电力系统分析第二章共42页
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电力系统低频振荡潘学萍 42页
潘学萍，2011年9月30日
• 扰动1
(a)东北－华北
(b)华北－华中
(c)川渝－华中
(c)山东－华北
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
• 扰动2
(a)东北－华北
(b)华北－华中
(c)川渝－华中
(c)山东－华北
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
1、绪论 2、低频振荡机理 3、电力系统低频振荡分析方法 4、振荡监控系统
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
• 正规形方法
泰勒展开 x f (x)
x
Ax
1 2
xTH 1x xTHnx
H.O.T.
忽略2阶及 以上高阶项
x
Ax
1 2
xT
H1x
xT Hnx
xuy U 可逆
y Λy F 2Y
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
电力系统的动态行为
电力系统的动态模式
非振荡型失稳模式 振荡型稳定模式 振荡型失稳模式
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
稳定
振荡型稳定 非振荡型稳定
j
不稳定
j
r+ j
振荡型失稳
1
等幅振荡
j
r j
非振荡型失稳
图3-1 特征值的类型与系统的动态模式
y Λ y F 2Y H.O 设解.T 对初.值连续可微
y1 j j y1 j
y 2
j
《电力系统分析》课件
频率调整的方法与策略
频率调整的方法
电力系统频率的调整可以通过改变发电机的出力、投切负荷、投切发电机组等方法实现。
频率调整的策略
频率调整的策略包括基于频率偏差的调整、基于负荷预测的调整、基于经济性的调整等。 这些策略各有优缺点，应根据电力系统的实际情况选择合适的策略。
频率调整的自动化
为了实现快速、准确的频率调整，需要建立自动化的频率调整系统。该系统可以根据实时 监测到的频率值，自动调整发电机的出力或投切负荷，以维持频率稳定。
电力系统的组成
电源
包括发电厂、小型发电装置等，负责将各种 一次能源转换为电能。
负荷
各种用电设备，消耗电能并转换为其他形式 的能量。
电网由各种电压等级的输电线路和电线路组成 的网络，负责传输和分配电能。
电力系统的运行和管理
通过调度中心等机构对电力系统的运行进行 管理和控制。
电力系统的基本参数
电压
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
电力系统的运行状态
01
02
03
正常运行状态
电力系统在正常条件下运 行，满足负荷需求，各项 参数在规定范围内。
异常运行状态
由于某些原因导致电力系 统部分设备异常运行，但 仍能满足基本需求。
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
电力系统无功功率平衡
无功功率平衡的概念
无功功率平衡是电力系统稳定运行的重要条件，它确保了系统中 的无功电源和无功负荷之间的平衡。
无功功率不平衡的影响
无功功率不平衡会导致电压波动、系统稳定性降低、设备过热等问 题，影响电力系统的正常运行。
《电力系统分析》课件
成本分析
分析电力系统的成本包括发电成本、输电成本、 配电成本等，以确定电力系统的总成本和成本 分布情况。
结论
1 现状与发展
电力系统分析技术不断发展，各种新技术的应用，促进了电力系统的稳定性和高效性。
2 应用前景
随着我国对清洁能源的重视和新一代电力系统改造的推进，电力系统分析在应用范围和 深度上将会有更大发展。
应用
电力系统保护主要应用于保护 系统中各部分的设备、线路和 运行状态，例如对短路、过流、 瞬时停电等异常情况的保护。
电力系统经济性分析
概述
电力系统经济性分析主要是为了确定电力系统 的经济成本和收益，并据此根据电力市场供需 情况对电力系统进行调整。
负荷分析
负荷分析是指对各部分的输电能力、发电能力 等进行评估，以保证电力系统的稳定、安全和 高效运行。
3 重要性
电力系统分析是指导电力系统设计和运行的重要手段，其作用不可小视。
输效率、降低电力系统成本、实现电
力系统的可持续发展等。
3
方法
电力系统优化方法包括电源替代、设 备调节等多种手段，其中基于现代数 学理论的优化算法应用得越来越广泛。
电力系统保护
概述
电力系统保护是指为了维护电 力系统的安全可靠运行，通过 安装保护装置对电力系统中各 部分进行保护。
