电力系统分析第三版电力出版社PPT课件
电力系统分析(第三版)于永源 杨绮雯 1章 概述
第一章 电力系统概述和基本概念 表1-1 我国三相交流电力网和用电设备的额定电压∕kV
分类
电力网和用电设备的 额定电压
0.22/0.127
发电机额定电压
0.23 0.40 0.69
电力变压器额定电压
一次绕组 0.22/0.127 0.38/0.22 0.66/0.38 二次绕组 0.23/0.133 0.40/0.23 0.69/0.40
二.电力系统的发展概况
1.电力工业发展历程
1882年,法国人首先实现了较高电压的直流输电,被认为是 世界上第一个电力系统(57km,送端电压1300V,受端电压 850V,输送功率1.5KW)
第一章 电力系统概述和基本概念
1889年,俄国工程师先后发明了三相异步电动机、三相变压 器和三相交流制。 1891年,德国工程师密勒主持建立了第一条三相交流输电线 路,三相交流输电使输送功率、输电电压、输电距离日益 增大。(输送距离175km,输送功率130KW)
图 供电线路上的电压变化示意图
注意:当变压器一次绕组直接与发电机相连时,其额定电压应与发电 机的额定电压相同。
其中5%用于补偿变压器满 第一章 电力系统概述和基本概念 载供电时一、二次绕组上的 可以不考虑线路上的电 电压损失; 另外5%用于补 压损失,只需要补偿满 偿线路上的电压损失,用于 载时变压器绕组上的电 变压器的二次绕组:对于用电设备而言,相当于电源。 35kV及以上线路。 压损失即可,用于10kV 及以下线路。 当变压器二次侧供电线路较长时:应比同级电网额定电
为中心的全国统一联合电网。 21世纪:在北、中、南三大电网的基本格局下,逐步形
成全国联合大电网。与此同时,在21世纪将形成与周边国
家互联的亚洲东部联合电网。
电力系统分析第三版(于永源杨绮雯著)中国电力出版
Chapter 一1-1、电力系统和电力网的含义是什么?答:电力系统指生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电线路等,使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等,以及测量、保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体。
一般电力系统就是由发电设备、输电设备、配电设备及用电设备所组成的统一体。
电力系统中,由各种电压等级的电力线路及升降压变压器等变换、输送、分配电能设备所组成的局部称电力网络。
1-2、电力系统接线图分为哪两种?有什么区别?答:电力系统接线图分为地理接线图和电气接线图。
地理接线图是按比例显示该系统中各发电厂和变电所的相对地理位置,反映各条电力线路按一定比例的路径,以及它们相互间的联络。
因此,由地理接线图可获得对该系统的宏观印象。
但由于地理接线图上难以表示各主要电机、电器之间的联系,对该系统的进一步了解。
还需阅读其电气接线图。
电气接线图主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电力元件之间的电气接线。
但电气接线图上难以反映各发电厂、变电所的相对位置,所以阅读电气接线图时,又常需参考地理接线图。
1-3、对电力系统运行的根本要求是什么?答:对电力系统运行通常有如下三点根本要求:1〕保证可靠地持续供电;2〕保证良好的电能质量;3〕保证系统运行的经济性。
1-4、电力系统的额定电压是如何确定的?系统各元件的额定电压是多少?什么叫电力线路的平均额定电压?答:各局部电压等级之所以不同,是因三相功率S 和线电压U、线电流I 之间的关系为UI。
当输送功率一定时,输电电压愈高,电流愈小,导线等截流局部的截面积愈小,投资愈小;但电压愈高,对绝缘的要求愈高,杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也愈大。
综合考虑这些因素,对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。
但从设备制造角度考虑,为保证生产的系列性,又不应任意确定线路电压。
另外,规定的标准电压等级过多也不利于电力工业的开展。
《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 绪论PPT课件
❖Z '精 Z确c 型sinh rl
Y ' 根1据双2c端os口hr网l 络1理 si论nh可rl得:
Z’
Zc sinh rl
其中:
Y’/2
Y’/2
Zc z1 / y1 称线路特性阻抗
r z1 y1 称线路传播特性
31
第31页/共210页
❖简化型
kr
1
x1b1
l3 3
kx
1 x1b1
r12b1 x1
