电力系统分析13章课件共40页
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电力系统分析课件
为了减少电能传输过程中的损失 ，电力系统通常采用高压输电方 式，将电能从发电环节传输至配 电环节，然后再配送给电力用户 。
实时性
电力系统的运行状态需要实时监 控和管理，以确保电能的安全、 稳定和可靠供应。
电力系统的分类
按电压等级分类
电力系统按电压等级可分为高压电力 系统（330kV及以上）、超高压电力 系统（220kV-330kV）、高压电力 系统（110kV-220kV）和低压电力 系统（10kV及以下）。不同电压等 级的电力系统适用于不同的输电和配 电需求。
04
电力系统优化方法
线性规划方法
总结词
一种常用的数学优化方法，用于解决线性问题。
详细描述
通过定义目标函数和约束条件，寻找满足所有约束条件下目标函数最优的解。在电力系统中的应用包 括调度和负荷分配等问题。
非线性规划方法
总结词
一种优化算法，用于解决非线性问题。
详细描述
非线性规划方法考虑了变量的非线性关系， 通过迭代寻找最优解。在电力系统中的应用 包括电压控制、潮流优化等问题。
生物质能发电技术
生物质能是一种可再生的能源。生物质能发电技术利用 生物质能的化学能进行发电。它包括直接燃烧发电和气 化发电两种方式。直接燃烧发电将生物质直接燃烧，驱 动锅炉内的水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机转动， 从而将化学能转化为机械能，再驱动发电机转动，最终 将机械能转化为电能。气化发电将生物质进行气化处理 ，生成燃气后驱动燃气轮机转动，从而将化学能转化为 机械能，再驱动发电机转动，最终将机械能转化为电能 。
时间序列模型，对未来的负荷进行预测。
案例二：电力系统的故障诊断与预防
要点一
总结词
要点二
详细描述
《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PPT课件
330、500、750:超高压
>750:特高压
➢ 提高输电电压的利弊：减小载流截面和线路
电抗，利于提高线路功率极限和稳定性，增
加绝缘成本
2020/8/1
南京理工大学
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1.2我国的电力系统（3）
电力系统的电压与输电容量和输电距离
线路电压(kv) 输送容量(MV) 输送距离(km)
6
0.1~0.2
4~15
2020/8/1
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1.2我国的电力系统（1）
• 4个发展阶段
195x：城市电网 196x：省网 1970~1990：区域电网 1990~：区域电网互联
• 电力系统的规模
2004 400GW
2010 535GW
2020 790GW
2020/8/1
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1.2我国的电力系统（2）
2020/8/1
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6
教学进度
• 总学时数：56~64
➢ 课堂教学：48~52 ➢ 实践环节：8~12
• 学时分配
➢ 电力系统的基本概念：2~3 ➢ 电网等值：8~10 ➢ 电力系统潮流计算：10~12 ➢ 电力系统运行方式的调整和控制：10 ➢ 电力系统故障分析：10~12 ➢ 电力系统稳定性分析：8~10
• 电磁感应定律 法拉第，1831
• 世界上第一个完整的电力系统 1882，法国
• 三相变压器和三相异步电动机 1891
• 直流电力系统和交流电力系统 爱迪生和西屋
2020/8/1
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1.1.2电力系统的组成
• 电力系统 发电厂、输电和配电网络、用户
• 电网、电力系统和动力系统 • 一次设备和二次设备
《电力系统分析》课件
总装机容量——额定有功功率之和 年发电量 最大负荷 最高电压等级
• 接线图
地理接线图、电气接线图
1.1.5电力系统的接线方式和 中性点接地方式
• 接线方式
无备用接线 特点：简单、经济、运行方便灵活。 供电可靠性差，电能质量差 有备用接线 特点：供电可靠，电能质量高 运行操作和继电保护复杂，经济性差