分类
电力系统保护通常分为高压、 低压、多层等不同的保护层次 和保护方式。
稳定性分类
电力系统的稳定性通常分为动态稳定性、静态稳定性和暂态稳定性。
评价方法
一般采用动态稳定分析和稳定裕度评价来进行电力系统稳定性评估。
电力系统优化
1
定义
优化是指针对电力系统状况、设备的
目标
2
电力系统分析第二版课件第二章
物理现象：
➢ 电流流过导线时会因电阻损耗产生热量； 电阻R
➢ 交流电流通过电力线路时，导线内部和周围都产生交变磁场，
交变磁通将在导线中产生感应电动势；
电抗X
➢ 交流电压加在电力线路上，在导线周围产生交变电场，在它
的作用下，不同相的导线之间和导线与大地之间产生位移电
流，形成容性电流和容性功率； 电纳B
－1
第二章 电力网的正序参数和等值电路
本书中无特殊说明，所有功率指三相总功率，电压均指线电压， 电流为线电流。
取
S ~ 3U I* 3U Iθuθi
3U IScosjsi nPjQ
负荷
滞后功率因数 超前功率因数
运行时，所吸取的无功功率
为正，感性无功 为负，容性无功
发电机
滞后功率因数
运行时，所发出的无功功率
d1d 213 d1n：某根导n线 1根与 导其 线余 间的
分裂导线线路由于每相导线等值半径的增大，使每相电抗减小，一 般比单根导线线路的电抗约减小20%以上。一般分裂根数为2、3、4时， 每公里的电抗分别在0.33、0.30、0.28欧姆左右。当分裂根数更多时， 费用增加很多，电抗下降不明显，因此一般很少超过4根。
－11
§2-1 电力线路的数学模型
－12
§2-1 电力线路的数学模型
第二章 电力网的正序参数和等值电路
分析电力系统
掌握各元件的电气特性，建立数学模型
电力系统正常运行时，系统的三相结构和三相负荷完全对称， 系统各处电流和电压都对称，并只含正序分量的正弦量。
系统不对称运行或发生不对称故障时，电压和电流除包含正序 分量外，还可能出现负序和零序分量。
CB
A
A
B
电力系统分析课件_ch02
a
c
b
a
c
b
l/3
l/3
一次整循环换位
b c a
l/3
13
三相输电线的自几何均距的计算
对于非铁磁材料的单股 线：
1
r re 4 0.81r
对于非铁磁材料的多股 线： r （0.724 0.771）r 对钢芯铝线： r （0.77 0.9）r
2021/1/2
14
分裂导线的电抗
x1
0.1445
排列绘制而成的曲线。 8760 全年耗电量： W P(t)dt 0
年最大负荷利用小时数：Tmax Wy / Pmax
2、年最大负荷曲线：1年12个月中最大有功 负荷的变化情况
2021/1/2
4
三、负荷特性
负荷消耗的功率随负荷端电压和系统频率的变化数 学表达式。
四、负荷的静态数学模型
静态电压模型
架空线路：导线-钢芯铝绞线 LGJ/LGJJ/LGJQ 避雷线-钢绞线 GJ-70 杆塔-木杆/钢筋混凝土杆/铁塔
（受力情况区分）耐张/直线/转角/终端/换位杆塔 绝缘子-针式/悬式(3/7/13/19-35/110/220/330 金具-悬垂/耐张线夹、压接管、防震锤
2021/1/2
6
§2-2 电力线路
导线单位长度的电导：
g1
Δpg U2
10 3 (S
/ km)
0
△Pg---三相线路单位长度的电晕损耗功率,kW ；
第二章 电力元件各元件的特性和等值电路
重点： 1）推导电力网线路的数学模型，理解各参数
的含义。 2）推导变压器的数学模型，掌握变压器的各
参数计算。 3）标幺值与多级电力网络的等值电路。 难点： 1）等值电路中参数归算与标幺值计算。
10电力系统分析第2章-文档资料68页文档
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
ENDBiblioteka 10电力系统分析第2章-文档资料
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
ENDBiblioteka 10电力系统分析第2章-文档资料
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
电力系统分析第二章
木塔—已不用 结 钢筋混凝土塔—单杆、型杆 构 铁塔—跨越，超高压输电、耐张、转角、换位
独根钢管—城市供电
直线杆塔—线路走向直线处，只承受导线自重 作 耐张杆塔—承受对导线的拉紧力 用 转角杆塔—用于线路转弯处 分 换位杆塔—减少三相参数的不平衡
终端杆塔—只承受一侧的耐张力，导线首末端 跨越杆塔—跨越宽度大时，塔高：100—200米
2）分裂导线每相单位长度的电纳。
b1
2
fC1
7.58 lg Dm
