电力系统分析第7章暂态分析(同步发电机的基本方程)

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《电力系统暂态分析》课程教学大纲(第七章)

《电力系统暂态分析》课程教学大纲(第七章)

第七章电力系统暂态稳定第一节概述暂态稳定是指电力系统在某个正常运行方式下,突然受到某种大的干扰后,经过一段暂态过程,所有发电机能否恢复到相同速度下运行,能恢复则称系统在这种运行方式下是暂态稳定的。

暂态稳定与运行方式和扰动量有关。

因此不能够泛泛地说电力系统是暂态稳定或不稳定的,只能说在某种运行方式和某种干扰下系统是暂态稳定或不稳定的。

在某种运行方式下和某种扰动下是稳定的,在另一种运行方式和另一种扰动下可能就是不稳定的。

所谓的运行方式,对系统而言,就是系统的负荷功率的大小,或发电功率的大小;对输电线路而言,就是输送功率的大小。

功率越大,暂态稳定性问题越严重。

所谓大干扰一般指短路故障、切除大容量发电机、切除输变电设备、切除或投入大负荷。

一般短路最为严重,多数情况研究短路故障干扰。

短路故障扰动量的大小与短路地点、短路类型、短路切除时间有关。

短路可能发生在输电线路上,也可能发生在母线或变压器上。

一般发生在母线上较为严重。

短路发生在输电线路上,一般靠近电源侧的较为严重。

短路分为单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路。

一般三相短路较为严重,次之两相接地短路,单相接地短路最轻。

这里所说的短路是单重故障,如果有多种故障,一般多重故障较为严重。

发生短路后,借助断路器断开,将故障的线路、或母线或变压器隔离,保证非故障部分继续运行。

短路切除时间越短,对暂态稳定越有利。

短路切除时间包括继电保护装置和断路器动作的时间。

装有自动重合闸的输电线路,被隔离的输电线路会重新投入运行,如果是瞬时性故障,重合就成功,电网恢复原有状态;如果是永久性故障,重合不成功,故障线路再次被隔离。

重合成功对暂态稳定有利,重合不成功对暂态稳定更不利。

一般用短路故障来检验系统是否暂态稳定。

我国颁布的《电力系统安全稳定导则》规定:①发生单相接地故障时,要保证电力系统安全稳定运行,不允许失负荷;②发生三相短路故障时,要保证电力系统稳定运行,允许损失少量负荷;③发生严重故障时,系统可能失稳,允许损失负荷,但不允许系统瓦解和大面积停电,应尽快恢复正常运行。

电力系统分析第7-8章 课后习题参考答案

电力系统分析第7-8章  课后习题参考答案

电力系统分析第7-8章课后习题参考答案7-1.选择填空1.将三个不对称相量分解为三组对称相量的方法是( B )A.小干扰法B.对称分量法C.牛顿—拉夫逊法D.龙格—库塔法2.电力系统发生三相短路时,短路电流只包含( A )A.正序分量B.负序分量C.零序分量D.正序和零序分量3.当电力系统的某点出现a相直接接地短路时,下式不成立( C ) A.U a=0 B. I b=0C.I a=0 D. I c=04.根据对称分量法,任何一组不对称的三个相量可以分解成三组分量,不包含( C )分量。

A.正序分量 B. 负序分量C.直流分量 D. 零序分量5.在故障分析时,以下说法不正确的是( A )A.发电机中是不存在正序电动势的。

B.发电机中是不存在负序电动势的。

C.发电机中是不存在零序电动势的。

D.同步发电机的负序电抗是不等于其正序电抗的。

6.在故障分析时,对变压器,以下说法不正确的是( D )A.变压器的正序、负序和零序的等值电阻相等。

B.变压器的正序、负序和零序的等值漏抗也相等。

C.变压器是一种静止元件。

D.变压器的正序、负序、零序等效电路与外电路的连接方式相同。

7.在故障分析时,对电力线路,以下说法正确的是( C )。

A.电力线路的正序参数与负序参数不相等。

B.架空电力线路的正序电抗大于电缆的电抗。

C.电力线路的正序参数与零序参数不相等。

D.电力线路的零序电抗一定等于正序电抗的三倍。

8.在故障分析时,对负荷的处理,以下说法不正确的是( C )A.在计算起始次暂态电流I''时,在短路点附近的综合负荷,用次暂态电动势和次暂态电抗串联构成的电压源表示。

B.在应用运算曲线确定短路后任意时刻的短路电流的周期分量时,略去所有的负荷。

C.异步电动机的零序电抗等于0。

D.异步电动机通常接成三角形或接成不接地的星形,零序电流不能流过。

9.已知a相的正序电压为U a=10∠30o kV,则以下正确的是( D )A.U b=10∠120o kV B.U b=10∠150o kVC.U c=10∠120o kV D.U c=10∠150o kV 10.已知a相的负序电压为U a=10∠30o kV,则以下正确的是( B )A.U b=10∠120o kV B.U b=10∠150o kVC.U c=10∠120o kV D.U c=10∠150o kV7-2 填空1.正序分量是指三个相量模相同,但相位角按(A-B-C )顺序互差(120 )度。

