电力系统分析总结(徐慧)
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第一章
1、电力系统的额定电压是如何定义的?电力系统中各元件的额定电压是如何确定的?答:电力系统的额定电压:能保证电气设备的正常运行,且具有最佳技术指标和经济指标的电压。电力系统各元件的额定电压:a.用电设备的额定电压应与电网的额定电压相同。
b.发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5%,用于补偿线路上的电压损失。
c.变压器的一次绕组额定电压等于电网额定电压,二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10%。
2、电力线路的额定电压与输电能力有何关系?
答:相同的电力线路,额定电压越高,输电能力就越大。在输送功率一定的情况下,输电电压高,线路损耗少,线路压降就小,就可以带动更大容量的电气设备。
3、什么是最大负荷利用小时数?
答:是一个假想的时间,在此时间内,电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。
第二章
1、分裂导线的作用是什么?分裂导线为多少合适?为啥?
答:在输电线路中,分裂导线输电线路的等值电感和等值电抗都比单导线线路小,分裂的根数越多,电抗下降也越多,但是分裂数超过4时,电抗的下降逐渐趋缓。所以最好为4分裂。
2、什么叫变压器的空载试验和短路试验?这两个试验可以得到变压器的哪些参数?
答:变压器的空载试验:将变压器低压侧加电压,高压侧开路。此实验可以测得变压器的空载损耗和空载电流
变压器的短路试验:将变压器高压侧加电压,低压侧短路,使短路绕组的电流达到额定值。此实验可以测得变压器的短路损耗和短路电压。
3、对于升压变压器和降压变压器,如果给出的其他原始数据都相同,它们的参数相同吗?为啥?
答:理论上只要两台变压器参数一致(包含给定的空载损耗,变比,短路损耗,短路电压),那么这两台变压器的性能就是一致的,也就是说可以互换使用,但是实际上不可能存在这样的变压器,我们知道出于散热和电磁耦等因数的考虑,一般高压绕组在底层(小电流),低压绕组在上层(大电流,外层便于散热)。绕组分布可以导致一二次绕组的漏磁和铜损差别较大,故此无法做到升压变压器和降压变压器参数完全一致。
4、标幺值及其特点是什么?电力系统进行计算式,如何选取基准值?
答:标幺值是相对于某一基准值而言的,同一有名值,当基准值选取不同时,其标幺值也不同。它们的关系如下:标幺值=
有名值/基准值。其特点是结果清晰,计算简便,没有单位,是相对值。电力系统基准值的原则是:a.全系统只能有一套基准值
b.一般取额定值为基准值
c.电压、电流、阻抗和功率的基准值必须满足电磁基本关系。
5、什么叫电力线路的平均额定电压?我国电力线路的平均额定电压有哪些?
答:线路额定平均电压是指输电线路首末段电压的平均值。我国的电力线路平均额定电压有3.15kv、6.3kv、10.5kv、15.75kv
、37kv、115kv、230kv、345kv、525kv。
第三章
1、什么是电压损耗和电压偏移?
答:电压损耗是指始末端电压的数值差。电压偏移是指网络中某节点的实际电压同网络该处的额定电压之间的数值差。
2、如何计算输电线路和变压器阻抗元件上的电压降落?电压降落的大小主要取决于什么量?电压降落的相位主要取决于什么量?什么情况下会出现线路末端电压大于线路首端电压?
答:电压降落是指变压器和输电线路两端电压的向量差,可按照电路原理进行计算,电压降落大小主要取决于电压降落的纵分量△U=(PR+QX)/U,相位主要取决于电压降落的横行分量△U=(PX-QR)/U,当线路末端的功率为容性负荷时,如线路空载,只有充电功率时,由于X>>R,由计算公式可见,会出现首端电压低于末端电压的情况。
3、如何计算输电线路和变压器的功率损耗?其导纳支路上的功率损耗有何不同?
答:输电线路和变压器功率损耗可以根据输电线路和变压器的等效电路按照电路的基本关系通过计算阻抗和导纳支路的功率损耗来进行,不同的是,线路导纳损耗是容性无功功率,而变压器导纳支路损耗是感性的无功功率。
4、求闭环网络功率分布的力矩法计算公式是什么?用力矩法求出初始功率分布是否考虑了网络中的功率损耗和电压降落?
答:其公式是:。力矩法求出的功率分布没有考虑网络中的功率损耗和电压降落。
5、什么是循环功率?多极环网在什么情况下会出现循环功率?
答:与负荷无关,由两个供电点的电压差和网络参数确定这部分功率称为循环功率。变压器的变比K1与K2,当K1≠K2
时则存在循环功率。
6、有哪些降低网损的技术措施?
答:减少无功功率的传输,在闭式网络中实行功率的经济分布,合理确定电力网的运行电压,组织变压器的经济运行等。
第四章
1、电力系统频率偏高偏低有哪些危害?
