电力系统分析概述
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(大学电力专业期末复习资料)
3．为用户提供充足的电能。
1.2 电力系统的电压等级和负荷
一、电力系统的额定电压 电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。 1.用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同。 2.发电机的额定电压：比同级电网的额定电压高出5%， 用于补偿线路上的电压损失。
例1-1 已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压 器的额定电压。
G
T1
变压~器T1的二次侧
供电距离较长，其
额定电压应10比kV线路
额定电压高10%
110kV
变T2压器T6k1V的一次绕组与 发电机直接相连，其一 次侧的额定电压应与发 电机的额定电压相同
发电机G的额定电压：UN·G=1.05×10=10.5（kV）
Wa Pmax
pdt
0
Pmax
图 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
1.3 电力系统中性点运行方式
我国电力系统中性点有三种运行方式：
中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地
小电流接地系统 大电流接地系统
1、中性点不接地的电力系统
1.正常运行时，系统的三相电压对称，地中无电流流过， 2.当系统发生A相接地故障时 ，A相对地电压降为零，中性
点电压 U 0 U A 0 U 0 U A
UA
U A
U0
IPE
U C
U 0
U B
U C
U B
图1-8 中性点不接地系统发生A相接地故障时的电路图和相量图
电力系统分析复习讲解
jQZ
4）电力网环节首端功率 S1 S 2 S Z P1 jQ1
5）首端导纳支路的功率损耗
S y1
j
1 2
BU12
jQy1
6）线路首端功率
S
' 1
S1 S y1
P1'
jQ1'
在求得线路两端有功功率后可求输电效率
P2' P1'
100%
电力网：由变电所和不同电压等级的输配电线路组成的网络。 电力系统：由各类发电厂、电力网和用户组成的一个系统， 能够完成发电、输电、变电、配电直到用电的全过程。
对电力系统的基本要求
1．保证供电的可靠性。 根据电力负荷对供电可靠性的要求，负荷分为一类、二类
和三类负荷。电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在 任何情况下都不停电，二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停 电。 2．保证良好的电能质量。
Pk 23
Pk23
100 50
2
4Pk23
Pk 31
Pk31
100 50
2
4Pk31
式中，Pk23 、Pk31为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）； Pk 、 23 Pk31为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。
换算方法是： 先将以额定值为基准的标幺值还原为有名值，选 定SB和UB，计算以此为基准的标幺值。
统一基准值下各元件电抗标幺值的计算
发电机：通常给出SN、UN和额定电抗标幺值
X
电力系统分析
电力系统分析电力系统分析是对电力系统运行状态进行调查和研究，并根据已知的电气参数进行计算和分析的过程。
电力系统分析可以帮助我们了解电力系统的运行状态和问题，以及找出改进方案，保证电力系统的安全稳定运行。
电力系统分析主要涉及以下内容：1.电力系统的基本参数电力系统的基本参数包括电压、电流、电阻和电感等。
这些参数是电力系统分析的基础，是计算电力系统稳定性和故障响应能力的关键。
2.电力系统的模型电力系统的模型是对电力系统进行建模和仿真的过程。
模型包括各种元件，如发电机、变压器、线路和负载等。
通过建立模型，可以预测电力系统的运行状态和故障响应能力。
3.电力系统的稳态分析稳态分析是预测电力系统稳定性的关键，它包括电压稳定性、电流平衡和功率因数等方面的分析。
通过稳态分析，可以找出电力系统的瓶颈和短板，提出改进方案。
4.电力系统的短路分析短路分析是电力系统故障响应能力的重要评估指标。
通过短路分析，可以确定电力系统的短路电流等参数，找出电力系统的弱点和改进方案。
5.电力系统的动态分析电力系统动态分析是评估电力系统响应能力的重要指标。
通过动态分析，可以预测电力系统的运行状态，提出改进方案，并进行优化。
电力系统分析的方法包括：1.数学分析法数学分析法是一种基于数学模型的分析方法。