电力系统分析第七章 同步发电机的基本方程

电力系统分析第七章 同步发电机的基本方程

maD 0 0
0 maQ 0
3 2maf LRS P 1 3 2maD 0
0 0 3 2maQ
0 0 0
16
郑州航空工业管理学院
• Park方程:磁链方程
L0 m0 3 l2 2 d 0 q 0 0 f 3 maf 2 D 3 m 2 aD Q 0
2017/4/16 郑州航空工业管理学院 12
一. 派克变换 4. 物理意义: 将观察者的立场由静止的定子转移 至旋转的转子,原来定子三个静绕组 abc由两个与转子同步旋转的dq绕组代 替,实现交直流变换。 结论:经派克变换后的同步发电机的原 始方程就是一组常系数微分方程。
二. dq0坐标下的同步发电机的 等效结构 d轴方向: d(定子)、f(励磁)、D q轴方向: q(定子)、Q d轴方向相当于一个三卷变; q轴方向相当于一个双卷变; 0轴方向相当于一个单匝线圈;
7
郑州航空工业管理学院
磁链方程可记为:
abc LSS fDQ RS
LSR iabc LRR i fDQ
LSS :定子绕组间自感、互感系数矩阵
LRR :转子绕组间自感、互感系数矩阵
LRS , LSR :定转子绕组间互感系数矩阵
18
郑州航空工业管理学院
四. 电压方程的坐标变换
• Park方程:电压方程
vabc abc Rs v fDQ fDQ 0
vabc abc Rsiabc vdq 0 Pvabc P abc PRsiabc P abc Rsidq 0 dq 0 P P 1 dq 0 Rsidq 0

电力系统暂态分析总复习

电力系统暂态分析总复习



Uf Uf 0Zff If


Uf zf I f 0

If

Uf0
Z ff z f
第四章 电力系统运行稳定性的基本 概念和各元件的机电特性
第一节 电力系统运行稳定性的基本概念
第二节 同步发电机组的机电特性 第三节 发电机励磁系统与原动机系统
数学模型
第一节 电力系统运行稳定性 的基本概念
3
12
12
12
派克变换实现了不同坐标系电流 的等价变换
派克变 换矩阵
idq0 Piabc
iaR uq R
0
id iq
pd pq
11ssqd
u0
R
i0
p0
0
uf
Rf
if
pf
0
0 0
0
RD
RQ
(一)列出系统状态变量偏移量的线性状态方程
dδ dt
ω 1ω0
dω dt
1 TJ
PT
E qU xd
sinδ
0
1
dδ( δ) dt
dδ dt
ωω 0
d( 1ω) dt
dd tωT1J PT
EqUsi xd
nδ(0 δ)
PeE xq dU sin δ0 (δ)E xq dU siδn0ddP δe0δ21!dd2δP 2e0δ2 E xq dU siδn0ddP δe0δP0PePTPe
第二节 同步发电机组的机电特性
重点:
发电机转子运动方程 掌握发电机组的惯性时间常数及物理意义。 推导隐极机以Eq、E’q、E’、UG表示的有功功率表达式 功率极限、暂态磁阻功率的概念 隐极机、凸极机功率极限的区别

第二部分电力系统暂态分析

第二部分电力系统暂态分析

第二部分 电力系统暂态分析电力系统的暂态过程,即涉及到电力系统内部的电磁暂态过程,又涉及到电力系统内部的机械运动中的暂态过程,因此研究它有一定的复杂性。

所谓电力系统的暂态过程包括两种:一种是电磁暂态过程(七、八章),一种是机电暂态过程(九、十章)。

电力系统的电磁暂态过程,主要与电力系统中发生短路、断路、自动磁励有关,涉及电流、电压随时间的变化。

电力系统的机电暂态过程,主要与系统受到干扰、稳定性破坏、异步运行有关,涉及功率、功率角、旋转电机的转速随时间的变化。

第七章 电力系统对称故障分析计算主要内容提示本章首先以无限大功率电源供电系统发生三相对称短路为例,讨论发生短路后短路电流的变化(暂态)过程,并进行短路冲击电流、短路电流有效值和短路功率的计算。

其次讨论同步发电机的基本方程,同步发电机突然三相短路物理过程及三相短路电流的计算表达式,电力系统三相短路的实用计算方法。

§7—1无限大功率电源供电系统的三相短路分析所谓无限大功率电源:是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时,由短路而引起的电源送出功率的变化量)(Q j P S ∆+∆∆远小于电源所具有的功率S ,即S S ∆, 则称该电源为无限大功率电源,记作∞=S 。

无限大功率电源的特点是: ⑴由于P P ∆,所以认为在短路过程中无限大功率电源的频率恒定,即c f =。

⑵由于Q Q ∆,所以认为在短路过程中无限大功率电源的端电压恒定,即c U =。

⑶内电抗等于零,即0=s X 。

实际上,真正无限大功率电源是没有的,一般在S ∆<S %3或s X <∑X %10的情况下,即可认为电源为无限大功率电源。

一、电力系统三相短路电流的周期分量与非周期分量 由无限大功率电源供电系统的等值电路如图7-1所示。

正常运行时,a 相电压、电流的表达式为: ()αω+=t E u m a sin()()()00sin ϕαω-+=t I i m a> > >>u a图 7-1 无限大功率电源供电等值电路(3) > >其中()()()220L L R R E I mm '++'+=ωω—为正常回路电流的幅值;()0ϕ—为正常回路阻抗角。

电力系统分析第七章(1)

电力系统分析第七章(1)

′ EqU
& jX qΣ I d
& jX dΣ I d
&& Pe = PU = Re(UI * ) = U d I d + U q I q
&′ Eq
& E′
& U Gq
& Uq & Iq
& jX qΣ I q
& UG
& U
& I
δ
δ′
ϕ
& Ud
& Id
当发电机为隐极机时xd=xq
′ ′ Pe ( Eq ) = PU ( Eq ) =
&& S U = PU + jQU = UI * = U (sin δ + j cos δ )( I d − jI q ) = U d I d + U q I q + j (U q I d − U d I q )
U d = I q X qΣ
U q = Eq − I d X dΣ
选q轴为虚轴
X dΣ = X qΣ = X d + X TL , X TL = X T1 + X L1 // X L2 + X T2
EqU
电机向外输出(系统接收)的有功功率最大(极限)值
QU = U q I d − U d I q = U q
Eq − U q X dΣ
EqU Ud U2 −Ud = cos δ − X dΣ X dΣ X dΣ
3)QU 随发电机功角δ的增大而减小,并在 δ=180度时达到最小值。其原因在于,随着 δ数值的增大,支路电流不断增加,各电气 设备消耗的无功功率不断增加。 在电力系统稳定分析中,主要关心发电 机的有功输出Pe,因此在后面章节中, 将主要讨论Pe与δ的关系。

