电力系统分析理论-5
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.
《电力系统分析》第5章 习题解答
第五章思考题及习题答案5-1什么是电力系统的有功功率备用容量？为什么要设置备用容量？答：系统的电源容量超出发电厂发出的有功功率的总和的部分，称为系统的备用容量。
系统设置有功功率备用容量为了满足频率调整的需要，以保证在发电、供电设备发生故障或检修时，以及系统负荷增加时，系统仍有足够的发电容量向用户供电，保证电力系统在额定频率下达到有功平衡。
5-2 电力系统频率偏移过大的影响有哪些？答：频率偏移过大时，主要有以下影响：（1）电动机的转速和输出功率随之变化，会严重地影响产品的质量。
（2）会影响各种电子设备工作的精确性。
（3）对电力系统的正常运行影响很大。
对汽轮发电机叶片都有不良影响；电厂用的许多机械如水泵、风机等在频率降低时都要减小出力，因而影响发电设备的正常运行，使整个发电厂的有功出力减小，从而导致系统频率的进一步下降；频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流增大，为了不超越温升限额，不得不降低发电机的发出功率；频率降低时，系统中的无功功率负荷将增大，无功功率损耗增加，这些都会给电力系统无功平衡和电压调整增加困难。
总之，由于所有设备都是按系统额定频率设计的，系统频率质量的下降将影响各行各业。
而频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。
5-3 什么是电力系统负荷的有功功率—静态频率特性？何为有功功率负荷的频率调节效应？K的大小与哪些因素有关？L答：系统处于运行稳定时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的有功功率—静态频率特性。
当系统有功平衡破坏而引起频率变化时，系统负荷也参与对频率的调节（当频率变化时，系统中的有功功率负荷也将发生变化），这种特性有助于系统中的有功功率在新的频率下重新达到平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。
K的数值取决于全电力系统各类负荷的比重。
L5-4什么是电力系统发电机组的有功功率—静态频率特性？何为发电机组的单位调节功率？K的大小与哪些因素有关？G答：发电机输出的有功功率与频率之间的关系称为发电机组的有功功率一频率静态特性。
刘天琪电力系统分析理论第5章答案完整版
5-5、电力系统调压的基本原理是什么？电力系统有哪几种主要调压措施？当电 力系统无功不负时，是否可以只通过改变变压器的变比？为什么？ 答：基本原理： 由于电力系统的结构复杂，用电设备数据极大，电力系统 运行部门对网络中各母线电压及用电设备的端电压进行监视和调整是不可能， 而
且没有必要。然而，选择一些有集中负荷的母线作为电压中枢点，运行人员监视 中枢点电压，将中枢点电压控制在允许的电压偏移范围以内。只要这些中枢点的 电压质量满足要求，系统中其它各处的电压质量也基本上满足要求。 简单一句话概况为：通过对中枢点电压控制实现电网电压调整。 电力系统的电压调整可以采用以下措施： （1）调节发电机的励磁电流以改变发电机的端电压 VG ； （2）通过适当选择变压器的变比 k 进行调压； （3）通过改变电力网络的无功功率 Q 分布进行调压； （4）通过改变输电线路参数 X 进行调压。 在系统无功功率不足的条件下， 不宜采用调整变压器分接头的办法来提高电 压。因为当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升高后，该地区所需的无 功功率也增大了，这就可能进一步扩大系统的无功缺额，从而导致整个系统的电 压水平更加下降。所以从全局来看，当系统无功不足时不宜采用改变变压器变比 进行调压。
ΔVT min =
Pmin R + Qmin X 13 3 × 3 + 10 × 48 4 = 4.72kV V = V1min 110
最大负 负荷时发电 电机电压为 1 11kV，则分 分接头电压为
V1t max =
(120 + 7) ) × 10.5 = 12 21.23kV 11
(110 + 4.7 72) × 10.5 = 120.456kV k 10
最小负 负荷时发电 电机电压为 1 10kV，则分 分接头电压为
《电力系统分析》第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
PG 2
0.53 0.18 0.0036
97
