第四章电力市场环境下的电力系统稳态分析.pptx
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电力系统稳态分析第四章
17
每节点的注入功率方程式为：
S ~i PijQ i U iI*i
U i n
**
YijUj
j1
其中：
Pi PGiPLi
Qi QGiQLi
Ui Ui 或
Ui ei jfi
对于N个节点的电力网络，可以列出2N个功率方程。 每个节点具有四个变量，N个节点有4N个变量，但只有 2N个关系方程式。
18
因此，需根据电力系统的情况，增加已知条件：
设非线性函数： f(x)=0
设解的初值为x0，与真解的误差为Δ x0 ，则上式写
为：
f(x0+Δ x0 )=0
经泰勒展开为：
f(x0 +Δ x0 )≈ f(x0)+ f’(x0) Δ x0 ≈ 0
Δ x0 = -f(x0)/ f’(x0)
x1 = x0+Δ x0
29
将x1作为新的初值上述式子，再求出新的修正量。如 果两次迭代解的差值小于某一给定的允许误差值，则认 为所求的值为该问题的解。一般写成如下迭代式：
25
高斯-塞德尔迭代法解潮流如下：
Ui Y1iiPi U*ijQi ji 11,YiU j(jk1)
n YiU j(jk)
ji1
i1,2,,n;is
如系统内存在PV节点，假设节点p为PV节点，设 定的节点电压为Up0。假定高斯-塞德尔迭代法已完成 第k次迭代，接着要做第k+1次迭代前，先按下式求出 节点p的注入无功功率：
24
假设有n个节点的电力系统，没有PV节点，平衡节点 编号为s，功率方程可写成下列复数方程式：
U i Y 1 iiP i U *ijQ i j1 n,Y iiU jj,i1,2, ,n;is
每节点的注入功率方程式为：
S ~i PijQ i U iI*i
U i n
**
YijUj
j1
其中：
Pi PGiPLi
Qi QGiQLi
Ui Ui 或
Ui ei jfi
对于N个节点的电力网络，可以列出2N个功率方程。 每个节点具有四个变量，N个节点有4N个变量，但只有 2N个关系方程式。
18
因此，需根据电力系统的情况，增加已知条件：
设非线性函数： f(x)=0
设解的初值为x0，与真解的误差为Δ x0 ，则上式写
为：
f(x0+Δ x0 )=0
经泰勒展开为：
f(x0 +Δ x0 )≈ f(x0)+ f’(x0) Δ x0 ≈ 0
Δ x0 = -f(x0)/ f’(x0)
x1 = x0+Δ x0
29
将x1作为新的初值上述式子，再求出新的修正量。如 果两次迭代解的差值小于某一给定的允许误差值，则认 为所求的值为该问题的解。一般写成如下迭代式：
25
高斯-塞德尔迭代法解潮流如下：
Ui Y1iiPi U*ijQi ji 11,YiU j(jk1)
n YiU j(jk)
ji1
i1,2,,n;is
如系统内存在PV节点，假设节点p为PV节点，设 定的节点电压为Up0。假定高斯-塞德尔迭代法已完成 第k次迭代，接着要做第k+1次迭代前，先按下式求出 节点p的注入无功功率：
24
假设有n个节点的电力系统，没有PV节点，平衡节点 编号为s，功率方程可写成下列复数方程式：
U i Y 1 iiP i U *ijQ i j1 n,Y iiU jj,i1,2, ,n;is
电力系统稳态分析ppt课件
a (3 ) 2 ria2 ialn 1 r ibln D 1 b cialn D 1 a b 1 7 0
三者平均,得a相导线的平均总磁链:
a
13(a(1)
(2) a
) (3)
a
323ialn1r(ibic)(lD nabD 1bcDac)34r ia107
三相正序电流之和为零,将 ib ic ia 代入,得:
第三节 电力线路的参数和数学模型
一.电力线路结构简述
电力线路按结构可分为
架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电 缆：导线、绝缘层、保护层等
1. 架空线路的导线和避雷线
导 线：主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线：一般用钢线
架空线的标号
×× × × — ×/×
钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积 J 表示加强型，Q表示轻型 J 表示多股线 表示材料，其中：L表示铝、 G表示钢、T表示铜、HL表示 铝合金 例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额 定截面积为50的普通钢芯铝线。
将距导离 线为内D的部 圆a 的周磁a 以链x 内(加2 的(上l2 外从ln 部D 导n r磁D a线链x表 ,得面2 出开rr)相始)iia 应到 的与1 1总导 磁线7 0 0 7链中:心
r2
b相导线的电流 ib 所产生的磁通匝链a相导线的磁链
由公式:
D221 07idx21 07ilnD2
线路的电纳是由导线之间、导线与大地之间的 电容决定的。
(1).单相架空线路的电纳 单相线路的电场分布如下图所示:
由高斯定理 Dds q 知，单根导线单位长度(m)电
荷为q时,距导s线中心x处的电通密度 D x (c/m)为:
Dx
三者平均,得a相导线的平均总磁链:
a
13(a(1)
(2) a
) (3)
a
323ialn1r(ibic)(lD nabD 1bcDac)34r ia107
三相正序电流之和为零,将 ib ic ia 代入,得:
第三节 电力线路的参数和数学模型
一.电力线路结构简述
电力线路按结构可分为
架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电 缆：导线、绝缘层、保护层等
1. 架空线路的导线和避雷线