电力系统稳态分析7 电力系统故障的基本知识

电力系统稳态分析7 电力系统故障的基本知识

其中:
Im
Um
(RR)22(LL)2
tg1(LL)
RR
整理课件
(2)三相短路过程中电流分析
uaU msi nt ()
ia=? f ( 3 )
ubU msi nt (12 )0
ib=?
ucU msi nt (24 )0 ic=?
特征:对于无限大容量电源系统,发生短路过程中,由
于电源端口的电压和频率保持不变,因此,可忽略电源内
最大有效值即为短路整后理课第件一个周期内的电流有效值
将I短t公 路式T 1 冲代tt 击入T T//2 2 电,i2 d 流得tT 1tt T T//2 2(i交 + i直 )2d t=I m / 22 i直 2 I i m 短p 路电I 流m / 最2 大2 i 直 2 ( t 0 .0 1 s )I m /2 2 i i m p I m 2
也是,冲击电流产生 的条件!
短路前空载
由于X>>R,故 k 900 , 得: 00或 1800
意味着:此时电压过零。
整理课件
③ 短路冲击电流发生的时间点:
ia
短路前空载
全电流
t
电压过零点
短路后半个周
整理课件
期:T/2
④ 短路冲击电流的数学描述:
全电流表达式:
iaImsi nt (k)
t
[Imsi n ()Imsi n (k)e ]Ta ( t0)
1)发电机低压母线短路 Kimp 1.9 2)发电厂高压母线后短路 Kimp1.85 3)其他地点短路: Kimp1.80
短路冲击电流的作用:检验设备动稳定性 整理课件
IV 短路电流的最大有效值
ia
短路前空载

大学_电力系统分析第二版(孟祥萍著)课后答案下载

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电力系统分析第二版(孟祥萍著)课后答案下载电力系统分析(第2版)内容介绍第一篇电力系统的稳态分析第1章电力系统的基本概念1.1 电力系统的组成和特点1.2 电力系统的电压等级和规定1.3 电力系统的接线方式1.4 电力线路的结构小结思考题与习题第2章电力网各元件的参数和等值电路2.1 输电线路的参数2.2 输电线路的等值电路2.3 变压器的等值电路及参数2.4 标么制小结思考题与习题第3章简单电力系统的潮流计算3.1 基本概念3.2 开式网络电压和功率分布计算3.3 简单闭式网络的电压和功率分布计算小结思考题与习题第4章电力系统的有功功率平衡与频率调整 4.1 概述4.2 自动调速系统4.3 电力系统的频率特性4.4 电力系统的频率调整4.5 电力系统中有功功率的平衡小结思考题与习题第5章电力系统的无功功率平衡与电压调整 5.1 电压调整的必要性5.2 电力系统的无功功率平衡5.3 电力系统的电压管理5.4 电压调整的措施小结思考题与习题第6章电力系统的经济运行6.1 电力系统负荷和负荷曲线6.2 电力系统有功功率负荷的经济分配6.3 电力网中的电能损耗6.4 降低电力网电能损耗的措施小结思考题与习题第二篇电力系统的电磁暂态第7章同步发电机的基本方程7.1 同步发电机的原始方程7.2 d、q、0坐标系统的发电机基本方程7.3 同步电机的稳态运行小结思考题与习题第8章电力系统三相短路的暂态过程8.1 短路的基本概念8.2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析8.3 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 8.4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析 8.5 强行励磁对同步电机三相短路的影响小结思考题与习题第9章电力系统三相短路电流的实用计算9.1 交流分量电流初始值的计算9.2 起始次暂态电流和冲击电流的计算9.3 计算曲线法9.4 转移阻抗及电流分布系数小结思考题与习题第10章电力系统各元件的序阻抗和等值电路 10.1 对称分量法10.2 对称分量法在不对称故障分析中的应用10.3 同步发电机的负序和零序电抗10.4 异步电动机的负序电抗和零序电抗10.5 变压器的零序电抗10.6 架空输电线的零序阻抗10.7 电缆线路的零序阻抗10.8 电力系统的序网络小结思考题与习题第11章电力系统简单不对称故障的分析和计算 11.1 单相接地短路11.2 两相短路11.3 两相短路接地11.4 正序等效定则的应用11.5 非故障处电流和电压的计算11.6 非全相运行的分析计算小结思考题与习题第三篇电力系统的机电暂态第12章电力系统稳定性概述12.1 概述12.2 同步发电机组的转子运动方程12.3 简单电力系统的功角特性12.4 复杂电力系统的功角特性12.5 同步发电机自动调节励磁系统小结思考题与习题第13章电力系统静态稳定13.1 简单电力系统的静态稳定13.2 负荷的静态稳定13.3 小干扰法分析电力系统静态稳定13.4 自动调节励磁系统对静态稳定的影响 13.5 提高电力系统静态稳定的措施小结思考题与习题第14章电力系统暂态稳定14.1 电力系统暂态稳定概述14.2 简单电力系统的暂态稳定14.3 复杂电力系统暂态稳定的分析计算 14.4 提高电力系统暂态稳定性的措施14.5 电力系统的异步运行小结思考题与习题第四篇电力系统计算的计算机算法第15章电力网络的数学模型15.1 电力网络的基本方程式15.2 节点导纳矩阵及其算法15.3 节点阻抗矩阵及其算法小结思考题与习题第16章电力系统故障的计算机算法16.1 概述16.2 对称故障的计算机算法16.3 简单不对称故障的计算机算法小结思考题与习题第17章电力系统潮流计算的计算机算法 17.1 概述17.2 潮流计算的基本方程17.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算17.4 pq分解法潮流计算小结思考题与习题第18章电力系统稳定的计算机算法18.1 简化模型的暂态稳定计算18.2 简化模型的静态稳定计算小结思考题与习题附录附录1 程序清单1.1 形成节点导纳矩阵1.2 形成节点阻抗矩阵1.3 对称故障的计算1.4 用计算曲线计算对称故障1.5 简单不对称故障的计算1.6 牛顿-拉夫逊法潮流计算1.7 户口分解法潮流计算1.8 分段法确定发电机转子摇摆曲线1.9 小干扰法判断系统的静态稳定附录2 短路电流周期分量计算曲线数字表参考文献电力系统分析(第2版)目录《电力系统分析(第2版)》是教育科学“十五”国家规划课题研究成果之一。

