电力系统分析PPT课件

.,1,电力系统分析理论电气信息学院李华强,.,2,主要内容,第一章电力系统概述第二章电力系统元件模型既参数计算第三章电力网的电压和功率分布第四章电力系统有功功率和频率调整第五章电力系统无功功率和电压调整第六章电力系统三相短路的分析计算第七章电力系统简单不对称故障的分析计算第八章电力系统运行稳定性概论,.,3,1-1电力系统及其发展,电力系统:把生产、输送、分配和消费电能的各种用电设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。一般包括有发电厂，电力网。发电厂：火电、水电、核电、潮汐、风力等。电力网：输电网、配电网、变电所。,内装机容量连年递增，比例由高至低为：水、火、核电。,.,4,.,5,国内电网特点,大规模、超高压、远距离、交直流互联、西电东送、南北互供。特高压的启动：交流1000kV;直流：800kV。,高压输电的原因？,.,6,1-2电力系统的负荷和负荷曲线,一、电力系统的负荷：系统中所有用电设备消耗功率的总和。工业负荷、农业负荷、商业负荷、生活负荷、铁路部门等。动态特性。,.,7,几个工业部门用电设备比重的统计（%）,.,8,二、负荷曲线：,就是以曲线描述某一时间段内符合随时间变化的规律。按负荷可分为有功功率和无功功率负荷曲线（功率因数变化）；按时间可分为日负荷曲线和年负荷曲线。,.,9,1.日负荷曲线,最大负荷Pmax最小负荷Pmin,梯形，便于计算,.,10,负荷率km最小负荷系数,一天的总耗电量日平均负荷,.,11,典型行业有功日负荷曲线分析,（a）钢铁工业负荷；(b)食品工业负荷；(c)农村加工负荷；(d)市政生活负荷,.,12,日负荷曲线的作用,安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据。也可应用在某些控制系统中，如AVC系统。,.,13,2、年最大负荷曲线,描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况，它主要用来安排发电设备的检修计划，同时也为制订发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据。,.,14,3.年持续负荷曲线,按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成，在安排发电计划和进行可靠性估算时，常用到这种曲线。,全年耗电量,最大负荷利用小时数Tmax,.,15,各类用户的年最大负荷利用小时数,在设计电网时，用户的负荷曲线往往是未知的。但如果知道用户的性质，就可以选择适当的Tmax值，从而近似地估算出用户的全年耗电量，即A=PmaxTmax。,.,16,电力负荷的特点,电力负荷的特点是经常变化的，不但按小时变、按日变，而且按周变，按年变，同时负荷又是以天为单位不断起伏的，具有较大的周期性，负荷变化是连续的过程，一般不会出现大的跃变，但电力负荷对季节、温度、天气等是敏感的，不同的季节，不同地区的气候，以及温度的变化都会对负荷造成明显的影响。,.,17,负荷预测,电力系统负荷预测包括最大负荷功率、负荷电量及负荷曲线的预测。负荷预测根据目的的不同可以分为超短期、短期、中期和长期。,.,18,超短期负荷预测,超短期负荷预测是指未来1h以内的负荷预测，在安全监视状态下，需要510s或15min的预测值，预防性控制和紧急状态处理需要10min至1h的预测值。,.,19,短期负荷预测,短期负荷预测是指日负荷预测和周负荷预测，分别用于安排日调度计划和周调度计划，包括确定机组起停、水火电协调、联络线交换功率、负荷经济分配、水库调度和设备检修等，对短期预测，需充分研究电网负荷变化规律，分析负荷变化相关因子，特别是天气因素、日类型等和短期负荷变化的关系。,.,20,中期负荷预测,中期负荷预测是指月至年的负荷预测，主要是确定机组运行方式和设备大修计划等。,.,21,长期负荷预测,长期负荷预测是指未来35年甚至更长时间段内的负荷预测，主要是电网规划部门根据国民经济的发展和对电力负荷的需求，所作的电网改造和扩建工作的远景规划。对中、长期负荷预测，要特别研究国民经济发展、国家政策等的影响。,.,22,负荷预测的思路,负荷预测工作的关键在于收集大量的历史数据，建立科学有效的预测模型，采用有效的算法，以历史数据为基础，进行大量试验性研究，总结经验，不断修正模型和算法，以真正反映负荷变化规律。