PL PG1 PG2 197
因此，负荷继续增加时，增加的负荷应由发电设备2承担， 两套设备的综合耗量微增率也就取决于发电设备2。
（b）PL 100MW，按最优分配时，有
PL
PG1
PG 2
0.25
0.0028
0.18
（以下简称负荷）时刻都在 作不规则变化，如右图所示。 对系统实际负荷变化曲线的 分析表明，系统负荷可以看 作是由三种具有不同变化规 律的变动负荷所组成：第一 种变化幅度很小，变化周期 短，负荷变动有很大的偶然 性；第二种是变化幅度大， 变化周期较长；第三种是变 化缓慢的持续变动负荷。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
2、水力发电厂的特点 （1）必须释放水量－－强迫功率。 （2）出力调节范围比火电机组大，启停费用低，且操作简
单。 （3）不需燃料费，但一次投资大，水电厂的运行依水库调
节性能的不同在不同程度上受自然条件的影响。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
3、原子能发电厂的特点 （1）最小技术负荷小，为额定负荷10～15％。 （2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启停 及急剧调节时，易于损坏设备。 （3）一次投资大，运行费用小。
电力系统分析5节点电力网络潮流计算
辽宁工程技术大学电力系统分析综合训练一设计题目5节点电力网络潮流计算指导教师刘健辰院（系、部）电气与控制工程学院专业班级电气12-4学号**********姓名张萌日期2016.5.5电气系综合训练标准评分模板电力系统分析综合训练一 任务书本次综合训练目的在于通过对多节点电网的潮流计算，巩固和运用前面所学到的潮流计算基础理论知识，掌握电力系统潮流计算机计算的一般原则和方法，掌握潮流计算软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
5节点系统单线图如下：发电机、变压器、负荷数据见上图和下表。
线路长度和回数数据见后面的班级数据表。
基本数据如下：注：100base S MV A =，节点1和3处15base V kV =，节点2、4、5处345base V kV =。
设计要求：利用PowerWorld建立单线图程序，完成潮流分析计算，给出设计结果。
设计说明书内容：1、任务书2、PowerWorld软件简介及牛顿-拉夫逊潮流计算和PQ分解潮流计算简介3、绘制单线图，进行潮流计算（分别采用牛-拉法和PQ分解法）列表给出潮流计算结果（包括迭代次数，节点电压的幅值和相位，线路有功/无功潮流，发电机输出功率）。
4、手工计算导纳矩阵，并与软件计算结果比较。
5、单步运行牛-拉法潮流计算，给出前3步计算结果（包括节点电压的幅值和相位，线路有功/无功潮流，发电机输出功率）以及雅克比矩阵。
6、在保证每条线路和变压器不过载的情况下，确定节点3上发电机的允许出力范围。
7、在节点2上添加200Mvar并联电容器组，观察节点2电压变化和系统损耗变化。
改变电容器组的容量，提高节点2电压达到0.95。
8、（选做内容）静态安全分析：对“单个线路”和“单个变压器”进行N-1校验分析。
9、结论说明：1. 线路2. 变压器T2为两台并联，并联运行的变压器参数相同。
目录一、综合训练目的： (1)二、简介 (1)1、Power World软件简介： (1)2、潮流计算方法简介 (1)（1）牛顿-拉夫逊潮流计算方法 (1)（2）PQ分解法 (2)三、Power World潮流计算 (2)1、单线图 (2)2、潮流计算结果 (3)（1）牛-拉法潮流计算结果 (3)（2）PQ分解法潮流计算结果 (3)四、计算导纳矩阵 (4)软件计算结果 (5)五、单步运行牛-拉法潮流计算 (5)1、节点以及线路参数 (5)2、雅克比矩阵 (6)六、确定节点3上发电机的允许出力范围 (7)七、并联电容 (8)八、结论 (8)一、综合训练目的：本次综合训练旨在于掌握Power World Simulator 软件构建单线图的方法，通过对软件使用手册的学习，掌握潮流计算软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
动态电力系统分析第五章_暂态稳定性分析的直接法
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。
电力系统分析第5章 电力系统的无功功率(reactive power)平衡与电压调整(voltage regulation ).