电力系统分析习题集及答案(杨淑英)

电力系统分析习题集及答案(杨淑英)

电力系统分析习题集华北电力大学前言本书是在高等学校教材《电力系统稳态分析》和《电力系统暂态分析》多次修改之后而编写的与之相适应的习题集。

电力系统课程是各高等院校、电气工程专业的必修专业课,学好这门课程非常重要,但有很大的难度。

根据国家教委关于国家重点教材的编写要求,为更好地满足目前的教学需要,为培养出大量高质量的电力事业的建设人材,我们编写了这本《电力系统分析习题集》。

力求使该书具有较强的系统性、针对性和可操作性,以便能够使学生扎实的掌握电力系统基本理论知识,同时也能够为广大电力工程技术人员提供必要的基础理论、计算方法,从而更准确地掌握电力系统的运行情况,保证电力系统运行的可靠、优质和经济。

全书内容共分十五章,第一至第六章是《电力系统稳态分析》的习题,第七至第十四章是《电力系统暂态分析》的习题,第十五章是研究生入学考试试题。

本书适用于高等院校的师生、广大电力工程技术人员使用,同时也可作为报考研究生的学习资料。

由于编写的时间短,内容较多,书中难免有缺点、错误,诚恳地希望读者提出批评指正。

目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章电力系统潮流的计算机算法第五章电力系统的有功功率和频率调整第六章电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章电力系统故障分析的基本知识第八章同步发电机突然三相短路分析第九章电力系统三相短路的实用计算第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章不对称故障的分析、计算第十二章电力系统各元件的机电特性第十三章电力系统静态稳定第十四章电力系统暂态稳定第十五章研究生入学考试试题附录第一部分电力系统稳态分析电力系统稳态分析,研究的内容分为两类,一类是电力系统稳态运行状况下的分析与潮流分布计算,另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。

第一章电力系统的基本概念1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统?电力系统为什么要采用高压输电? 1-2 为什么要规定额定电压?电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的? 1-3 我国电网的电压等级有哪些?1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。

同步发电机的基本方程

同步发电机的基本方程
分块形式:
ia ib i c if iD i Q
v abc abc rs 0 i abc v fDQ 0 rR i fDQ fDQ
绪论 事故统计
绪论 短路的类型
三相短路:(symmetrical three-phase fault)
f (3)
两相短路: (line-to-line fault)
f ( 2)
绪论
两相短路接地: (double line-to-ground fault)
f (1,1)
单相短路: (single line-to-ground fault)
磁链方程:
Laa Lba Lca L fa LDa L Qa Lab Lbb Lcb L fb LDb LQb Lac Lbc Lcc L fc LDc LQc Laf Lbf Lcf L ff LDf LQf LaD LbD LcD L fD LDD LQD
绪论
电磁暂态过程:与短路、断线等故障有关,涉 及工频电流、电压幅值随时间的变化,持续时 间较波过程长(ms~s)――故障分析
绪论
机电暂态过程:与系统振荡、稳定性破坏、 异步运行等有关,涉及发电机组功率角、转 速、系统频率、电压等随时间的变化,过程 持续时间较长(s~m) ――稳定分析
起振Biblioteka 拉入 同步电力系统电磁暂态分析
SDUST
绪论 课程内容
电力系统稳态分析
电磁暂态(故障分析)
电力系统暂态分析
机电暂态(稳定分析)
绪论 电力系统稳态分析:
电力系统的基本概念 电网元件的参数及等值电路 电力系统潮流计算 有功功率与频率调整 无功功率与电压调整

电力系统暂态分析全部课件

电力系统暂态分析全部课件
第一节 概述
故障,事故,短路故障:正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。 1.故障类型(电力系统故障分析中) 名称 图示 符号 ⑴ 三相短路 f (3 ) f :fault
⑵ 二相短路
f
(2 )
⑶ 单相短路接地
f (1 )
⑷ 二相短路接地
f
(1 。1 )
⑸ 一相断线
⑹ 二相断线
形式上又可称为短路故障、断线故障(非全相运行) 分析方法上:不对称故障、对称故障(f (3 ) ) 计算方法上:并联型故障、串联性故障 简单故障:在电力系统中只发生一个故障。 复杂故障:在电力系统中的不同地点(两处以上)同时发生不对称故障。 第二节 标幺制 一 标幺值(P.U.) 标幺值= 有名值 基准值
第六章
稳定性问题概述和各元件的机电特性 第一节 第二节 第三节 第六章 概述
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 66
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 66
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暂态稳定概述 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 80 简单系统的暂态稳定分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 80 自动调节系统对暂态稳定的影响 提高暂态稳定的措施 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 84 87 87