导 线：主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线：一般用钢线
架空线的标号
×× × × — ×/×
钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积 J 表示加强型，Q表示轻型 J 表示多股线 表示材料，其中：L表示铝、 G表示钢、T表示铜、HL表示 铝合金 例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额 定截面积为50的普通钢芯铝线。
将距导离 线为内D的部 圆a 的周磁a 以链x 内(加2 的(上l2 外从ln 部D 导n r磁D a线链x表 ,得面2 出开rr)相始)iia 应到 的与1 1总导 磁线7 0 0 7链中:心
r2
b相导线的电流 ib 所产生的磁通匝链a相导线的磁链
由公式:
D221 07idx21 07ilnD2
线路的电纳是由导线之间、导线与大地之间的 电容决定的。
(1).单相架空线路的电纳 单相线路的电场分布如下图所示:
由高斯定理 Dds q 知，单根导线单位长度(m)电
荷为q时,距导s线中心x处的电通密度 D x (c/m)为:
Dx
电力系统运行的稳定性分析PPT课件
电力系统中的各同步发电机只有在同步运行(即所有发电机以相同的速度旋 转)状态下，送出的电功率为定值，并维持系统中任何点的电压、频率和功率潮 流为定值。
如果某些发电机之间不能维持同步运行，其送出的电功率以及相应节点的电 压及相应线路的潮流将发生大幅度的周期性振荡，如果失去同步的机组之间不能 迅速恢复同步，即电力系统失去了稳定运行的状态。这种由于机组失去同步造成 的稳定问题实际上是电力系统的功角稳定问题。
。
第1页/共57页
第一节 概述
一、基本概念：
3.功角：表示发电机转子轴线子之间的夹角，又表示各发电机电势间的夹
角。
传输功率的大小与相位角δ密切相关，称δ为“功角”或“功率角”。
~
E q
jxd
jxT 1
U=常数
ω
jx L
U U0 jxT 2
Èq
q
第2页/共57页
δ
IU
第一节 概述
二、电力系统的稳定性分析
Xd
PE=P0与功率特性曲线有两个交点a和b， 即电机的两个运行点。 下面就对a点 和b点进行分析
第23页/共57页
a点扰动过程分析：
稳态时： d d 0 0
扰动使a→a´→δ↑(δ+Δδ) ,PEa´>P0 →ΔPa ´=PT-PEa´<0→ΔM<0→减速→δ↓→a´→a a→a"→δ↓（δ-Δδ）, PEa">P0 →ΔPa"=PT-PEa">0→ΔM>0→加速→δ↑→a"→a
第16页/共57页
二．隐极发电机的功-角特性
-----即发电机的电磁功率与功角之间的关系 一台同步发电机与无限大容量电源组成的系统
如果某些发电机之间不能维持同步运行，其送出的电功率以及相应节点的电 压及相应线路的潮流将发生大幅度的周期性振荡，如果失去同步的机组之间不能 迅速恢复同步，即电力系统失去了稳定运行的状态。这种由于机组失去同步造成 的稳定问题实际上是电力系统的功角稳定问题。
。
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第一节 概述
一、基本概念：
3.功角：表示发电机转子轴线子之间的夹角，又表示各发电机电势间的夹
角。
传输功率的大小与相位角δ密切相关，称δ为“功角”或“功率角”。
~
E q
jxd
jxT 1
U=常数
ω
jx L
U U0 jxT 2
Èq
q
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δ
IU
第一节 概述
二、电力系统的稳定性分析
Xd
PE=P0与功率特性曲线有两个交点a和b， 即电机的两个运行点。 下面就对a点 和b点进行分析
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a点扰动过程分析：
稳态时： d d 0 0
扰动使a→a´→δ↑(δ+Δδ) ,PEa´>P0 →ΔPa ´=PT-PEa´<0→ΔM<0→减速→δ↓→a´→a a→a"→δ↓（δ-Δδ）, PEa">P0 →ΔPa"=PT-PEa">0→ΔM>0→加速→δ↑→a"→a
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二．隐极发电机的功-角特性
-----即发电机的电磁功率与功角之间的关系 一台同步发电机与无限大容量电源组成的系统
《电力系统稳态分析》课件
电力系统是线性的 电力系统是平衡的 电力系统是稳定的 电力系统是连续的
确保电力系统的稳定运行 提高电力系统的可靠性和效率 预测和预防电力系统的故障和异常 为电力系统的优化和改进提供依据
潮流分析法的定义：通过分析电力系 统中各节点的电压、电流和功率等参 数，来研究电力系统的稳态运行状态。
潮流分析法的步骤：首先建立电力 系统的数学模型，然后求解该模型， 最后分析求解结果。
与注入电流的 与支路阻抗的 与节点电压的
关系
关系
关系
网络方程：描 述网络中各节 点电压和支路
电流的关系
潮流方程：描 述网络中各节 点电压和支路 电流的相位关
系
阻抗矩阵：描 述网络中各节 点电压和支路 电流的阻抗关
系
电力系统稳态分析 的模型主要包括： 直流模型、交流模 型、混合模型等。
直流模型：主要用 于分析电力系统的 稳态特性，如电压、 电流、功率等。
国际标准：IEC 61850标准 国内标准：GB/T 13730标准 标准化发展：提高电力系统稳态分析的准确性和可靠性 发展： 描述变压器的 电压变换和功
率传输特性
线路模型：描 述线路的阻抗 和功率损耗特
性
负荷模型：描 述负荷的功率 需求和运行状
态
控制设备模型： 保护设备模型：
描述控制设备 描述保护设备
的控制策略和 的保护策略和
运行状态