106
req
式中，req为分裂导线的等值半径。
（4）电导。
电力线路的电导主要是由沿绝缘子的泄漏现象和 导线的电晕现象所决定的。
导线的电晕现象是导线在强电场作 用下，周围空气的电离现象。电晕现象 将消耗有功功率。
正常运行 时泄漏损 失可以忽
三、电力线路的等值电路
由于正常运行的电力系统三相是对称的，三相参数 完全相同，三相电压、电流的有效值相同，所以可用单 相等值电路代表三相。因此，对电力线路只作单相等值 电路即可。严格地说，电力线路的参数是均匀分布的， 但对于中等长度以下的电力线路可按集中参数来考虑。 这样，使其等值电路可大为简化，但对于长线路则要考 虑分布参数的特性。
导体周围的空气之所以会电离，是由于
略。
导线表面的电场强度超过了某一临界值，
以致空气原有的离子具有了足够的动能
撞击其他不带电分子使其离子化
Ecr 21.4m1m2
（2-28）
Ecr —电晕起始电场强度，kV； m1—导线表面的光滑系数，对表面完好的多股导线，m1 =0.83~0.966， 当股数在 20 股以上时， m1 均大于 0.9，可取 m1 =1； m2 —反映天气状况的气象系数，对于干燥晴朗的天气，取 m2 =l； —空气的相对密度，如当 b=7600Pa， t =20°C 时， =1；
独根钢管—城市供电
直线杆塔—线路走向直线处，只承受导线自重 作 耐张杆塔—承受对导线的拉紧力 用 转角杆塔—用于线路转弯处 分 换位杆塔—减少三相参数的不平衡
终端杆塔—只承受一侧的耐张力，导线首末端 跨越杆塔—跨越宽度大时，塔高：100—200米
2）分裂导线每相单位长度的电纳。
b1
2
fC1
7.58 lg Dm
106
req
式中，req为分裂导线的等值半径。
（4）电导。
电力线路的电导主要是由沿绝缘子的泄漏现象和 导线的电晕现象所决定的。
导线的电晕现象是导线在强电场作 用下，周围空气的电离现象。电晕现象 将消耗有功功率。
正常运行 时泄漏损 失可以忽
三、电力线路的等值电路
由于正常运行的电力系统三相是对称的，三相参数 完全相同，三相电压、电流的有效值相同，所以可用单 相等值电路代表三相。因此，对电力线路只作单相等值 电路即可。严格地说，电力线路的参数是均匀分布的， 但对于中等长度以下的电力线路可按集中参数来考虑。 这样，使其等值电路可大为简化，但对于长线路则要考 虑分布参数的特性。
导体周围的空气之所以会电离，是由于
略。
导线表面的电场强度超过了某一临界值，
以致空气原有的离子具有了足够的动能
撞击其他不带电分子使其离子化
Ecr 21.4m1m2
（2-28）
Ecr —电晕起始电场强度，kV； m1—导线表面的光滑系数，对表面完好的多股导线，m1 =0.83~0.966， 当股数在 20 股以上时， m1 均大于 0.9，可取 m1 =1； m2 —反映天气状况的气象系数，对于干燥晴朗的天气，取 m2 =l； —空气的相对密度，如当 b=7600Pa， t =20°C 时， =1；
10电力系统分析第2章
I 0 % S N 103 s 100 VN2
三绕组变压器进行短路试验时，依次使某一绕组开路， 另两个绕组按双绕组变压器的方式进行短路试验。由于三 个绕组中可能有一个绕组容量较小，短路试验容量将受到 其限制。为获得变压器额定容量SN下的等值参数，短路损 耗应进行如下折算：
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
对于三相输电线路：
1）对称布置时：
a Lia M (ib ic )
0 2
(ln
2l Ds
1)ia
0 2
(ln
2l D
1)(ia )
0 2
ln
D Ds
ia
其中，D为三相轴线间距。
所以，
La
0 2
ln
D DS
, Lb
Lc
La
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
2) 三相不对称布置时 将采取换位技术，使得三相电感一致。
1
A
C
D12
D31
B
A
2
C
B
D23 3
B 位置1
C 位置2
A 位置3
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
分别列写三段中a相磁链的表达式，并求平均，可得各相 平均电感：
La
Lb
Lc
0 2
ln Deq Ds
其中，三相导线互几何均距
Deq 3 D D D 12 23 31
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
va1
1
2
[qa
ln
H11 r
qb
ln
H12 D12
qC
ln
H31 ] D31