电力系统暂态分析课件ppt

电力系统暂态分析课件ppt
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第四章
电力系统运行稳定性的基本 概念和各元件的机电特性
第一节 电力系统运行稳定性的基本概念
第二节 同步发电机组的机电特性 第三节 发电机励磁系统与原动机系统
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第一节
电力系统运行稳定性 的基本概念
静态稳定:是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失
步或自发振荡,自动恢复到初始运行状态的能力。
暂态稳定:是指电力系统受到大干扰后,各同步发电机组保
转子运动方程还可以用电角度表示dδ dt Nhomakorabeaω
ω
0
d 2δ

dt 2
dt
TJ ω0
d2δ dt
M*
考虑到发电机惯性较大,一般机械角速度变化不是很大,所
电力系统运行稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下 受到某种干扰后,能否经过一定时间后回到原来的运行状态 或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。如果能够,则认 为系统在该正常运行状态下是稳定的。反之,若系统不能回 到原来的运行状态或者不能建立一个新的稳态运行状态,则 说明系统的状态变量没有一个稳态值,而是随着时间不断增 大或振荡,系统是不稳定的。
电力系统运行稳定性 的基本概念
➢功角稳定问题的原因——转矩不平衡
原动机转矩
电磁转矩
转子
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用

电力系统暂态过程概述

电力系统暂态过程概述

电力系统电磁暂态分析E l e c t r o-m a g n e t i c T r a n s i e n t A n a l y s i s o f P o w e r S y s t e m绪论一、电力系统暂态过程概述✧电网参数①元件参数:发电机、变压器、线路等各个元件的属性参数(R、L、C、K)②运行参数:反映元件当前运行状态的电气或机械参数(U、I、φ、ω)。

✧电网的运行状态①从控制管理的角度分类:正常、警戒、紧急、崩溃、恢复。

②按运行参数的变化来分类:稳态(正常)、暂态(故障)。

暂态的起因:突然的扰动(短路、设备故障、雷电、操作等)。

✧暂态过程包括二个过程:①电磁暂态:线路变压器电压电流等电气运行参数量的快速变化;(故障分析、元件保护快速切除);②机电暂态:电机角位移、角速度等机械运行参数量的慢速过程。

(稳定性分析,电网安稳装置)。

✧电力系统分析:①电力系统稳态分析②电力系统暂态分析(电磁暂态分析、机电暂态分析)a)电力系统电磁暂态分析(电力系统故障分析):研究交流电力系统发生短路后电磁暂态过程。

b)电力系统机电暂态分析(电力系统稳定性):电力系统受到各种扰动后的机电暂态过程。

✧研究假设:快速与慢速过程的解耦,突出关键和便于分析①电磁暂态分析中一般忽略机电参数变化;②机电暂态分析则对电磁参数作近似假设。

二、电力系统暂态过程的研究方法①现场试验:风险大,费时费事,非必要时不采用;②模拟试验:动模试验(物理模拟)、数学模拟(直流计算台、交流计算台)、暂态网络分析仪(TNA,电力系统物理模型与计算机技术结合产物)。

③数字仿真:数学模型、计算方法、程序编制、问题求解。

EMTP(Electro-magnetic TransientProgram)(UBC、BPA、EPRI/DCG);实时数字仿真RTDS(Real Time Digital Simulation)。

三、本课程的主要内容①电力系统等值序网络(正、负、零)的制定及其参数计算。

电力系统暂态分析

电力系统暂态分析
t 0
t 0
i(0 ) Im sin( ) i(0 ) I pm sin( ) c
由于电感电流不能突变,因此有:
i(0 ) i(0 )
代入通解得到:
c iap.0 Im sin( ) I pm sin( )
第三节 无限大功率电源供电的三相短路分析
从而,短路全电流:
t
i I pm sin(t ) Im sin( ) I pm sin( ) e
绪论
4、本门课程的学习的难度和重要意义 1)与多门课程相关 高等数学 大学物理 电路原理 电机学
绪论
2)重要意义
电力系统运行中基本的概念、表现
稳态运行-
故障分析 设计(设计部门)
保护整定计算(调度,保护)
事故分析 (运行)
绪论
主要参考书目:
1:李光琦主编 社 2006年
《电力系统暂态分析》 中国电力出版
xL
SB
U
2 B
x0
SB
U
2 B
第二节 标幺值
四、由变压器联结的不同电压等级的各 元件参数、标幺值及短路电流的计算
k12 UN1 /UN2
k 23 UN 2 / UN 3
x1 , x2 , x3 ——电抗各值(含变压器电抗 在内)
第二节 标幺值
1、计算步骤(准确计算) 1)选待计算电流段为基本段。
E* X *
6)基本段电流有名值
I1 I1*
SB 3U B1
第二节 标幺值
7)其他段电流
I2 k12 I1 I1*
SB 3UB1 / k12
I1*
I3 I1*I B3
可记为: I1* I*
SB 3U B 2
I1* IB2

第七章 同步发电机的基本方程

第七章 同步发电机的基本方程
派克变换就是将a、b、c三相电流、电压及磁链经过某种 变换(变换的方法不唯一)转换成另外三组量,即d轴、 q轴、零轴分量,完成了从a、b、c坐标系到d、q、0坐 标系的变换。 采用abc坐标系统或dq0坐标系统表示的电量是交直流 互换的,因此为分析发电机运行带来了方便。
7.2.2 d、q、0坐标系统的发电机基本方程
电力系统在运行时常常受到各种扰动,如果扰动后电力系 统出现了异常,如停电等就是电力系统事故,最常见的有短 路故障、负荷投切,系统内的元件上发生不同相之间的或相 与地之间的短路故障(如绝缘破坏引起的匝间短路等)。 短路故障引起的短路电流比正常值要大得多,其冲击电流 和热效应损坏电气设备,同时短路故障改变了网络结构,因 而改变了发电机的输出功率,造成了发电机输出和输入的不 平衡,严重时可造成发电机组之间的失步,造成系统失去稳 定,因此必须对电力系统的各种暂态情况进行分析研究。
maD 0 id i 0 maQ q 0 0 i0 mr 0 if LD 0 iD 0 LQ iQ
电压方程的派克变换形式
d q u d rs i d q d u q rS i q o u o rS io f u f rf i f D 0 u D rD i D Q 0 u Q rQ iQ
转子绕组的 自感
定转子绕组间的互感
转子绕组间的互感
各绕组的磁链方程:
绕组的自感系数以及绕组间的互感系数,大部分是随角度的 变化而周期性变化,求解发电机的运行状态十分不便。
绕组的自感、互感系数
a相绕组磁路磁阻(磁导)的变化与转子d轴与a相绕组轴线的夹 角 有关 —— a 相轴线与直轴 d 轴的夹角 1)定子绕组的自感系数