运行状态
节点电压方程： 支路电流方程： 节点功率方程：
描述节点电压 描述支路电流 描述节点功率
交流模型：主要用 于分析电力系统的 动态特性，如频率 、相位、阻抗等。
混合模型：结合直流 模型和交流模型，可 以更全面地分析电力 系统的稳态和动态特 性。
目标函数：最小化 系统运行成本或最 大化系统运行效益
电力系统稳态分析第四章
电力系统稳态分析第四章一、配电系统的稳态分析稳态分析是指在电力系统运行调试过程中，对系统各部分被调整到合理的工作状态下，按照一定的标准和规定进行的各项分析工作。
配电系统是电力系统中的最后一级电能传递环节，其稳态分析具有比较重要的意义。
配电系统的稳态分析主要涉及以下几个方面：1. 负荷特性及配电箱的稳态在配电系统中，各种电气设备的特性都会对系统稳态产生影响。
因此，必须对各种负载特性进行分析，以了解它们对系统的影响，进而针对具体的负载情况进行调整。
另外，配电箱的设定也是非常重要的。
通过合理地设定配电箱的参数，可以有效地维护系统的稳态，防止过载等不稳定因素的出现。
2. 线路传输和分区电气设备的稳态在配电系统中，电线的传输能力和各分区电气设备的性能也会影响稳态。
因此，需要对不同的传输和分区电气设备进行分析和调整，以满足相应的用电需要。
3. 电力系统的稳态监测为了确保电力系统能够稳定地运行，必须对其进行周期性的监测。
主要监测项包括系统的负荷特性、过载情况、线路传输能力、分区设备性能等。
在监测到异常情况时，必须及时采取相应的措施，防止系统的不稳定性。
二、配电系统稳态分析的方法配电系统的稳态分析主要有以下几种方法：1. 电力负荷模型电力负荷模型是稳态分析的重要手段之一。
通过构建各项指标模型，可以准确地预测和评估电力系统的稳态运行情况。
电力负荷模型的建立需要考虑各种因素，包括负荷特性、供电能力等。
2. 电路分析法电路分析法广泛应用于配电系统稳态分析中。
通过对系统电路的建模和分析，可以分析系统中各部分的电气特性，以便做出相应的调整。
3. 稳态平衡法稳态平衡法是指在稳态分析中采用的一种综合分析方法。
该方法可准确反映系统稳态下的电气特性，并基于此做出相应的调整和优化。
三、配电系统稳态分析的实例下面是一些配电系统稳态分析实例：1. 供电能力不足导致过载当配电系统的供电能力无法满足实际负荷时，系统容易出现过载情况，导致稳态受到破坏。
电力系统动态稳定分析课件
电力系统动态稳定分析课件1. 引言电力系统是由发电、输电和配电组成的一个复杂的能源系统，其稳定性对于保障电能的供应非常重要。
动态稳定性是指电力系统在受到扰动后，恢复到平衡状态的能力。
本课件将介绍电力系统动态稳定分析的基本理论和方法。
2. 动态稳定性概述2.1 动态稳定性定义动态稳定性是指电力系统在受到外界扰动（如短路故障、负荷波动等）后，能够快速恢复到平衡状态并保持稳定的能力。
动态稳定性主要包括大幅度的频率稳定性和振荡稳定性两个方面。
2.2 动态稳定性评估指标动态稳定性可以通过以下指标来评估： - 暂态稳定指标：如过电压幅值、系统频率的变化等； - 稳态稳定指标：如功率稳定裕度、总稳定时间等。
3. 动态稳定性分析方法3.1 暂态稳定性分析方法暂态稳定性分析用于评估电力系统在受到扰动后，恢复到平衡状态前的动态过程。
常用的方法包括： - 直接分析法：通过数学模型直接求解系统的动态过程； - 转移函数法：将系统建模为一组差分方程，利用转移函数进行分析。
3.2 稳态稳定性分析方法稳态稳定性分析用于评估电力系统在平衡状态下的稳定性能。
常用的方法包括： - 小扰动稳定分析法：通过线性化电力系统模型，利用特征根分析法进行分析； - 大扰动稳定分析法：考虑系统的非线性特性，通过时域仿真方法进行分析。
4. 动态稳定性分析案例以一个简化的电力系统为例，介绍动态稳定性分析的具体步骤和方法。
包括： - 系统模型的建立：建立电力系统的数学模型，包括发电机、输电线路、负荷等； - 稳定性指标的计算：根据系统模型，计算系统的暂态稳定指标和稳态稳定指标； - 扰动分析：通过引入扰动，分析系统的动态过程，并评估系统的稳定性； - 结果分析和讨论。
5. 动态稳定性分析应用动态稳定性分析在电力系统规划、运行和控制中起着重要的作用。
本章节将介绍在以下方面的应用： - 发电机调速器设计和优化； - 系统频率控制和稳定控制； - 电力系统运行状态监测和故障诊断。
【电气工程】电力系统稳态分析基础(ppt 174页)
08.11.2019
4.1 电力系统元件参数和等值电路
杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大 地之间保持一定的安全距离。 杆塔的分类 按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。 按用途分：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆 塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。
•缺点：造价高；故障后检测故障点位置和修复困难；
•优点：占用土地面积少；受外力及环境破坏的概率低，因 而供电可靠；对人身较安全；可使城市环境美观。
•应用：在发电厂和变电所的进出线处，在线路需穿过江河 处，在缺少空中走廊的大城市中，以及国防或特殊需要的 地区，往往都要采用电力电缆线路。此外，采用直流输电 的电缆线路完成跨海输电会更显示其优越性。
架空导线的型号 TJ——铜绞线 ，特殊应用，例：TJ-16；TJ-25 LJ——铝绞线，用于10kV及以下架空线路，例：TJ-16；TJ-25
GJ——钢绞线，用作避雷线
LGJ——钢芯铝绞线，用于35kV及以上架空线路 ，例：LGJ-400/50 08.11.2019
4.1 电力系统元件参数和等值电路