答:a.频率变化对用户的影响:影响用户生产的产品的质量,使电动机的功率降低,影响电子设备的准确度。b.频率变化对发电厂和电力系统本身的影响:频率降低将使它们的出力降低,若频率降低过多,有可能使电动机停止运转,这会引起严重后果。电力系统在低频率运行时,容易引起汽轮机低压叶片的共振,缩短汽轮机叶片的寿命,严重时会是叶片断裂造成重大事故。电力系统的频率降低时,异步电动机和变压器的励磁电流将大为增加,引起系列的无功功率损耗增加,在系统中备用无功电源不足的情况下,将导致电压的降低。
2、什么是电力系统频率的一次和二次调整?电力系统有功功率负荷变化的情况与电力系统的频率一次和二次调整有何关系?
答:一次调整:负荷变化引起频率偏差时,系统中凡装有调速器又留有可调容量的发电机组都自动参加频率调整。二次调整:通过操作调频器,使发电机组的频率特性平行的移动,从而使负荷变动引起的频率偏移缩小在允许波动范围内。关系:负荷变化幅度较大,周期较长的,一次调整和二次调整同时参与,负荷变化幅度小,周期短时只需一次调频。
3、什么是电力系统负荷的有功功率—频率的静态特性?什么是有功负荷的频率调节效应?何为发电机组的有功功率—频率静态特性?发电机的单位调节功率是什么?
答:当电力系统稳态运行时,系统中有功功率随频率变化的特性。当系统中有功功率失去平衡时而引起频率变化,系统负荷也参与对频率的调节,这种特性有助于系统中有功功率在新的频率值下重新获得平衡,这种现象称为负荷的频率调节效应。发电机输出的有功功率与系统频率的关系。发电机单位调节功率KG表示当频率下降或上升1HZ时发电机增发或减发的功率值。
4、什么是电力系统的单位调节功率?试说明电力系统频率的一次调频和二次调频的基本原理。
答:电力系统的单位调节功率即电力系统的功率-频率静态特性系数,它表示在计及发电机组和负荷的调节效应时,引起频率单位变化的负荷变化量。当负荷变化引起频率偏差时,系统中的某些发电机组装有调速器又留有可调容量就可以参加频率调整,自动地增加或减小机组的功率,从而达到新的平衡,这是一次调频的原理。通过操作调频器,使发电机组的频率特性平行的移动,从而使负荷变动引起的频率偏移缩小在允许波动范围内,这是二次调频的原理。
5、互联电力系统怎么样调频才合理?为啥?
答:把互联电力系统看作是若干个分系统通过联络线联接而成的互联系统,在调整频率时,必须注意联络线功率交换的问题。若互联电力系统发电机功率的二次调整增量△PG能与全系统负荷增量△PD相平衡,则可实现无差调节,即△f=0,否则会出现频率偏移。
第五章
1、电压变化对用户有什么影响?电力系统中无功功率平衡与节点电压的关系?
答:电压变化对用户的影响:用电设备偏离额定电压必然导致效率下降,经济性变差。电压过高会大大缩短照明灯的寿命,也会对设备的绝缘产生不利影响。电压过低会引起发热,甚至损坏。系统电压崩溃。无功功率平衡与节点电压的关系:当系统出现无功功率缺额时,系统各负载电压降下降;当系统出现无功功率过剩时,系统负荷电压将上升。因为电力系统中每一元件都有可能产生电压降落,所以电力系统中各点电压不相同,不可能同时将所有节点保持在额定电压。
2、电力系统中无功负荷和无功功率损耗主要指什么?
答:由于大多数用电设备的功率因数都不等于1,因此在运行中要消耗无功功率,即为无功负荷。无功损耗指电力线路上的无功损耗和变压器的无功损耗。
3、电力系统中无功功率电源有哪些?发电机的运行极限是如何确定的?
答:发电机,同步调相机,静电电容器,静止补偿器,并联电抗器。做出发电机的等值电路向量图后,以Vn末端为原点,Vn为X轴(Q),Y轴为P,找到额定运行点C,则水平线PgnC就是原动机出力限制。
4、电力系统中电压中枢点一般选在何处?电压中枢点的调压方式有哪几种?哪一种方式容易实现?那一种不容易实现?