同步电机的基本方程

同步电机的基本方程

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1
电力系统的暂态分为:①机电暂态;②电磁暂态。
电磁暂态:电磁暂态就是在系统故障时发电机、线路、变压 器等元件的电场与磁场以及相应电气量(电流电压等)的快 速变化,重在一个磁字。如短路故障后短路电流的分析等。
因此,要分析电力系统的电磁暂态,首先应分析元件(主要 是发电机)的电场与磁场以及相应电气量的快速变化。
第二篇 电力系统的电磁暂态
电力系统的两种运行状态:
1、电力系统的稳态:电力系统正常的,三相对称运行状态 的分析和计算(如潮流计算),其运行变量变化很小,一 般认为运行参数为常量。
2、电力系统的暂态:从一种稳定运行状态向另一种稳定运 行状态的过渡过程。暂态分析过渡过程中电压、电流、功 率等随时间的变化(如故障分析)
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22
7.2.1 派克变换及d、q、o坐标系统
美国工程师派克(park)于1929年提出了一种坐标变换的方 法 派克变换其实就是坐标轴变换。将a、b、c三相电流、电压及 磁链经过某种变换转换成另外三组量,即d轴、q轴、零轴分 量,完成了从a、b、c坐标系到d、q、o坐标系的变换。例如: 若iabc为三相正序交流——→idq0为直流(数学角度)

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(三) 转子上各绕组的自感系数和互感系数 转子上各绕组是随着转子一起转动的,无论是凸极机还是
隠极机,转子绕组的磁路中总是不变的,即转子各绕组的自感 系数为常数。纵轴绕组于横轴绕组相互垂直,它们的互感为零
L LDD LQQ ff 常数
M fD M Df 常数
MfQ MQf M DQ MQD 0
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8
同步发电机的回路图
转子

7 电力系统三相短路分析

7 电力系统三相短路分析
1 1 jk e Z* Z*
当计及电阻影响时,则可改用下式计算:
I*k
(7-16)
图7-4(a)所示系统中任意一点 M 的残余电压U*M 为
U*M I*k (R*M jX *M )
(7-17)
第七章 电力系统三相短路的分析计算
它超前于电流的相位角为
M tg 1
第七章 电力系统三相短路的分析计算
短路的危害: 短路电流的热效应会使设备发热急剧增加,可能导致设 备过热而损坏甚至烧毁;
短路电流产生很大的电动力,可引起设备机械变形、扭 曲甚至损坏;
短路时系统电压大幅度下降,严重影响电气设备的正常 工作;
严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列,
iimp 1.84I p
周期内短路全电流瞬时值的方均根值,即
1 1 2 It ia dt (i pt inpt ) 2 dt T tT T tT
2 2
tT 2
tT 2
第七章 电力系统三相短路的分析计算
为简化It的计算,可假定在计算所取的一个周期内周期 分量电流有效值恒定。非周期分量电流的数值在该周期内恒 定不变且等于该周期中点瞬时值,故
解:取SB=100MVA , UB=Uav,则
* x1 0.105
100 0.525 20
100 2.19 3.2
* x 2 0.4 10 / Z d 0.4 10
100 0.292 2 37
* * x3 x 4 0.07
E* 1
第七章 电力系统三相短路的分析计算
较各种不同方案的接线图,确定是否需要采用限制短路电 流的措施等;
进行短路电流计算的目的: 选择和校验各种电气设备 合理配臵继电保护和自动装臵 选择合理的电气接线图

电力系统暂态分析讲义

电力系统暂态分析讲义

电⼒系统暂态分析讲义第⼀次课教学内容:绪论;电⼒系统故障分析概述教学⽬的:通过本节的教学使学⽣了解电⼒系统运⾏状态的分类和本课程研究的内容;了解电⼒系统故障的类型。

教学步骤:绪论⼀、复习电⼒系统的概念1、电⼒系统由发电机、变压器、线路和负荷组成的⽹络。

它包括通过电⽓的或机械的⽅式连接在⽹络中的设备。

2、电⼒系统的设备分类电⼒元件:⽤于电能的⽣产、变换、输送、分配和消费的设备;控制元件:⽤来改变系统的运⾏状态的设备和装置。

如以后要讲的ZTL、ZTS 和继电保护装置等。

⼆、电⼒系统运⾏状态的描述电⼒系统的运⾏状态⽤运⾏参量来描述。

运⾏参量指反映电⼒系统运⾏状态的物理量,具体有功率、电压、电流、频率、发电机电势相量之间的⾓位移等。

运⾏参量直接由系统参数决定。

系统参数指代表系统元件特性的参数。

如电阻、电抗、电导、电纳、输⼊阻抗、变压器变⽐、时间常数、放⼤倍数等。

系统参数由系统元件的物理性质决定,例如输电线路的电抗取决于导线的截⾯、长度、⼏何均距等。

三、电⼒系统运⾏状态的分类电⼒系统的运⾏状态分为暂态和稳态两种。

1、稳态系统参数保持不变时,描述电⼒系统运⾏状态的运⾏参量亦为常数,电⼒系统的这种运⾏状态称为稳态。

事实上,系统参数是时刻变化的,例如负荷阻抗时刻都在改变,因⽽各运⾏参量亦不能保持常数。

但如果各运⾏参量只在某⼀平均值附近做微⼩的变化,我们就可以认为运⾏参量为常数,即系统的运⾏状态为稳态。

换句话说,电⼒系统的稳态实际上是⼀种相对稳定的运⾏状态。

2、暂态1)暂态的概念系统运⾏参量的⼤⼩由系统参数决定,当系统参数变化后,运⾏参量就会从原来的⼀组数值变为⼀组新的数值,也就是电⼒系统从⼀种稳定运⾏状态变为另⼀种稳定运⾏状态。