它包括蒙特卡罗方法、蒙特卡罗法等。
数学分析法适用于系统对完善的拓扑和参数模型的分析。
2.仿真模拟法仿真模拟法是一种基于计算机仿真的分析方法。
它完全模拟整个系统的运行状态，能够提供真实的系统响应。
仿真模拟法适用于对系统动态变化的分析。
3.经验判断法经验判断法是一种基于经验和专业知识的分析方法。
它主要依靠专业人员的经验和判断力，快速找出电力系统中的问题。
经验判断法适用于简单的问题和应急响应。
总之，电力系统分析是电力系统安全稳定运行的保障。
它涵盖了电力系统的各个方面，并提供了多种分析方法。
通过电力系统分析，可以找出问题并提出改进方案，保障电力系统的安全稳定运营。
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。
《电力系统分析》第一章 电力系统的基本概念
例1.1的附图
解：发电机G的额定电压为10.5KV。
变压器T1:低压侧额定电压为10.5KV,高压侧额定电压为242KV；
变压器T2:高压侧额定电压为220KV，中压侧额定电压为121KV ，
低压侧额定电压为38.5KV；
变压器T3:高压侧额定电压为110KV,低压侧额定电压为11KV；
变压器T4:高压侧额定电压为35KV，低压侧额定电压为6.6KV；
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二、电力工业发展概况
1．电力系统的发展简史 2．我国的电力系统发展现状 3．我国的电力工业展望与改革
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电力系统分析
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2.中国电力工业的现状
（1）发电量：1980年以来，平均年增长率9％，现为世 界第二位。
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2.中国电力工业的现状
（2）装机容量：居世界第二位。
• 系统与用电设备的额定电压（表1－3） • 电力网中的电压分布。
• 额定频率：50Hz。
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表 1-3 1000V 以上的额定电压
用电设备额定线电压/kV
系统的额定电压
交流发电机额定线电压/kV
变压器额定线电压/kV
一次绕组
二次绕组
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3. 变压器 –一次侧：相当于用电设备，其额定电压与 系统（或线路）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%，考虑变压器内部的电压损耗（5%）， 实际应定为比线路高10%。
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例题1.1 电力系统接线图如图1.2所示，图中标明了各级电 力线路的额定电压。试求发电机和变压器绕组的额定电压。
现代电力系统分析
现代电力系统分析随着科技的进步和社会的发展，电力系统在现代社会扮演着至关重要的角色。
本文将对现代电力系统进行分析，并探讨其在能源供应和环境保护方面的挑战和机遇。
一、电力系统概述现代电力系统是由发电厂、输电网和用户组成的复杂网络。
发电厂通过燃煤、水力、核能等方式产生电能，输电网将电能从发电厂输送到各个用户处，用户则利用电能进行照明、供暖、制造等活动。
电力系统的稳定运行对于现代社会的正常运转至关重要。
二、传统电力系统的问题传统电力系统存在一系列的问题，主要包括能源资源的有限性、电网的稳定性和环境污染等方面。
1. 能源资源的有限性传统的发电方式主要依赖于煤炭和天然气等化石能源，这些能源的储量有限且不可再生。
随着能源消耗的增加，如何合理利用有限的能源资源成为了亟待解决的问题。
2. 电网的稳定性传统电网由于输电距离长、负荷波动大等原因，容易出现频繁的故障和电力供应不足的情况。
这对于现代社会的正常运转造成了严重影响。
3. 环境污染传统发电方式会产生大量的二氧化碳等温室气体和污染物，对环境造成了严重污染。
环境污染不仅危害人类的健康，还加剧了全球气候变化等问题。
三、现代电力系统的发展趋势为了解决传统电力系统存在的问题，现代电力系统正朝着智能化、可持续化和清洁化的方向发展，以应对能源供应和环境保护的挑战。
1. 智能电力系统通过引入先进的信息通信技术和自动化控制系统，实现电力系统的智能化运行和管理。
智能电网可以实现对电力负荷的动态调整和优化，提高电网的可靠性和稳定性。
