第二章 电力系统的运行状态及
电网电力系统运行四种状态解析全套
电网电力系统运行四种状态解析全套一、正常状态。
在正常运行状态下，电网中总有功和无功功率出力能与负荷总的有功和无功功率的需求达到平衡；电网的各母线电压和频率在正常运行的允许偏差范围内；各电源设备和输变电设备均在规定的限额内运行;电力系统有足够的旋转备用和紧急备用以及必要的调节手段，使电网能承受正常的干扰（如无故障断开一台发电机或一条线路），而不会使电网中各设备过载，或电压和频率偏差超出允许范围。
在正常运行状态下，系统不仅能以电压和频率合格的电能质量满足客户的用电需求，而且还有适当的安全储备，电网能承受正常扰动所不断造成的有害的后果（如设备过负荷等），对不大的负荷变化能通过调节手段，可从一个正常运行状态变化到另一个正常运行状态。
此时,电网调度中心的任务是使系统维持在正常运行状态。
针对电力系统中每时每刻变化的负荷，调节发电机的出力，使之与负荷的需求相适应，以保证电能的频率质量。
同时，还应在保证安全运行的条件下，实现电力系统的经济运行。
二、警戒状态。
电力系统受到灾难性扰动的机会不太多，大量的情况是在正常状态下由于一系列不大的扰动的积累，使电力系统的安全水平逐渐降低，以致进入警戒状态。
在警戒状态下，虽然电压、频率等都在容许范围内，但系统的安全储备已经减少，抗外界扰动的能力降低，个别元件或地区的运行参数已临近安全范围的边缘，扰动将使运行进入紧急状态。
此时当发生一些不可预测的扰动或负荷增长到一定程度，就可能使电压、频率的偏差超过容许范围，某些设备发生过负荷,使系统的安全运行受到威胁。
对处于警戒状态的电力系统，电网调度自动化系统要随时监测系统的运行情况，并通过静态安全分析、暂态安全分析等应用软件，对系统的安全水平作出评价。
当发现系统处于警戒状态时，应及时向调度人员作出报告，调度人员应及时采取预防性控制措施，如增加和调整发电机出力、调整负荷、改变运行方式等，使系统尽快恢复到正常安全状态。
三、紧急状态。
若系统处于警戒状态时，调度人员没有及时采取有效的预防性措施，或正常运行状态的电力系统一旦发生一个足严重的扰动（包括负荷的剧烈变动和各种严重故障），系统就会从警戒状态进入紧急状态。
继电保护定值管理规定(3篇)
继电保护定值管理规定第一章总则第一条继电保护定值管理规定是为了规范继电保护定值的编制、管理和变更工作，保证电力系统的安全稳定运行。
第二条继电保护定值管理规定适用于发电厂、变电站和配电站的继电保护定值管理工作。
第三条继电保护定值管理工作应当遵循以下原则：（一）科学、准确、可靠。
定值应当根据电力系统的运行特点和设备技术参数，科学合理、准确可靠。
（二）规范、标准。
定值应当符合国家相关继电保护技术标准和规范要求。
（三）动态、适应。
定值应当与电力系统的运行状态和设备状态相适应，随时进行动态调整。
（四）协同、配合。
继电保护定值管理应当与电力系统的运行管理和设备运维相协同配合。
第二章继电保护定值编制第四条继电保护定值的编制应当按照规定的程序进行。
第五条继电保护定值的编制应当有明确的责任部门和责任人。
第六条继电保护定值的编制应当充分考虑电力系统的运行特点、设备技术参数和事故情况。
第七条继电保护定值的编制过程中，应当精确计算和测量各种参数，确保定值的准确性。
第八条继电保护定值的编制应当包括定值计算和校验两个方面。
1. 定值计算（一）定值计算应当完整、全面。
需要计算的定值应全部列出，不存在遗漏情况。
（二）定值计算应当根据所采用的继电保护技术标准和规范进行。
2. 定值校验（一）定值校验应当由专业人员进行。
（二）定值校验应当采取多种手段和方法，确保定值的准确性。
第九条继电保护定值的编制应当有技术文件和记录，方便管理和查阅。
第三章继电保护定值管理第十条继电保护定值管理工作应当建立完善的管理体系。
第十一条继电保护定值管理工作应当有专人负责，明确责任和权限。
第十二条继电保护定值管理应当有定期的检查和评估，发现问题及时予以整改。
第十三条继电保护定值管理应当有规范的操作程序和工作指南。
第十四条继电保护定值管理应当有相应的管理软件和工具，提高管理效率。
第四章继电保护定值变更第十五条继电保护定值的变更应当经过专业技术评估和审批。
第十六条继电保护定值的变更应当有明确的变更流程和程序。
电力系统自动化习题
第一章习题、思考题1．电能的生产有哪些主要特点？对电力系统运行的总体要求要求是什么？特点：电力系统结构复杂而庞大，电能不能储存，暂态过程非常迅速，对国民经济各部门都特别重要。
P1 总体要求：保证供电可靠性，保证电能质量，保证运行的经济性（安全、优质、经济、环保）P22．电力系统有哪些运行状态？它们的主要特征是什么？运行状态：正常、警戒、紧急、崩溃、恢复，P21主要特征：P223．电力系统自动化包括哪些主要内容？按电力系统的运行管理区，可将电力系统自动化分为电力系统调度自动化、发电车自动化、变电站自动化、配网自动化。
从电力系统自动控制的角度，可分为电力系统频率和有功功率自动控制、电力系统电压和无功功率自动控制、电力系统安全自动控制，电力系统中的断路器自动控制等。
P6第二章习题、思考题1．电力系统调度自动化是如何实现的？采集电力系统信息并将其传送到调度所，对远动装置传来的信息进行实时处理，做出调度决策，将调度决策送到电力系统去执行，人机联系。