答:一般可选择下列母线作为电压中枢点:大型发电厂的高压母线。枢纽变电所的二次母线。有大量地方性负荷的发电厂母线。调压方式:逆调压,顺调压,常调压。顺调压易实现,采用顺调压方式的中枢点电压,在最大负荷时,允许中枢点电压低一些,但不低于线路额定电压的102.5%,即1.25VN;在最小负荷时允许中枢点电压高一些,但不等于线路额定电压的107.5%。逆调压不容易实现,采用逆调压方式的中枢点电压,在最大负荷时较线路的额定电压高105%;在最小负荷时等于线路的额定电压即1.0VN。常调压只要把中枢点电压保持在较线路额定电压高102%~105%的数值,即1.02~1.05VN。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:a.基本原理:其基本原理是从变压器某一侧的线圈中引出若干分接头,通过有载分接开关,在不切断负荷电流的情况下,由一分接头切换到另一分接头,以变换有效匝数,达到调节电压的目的。 b.调压措施:改变发电机端电压调压,改变变压器分接头调压,利用并联补偿设备调压,利用串联电容器补偿调压。 c.不能,因为改变变压器的电压从本质上并没有增加系统的无功功率,这样以减少其他地方的无功功率来补充某地由于无功功率不足而造成的电压低下,其他地方则有可能因此人造成无功功率不足,不能根本性解决整个电力网的电压质量问题,所以,必须首先进行无功补偿,再进行调压。
6、试比较并联电容补偿和串联电容补偿的特点,极其在电力系统中的应用。
答:并联电容器:a.特点:是最经济最方便的补偿设备,但控制性能最差。 b.应用:分散安装在各用户处和一些降压变压所的10KV或35KV母线上使高低压电力网(包括配电网)的电压损耗和功率损耗都得到减小,在高峰负荷时能提高全网的电压水平,在负荷较低时,可以切除部分并联电容器,防止电压过高。串联电容器:a.特点:串联电容器提升的末端电压的数值QXc/V(即调压效果)随无功负荷增大而增大,随无功负荷的减小而减小,恰与调压要求一致。但对负荷功率因数字或导线截面小的线路,由于PR/V分量的比重大,串联补偿的调压效果就很小。b.应用:只用于110KV以下电压等级,长度特别大或有冲击负荷的架空分支线路上,220KV以下电压等级的远距离输电线路中采用串联电容补偿,作用在于提高运行稳定性和输电能力。
第六章
1、为什么要进行派克变换?其实质是什么?
答:因为在同步发电机原始方程中,磁链方程式出现了变系数:
a、转子的旋转使定子绕组间产生相对运动,使定转子绕组间的互感系数发生相应的周期变化
b、转子在磁路上只是分别对于α轴和q轴对称而不是任意对称的,转子旋转也导致定子各绕组的自感和互感周期性变化,
所以引入派克方程线性变换。其实质是将变系数微分方程变换成常系数微分方程。
2、同步发电机稳定运行的电势方程、等值电路及向量图的形式如何?
答:电势方程:V=EQ-j XqI,其中EQ=Eq-j(Xd-Xq)Id。等值电路和向量图:P165-P166。
3、虚拟电势EQ有何意义?Eq的物理意义是什么?
答:在凸极机中,Xd≠Xq,电势方程中含有电流两个轴向分量,等值电路图也只能沿两个轴向分别作出,这不便于实际应用。为了能用一个等值电路来代表凸极同步发电机,或者仅用定子全电流列写电势方程便提出了虚拟电势EQ。Eq一般指空载电动势。
第七章
1、什么是短路冲击电流?它在什么条件下出现?与短路电流周期分量有什么关系?
答:短路冲击电流指短路电流最大可能的瞬时值,用i im表示。其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。它在短路前电路处于空载状态,并且短路时电源电势刚好过零值(即合闸角为0)的时候,即发生短路后约半个周期时出现。其与I pm的关系是
i im=I pm+I pm e?0.01/Ts。
2、什么是短路电流的最大有效值?其计算公式是什么?
答:短路电流的最大有效值是指以t 时刻为中心的一周期内短路全电流瞬时值的均方根值。其计算式是I im=I p 1+2(k im ?1)2。(当冲击系数k im=1.9时,I im=1.62I p;当k im=1.8时,I im=1.51I p,其中I p为短路电流的强制分量,其变化规律与外加电源电势变化规律相同。)
3、什么是短路功率(短路容量)?其标幺值是否等于短路电流标幺值?为什么?
答:短路容量也称短路功率,它等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压(一般用平均额定电压)的乘积。短路功率的标幺值等于短路电流的标幺值,因为St?= 3V av It 3V B IB=It IB=It?。
4、无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时,定子和转子绕组中出现了哪些电流分量?试用磁链守恒原理说明它们如何产生的。
答:无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时,定子电流中出现的分量包括:
a、基频交流分量(含强制分量和自由分量),衰减时间常数为Td′;
b、倍频交流分量(若d、q磁阻相等,无此量),衰减时间常数为Tb;
c、直流分量(自由分量),衰减时间常数为Ta。
转子电流中出现的分量包含:
a、直流分量(含强制分量和自由分量),自由分量的衰减时间常数为Td′;
b、基频分量(自由分量),其衰减时间常数为Ta。
产生的原因包括:
a、三相短路瞬间,由于定子回路阻抗减小,定子电流突然增大,电枢反应使得转子f绕组中磁链突然增大,f绕组为保持磁链守恒,将增加一个自由直流分量,并在定子回路中感应基频交流,最后定子基频分量与转子直流分量达到相对平衡(其中的自由分量要衰减为0)
b、同样,定子绕组为保持磁链守恒,将产生一脉动直流分量(脉动是垂直于d、q不对称),该脉动直流可分解为恒定直流和倍频交流,并在转子中感应出基频交流分量。这些量均为自由分量,最后衰减为0。
5、同步发电机稳态,暂态,次暂态时的电势方程、等值电路及向量图的形式如何?答:稳态时的电势方程:V=EQ-j XqI,其中EQ=Eq-j(Xd-Xq)Id。等值电路和向量图:
P165-P166。暂态时的电势方程:V=E′-j Xd′I其中:E′=Eq′-j(Xq+Xd′)Iq。等值电路和向量图:P178。次暂态时的电势方程:V=E′′-j Xd′′I。等值电路和向量图P180。
6、为什么要引入暂态电势Eq′和暂态电抗Xd′?它们具有怎样的物理意义?