2. 可再生能源的利用可再生能源如太阳能、风能等具有丰富的资源、无污染的特点，并且可以实现可持续发展。
现代电力系统积极推动可再生能源的利用，通过发展光伏发电和风力发电等技术，减少对传统能源的依赖。
3. 电力系统优化与调度通过建立先进的电力系统规划和调度模型，优化电力系统的运行方式和供需平衡。
这可以减少能源的浪费，提高电力系统的效率和经济性。
四、现代电力系统的挑战与机遇现代电力系统的发展既面临着挑战，也蕴含着巨大的机遇。
电力系统分析(三大)
课程发展历史沿革“电力系统分析”课程是电气工程及其自动化专业的学位课程，也是电力类相关专业的主要课程。
本课程具有很强的理论性和较强的实践性，注重理论与实践的密切结合。
通过该课程的学习，培养学生的电力系统规划、设计、运行与运营的背景知识，同时也是学习后续专业课程的基础。
我校自1988年开设电力系统及其自动化专业以来，“电力系统分析”就是本专业的重点课程。
第一期教材选用的是华中科技大学何仰赞教授编写的《电力系统分析》上、下册，全国优秀教材。
为了适应专业发展的需要，后来选用中国电力出版社出版的由东南大学陈珩老师编写的《电力系统稳态分析》，和西安交通大学李光琦老师编写《电力系统暂态分析》教材。
目前选用的是《电力系统分析》，夏道止，中国电力出版社，普通高等教育“十五”国家级规划教材，2008年9月（第二版）。
由于课程的重要性，自从开设本课程以来，我们一直配备本学科的骨干教师担任该课的教学工作，选用全国优秀教材。
进入90年代，本课程的建设驶入了快速发展的轨道，并形成了重视教学改革、狠抓教学质量的优良传统，经历了从学校重点课程→校级优质课程→校级精品课程→省级精品课程的建设。
在教学观念、教师队伍、教学内容、教学方法、教学手段、实验教学等方面进行了全面改革研究与实践，并取得较好的教学效果，为本专业其他课程的建设起到了示范作用。
2003年，我校“电气工程及其自动化”专业立项为湖北省品牌专业建设项目，以此为契机，我们将《电力系统分析》课程建设融入到品牌专业建设之中，对课程的理论教学内容和实践建学内容进行了改革，将实践教学分为课程实验和综合实验两大部分，课程实验重在课程基本理论的验证和提高学生对于基本理论的理解和运用能力，综合实验重在以《电力系统分析》课程内容为纽带，进行综合设计性、操作性实验，提高学生综合运用专业知识的能力和综合实践能力。
在原有部级重点实验室“水电站仿真实验室”的基础上，进一步建设了“电力系统综合设计实验室”、“电力系统综合自动化实验室”、“电力系统继电保护综合实验室”，为本课程的课程实验和综合实验提供了先进的实验环境。
电力系统平衡分析
电力系统平衡分析电力系统平衡是指电力系统中供应和消耗之间的平衡状态，通过分析电力系统的平衡情况可以评估供电的可靠性和潜在的问题。
本文将对电力系统平衡进行详细分析。
一、电力系统概述电力系统是由发电厂、输电线路、变电站以及供电设施等组成的能源供应系统。
发电厂将不同形式的能源转化为电能，输电线路将电能从发电厂输送到变电站，变电站则将电能进行变压与配电，最终供给用户。
电力系统平衡是指在不同时间尺度上，供电与用户需求之间保持平衡的状态。
平衡分析可以以天、月、季度或年为时间周期进行，通过分析供需差距、负荷变化等因素来评估平衡状况。
二、电力系统平衡分析指标1. 负荷曲线：负荷曲线是描述电力系统供需状况的重要指标。
它反映了不同时间点上的电力需求，通过绘制负荷曲线可以直观地了解负荷波动情况。
负荷曲线通常按天、月、季度或年进行划分，可用于分析负荷峰谷差异。
2. 供需差距：供需差距描述了电力系统中供应与需求之间的差异。
如果供应能力不足以满足用户需求，将会导致电力系统的不平衡。
供需差距的分析可以帮助制定合理的发电计划，确保供电的可靠性。
3. 发电强度：发电强度是指单位时间内发电能力的大小。
通过分析发电强度可以了解电力系统的生产能力，并与实际负荷进行对比，判断供需状况。
发电强度的不足可能导致电力系统的供需矛盾，需要采取相应的调整措施。
4. 能量平衡：能量平衡是指电力系统中供应能量与消耗能量之间的平衡状态。
电力系统需要保证能量的生产与消耗相等，否则会导致能源浪费或供电不足的问题。
通过能量平衡分析，可以评估电力系统的能源利用效率和节能潜力。
三、电力系统平衡分析方法1. 负荷预测：负荷预测是指通过历史负荷数据和相关指标，利用统计学方法或数学模型来预测未来的负荷需求。
通过负荷预测可以为电力系统的发电计划和供应策略提供参考，减少供需差距。
2. 静态平衡分析：静态平衡分析是指考虑电力系统中发电机组出力、负荷需求和输电线路状态等因素的平衡状况。
二、电力系统分析基础知识
电力系统分析基础知识一、电力系统的基本概念No.1 电力系统的组成和接线方式1、电力系统的四大主要元件：发电机、变压器、电力线路、负荷。
2、动力系统包括动力部分（火电厂的锅炉和汽轮机、水电厂的水库和水轮机、核电厂的核反应堆和汽轮机）和电力系统。
