电力系统分析理论-期末复习 刘天棋 丘晓燕版.pdf

1 2010-12-16SCU-SEEI-ltq1 总结 一、基本概念 二、元件参数和等值电路 三、电压和功率分布的计算 四、频率调整和电压调整 五、三相短路的分析计算 六、不对称故障的分析计算 七、电力系统稳定性分析 2010-12-16SCU-SEEI-ltq2 ?额定电压和额定频率 ?电气设备的额定电压电气设备的额定电压 ?发电机发电机 ?线路线路 ?变压器变压器 一. 基本概念 2010-12-16SCU-SEEI-ltq3 二. 元件参数和等值电路 ?架空输电线路的等值电路架空输电线路的等值电路 ?变压器的等值电路及参数计算变压器的等值电路及参数计算 ?电力系统的稳态等值电路电力系统的稳态等值电路 (标幺值的等值电路， 平均额定电压) 2010-12-16SCU-SEEI-ltq4 2 2 * 2 (*)( B B n n N B B B V S S V X V S XX = = ）（ 有名值） 2010-12-16SCU-SEEI-ltq5 例2-7 87. 0 5 .10 100 30 5 .10 26. 0 2 2 2 ) 1 ()( 2 )( *)(*)(1 = B B NG NG NGBG V S S V XXX 33. 0 5 .10 100 5 .31 5 .10 100 5 .10 100 2 22 2 ) 1 ()( 1 2 ) 1( % *)( 12 = B B NT NT S BT V S S V V XX 22. 0 121 100 804 . 0 22 )( *)(3 = B B LBL V S XXX 2010-12-16SCU-SEEI-ltq6 例2-8 ?发电机和变压器的电抗： n B N av B n av N B B n n NB S S X V S S V X V S S V XX = = * 2 2 * 2 2 *)( ）（ ）（）（ 2 2010-12-16SCU-SEEI-ltq7 三. 电压和功率分布的计算 ?网络元件的电压降落和功率损耗 ?开式网络的电压和功率分布 ?闭式网络的电压和功率分布(步骤) ?多级电压环网的功率分布 ?电力网的电能损耗 2010-12-16SCU-SEEI-ltq8 ?网络元件的电压降落和功率损耗 22 2 2 22 2 2 P RQ X V V P XQ R V V + = = (3-8) 2010-12-16SCU-SEEI-ltq9 功率损耗 )( 2 2 jXRIS+= )()( 2 2 2 jXR V S += 2 1 2 1 1 BVQB= N S I jPQjPS 100 % 0 0000 +=+= 2010-12-16SCU-SEEI-ltq10 ?开式网络的电压和功率分布 （1）用VN求得各点的运算负荷 （2）从末段线路开始，用VN依次计算 各段线路的功率损耗 （3）用VA和已求得的功率分布，从A 点开始逐段计算电压降落，求得 Vb和 VcVd 2010-12-16SCU-SEEI-ltq11 闭式网络的电压和功率分布 SS Z VVV Z SZ S SS Z VVV Z SZ S CLD NAA k i i CLD NAA k i ii i = = += += += += * 1 * 2 * * 1 * * 2 * 1 * * 1 * )( )( 2010-12-16SCU-SEEI-ltq12 均一网 R R Q R RP R RS S R R Q R RP R RS R X R R X RS S k i i i k i ii k i ii k i i i k i ii k i ii k i i i ii j j j j = = = = = = = += += = 1 1 1 111 1 )1 ( )1 ( 3 2010-12-16SCU-SEEI-ltq13 各段线路的单位阻抗相等 l l Q l lP l lS S l l Q l lP l lS lZ lZS S k i i i k i ii k i ii k i i i k i ii k i ii k i ii j j = = = = = = = += += 1 1 1 111 0 * 1 0 * 2010-12-16SCU-SEEI-ltq14 多级电压环网的功率分布 ?循环功率循环功率的产生 21 kk SSTT21+SC SLDT1 SLDT2 ?环路电势和循环功率的计算环路电势和循环功率的计算 + + 21 21 )1 ()1 ( 1 2 2 1 2 2 TT NL TT NH c ZZ k k V ZZ k k V S 2010-12-16SCU-SEEI-ltq15 ?电力网的电能损耗 ?