电力系统分析(二)考纲()

1、电力系统（下）复习第九章：负荷特性1、负荷曲线-定义和用途（1）日负荷曲线：系统负荷是随时间变化的，其变化规律可用负荷曲线来描述。电力系统日负荷曲线描 述了一天24小时负荷的变化情况。日负荷曲线对电力系统的运行非常重要，它是安排日发 电计划和确定系统运行方式的重要依据。?24日负荷率：？?？=荡爲其中，？?=百=£ ?日最小负荷系数：？?=空竺?（2）年负荷曲线与年持续负荷曲线：®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。它主要是用来安排发电设备的检修计划，同时也为制定发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据。年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值

2、大小及其持续小时数顺序排列而绘制成。 在安排发电计划和进行可靠性估算时，常用到这种曲线。?18760年最大负荷利用小时数：？?=石一=吊£? ?92、负荷特性（1 ）负荷静特性：代表稳态下负荷功率与电压和频率的关系。CD负荷的电压静态特性：当频率维持额定值不变时，负荷功率与电压的关系负荷的频率静态特性：当负荷端电压维持额定值不变时，负荷功率与频率的关系。P=P N(1 + kpfAf), Q=Q N(1 + kqfAf)与电压的关系 ZIP特性：P=P Nap（V/VN）2+b p（V/Vn）+C p , Q=Q Naq（V/VN）2+bq（V/VN）+ Cq 与频率的关系一一负荷的

3、频率调节效应一次特性：第十章：电力传输的基本概念1、电压降落、电压损耗、电压偏移的概念（输电线路满载和空载的电压分布）（1）电压降落：元件首末端两点电压的相量差（2）电压损耗：两点间电压绝对值之差kv表示,也可（3）电压偏移：网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差，可以用 以用额定电压的百分数表示。元件感性元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决定，电压的相角差则由横分量确定。两端存在电压幅值是传送无功功率的条件，存在电压相角差则是传送有功功率的条件。无功功率将从电压较高的一端流向电压较低的一端，有功功率则从电压相位超前的一端流向电压相位落后的一端。这是交流电力网中关于功率传送的重要

4、概念。相关公式：？- ?= ?+ ?= ? - ? 2纵分量电压偏移（）=?竺X 100?+ ?= ?- ?>? ?= ?2、功率损耗的计算网络元件的功率损耗包括电流通过元件的电阻和等值电抗时产生的功率损耗和电压施 加于元件的对地等值电纳时产生的损耗。（1 ）串连元件（2 ）并联元件? +?相关公式：？?= -(?+ ?) 3、长线的波动方程-三个概念（1 ）自然功率（2）波阻抗（3 ）传播常数 相关公式：？?= ? ?=冷？ ?= ?=鬻;詔？-?+? ?= /_-住 V-? ? "?+? ?+? Y ?+ ?I 7 ?+? a第十一章：电力系统潮流计算1、开式网潮流计算（1

5、）前推回代法2、简单闭式网的潮流计算（1）两端供电网的功率分配与功率分点 自然功率分布与阻抗的共轭成反比（2 ）变压器并列运行时的循环功率to 宁八卡"（？?2+?2>?+?2?相关公式：? =?1+?2+?2CC?1?+(?什?2)?；號2=?劭+?2+?2(?1?=?3、经济功率分布（1 ）功率分布与电阻成反比（2）只有均一网的自然功率分布符合经济功率分布 相关公式：？?罟需尹-?-?-+(?+?*?=?-?+?H?4复杂电力系统的潮流计算（1）潮流方程及其定解条件把实部虚部分开得到两方程，有P、Q、V、？四个变量，故必须给定其中两个才可求解。PQ 节点、 PV 节点、平衡

6、节点平衡节点： 在潮流分布算出以前，网络中的功率损失是未知的，因此，网络中至少有一个节点的有功功率 P不能给定，这个节点承担了系统的有功功率平衡，称之为平衡节点。 （2）非线性代数方程组的求解方法牛顿法和雅克比矩阵的含义N-R 法的优点和缺点牛拉法实质是切线法，是逐步线性化的方法。（2） 极坐标系的 N-R 法求解步骤按上一次迭代算出的?和?（当k=0时取给定的初值），计算各类节点的不平 衡量 A?1 ?（?）， A ?1?（?）， A ?2?（ ?）检验收敛，若收敛则迭代结束，转入计算线路潮流和平衡节点功率，不收敛则继 续计算3 计算雅可比矩阵各元素用修正方程式求节点电压修正量A ?和A ?