,.,23,电力负荷预测方法,经典预测方法：指数平滑法；趋势外推法；时间序列法；回归分析法；现代负荷预测方法：灰色数学理论；专家系统方法；神经网络理论；模糊负荷预测。,.,24,负荷预测的意义,负荷预测是电力系统调度、实时控制、运行计划和发展规划的前提，是一个电网调度部门和规划部门所必须具有的基本信息。提高负荷预测技术水平，有利于计划用电管理，有利于合理安排电网运行方式和机组检修计划，有利于节煤、节油和降低发电成本，有利于制定合理的电源建设规划，有利于提高电力系统的经济效益和社会效益。因此，负荷预测已成为实现电力系统管理现代化的重要内容。,.,25,1-3电力系统的额定电压和额定频率,各种用电设备有个指定的电压和频率，这个指定的电压和频率称为用电设备的额定电压和频率。我国电力系统的额定频率规定为50HZ。标准额定电压分三类：100V以下，500V以下，1000V以上。,.,26,1000v以上的额定电压,.,27,电气设备的额定电压,电力线路：额定电压和用电设备的额定电压相等，有时把它们称为网络的额定电压；发电机：规定比网络额定电压高5%；,.,28,变压器的额定电压,一次侧：相当于用电设备，其额定电压与网络相同，与发电机直接相连时，则与发电机相同；二次侧：相当于电源，其额定电压应比线路高5%，考虑变压器内部的电压损（5%），实际应定为比线路高10%。,.,29,用线电压表示的抽头额定电压,升压变压器,降压变压器,.,30,各级电压架空线路的输送能力,.,31,1-4电力系统的接线方式,电力系统的连接图分为2种,电气接线图,地理接线图,.,32,一、电力系统的电气连接方式,无备用,（a）放射式（b）干线式样（c）链式,.,33,有备用,（a）放射式样（b）干线式（c）链式（d）环式（e）两端供电网络,.,34,二、三相电力系统中性点运行方式,电力系统中性点是指接入系统星形连接的变压器或发电机绕组的中性点。它的接地方式是一个涉及到短路电流大小、绝缘水平、供电可靠性、接地保护方式、对通信的干扰、系统接线方式等很多方面的问题。发电机定子绕组Y联结的中性点：不接地；为了防护定子绕组过电压而采用经过避雷器接地。避雷器内部有气隙，所以正常运行和不接地一样。,.,35,二、三相电力系统中性点运行方式,变压器Y接法线圈的中性点：不接地，10-35kV系统多属这类情况。经过一个线性电抗线圈，即消弧线圈接地，10-63kV系统有这种方式。直接接地，110kV及以上电压系统和380220V三相四线低压系统。,.,36,中性点接地或经小电阻接地方式的系统称为有效接地系统或大接地电流系统。中性点不接地或高阻抗接地，接地电流较小的系统称为非有效接地系统或小接地电流系统。为了区别小接地电流与大接地电流系统的界线，目前国际上比较通用的标准是：凡是系统零序电抗X0和正序电抗X1的比值X0X13，且零序电阻与正序电抗之比roX11的系统为有效接地系统。,.,37,1、中性点不接地电力系统,若将对地电容看成三相对称负荷，则中性点为地电位。如果将中性点与地相连，则连接线中电流为零，A相、B相、C相对地都是相电压，而AB、BC、CA间为线电压。各相对地电容电流Ico（小）超前各相电压90。,.,38,中性点不接地系统单项接地,若C相接地，C相自然就成了地电位。此时中性点对地电压会浮动成为电压向量0O(箭头从地画到O，如图所示。,此时A相对地电压向量是，其大小是线电压，同理B相对地电压升为。发生C相接地时，中性点对地电压升高为相电压，而非故障相对地电压升高为线电压。,.,39,单相接地时，三相之间的电压不变（线电压）。只要各相对地绝缘能承受线电压，发生一相接地时对三相用电设备的运行无影响。这是中性点不接地系统的一大优点。按规程规定，在此状态下电网仍可运行2h。但这时应发单相接地预告信号使值班员可寻找接地点并采取相应措施。,.,40,对地电容电流的变化,在相位上正好越前向量90，其值为:,如图所示，C相对地电容电流应为A、B两相对电容电流之和：,又,故,单相接地时接地点的电容电流是正常运行时一相对地电容电流的3倍。,.,41,2、中性点经消弧圈接地系统,在中性点不接地的电力系统中，在发生单相接地时，如果接地电流比较大并且发生断续电弧，将引起线路的电压谐振。在电力系统中规定，10kV电网接地电流大于30A。35kV电网接地电流大于10A。电流中性点宜用经消弧线圈接地,当发生单相接地时，流过接地点的电流是接地电容电流与流过消弧线圈的电感电流之和。如图所示，越前而滞后，所以与相差180,在接地点相互补偿。当与的量值差小于发生电弧的最小电流(最小起弧电流)时，电弧就不会发生，也就不会出现谐振过电压现象了。,.,42,3、中性点直接接地系统,中性点直接