2.2 输电线路的等值电路
• 2.2.1 输电线路的种类 架空线路 由导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具组成 电力电缆 包括三部分：导体、绝缘层、保护层 • 2.2.2 架空线路的等值电路 分布参数与集中参数 单导线线路 分裂导线
r0 / S
单回线路的等值电路（1）
• 电阻 r0 / S ( / km)
三大计算
潮流计算 短路计算 稳定计算
课程内容
• • • • • • 电力系统的基本概念 电网等值 电力系统潮流计算 电力系统运行方式的调整和控制 电力系统故障分析 电力系统稳定性分析
课程内容
•
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
回答八个问题：
什么是电力系统？ 怎样将电力系统用一个电网络表示？ 怎样用计算机进行电力系统潮流计算？ 发电机节点有功功率是已知的，它是怎么确定出来的？ 变压器变比是已知的，它是怎么确定出来的？ 发电机等值电路中，电势源和电抗怎么计算？ 任意不对称的三相相量都可以分解为三组相序不同的分 量之和吗？ 8) 电力系统在不断变动中，它能保持稳定运行吗？
Deq 3 D1D2 D3
r 为导线的计算半径 μ r 为导线材料的相对导磁系数，有色金属的相对 导磁系数为1
r 第一项为外电抗，第二项为内电抗
x0 0.1445lg
• 接线图
地理接线图、电气接线图
1.1.5电力系统的接线方式和 中性点接地方式
• 接线方式
无备用接线 特点：简单、经济、运行方便灵活。 供电可靠性差，电能质量差 有备用接线 特点：供电可靠，电能质量高 运行操作和继电保护复杂，经济性差
2.2 输电线路的等值电路
• 2.2.1 输电线路的种类 架空线路 由导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具组成 电力电缆 包括三部分：导体、绝缘层、保护层 • 2.2.2 架空线路的等值电路 分布参数与集中参数 单导线线路 分裂导线
r0 / S
单回线路的等值电路（1）
• 电阻 r0 / S ( / km)
三大计算
潮流计算 短路计算 稳定计算
课程内容
• • • • • • 电力系统的基本概念 电网等值 电力系统潮流计算 电力系统运行方式的调整和控制 电力系统故障分析 电力系统稳定性分析
课程内容
•
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
回答八个问题：
什么是电力系统？ 怎样将电力系统用一个电网络表示？ 怎样用计算机进行电力系统潮流计算？ 发电机节点有功功率是已知的，它是怎么确定出来的？ 变压器变比是已知的，它是怎么确定出来的？ 发电机等值电路中，电势源和电抗怎么计算？ 任意不对称的三相相量都可以分解为三组相序不同的分 量之和吗？ 8) 电力系统在不断变动中，它能保持稳定运行吗？
Deq 3 D1D2 D3
r 为导线的计算半径 μ r 为导线材料的相对导磁系数，有色金属的相对 导磁系数为1
r 第一项为外电抗，第二项为内电抗
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电力系统分析ppt课件
2020/4/16
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12
考查方式
➢ 平时成绩：20% ➢ 实验成绩：10% ➢ 闭卷考试：70%
2020/4/16
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联系方法
• 授课教师：江宁强 • 教研室：自动化学院电气工程系 • 电话：84315147 • Email:jiangningqiang@
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2020/4/16
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2.1 概述
• 本章计算电力线路和变压器的等值电路 • 假定系统的三相结构和三相负荷都完全
对称，即讨论三相电流和电压的正序分 量。
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2.2 输电线路的等值电路
• 2.2.1 输电线路的种类
➢ 架空线路 由导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具组成