电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘 子数量的关系
系统标 称电压 （kV）
每串绝缘 子片数
35 63 110 220 330 500
35
7
13
17~ 25~ 19 28
金具
金具种类
并沟线夹（接续金具）
悬垂线夹
耐张线夹
联结金具（Z型挂板）
4.1 电力系统元件参数和等值电路
2．电缆线路
与架空线相比较
08.11.2019
1.架空输电线
避雷线
导线（四分裂）
杆塔
绝缘子串
4.1 电力系统元件参数和等值电路
杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大 地之间保持一定的安全距离。 杆塔的分类 按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。 按用途分：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆 塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。
•缺点：造价高；故障后检测故障点位置和修复困难；
•优点：占用土地面积少；受外力及环境破坏的概率低，因 而供电可靠；对人身较安全；可使城市环境美观。
•应用：在发电厂和变电所的进出线处，在线路需穿过江河 处，在缺少空中走廊的大城市中，以及国防或特殊需要的 地区，往往都要采用电力电缆线路。此外，采用直流输电 的电缆线路完成跨海输电会更显示其优越性。
架空导线的型号 TJ——铜绞线 ，特殊应用，例：TJ-16；TJ-25 LJ——铝绞线，用于10kV及以下架空线路，例：TJ-16；TJ-25
GJ——钢绞线，用作避雷线
LGJ——钢芯铝绞线，用于35kV及以上架空线路 ，例：LGJ-400/50 08.11.2019
4.1 电力系统元件参数和等值电路
电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘 子数量的关系
系统标 称电压 （kV）
每串绝缘 子片数
35 63 110 220 330 500
35
7
13
17~ 25~ 19 28
金具
金具种类
并沟线夹（接续金具）
悬垂线夹
耐张线夹
联结金具（Z型挂板）
4.1 电力系统元件参数和等值电路
2．电缆线路
与架空线相比较
08.11.2019
1.架空输电线
避雷线
导线（四分裂）
杆塔
绝缘子串
电力系统稳态分析教学资料01例课件
电力系统稳态分析的优化与改进
提高计算速度的方法
算法优化： 采用更高效 的算法，减 少计算过程 中的冗余和 复杂度
并行计算： 利用多核处 理器或分布 式计算资源， 实现并行计 算，提高计 算速度
内存优化： 合理利用内 存，避免内 存泄漏和不 必要的内存 占用
代码优化： 对代码进行 优化，减少 不必要的循 环和嵌套， 提高代码执 行效率
调压计算的实际 案例分析
电力系统稳态分析实例
实例一：简单电力系统的稳态分析
电力系统组成及运行方式 * 电源、输电线路、变压器、负荷等组成部分 * 正常运行时的 有功功率和无功功率平衡 * 电源、输电线路、变压器、负荷等组成部分 * 正常运行时的有功功率和无功功率平衡
简单电力系统的稳态分析方法 * 潮流计算：确定各节点电压和功率分布 * 短路计算：确 定系统在故障情况下的电流分布和设备承受的电压 * 潮流计算：确定各节点电压和功率分布 * 短路计算：确定系统在故障情况下的电流分布和设备承受的电压
实例二：复杂电力系统的稳态分析
复杂电力系统的组成和特点 稳态分析的基本方法和步骤 实例的具体分析和计算过程 稳态分析结果及其对电力系统的影响
实例三：考虑新能源的电力系统的稳态分析
新能源概述：介绍新能源的定义、种类和特点，以及其在电力系统中的应用。
电力系统稳态分析的基本概念：简要介绍电力系统稳态分析的定义、目的和主要内 容。
单击此处输入你的正文，请阐述观点
电力系统稳态分析将更加注重实时性和准确性
单击此处输入你的正文，请阐述观点
电力系统稳态分析将更加注重与电力系统其他领 域的协同发展
单击此处输入你的正文，请阐述观点
未来研究方向与挑战
电力系统稳态分析的深入研究 新型电力系统的开发与应用 智能化技术在电力系统中的应用 应对新能源并网带来的挑战
电力市场环境下的电力系统稳态分析
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载电力市场环境下的电力系统稳态分析地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容第3章电力市场环境下的电力系统稳态分析3.1 概述从20世纪80年代以来，在世界范围内开始了电力工业改革的浪潮，其主要目的是打破垄断，开放电网，形成自由竞争的电力市场。
根据微观经济学中市场的理论，可以将电力市场定义为相互作用、使电能交换成为可能的买方和卖方的集合。
应该指出，电力市场中的商品除了电能以外还包括各种辅助服务。
辅助服务包括输送电能、提供备用、无功补偿及电压调节等，主要用来保证电力系统运行的可靠性及电能质量。
现在世界上已提出了多种电力工业改革方案，并在不同的国家实践。
电力市场和其他市场相比的待殊之处在于电能的生产和消费是同时完成的，从而输电系统的存在是电力市场的显著标志[1]。
输电服务由于其规模效益，一般具有天然垄断的性质。
因此各国市场化的共同特点是“厂网分开”，由政府对输电部分进行适当的管制，保证电网开放，以便为发电和配售电创造一个公平的竞争环境。
对输电部分处理的不同，形成了各国电力市场结构的特色。
图3-1表示了电力市场的主要组成部分[1]。
发电厂商(G)、发电市场(PM)形成了市场的供给主体；用户(D)及零售商(R)构成了市场的需求主体。