最大负荷损耗时间法最大负荷损耗时间法 = max PA TPPA 0max += 2010-12-16SCU-SEEI-ltq16 四、频率调整和电压调整 ?电力系统的频率特性 ?电力系统的频率调整 ?电力系统有功功率的最优分配 ?无功平衡与电压水平的关系 ?电压调整的基本概念 ?电压调整的方法和手段 2010-12-16SCU-SEEI-ltq17 电力系统的频率特性 ?负荷的频率调节效应系数（响应系数） f P tgK D D = ?机组的单位调节功率(功频静特性系数) f P K G G = 1 = f P K G G 1 N GN GG f P KK = = = P f PP ff GN N 2010-12-16SCU-SEEI-ltq18 电力系统的频率特性 ?频率的一次调整频率的一次调整 ?频率的二次调整频率的二次调整 =+= f P KKkK D DGr 0 系统单位 调节功率 系统单位 调节功率 4 2010-12-16SCU-SEEI-ltq19 互联系统的频率调整 K PP KK PPPP f GD BA GBGADBDA = + + = )()( BA GADABGBDBA AB KK PPKPPK P + = )()( 2010-12-16SCU-SEEI-ltq20 电力系统有功功率的最优分配 ?发电机组的耗量特性发电机组的耗量特性 ?等耗量微增率准则等耗量微增率准则 2010-12-16SCU-SEEI-ltq21 电压调整的基本概念 ?中枢点的三种调压方式 ?逆调压逆调压 ?顺调压顺调压 ?常调压常调压 2010-12-16SCU-SEEI-ltq22 2121 / )(/ )(k V QXPR kVkVkVV N GGi + = 2010-12-16SCU-SEEI-ltq23 电压调整的方法和手段 ?变压器分接头的选择 例例 5-2 , 例例 5-3 ?利用无功补偿调压(例例 5-6) ?补偿设备为静电电容器静电电容器 ?补偿设备为同步调相机 ?串并联补偿的比较 2010-12-16SCU-SEEI-ltq24 五、三相短路的分析计算 ?三相短路的基本概念 ?同步发电机基本方程及其三相 短路 ?电力系统三相短路的实用计算 5 2010-12-16SCU-SEEI-ltq25 ?三相短路的基本概念 ?短路冲击电流：短路冲击电流：短路电流的最大可能瞬时值 = += += pma apmpmim IT TIIi )/01. 0exp(1 )/01. 0exp( pmimI k 2010-12-16SCU-SEEI-ltq26 ?短路电流的最大有效值： 22 2) 1( pimpim IkII+= 2 ) 1(21+= imp kI 2010-12-16SCU-SEEI-ltq27 ?短路功率短路功率（短路容量）：（短路容量）： B t BB tav t tavt I I IV IV S IVS = = 3 3 3 * 标幺值： * I= 2010-12-16SCU-SEEI-ltq28 ?同步发电机基本方程及其三相短路 ?派克变换派克变换的物理意义 ?发电机基本方程基本方程 ?发电机暂态和次暂态电势,电抗暂态和次暂态电势,电抗的定义 及计算方法 2010-12-16SCU-SEEI-ltq29 ?电力系统三相短路的实用计算 ?起始次暂态电流和冲击电流起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 ?短路电流计算曲线的应用 2010-12-16SCU-SEEI-ltq30 起始次暂态电流和冲击电流冲击电流的计算 (1) 选取基准, 计算各元件标幺值,得出等 值网络 (2) 进行网络化简 (3) 计算短路点的起始次暂态电流 (4) 计算负荷点的残余电压 (5) 计算短路点的冲击电流 例 6-5 6 2010-12-16SCU-SEEI-ltq31 短路电流计算曲线的应用 （1）绘制等值网络 （2）网络的等值 （3）求各等值机对短路点的转移电抗转移电抗 （4）求各等值机对短路点的计算电抗计算电抗 （5）由Xjsi查表得指定时刻短路周期电流 （6）无限大电源提供的短路电流 （7）计算短路周期电流的有名值 例题6-6 2010-12-16SCU-SEEI-ltq32 六、不对称故障的分析计算 ?对称分量法 ?电力系统的各序网络 ?简单不对称短路的分析计算 ?不对称短路时网络中电流和 电压的计算 2010-12-16SCU-SEEI-ltq33 ?电力系统的各序网络 ?零序网络 ?变压器变压器的零序等值电路 2010-12-16SCU-SEEI-ltq34 ?简单不对称短路的分析计算 ?单相接地短路 ?两相短路复合序网, 相量图复合序网, 相量图 ?两相接地短路 ?