由于电⼒系统中惯性元件(电抗、电容、发电机的转⼦等)的作⽤,电⼒系统从⼀种运⾏状态变为另⼀种运⾏状态需要⼀定的过渡过程,这个过渡过程中的电⼒系统运⾏状态称为电⼒系统暂态运⾏。

事实上电⼒系统的参数时刻都在改变,因⽽电⼒系统总是处于暂态过程中。

_电力系统分析_暂态_中同步发电机部分教案

_电力系统分析_暂态_中同步发电机部分教案

理解; ( 2) 同步发电机基本参数, 其难点是暂态与次 暂态参数的理解与方程的应用条件, 由于在前期 “电 机学” 课程中, 已经从磁路的角度讲解了基本参数, 但容易造成暂态参数、 次暂态参数仅在暂态、 次暂态 阶段才存在的印象, 所以本文以派克方程为基础来 定义这些参数, 并强调了电抗、 电势、 电压方程的适 用条件; ( 3) 同步发电机三相短路分析, 其难点是各 电流分量的初始解。 本文有关电流分量初始解的推导有独特之处, 大大简化了推导过程。 我们为了加强启发式、 互动式教学, 设置了若干 课堂问答和两次课堂讨论, 包括教师自问自答、 教师 问学生答、 学生问教师答以及学生上讲台等形式。
0 引言
随着专业覆盖面的拓宽、 专业课程学分课时的 缩减, 如何在有限的课时内把重点、 难点讲清, 一方 面要采用多媒体技术等提高课堂效率, 更重要的是 调整、 整合课程体系和内容。 文献 [ 1 ] 就是目前使用 较广的教材, 内容丰富详细。 其中将三相短路的定性 分析和定量分析作分开讲授, 空载与有载分开讲授, 无阻尼绕组与有阻尼绕组分开讲授, 这就需要相当 多的课时。 文献 [ 2 ] 则将三相短路的定性分析和定量 分析合起来讲授。 本文将这一内容整理后为三个部分: ( 1) 同步发 电机基本方程, 其难点是对派克变换及方程的物理
u abc = - rs iabc + 7

abc
研究生阶段; 数值法——第八章。 【课堂讨论: P a rk 方程的物理解释】 ( 1) 观察点的转移
( 2) 电感为常数 ( 3) d, q 轴之间无互感
【课堂提问: 是否就无联系? 】 ( 4) 0 分量独立 【课堂提问: 0 分量与 0 序分量是否相同? 】 ( 5) L d , L q , L 0 为 d d ′ , qq ′ , 00′ 的自感, 大小关系
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M aD M bD M cD M fD LDD M QD
M aQ M bQ M cQ M fQ M DQ LQQ
ia i b ic if iD iQ
对磁链方程的分析:
定子绕组的 自感 定子绕组间的互感
U B 2U N I B 2I N
三相功率基准值为
UB IB 3 S B 3U N I N 3 UBIB 2 2 2
7.2.3
同步电机派克方程式的标么制
定子侧基准值
发电机阻抗、角速度、自感与互感、磁链以及时间的 基准值分别为:
ZB UB IB
B 2f N N LB M B Z B B B LB I B U B B tB 1 B
式中: 对角元素L为各绕组的自感系数, 非对角元素M为两绕组间的互感系数, M ab M ba , M af M fa 有等可逆关系。
M ab Lbb M cb M fb M Db M Qb
M ac M bc Lcc M fc M Dc M Qc
M af M bf M cf L ff M Df M Qf
M fD M Df mr
M fQ M Qf 0
M DQ M QD 0
转子各绕组的自感系数和互感系数均为常数
7.1.2 电压方程及磁链方程
5)定子与转子间的互感系数
定子与励磁绕组、直轴阻尼绕组间
900
=2700时,互感为零; 或 00 时,互感为正最大 = 0 180 时,互感为负最大
7.1.1 前 提 条 件
正方向的选取:
定子电流的正方向取为由发电机侧指向负荷侧
同步发电机各绕组电路图
7.1.1 前 提 条 件
7.1.2
电压方程及磁链方程
三相定子绕组电压平衡方程
u a a r 0 0 ia u 0 r 0 i b b b u c c 0 0 r ic
转子绕组的 自感
定转子绕组间的互感
转子绕组间的互感
7.1.2 电压方程及磁链方程
各绕组的磁链方程:
绕组的自感系数以及绕组间的互感系数,大部分是随角度的 变化而周期性变化,求解发电机的运行状态十分不便。
7.1.2 电压方程及磁链方程
绕组的自感、互感系数
a相绕组磁路磁阻(磁导)的变化与转子d轴与a相绕组轴线的夹 角 有关 —— a 相轴线与直轴 d 轴的夹角
7.3
同步电机的稳态运行
对于隐极机,由于
xd xq :
U Eq jIxd
7.3 同步电机的稳态运行
对于凸极机:
q U U jdxd IIq x EQ EEq jI I d xd jjqxqq EQ j( xdd xqq))IIdd x
d dt
ra rb rc r
交链到每相绕组的磁链,由定子 电流和转子电流的合成磁势产生
7.1.2 电压方程及磁链Байду номын сангаас程
励磁绕组及直轴和交轴阻尼绕组电压平衡方程:
u f f r f u D D 0 u Q Q 0
7.2.3
同步电机派克方程式的标么制
标么值形式的磁链方程为:
7.3 同步电机的稳态运行
稳定运行时,定子三相电量均为正弦量 令 q轴为虚轴、d轴为实轴,并忽略定子绕组电阻,
U d jI q x q E jI x Uq q d d
发电机端电压为
U U d U q Eq jI d xd jI q xq
定字与交轴阻尼绕组间 转子q轴超前d轴90º
凸极机和隐极机时定子绕组与转子绕组互感系数随转 子旋转以同步频率周期性变化
7.1.2 电压方程及磁链方程
abc三相数学模型分析的困难
变系数微分方程 分析困难
7.2
d、q、0坐标系统的发电机 基本方程
7.2.1 派克变换及d、q、0坐标系统
7.2.2 d、q、0坐标系统的发电机基本方程
0 rD 0
0 i f 0 i D rQ iQ