答:在求取发电机参数中的未知量时,我们需要找到一个短路瞬间不突变的电势,则可根据正常运行的状态求取它的值,再利用它不突变的特点来求取短路时的电流,故我们引入暂态电势Eq′和Xd′。如果按纵轴向把同步电机看做双绕组变压器,则当副边绕组(即励磁绕组)短路时,从原边测得的电抗就是Xd′。
第八章
1、什么是对称分量法?正序、负序、零序分量各有什么特点?
答:对称分量法是指在三相电路中,任意一组不对称的三向量Fa,Fb,Fc,可以分解成三组三相对称的分量:
a、正序分量(三向量大小相等,相位互差120°,且与正常运行时的相序相同)
b、负序分量(三向量大小相同,小岗位互差120°,且与正常运行时的相序相反)
c、零序分量(三向量大小相等,相位一致)。
2、变压器的零序参数主要由哪些因素决定?零序等值电路有何特点?
答:变压器零序漏抗与正序、负序相等,而零序励磁电抗与变压器铁心结构密切相关。零序等值电路与外电路的连接相关,与变压器三相绕组连接形式及中性点是否接地有关。
3、架空输电线路的正序、负序和零序参数各有什么特点?
答:架空线路是静止元件,它的正序电抗等于负序电抗,由于三相架空线路中,各相序电流大小相等,相位相同,各相间互感磁通互相加强,故零序电抗要大于正序电抗。
4、三个序网络方程是否与不对称故障的形式有关?为什么?
答:无关,因为它们是直接从故障端口用戴维宁定理等效后得到的。
5、如何制定电力系统的各序等值电路?
答:做等效电路图时,一般从故障点开始做起(相当于在故障点施加某一序电压),逐一查明各序电流能流通的路径,凡各序电流所流经的元件,都应包括在等效电路中。
6、什么是正序等效定则?其意义何在?
答:正序等效定则:再简单不对称故障情况下,故障点正序电流与在故障点每一相中接入附加阻抗,并在其后发生的三相短路时的电流相等。其意义是可以计算不对称的三相短路电流。
7、短路故障的等值电势E?与断线故障的等值电势Vff′(0) 含义有何不同?
答:短路故障时,等值电势E?是以短路点与中性点(大地)为端口,用戴维宁定理等效
各序等效电路中接在端口上的各序电压,是短路点和中性点之间的电压;而断线故障的等值电势Vff′(0)是以断开点的两端为端口,用戴维宁定理等效各序等效电路中接在端口上的各序电压而得到的。
第九章
1、电力系统稳定性如何分类?研究的主要内容又是什么?
答:电力系统的稳定性按照干扰的大小一般分为静态稳定和暂态稳定两类。研究的内容:系统在某一正常运行的状态下受到干扰之后,经过一段时间能否恢复到原来的稳定运行状态,或过渡到新的稳定运行状态。
2、功角δ和发电机惯性时间常数TJ的物理意义是什么?
答:功角δ既可以做为一个电磁参数,表示电机q轴电势间的相位差,也可以作为一个机械运动参数表示发电机转子之间的相对空间位置,通过δ可以将电力系统中的机械运动和电磁运动联系起来。TJ=J?N 2SB,是发电机的惯性时间常数,单位为s,反映发电机转子机械惯性的重要参数是转子在额定转速下的功能的两倍除以基准功率。
3、发电机转子运动方程的基本形式如何?
答:用有名值表达发电机转子的运动方程为J?NωN d2δdt2=ΔM,若选取基准转矩MB=S BωN,则用标幺值表示为J?N2ω NSB d2δdt2 =ΔM*
4、电力系统静态稳定的实用判据是什么?
答:其判据就是系统状态方程的特征根都小于0。
5、电力系统静态稳定储备系数和整步功率系数的含义是什么?
