
短路的全电流
iIm sin t() i iP ia P I Ps m itn () C t/T a e
5.3 同步电机突然三相短路的物理分析 一 、突然短路暂态过程的特点
•对称稳态运行时，电枢磁势的大小不随时间而变 化，在空间以同步速度旋转，它同转子没有相对运 动，因此不会在转子绕组中感应电流。
•突然短路时，定子电流在数值上发生急剧变化， 电枢反应磁通也随着变化，并在转子绕组中感应电 流，这种电流又反过来影响定子电流的变化。这种 定子和转子绕组电流的互相影响就是突然短路暂态 过程的特点。
对于周期电流，认为它在所计算的周期内是幅值恒
定的，其数值即等于由周期电流包络线所确定的t时
刻的幅值。因此，t时刻的周期电流有效值应为
I Pt
I Pmt 2
第05章 电力系统安全分析
第五章 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）。
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）。
电力系统分析第五章电力系统故障与实用短路电流计算
突然短路暂态过程的特点 冲击电流大 电枢反应磁通发生变化，引起定、转子电流变化
发电机突然短路的特点 ① 速度快，近似认为转子转速不变，频率恒定，只 考虑电磁暂态过程，不考虑机械暂态过程。 ② 电机的磁路不饱和，即叠加原理可以应用。 ③ 励磁电压始终保持不变（电机端电压降低）。 ④ 短路发生在发电机的出线端，短路阻抗可看做发 电机定子绕组漏抗的一部分。
频电路的电枢反应
目的：
b
c
a
c y
将短路电流分解为各种分量，只是为了分析和计算的方便，实际 上每一个绕组都只有一个总电流。但是搞清楚突然短路时定于和转 子中各种电流分量出现的原因以及它们之间的相互关系，对短路的 分析计算有帮助。
24
补充归纳
定转子绕组各种电流分量之间的关系
强制分量
自由分量
定子方面
稳态短路电流 基频自由电流
其中： ipa Im sin(t )
t
ia Ce Ta
周期分量
自由分量
i (0)
Im
C
i
( 0 )
i
UImm(0) sin( (0) )
R2
a0
Im2L(02)
sin(
(0)
I
)
m sin( ) C
Im sin( )
8
得到：
ia ipa ia
Im sin(t ) [Im(0) sin( (0) ) Im sin( )]et /Ta
19
1. 突然三相短路后定子的短路电流
1、短路前（空载） 有：
id iq 0,
q 0,
i f [0] u f [0] / rf
a相（q轴）
w
定子绕组的总磁链：
发电机突然短路的特点 ① 速度快，近似认为转子转速不变，频率恒定，只 考虑电磁暂态过程，不考虑机械暂态过程。 ② 电机的磁路不饱和，即叠加原理可以应用。 ③ 励磁电压始终保持不变（电机端电压降低）。 ④ 短路发生在发电机的出线端，短路阻抗可看做发 电机定子绕组漏抗的一部分。
频电路的电枢反应
目的：
b
c
a
c y
将短路电流分解为各种分量，只是为了分析和计算的方便，实际 上每一个绕组都只有一个总电流。但是搞清楚突然短路时定于和转 子中各种电流分量出现的原因以及它们之间的相互关系，对短路的 分析计算有帮助。
24
补充归纳
定转子绕组各种电流分量之间的关系
强制分量
自由分量
定子方面
稳态短路电流 基频自由电流
其中： ipa Im sin(t )
t
ia Ce Ta
周期分量
自由分量
i (0)
Im
C
i
( 0 )
i
UImm(0) sin( (0) )
R2
a0
Im2L(02)
sin(
(0)
I
)
m sin( ) C
Im sin( )
8
得到：
ia ipa ia
Im sin(t ) [Im(0) sin( (0) ) Im sin( )]et /Ta
19
1. 突然三相短路后定子的短路电流
1、短路前（空载） 有：
id iq 0,
q 0,
i f [0] u f [0] / rf
a相（q轴）
w
定子绕组的总磁链：
电力系统暂态分析 第5章 简单电力系统
c os 2δ
系统必须运行在Seq＞0的状况下。Seq的大小标志着同步发电机
维持同步运行的能力。随着功角的逐步增大，整步功率系数将 逐步减小。当整步功率系数减小为零并进而改变符号时，发电 机就再没有能力维持同步运行，系统将非周期地丧失稳定。
第二节 简单电力系统静态稳定性 分析的小干扰法
三、阻尼对静态稳定的影响
X0
第二节 简单电力系统静态稳定性 分析的小干扰法
dX / dt AX
f1
x1
A=
f
n
x1
f1
xn
f n
xn
雅可比矩阵
第二节 简单电力系统静态稳定性 分析的小干扰法
李雅普诺夫稳定性判断原则是，若线性化方程中的A矩阵没有
零值和实部为零值的特征值，则非线性系统的稳定性可以完全 由线性化方程的稳定性来决定。即
发电机组的阻尼作用包括由轴承摩擦和发电机转子与气体摩擦 所产生的机械性阻尼作用，以及由发电机转子闭合绕组(包括 铁心)所产生的电气阻尼作用。机械阻尼作用与发电机的实际 转速有关，电气阻尼作用则与相对转速有关，要精确计算这些 阻尼作用是很复杂的。为了对阻尼作用的性质有基本了解，假 定阻尼作用所产生的转矩(或功率)都与转速呈线性关系
第一节 简单电力系统的静态稳定
a点： 0 0
PE 0 PE 0
PE 0
b点： 0 0