3、电力网包括变压器和电力线路。
4、用户只能从一回线路获得电能的接线方式称为无备用接线方式。
No.2 电力系统的运行特点1、电能的生产、传输、分配和消费具有：①重要性、②快速性、③同时性。
2、电力系统运行的基本要求：①安全可靠持续供电（首要要求）、②优质、③经济3、根据负荷的重要程度（供电可靠性）将负荷分为三级。
4、电压质量分为：①电压允许偏差、②三相电压允许不平衡度、③公网谐波、④电压允许波动与闪变5、衡量电能质量的指标：①电压、②频率、③波形（电压畸变率）6、10kV公用电网电压畸变率不超过4%。
7、抑制谐波的主要措施：①变压器星三角接线、②加装调谐波器、③并联电容/串联电抗、④增加整流器的脉冲次数8、衡量电力系统运行经济性的指标：①燃料损耗率、②厂用电率、③网损率9、线损包括：①管理线损、②理论线损、③不明线损10、线损计算方法：①最大负荷损耗时间法②最大负荷损失因数法③均方根电流法No.3 电力系统的额定频率和额定电压1、电力线路的额定电压（也称电力网的额定电压）与用电设备的额定电压相同。
2、正常运行时电力线路首端的运行电压常为用电设备额定电压的105%，末端电压为额定电压。
3、发电机的额定电压比电力网的额定电压高5%。
4、变压器的一次绕组相当于用电设备，其额定电压与电力线路的额定电压相同；但变压器直接与发电机相连时，其额定电压与发电机额定电压相同，即为该电压级额定电压的105%。
5、变压器的二次绕组相当于电源，其输出电压应较额定电压高5%，但因变压器本身漏抗的电压损耗在额定负荷时约为5%，所以变压器二次侧的额定电压规定比额定电压高10%。
6、降压变压器二次侧连接10kV线路，当短路电压百分比小于7.5%（变压器本身漏抗的电压损耗较小）时，比线路额定电压高5%。
电力系统分析
前言 第1章 电力网络的数学模型 1.1 节点电压方程与节点导纳矩阵 1.1.1 节点电压方程的建立 1.1.2 节点导纳矩阵元素的物理意义 1.1.3 节点导纳矩阵形成与修改的计算机方法 1.1.4 节点方程的实数化求解方法 1.2 节点阻抗矩阵 1.2.1 节点阻抗矩阵表示的网络方程 1.2.2 节点阻抗矩阵的特点及其元素的物理意义 1.2.3 节点阻抗矩阵元素的求解方法 1.2.4 节点阻抗矩阵元素的实数化求解方法 思考题 第2章 电力系统潮流的计算机分析方法 2.1 潮流计算的数学模型 2.1.1 节点的功率方程 2.1.2 潮流计算中节点的分类 2.1.3 电力网络的潮流方程 2.2 牛顿-拉夫逊潮流算法 2.2.1 牛顿迭代算法 2.2.2 牛顿法的几何解释 2.2.3 极坐标牛顿潮流算法的雅可比矩阵 2.2.4 直角坐标牛顿潮流算法的雅可比矩阵 2.2.5 初值的设置与元件通过功率和电流的计算 2.2.6 牛顿潮流算法流程及评价 2.3 快速解耦潮流算法 2.3.1 快速解耦潮流算法的基本原理 2.3.2 快速解耦潮流算法的评价 2.4 直流潮流算法 思考题 第3章 电力系统的经济运行 3.1 电力系统经济运行的基本概念 3.2 火电厂间有功负荷的经济分配 3.3 水火电厂间有功负荷的经济分配 3.4 电力系统最优潮流 3.4.1 最优潮流的数学模型 3.4.2 最优潮流计算的降维梯度法 3.4.3 解耦最优潮流 思考题 第4章 同步电机的数学模型 4.1 abc坐标系的同步电机数学模型 4.1.1 理想同步电机 4.1.2 abc坐标系的同步电机方程 4.2 dq0坐标系的同步电机数学模型 4.2.1 派克变换 4.2.2 dq0坐标系的同步电机方程 4.2.3 派克变换的物理解释 4.3 同步电机的标幺值基本方程 4.4 电机参数表示的同步电机数学模型 4.4.1 同步电机参数 4.4.2 同步电机参数与其原始参数的关系 4.4.3 电机参数表示的同步电机方程 4.4.4 同步电机的电磁转矩方程 4.5 同步电机的简化数学模型 4.5.1 定子电压方程简化模型 4.5.2 转子电压磁链方程简化模型 4.6 同步电机的稳态数学模型及相量图 4.6.1 用同步电抗表示的同步电机稳态模型 4.6.2 用暂态电抗表示的同步电机稳态模型 4.6.3 用次暂态电抗表示的同步电机稳态模型 思考题 第5章 同步电机三相短路暂态过程分析 5.1 同步电机三相短路物理过程分析 5.1.1 同步电机三相短路的特点及磁链守恒原理 5.1.2 无阻尼绕组同步电机空载三相短路的物理过程 5.2 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 5.2.1 不计衰减时同步电机空载短路电流计算 5.2.2 不计衰减时同步电机负载状态下的短路电流计算 5.2.3 自由电流衰减的时间常数 5.3 有阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 