答:电力系统静态稳定储备的大小通常用静态稳定储备系数Kp来表示,Kp= P sl?PG0PG0 ,其中P sl为静态稳定的极限输送功率,PG0为正常运行时的发电机输送功率。
整步功率系数:DP Dδ,其大小可以说明发电机维持同步运行的能力,即说明静态稳定的程度。
6、自动励磁调节器对电力系统静态稳定有何影响?比例式励磁调节器放大倍数KV整定过大,电力系统将以什么样的形式失去稳定?
答:如果自动励磁调节器能基本保持发电机端电压不变,则静态稳定极限可扩展到δ>90°,而且极限功率可以提高到UGUXe,故能提高电力系统的静态稳定。但是由于Eq′=const,不能保持发电机端电压不变,故当KV整定过大时,系统将震荡失去稳定,这相当于存在负的阻尼功率。
7、小干扰法的基本原理是什么?如何根据小干扰法判断电力系统的静态稳定性?
答:小干扰法是根据描述受扰运动的线性化微分方程组的特征方程式的根的性质来判断受扰运动是否稳定的方法。如果特征方程所有根的实部均为负值,则系统稳定;如果特征方程有实部为正的根,则系统不稳定;虽然没有实部为正的根,如果有0特征值或者实部为0的纯虚数特征值时,稳定的判断要根据初等因子的次数来确定(即特征方程式的根全位于复平面上虚轴的左侧时,则未受扰运动是稳定的;只要有一个根位于虚轴右侧,则未受扰运动是不稳定的)
8、试述等面积定则的基本含义及其在暂态稳定分析中的作用。
答:基本含义:转子在加速期间积蓄的动能增量已在减速过程中全部耗尽,即加速面积和减速面积的大小相等。应用等面积定则,可以快速确定δc·lim。
9、提高电力系统静态稳定和暂态稳定的措施主要有哪些?
答:提高静态稳定:
a、采用自动励磁调节装置
b、提高运行电压水平
c、发电机快速强制励磁
d、减小发电机和变压器的电抗
e、改善系统结构
f、减小输电线路电抗(串联电容、采用分裂导线)提高暂态稳定:
a、快速切除故障
b、采用自动重合闸
c、发电机快速强制励磁
d、发电机电气制动
e、变压器中性点经小电阻接地
f、快速关闭汽门
g、切发电机和切负荷
h、设置中间开关站
i、输电线路强行串联补偿。
电力系统分析课程总结
电力系统分析课程总结报告 学院(部):电气学院 专业班级:电气工程 学生姓名: ** 指导教师: **** 2014年 6 月 28 日
目录 1电力系统概述和基本概念 (1) 1.1电力系统概述 (1) 1.2电力系统中性点的接地方式 (3) 2电力系统元件参数和等值电路 (3) 2.1电力线路参数和等值电路 (4) 2.2变压器、电抗器的参数和等值电路 (4) 2.3发电机和负荷的参数及等值电路 ......................................................5 2.4电力网络的等值电路 .....................................................................5 3简单电力网络潮流的分析与计算 .............................................................. 6 3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落 .......................................... 6 3.2开式网络的潮流计算 .................................................................... 7 3.3环形网络的潮流分布 .................................................................... 7 4电力系统潮流的计算机算法 ................................................................... 7 4.1电力网络的数学模型 ..................................................................... 8 4.2等值变压器模型及其应用 .. (8) 4.3节点导纳矩阵的形成和修改 (8) 4.4功率方程和变量及节点分类 (9) 4.5高斯-塞德尔法潮流计算 (9) 4.6牛顿-拉夫逊法潮流计算 (9) 4.7P-Q 分解法潮流计算 (9) 5电力系统有功功率的平衡和频率调整 (10) 5.1电力系统中有功功率的平衡 (10) 5.2电力系统的频率调整 (11) 6电力系统的无功功率平衡和电压调整 (11) 6.1电力系统中无功功率的平衡 (12) 6.2电力系统的电压管理 (12) 6.3电力系统的几种调压方式 (13) 6.4电力线路导线截面的选择 (13) 7电力系统各元件的序参数和等值电路 (14) ???????????????????????????大电流接地方式中性点接地方式小电流接地方式(需要断路器遮断单 相接地故障电 流(单相接地电弧能够瞬间熄灭的)