➢ 电力电缆 包括三部分：导体、绝缘层、保护层
•M: 6kv
L:220v
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第一章小结
• 电力系统由发电机、电网和用户组成，是动 力系统的一部分。由于电能不能大量储存、
暂态过程迅速，为保证可靠性、安全性和经
济性要求，需要合理地对电力系统进行规划、 设计、运行调度和故障恢复。
• 在同一电压等级中，电力系统的各个环节的 额定电压各不相同。某一级的额定电压是以
3 经济性 %%4 减小对环境的不利影响
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1.1.4电力系统的基本参量、 接线图
• 衡量电力系统规模的基本参量
总装机容量——额定有功功率之和 年发电量 最大负荷 最高电压等级
• 接线图
地理接线图、电气接线图
2020/4/16
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1.1.5电力系统的接线方式和 中性点接地方式
电力行业分析课件(PPT 40页)
。
谢谢观赏！
2、电力行业特点
垄断性 关联性 规模性 技术资金密集
3、电力行业运行近况
国 家 能 源 局 公 布 2013 年 电 力 工 业 运 行 情 况 ， 至 2013年底全国发电装机容量12.47亿千瓦，同比 增长9.3%，居世界第一；全社会用电量5.3万亿 千瓦时，同比增长7.5%. 基于资源禀赋和行业发展现状，火电仍是发电 主力，装机规模为8.6亿千瓦。 非化石能源发电装机占比31%，同比提高5.76个 百分点。全国水电、核电、并网风电、并网太阳 能发电装机超过3.85亿千瓦。 在国家大气污染防治、能源结构调整战略下， 清洁能源装机比重预计将继续提高，国家对煤炭 消费总量控制和使用方式的限制也使火电比重继 续下降。
在8月18日甘肃酒泉市举行的第五届中国(甘肃)国际新能源 博览会上,中国电力企业联合会秘书长王志轩表示,近年来中国在包 括新能源在内的非化石能源发展方面取得了巨大成就。
据了解,从年度完成的投资上看,2013年,中国非化石能源占 电源总投资比重已升至75.1%,比2005年大幅提升45.9个百分点。 王志轩说,非化石能源投入大增的同时,火电投资比重大幅度下 降,2013年煤电投资比重已经降至19.6%。
中国电力企业联合会最新公布的数据显示,中国非化石能源 发电装机从2005年底的1.25亿千瓦迅速增加到2013年底的3.94亿 千瓦,占总发电装机容量比重从2005年的24.2%升至2013年底的 31.6%,其中并网风电7548万千瓦,占6.1%,太阳能发电1479万千瓦, 占1.2%。
一、宏观经济—展望（一）
三、企业对比
华润电力
VS
国力电力
华润电力
公司简介
华润电力控股有限公司（简称“华润电力”）成立于2001年8月，是华 润(集团)有限公司（“华润集团”）的旗舰香港上市公司，是中国效率最 高、效益最好的综合能源公司之一，业态涉及火电、煤炭、风电、水电、 分布式能源、核电、光伏发电等领域。
谢谢观赏！
2、电力行业特点
垄断性 关联性 规模性 技术资金密集
3、电力行业运行近况
国 家 能 源 局 公 布 2013 年 电 力 工 业 运 行 情 况 ， 至 2013年底全国发电装机容量12.47亿千瓦，同比 增长9.3%，居世界第一；全社会用电量5.3万亿 千瓦时，同比增长7.5%. 基于资源禀赋和行业发展现状，火电仍是发电 主力，装机规模为8.6亿千瓦。 非化石能源发电装机占比31%，同比提高5.76个 百分点。全国水电、核电、并网风电、并网太阳 能发电装机超过3.85亿千瓦。 在国家大气污染防治、能源结构调整战略下， 清洁能源装机比重预计将继续提高，国家对煤炭 消费总量控制和使用方式的限制也使火电比重继 续下降。
在8月18日甘肃酒泉市举行的第五届中国(甘肃)国际新能源 博览会上,中国电力企业联合会秘书长王志轩表示,近年来中国在包 括新能源在内的非化石能源发展方面取得了巨大成就。
据了解,从年度完成的投资上看,2013年,中国非化石能源占 电源总投资比重已升至75.1%,比2005年大幅提升45.9个百分点。 王志轩说,非化石能源投入大增的同时,火电投资比重大幅度下 降,2013年煤电投资比重已经降至19.6%。