而电力市场的输电部分又包括5个部分：输电设备所有者(Transmission owner，TO)、独立系统调度机构(1ndependent Sytem Operator，ISO)、辅助服务商家(Ancillary Service，AS)、电能交易机构(Power Exchange，PX)、交易协调商家(Scheduler Coordinator，SC)，现分别简述如下。
电力系统稳态分析PPT
2、联合电力系统的优越性 3、联合电力系统发展现状及趋势
国外：跨国电力系统；
国内：全国联网
电力系统稳态分析
第二讲 电力系统基本概念
（电力系统的电压等级、接线方式、中性点运行方式）
主讲 马士英
一、电力系统的接线方式
1、电力系统接线图
（1）电气接线图
表示电力系统各元件之间电气联系的电路图，一般以
单线图表示。（如第一讲的电力系统接线示意图）
双回路放射式
优点：供电可靠性高、电压质量好 缺点：投资大、经济性差
环形接线
优点：供电可靠性较高、较为经济 缺点：运行调度复杂、故障或检修切除一侧线路时，
电压质量差，供电可靠性下降。
两端供电式 优点：供电可靠性高、经济性好、故障或检修时电压质 量较好； 缺点：受电源分布限制、运行复杂
4、各种接线方式的适用场所
（2）地理接线图
按比例表示电力系统中各发电厂和变电所的相对地理 位置接线图。（如第一讲的各区域电力系统接线示意图）
2、电力系统的接线方式
（1）接线方式分类
无备用接线方式—用户只能从一个方向获得电能的接线 方式，包括单回路放射式、单回路干线式、单回路链式接线；
无备用接线方式 （a）单回路放射式 （b）单回路干线式 （c） 单回路链式
4、电力网中的电压分布与线路、发电机、变压器的额
定电压
（1）电力网的电压分布
（2）输电线路允许的电压损耗
用电设备允许的电压偏移为 5% ，所以线路允许的电压 损耗为10%。
（3）输电线路的额定电压
输电线路的额定电压取线路各点电压的平均值，即用电 设备的额定电压。 （4）发电机的额定电压 在有直配线的情况下，发电机接于线路首端，运行时电 压比用电设备的额定电压高5%，为使发电机在额定电压下 运行，所以发电机额定电压就取线路首端的电压，即用电设 备额定电压的1.05倍。
电力系统稳态分析(ppt 74页)
i
i max
电压相角约束条件
线路的热极限约束、联络线潮流约束等
3.4电力网节点分类
电网中的节点因给定变量不同而分为三类： PQ节点
已知P、Q，待求U、δ； 通常为给定PQ的电源节点和负荷节点。大多数节点为PQ节点。
PV节点
已知P、U，待求Q 、δ； 通常为系统调压节点。数量少，可没有。
平衡节点
已知U、δ ，待求P、Q ；
承担电压参考和功率平衡的任务，又名松弛节点，比如系统调频节点或最
大电源节点，通常只设一个平衡节点。
3.4 实际的直角坐标潮流方程
n-1 个
m个 n-m-1 个
注：节点个数为n个，其中PQ节点个数为m个。
3.4 实际的直角坐标潮流方程
P1
x
e1
en1
2.1电力线路电压降落和损耗的分析
空载时，线路末端电压比始端高。
无功功率在电力线路中传输也产生有功功率损耗， 同等大小的无功功率和有功功率在电力线路中传输 产生的有功功率损耗相同。
由电压损耗纵分量 可知降低电压损耗的方法有： 提高电压等级；增大导线截面积；减小线路中流过 的无功功率。
2.1变压器中的功率损耗
3.4直角坐标功率方程
e1
P1
x
en
f1
f
(
x
)
Pn
Q1
0
fn
Qn
未知数＝方程数
3.4 功率方程（极坐标系）
n
Pi jQi Uie ji ( Gij jBij )U je j j j 1
3.4极坐标功率方程
3.4 极坐标功率方程
1
P1
阻抗支路中损耗的功率为
导纳支路中的功率为
电力系统稳定性分析与仿真PPT课件
电力系统稳定性的破坏，将使整个电力系统受到严重的 不良影响，造成大量用户供电中断，甚至造成整个系统瓦解。 因此，保持电力系统运行的稳定性，对于电力系统安全可靠 运行，具有极其重要的意义。
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现代电力系统
能源的构成
第2页/共25页
现代电力系统发展的特点：
现代电力系统
大
大
超
高
电
机
高
Gs
ys us
b1s m a1s n
b2sm1 a2sn1
bm1 an1
状态方程模型（ss模型）：LTI系统的状态方程：
x
y
Ax Bu Cx Du
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现代电力系统
只要将A，B，C，D几个矩阵输入进去即可。零极点模型（zpk模型）： 零极点模型是传递函数的另一种表现形式，其原理是分别对原系统传递 函数的分子和分母进行分解因式处理，以获得系统的零极点表示形式：
电力系统数字仿真
电力系统数字仿真的特点：
数字仿真在近几十年中得到了很大发展，尤其是在工程系统中。这 是因为数字仿真有其独特的优点： 1)不受被研究系统的规模和复杂性的限制。 2)保证被研究系统的安全性。 3)系统试验的经济性。 4)可用于对未来系统发展的预测。
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电
力 电力系统数字仿真的用途：
电力系统稳定性的研究背景及意义
电力是实现国民经济现代化和提高人民生活水平的重要 物质基础。现代电力系统是集发电厂、输配电网络、直至用 户的地域广阔、结构复杂、高度自动化的大系统。
电力系统电压不稳定/电压崩溃事故是电力系统丧失稳定 性的一个重要方面，因其影响面大，造成的经济损失巨大， 是电力系统安全运行的一个急需解决的问题。
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现代电力系统
能源的构成
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现代电力系统发展的特点：