(蔡中杰)电力系统分析课程设计
广东工业大学华立学院 课程设计(论文) 课程名称电力系统分析 题目名称电力系统短路计算 学生学部(系)机械电气学部电气工程系专业班级09电气工程及其自动化(5)班 学号 12030905002 学生姓名蔡中杰 指导教师罗洪霞 2012年 6 月 18 日
广东工业大学华立学院 课程设计(论文)任务书 一、课程设计(论文)的内容 1、掌握比较复杂的电网进行电力系统三相短路起始次暂态电流的计算,短路后指定时刻短 路电流周期分量的计算。 2、给短路点处赋予平均额定电压及基准容量,求解等值网络数值并根据电力系统网络画出 等值网络。 3、不对称短路时短路点故障相电流和非故障相电压的计算。 4、对称和不对称短路后任意支路故障电流和节点电压的计算。 5、书写课程设计说明书(电子版),并打印纸质版上交。 二、课程设计(论文)的要求与数据 二、课程设计(论文)应完成的工作 1、按照规范的格式,独立完成课程设计说明书的撰写; 2、完成电力系统三相短路电流、对称短路电流、不对称短路电流的计算三相短路起始次暂 态电流的计算,短路后指定时刻短路电流周期分量的计算。 3、完成计算的手算过程 4、运用计算机的计法。
四、课程设计(论文)进程安排 五、应收集的资料及主要参考文献 [1] 科技创新报导[J].武昌:华中科技大学出版社,2010年第9期 [2] 何仰赞.电力系统分析题解[M].武汉:华中科技大学出版社2008.7 [3] 蒋春敏.电力系统结构与分析计算[M].北京:中国水利水电出版社,2011.2 [4] 戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京:中国电力出版社,1998.12 [5] 李梅兰、卢文鹏. 电力系统分析 [M] 北京:中国电力出版社,2010.12. 发出任务书日期: 2012 年 6 月 1 日指导教师签名: 计划完成日期: 2012 年 6 月 20 日教学单位责任人签章:
考博必看--电力系统分析上册(诸骏伟)-课程总结
第一章能量管理系统 1.EMS的含义和作用 1).EMS 是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统,是预测、计划、控制和 培训的工具。 2).EMS 主要针对发电和输电系统,用于大区级电网和省级电网的调度中心。 3).EMS 涉及计算机硬软件的各个方面。它最终是通过EMS 应用软件来实现对电力系统 的监视、控制和管理。 2.EMS的主要内容 数据收集级(SCADA) ,能量管理级(GMS&OPS) 包括实时发电控制,系统负荷预测,发 电计划(火电调度计划),机组经济组合,水电计划(水火电协调计划),交换功率计划,燃料调度计划,机组检修计划. 网络分析级(NAS)包括实时网络状态分析,网络 结线分析,母线负荷预测,潮流,网络等值,网络状态监视,预想故障分析,安全约束调度,无功优化,最优潮流,短路电流计算,电压稳定分析,暂态分析.培训模拟级。 3.现有EMS存在的问题 1).EMS已得到了广泛的应用,但目前只停留在分布式独立计算分析阶段,多数高级应用 软件都需要人工调用,然后由调度员进行综合决策。2).在电网事故状态下,没有良好的事故分析、定位和恢复手段.3)电力改革使得情况更加复杂。 4.EMS的发展趋势 针对现有的EMS存在的问题,需加入决策系统,增强、扩充了网络分析功能,未来向着调度机器人的方向发展。 第二章电力系统潮流计算 1.潮流计算的定义 2.各种潮流计算的模型和算法的特点、适用范围以及相互之间的区别和联系。
(一) 高斯——塞德尔迭代法 该算法具有存储量小,程序设计简单的优点。 但收敛速度慢,阶梯式逼近时台阶的高度越来越小,以至于迭代次数过多。 算法特点: 1)在系统病态的情况下(重负荷节点负电抗支路较长辐射型线路长短线路接在同一节点上,且长短线路的比值很大),收敛困难。计算速度缓慢每次迭代速度很快,但由于结构松散耦合,节点间相互影响太小,造成迭代次数增加,收敛缓慢。 2)程序编制简便灵活 (二)、牛顿——拉夫逊迭代法(N_L)算法特点 1)平方收敛,开始时收敛比较慢,在几次迭代后,收敛得非常快,其迭代次数和系统的规模关系不大,如果程序设计良好,每次迭代的计算量仅与节点数成正比。 2)对初值很敏感,有时需要其他算法为其提供初值。 3)对函数的平滑性敏感,所处理的函数越接近线性,收敛性越好,为改善功率方程的非线性,实用中可以通过限制修正量的幅度来达到目的。但幅度不能太小。 4)对以节点导纳矩阵为基础的G_S法呈病态的系统,N_L法一般都能可靠收敛。牛顿迭代法有明显的几何解释:收敛速度:平方收敛收敛性:局部收敛 (三)、PQ分解法潮流 N_L法的J阵在每次迭代的过程中都要发生变化,需要重新形成和求解,这占据了N_L法的大部分计算时间,这也是N_L法速度不能提高的原因。 