中国电力企业联合会最新公布的数据显示,中国非化石能源 发电装机从2005年底的1.25亿千瓦迅速增加到2013年底的3.94亿 千瓦,占总发电装机容量比重从2005年的24.2%升至2013年底的 31.6%,其中并网风电7548万千瓦,占6.1%,太阳能发电1479万千瓦, 占1.2%。
一、宏观经济—展望（一）
三、企业对比
华润电力
VS
国力电力
华润电力
公司简介
华润电力控股有限公司（简称“华润电力”）成立于2001年8月，是华 润(集团)有限公司（“华润集团”）的旗舰香港上市公司，是中国效率最 高、效益最好的综合能源公司之一，业态涉及火电、煤炭、风电、水电、 分布式能源、核电、光伏发电等领域。
电力系统运行状态及PPT课件
现代励磁控制的作用：
不仅控制发电机端电压，还控制发电机的功率因数和电流等参数
（1）稳态运行时
a)保持发电机在运行中的电压恒定； b)同步发电机并列运行时调节无功功率的分配； c)提高输电线路静态稳定极限，扩大稳定范围； d)可以阻尼和抑制低频震荡。
（2）暂态过程中
a)负荷剧烈变化时，调节发电机输出电压； b)系统状态不稳定时，可以强行励磁，提高系统稳定性。
无功电流的变化影响发电机的电压。
为了保持发电机的频率和电压的稳定，必须随负载变 化及时调节发电机的输入功率和励磁电流。
因此，励磁系统的原有功能：
电压低，励磁电流 电压高，励磁电流
进行阻尼系统振荡
目前，励磁系统已演变成多功 能、多变量的控制器
扩大静态稳定范围
改善暂态特性
24
第24页/共47页
二、励磁系统模型
根据同步发电机相量图，推导同步发电机输出电磁 功率方程
Eq' Ut jxd' I
因为：
X
' d
I
cos
Eq'
sin
I
所以：
Pe
Ut I
cos
Eq' U t
X
' d
sin
3
第3页/共47页
二、电力系统静态稳定分析
发电机输出的电磁功率方程：
G
Pe
Eq U0 X
sin
X
Pe
功角特性曲线
Pm0
30
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励
磁 机
Uf
F
转子电压 软负反馈
可控硅 输出
移相 触发
综合放大
量测滤波
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不仅控制发电机端电压，还控制发电机的功率因数和电流等参数
（1）稳态运行时
a)保持发电机在运行中的电压恒定； b)同步发电机并列运行时调节无功功率的分配； c)提高输电线路静态稳定极限，扩大稳定范围； d)可以阻尼和抑制低频震荡。
（2）暂态过程中
a)负荷剧烈变化时，调节发电机输出电压； b)系统状态不稳定时，可以强行励磁，提高系统稳定性。
无功电流的变化影响发电机的电压。
为了保持发电机的频率和电压的稳定，必须随负载变 化及时调节发电机的输入功率和励磁电流。
因此，励磁系统的原有功能：
电压低，励磁电流 电压高，励磁电流
进行阻尼系统振荡
目前，励磁系统已演变成多功 能、多变量的控制器
扩大静态稳定范围
改善暂态特性
24
第24页/共47页
二、励磁系统模型
根据同步发电机相量图，推导同步发电机输出电磁 功率方程
Eq' Ut jxd' I
因为：
X
' d
I
cos
Eq'
sin
I
所以：
Pe
Ut I
cos
Eq' U t
X
' d
sin
3
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二、电力系统静态稳定分析
发电机输出的电磁功率方程：
G
Pe
Eq U0 X
sin
X
Pe
功角特性曲线
Pm0
30
第30页/共47页
励
磁 机
Uf
F
转子电压 软负反馈
可控硅 输出
移相 触发
综合放大
量测滤波
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电气化铁路供电系统PPT课件
负序电流的危害：降低用户电能的利用 率，引起用户旋转电机转子表面温升过高。
整改措施：牵引供电系统采用换相方式 接入电力系统，采用新型供电方式。
限制：电力部门一直在对牵引供电系统 注入电力系统的负序电流进行限制。
第15页/共40页
功率因数问题
列车从牵引供电系统取用的电能会随着 列车牵引定数、路况（限坡、弯道）、运行 图、司机操作技术等因素的影响，因此改变 列车取用的有功功率和无功功率，导致功率 因素发生变化。
电力部门要求大工业用户的功率因数达 到0.9以上，高出部分奖励、低于该数值将罚 款。
整改措施：加功率因数补偿装置，困难 在于负荷波动导致功率因数大范围波动，难 以达到理想的补偿效果。