7、5 修正各节点电压迭代计数加1，返回第O步继续3） 极坐标系的 PQ 分解法简化 1：把式子11-60的字块N和K略去，即元素都为 0，有 ?-HA ? ?-L?1 ） ?依据为，交流高压电网中，线路电抗比电阻大得多，母线有功功率P主要受相位影响，Q受幅值影响，故？A?7 ?刑? A ?都相当小优点：大大节省了及其内存和解题时间 简化 2（关键）：把系数矩阵 H 和 L简化为常数矩阵?*?=?（?i，j=1,2,3。n-1 ），?=?， j=1,2,3。 m）依据为，一般情况下，线路两端电压的相位差不大（<10-20度），则有cos?约约等于1 ， ? ?s?i?n? ? ?，? ? ?

8、=? ?/?2?优点：作三角分解和用稀疏技巧，可进一步节省机器内存和计算时间 其他简化：计算？?对角线元素时，忽略线路和变压器 ？型等值电路的对地电纳支路依据为：这些因素对有功功率和电压相位影响较小 优点：加快P-?迭代的收敛进程。由于这些简化支涉及修正方程的系数矩阵， 并未修改节点功率平衡方程和收敛判据， 故不会降低计算结果的精度。简化假设及其依据是否影响计算精度？算法优点【注】修正方程式系数矩阵为常系数矩阵 B'和B'，一次三角分解，单次迭代计算时间大大减少； 采用等斜率搜索，有利于克服局部极值影响； 线性收敛，迭代次数多，可达 7 次以上。?相关公式：？ ?= ?E?=

9、?空?S ?=?(?+? ? ?=?=?-?(?) ?)? ? ? ?,?爲? ?21 .邂？? ? ?3?'| . - ? 詡?妙=?+?+?= ?+ ?(?0 :0 ?' ?cos? 1.0 , ?sin? ? ? ? ?疗? ?= -? ?+ ?%?會？? (V?1?P)= -B (V?1? (V?1?Q)= -B(?V第十二章：无功平衡与调压1、各级电网对允许电压偏移的要求（1） 35kV及以上电网：正、负偏移的绝对值之和不超过10%Vn ；（2） 10kV及以下三相供电电压：±7%VN;（3）220V单相供电电压：+7%-10% V N2、中枢点的调压要求（

10、1 ）逆调压：大负荷时，小负荷时，（2 ）顺调压：大负荷时，小负荷时，（3 ）常调压：中枢点电压基本恒定在线路额定电压的102%105%3、调压措施（1）发电机调压（2 ）改变变压器变比（3）无功补偿调压采用静电电容器采用同步调相机（4 ）串联电容器补偿4、调压的计算题（1）分抽头选择（2）电容补偿容量选择按最小负荷选择分抽头中枢点电压等于线路额定电压的 中枢点电压等于线路额定电压；中枢点电压不低于线路额定电压的 中枢点电压高于线路额定电压的105%;102.5%;107.5%;按最大负荷选择补偿容量(3) P99 例 12-5 第一问 第十三章：有功平衡和调频1、一次调频和二次调频的概念频率

11、的一次调整：对应着增大了的负荷，发电机组输出功率增加，频率低于初始值； 反之，如果负荷减小，则调速器调整的结果使机组输出功率减小，频率高于初始值。(或者说，负荷变化将引起频率偏移，系统中凡装有调速器，又尚有可调容量的发电机组都 自动参与频率调整，这就是频率的一次调整)(频率的二次调整由主调频厂承担，调改变机组的有功输出以承担系统的负荷频率的二次调整：当机组负荷变动引起频率变化时，利用同步器平行移动机组功频静 特性来调节系统频率和分配机组间的有功功率。频机组通过调频器移动机组的功率频率静特性，变化，可以做到无差调节。)(1)调速器、同步器2、负荷变化时频率偏差的计算(1)注意检查：发电机出力不能