P24~P272．电网调度自动化系统的基本构成包括哪些主要的子系统？试给出其示意图。
子系统：电力系统监视控制，电力系统频率和有功功率自动控制，电力系统电压和无功功率控制，电力系统安全控制。
P27~P313．电网调度自动化系统主要有哪些信息传输通道（信道）？信道包括调制器、通信线路和解调器。
P38~P42信道种类：远动与载波电话复用电力载波通道，无线信道，光纤通信，架空明线或电缆传输远动信息。
4．电力系统常采用什么调度方式？分层调度有何主要优点？我国电网调度目前分为哪些层次？常采用分层调度控制，其优点为：便于协调调度控制，提高系统可靠性，改善系统响应。
P55我国电网调度的层次：国家调度中心、大区电网调度中心、省调度中心、地区调度所、县级调度所。
第三章习题、思考题1．频率偏离额定值对用户有何影响？频率变化会引起异步电动机转速变化，这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化，使某些产品出现次品或废品；频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能，频率过低时有些设备甚至无法工作；频率降低会使电动机的转速和输出功率降低，导致其所带动机械的转速和出力降低，影响电力用户设备的正常运行。
电力系统暂态分析
电力系统暂态分析第一章1、电力系统运行状态的分类答：电力系统的运行状态分为稳态运行和暂态过程两种，其中暂态过程又分为波过程、电磁暂态过程和机电暂态过程。
波过程主要研究与大气过电压和操作过电压有关的电压波和电流波的传递过程；电磁过渡过程主要研究与各种短路故障和断线故障有关的电压、电流的变化，有时也涉及功率的变化；机电暂态过程主要研究电力系统受到干扰时，发电机转速、功角、功率的变化。
2、电力系统的干扰指什么？答：电力系统的干扰指任何可以引起系统参数变化的事件。
例如短路故障、电力元件的投入和退出等。
3、为什么说电力系统的稳定运行状态是一种相对稳定的运行状态？答：由于实际电力系统的参数时时刻刻都在变化，所以电力系统总是处在暂态过程之中，如果其运行参量变化持续在某一平均值附近做微小的变化，我们就认为其运行参量是常数（平均值），系统处于稳定工作状态。
由此可见系统的稳定运行状态实际是一种相对稳定的工作状态。
4、为简化计算在电力系统电磁暂态过程分析和机电暂态过程分析中都采用了那些基本假设？答：电磁暂态分析过程中假设系统频率不变，即认为系统机电暂态过程还没有开始；机电暂态过程中假设发电机内部的机电暂态过程已经结束。
第一章：1、电力系统的故障类型答：电力系统的故障主要包括短路故障和断线故障。
短路故障（又称横向故障）指相与相或相与地之间的不正常连接，短路故障又分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相短路接地，各种短路又有金属性短路和经过渡阻抗短路两种形式。
三相短路又称为对称短路，其他三种短路称为不对称短路；在继电保护中又把三相短路、两相短路称为相间短路，单相接地短路和两相短路接地称为接地短路。
断线故障（又称纵向故障）指三相一相断开（一相断线）或两相断开（两相断线）的运行状态。
2、短路的危害答：短路的主要危害主要体现在以下方面：1）短路电流大幅度增大引起的导体发热和电动力增大的危害；2）短路时电压大幅度下降引起的危害；3）不对称短路时出现的负序电流对旋转电机的影响和零序电流对通讯的干扰。
第二章 电力系统的运行状态及
发电机输出的电磁功率:
G
Pe =
Eq U 0 X
sin δ
X 功角在时间上表示励磁电势和端电压之间的相角差; 功角在空间上表现为发电机转子磁场轴线与定子合成 磁场轴线之间夹角. Pe 功角特性曲线
Pm 0
a
b
PT
0
δ a 900 δ b 180
0
δ
5
遭受微小扰动后分析a 两个运行点的过渡过程: 遭受微小扰动后分析 ,b两个运行点的过渡过程: 两个运行点的过渡过程
a点:(静态稳定工作点): 点 静态稳定工作点) δ 大于 0 时,转子转速上升,转子制动, δ 趋于 . 转子转速上升,转子制动, 趋于0. 转子转速下降,转子加速, 趋于0. δ 小于 0 时,转子转速下降,转子加速, δ 趋于 .
静态不稳定工作点) b点:静态不稳定工作点 点 (静态不稳定工作点
a)保持发电机在运行中的电压恒定; a)保持发电机在运行中的电压恒定; 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; b)同步发电机并列运行时调节无功功率的分配; 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; c)提高输电线路静态稳定极限,扩大稳定范围; 提高输电线路静态稳定极限 d)可以阻尼和抑制低频震荡. d)可以阻尼和抑制低频震荡. ;U t Te ≈ Pe = sin δ dt = M (Tm Te TD ) 标幺值 / s ' 附加代数方程: 附加代数方程: Xd 转子运动方程: 转子运动方程: d δ = ω (ω 1) ' 电弧度 / s 0 E ' = U t + jX d I dt
其作用是提高控制调节系统的稳定性品质,输出量大小与转子电压的变化率有关. 其作用是提高控制调节系统的稳定性品质,输出量大小与转子电压的变化率有关.