第28页/共210页
6. 对于分裂导线在第一步时做些改变
Er
km
Q
2r
km n
U r ln Dm
req
km
1 2n 1 r
d
sin
n
实际上,在设计线路时,已检验了所选
导线的半径是否能满足晴朗天气不发生电晕的
要求,一般情况下可设 29 第29页/共210页
四.电力线路的数学模型
电力线路的数学模型是以电阻、电抗、电纳和电导 来表示线路的等值电路。
• 总装机容量——指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和,以千 瓦(KW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)为单位计。
2
第2页/共210页
一.基本概念
• 年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和,以千瓦 时(KWh)、兆瓦时(MWh)、吉瓦时(GWh)为单位计。
• 最大负荷——指规定时间内,电力系统总有功功率负荷的最大值,以千瓦 (KW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)为单位计。
Uk %
3I N XT 100 UN
XT
UN
Uk
%
Uk
%U
2 N
3I N 100 100S N
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
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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
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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
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1.2我国的电力系统(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:2~3 ➢ 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
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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 绪论PPT课件
在近似计算中,可以取架空线路的电抗为
22
第22页/共210页
3.分裂导线三相架空线路的电抗
分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布,等效 地增加了导线半径,从而减少了导线电抗。
可以证明:
x1
0.1445lg
Dm req
0.0157 n
req
n
r(d12d13 d1n )
n
rd
( n 1) m
d12d13 d1n:某根导线与其余n 1根导线间的距离
分两种情况讨论: 1) 一般线路的等值电路
一般线路:中等及中等以下长度线路,对架空线 为300km;对电缆为100km。
R不考r虑1l 线路X的分x布1l 参数G特性g,1l只用B将线b路1l 参数简
单地集中起来的电路表示。
30
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2)长线路的等值电路
长线路:长度超过300km的架空线和超过100km的 电缆。
二.负荷的参数和数学模型
• 负荷用有功功率P和无功功率Q来表示。
34
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第二节 变压器的参数和数学模型
• 双绕组变压器的参数和数学模型 • 三绕组变压器的参数和数学模型 • 自耦变压器的参数和数学模型
35
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一.双绕组变压器的参数和数学 • 模阻型抗
1. 电阻
变压器的电阻是通过变压器的短路损耗,其近
第28页/共210页
6. 对于分裂导线在第一步时做些改变
Er
km
Q
2r
km n
U r ln Dm
req
km
1 2n 1 r
d
sin
n
实际上,在设计线路时,已检验了所选
电力系统分析课件
常用的稳态分析方法包括潮流计算 、短路计算等,通过建立数学模型 ,运用计算机进行数值计算,得到 各元件的运行参数。
电力系统暂态分析
暂态分析定义
暂态分析方法