U S％S 2 U N 2 I o % U S %S NT S 2 I o % QT ( ) SN T ( ) S NT 100S NT U 100 100 S NT 100
电力系统分析
5.2.3 无功功率平衡
电力系统的无功平衡表示式为 其中：
QD＋ Q Q GC Q G＋ Q C
例5.1 求图5.6所示简单系统的无功功率平衡。图中所 示负荷为最大负荷值。 线路参数： r0 0.17 km, x0 0.41 km， b0 2.82 106 S km 变压器试验数据： PS 200KW , U s % 10.5, P0 47 KW , I 0 % 2.7
异步电动机在电力系统无功负 荷中占的比重很大，因此，电 力系统综合负荷的无功电压静 态特性主要取决于异步电动机 的特性。
图5.5 异步电动机的Q—U关系
电力系统分析
5.2.2 无功负荷及无功损耗
无功损耗(active loss) 输电线路的无功损耗
P12 Q12 B 2 2 Ql QlX QB X ( U U ) L 1 2 2 U1 2 P22 Q22 B 2 2 X ( U U ) L 1 2 变压器的无功损耗 2 U2 2
这种方法简单、经济，且不需增加额外设备。
电力系统分析
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（ratio of winding ）来实现的，因此，这种调压措施也常叫利 用变压器分接头（tap）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。 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篇)
电力系统分析(5篇)电力系统分析(5篇)电力系统分析范文第1篇电力作为经济社会进展的基本能源，在智能电网建设进程中，实现了对传统电能粗放型管理向集约型的转变，尤其是在电能数据采集和计量上，以其富裕柔性、高互动性和牢靠性满意了用电户对电能实时性的要求，也为智能电网平台构建供应了技术支撑。
电力营销是建立在用电信息收集基础上，结合电力系统的智能化管理来满意电力服务目标，特殊是在智能电表的讨论与应用中，实现了电能数据采集、计量、归集和处理，也节省了电力企业电能管理成本，提升了电力企业信誉和服务水平。
1电力营销的主要业务及客户需求分析电力营销系统主要包括客户服务单元、营销业务单元、营销工作质量单元及营销决策支撑体系四部分。
其中，客户服务层主要通过营业厅、互联网来满意用电户的信息查询、询问、受理用电户的紧急服务或投诉举报等业务，也是电力营销系统中提升企业形象，赢得市场竞争的关键点；营销业务层主要从电力标准化、规范化管理上，从详细业务的处理上来优化管理，提升服务效率。
如对新装、增容、变更服务、电能计量、电费收缴、合同管理、负荷管理等业务；电力营销工作质量管理层，主要从客户服务及电力营销业务考核上，就工作流程、工作任务、合同执行状况，以及投诉举报工作进行监督，督促相关责任部门完善落实；电力决策支撑层，主要从电力营销策略制定、市场调研、市场开发、运营管理、客户管理、电力营销效益评估及企业战略规划上供应科学决策依据，帮助电力营销决策工作。
我国电力营销工作起步较晚，与发达国家相比还较为滞后，用电户对电力营销业务需求还处于较低层面。
通常状况下，在保障电力供应稳定性上，结合电力服务经济社会进展实际，从故障排解响应速度、提升优质电力服务质量上，电力营销在客户需求分析上主要表现在：一是满意电能供应牢靠性，从停电缘由、电网改造、电力设备故障处理、电力供需不平衡等方面来提升供电牢靠性；二是满意共性化电力服务需求，当前在共性化服务上，主要集中在用电户电能信息采集，以及实现供电、用电双向互动交互；三是快速电能故障处理及响应速度，着力从电力故障点推断、解决用电户故障问题，实现快速响应处理；四是丰富用电业务办理渠道，当前主要以营业厅为办理渠道，人工受理方式降低了用电满足度，要拓宽网络办理，实现智能化受理；五是用电信息不透亮，当前用电户所获得的用电信息范围狭窄，无法全面了解、准时获得用电信息，导致电力营销策略规划缺乏引导性。
电力系统稳态分析第5章
K
max 2U 2 R minU 2 min U 2 R maxU 2 2 2 U2 R max 2U 2 R min
(3)
1）由（3）式求变比K、 Ut1=K Ut2 ，选择分接头 2）代入（1）式求调相机容量，并选择与计算所得容量相接近的标准调相 机容量。
5.2.6 线路串联电容补偿改善电压质量
QC U 2 R max X max 2 U2 U 2 R max K K (1)