va 2、va 3 ,同理求的
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
三绕组变压器进行短路试验时，依次使某一绕组开路， 另两个绕组按双绕组变压器的方式进行短路试验。由于三 个绕组中可能有一个绕组容量较小，短路试验容量将受到 其限制。为获得变压器额定容量SN下的等值参数，短路损 耗应进行如下折算：
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
对于三相输电线路：
1）对称布置时：
a Lia M (ib ic )
0 2
(ln
2l Ds
1)ia
0 2
(ln
2l D
1)(ia )
0 2
ln
D Ds
ia
其中，D为三相轴线间距。
所以，
La
0 2
ln
D DS
, Lb
Lc
La
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
2) 三相不对称布置时 将采取换位技术，使得三相电感一致。
1
A
C
D12
D31
B
A
2
C
B
D23 3
B 位置1
C 位置2
A 位置3
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
分别列写三段中a相磁链的表达式，并求平均，可得各相 平均电感：
La
Lb
Lc
0 2
ln Deq Ds
其中，三相导线互几何均距
Deq 3 D D D 12 23 31
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
va1
1
2
[qa
ln
H11 r
qb
ln
H12 D12
qC
ln
H31 ] D31
va 2、va 3 ,同理求的
第二章 系统元件的等值电路和参数计算
电力系统分析-第二章
分裂间距
21
输电线路的等值电路——输电线路参数
0 Deq La ln 2 Dsb
x 2f N L 0.1445 lg Deq Dsb km
• Dsb为分裂导线的每相自几何均距，随分裂根数不同而变化 • 对二分裂导线： • 对三分裂导线： • 对四分裂导线：
Dsb Ds d
电力系统分析
等值电路及参数
1
概述—— 本章内容 电力系统分析和计算的一般过程
首先将待求物理系统进行分析简化，抽 象出等效电路(物理模型)； 然后确定其数学模型，也就是说把待求 物理问题变成数学问题； 最后用各种数学方法进行求解，并对结 果进行分析。
2
课程内容安排
背景知识回顾 输电线路的等值电路 变压器的等值电路 发电机等值电路 负荷模型 电力网的等值电路
8
背景知识回顾
阻抗和导纳
正弦稳态情况下 +
I
+ + Z
I
U
Y
U
-
I
无源 线性 网络
def
U
-
U 阻抗 Z | Z | φz I def I 导纳 Y | Y | φy U
欧姆定律的相量 形式
9
背景知识回顾
阻抗和导纳
L + + uR - + uL - + uC u C i R R jw L - + UL + +U - +
或
I * U (U Y )* U U * Y * U 2Y * S U
14
输电线路的等值电路——输电线路
15
输电线路的等值电路——输电线路
电力系统分析PPT
27
确定由于电晕产生的电导，其步骤如下： 1.确定导线表面的电场强度
U Q Er Dm 2r r ln r 其中： 空气介电常数
2.电晕起始电场强度
0.002996 b Ecr 21 .4m1m2 ， 273 t 其中：m1 粗糙系数 m2 气象系数
空气的相对密度
Dm x1 2f 4.6 lg 0.5 r 10 4 r
其中：
x1 导线单位长度的电抗（ / k m） r 导线的半径（mm或cm）
r 导线材料的相对导磁系数，对铜、铝， r 1
f 交流电频率（Hz） Dm 几何均距（mm或cm），Dm 3 Dab Dbc Dca
10
变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242）
•
•
一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压； 二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%， 加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压 等于用电设备的额定电压110%。
•
12
四．电力系统中性点的运行方式
特点：供电可靠性低，比较经济；
直接接地 故障时：如发生接地故障，则构成 短路回路，接地相电流很大； 适用范围：110KV以上系统。