第16页/共40页
交-直-交机车的功率因数基本接近1.0。 但我国电气化铁路仍然存在大量的
交-直机车，所采用的功率因数动态补 偿装置由于电力电子技术、器件造价等 问题，仍然无法大规模应用。
第20页/共40页
机车自动过电分相的几种方式： 地面控制方式：在机车到达分相前，
地面控制系统发出对断路器合闸的命令， 使中性段带电，在机车运行到中性段某 一位置后，地面控制系统对断路器分闸 的命令，并延时发出对另外一台断路器 的合闸命令，在机车脱离中性段后，对 断路器分出分闸命令。
第21页/共40页
图3-54 接触网
第5页/共40页
链形接触悬挂是将接触 导线通过吊弦挂在承力索上。
简单接触悬挂是将接触导线 直接固定在支持装置上的悬挂 类型。
图3-55 链形接触悬挂
第6页/共40页
图3-56 简单接触悬挂
二牵引供电系统原理概述
图1、牵引供电系统示意图
第7页/共40页
●牵引供电系统的主要组成部分： 电源进线、牵引变压器、高压开关设备、导线、 绝缘子、电压互感器、电流互感器、避雷器、 馈出线等。
整改措施：牵引供电系统采用换相方式 接入电力系统，采用新型供电方式。
限制：电力部门一直在对牵引供电系统 注入电力系统的负序电流进行限制。
第15页/共40页
功率因数问题
列车从牵引供电系统取用的电能会随着 列车牵引定数、路况（限坡、弯道）、运行 图、司机操作技术等因素的影响，因此改变 列车取用的有功功率和无功功率，导致功率 因素发生变化。
电力部门要求大工业用户的功率因数达 到0.9以上，高出部分奖励、低于该数值将罚 款。
整改措施：加功率因数补偿装置，困难 在于负荷波动导致功率因数大范围波动，难 以达到理想的补偿效果。
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交-直-交机车的功率因数基本接近1.0。 但我国电气化铁路仍然存在大量的
交-直机车，所采用的功率因数动态补 偿装置由于电力电子技术、器件造价等 问题，仍然无法大规模应用。
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机车自动过电分相的几种方式： 地面控制方式：在机车到达分相前，
地面控制系统发出对断路器合闸的命令， 使中性段带电，在机车运行到中性段某 一位置后，地面控制系统对断路器分闸 的命令，并延时发出对另外一台断路器 的合闸命令，在机车脱离中性段后，对 断路器分出分闸命令。
第21页/共40页
图3-54 接触网
第5页/共40页
链形接触悬挂是将接触 导线通过吊弦挂在承力索上。
简单接触悬挂是将接触导线 直接固定在支持装置上的悬挂 类型。
图3-55 链形接触悬挂
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图3-56 简单接触悬挂
二牵引供电系统原理概述
图1、牵引供电系统示意图
第7页/共40页
●牵引供电系统的主要组成部分： 电源进线、牵引变压器、高压开关设备、导线、 绝缘子、电压互感器、电流互感器、避雷器、 馈出线等。
电力系统分析课件
x0
0.1445 lg
Deq r
0.0157r ( /
km)
❖ 第一项为外电抗，第二项为内电抗
2020/5/2
南京理工大学
36
单回线路的等值电路（4）
x0
0.1445 lg
Deq Ds
( /
km)
❖Ds为导线的自几何均距
非铁磁材料单股线Ds=0.779r
非铁磁材料多股线Ds=0.724~0.771r
2 安全性 保证系统本身设备的安全。 要求电源容量充足，电网结构合理
3 经济性 %%4 减小对环境的不利影响
2020/5/2
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1.1.4电力系统的基本参量、 接线图
• 衡量电力系统规模的基本参量
总装机容量——额定有功功率之和 年发电量 最大负荷 最高电压等级
• 接线图
地理接线图、电气接线图
量之和吗？ 8) 电力系统在不断变动中，它能保持稳定运行吗？
2020/5/2
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10
• 先修课程 ➢电路原理 ➢电磁场
➢电机学
课程内容
2020/5/2
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教学进度
• 总学时数：56~64
➢ 课堂教学：48-52 ➢ 实践环节：8-12
• 学时分配