现代电力系统
大
大
超
高
电
机
高
Gs
ys us
b1s m a1s n
b2sm1 a2sn1
bm1 an1
状态方程模型（ss模型）：LTI系统的状态方程：
x
y
Ax Bu Cx Du
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现代电力系统
只要将A，B，C，D几个矩阵输入进去即可。零极点模型（zpk模型）： 零极点模型是传递函数的另一种表现形式，其原理是分别对原系统传递 函数的分子和分母进行分解因式处理，以获得系统的零极点表示形式：
电力系统数字仿真
电力系统数字仿真的特点：
数字仿真在近几十年中得到了很大发展，尤其是在工程系统中。这 是因为数字仿真有其独特的优点： 1)不受被研究系统的规模和复杂性的限制。 2)保证被研究系统的安全性。 3)系统试验的经济性。 4)可用于对未来系统发展的预测。
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电
力 电力系统数字仿真的用途：
电力系统稳定性的研究背景及意义
电力是实现国民经济现代化和提高人民生活水平的重要 物质基础。现代电力系统是集发电厂、输配电网络、直至用 户的地域广阔、结构复杂、高度自动化的大系统。
电力系统电压不稳定/电压崩溃事故是电力系统丧失稳定 性的一个重要方面，因其影响面大，造成的经济损失巨大， 是电力系统安全运行的一个急需解决的问题。
电力系统稳定性分析PPT课件
根据等面积定则就可 以确定系统暂态稳定 的临界条件（或称极 限条件）。
加速面积=最大减速面积
极限切除角
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最大可能的减速面积 大于加速面积是保持 暂态稳定的必要条件。
例9-3
• 一简单电力系统如图，并知其线路的零序 等值电抗是正序电抗的4倍，设在输电线 路的某一回路的始端发生两相接地短路， 为 保 持C电lim 力 系 统 暂 态 稳 定 ， 试 计 算 其 极 限 切除角
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9.4.2 改善电力系统元件的特性和参数
• 4.输电线路 • 1）提高输电线路的电压 • 2）采用分裂导线 • 3）采用串联电容补偿
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9.4.2 改善电力系统元件的特性和参数
• 5.开关等附加设备 • 1）输电线路设置开关站 • 2）发电机采用电气制动
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KP
Pmax - P0 P0
100%
1 .2 4 6-1 1 0 0 % 1
24.6%
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9.2.3 励磁调节对静态稳定性的影响
1.无调节励磁时发电机机端电压的变化
UE GG
-
U U
jIXjIX-XG
X - XG
X
发电机端电压的端点位于电 压降 jIX上，位置按阻抗的 比值确定。因为EG是常数，
器，如果故障消失则重合闸成功。如果故障没有消失，就再次断开。
第42页/共47页
9.4.3 改善电力系统运行条件和参数
所的以方随 向着 转动E G，向U G功也角随着增转大动，
且其模（数值）UG变小。
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9.2.3 励磁调节对静态稳定性的影响
2.自动励磁调节对功率特性的影响
第四章电力市场环境下的电力系统稳态分析
现在世界上已提出了多种电力工业改革方案，并在 不同的国家实践。
电力市场和其他市场相比的待殊之处： 电能的生产和消费是同时完成 电力市场的显著标志：输电系统的存在。
输电服务由于其规模效益，具有天然垄断的性质。 各国市场化的共同特点：“厂网分开”。 由政府对输电部分进行适当的管制，保证电网开放， 为发电和配售电创造一个公平的竞争环境。对输电部 分处理的不同，形成了各国电力市场结构的特色。
偿设备的无功出力或相应节点的电压幅值； （3）带负荷调压变压器/移相器的变比。
x
状态变量由需经潮流计算才能求得的变量组成。 常见的有： (1)除平衡节点外，其它所有节点的电压相角； (2)除发电机节点以及具有可调无功补偿设备节点
之外，其它所有节点的电压幅值。 当采用发电机节点及具有可调无功补偿设备节点的 无功出力作为控制变量时，相应的节点电压幅值就 要改作为状态变量。
在很多新的电力市场结构中，SC是一个重要组 成部分。
以上五个电力市场的组成部分在某些电力市场中不 一定出现。在某些情况下可能会少一两个组成部分。 在另一些情况下，两个或几个组成部分可能合为一个 复合的组成部分。但其相应的职能是不可缺少的。
例如挪威将ISO和TO结合，英格兰将ISO、TO和PX 结合成为NGC(国家电网公司)。起初美国加利福尼亚州 的电力市场结构式是将以上五 个部分全部分开， FERC(联邦能源管理委员会)在2000年的Order No．2000 中要求各地区成立PX、IS0和TO结合的RTO(地区输电 机构)。
最优潮流的数学模型 最优潮流问题的研究，除提出采用不同的目标函数
和约束条件而构成不同应用范围的最优潮流模型之外， 更大量的是从改善收敛性能、提高计算速度等目的出 发，提出最优潮流计算的各种模型和求解算法。
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对ISO的基本要求： l 不从电力市场中赢利。 l ISO必须与电力市场的主体发电厂商及用户脱离。 ISO的职责和权力在不同的市场模式中主要有：