暂态分析是研究电力系统在发生故障 、操作等异常情况下,各元件的电压 、电流、功率等参数的瞬时变化过程 。
常用的暂态分析方法包括时域仿真、 频域仿真等,通过建立数学模型,运 用计算机进行数值计算,得到各元件 的瞬时变化参数。
可持续发展
电力系统的可持续发展将成为未来发 展的重要方向,实现经济、社会和环 境的协调发展。
THANKS
感谢观看
电力系统的复杂性
包含大量的设备和元件,运行 状态随时间和环境变化。
电力系统的运行方式
01
02
03
04
正常运行方式
系统在正常条件下运行,满足 负荷需求。
紧急运行方式
在发生故障或特殊情况下,系 统通过降低负荷或切除部分机
组来保持稳定。
检修运行方式
在设备检修期间,部分机组或 线路停运,系统运行方式需相
应调整。
详细描述
调度自动化系统分析包括对系统架构、功能模块、数据采集 与处理等方面的分析。通过对调度自动化系统的分析,可以 优化系统的性能和功能,提高电力系统的运行效率。
05
电力系统安全与控制
短路故障分析
短路故障类型
包括单相接地短路、两相短路、两相接地短 路和三相短路。
短路影响
短路会导致电压降低、电流增大、设备损坏 和系统稳定性受影响。
直流发电机
直流发电机主要用于直流 输电系统,其运行特性与 交流发电机有所不同。
变压器分析
变压器的工作原理
变压器是利用电磁感应原 理进行电能传输和分配的 设备。
电力系统自动化第三版PPT课件
编辑版pppt
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提高稳定性
系统在扰动后,系统能够恢复到原来的运行状态或者 过渡到另一个新的运行状态,则称系统是稳定的。
通常将电力系统的稳定性问题分为三类:静态稳定 (Steady State Stability)、和暂态稳定(Transient Stability)和动态稳定(Dynamic Stability)。
编辑版pppt
7
一般 G 很小,可近似认为 cosG1,可得简化的运算式为
E qU GIQXd
(2-2)
(2-2)式说明,负荷的无功电流是造成 E q 和 U G 幅值 差的主要原因,发电机的无功电流越大,两者之间的差值也 越大。
由(2-2)式可以看出,同步发电机的外特性必然是下降 的。当励磁电流一定时,发电机端电压随无功负荷增大而下 降。
T e(s)
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25
PGmax
0.75 0.70
0.65
0.60
Te 0.1s
Te 0.8s
从图2-11的强励倍数与 暂态稳定极限功率之间的 关系中,可以说明当励磁 系统既有快速响应特性又 有高强励倍数时,才对改 善电力系统暂态稳定有明 显的作用。
0.55
0
1
2
3
4
K
图2-11 强励倍数与暂态 稳定极限功率的关系
EqsinK2
•
•
•
A
E q2
Eq
E q1 A'
K2
•
IQ2
B
•
IP
•
IG2
'
•
x jI G2 •
d
UU• GG UU•
•
x j I G1 d
电力系统分析第三章ppt课件
当电力网各段线路的电抗与电阻的比值相等时,叫做 均一电力网。 式(3.19)的第一项,即供载功率可简化为:
SS~ ~13LLD D (RR12 P R Ra11R 3)(R RP R22a1 R R R R3332)P Pbb jjR (R 1Q 2R R a11R (3R R )RQ 122 aR R R2R 33)3Q Qbb•(3.20)
k
S 3LD
S ili
i 1
l
Pi l i
i 1
l
开式网可分为: 同一电压等级的开式网 多级电压开式网
电力系统分析
3.2.1 同一电压等级开式网的计算
进行开式网计算 时,首先确定网络元 件的参数,并绘出其 等值电路,如图3.7b,
然后将等值电路 化简为3.7c,图中
j Q B1 2 3.7开式网络及其等值电路
电力系统分析
Sc
S LDC
j
B2 2
有功功率分点与 无功功率分点可 能重合,也可能 不重合,若不重 合时,有功功率 分点用“▼”表 示,无功功率分 点用“▽”表示。
• 图3.11 两端供电网
电力系统分析
两端供电网的最终功率分布3. Nhomakorabea.1两端供电网的计算
• 对于两端供电网,当计算 初步潮流分布后,从功率 分点处将网络打开,变成 两个开式电力网。然后按 照开式网功率分布的计算 方法,计算考虑功率损耗 的功率分布。
S1 S2 S3 … Si
…
Sn
n
SA
Z iSi
i 1
•
(U
•
AU
B )U N
Z
Z
S1LD Sc
S B
电力系统分析
三相功率
S 3UI
相电流
3.
同一电压级别下各电气设备的额定电压并不完全相等。
电气设备的额定电压
1.