电力系统的运行常用运行状态
安全状态 指电力系统的频率、各点的电压、各元件的负荷均处于规定的允许值范围，并且，当系统由于负荷变动或出现故障而引起扰动时，仍不致脱离正常运行状态。由于电能的发、输、用在任何瞬间都必须保证平衡，而用电负荷又是随时变化的，因此，安全状态实际上是一种动态平衡，必须通过正常的调整控制（包括频率和电压──即有功和无功调整）才能得以保持。
电力系统的运行常用运行状态来描述，主要分为正常状态和异常状态。正常状态又分为安全状态和警戒状态，异常状态又分为紧急状态和恢复状态。电力系统运行包括了所有这些状态及其相互间的转移(图3)。
各种运行状态之间的转移，需通过控制手段来实现，如预防性ห้องสมุดไป่ตู้制，校正控制和稳定控制，紧急控制，恢复控制等。这些统称为安全控制。
警戒状态 指系统整体仍处于安全规定的范围，但个别元件或局部网络的运行参数已临近安全范围的阈值。一旦发生扰动，就会使系统脱离正常状态而进入紧急状态。处于警戒状态时，应采取预防控制措施使之返回安全状态。
编辑本段
紧急状态
指正常状态的电力系统受到扰动后，一些快速的保护和控制已经起作用，但系统中某些枢纽点的电压仍偏移，超过了允许范围；或某些元件的负荷超过了安全限制，使系统处于危机状况。紧急状态下的电力系统，应尽快采用各种校正控制和稳定控制措施，使系统恢复到正常状态。如果无效，就应按照对用户影响最小的原则，采取紧急控制措施，使系统进入恢复状态。这类措施包括使系统解列（即整个系统分解为若干局部系统，其中某些局部系统不能正常供电）和切除部分负荷（此时系统尚未解列，但不能满足全部负荷要求，只得去掉部分负荷）。在这种情况下再采取恢复控制措施，使系统返回正常运行状态。
第二章电力系统状态估计
一．概述 二．电力系统运行状态的数学描述与可观察性 三．最小二乘估计 四．静态最小二乘估计的改进 五．支路潮流状态估计法 六．电力系统的递推状态估计 七．不良数据的检测与辨识
八. 电力系统网络拓扑分析及网络结构辨识的基本概念
一．概述
一 状态估计的概念 如果已知目标状态 x 的运动规律，则可
一．概述
有
网络结构处理
可观察性检验
状态估计器
不良数据检测 与辨识
无
负荷预计
实时数据库
图2-1电力系统状态估计的功能流程框图
一．概述 电力系统的测量向量 z 包括支路功率、 节点注入功率、节点电压模值等测量量， 待求的系统状态量 x 是各节点的电压模 值与电压相角。通过网络方程从估计出的 状态量xˆ 求出支路功率、节点注入功率 zhx等ν 的估计计算zˆ 值 。如果测量有误差， 则计zˆ 算值 与实z 际值 之间有z 误zˆ 差 ， 称为残差向量。
二．电力系统运行状态的数学描述与可观察性
（2）测量系统的系统误差。这是由于仪 表不精确，通道不完善所引起的。它的特 点是误差恒为正或负而没有随机性。一般 这类数据属于不良数据。清除这类误差的 方法，主要是依靠提高测量系统的精确性 与可靠性，也可以用软件方法来检测与辨 识出不良数据，并通过增加测量系统的冗 余度来补救，但这仅是一种辅助手段。
一．概述 为了满足状态估计的上述需要，对电力 系统的测量量在数量上要有一定的裕度。 通常将全系统中独立测量量的数目与状态 量数目之比，称为冗余度。只有具有足够 冗余度的测量条件，才能通过电力系统调 度中心的计算机以状态估计算法提高实时 信息的可靠性与完整性，建立实时数据库。
一．概述 由于电力系统远动装置的工作情况经常 变化，当远动信息量严重不足时，状态估 计无法工作。因此，在状态估计之前应先 进行可观察性检验。如果系统中某些部分 被判定是不可观察的，无法通过状态估计 建立实时数据库，则应把它从状态估计的 计算中退出来，或用增加人工设置的虚拟 测量或称伪测量数据来使它变成可观察的。
电力系统暂态分析复习
1，电力系统运行状态由【运行参量】来表述；包括功率，电压，电流，频率，相间角位移2，电力系统运行状态：【稳态】【暂态】3，电力系统的暂态过程可以分为【波过程】【机电过程】【电磁过程】4，电力系统短路故障有【三相短路】【两相短路】【单相短路接地】【两相短路接地】，单相短路占绝大多数；【三相断路】三相回路是对称的，其余都不对称。
4.5在简单电力系统中，如某点的三序阻抗相等，发生不同类型短路故障时，按对发电机并列运行暂态稳定性影响从大到小排序：三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路5，减少短路电流对电力系统危害的措施为：用【电抗器】限制短路电流的数值，用【继电保护装置】限制短路电流存在的时间。
【重合闸】临时性会自然恢复的短路；6，短路故障又称【横向故障】，断线故障【纵向故障】7，各元件参数标幺值计算法：准确计算法电抗有名值不归算；近似计算法归算；8，无穷大电力系统是指电源的【幅值】【频率】在故障过程中能维持不变。
9，短路后全电流由周期分量和非周期分量组成，两部分中属于交流分量的是【周期】分量,属于直流分量的是【非周期】分量10，短路冲击电流ia在短路发生经过【半个周期】（f为50HZ时时间为0.01s）出现，主要用于【检验电气设备，载流导体的动稳定度】；短路电流有效值It检验开关断流能力。
11，电动机容量大于12MW，所以发电机短路电流冲击系数取1.8；电动机冲击系数取1.912，短路电流计算法有【准确计算法】【准确计算法】，准确计算法按变压器【实际变比】计算；准确计算法按变压器【额定电压的平均值之比】计算1. 何为派克变换，实质是什么？研究同步发电机基本方程式时，为什么要进行派克变换？答：派克变换是将空间静止不动定子A、B、C三相绕组用两个随转子同步旋转的绕组和一个零轴绕组来等效替换，两个随转子同步旋转的绕组一个位于转子d 轴方向，称为d轴等效绕组；一个位于q轴方向称为q轴等效绕组。
派克变换的目的是将原始磁链方程中的变系数变换为常系数，从而使发电机的原始电压方程由变系数微分方程变换为常系数微分方程，以便于分析计算。
电力工程电力工程第6次课(第二章第二节)