可能性:N_L法可以简化成为定雅可比矩阵法,如果固定的迭代矩阵构造得当,定雅可比矩阵法可以收敛,但只有线性收敛速度。 算法特点 1)用两个阶数几乎减半的方程组代替原方程组,显著减少了内存量和计算量 2)迭代矩阵为常数阵,只需形成求解一次,大大缩短每次迭代所需时间 3)迭代矩阵对称,可上(下)三角存储,减少内存量和计算量 4)基于以上原因,该算法内存需要量为N_L法的60%,每次迭代所需时间为N_L 法的1/5。5)线性收敛,收敛次数多于N_L法,但总的计算速度任能大幅度提高。 6)对R/X过大的病态条件以及线路特别重载的情况下,可能不收敛,一般适用于110kv及以上的电网。 7)由于算法的精确程度取决于 ,P-Q分解法的近似处理只影响计算过程,并不影响结果的精度。 3.影响潮流收敛性的因素以及如何改善潮流计算的收敛性。 (如果计算潮流不收敛,应该采用何种方法改进) 云杰的答案:主要是看潮流方程组本身是否有解,当方程组有解或者无实数解,或者方程组
电力系统分析理论(第二版-刘天琪-邱晓燕)课后思考题标准答案(不包括计算)
第一章 1、电力系统的额定电压是如何定义的?电力系统中各元件的额定电压是如何确定的? 答:电力系统的额定电压:能保证电气设备的正常运行,且具有最佳技术指标和经济指标的电压。 电力系统各元件的额定电压:a.用电设备的额定电压应与电网的额定电压相同。 b.发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5%,用于补偿线路上的电压损失。 c.变压器的一次绕组额定电压等于电网额定电压,二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10%。 2、电力线路的额定电压与输电能力有何关系? 答:相同的电力线路,额定电压越高,输电能力就越大。在输送功率一定的情况下,输电电压高,线路损耗少,线路压降就小,就可以带动更大容量的电气设备。 3、什么是最大负荷利用小时数? 答:是一个假想的时间,在此时间内,电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。 第二章 1、分裂导线的作用是什么?分裂导线为多少合适?为啥? 答:在输电线路中,分裂导线输电线路的等值电感和等值电抗都比单导线线路小,分裂的根数越多,电抗下降也越多,但是分裂数超过4时,电抗的下降逐渐趋缓。所以最好为4分裂。 2、什么叫变压器的空载试验和短路试验?这两个试验可以得到变压器的哪些参数? 答:变压器的空载试验:将变压器低压侧加电压,高压侧开路。此实验可以测得变压器的空载损耗和空载电流 变压器的短路试验:将变压器高压侧加电压,低压侧短路,使短路绕组的电流达到额定值。此实验可以测得变压器的短路损耗和短路电压。 3、对于升压变压器和降压变压器,如果给出的其他原始数据都相同,它们的参数相同吗?为啥? 答:理论上只要两台变压器参数一致(包含给定的空载损耗,变比,短路损耗,短路电压),那么这两台变压器的性能就是一致的,也就是说可以互换使用,但是实际上不可能存在这样的变压器,我们知道出于散热和电磁耦等因数的考虑,一般高压绕组在底层(小电流),低压绕组在上层(大电流,外层便于散热)。绕组分布可以导致一二次绕组的漏磁和铜损差别较大,故此无法做到升压变压器和降压变压器参数完全一致。 4、标幺值及其特点是什么?电力系统进行计算式,如何选取基准值? 答:标幺值是相对于某一基准值而言的,同一有名值,当基准值选取不同时,其标幺值也不同。它们的关系如下:标幺值=有名值/基准值。其特点是结果清晰,计算简便,没有单位,是相对值。电力系统基准值的原则是:a.全系统只能有一套基准值b.一般取额定值为基准值c.电压、电流、阻抗和功率的基准值必须满足电磁基本关系。 5、什么叫电力线路的平均额定电压?我国电力线路的平均额定电压有哪些?答:线路额定平均电压是指输电线路首末段电压的平均值。我国的电力线路平均
最新电力系统分析总结(复习资料)
1、有发电厂中的电气部分、各类变电所、输配电线路及各种类型的用电器组成的整体,称为电力系统 2、按电压等级的高低,电力网可分为:1低压电网(<1kv)2中低电网(1
电力系统分析实验报告
五邑大学 电力系统分析理论 实验报告 院系 专业 学号 学生姓名 指导教师