线路额定电压:等于系统的额定电压,与 用电设备额定电压相等,称为网络电压。 例如:3,6,10,35,110,220(kV) 电力线路的平均额定电压(不考虑电压 偏移)
Uav (UN 1.1UN ) / 2 1.05 N U
4. 变压器
一次侧:相当于用电设备,其额定电压与系统相同;
与发电机直接相连时,则与发电机相同 二次侧:相当于电源,其额定电压应比系统高5%, 考虑大容量变压器内部的电压损耗(5%),实际 应定为比线路高10%。
额 定 电 压 等 级 用 电 设 备 额 定 线 电 压 3 6 10 交 流 发 电 机 线 电 压 3.15 6.3 10.5 变 压 器 线 电 压 一 次 绕 组 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 二 次 绕 组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11
我国人均电力消费极低,中国电力工业有很大的发 展空间
(5)中国电力工业展望 “十五”期间,GDP年增长率7%~8%,电力增长 率将达6%以上。 2010年,25000亿kW.h
2015年,30000亿kW.h 2020年, 36000亿kW.h 高压远距离输电是我国面临的主要问题(水电、火 电),必须出现新的电压等级。 电能质量问题是我国电力发展必须面临的又一个问 题。
P
全年耗电量
A
8760
Pmax
P1
P2 P3
0
Pdt
最大负荷利用小时数 Tmax
Tmax A 1 Pmax Pmax
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-
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第一节电力系统的概述
人类为什么选择使用电能?
问
显著优点
洁净 : 环保
题 的
方便 : 输送、分配、使用
提
节能 : 能耗小,转换效率高
出
电气化
-
8
电能是如何产生的?
大规模电能是由同步发电机产生 同步发电机发电原理?回顾一下电机学知识……..
定子
转子
机械能
电能
-
9
推动转子旋转的能源形式→多种多样,大家说说…..
一、电力系统的基本概念
电力系统
生产
变换
输送和分配 消费
(发电机)(变压器、整流器、逆变器)(电力传输线、配电网) (负荷)
发电机--变压器--输电线路--用电设备(负荷)网络 通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。
-
19
锅
G
炉
G
水 库
G
核 堆
G
动力系统 电力系统 电力网络
110KV 220KV
电力系统分析
任课教师 张俐
-
1
本课程的主要内容及特点
主要内容
电力系统的分析与计算
稳态分析 电力系统的平衡与调整
电力系统
暂态分析
电力系统的经济运行 同步电机的数学模型 电力系统故障分析
电力系统稳定性分析
-
简单
复杂
有功
无功
静态稳定
暂态稳定
2
课程安排
◆ 课堂教学:60学时 ◆ 实验课: 8学时 ◆ 教材:于永源,《电力系统分析》
苏维埃+电气化=共产主义(^_^)
-
12
美加2003年“8.14”大停电事故
纽约一篇漆黑,布什一脸-无奈,与911并提
损失6180万KW
5000万居民无电
13
300亿美元/天
电力系统是如何描述的?
1980~2002年全国发电量如图示(亿千瓦时)
18000 16000 14000 12000 10000
现代电力系统由电力流、信息流、货币流构成
电力信息系统
电力交易系统
发18KV G
输500KV 变110KV 配10KV
用0.4KV M
动态电力系统
-
21
电力流:由高压设备(如发电机、变压器、输电线 路以及其它配电装置)构成(一次系统),实现电能 的转化和变换、电能传输、分配、使用 。
信息流:由传感器、通信网络和计算机构成的,旨 在电力系统可靠、稳定、安全和经济运行的监控、保 护、自动控制、调度自动化等(二次系统) ;
1982
1987
1992
-
1997
2002
1.5年
15
中国电网 东北
新疆
500kV
330kV
西藏
220kV
火电厂
水电厂
核电厂
西北 川渝
华北
华东 华中
南方
电网覆盖率 96.4%
-
16
电力系统
中 国 三 峡 电 站
-
巴 西 依 泰 普 水 电 17 站
500kV交流变电站全 景
- 220kV交流变电1站8
2011年1-10月全国电力消费 ,1-10月份,全国全社会用电量 38951亿千瓦时,同比增长11.9%。10月份,全社会用电量 3797亿千瓦时,同比增长11.4%。今年各季用电量增速基本在 12.3%-11.9%之间波动,总体处于平稳增长的范围,是2007年 以来各季增长最平稳的一年。
试想:没有电能你的生活会如何?