5.3.1 不计衰减定子转子短路电流计算 5.3.2 自由电流分量的衰减时间常数 5.4 强行励磁对同步电机短路暂态过程的影响 思考题 第6章 电力系统故障的计算机算法 6.1 三相对称短路故障计算 6.2 简单不对称故障计算 6.2.1 序网络端口电压方程 6.2.2 不对称短路故障计算 6.2.3 不对称断线故障计算 6.3 复杂故障的计算 6.3.1 不对称故障的通用边界条件 6.3.2 多重故障计算 思考题 第7章 电力系统稳定性分析中的元件模型 7.1 概述 7.2 发电机的转子运动方程 7.2.1 转子运动方程的推导 7.2.2 转子运动方程的标幺值表示 7.2.3 惯性时间常数及物理含义 7.3 发电机功角及功率特性 7.3.1 转子位置角 7.3.2 功角及简单电力系统稳态功率特性 7.3.3 用其他电势表示的发电机功率特性 7.3.4 复杂系统的功率特性 7.4 功率特性影响因素分析 7.4.1 网络参数的影响 7.4.2 自动励磁调节器的影响 7.5 发电机励磁系统 7.5.1 发电机励磁系统的构成 7.5.2 主励磁系统模型 7.5.3 发电机励磁系统数学模型 7.6 原动机及调速器系统 7.6.1 水轮机及调速器系统 7.6.2 汽轮机及调速器系统 7.6.3 原动机及调速器系统简化模型 7.7 电力负荷模型 7.7.1 静态负荷模型 7.7.2 感应电动机负荷模型 7.7.3 其他负荷模型简介 思考题 第8章 电力系统稳定性的基本概念 8.1 电力系统稳定性概述 8.2 小扰动稳定性的初步概念 8.3 暂态稳定性的初步概念 8.4 负荷稳定的初步概念 8.5 电压稳定的初步概念 思考题 第9章 电力系统小扰动稳定性 9.1 小扰动稳定性基础概念 9.1.1 动力系统模型 9.1.2 运动稳定性的基本概念 9.1.3 系统的线性化模型 9.1.4 系统控制参数变动的影响 9.1.5 电力系统小扰动稳定性分析步骤 9.2 单机-无穷大系统小扰动稳定性分析 9.2.1 不计发电机阻尼时的稳定性分析 9.2.2 计及发电机阻尼时的稳定性分析 9.2.3 小扰动稳定储备系数和系统阻尼因子 9.3 简单电力系统小扰动稳定分岔分析 9.3.1 系统模型 9.3.2 系统小扰动稳定性分析 9.4 多机电力系统小扰动稳定性分析 9.4.1 系统模型 9.4.2 系统初始点的小扰动稳定性分析 9.4.3 系统负荷水平变动对小扰动稳定性的影响 9.4.4 发电机出力对系统小扰动稳定性的影响 9.4.5 综合考虑负荷水平和调度方式变化对系统小扰动稳定性的影响 思考题 第10章 电力系统暂态稳定性 10.1 概述 10.1.1 大扰动后的暂态过程 10.1.2 电力系统暂态稳定分析模型及其简化 10.1.3 电力系统暂态稳定分析方法 10.1.4 暂态稳定性研究的一些新问题 10.2 单机无穷大系统的暂态稳定判据——等面积定则 10.2.1 发电机各阶段的功率特性曲线 10.2.2 暂态稳定和不稳定场景分析 10.2.3 等面积定则 10.3 电力系统暂态稳定分析数值方法 10.3.1 常微分方程的数值积分方法 10.3.2 微分-代数方程的数值积分方法 10.4 单机无穷大系统暂态稳定数值分析 10.4.1 电力系统模型 10.4.2 不计阻尼时的暂态性分析 10.4.3 影响系统暂态稳定性的因素分析 10.5 多机电力系统暂态稳定性分析简介 10.5.1 暂态稳定分析的网络模型 10.5.2 电力系统暂态稳定分析的一般步骤 10.5.3 多机电力系统暂态稳定分析示例 思考题 第11章 提高电力系统稳定性的措施 11.1 概述 11.2 在电力系统规划设计阶段可采取的措施 11.2.1 提高系统功率极限的原理 11.2.2 改善发电机运行特性 11.2.3 改善输电线路的运行参数 11.2.4 改善变压器运行特性 11.2.5 实施无功补偿 11.2.6 优化保护装置 11.3 DyLiacco安全构想和运行控制措施 11.3.1 DyLiacco安全构想 11.3.2 EMS系统安全监控功能简介 11.3.3 电力系统运行控制的三道防线 11.4 电力系统运行控制措施 11.4.1 电力系统预防控制 11.4.2 电力系统紧急控制 11.4.3 实际例子 11.5 电力系统恢复控制 11.5.1 制定恢复计划和实施恢复培训 11.5.2 有功平衡和频率控制 11.5.3 无功平衡和电压控制 11.5.4 继电保护及安全自动装置的配合 思考题 参考文献
现代电力系统分析
现代电力系统分析现代电力系统是一个大规模的复杂系统，由不同类型的电源、输电线路、变电站和终端用户组成。
为有效地管理电力系统，需要对其进行分析。
本文将介绍现代电力系统分析的基本概念、方法和工具。