12、超过其容量上限；(2 )有机组参与二次调频时的计算(3) P117 例 13-2功率-频率特性：？? = ?+?f*+ ?* ? ?+。负荷的频率调节效应系数(或负荷的频率调节效应):?= T? ?=?!?机组的静态调差系数：？=弓？ ?=唱机组功频静特性系数(机组的点位调节功率)1?= ? ?=甞(备用系数)?系统的功率频率静特性系数：K=?+?, K*=?水G*+kD*， 3、二次调频电厂的选择(1 )主调频厂、辅助调频厂1-2个电厂)主调频厂：负责全系统的频率调整(即二次调整，一般是辅助调频厂：只在系统频率超过某一规定的偏移范围时才参与频率调整，一般只有少数几个。非调频厂：在系统正常运行

13、情况下则按预先给定的负荷曲线发电。在选择主调频厂(机组)时，主要应考虑： 应拥有足够的调整容量及调整范围；调频机组具有与负荷变化速度相适应的调整速度；调整出力时符合安全及经济的原则，此外还应考虑由于调频所引起的联络线上交换 功率的波动，以及网络中某些中枢点的电压波动是否超出允许范围。可调容量大，调节速度好；不会引起联络线功率和节点电压越限(2 )丰、枯季主调频厂和辅助调频厂的选择从出力调整范围和调整速度来看，水电厂最适宜承担调频任务。 但是在安排各类电厂的负荷时，还应考虑整个电力系统运行的经济性。在枯水季节，宜选水电厂作为主调频厂，火电厂中效率较低的机组则承担辅助调频的任务；在丰水季节，为了充

14、分利用水力资源，避免弃水，水电厂宜带稳定的负荷，而由效率不高的中温中压凝汽式火电厂承担调频。4、机组出力安排（1 ）热备用与冷备用（2）热备用的要求负荷备用：2%5%Pmax事故备用：5%10%Pmax（3）基荷、腰荷、峰荷载机组间的安排丰水期第十四章：电力系统经济运行1、网损的计算方法概念（1）最大负荷损耗小时法（2）等值功率法2、降低网损的技术措施（1）（2）（3）（4）（5）枯水期提高用户功率因数 改善网络功率分布 合理确定电网电压运行水平 组织变压器经济运行 电网技术改造，降低设备损耗更换线路截面、采用低损耗变压器、减少电压层级 （6 ）减小负荷峰谷差3、发电厂有功出力优化（1）等微增

15、率准则P138 例 14-3（2 ）多个火电厂间的负荷经济分配计算：相关公式：入=dF/d P第十五章稳定的基本概念1、什么是功角稳定电力系统同步运行的稳定性是根据受扰后系统中并联运行的同步发电机转子之间的相 对位移角（或发电机电势之间的相角差）的变化规律来判断的，这种性质的稳定性称为 功角稳定性。简单电力系统具有静态稳定的判据为：?> 0?2、什么事静态稳定和功率极限。电力系统的静态稳定性：一般是指电力系统在运行中受到微小扰动后，独立地恢复到 它原来的运行状态的能力。9999功率极限：p= k；即发电机功率特性的最大值。? ?3、什么是暂态稳定电力系统的暂态稳定性：一般是指电力系统在正

16、常运行时，受一个大的扰动后，能从原 来的运行状态（平衡点），不失去同步地过渡到新的运行状态，并在新运行状态下稳定 地运行（以后可以看到，也可能经过多个大扰动后回到原来的运行状态）4、什么是负荷稳定5、电压稳定的基本概念发电厂经过一定距离的输电线向负荷中心地区供电的系统中，当电源电压和网络结构不变时，负荷节点的电压会随着负荷功率的增加而缓慢下降，当负荷功率增加到一定限值时， 节点电压将发生不可控制的急剧下降，这就是电压崩溃。电压失稳是负荷维持功率平衡而调节阻抗的特性与网络的功率传输特性相互作用的结果，其实就是负荷失稳的一种外在表现。6、转子运动方程7、惯性时间常数的物理涵义是反映发电机转子机械惯