♣ 第一节电力系统概述 ♣ 第二节电力系统的电压等级和负荷 ♣ 第三节电力系统的中性点得接地方式 ♣ 第四节电力系统分析课程的主要内容
-
6
主要知识点:
♣ 电力系统的组成 ♣ 电能生产的特点 ♣ 电力系统运行的基本要求 ♣ 电力系统的接线方式和特点 ♣ 电压等级 ♣ 中性点运行方式及特点 ♣ 电力系统的负地方发电厂
配的功能。
110~ 35K V 高 压 配 电 网 络
特点:电力网络是由许多子
电力网络发展、互联而成,分
区分层是电力网络的一大特点。 6 ~ 1 0 K V 中 压 配 电 网 络
类型:输电网络、 高压配电网络 中压配电网络
低压配电网络。
3 8 0 /2 2 0 V 低 压 配 电 网 络
-
小用户
其它电力系统 大用户 中等用户
23
二、电力系统的发展概况
自学
-
24
三、电力系统的基本参量和接线图
蒸汽
火力、核、地热
水力
水力发电
风力
风力、潮汐发电
-
10
-
11
福建安砂水电厂宽缝重力坝
2002年,中国电力消费在终端能源消费中的比例为42%, 2020年达到70%左右。
2002年,中国人均电力消费1280千瓦时,仅相当于20世纪70 年代的世界平均水平,约为目前世界平均水平2500千瓦时的 一半。
直流 +500KV
500KV
110KV G
10KV
380/220V
MM 380/220V
MM
6KV
-
电力系统示意图
35KV
110KV
G
锅炉
G
水 库
G
锅炉
G
锅炉
热负荷
G
锅炉
G
锅炉
20
现代电力系统的构成
20世纪中叶以来出现的大电力系统,是一切工业系 统中,规模最大、层次复杂、资金和技术密集的人造 复合系统,是人类工程科学史上最重要的成就之一。
8000 6000 4000 2000
0 80 84 88 92 96 00年
总发电 火电 水电
-
14
电力需求旺盛、增长快
1882年我国开始使用电能 1987年全国发电装机容量突破1亿千瓦
每增加1亿装机
1995年3月,装机容量突破2亿千瓦
到1996年,发电装机容量居世界第2位。
不到8年
2000年4月,全国装机突破3亿千瓦
2004年5月底,全国装机容量突破4亿千瓦
5年
3.5 2005年底我国装机总容量将突破5亿千瓦。
2000年容量
3
3亿千瓦
2.5
1995年容量
2亿千瓦
2
4年
1.5
1
0.5
1949年容量
185万千瓦
0 1952
1957
1962
1978年容量 5712万千瓦
1967
1972
1987年容量 1亿千瓦
1977
货币流:电能的市场行为交易活动。
电力技术→发展,直流输电作为补充的输电方式→应用。 在交流电力系统内或两个交流电力系统 间嵌入直流输电系统,便 构成了现代交、 直流联合系统。图1-2为直流输电系统示意图。
-
22
电力网络
定义:
大型发电厂
发电机 连接用电设备(负荷)
中间环节
组成:变压器+输电线路
5 0 0 K V /2 2 0 K V 输 电 网 络
中国电力出版社。 ◆ 参考书:
各种与其相关书籍
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3
考核方式
理论教学:80% ➢ 平时成绩:20% (出勤、课堂表现、作业、回答问题) ➢ 考试:60%(闭卷或开卷) 实验教学:20%
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4
联系方式
授课教师:张俐 Email:zzlq0724@
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第一篇电力系统稳态分析
第1章 电力系统分析基本概念