电力系统分析的基本概念负荷和电源电力系统中的负荷是指终端用户的用电量。
电源则是指向电力系统供电的各类电源，如煤炭发电、核能发电、水力发电、风力发电和太阳能发电等。
电力系统的构成电力系统包括三个组成部分：发电、输电和配电。
发电是指将能源转换为电能的过程。
输电是指将电能从发电站输送到终端用户的过程。
配电是指将输电到用户附近的电能分配到终端用户的过程。
电力系统管理电力系统管理是指为了满足用户用电需求，对电力系统的负荷和电源进行协调、管理和优化的一系列活动。
电力系统分析的方法负荷预测负荷预测是指预测未来一定时间内电力系统的负荷变化。
负荷预测可以帮助电力系统管理者做好电力调度和优化计划。
负荷预测的方法包括时间序列分析、神经网络、回归分析等。
电力系统调度电力系统调度是指通过对电力系统中的各种资源进行协调和优化来满足用户用电需求的过程。
电力系统调度需要考虑各种约束条件和限制条件，如输电线路的最大负载、发电机的最大出力等。
风险分析风险分析是指对电力系统可能出现的潜在风险进行评估和分析。
风险分析可以帮助电力系统管理者制定应急预案和风险控制策略。
风险分析的方法包括故障树分析、事件树分析、失效模式和影响分析等。
功率流分析功率流分析是指分析电力系统中电能的传输和分布情况的过程。
功率流分析可以帮助电力系统管理者制定合理的输电方案和优化电能分配方案。
功率流分析的方法包括潮流分析、节点分析、整定分析等。
电力系统分析的工具模拟软件模拟软件可以帮助电力系统管理者模拟电力系统在不同情况下的运行状态。
常用的电力系统模拟软件包括PSS/E、MATLAB等。
数据库管理系统数据库管理系统可以帮助电力系统管理者高效地管理和分析大量的电力系统数据。
常用的数据库管理系统包括MySQL、Oracle等。
电力系统暂态分析概述
4. 2003年8月14日美加大停电
4. 2003年8月14日美加大停电
4. 2003年8月14日美加大停电
5. 电力系统电磁暂态和机电暂态分析
➢ 电力系统是由发电、输电、配电、用电等设备及其辅助控制 系统和保护系统组成的大规模复杂系统。
➢ 如此庞大、复杂系统的暂态过程，需要极高维数的非线性微 分方程组来描述。要全面严格地分析整个电力系统的暂态过 程是极其复杂，有时甚至是不可能的。
➢ 电磁暂态过程是指电力系统各个元件电场和磁场以及相应的 电压和电流的变化过程，持续时间通常从几微秒到几秒钟。
➢ 电磁暂态过程变化非常快，主要分析各元件电流和电压瞬时 值变化情况。分析时需要考虑元件的非线性、电磁耦合、计 及输电线路分布参数引起的波过程，还要考虑线路三相结构 的不对称、电晕等因素的影响。而发电机的转速变化则可忽 略不计。
➢ 2012年底全国装机容量11.45亿千瓦 ➢ 其中水电占21.7％； ➢ 火电占71.5％
➢ 2012年底全国220kV以上输电线路长度超50.7万公里；
➢ 2012年底全国220kV及以上变电容量22.8亿千伏安；
2. 电力系统的基本特点及要求
➢ 电力传输的二大特点：
➢ 第一，电流以接近光速流动（29.76万公里/每秒），且大量 存储很不经济。因此，电力生产和消费需同时完成。
➢ 电力系统各种暂态过程的过渡时间差异非常之大，如雷击过 电压的过渡过程是几十微秒、操作过电压的过渡过程从几百 微秒到100毫秒之间，而发电机转速和转子位置变化的暂态 过程则可持续数十秒。
➢ 为了简化分析，可根据不同的研究对象，将电力系统的暂态 过程分为电磁暂态过程和机电暂态过程。
5. 电力系统电磁暂态和机电暂态分析
电力系统分析基础知识点总结
电力系统分析基础知识点总结电力系统是指由发电厂、变电站、输电线路和配电网等组成的电能供应系统。
电力系统的分析是对电力系统进行各种参数和运行条件的计算和评估，以保证电力系统的安全、稳定和经济运行。
下面是电力系统分析的基础知识点总结：一、电力系统模型1.电力系统分析的第一步是建立系统的数学模型。
常用的电力系统模型有节点模型、支路模型和矩阵模型。
2.节点模型是利用节点电压和分支电流表示电力系统的模型，适用于潮流计算、稳定计算等。
3.支路模型是利用支路电流和支路电压表示电力系统的模型，适用于短路计算、暂态稳定计算等。
4.矩阵模型是利用节点电压和支路电流构造的矩阵表示电力系统的模型，适用于状态估计、谐波计算等。
二、电力系统潮流计算1.电力系统潮流计算是解决电力系统节点电压和分支电流的问题。
2.潮流计算的目标是求解电力系统中每个节点的电压和每条支路的电流。
3.潮流计算的方法包括高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法、迭代法等。
三、电力系统短路计算1.电力系统短路计算是解决电力系统发生短路故障时，电流的分布和电压的变化的问题。
2.短路计算的目标是求解电力系统中每个节点的短路电流和各个分支的短路电压。