实验一仿真软件的初步认识 一、实验目的: 通过使用PowerWorld电力系统仿真软件,掌握电力系统的结构组成,了解电力系统的主要参数,并且学会了建立一个简单的电力系统模型。学会单线图的快捷菜单、文件菜单、编辑菜单、插入菜单、格式菜单、窗口菜单、仿真控制等菜单的使用。 二、实验内容: (一)熟悉PowerWorld电力系统仿真软件的基本操作 (二)用仿真器建立一个简单的电力系统模型: 1、画一条母线,一台发电机; 2、画一条带负荷的母线,添加负荷; 3、画一条输电线,放置断路器; 4、写上标题和母线、线路注释; 5、样程存盘; 6、对样程进行设定、求解; 7、加入一个新的地区。 三、电力系统模型: 按照实验指导书,利用PowerWorld软件进行建模,模型如下: 四、心得体会: 这一次试验是我第一次接触PWS这个软件,刚开始面对一个完全陌生的软件,我只能听着老师讲解,照着试验说明书,按试验要求,在完成试验的过程中一点一点地了解熟悉这个软件。在这个过程中也遇到了不少问题,比如输电线的画法、断路器的设置、仿真时出现错误的解决办法等等,在试验的最后,通过请教老师同学解决了这些问题,也对这个仿真软件有了一个初步的了解,为以后的学习打了基础。在以后的学习中,我要多点操作才能更好地熟悉这个软件。
实验二电力系统潮流分析入门 一、实验目的 通过对具体样程的分析和计算,掌握电力系统潮流计算的方法;在此基础上对系统的运行方式、运行状态、运行参数进行分析;对偶发性故障进行简单的分析和处理。 二、实验内容 本次实验主要在运行模式下,对样程进行合理的设置并进行电力系统潮流分析。 选择主菜单的Case Information Case Summary项,了解当前样程的概况。包括统计样程中全部的负荷、发电机、并联支路补偿以及损耗;松弛节点的总数。进入运行模式。从主菜单上选择Simulation Control,Start/Restart开始模拟运行。运行时会以动画方式显示潮流的大小和方向,要想对动画显示进行设定,先转换到编辑模式,在主菜单上选择Options,One-Line Display Options,然后在打开的对话框中选中Animated Flows Option选项卡,将Show Animated Flows复选框选中,这样运行时就会有动画显示。也可以在运行模式下,先暂停运行,然后右击要改变的模型的参数即可。 三、电力系统模型
电力系统分析考点总结(吐血整理)
电力系统分析考点总结 第三章 理想同步电机 1,忽略磁路饱和,磁滞,涡流等影响,假设电机铁芯部分的导磁系数为常数;2,电机转子在结构上对于纵轴和横轴分别对称; 3,定子的a,b,b三相绕组的空间位置互差120度电角度,在结构上完全相同,他们均在气隙中长生正弦分布的磁动势; 4,电机空载,转子恒速旋转时,转子绕组的磁动势在定子绕组所感应的空载电势是时间的正弦函数; 5,定子和转子的槽和通风沟不影响定子和转子的电感,即认为电机的定子和转子具有光滑的表面。 假定正向的选择 定子回路中,定子电流的正方向即为由绕组中性点流向端点的方向,各相感应电势的正方向和相电流的相同,向外电路送出纵向相电流的极端相电压是正的。在转子方面,各个绕组感应电势的正方向与本绕组电流的正方向相同。向励磁绕组提供正向励磁电流的外加励磁电压是正的。两个阻尼回路的外加电压均为零。帕克变换 目的(为何进行):在磁链方程中许多电感系数都是随转子角a而周期变化。转子角a又是时间的函数,因此,一些自感系数和互感系数也是将随时间而周期变化。若将磁链方程式带入电磁方程式,则电磁方程将成为一组以时间的周期函数为系数的微分方程。这类方程组的求解是颇为困难的。为了解决这个困难,可以通过坐标变换,用一组新的变量代替原来的变量,将变系数的微分方程变换成为
常系数微分方程,然后求解。
物理意义:采用派克变换,实现从a,b,c坐标系到d,q,o坐标系的转换,把观察者的立场从静止的定子上转到了转子,定子的三相绕组被两个同转子一起旋转的等效dd绕组和qq绕组所代替,变换后,磁链方程的系数变为常说,大大简化计算
同步电机基本方程的实用化中采用了哪些实用化假设?其实用化范围是什么?基本方程的实用化中采用了以下实用化假设(1)转子转速不变并等于额定转速。(2)电机纵轴向三个绕组只有一个公共磁通,而不存在只同两个绕组交链的漏磁通。为了便于实际应用,还可根据所研究问题的特点,对基本方程作进一步的简化。 (3)略去定子电势方程中的变压器电势,即认为ψd=ψq=0,这条假设适用于不计定子回路电磁暂态过程或者对定子电流中的非周期分量另行考虑的场合。(4)定子回路的电阻只在计算定子电流非周期分量衰减时予以计及,在其他计算中则略去不计。 上述四项假设主要用于一般的短路计算和电力系统的对称运行分析。 第四章 1.节点导纳矩阵的主要特点。(1,导纳矩阵的元素很容易根据网络接线图和支 路参数直观地求得,形成节点导纳矩阵的程序比较简单2,导纳矩阵是稀疏矩阵,它的对角线元素一般不为零,但在非对角线元素中则存在不少零元素。)节点导纳矩阵的修改 1,从网络的原有节点i引出一条导纳为yik的支路,同时增加一个节点k。由于节点数加一,导纳矩阵将增加一行一列。新增的对角线元素Ykk=Yik。新增的非对角元素中,只有Yik=Yki=-yik,其余的元素都为零。矩阵的原有部分,只有节点i的自导纳应增加△Yii=yik。 2,在网络的原有节点i,j之间增加一条导纳为yij的支路。由于只增加支路不增加节点,故导纳矩阵的阶次不变。因而只要对于节点i、j有关的元素分别增添以下的修改增量即可