为交链到转子绕组的磁链
阻尼绕组为短路回路,u D 0 , uQ 0
7.1.2 电压方程及磁链方程
各绕组的磁链方程:
a Laa M b ba c M ca f M fa D M Da Q M Qa
3)转子绕组的自感系数
转子上各绕组是随着转子一起转动的,无论是凸极 机还是隠极机,转子绕组的磁路中总是不变的,即 转子各绕组的自感系数为常数,令他们表示为:
L ff L f
LDD LD
LQQ LQ
4)转子各绕组间的互感系数 同上述原因,它们也都是常数,而且纵轴绕组 于横轴绕组相互垂直,它们的互感为零,即:
1)定子绕组的自感系数 0 =2700 时,自感为最小值; 90 或 =00 或 =1800 时,自感为最大值; Laa l0 l2 cos2 Lbb l0 l2 cos2( 1200 )
Lcc l0 l2 cos2( 1200 )
凸极机时定子绕组自感系数随转子旋转以二倍频周期性变化,
电压方程的派克变换形式
u d rs i d d q u q rS i q q d u o rS io o u f rf i f f u D rD i D D 0 u Q rQ iQ Q 0
a Laa b M ba c M ca f M fa M D Da Q M Qa
M ab Lbb M cb M fb M Db M Qb
M ac M bc Lcc M fc M Dc M Qc
经过派克变换后,在d、q、0坐标系统中,发 电机的磁链方程组转化为线性代数方程组; 电压方程变为线性微分方程组,求解将大为简 化。
7.2.3
同步电机派克方程式的标么制
定子侧基准值
发电机原始方程是针对三相电压、电流、磁链的瞬 时值列写的。 通常分别选取定子额定相电压、定子额定相电流的 幅值作为电压与电流瞬时值的基准值
M af M bf M cf L ff M Df M Qf
M aD M aD M cD M fD LDD M QD
M aQ ia M bQ ib M cQ ic M fQ i f M DQ iD LQQ iQ
7.1 同步发电机的原始方程
7.1.1 前提条件 7.1.2 电压方程及磁链方程
7.1.1
理想同步发电机的假定
前提条件
电机铁芯部分的导磁系数为常数。
对直轴和交轴而言,电机转子的结构完全对称。
定子三相绕组结构完全相同,彼此互差 120度电 角度,在气隙中产生正弦分布的磁动势。 电机空载,转子恒旋转时,其磁通势在定子绕组 中感应的空载电势是时间的正弦函数。 假设定子与转子具用光滑的表面,其槽与通风沟 等不影响定子及转子的电感。
第二篇
第7章
本章提示
同步发电机的基本方程
7.1 同步发电机的原始方程
7.2 d、q、0坐标系统的发电机基本方程
7.3 同步电机的稳态运行
小结
本章提示
在一定前提条件下,提出同步发电机的原始方程; 通过派克变换,实现从a、b、c系统到 d、q、0 坐标系统的转换,得到发电机的基本方程及其标 么制形式; 结合相量图,对同步发电机的稳态运行进行了分 析。
7.2.2 d、q、0坐标系统的发电机基本方程
磁链方程的派克变换形式
d Ld 0 q 0 0 3 f 2 maf D 3 maD 2 Q 0
0 Lq 0 0 0 3 2 maQ
7.1.2 电压方程及磁链方程
2)定子绕组间的互感系数 1500 时, 互感为最大值; 300 或 =600 或 =2400 时, 互感为最小值;
M ab [m0 m2 cos2( 30 )]
0
凸极机时定子绕组间的互感系数随转子旋 转以二倍频周期性变化
7.1.2 电压方程及磁链方程
0 0 L0 0 0 0
maf 0 0 Lf mr 0
maD 0 id 0 maQ iq 0 0 i0 mr 0 if LD 0 iD 0 LQ iQ
7.2.2
d、q、0坐标系统的发电机基本方程
7.2.3 同步电机派克方程式的标么制
7.2.1 派克变换及d、q、0坐标系统
美国工程师派克(park)于1929年提出了一种 坐标变换的方法。 派克变换就是将a、b、c三相电流、电压及磁链 经过某种变换(变换的方法不唯一)转换成另外 三组量,即d轴、q轴、零轴分量,完成了从a、 b、c坐标系到d、q、0坐标系的变换。 采用abc坐标系统或dq0坐标系统表示的电量是 交直流互换的,因此为分析发电机运行带来了 方便。
虚构的电势 EQ
EQ U jIxq
I Id Iq


同步发电机各绕组的电压方程为一组变系数的微分方 程;磁链方程则为感应系数随角度变化的代数方程。
经过派克变换,建立了d、q、0坐标系统的发电机基本 方程。将上述电压方程转化为常系数线性微分方程组, 而磁链方程中的感应系数变为常数。这两组方程称为 同步发电机的基本方程。 结合相量图,对发电机稳态运行时的电压、电流关系 进行了分析。
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