3.短路计算的方法包括节点法、支路法、短路阻抗法等。
四、电力系统暂态稳定计算1.电力系统暂态稳定计算是解决电力系统在故障情况下的暂态过程，如发电机的转速和电压的变化等问题。
2.暂态稳定计算的目标是求解电力系统中各个节点、线路和发电机的暂态响应。
3.暂态稳定计算的方法包括直接法、分步法、迭代法等。
五、电力系统谐波计算1.电力系统谐波计算是解决电力系统中谐波电流和谐波电压的问题。
2.谐波计算的目标是求解电力系统中各个节点的谐波电压和各个支路的谐波电流。
3.谐波计算的方法包括傅里叶级数法、谱域法、蒙特卡洛法等。
六、电力系统状态估计1.电力系统状态估计是利用实时测量数据对电力系统的状态进行估计，如电压的估计、负荷的估计等。
电力系统分析(孙宏斌)第一章电力系统概述(第二讲)
第一章电力系统概述(Introduction to Power Systems)（第二讲）（回顾）1问题1、电能是如何传输的？2、电力系统为何用功率作为变量?3、交流电路的功率和复功率如何引入?4、什么是电力系统负荷和负荷曲线?5、典型负荷曲线有哪些？有何用途？2一、电力网有哪些主要设备？除去发电机与负荷究高压输电网，配电网看成负荷一部分。
主要设备：输电线路、变电站设备（变压器、开关、母线等）。
超高压架空电力线路电力变压器带有开关发电机变压器开关输电线路二、电力网络是如何接线的？对保证供电的接线图：两种类型电气接线：电力设备间电气联接关系地理接线：发电厂、变电所间相对地理位置及其联接路径接线方式（与计算机网络类似），综合考虑：供电可靠、电压合格、运行灵活、操作安全、费用经济等因素。
开式闭式地理接线图发电厂变电站开式接线（从放射式(a)(d)闭式接线（环式（单电源）一些实际电力网英国电网东京电网远距离大容量输电为何要采用高电压进行？!10三、电力网为何要采用高电压？ 远距离大容量容量：S=U*I压降：∆损耗：P高电压→高考虑绝缘，压到110-750kV高压线远距离输电，大负荷6-110kV线路电压500低压配电1035110(部分输电)高中压配电220 750输电电压等级(kV)四、为何要确定额定电压?标准化：导致互联困难最佳的技术经济性能电压下进行优化设计、制造和使用。
需要确定的额定电压：线路（即：电网、用电设备）发电机变压器(五、如何确定额定电压?(0.95U N11.1U N1U N1U NU N11次侧1.05U N0.951.05U N2(1.1)U N21次U N1升压变1次侧接线路如何确定额定电压?线路（电网）发电机额定电压升压变压器一次侧二次侧降压变压器一次侧二次侧如何确定额定电压?用电设备（线路、电网)(kV)61035110220330500750六、高压直流输电（变压器三相交流整流装置送电端直流输电的优点？适用于大系统互联运行，无需同频率，本身不存在稳定问题。
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穩定性分析
定電定電性電 力 力 力 系 系 系 統 統 統 的 的 的 靜 暫 機 態 態 電 穩 穩 特
一、穩態分析
1、電力系統潮流計算 電力系統潮流計算是電力系統運行部門和規劃設計部門的一項基本工作。 基本目標是得到系統各個節點的電壓和各個支路的功率。 然後在此基礎上，進一步判斷電力系統的規劃設計是否合理，系統的運行狀態 是否合理。
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5 機電暫態
研究物體運動通常要描述物體運動狀態變化的 微分方程
單機-無窮大系統
G
U
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5 機電暫態
d 0 dt d 0 (P T P E) TJ dt
發電機轉子運動方程，二階微分方程 用於穩定分析的經典二階微分方程，如 果考慮更高階，需要考慮其他狀態變數
圖3-1 短路的類型 a) 三相短路 b) 兩相短 路 c) 單相短路 d) 單相接中心點短路 e) 兩相接地短路 f) 兩相短路接地
選擇、檢驗電氣設備， 繼電保護的分析、整定
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5 機電暫態
運動的物體在經受擾動之後，能否回到原 來的穩定運動狀態，或到達一個新的穩定運動 狀態。 電力系統中運動著的物體主要是發電機、 電動機等設備，電動機一般接在負荷側，電力 系統穩定分析一般針對發電機和輸電網組成的 系統進行。
Y( n 1),( n 1) Yn,( n 1)
I U 1 1 U 2 I2 Y( n 1),n U n 1 I n 1 U I Y nn n n Y1n Y2 n
• 允許的頻率偏差範圍 |Δf|<0.5Hz • 有功功率平衡
P P
G
LD
PL