最小负荷下，调相机吸收额定容量一半的感性无功功率
U 1 QC 2 R min 2 X min 2 U2 U 2 R min K K (2)
联立求解，得变比：
UC
为满足U A 上限的U C
UC
为满足U A 上限的U C
中枢点
U CA
A
不可控
为满足U B下限的U C
C U CB B
0
为满足U B下限的U C
(时) (时)
8
16
24
0
8
16
24
5.2.2 中枢点电压管理（续1）
•
中枢点调压方式：
– 逆调压：高峰负荷时，将中枢点电压调高（限值 105%UN）；低谷负荷时，将中枢点电压调低（限值UN ）。 适合于大型网络、供电线路较长、负荷波动较大的情况。 – 顺调压：高峰负荷时，允许中枢点电压有所降低（限值 102.5%UN）；低谷负荷时，允许中枢点电压有所升高（限 值107.5%UN ）。适合于小型网络、供电线路不长、负荷 波动不大的情况。 – 常调压：在任何负荷下，保持中枢点电压为一基本不变 的值（102%~105% UN ）。适合于中型网络、负荷变动较 小、线路上的电压损耗也较小的情况。
电力系统分析第5章答案解析
5-1. 供电系统如题图5-1所示，各元件参数如下。
线路L ：长50km ，km x /4.0Ω=；变压器T ：A MV S N ⋅=10,%5.10=s V ,11/110=T k 。
假定供电点电压为kV 5.106，保持恒定，当空载运行时变压器低压母线发生三相短路。
试计算：（1）短路电流周期分量，冲击电流，短路电流最大有效值及短路功率等的有名值；（2）当A 相非周期分量电流有最大或零初始值时，相应的B 相及C 相非周期电流的初始值。
解：kV V kV V V V MVA S B B av B B 5.10,115,,100)2()1(====即选 1512.0115100504.022)1(1=⨯⨯===B B L V S xLX x 05.110100105.02=⨯===N B ST S S V X x 2012.121=+=∑x x x当空载运行时,短路点电压9261.01155.106===B S V V V 当低压母线发生三相短路时： (1) 短路电流周期分量 kA kA V S x V I B B p 2394.45.1031002012.19261.03)2(=⨯⨯=•=∑ 冲击电流 kA kA I k i P im im 79.102394.48.122=⨯⨯==短路电流最大有效值 kA kA k I I im P im 4014.6)18.1(212394.4)1(2122=-⨯+⨯=-+= 短路功率MVA MVA V I S B P K 1.775.102394.433)2(=⨯⨯== (2) 短路电流非周期计算若A 相非周期分量电流为最大时，kA kA I i P a ap 9945.52394.4414.12)(=⨯==相应的B 相及C 相非周期电流的初始值为:kA kA i i i b ap b ap b ap 9973.229945.521)()()(=-=-==若A 相非周期分量电流为零时，0)(=a ap i相应的B 相及C 相非周期电流的初始值为:kA kA I i P b ap 1922.5)30cos(2394.4414.1)12090cos(2000)(-=-⨯-=--= 000S 题图 5-15-3. 一台无阻尼绕组同步发电机，已知：MW P N 150=，85.0cos =N ϕ，kV V N 75.15=,04.1=d x ，69.0=q x ，31.0'=d x 。
电力系统分析第五章电力系统故障与实用短路电流计算
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：
国网考试之电力系统分析：第五章复习题---4页
第五章复习题一、选择题1、电力系统频率主要取决于( )。
A．无功平衡B．有功平衡C．各节点电压的高低D．各节点注入电流的大小2、在系统运行中，调频厂最好由( )担任。
A．核电厂B．热电厂C．高效率机组电厂D．非洪水季节水电厂3、有功功率最优分配的准则是( )。
A．按等耗量微增率B．按等比耗量C．按效率相同D．按消耗量4、为了能及时向增加的负荷供电而设置的备用应是( )。
A．事故备用B．检修备用C．冷备用D．热备用5、频率的二次调整是由( )。
A．发电机组的调速系统完成的B．负荷的频率特性来完成的C．发电机组的调频系统完成的D．有功功率的经济分配完成的6、电力系统中能实现无差调节的调频方式是（）A．一次调频B. 二次调频 C. 都可以 D. 都不能7、系统有功备用容量中,哪种可能不需要专门设置（）A．负荷备用B．国民经济备用C．事故备用D．检修备用8、电力系统有功功率最优分配的原则是( )。