其相量关系如图所示，由图可得
P2
U1U 2 X
sin
sin P2 X O
U1U 2
U1
j P2X U2
U2
Q2X
U2
六、开式网络的潮流分析
开式电力网式一种简单的电力网， 可以分为无变压器的同一电压等级的开 式网和有变压器的多级电压开式网。每 一种又包含有分支的开式网与无分支的 开式网。开式网的负荷一般以集中负荷 表示，并且在计算中总是作为已知量。
（一）、同一电压等级开式网计算
dⅢ c Ⅱ b Ⅰ a
SLc
SLb
SLa
d c R3 jX3
R2 jX2
b R1 jX1
B3
B3
B2 B2
B1 B1
2
2
SLc 2 2
SLb
2
2
a
SLa
若已知开式网的末端电压，则由 末端逐渐向首端推算，首先合并b、c 点的对地导纳，将等值网络简化。
SLc
第三步，利用c点的电压对第三段做 同样的计算，得到d点的电压，最后求出 d点送出的功率，它应当是c点负荷与第 三段线路阻抗中的功率损耗以及第三段 线路首端电纳中的功率损耗的代数和。
例1：无分支电力网如图所示。共有 三段线路，三个负荷。导线型号、各段 线路长度以及各个负荷值均标注在网上 。三相导线水平架设，相邻两导线间的 距离为4m，线路额定电压为110kV，电 力网首端电压为118kV。求各运行中母 线电压及各段线路的功率损耗。
(I cos jI sin)(R jX ) IR cos jIX cos IX sin jIRsin
则可以定义：
U IR cos IX sin U IX cos IR sin
电力系统运行状态分析及控制
电力系统运行状态分析及控制摘要：社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，对电力系统的运行状态分析和控制已经引起了人们的高度关注，电力系统在现实生活中发挥着十分重要的作用。
基于此，本文重点介绍了电力系统运行状态和控制，以期为电力部门提供参考依据。
关键词：电力系统运行状态分析控制引言社会经济的发展和科技的进步在很大程度上推动了人们生活水平的提升，人们的日常生产生活与电力息息相关。
而电力系统在国家工业化发展进程中也占据了重要位置。
只有确保电力系统可以安全、稳定、可靠的运行，才能为工业生产和人们生活供应提供所需的电能。
近些年来，因电力系统运行造成的安全事故经常出现，严重威胁着人们生命财产安全和社会经济的发展。
所以，只有确保电力系统安全运行，不管是对电力系统本身还是人们的生产生活，都具有重要的现实意义。
1、电力系统运行的状态分析1.1电力系统运行的正常状态对于一个完整的电力系统来说，主要是由变压器、用电设备、输配电线路以及发电机五部分组成。
电力系统运行的主要特点是用电、配电、发电、输电同时进行。
因此，为了向用户提供质量合格的连续电能，通过电力系统发电机发出的与电力系统负荷消耗中无功功率和有功功率的时间始终是同步进行，同时还要确保线路上的功率潮流、发电机发出的有功和无功功率与系统之间的各级电压要在安全运行的范围内进行。
为了保证电力系统这种正常运行的状态，应具备两个基本要素：其一，应在相同频率下保持电力系统中的所有发电机可以同步运行；其二，对于电力系统中的所有电气设备可以满足各种工况下保持正常的状态。
电力系统在正常运行的过程中，可以有能力选择必要或紧急备用的措施进行调节，确保在正常干扰的状态下电力系统不会有任何意外情况出现，也不会使频率和电压偏差超过允许的范围或者电力系统中的相关设备出现过载等。
为了使电力系统可以由正常运行状态转变为正常连续运行状态，可以采取正确的措施调节电力系统的较小负荷变化。
实际上，电力系统在正常运行的情况下可以进行经济运行调度，这样最终的安全性能也会提升。
电力系统的运行状态及调度控制基础知识讲解
第二节、电力系统自动化的内容
一、电力系统自动化的分类
发电和输电调度自动化
电力系统调度自动化
按 运
配电网自动化
行
管 理
发电厂自动化
火电厂自动化
区
水电厂自动化
划
分
变电站自动化
第二节、电力系统自动化的内容 一、电力系统自动化的分类（续）
电力系统频率和有功功率自动控制
按
自
动 控
电力系统中的断路器的自动控制
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
四、电力系统自动化的发展阶段
★单一功能自动化阶段
单一功能的自动装置有：故障自动切除装置 （即继电保护装置，自动切除出现故障的发 电机、变压器和输电线路等设备）、自动操 作和调节装置（如断路器自动操作、发电机 自动调压和自动调速装置等）、远距离信息 装置（即远动装置）
一般变电站 县级调度所
第四节、电力系统的分层调度控制
各级调度中心的控制和管理任务：
大区电网调度中心（网调）： 1.区网负荷预测、安排系统结构和发电计划 2.频率——有功功率控制、经济运行调度控制 3.区主网枢纽点电压监视和无功功率控制 4.区网安全监视、预防事故分析和校正控制 5.区网正常操作和事故处理 6.区网检修计划 7.调度记录、统计业务
★电力系统负荷管理
第二节、远动和信息传输设备的配置和功能
参考《电力系统远动原理》，在此不再详述
第三节、调度计算机系统及人机联系设备
一、调度计算机系统： 完成信息处理和加工任务。由计算机硬件、软件和专用接口 组成，由多台计算机组成调度自动化系统时，还有计算机硬 件系统的配置问题。
二、人机联系设备： 交互型的调度员控制台、远方控制台、调度员工作站、模拟 屏以及通用的打印机、程序员终端等。
电力系统运行状态检测与分析
电力系统运行状态检测与分析随着社会经济的发展和人们对电力需求的不断增长，电力系统作为现代社会运行的重要基础设施，其安全可靠的运行变得越来越重要。
为了确保电力系统的正常运行，及时检测和分析电力系统的运行状态成为一项关键任务。
电力系统运行状态的检测是指通过对电力系统中各个设备、回路和操作参数的监测和记录，实时获取电力系统的运行信息，包括电压、电流、功率、频率等参数，以及各个节点的状态。