➢ 电力系统的基本概念：2 ➢ 电网等值：8-10 ➢ 电力系统潮流计算：10 ➢ 电力系统运行方式的调整和控制：10 ➢ 电力系统故障分析：10 ➢ 电力系统稳定性分析：8-10
铜0.00382/℃
➢ 有效电阻
铝0.0036/℃
交流电阻，一般大于直流电阻。
原因：集肤效应和临近效应
➢ 电力网计算中常采用较大的电阻率。 原因：绞线长度比导线长度大2~3%， 实际截面小于额定截面，
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E1 Z11
(13.23)
I22
Z2
E2 Z1Z3
Z1 Z3
E2 Z22
(13.24分析
I21
E 2 Z 21
(13.25)
13.3 复杂电力系统的功角特性
13.3 复杂电力系统的功角特性
将式（13.2３）～（13.2５）分别代入式（13.2１）和
PEq
EqU Xd
sin
(13.4)
电力系统分析
13.1简单电力系统的功角特性
Eq和U为定值时，得到隐极发电机的功角特性曲 线。对应的功率最大值称作功率极限， 即
PM
E qU X d
(13.5)
电力系统分析
图13.2 隐极发电机的功角特性
2.凸极同步发电机的功角特性
Xd Xq
由相量图 X q I q=Usinθ XdId Eq－Ucosθ
经推导得：
E (UQXd )2(PXd )2
U
U
(13.17)
sin 1[U(Xd 1)sin]
E Xq
(13.18)
UG
(UQLXT)2(PX LT)2
U
U
(13.19)
LTsi n 1[U U G(X XL qT1)sin]
(13.20)
电力系统分析
13.1简单电力系统的功角特性
简单电力系统 1.隐极同步发电机的功角特性
Xd Xq
该系统的等值电路如图。
电力系统分析
13.1简单电力系统的功角特性
系统的总电抗为 1
X d X d X T 1 2X L X T 2X d X LT
(13.1)
定子绕组电压方程式为： Eq UjXdI
对于无自动励磁调节器的发 电机，当负荷增大，即功角θ 增加时，发电机端电压 U会G 降低；反之，当负荷减小时， 发电机端电压会升高，使发 电机端电压在运行时不断的 波动，对系统和用户都会产 生不利的影响。所以，发电 机必须装设自动励磁调节器。
电力系统分析
图13.4无励磁调节器的隐极机端电压相量图
13.2 自动励磁调节器对功角特性的影响
1 .9s 3i 2 n 0 .2s 3 2 i9 n
U G 为常数时 Gsin1[U U G(1X Xq LT)sin] si 1 n [ 1(10.46 )s7in ]
1.19 0.998
si1 n (0.44s7 in )
P U G U X G L U T siG n 1 0 .1 .4 1 9 6 si7 n s [ i1 (0 n .4s 4i) 7 n ] 2 .5s 4i8 n s[ i1 (0 n .4s 4i7 )n ]
PEq
EqU X d
sinθ
+
U2 ( 1 1 s)in2θ=
2 Xq Xd
PEq PEq
(13.9)
电力系统分析
13.1简单电力系统的功角特性
其中PEq称作基本电磁功率， PEq 称作附加电磁功率，又称作磁 阻功率。凸极发电机功角特性曲线如图。
图13.3凸极发电机的功角特性 电力系统分析
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13.3 复杂电力系统的功角特性
两台无励磁调节器的隐极发电机
简化后的等值电路
电力系统分析
根据迭加原理，将它分为两个等值电路：
I1 I11I21
(13.21)
I2 I22I12
(13.22)
据图13.6（c）及13.6（d）有：
I11
Z1
E1 Z2Z3 Z2 Z3
选择线路侧为基本级，求各元件参数的标么值为
发电机
SN
PN
cosN
30035.92M 4 VA 0.85
X d 0 .9 5 (1 2.5 0 ) 4 2 ( 2 1 2.5 0 ) 0 2 9 3 2.5 9 5 2 4 0 0 .902
X q0 .5 6 (1 2.5 0 4 )2 2 (1 2.5 0 0 )2 9 32.5 9 5 2 4 0 0 .531 X d 0 .2 2 (1 2.5 0 4 )2 2 (1 2.5 0 0 )2 9 3 2.5 5 5 2 0 0 .209
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13.2 自动励磁调节器对功角特性的影响
3.