特点：供电可靠性高，绝缘费用高； 故障时：如发生接地故障，不必切 不接地 除接地相，但非接地相对 地电压为 相电压 适用范围：60KV以下系统 3
目的：减少电晕损耗或线路电抗。 多股线 其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一 层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推 扩径导线 人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不 同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。 分裂导线 又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保 持一定的距离。但会增加线路电容。
确定由于电晕产生的电导，其步骤如下： 1.确定导线表面的电场强度
U Q Er Dm 2r r ln r 其中： 空气介电常数
2.电晕起始电场强度
0.002996 b Ecr 21 .4m1m2 ， 273 t 其中：m1 粗糙系数 m2 气象系数
空气的相对密度
Dm x1 2f 4.6 lg 0.5 r 10 4 r
其中：
x1 导线单位长度的电抗（ / k m） r 导线的半径（mm或cm）
r 导线材料的相对导磁系数，对铜、铝， r 1
f 交流电频率（Hz） Dm 几何均距（mm或cm），Dm 3 Dab Dbc Dca
10
变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242）
•
•
一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压； 二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%， 加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压 等于用电设备的额定电压110%。
•
12
四．电力系统中性点的运行方式
特点：供电可靠性低，比较经济；
直接接地 故障时：如发生接地故障，则构成 短路回路，接地相电流很大； 适用范围：110KV以上系统。
特点：供电可靠性高，绝缘费用高； 故障时：如发生接地故障，不必切 不接地 除接地相，但非接地相对 地电压为 相电压 适用范围：60KV以下系统 3
目的：减少电晕损耗或线路电抗。 多股线 其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一 层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推 扩径导线 人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不 同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。 分裂导线 又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保 持一定的距离。但会增加线路电容。
电力系统(2021整理)
第一章概述可视化技术是20世纪90年代初期随着计算机技术的开展而出现的一门新兴技术，它融合了计算机技术中的图形学、图像处理、数据管理、网络技术和人机界面等诸多分支。
利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示，反响客观世界的本质和内在联系，从而有利于人们正确理解数据或过程的含义。
10多年来，可视化技术在很多领域如研究流体力学、气象预测与分析、高分子生物合成、医学图像虚拟再现取得了广泛的应用并获得了巨大成功，而科学可视化在电力系统中的应用仍处于研究和初步应用阶段。
90年代，电力系统市场化席卷全球。
这时的系统更加复杂，数据成倍增加，可视化的要求也愈加迫切。
这方面的研究工作比拟突出并且广泛应用于实践的首推美国学者Thomas Jeffrey Overbye 教授和Mark James Laufenberg博士，其研究课题组和掌管的Power World公司开展了电力系统可视化的系列研究工作，在其提出的电压等位线(contouring)显示技术的根底上，对节点数据〔如：节点电压、电价、灵敏度、参与因子、振荡模态等〕、线路数据〔如：线路传输容量、线路负载率、线路功率分布因子等〕、稳定域〔如：电压稳定域、功角稳定域等〕的算法和显示进行了可视化研究。