正序等效定则正序等效定则 )( )( 1 )( 1 n n a XXj E I + = & & 表表7-2 例例 7-2 2010-12-16SCU-SEEI-ltq35 ?不对称短路时网络中电流和电压的计算 Y/-11连接的变压器 正负序分量经过变压器时， 将发生相位移动 2010-12-16SCU-SEEI-ltq36 七、电力系统稳定性分析 ?功率特性功率特性 ?电力系统静态稳定性分析电力系统静态稳定性分析 ?电力系统暂态稳定性分析电力系统暂态稳定性分析 ?提高电力系统稳定性的措施提高电力系统稳定性的措施 7 2010-12-16SCU-SEEI-ltq37 稳定概念和功率特性 ?发电机的转子运动方程发电机的转子运动方程 ?简单电力系统的功率特性简单电力系统的功率特性 ?励磁对功率特性的影响, 各种电势表示 的功率特性 励磁对功率特性的影响, 各种电势表示 的功率特性 2010-12-16SCU-SEEI-ltq38 ?发电机的转子运动方程发电机的转子运动方程 =PPP dt dT eT N J 2 2 * () i iN iN Tiei Ji d dt d PP dtT = = 2010-12-16SCU-SEEI-ltq39 2sin 2 sin 2 += qd qd d q E XX XX V X VE P q += 2sin 2 sin 2 q q E X X VV P q d X q E d X d X 2sin 2 sin 2 += qTL qTL TL G V XX XX V X VV P q q G 用用q轴电势表示的功率特性轴电势表示的功率特性 q Gqq VEE和 2010-12-16SCU-SEEI-ltq40 TL TL G V X VV P G sin= = sin d E X VE P = sin q Q E X VE P Q 2010-12-16SCU-SEEI-ltq41 2 0 0 2 0 0 00 + += V XP V XQ VE qq Q 2 0 0 2 0 0 00 + += V XP V XQ VE dd 0000 cos1 += V X X X X EE q d q d Qq 0000 cos1 + = V X X X X EE q d q d Qq 2010-12-16SCU-SEEI-ltq42 电力系统静态稳定性分析 ?简单电力系统静态稳定的实用判据简单电力系统静态稳定的实用判据 ?简单电力系统的小扰动分析法简单电力系统的小扰动分析法 ?不计发电机阻尼作用的静态稳定性分析不计发电机阻尼作用的静态稳定性分析 ?计及发电机阻尼作用的静态稳定性分析计及发电机阻尼作用的静态稳定性分析 8 2010-12-16SCU-SEEI-ltq43 电力系统静态稳定性分析 简单电力系统静态稳定的实用判据 ?稳定极限 ?静态稳定储备系数 2010-12-16SCU-SEEI-ltq44 电力系统静态稳定性分析 ?简单电力系统的小扰动分析法 ?小扰动法的原理 ?李雅普诺夫运动稳定性定义 ?线性系统的稳定性 ?非线性系统的线性近似稳定性判断法 ?用小扰动法分析电力系统静态稳定的步骤用小扰动法分析电力系统静态稳定的步骤 ?简单电力系统的小扰动分析法简单电力系统的小扰动分析法 2010-12-16SCU-SEEI-ltq45 用小扰动法分析电力系统静态稳定的步骤 (1) 列各元件微分方程和网络方程列各元件微分方程和网络方程 (2) 微分方程和网络方程的线性化微分方程和网络方程的线性化 (3) 求线性化小扰动状态方程及矩阵求线性化小扰动状态方程及矩阵A (4) 对给定运行情况进行潮流计算，求得对给定运行情况进行潮流计算，求得A矩阵 各元素的值 矩阵 各元素的值 (5) 确定或判断确定或判断A矩阵特征值实部的符号，判定 系统在给定运行条件下是否稳定 矩阵特征值实部的符号，判定 系统在给定运行条件下是否稳定 2010-12-16SCU-SEEI-ltq46 电力系统静态稳定性分析 ?不计发电机阻尼作用的静态稳定性分析 ?系统状态方程、状态方程的线性化 ?不计阻尼作用的小扰动方程不计阻尼作用的小扰动方程 ?稳定性分析与判定条件稳定性分析与判定条件 ?自由振荡频率 ?计及发电机阻尼作用的静态稳定性分析 ?阻尼转矩、计及阻尼作用的线性化小扰动方程 ?特征方程和特征值特征方程和特征值 ?阻尼对稳定性的影响 ?自发振荡(增幅振荡)及其过程的定性分析 2010-12-16SCU-SEEI-ltq47 线性化小扰动方程 = 0 10 J EqN T S dt d dt d = J N J EqN T D T S dt d dt d 10 不 计 阻 尼 计 及 阻 尼 2010-12-16SCU-SEEI-ltq48 特 征 值 J EqN T S p = 2,1 J EqN