A．等面积原则B．等力矩原则C．等负荷原则D．等耗量微增率原则9、电力系统的有功电源是（）A．发电机B．变压器C．调相机D．电容器10、负荷的单位调节功率可以表示为（）A．KL=B．KL=C．KL=D．KL=11、运转中的发电设备所留有的备用容量称为（）A．冷备用B．热备用C．检修备用D．国民经济备用12、发电机单位时间内消耗的能源与发出的有功功率的关系称为（）A．比耗量B．耗量微增率C．耗量特性D．单位调节功率13、如果发电机不参加调频，当负荷增加时，系统的频率会（）。
A．升高；B. 降低；C. 不变14、单位时间内输入能量增量与输出功率增量的比值称为（）。
a.比耗量；b.耗量特性；c.耗量微增率；d.等耗量微增率二、判断题1、A系统运行于50Hz，B系统运行于49.8Hz，两系统通过联络线组成互联系统，则联络线上的功率从A流向B。
（）1、电力系统各电源之间有功功率的最优分配原则是等网损微增率准则。
（）2、常规电网中同步发电机是电力系统中唯一的有功电源。
电力系统分析第5章
异步电动机所消耗的无功功率： U2 QD Qm Q X I 2 Xm
Qm 为励磁无功功率；
Q 为漏抗中的无功功率；
+
jX
jX m I U 0
-
I
R s
2、无功损耗
输电线路的无功损耗由线路串联电抗中的无
功功率损耗与线路电容的充电功率组成：
P12 Q12 B 2 2 Ql QlX QB X ( U U L 1 2) 2 U1 2 P22 Q22 B 2 2 X ( U U L 1 2) 2 当电压较低，对于 35kV 及以下的架空线路， ΔQB较小， U2 2
一般把中枢点的调压方式分为逆调压、顺调压
和常调压三类。 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%。
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
5.1 电压调整的必要性
电压是衡量电能质量的又一重要指标。 电力系统中的用电设备都是按照标准的额定电压 设计制造的，因此用电设备工作在额定电压下，各 项性能指标发挥得最好。 但是实际上，由于负荷随时都在发生变化，网络中 的电压损耗也随之变化，这样就造成各节点电压的运 行过程中总会有一定的偏移，如果电压偏移值比较小 ，仍能保证用户及电力系统的正常运行，而如果电压 偏移值过大，会影响工农业生产产品的质量和产量， 损坏设备，甚至引起系统的电压崩溃。
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 %
电力系统分析第5章
系统稳态运行时，有功负荷随频率的变化特性 负荷的静态频率特性一般以多项式表示：
f f 2 f 3 f n PD a0 PDN a1 PDN ( ) a2 PDN ( ) a3 PDN ( ) a n PDN ( ) fN fN fN fN 其中 a0 a1 a2 ... an 1
以额定负荷和额定频率作为基准值，其标幺表达式为：
PD* a0 a1 f * a2 f *2 a3 f *3 an f *n
a) b) c) d) e) 0次方（与频率无关），照明、电弧炉、电阻炉、整流负荷 1次方，球磨机、切削机床、往复式水泵、压缩机和卷扬机 2次方，变压器的涡流损耗 3次方，通风机、循环水泵 高次方，静水头阻力很大的给水泵（所占比例很小）
如果负荷与频率无关，K D 0 负荷不具有频率调节能力
` -+
1.飞摆 2.弹簧 3.错油门
4.油动机
5.调频器
1）f↓→1↓→A↓A”→ C↓C’→F↓F’→E↓E’→b进a出→4↑→B↑B’→ C’↑C 进气大→f ↑→A”↑A’↗ 2）调频器动作D↑→E↓E’→b进a出→4↑→B↑→ C↑→E’↑→气门停 ↘ 气门加大，f不变， 相当于调差曲线上移
功率为
K G K Gi K Gi*
i 1 i 1
m
m
PGiN fN
K G* ( K Gi*
i 1
m
PGiN ) / PGN fN
m i 1
系统的单位调节功率为
K S K Gi K D
标么值计算时，需将KD、KG归算至同一基值下的标么值 系统单位调节功率大，有利于保证频率偏差较小，但某台机组的 单位调节功率不能整定过大。
刘天琪电力系统分析理论第5章完整版
5-2、电力系统中无功负荷和无功功率损耗主要指什么？ 答：电力系统的无功负荷分为感性与容性两类，感性无功负荷用于建立变压