主要分两个方面：其一是侧重于大型复杂电网规划、运行和调度控制的工程应用，其二是针对电网技术培训、演示和教学。
国内这方面的研究还处于萌芽阶段，主要是将电力系统与地理信息系统有机地结合起来，在地理图上真实地显示电力系统的运行状态。
研究中利用传统的静态平安分析和故障排序方法，实现静态平安分析数据的可视化和稳定运行域的可视化。
可视化研究只有在和所研究的领域有机融合后才能发挥其优势，大量的研究也证明了这一点，将系统数据不加处理而简单地利用图形显示的做法是低效的。
电力系统可视化技术不是为了可视化而可视化，电力系统可视化根本原理在于：一幅生动逼真的画面可以表达很多数字才能表述的信息。
6-电力系统内部过电压
60º，所以故障点的电流 幅值
接地电流与故障相电压角差为90度，其大小与线路的对地电容与系统的额 定电压成正比
第28页，共42页。
➢ 若系统较小，线路不长，线路对地电容电流小，流 过故障点的电流也小，许多暂时性的单相电弧接地 故障(如雷击等)，故障过后电弧可以自动熄灭。
➢ 随着系统的发展和电压等级的提高，单相接地故障电 流成比例地增加。
系统参数的变化原因是多种多
样的，因此内部过电压的幅值、 振荡频率以及持续时间不尽相
同，通常按产生原因的不同可分 为：
第2页，共42页。
电力系统内部过电压
暂态过电压是一种在一定位置 上的的相对地或相间的过电压， 具有一定的振荡频率，由于无 阻尼或弱阻尼，因此持续时间 较长。
内部过电压
操作过电压是电磁过渡过程的 过电压。
第26页，共42页。
1、发展过程 过电压的发展过程和幅值大小都与熄弧的时间有关。存 在两种熄弧时间： ➢电弧在过渡过程中的高频振荡电流过零时即可熄灭 ➢电弧要等到工频电流过零时才能熄灭
第27页，共42页。
故障点电流与电弧的关系
I2 I3 3CU xg
I jd IG 3I2 3CUxg
因为I2与I3在相位上相差
第21页，共42页。
过电压产生的原因
截流现象：流过电感的电流在到达自然零点前被断路器强行切断，使 得储存在电感中的磁场能量被强迫转化为电场能，导致电压的升高。
切空变容易发生截流现象。
切断100A以上的交流电流时，电弧通常都是在工频电流自然过 零时熄灭的；但当被切断的电流较小时（空载变压器的激磁电 流很小，一般只是额定电流的0.5％～5％，约数安到数十安）， 电弧提前熄灭，亦即电流会在过零之前就被强行切断。
接地电流与故障相电压角差为90度，其大小与线路的对地电容与系统的额 定电压成正比
第28页，共42页。
➢ 若系统较小，线路不长，线路对地电容电流小，流 过故障点的电流也小，许多暂时性的单相电弧接地 故障(如雷击等)，故障过后电弧可以自动熄灭。
➢ 随着系统的发展和电压等级的提高，单相接地故障电 流成比例地增加。
系统参数的变化原因是多种多
样的，因此内部过电压的幅值、 振荡频率以及持续时间不尽相
同，通常按产生原因的不同可分 为：
第2页，共42页。
电力系统内部过电压
暂态过电压是一种在一定位置 上的的相对地或相间的过电压， 具有一定的振荡频率，由于无 阻尼或弱阻尼，因此持续时间 较长。
内部过电压
操作过电压是电磁过渡过程的 过电压。
第26页，共42页。
1、发展过程 过电压的发展过程和幅值大小都与熄弧的时间有关。存 在两种熄弧时间： ➢电弧在过渡过程中的高频振荡电流过零时即可熄灭 ➢电弧要等到工频电流过零时才能熄灭
第27页，共42页。
故障点电流与电弧的关系
I2 I3 3CU xg
I jd IG 3I2 3CUxg
因为I2与I3在相位上相差
第21页，共42页。
过电压产生的原因
截流现象：流过电感的电流在到达自然零点前被断路器强行切断，使 得储存在电感中的磁场能量被强迫转化为电场能，导致电压的升高。
切空变容易发生截流现象。
切断100A以上的交流电流时，电弧通常都是在工频电流自然过 零时熄灭的；但当被切断的电流较小时（空载变压器的激磁电 流很小，一般只是额定电流的0.5％～5％，约数安到数十安）， 电弧提前熄灭，亦即电流会在过零之前就被强行切断。
直流微电网学习
2014
美国EMerge Alliance 公司与当地组织合作，开始向东 南亚推广直流微电网。
第9页/共42页
2.2 日本直流微电网发展
日本在国内能源日益紧缺、负荷日益增长的背景下、也展开了微电 网研究、但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用 户的个性化电力需求。
日本政府专门成立了新能源与工业技术发展组织（NEDO）来较好 利用新能源，它负责统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能 源及其应用的研究。