(1)制定运行规划／运行方式。 (2)实施调度。 (3)对电力系统进行控制与监测 (4)在线电网安全分析。 (5)市场行政管理。
3.电能交易机构（PX） PX的基本功能：
✓ 技术方面：围绕电力市场环境下保证电力系统安全 运行的问题。
垄断环境下：整个电力系统的发电、输电、配电是统 一管理和统一调度的，运行方式安排相对比较简单， 系统运行的安全可靠容易得到保证。 电力市场环境下：电力交易瞬息万变，电力调度既要 保证公平竞争，又要保证安全运行，这就给电力系统 分析提出了新的挑战。 例如，在电力市场条件下由于系统潮流可能与预测的 很不一样，可能导致输电阻塞、电压崩溃及不稳定等 问题。
ห้องสมุดไป่ตู้
电力市场的出现给电力系统研究提出了很多新的课题，包括 经济方面的课题和技术方面的课题。 经济方面：电价理论和交易机制是电力市场研究的核心。
国外电力市场的理论研究起源于20世纪80年代末期学者对实 时电价的研究，从理论上证明了实时电价对合理配置资源的有 效性。 电价理论的研究分为两个部分，即电能成本分析(电价预测)和 电力市场中的电价形成机制。 电能成本分析：电价预测的基础，对于电力市场的宏观控制、 优化电力资源配置有决定性的影响。 电价的形成：最终要通过市场机制。从理想市场运行来看，电 力市场的出清电价应与电力系统电能的边际成本相对应。
现在世界上已提出了多种电力工业改革方案，并在 不同的国家实践。
电力市场和其他市场相比的待殊之处： 电能的生产和消费是同时完成 电力市场的显著标志：输电系统的存在。
输电服务由于其规模效益，具有天然垄断的性质。 各国市场化的共同特点：“厂网分开”。 由政府对输电部分进行适当的管制，保证电网开放， 为发电和配售电创造一个公平的竞争环境。对输电部 分处理的不同，形成了各国电力市场结构的特色。
5. 交易协调商家（SC） SC：把电能供需方的计划结合在一起的一个中间
商，但不必遵守PX的规则。 l 有些市场模式中要求把电能协调限制在中央 POOL之中而不允许其他SC进行操作，例如英格兰 电力市场就是这样。 l 有些电力市场模式中可能不存在中央POOL或管 制的交易机构，电能协调是用一种分散方式进行。
4. 辅助服务商家（AS） 功能：为电力系统可靠运行提供所需的服务，主
要是为输电系统安全可靠运行提供有功备用及无功 电源。
根据市场结构，辅助服务商家可以在PX或ISO进 行交易。辅助服务可以是以捆绑方式提供，也可分 别按菜单提供。调节备用、旋转备用和补充运行备 用(非旋转备用)等辅助服务可以由用户自己提供。
1、 输电设备所有者（TO）
电网开放的前提：
输电设备的所有者对输电系统的用户(包括发电厂 商及电能用户)在准入和运用输电设备方面应平等 对待，避免歧视。
应建立一个独立控制机构ISO来调度输电系统并提 供输电服务，而输电设备的维修责任仍归输电设备 所有者。
2．独立系统调度机构(ISO) ISO调度输电网络并对所有输电用户提供服务。
电力市场的主要组成部分如图所示： 市场的供给主体： 发电厂商(G)、发电市场(PM)； 市场的需求主体： 用户(D)、零售商®；
电力市场的输电部分包括5个部分： 输电设备所有者(Transmission owner，TO) 独立系统调度机构(Independent System Operator，ISO) 辅助服务商家(Ancillary Service，AS) 电能交易机构(Power Exchange，PX) 交易协调商家(Scheduler Coordinator，SC)
在很多新的电力市场结构中，SC是一个重要组 成部分。
以上五个电力市场的组成部分在某些电力市场中不 一定出现。在某些情况下可能会少一两个组成部分。 在另一些情况下，两个或几个组成部分可能合为一个 复合的组成部分。但其相应的职能是不可缺少的。
例如挪威将ISO和TO结合，英格兰将ISO、TO和PX 结合成为NGC(国家电网公司)。起初美国加利福尼亚州 的电力市场结构式是将以上五 个部分全部分开， FERC(联邦能源管理委员会)在2000年的Order No．2000 中要求各地区成立PX、IS0和TO结合的RTO(地区输电 机构)。
在未来市场对电能的供求双方提供一个交易的场所。作为电供需 双方竞争的POOL，形成市场出清价(Market Clear Price，MCP)。 MCP就成为实现未来市场结算的依据。 市场的周期：1小时到几个月。 最常见的形式：一天前的市场，为每个运行日的前一天进行电能 交易。根据市场的设计，一天前的市场可辅以较长周期的市场或 小时前的市场。小时前的市场为运行前1到2个小时的电能交易提 供可能。 以上三部分：TO、ISO及PX给电力市场的交易提供一个平台，不 能从交易中赢利。
第四章 电力市场环境下的电力系统稳态分析
4.1 概述 20世纪80年代以来，世界范围内开始了电力工业改 革的浪潮，其主要目的是打破垄断，开放电网，形成自 由竞争的电力市场。 根据微观经济学中市场的理论，可以将电力市场定义 为相互作用、使电能交换成为可能的买方和卖方集合。 应该指出，电力市场中的商品除电能外还包括各种辅助 服务。 辅助服务：输送电能、提供备用、无功补偿及电压 调节等 主要用来保证电力系统运行的可靠性及电能质量。
电力交易的形式：可采取双边合同和竞价上网。 一般电力市场都包含这两种形式的交易。但是电力市场 以何种形式为主，或这两种形式各占多大份额，应该根 据具体情况进行分析。
电力市场理论的一个难点：竞价上网的方式和竞价策 略，有很强的随机性和实时性要求。
该问题不仅与电力市场的经济效益有关，而且直接影 响电力系统的安全性和可靠性。对一个发电厂商来说， 竞价决策和其运行优化有密切关系，其竞争目标是要获 取最大利润。 发电厂商如何制定最优竞价策略，以及PX如何模拟和 选择发电厂商以使电力用户的电能费用最小化的问题将 涉及到随机优化的模型和算法。