器、电动机以及所有电磁元件的磁场，容性无功负荷用于建立电容器等元件的电 场，感性无功与容性无功可以相互补偿。电力系统的无功负荷主要是指以滞后的 功率因数运行的用电设备所吸收的感性无功功率，其中主要是异步电动机。一般 情况下，系统综合负荷的功率因数大致为 0.6～0.9。综合负荷的功率因数愈低， 负荷所吸收的无功功率也愈多。
功率因数角。
P
PGN
C
•
δ
•
EN
• ϕN
VN
j IN xd
0.75 0 .5
O
ϕN
A
QGN
Q
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
IN
隐极发电机额定运行相量图 图中，电压降相量 AC 的长度代表 I N xd ，正比于额定视在功率 SGN ，它在 P-Q 坐标纵轴上的投影正比于 PGN ，在横轴上的投影正比于 QGN ，相量 OC 的长度代 表空载电势 EN ，它正比于发电机的额定励磁电流。 当改变功率因数时，发电机可能发出的功率 P 和 Q 受到以下限制。 （1）受额定视在功率（定子额定电流）的限制。如图所示，以 A 为圆心， 以 AC 为半径的圆弧表示。
现代电力系统分析(2010-5)
将式(3-49)展开，并略去其中两个增量相乘的项，可得：
（3-52）
上式中给出了因支路km开断而导致的各节点电压相角的 变化量。应用这一关系可以求出发生开断后任意支路ij中 的潮流为：
（3-53）
用上式就可以确定是否会发生支路的有功潮流越限。
为了便于计算，式(3-52)可以改写为
′ Δθ km = bkm (θ m ( 0 ) − θ k ( 0 ) )( B0 ) −1 M km
在缓冲等值中，边界节点之 间的互连等值支路参数及边 界节点的等值注入，可由常 规的Ward等值法求出。为了 在内部系统出现线路开断情 况下，外部系统能向内部系 统提供一定的无功功率支 援，可把所有缓冲母线m定 为PV节点，并规定其有功注 入为零，母线电压等于相连 的边界母线电压，这样缓冲 母线在任何情况下都不会提 供有功功率。
(2)在等值时，如果外部系统中含有PV节点，则内 部系统中发生事故开断时，应保持外部PV节点 对内部系统提供的无功支援。而对于上述的 Ward等值法由于PV节点已被消去了，这一要求 在实际上难以满足，为此进行外部等值时，应 保留那些无功出力裕度较大，且与内部系统电 气距离小的PV节点。
(3)实现外部等值时，一般是根据某一基本运行方式 的全网潮流解来进行的。在实时状况下，系统运行 方式在不断变化，由于远动条件的限制在调度中心 一般不能掌握全系统的实时网络结构与运行参数的 变化，因而难以对基本运行方式的外部等值数据作 实时状况的修正，由此产生的误差会大大超过工程 计算所允许的范围。
(1)有功功率行为指标，是一种用来衡量线路 有功功率过负荷程度的计算方式，表示为
⎛ Pl ⎞ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPI p = ∑ ω P ⎜ max ⎟ ⎜P ⎟ α ⎝ l ⎠
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V N
N
PGN
E
V N
N
ห้องสมุดไป่ตู้
C
jX d IN
A
I N
QGN
P-Q极限
Q
QGN SGN sin N PGN tg N
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其它无功电源(Other sources of reactive power)
同步调相机 Synchronous condenser
QL QT Ql QB
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4.无功平衡与电压水平的关系
Voltage levels and reactive power balance
The control of voltage levels is accomplished
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0 ~16 时
B负荷点
VOB VB VB (0.95 ~ 1.05)VN 0.01VN (0.96 ~ 1.06)VN
16~24 时
VOB VB VB (0.95 ~ 1.05)VN 0.03VN (0.98 ~ 1.08)VN
by controlling the production,absorption and
flow of reactive power .