用
E q
、E和U
表示的功角特性（凸极发电机）
G
(1)用 E q 表示的功角特性
由图13.3（a）所示的相量图得
Id
Eq
Ucos
Xd
根据公式（13.7）和（13.10）可得:
(13.10)
Eq EqX Xq d Uco(s1X Xq d )
第13章 电力系统的电磁功率特性
本章提示 13.1简单电力系统的功角特性 13.2自动励磁调节器对功角特性的影响 13.3复杂电力系统的功角特性 13.4网络接线及参数对发电机功角特性的影响 小结
电力系统分析
本章提示 简单电力系统中隐极及凸极发电机的功角特性方程； 自动励磁调节器对功角特性的影响； 复杂电力系统中发电机功角特性； 网络参数和接线对发电机功角特性的影响。
根据13.3图所示的相量图计算得
U G U G G U j I X L 1 T j ( 1 0 . 2 ) 0 . 4 0 1 . 0 6 3 j 0 . 4 9 7 1 . 1 6 2 . 1 0 9
tg U sin X q I 1 0 .19 0 .9 9 9 1 .0 8 2 1 .2418
系统的综合电抗为：
XLTXT1XLXT2 0.130.2290.1080.467 XdXd XLT0.9020.4671.369 XqXq XLT0.5310.4670.998 XdXd XLT0.2090.4670.676
电力系统分析
13.2 自动励磁调节器对功角特性的影响
(13.3)
以电压 U 为参考相量，作出相量图。
电力系统分析
图13.1 简单电力系统
13.1简单电力系统的功角特性
当忽略系统中各元件的电阻和电导时，发电机的输出功率 P Eq 与输送到无限大容量系统的功率P相等，
PEq=P=UIcos
由相量图可得
XdIcosEqsin
代入上式中得隐极发电机的功角特性方程
E q 为常数时 P E qE X q d U sin U 22X X q q X X d d si2 n
1 .3 0 1 s6 i n 1 0 .9 9 0 .6 8s 72 i 6 n
0 .67620 .9 9 0 .6 876
变压器：
XT10.1 4(2 20 4 )2 9 23 26 50 0 0.13 XT20.1 4(2 20 2)29 0 3 26 50 0 0.108
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13.2 自动励磁调节器对功角特性的影响
线路
XL1 2(0.4202 0 20 5 2)9 00.229
Xd0.95 Xq0.56 Xd' 0.22 变压器T1: SN360MVA ,10.5/242KV , US%14
变压器T2: SN360MVA
,220/121KV , US%14
输电线L: UN 220KV , L=200Km , XL 0.4 Ω /Km
运行情况：无限大系统母线吸收的功率为P0 250MW, cos0 0.98,
U=115KV 。
试计算当发电机保持 E q 、E q和U G 为常数时，发电机的功角特性方 程。
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13.2 自动励磁调节器对功角特性的影响
解：1）求各元件参数
取基准值 SB 25M 0 VU AB(11)011K 5 VU B (22 ) 01 1252 /10 2 21K 09 V
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13.2 自动励磁调节器对功角特性的影响
实际运行中，自动励磁系统并不能完全保 持发电机端电压U G 不变，而是U G 将随功 率P及功角θ的增大有所下降。介于保持E与q U 之G 间的某一电势为常数，例如发电机暂 态电势 为E q 常数。如图13.5中所示。由 于 ， Eqm UGm PEqmPUGm ，所以，维持 E q ＝常数 的自动励磁调节器的性能不如维持U G ＝常 数的调节器。
PE 与 、PUG 与 LT 是正弦函数关系，而PE 和 PUG与 是较复杂的
非正弦关系。
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13.2 自动励磁调节器对功角特性的影响
例题13.1 如图13.1所示的简单电力系统，各元件的参数 如下：
发电机G：PN 300MWUN 10.5KV cosN 0.85
(13.11)
将式（13.10）和（13.6）代入式（13.8）中整理后得:
P E qE X q d U sin U 22(X 1 qX 1 d )si2 n
(13.12)
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(2) 用E、U G 表示的功角特性
由图13.3（a）的相量图得
Xd Ico sEsin X LITco sU Gsin LT
U cos
1 0 .98
51.160
39.680
Id Isi n 1 .0 2 s5 i.n 1 1 06 0 .794
E qUco sXd Id
=1×cos39.68°+1.369×0.794=1.857
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13.2 自动励磁调节器对功角特性的影响
2.自动励磁调节器对功角特性的影响
功率P和功角θ增大、 UG
下降时，自动调节励磁系
统将自动增大发电机的励
磁电流，使发电机空载电
势Eq 增大，直到发电机