一旦电力系统发生异常或故障，可以及时发现并采取相应的措施进行修复，以防止系统更大范围的事故发生。
电力系统运行状态的分析是指根据检测到的系统运行数据，利用数据统计和分析方法，对电力系统的运行状况进行评估和分析。
通过对系统历史数据的分析，可以揭示系统存在的潜在问题，发现系统的薄弱环节，进而制定相应的调整策略，提高电力系统的安全性和可靠性。
在电力系统运行状态检测和分析中，首先需要建立一套完备的监测系统。
该系统可以由各种传感器、仪表和数据采集装置组成，能够对电力系统中的各个部分进行实时监测，并将数据传输至中央服务器或监控中心。
同时，该系统还应具备远程监控和集中控制的能力，以实现对电力系统运行状态的全面管理。
接下来，对于电力系统运行状态的检测和分析，需要利用大数据分析技术。
通过对大量的数据进行采集和处理，可以识别系统中的异常情况，并对其进行故障诊断和预测。
其中，机器学习和人工智能技术的应用，可以有效地提高系统异常检测的准确性和效率，为运维人员提供更可靠的决策依据。
此外，针对电力系统的运行状态检测和分析，还可以利用物联网技术进行实时监测和远程管理。
通过将各个设备和回路连接至互联网，可以实现对电力系统运行情况的实时远程监控，避免了人工巡检的繁琐和主观性带来的不确定性。
同时，还可以利用云计算平台进行数据存储和处理，使得电力系统运行状态的检测和分析更加高效和可靠。
最后，电力系统运行状态检测和分析的结果应该及时反馈给相关的运维人员和决策者。
电力系统复习思考题
1、电力系统各类元件的额定电压与电力网的额定电压有什么关系？＊发电机的额定电压与系统的额定电压为同一等级时,发电机的额定电压规定比系统的额定电压高5 ％＊电力线路和系统的额定电压相等，称为网络的额定电压*根据T的功率传输方向，规定T接受功率侧的绕组为一次绕组，输出功率侧的绕组为二次绕组。
一次绕组相当于受电设备时，变压器额定电压与系统的额定电压相等，但直接与发电机联接时，其额定电压则与发电机的额定电压相等。
二次绕组的作用相当于供电设备，考虑其内部电压损耗，额定电压规定比系统的额定电压高10% ，如果变压器的短路电压小于7％或直接（包括通过短距离线路）与用户联接时，则规定比系统的额定电压高5％。
分接头的额定电压规定为：主抽头额定电压加上主抽头额定电压乘以分接头档位.例如对于＋5％抽头，升压变压器为242+0。
05*242=254。
1kV对于-5％抽头，升压变压器为242-0.05×242=229。
9kV，同样对于＋5％抽头，降压变压器则为220+0。
05＊220=231kV同样对于—5％抽头，降压变压器则为220-0.05＊220=209kV第二章1、试绘制电力网计算中，单位长度输电线路等值电路采用的等值电路.等值电路有哪些参数？各参数反映什么的物理现象？单位长度输电线路等值电路:如图所示其中参数电阻r0反映线路通过电流时产生有功功率损；电感L0反映载流导线产生磁场效应；电导g0反映线路绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失;C0反映带电导线周围电场效应。
2、何谓一相等值参数？电力系统的运行状态基本上是三相对称的(如正常运行状态).因此，只要研究一相电路情况就可以了。
电力系统的元件按三相连接，一般三相等值电路有星形和三角形两种。
为了便于应用一相等值电路进行分析计算，常把三角形电路化为星形电路.星形电路等值电路中的参数（计及了其余两相影响（如互感等））称作的一相等值参数.3、什么是导线的自几何均距？试写出圆柱形导线和的自几何均距分裂导线自几何均距计算公式。
电力系统自动化自编习题集08.9.1
第一章概论5%（4学时）1-1对电力系统运行的基本要求有哪些?1-2简述电力系统自动化的重要性?1-3电力系统自动化包含哪些内容?每一项的功能是什么?1-4用示意图的形式描述电力系统的运行状态及其相应的转换关系。
并叙述各个状态下系统相应的调度控制，电力系统调度自动化是如何实现的?1-5画出电力系统自动控制系统工作模式图，并叙述其控制原理？第二章电力系统频率及有功功率的控制40%(14学时) 2-1电力系统有功功率控制的必要性有哪些?2-2电力系统频率控制的必要性有哪些?2-3用原动机和发电机的电磁转矩特性说明发电机单机运行时调速系统的调节原理？2-4用原动机和发电机的电磁转矩特性说明发电机组并网运行时转速调节的基本原理？2-5机械液压调速器由哪几部分组成?叙述各部分的调节原理,A′B′,A″B″˛˛是由哪部分怎样调节的结果?B″AA″′2-6什么是调速系统的失灵区?写出数学表达式.2-7叙述模拟电气液压调速器中电液转换及机液随动系统的调节原理.2-8分别叙述模拟电气液压调速器在发电机组未并网和并网运行时的调节原理.2-9画出发电机和负荷的功率频率静态特性？并推导发电机和负荷的传递函数.2-10作图并说明电力系统等效发电机组的静态调节特性,写出数学表达式.2-11作图并说明电力系统负荷的静态频率调节特性,写出数学表达式.2-12作图并说明电力系统的频率控制的基本原理,并说明什么是频率的一次调整?2-13什么是频率的二次调整?哪点是一次调整?哪点是二次调整?写出数学表达式.2-14调速器失灵区对频率调整有影响吗?2-15联合电力系统频率和有功功率控制中传输线功率变化的传递函数为ΔP ti* (s)=ωe∑T ij*1/S[ΔF i*(S)-ΔF j*(S)] (j=1,2,…,n)试画出其传递函数框图.2-16有两区域电力系统组成的无二次调频的联合系统,求系统中有单位阶跃负荷波动∆P L1*,∆P L2*时,稳态频率差变化式和联络线上功率变化式？PL1 R1 KL1Pt PL2R2KL22-17两区域电力系统组成的无二次调频的联合电力系统如下图,写出稳态时两区域功率平衡方程关系式？(R1,R2为调差系数)PL1 R1 KL1Pt PL2R2KL22-18两区域电力系统组成的无二次调频的联合电力系统如下图,当∆P L1≠0,∆P L2≠0时,求稳态时频率差∆f=？