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4.无功平衡与电压水平的关系
Voltage levels and reactive power balance
E V I jX
overexcited----supply reactive power
underexcited-----absorb reactive power
静电电容器 Capacitors
静止补偿器 SVC---Static var compensators
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Q
0.8
jX m I V 0
I
s
I
R s
0.6
0.3
0 0.7 0.8 0.91.0
V
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无功损耗 (1) 变压器的无功损耗 Reactive power absorbed by transformers
QLT Q0 QT S 2 2 V BT ( ) X T V 与电压 I0 % VS % S 2 VN 2 SN ( ) 成正比 100 100S N V
Absorption of reactive power
2.无功电源 Production of reactive power 3.无功平衡
The reactive power balance
4.无功平衡与电压水平的关系
Voltage levels and reactive power balance
(5-16)
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调压措施 Methods of voltage control
PR QX Vb (VG k1 V ) / k2 (VG k1 ) / k2 VN
(1)发电机调压 调节励磁VG
The generating units provide the bassic means of voltage control;the automatic voltage regulators
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5.3 电力系统的电压调整
voltage control of power systems
1. 电力系统允许的电压偏移voltage deviation
3.无功平衡 The reactive power balance
QGC QLD QL Qres Qres>0 无功可以平衡,且
有备用 无 功 电 源 无 功 负 荷 无 功 损 耗 无 功 备 用 Qres<0 无功不足,应加补 偿装置
QGC QG QC QG QC1 QC 2 QC 3
与电压 成反比
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(2) 线路的无功损耗 Reactive power loss of transmission lines Production and absorption of reactive power On transmission lines
±5%
±7% +5%~ -10% +7.5%~ -10%
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2.中枢点的电压管理 中枢点key junction bus
（1）大型发电厂的高压母线(多回出线）
（2）枢纽变电所的二次母线；
（3）有大量地方性负荷的发电厂母线。
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E
V jX I
P+jQ
PLD+jQLD
Q
1' 1
2'
c
a
2
2 EV 2 V Q ( ) P2 X X
V'a Va
‘
V
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2.中枢点的电压管理
acceptable limints of the voltage at the key juncation terminals
中枢电压允许变化的范围
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2.中枢点的电压管理
第五章 无功功率和电压调整
Reactive power and voltage control
1.电压调整的必要性 Essentiality of voltage control/regulation 2. 无功平衡与电压水平的关系 Voltage levels and reactive power balance 3.电压调整的范围及方法
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1.无功负荷和无功损耗
无功负荷
Reactive power
jX
与电压 成正比
Reactive power absorbed by equipments
与电压 成反比
V2 QM Qm Q I 2 X Xm
V
2R(1－s)/s=常数 P = I Absorbed by loads M
4. 发电机和变压器调压 Controlling voltage levels by generating units or transformers 5. 无功功率补偿 Reactive power compensation 6. 电力系统无功功率的最优分配 Optimal allocation of reactive power
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2. 无功电源
发电机
Synchronous generators can generate or absorb reactive power depending on the excitation
过励磁 overexcited---supply reactive power
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The aceptablelimits and methods of Voltage control
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Vo 1.025VN
小负荷时允许中枢点电压高些
Vo 1.075VN
常调压：任何负荷下，中枢点电压基本
保持恒定， (1.02-1.05)VN
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3.电压调整的基本原理
Fundamentals of voltage control
PR QX Vb (VG k1 V ) / k2 (VG k1 ) / k2 VN
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(b)向多个负荷点供电的中枢点 以两种极端情况确定： （1）地区负荷最大时，电压最低的负荷点
max Vo min V j min Voj
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