(1)制定运行规划／运行方式。 (2)实施调度。 (3)对电力系统进行控制与监测 (4)在线电网安全分析。 (5)市场行政管理。
3.电能交易机构（PX） PX的基本功能：
✓ 技术方面：围绕电力市场环境下保证电力系统安全 运行的问题。
垄断环境下：整个电力系统的发电、输电、配电是统 一管理和统一调度的，运行方式安排相对比较简单， 系统运行的安全可靠容易得到保证。 电力市场环境下：电力交易瞬息万变，电力调度既要 保证公平竞争，又要保证安全运行，这就给电力系统 分析提出了新的挑战。 例如，在电力市场条件下由于系统潮流可能与预测的 很不一样，可能导致输电阻塞、电压崩溃及不稳定等 问题。
ห้องสมุดไป่ตู้
电力市场的出现给电力系统研究提出了很多新的课题，包括 经济方面的课题和技术方面的课题。 经济方面：电价理论和交易机制是电力市场研究的核心。
国外电力市场的理论研究起源于20世纪80年代末期学者对实 时电价的研究，从理论上证明了实时电价对合理配置资源的有 效性。 电价理论的研究分为两个部分，即电能成本分析(电价预测)和 电力市场中的电价形成机制。 电能成本分析：电价预测的基础，对于电力市场的宏观控制、 优化电力资源配置有决定性的影响。 电价的形成：最终要通过市场机制。从理想市场运行来看，电 力市场的出清电价应与电力系统电能的边际成本相对应。
现在世界上已提出了多种电力工业改革方案，并在 不同的国家实践。
电力市场和其他市场相比的待殊之处： 电能的生产和消费是同时完成 电力市场的显著标志：输电系统的存在。
输电服务由于其规模效益，具有天然垄断的性质。 各国市场化的共同特点：“厂网分开”。 由政府对输电部分进行适当的管制，保证电网开放， 为发电和配售电创造一个公平的竞争环境。对输电部 分处理的不同，形成了各国电力市场结构的特色。
5. 交易协调商家（SC） SC：把电能供需方的计划结合在一起的一个中间
商，但不必遵守PX的规则。 l 有些市场模式中要求把电能协调限制在中央 POOL之中而不允许其他SC进行操作，例如英格兰 电力市场就是这样。 l 有些电力市场模式中可能不存在中央POOL或管 制的交易机构，电能协调是用一种分散方式进行。
4. 辅助服务商家（AS） 功能：为电力系统可靠运行提供所需的服务，主
要是为输电系统安全可靠运行提供有功备用及无功 电源。
根据市场结构，辅助服务商家可以在PX或ISO进 行交易。辅助服务可以是以捆绑方式提供，也可分 别按菜单提供。调节备用、旋转备用和补充运行备 用(非旋转备用)等辅助服务可以由用户自己提供。
1、 输电设备所有者（TO）
电网开放的前提：
输电设备的所有者对输电系统的用户(包括发电厂 商及电能用户)在准入和运用输电设备方面应平等 对待，避免歧视。
应建立一个独立控制机构ISO来调度输电系统并提 供输电服务，而输电设备的维修责任仍归输电设备 所有者。
2．独立系统调度机构(ISO) ISO调度输电网络并对所有输电用户提供服务。
电力市场的主要组成部分如图所示： 市场的供给主体： 发电厂商(G)、发电市场(PM)； 市场的需求主体： 用户(D)、零售商®；
电力市场的输电部分包括5个部分： 输电设备所有者(Transmission owner，TO) 独立系统调度机构(Independent System Operator，ISO) 辅助服务商家(Ancillary Service，AS) 电能交易机构(Power Exchange，PX) 交易协调商家(Scheduler Coordinator，SC)
在很多新的电力市场结构中，SC是一个重要组 成部分。
以上五个电力市场的组成部分在某些电力市场中不 一定出现。在某些情况下可能会少一两个组成部分。 在另一些情况下，两个或几个组成部分可能合为一个 复合的组成部分。但其相应的职能是不可缺少的。
例如挪威将ISO和TO结合，英格兰将ISO、TO和PX 结合成为NGC(国家电网公司)。起初美国加利福尼亚州 的电力市场结构式是将以上五 个部分全部分开， FERC(联邦能源管理委员会)在2000年的Order No．2000 中要求各地区成立PX、IS0和TO结合的RTO(地区输电 机构)。
在未来市场对电能的供求双方提供一个交易的场所。作为电供需 双方竞争的POOL，形成市场出清价(Market Clear Price，MCP)。 MCP就成为实现未来市场结算的依据。 市场的周期：1小时到几个月。 最常见的形式：一天前的市场，为每个运行日的前一天进行电能 交易。根据市场的设计，一天前的市场可辅以较长周期的市场或 小时前的市场。小时前的市场为运行前1到2个小时的电能交易提 供可能。 以上三部分：TO、ISO及PX给电力市场的交易提供一个平台，不 能从交易中赢利。
第四章 电力市场环境下的电力系统稳态分析
4.1 概述 20世纪80年代以来，世界范围内开始了电力工业改 革的浪潮，其主要目的是打破垄断，开放电网，形成自 由竞争的电力市场。 根据微观经济学中市场的理论，可以将电力市场定义 为相互作用、使电能交换成为可能的买方和卖方集合。 应该指出，电力市场中的商品除电能外还包括各种辅助 服务。 辅助服务：输送电能、提供备用、无功补偿及电压 调节等 主要用来保证电力系统运行的可靠性及电能质量。
电力交易的形式：可采取双边合同和竞价上网。 一般电力市场都包含这两种形式的交易。但是电力市场 以何种形式为主，或这两种形式各占多大份额，应该根 据具体情况进行分析。
电力市场理论的一个难点：竞价上网的方式和竞价策 略，有很强的随机性和实时性要求。
该问题不仅与电力市场的经济效益有关，而且直接影 响电力系统的安全性和可靠性。对一个发电厂商来说， 竞价决策和其运行优化有密切关系，其竞争目标是要获 取最大利润。 发电厂商如何制定最优竞价策略，以及PX如何模拟和 选择发电厂商以使电力用户的电能费用最小化的问题将 涉及到随机优化的模型和算法。