3.1.3
双母线结构
德国
包含6台光伏发电单元，共40kW，将对基于代理器的分散控制 进行测试，并进行社会、经济效益评估
第14页/共42页
2.3 直流微电网示范工程
CESIRCER CA 试验公司
LABEN 微网中心 Kythnos 孤网
EDP 微型电力公司 MV/LV 电力公司 厦门大学光伏建筑一体化
直流微网
意大利
具有PV,MT、柴油机、MCFC等微电源，并配有蓄电池、飞轮等储能 方式，可组成不同的拓扑结构，进行稳态、暂态运行过程测试和电能
质量分析。
西班牙 希腊 葡萄牙
单相PV，2.18MJ超级电容，1120Ah和1925Ah蓄电池储能；55kW 和150kW电阻负荷，2个36kVA电感负荷。用于测试联网运行时集中
和分散控制策略及电力市场中的能量交易。
提供12户岛上居民用电，400V配网，包含6台光伏发电单元，共 11kW，1座5kW柴油机，1台3.3kW/50kWh蓄电池/逆变器系统。通
2010
CPES中心将SBI发展为系统直流母线采用DC380V和 DC48V两种电压等级的SBN(Sustainable Building and Nanogrids)。
2-电流速断保护
应用范围：中性点不接地系统。
原因：中性点不接地系统，单相接 地属于不正常运行，允许继续运行 一段时间。
作用：可提高供电可靠性。
要求：所有线路的电流互感器必 须安装在同名相上。
第50页，共75页。
两种接线方式比较：
(1)对各种相间短路，两种接线方式均能 正确反映。
第51页，共75页。
两相不完全星形接线在AB和BC相间短路 故障时只有一个继电器动作，
Ⅲ 3
+
t
t
3Ⅲ＝t
Ⅲ 4
+
t
第41页，共75页。
t1Ⅲ
t
Ⅲ 2
t
Ⅲ 3
t
Ⅲ 4
过流保护动作时限需要与所有相邻 元件配合。
第42页，共75页。
（5）单相式原理接线
信号
K
构成：
与第Ⅱ段相同，只是电流继电器的定值与时间继电 器定值不同。
第43页，共75页。
小结：
① 第Ⅲ段的Iop比第Ⅰ、Ⅱ段的Iop小得多，其灵敏度 比第Ⅰ、Ⅱ段更高；
（3）灵敏度：
K sen
=
Ik . min I oIIp
≥1.3~1.5。
Ik.min被保护线路ห้องสมุดไป่ตู้端（即本线路末端）两相短路时的最小
短路电流。
第26页，共75页。
当灵敏度不满足要求时,可与相邻线路的 限时电流速断保护配合。
QF1
QF2
QF3
tIoIoIIpIp11
=
K
II rel
I oIIp2
= toIIp2 + t
② 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互 相配合时，才能保证选择性；
③ 保护范围是本线路和相邻下一线路全长；
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B B ( 1 )2 k1k 2
X X (k1k2 )2 U U (k1k2 )
G G ( 1 )2 k1k 2
I I ( 1 ) k1k 2
变比分子为基本级一侧的电压，分母为待归算级一侧的电压。 10KV
220KV T-4 242:525
500KV T-3
T-1 T-2
500KV 500:121 110KV 110:38.5
Rr0l Y /2 Xx0l
Y /2
Gg0l Bb0l
长线路的等值电路
长线路的等值电路
一. 输电线路的方程式
正弦电压作用下处于稳态时，电流 I& 在dx微段阻 抗中的电压降
dV I (r0jL0)dx
流入dx微段并联导纳中的电流
(g 0 d I j w (C V 0 ) d (V r ) 0 I (g 0 jw L j 0 C )0 )d xj
多电压级网络
35:11 35KV
如需将10KV侧的参数和变量归算至500KV侧， 则变压器T-1、T-2、T-3、的变比k1、k2、k3应分别 取35/11、110/38.5、500/121
Dsb4(Dsd)2 Dsd
三分裂
Dsb9(Dsd)d33Dsd2
四分裂
Dsb1.094 Dsd3
单导线 二分裂 三分裂 四分裂
0.4(/km) 0.33(/km) 0.30(/km)
0.28(/km)
三、电导
Vcr49.3m1m2rlgD rkm V1 0 .8~ 3 0 .8， 7 固
S B 3U B I B U B 3IBZB ZB 1/YB
ZB
U
2 B
/
SB
YB
SB
/
U
2 B
I B S B / 3U B
功率的基准值=100MVA
电压的基准值=参数和变量归算的额 定电压
三. 不同基准值的标幺值间的换算
X(有名值)
=X(N)*
VN2 SN