PE 0
PE 0
PE 0
简单系统静态稳定判据： dPE 0
d
dPE
d
称为整步功率系数
第一节 简单电力系统的静态稳定
dPe EqU cosδ dδ xd
静稳储备系数
Kp
PM P0 P0
100 %
《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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电力系统暂态分析
2008.3
重庆大学电气工程学院
不对称故障的分析计算
• 不对称短路的故障分量分析方法 • 故障处的短路电流和电压 • 非故障处电流、电压的计算 • 非全相运行的分析计算
2008.3
重庆大学电气工程学院
不对称短路的故障分量分析方法
•
2008.3
重庆大学电气工程学院
不对称短路的故障分量分析方法
•
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。13: 52:1513 :52:151 3:52W ednesda y, October 21, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10. 2120.1 0.2113: 52:1513 :52:15 October 21, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月21 日下午1 时52分 20.10.2 120.10. 21
2008.3
重庆大学电气工程学院
故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2008.3
重庆大学电气工程学院
故障处的短路电流和电压
• 单相经阻抗接地短路
2008.3
重庆大学电气工程学院
故障处的短路电流和电压
• 单相经阻抗接地短路
2008.3
重庆大学电气工程学院
故障处的短路电流和电压
• 两相短路
2008.3
• 单相接地短路
2008.3
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故障处的短路电流和电压
• 单相接地短路
2008.3
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• 单相接地短路
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•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2120 .10.21 Wednes day, October 21, 2020
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。1 3:52:15 13:52:1 513:52 10/21/2 020 1:52:15 PM
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2113 :52:151 3:52Oct-2021-Oct-20
•
2008.3
重庆大学电气工程学院
不对称短路的故障分量分析方法
•
2008.3
重庆大学电气工程学院
不对称短路的故障分量分析方法
•
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不对称短路的故障分量分析方法
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故障处的短路电流和电压
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月21 日星期 三1时52 分15秒 13:52:1 521 October 2020
•
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午1时52 分15秒 下午1 时52分1 3:52:15 20.10.2 1
•
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10. 2120.1 0.2113: 5213:52 :1513:5 2:15Oct-20
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月21 日星期 三下午1 时52分 15秒13 :52:152 0.10.21
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10月 下午1时 52分20 .10.211 3:52October 21, 2020
•
•
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。202 0年10 月21日 星期三1 时52分 15秒W ednesday, October 21, 2020
•
相信相信得力量。20.10.212020年10月 21日星 期三1 时52分1 5秒20. 10.21
谢谢大家！
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