(R1,R2为调差系数)PL1 R1 KL1Pt PL2R2KL22-19两区域电力系统组成的无二次调频的联合电力系统如下图,当∆PL1≠0,∆P L2≠0时,求稳态时传输功率变化量∆Pt=？(R1,R2为调差系数)PL1 R1 KL1Pt PL2R2KL22-20两区域电力系统组成的无二次调频的联合电力系统如下图,当∆P L1=0,∆P L2≠0时,求稳态时频率差∆f=？稳态时传输功率变化量∆Pt=？并说明怎样体现联合电力系统的优越性的?(R1,R2为调差系数)PL1 R1 KL1Pt PL2R2KL22-21两区域电力系统组成的有二次调频的联合电力系统,两区域的区域控制偏差为ACE1= ∆P t1*+B1∆f1*,ACE2=∆P t2*+B2∆f2*,写出相应的控制功率表达式,调节结束时式中各量等于多少?2-22电力系统自动调频方法中什么是主导发电机法?写出调节准则?2-23作图并说明电力系统自动调频方法中什么是积差调节法?写出调节准则?2-24电力系统调度自动化中,自动发电控制的基本目标是什么?哪些目标与频率的一次调整有关? 哪些目标与频率的二次调整有关?2-25电力系统频率的调整为何要分为一次调整和二次调整?它们有何本质上的区别?2-26电力系统经济调度的目的和内容是什么?2-27某一单区域电力系统,系统总额定容量为2000MW正常运行的负荷为1000MW,等效发电机的调差系数为4.8%,负荷调节效应系数为0.5,若负荷增为20MW,求(1)系统的稳态频率值?(2)新稳态下发电机增加的功率是多少? (3)新稳态下负荷调节效应引起的功率变化是多少?2-28某电力系统只有两台发电机组并联运行向负荷供电,其中,1号机的额定功率为200MW,空载频率51Hz, 满载频率49Hz, 2号机的额定功率为100MW,空载频率51.5Hz, 满载频率49Hz,设该系统不进行二次调频.(1)求两机组的调差系数? (2)当频率为f=f e=50Hz时,求此时总负荷为多少? (3)若总负荷在(2)的基础上又增加70MW,则系统频率和两机组的出力各是多少?2-29有三台发电机在公共母线上并列运行,1号机的额定功率为100MW,发电机的调差系数为5.1%。
电力系统的运行状态和中性点运行方式
（1）全补偿IL=IC ； （2）欠补偿IL＜IC ； （3）过补偿IL＞IC。
实际上都采用过补偿，以防止由全补偿引起的电流谐振，损坏设备或 欠补偿由于部分线路断开造成全补偿。
3.中性点直接接地的电力系统
中性点直接接地系统发生单相接地时，通过接地中性点形成单相短路，产生 很大的短路电流，继电保护动作切除故障线路，使系统的其它部分恢复正常运 行。因此，直接接地系统供电安全性较差。
IE U N Loh35035（LCAa）b
式中，U N为系统的额定电压（kV）；loh为有电的联系的架空线路总长度（km）； L Cab为有电的联系的电缆线路总长度（km）。
从图可见，中性点不接地电力系统发生单相接时，虽各相对地压发生变 化，但各相间电压（线电压）仍然对称平衡，因此，三相用电设备仍可继 续运行。但为了防止非接地相再有一相发生接地，造成两相短路，所以规 程规定单相接地继续运行时间不得超过2小时。
间。这种分类方法常用于电力系统安全分析中。
1.3.2 电力系统的中性点运行方式
1.中性点不接地的ห้องสมุดไป่ตู้力系统
线电压对称，各相对地电压对称，等于各相的相电压，中性点对地电压为零
各相对地电容电流也对称，其电容电流的相量和为零。
图1-7 正常运行时的中性点不接地电力系统 A）电路图 b）相量图
系统发生单相接地时
1.3 电力系统的运行状态和中性 点运行方式
1.3.1 电力系统的运行状态
•电力系统的运行状态由运行参数电压、电流、功率和频率等表征。
•电力系统的运行状态有多种，也有不同的分类方法。 •一种是将电力系统的运行状态分为稳态和暂态。电力系统的稳态是指电 力系统正常的、变化相对较慢较小的运行状态；电力系统的暂态是指电 力系统非正常的、变化较大的运行状态，以至引起系统从一个稳定运行 状态向另一个稳定运行状态过渡的变化过程。稳态和暂态的本质区别为： 前者的运行参数与时间无关，其特性可用代数方程来描述；后者的运行 参数与时间有关，其特性要用微分方程来描述。如本书讲的负荷计算是 供配电系统的稳态，短路计算是供配电系统的暂态。这种分类方法常用 在电力系统分析中，分别称为电力系统稳态分析和电力系统暂态分析。
简述电力系统各种运行状态及其转变关系
电力系统是由发电厂、输电线路和变电站等组成的，它的运行状态通常包括正常运行、过载运行、短路运行和停机状态等。
这些状态之间存在着一定的转变关系，下面我将对电力系统的各种运行状态及其转变关系进行简要的介绍。
一、正常运行状态1. 正常运行状态是指电力系统在正常负荷条件下运行时的状态。
在这种状态下，发电厂、输电线路和变电站等设备都在正常工作范围内，并且系统中没有出现异常情况。
此时，电力系统可以正常供电，满足用户的用电需求。
2. 正常运行状态的特点是电压、频率和功率等参数都处于稳定状态，各设备运行平稳，系统可靠性高。
二、过载运行状态1. 过载运行状态是指电力系统在负荷超出额定容量时的状态。
这种情况通常发生在节假日、特殊气象条件等情况下，系统负荷突然增大，超出了设备的承载能力。
2. 过载运行状态下，系统中的设备工作在超负荷状态下，电压、频率等参数可能会出现波动，设备运行稳定性下降，存在着一定的安全隐患。
三、短路运行状态1. 短路运行状态是指电力系统在发生短路故障时的状态。
短路故障是指系统中的两个或多个导体之间发生短路，导致电流异常增大的现象。
2. 短路运行状态下，系统中的电流急剧增大，可能导致设备损坏，甚至引发火灾、爆炸等危险情况，需要及时采取措施进行处理。
四、停机状态1. 停机状态是指电力系统因计划性维护、故障修复等原因而停止运行的状态。
在停机状态下，系统中的设备停止工作，停止供电，需要等待维修或其他处理。
2. 停机状态通常不会持续很长时间，一般是为了维护设备、排除故障等目的而进行的临时性措施。