X(B)*X(有 名 值 )V SB B 2=X(N)*V SN N 2V SB B 2
4.三相输电线路的电纳
输输电电线线路路单每位相长等度值的电一纳相等值电纳
b2fNCl7g.D 5m 8106 (S/km)
req
单导线 2.8106 (S/km) 二分裂 3.4106 (S/km) 三分裂 3.8106 (S/km)
四分裂 4.1106 (S/km)
2-2 架空输电线的等值电路
2-1 架空输电线的参数
一．电阻 二．电感 三. 电导 四. 电纳
2-1 架空输电线的参数
一、电阻
有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线
每相单位长度的电阻：
r=ρ/s
其中： 铝的电阻率为31.5 铜的电阻率为18.8
考虑温度的影响则： rt=r20[1+α(t-20)]
由于集肤效应，均大于直流电阻率
二、电感
3) 基准值：对于相对值的相对基准。
三者之间的关系：
标么值＝
有名值
同单位的基准值
4）基本级：将参数和变量归算至同一个电压级。 一般取网络中最高电压级为基本级。
标幺制的优点：线电压和相电压的标幺值数值相 等，三相功率和单相功率的标幺值数值相等。
二. 基准值的选择
基准值的单位应与有名值的单位相同阻抗、导纳、电 压、电流、功率的基准值之间也应符合电路的基本关系
Zc r0jwL0 RcjXc|Zc|ejc g0jwC0
称为线路的波阻抗（或特性阻抗） 对于Z c高架空输电线
g00,r0w L0
jjw C 0(r0jw L 0)r0 C 0jwL 0C 0
2L 0
Z cR cjX cr0jw L 0L 0j1 r0 jw C 0 C 0 2wL 0C 0
kx
1
1 6
( x 0b 0
r 02
b x
0 0
)
l
2
kb 1 1 x 0b 0l 2 12
2-3 变压器的等值电路和参数
2-4 标幺制
一. 标幺制的概念
1) 有名制：在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、 导纳、电压、电流和功率等进行计算。
2) 标幺制：在电力系统计算时，采用没有单位的阻 抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。
XR(有名值) =XR(N)*
VN 3IN
XR(B)*XR(有 名 值 )V SB B 2=XR (N )*
VN SB 3INVB 2
四. 有几级电压的网络中各元件参数标幺值的计算
有名值的电压级归算
对于多电压级网络，无论是标么制还是有名制，都需
将参数或变量归算至同一电压级——基本级。
R R(k1k2 )2
架空线的波阻抗接近于纯电阻，而略呈电容性。 略去电阻和电导时Xc0和 0 便有：
jjwL0C0
Zc Rc L0 C0
二. 输电线的集中参数等值电路
实际计算中长略去输电线电导，利用下列简化公
式：
Z krr0l jkxx0l
Y jkbb0l
kr 1 1 x 0b 0l 2 3
电力线路的数学模型是以电阻、电抗、电纳和电导来表 示线路的等值电路。
分两种情况讨论：
1） 一般线路的等值电路
一般线路：中等及中等以下长度线路，对架空线
为300km；对电缆为100km。
2）长线路的等值电路
长线路：长度超过300km的架空线和超过100km的电
缆。
一般线路的等值电路
不考虑线路的分布参数特性，Z只 用将线路参数简单地集中起来的 电路表示。
La
a
ia
0 lnDeq 2 Ds
二、电感
3、具有分裂导线的输电线的等值电感
分裂导线一相等值电感：
La 0 ln Deq 2 Dsb
二、电感
4、输电线路的等值电抗
单导线一相等值电抗：
x0.144l5gDeq/km Ds
分裂导线一相等值电抗：
x0.144l5gDeq/km Dsb
二分裂
g
பைடு நூலகம்
Pg VL2
S/km
lgD，影响不 r r
VcrPg ；V
g 0
四、电纳
1、基本算式
Cq v
2、三相输电线路的等值电容
C1 0lg.0D2m41106 F/km r
3.分裂导线的电容
其电容值为：
二分裂
C1
0.0241106 lg Deq
F/km
req
req rd
三分裂 四分裂
req 3 rd2 req 1.094 rd3
1、基本算式
自感 ：
互感：
L / i
MABAB/iB
非铁磁材料制成的圆柱形长 导线每单位长度的自感：
L 0 (ln 2l 1) 2 Ds
每单位长度的互感：
M 0 (ln2l 1) 2 D
0 为空气磁导率
二、电感
2、三相输电线路的等值电感
ａ相等值电感：
La
a
ia
0 lnD 2 Ds
ａ相的平均电感：