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2 有功功率和頻率調整的基本概念
• 有功負荷的變化及其調整 第一種負荷變化 由調速器調整：頻率的一次調整 第二種負荷變化 由調頻器調整：頻率的二次調整 第三種負荷變化 電力系統的經濟運行調整
• 靜態穩定，小干擾穩定
P
PM
P 0P T
a
a' '
a'
b '
b
a
b' '
b
dP 0 d
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5 機電暫態
b
b'
a
a '
b' '
a
b
a
a ''
O
t 0
t
O
t 0
t
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5 機電暫態
• 暫態穩定
PE
dPE d
PI
短路故障發 生後，簡單 系統的功角 曲線變化情 況：
潮流求解
Y11 Y 21 Y( n 1),1 Yn1
Y12 Y22 Y( n 1),2 Yn 2
Y1, n 1 Y2, n 1 Y( n 1),( n 1) Yn ,( n 1)
Y1n U S1 / U 1 1 Y2 n U 2 S / U 2 2 Y( n 1),n U n 1 S / U n 1 n 1 U Y nn n Sn / U n
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q轴
(1)
U
0
5 機電暫態
E q
對於凸極發電機和隱機發電機，電磁功率的 表示形式不同，凸極發電機的表示形式要 複雜一些。
I
xd jI
P Eq
EqU xd
sin
(2)
U
P E'
E 'U
' xd
sin '
(3)
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5 機電暫態
10/5/2014
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潮流求解
注入電流
電力網注入電流注源自電流注入電流等值電路網路
注入電流
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潮流求解
Y12 Y11 Y Y 21 22 Y( n 1),1 Y( n 1),2 Yn1 Yn 2
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Y1,n 1 Y2,n 1
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潮流求解
非線性代數方程組 利用數值計算方法迭代求解 結合電力系統本身的特點，節點類型
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2 有功功率和頻率調整的基本概念
• • MT×角速度：原動機的機械功率 ME ×角速度：發電機的電磁功率
MT
頻率的變化主要與有功功率的平衡有關
ME
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2 有功功率和頻率調整的基本概念
電氣工程概論
河北科技大學
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第四章 電力系統分析的主要內容概述
穩態分析 暫態分析
電磁暫態
機電暫態
故障分析
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電力系統分析
穩態分析
整電電計電 力力算力 系網 系 統的 統 的電 元 電壓 件 壓和 模 和功 型 頻率 及 率分 參 10/5/2014 調佈 數
故障分析
故電路電 障力 力 系 系 統 統 的 的 不 三 對 相 稱 短
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3 電力系統的無功功率平衡和電壓調整的 基本概念
• 電壓水準取決於無功功率的平衡 無功功率平衡： 無功功率電源=無功功率負荷+無功功率損耗
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4 故障分析
• 常見的故障種類有 短路 斷線 短路是故障分析的重點 短路是橫向故障 斷線是縱向故障
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4 故障分析
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e
P T P E
PIII
f g
a
k d c b
PII
0
k c
等面積準則