电力系统的运行状态之间存在着一定的转变关系。
正常运行状态可能向过载运行状态转变，当负荷突然增大时，系统可能从正常运行状态转变为过载运行状态。
同样，过载运行状态也可能向短路运行状态转变，当过载持续时间过长时，系统可能发生短路故障。
而短路运行状态则可能导致系统停机，需要进行故障排除和设备维修后，才能恢复正常运行状态。
电力系统的各种运行状态及其转变关系对于电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
电力系统的运行状态
可编辑ppt
4
G
Pe
Eq •U0 X
•sin
X
功角在时间上表示励磁电势和端电压之间的相角差；
功角在空间上表现为发电机转子磁场轴线与定子合成
磁场轴线之间夹角。 Pe
功角特性曲线
Pm 0
ab
PT
0
可编辑ppt
a
90 0
b
180 0
5
遭受微小扰动后分析a、b两个运行点的过渡过程：
a点(静态稳定工作点)：
大于 0 时，转子转速上升，转子制动， 趋于0。 小于 0 时，转子转速下降，转子加速， 趋于0。
b点(静态不稳定工作点) ：
大于 0 时，转子转速上升，转子加
Pe
功角特性曲线
速， 趋 0 时，转子转速下降，转子制
PT
动， 趋于无穷大。
0
a 90 0 b 180 0
0
90o
180
整步功率 dPe EqU0 cos d X
根据上面在点a及点b能否稳
定运行分析，得出静态稳定判据：
当功角 与发电机功率 的增量有
相同符号时，
即
系统是静态P e 稳定的
d Pe 0 d
当
系统临界稳定
d Pe 0
当 d
系统是不稳定的
d Pe 0 d
可编辑ppt
8
三、电力系统暂态稳定分析
静止补偿器
Q G i m in Q G i Q G i m ax
可编辑ppt
S ij m in S ij S ij m ax
1
n
PGi
m
PLj
l
PSk
等式约束条件：
i 1 n
电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态基础知识讲解
电力系统由各种电气元件组成，包括 发电机、变压器、母线、输电线路等一次 设备。对一次设备的运行状态进行监视、 测量、控制和保护的设备称为电力系统的 二次设备。
电力系统的运行状态分为正常工作状 态、不正常工作状态和故障状态。
1.1.1 正常工作状态
二、继电保护的任务
故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件 从电力系统中切除
不正常运行状态时，动作于发出信号（减负荷 或跳闸）
P Gi
PLj
PS 0
QGi QLj QS 0
电力系统中各种有功功率和无功功率损耗
1.1.1 正常工作状态
不等式约束条件：
Sk Sk.max
Ui.min Ui Ui.max
用电设备的功率及其上限 母线电压及其上、下限
Iij Iij.max
线路电流及其上限
fmin f fmax 系统频率及其上、下限
等式约束条件：
P Gi
PLj
PS 0
QGi QLj QS 0
发电机或其他电源设备发出的有功和无功功率
1.1.1 正常工作状态
等式约束条件：
P Gi
PLj
PS 0
QGi QLj QS 0
负荷使用的有功功率和无功功率
1.1.1 正常工作状态
等式约束条件：
1.1.2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分 的不等式约束条件不满足但又不是故障 的工作状态称为不正常运行状态。
1.1.2 不正常工作状态及其危害
过负荷：因负荷超过电气设备的额定值造成 的电流增大
危害：造成载流导体的熔断或加速绝缘材料 的老化和损坏从而导致故障
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G
Pe
X
Eq U 0 X
sin
功角在时间上表示励磁电势和受电端电压之间的相角差；
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
' ' E U jx t dI q ' ' X I cos E q sin d ' Eq Ut Pe U t I cos sin ' Xd
f min f f max U i min U i U i max PGi min PGi PGi max QGi min QGi QGi max Sij min Sij Sij max
有功电源：发电机
无功电源：并联电容器 同步调相机
同步电动机 静止补偿器
1
二、电力系统运行状态分类
180
当 当
dPe 0 系统临界稳定 d dPe 0 系统是不稳定的 d
dPe EqU 0 整步功率 cos d X
13
三、电力系统暂态稳定分析
G
P e
以发电机内电势E q 表示的功率方程式为：
B
Pe
EqU 0 X 12
sin
Pm 0
A
P T
当 当
A B A Bmax
同步发电机转子磁极绕线示意图
凸/隐极机 汽轮机 转速高(一般为3000r/mim)
汽轮发电机转子结构示意图
19
2-3 研究电力系统稳定的基本模型
同步发电机转子磁极绕线示意图
凸/隐极机 汽轮机 转速高(一般为3000r/mim)
汽轮发电机转子绕组绕线结构示意图
20
21
2-3 研究电力系统稳定的基本模型
高
去凝汽室
1-轴；2-叶轮；3-动叶片；4-喷嘴
36
汽轮机模型：
以给定功率为输入量 以蒸汽量为输出量
传递函数GT
KT 1 sTch
引进600MW汽轮发电机
国产300MW汽轮发电机
37
水轮机模型：
水锤现象（水流在水轮机及引水管中有惯性）
38
水轮机模型：
考虑水锤现象
输入量：导叶开度
输出量：水轮机功率
功角是研究同步发电机运行状态的一个重要参数，它不仅决定了发 电机输出有功功率的大小，而且还反映发电机转子的相对空间位置，通 过它把同步电机的电磁关系和机械运动紧密联系起来。
11
静态稳定储备
Pmax PT 储备系数： K P 100% PT
PT
为原动机输入的电磁功率
对静态稳定储备系数的要求： 正常运行情况下应大于15% 事故后要求不小于5%
K A 和 T A分别为该环节的放大倍数和时间常数。
转子电压软负反馈
KF S FF TF S 1
K F 和 TF 分别为该环节的放大倍数和时间常数。
其作用是提高控制调节系统的稳定性品质，输出量大小与转子电压的变化率有关。
34
三、电力系统稳定器模型（Power System Stabilizer,PSS）
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。
29
30
按励磁电流提供方式不同： （2）交流机励磁系统
交流发电机与整流器构成直流电源，有辅助励磁机，轴系长
励磁响应时间长，对发电机端电压调节速度较慢
31
按励磁电流提供方式不同： （3）静态励磁系统
从发电机出口变压器加整流器
由于无主副励磁机，无旋转部件，轴系短，有利于减少机组振动和扭振 励磁响应时间短，对发电机端电压调节速度快
32
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
33
量测滤波：惯性环节
其传递函数可用下式表示
KR FR TR s 1
K R ——比例常数。 TR ——由互感器-整流器装置中的滤波作用所引起的时间常数，较小。
综合放大、移相触发、可控硅输出：近似为惯性环节 KA FA TA s 1
水轮发电机转子运动示意图
22
2-3 研究电力系统稳定的基本模型
同步发电机转子磁极绕线示意图
凸极机 水轮机 转速低(一般在750r/mim以下)
水轮发电机转子结构示意图
23
2-3 研究电力系统稳定的基本模型
一、同步发电机基本机构及模型 发电机定子： 有3相电枢绕组（空间位置相差120 ）
一、定义： 静态稳定：在一个特定的稳定运行的条件下，电力系统受到任何一个小
的扰动，经过一段时间，它能够自动恢复到或者靠近小扰动 前的运行条件。
暂态稳定：在一个特定的稳态运行条件下，电力系统受到一个特定的大
干扰后，能够从原来的运行状态不失去同步地过渡到另一个 允许的稳态运行条件。
4
二、电力系统静态稳定分析
1、正常运行状态：满足等式和不等式约束条件，是经济运
行调度的基础。
2、警戒状态：满足等式和不等式约束条件，但不等式约束
已经接近上下限，以安全调度为主。
3、紧急状态：不等式约束遭到破坏，等式约束仍能满足，
系统仍能同步运行。
4、系统崩溃：不等式、等式约束同时不满足，系统将解列
成几个独立的小系统。
5、恢复状态：使崩溃后的若干个小系统向并列的大系统运
Pe
PT
0
a 90 b
180
12
整步功率特性曲线
Pe
dPe d
EqU 0 X
根据上面在点a及点b能否稳定运 行分析，得出静态稳定判据：
功角 与发电机电磁功率 P 的增量有 e 相同符号时， dPe 即 0 系统是静态稳定的 d
0
90
2-3 研究电力系统稳定的基本模型
同步发电机基本原理
15
2-3 研究电力系统稳定的基本模型
同步发电机基本原理
16
2-3 研究电力系统稳定的基本模型
同步发电机定子绕线示意图
定子有3相电枢绕组（空间位置相差120 ）
转子有励磁和若干阻尼绕组
。
汽轮发电机转子结构示意图
17
18
2-3 研究电力系统稳定的基本模型
转子运动方程：
d 1 (Tm Te TD ) dt M d ( 1) 0 dt
二阶同步发电机模型
1 d Tm Te TD 标幺值 / s dt M 转子运动方程： d 1 电弧度 / s 0 dt
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 扩大静态稳定范围 能、多变量的控制器 改善暂态特性
26
二、励磁系统模型
现代励磁控制的作用：
转子已将加速期间 储存的动能还给系统 发电机失去稳定
t 1 t 0 t 2
O
0 2 3
' 0 1
加速面积： A 减速面积： B
Pm0 Pesin dt Pesin Pm0 dt
14
t 1
Pm
P2
PM
P 1 ——原动机输入机械功率
PFe
PCu1
PM ——机械损耗（轴间摩擦、空气摩擦、通风设备） PFe ——定子铁心损耗 Pm ——电磁功率Pe PCu1 ——带载运行时的定子铜耗 P2 ——发电机输出功率
7
遭受微小扰动后a、b两个运行点的过渡过程分析： a点：(静态稳定工作点)： 大于 0 时，转子转速上升，转子制动， 趋于0。 小于 0 时，转子转速下降，转子加速， 趋于0。 b点： (静态不稳定工作点)
传递函数GM ( s ) TW 1 sTW PM ( s ) ( s ) 1 0.5sTW
KPE L H T2 A
K 量纲折算系数 PE 水轮机电磁功率 A 压力管道截面积
水轮机及发电机总效率
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2-4 提高和改善电力系统稳定性的控制技术
电力系统稳定性是限制交流远距离输电和输送能力的决定 因素之一。 因故
E 'U t Te Pe ' sin Xd 附加代数方程： ' ' Eq U t jX d I
' Eq
——发电机暂态电抗后的电势矢量； ——发电机出口的端电压矢量；
Ut
I ——发电机输出电流矢量； ' ——发电机暂态电抗。 Xd
25
二、励磁系统模型
一般情况下，发电机既带有功负载，又带感性无功负载: 有功电流的变化影响发电机的转速及频率 无功电流的变化影响发电机的电压。
行状态过渡。
2
正常状态
（满足负荷需求，进行经济运行）
恢复状态
（重新并列， 恢复对用户供电）
警戒状态
（预防性控制）
系统崩溃
（切机、切负荷、 断开线路）
紧急状态
（紧急控制）
3
2-2 电力系统稳定性的基本概念
电力系统稳定性分类：
20世纪60年代前：前苏联、我国：静态稳定，动态稳定。 西方：静态稳定，暂态稳定。 20世纪70年代起，国际通用：静态稳定，暂态稳定