17、性的重要参数，它是转子在额定转速下的动能的两倍除以基准功率。当发电机空载时，如原动机将一个数值等于额定转矩Mn的恒定转矩（MT*=1 ）加到转子上，则转子从静止状态（）启动到转速达额定值（）时所需的时间t，就是发电机组的额定惯性时间常数 TJn8、惯性时间参数的标幺化9、等值机的惯性时间常数 第十六章：电磁功率特性1隐极机和凸极机的电磁功率计算公式2、带串联电阻，并联电阻或并联电抗的简单电网电磁功率计算公式3、励磁调节对功率极限和功率极限角的影响 第十七章：暂态稳定分析1简单电网对称、不对称鼓掌下稳定的判别、极限切除角的计算、极限切除时间的计算2、复杂电网如何根据积分获得的功角曲线判别稳定性3

18、、机网接口是为了解决什么问题 第十八章：电力系统小干扰稳定1、小干扰稳定的特征分析方法的思路和步骤。列写电力系统各元件的微分方程以及联系各元件间关系的代数方程（如网络方程分别对微分方程和代数方程线性化消去方程中的非状态变量，求出线性化小扰动状态方程及矩阵进行给定运行情况的初态计算，确定A矩阵各元素的值确定或判断A矩阵特征值实部的符号，判断系统在给定的运行条件下是否具有静态稳 定性。两种方法，一是直接求出A矩阵的所有特征值；二是求出式dx/dt=AX的特征方程，由特征方程的系数间接判断特征值实部的符号（例如用劳斯法，胡尔维茨法等）2、简单系统微分-代数方程的线性化方法3、低频振荡产生的原因及其抑

19、制方法4、比例式励磁调节器放大倍数选择对小干扰稳定功率极限的影响及其改进措施5、静态稳定储备系数的定义为保证电力系统运行的安全性，不能允许电力系统运行在稳定的极限附近，而要留有一 定的裕度，这个裕度通常用静态稳定储备系数来表示。以有功功率表示的静态稳定储备系数为:?-?0? = X 100%-?0我国现行"电力系统安全检修运行方式喜爱，？?（?>= （15%-20%）;事故后运行方式和特殊运行方式下，？? >=10%第十九章：稳定措施 提高电力系统稳定性和输送能力的一般原则是： 尽可能地提高电力系统的功率极限； 抑 制自然振荡的发生； 尽可能减小发电机相对运动的振荡幅度。

20、措施：CD改善电力系统基本元件的特性和参数；C采用附加装置提高电力系统稳定性；C改善电力系统运行方式及其他措施。1、 会判断某种措施是改善功率极限还是仅改善暂态稳定性能（1）C1 改善发电机及其励磁调节系统的特性 减小发电机的电抗可以提高系统的功率极限和输送能力； 增大发电机的惯性时间常数 ？?可以减小？=?釣?减小发电机受扰动后转子相对动 能的变化量，有利于提高暂态稳定；改善发电机励磁系统也是提高稳定性的重要措施。 强行励磁对提高暂态稳定性的作用， 取决于发电机电势上升速度，这与励磁机电压上升速度有关。减小励磁机的等值时间常 数?和增大强励时励磁电压的顶值，都有利于提高励磁机的电压上升。C2

21、 改善原动机的调节特性快速改变原动机的功率对提高暂态稳定性有良好的作用。原动机的故障调节，利用一 些特殊设备，在系统故障时，根据故障的情况，快速调节原动机的功率。目前已在使用 的汽轮发电机快速动作汽门可以提高暂态稳定性。 （交替关、开快速汽门，如功角开始 增大时关闭汽门，功角开始减小时开放汽门，即在相对速度改变符号的瞬间来控制汽门 的开关，将会得到更好的效果） 。减小变压器的电抗减小电抗，可以提高单回路的输电能力，对提高稳定性有着良好的作用。同时也带来 增大短路电流和增加了继电保护和调压的困难等。®改善继电保护和开关设备的特性 快速切除短路故障对提高电力系统暂态稳定性有着决定性的意义

22、（加快切除速度， 可以减小切除角 ?，既减小了加速面积，又增大了可能的减速面积，从而提高了暂态稳 定性）；按相切除故障并采用重合闸，可以提高电力系统的暂态稳定；®改善输电线路的特性减小输电线的电抗，对提高输电系统的功率极限和稳定性，都有着重要的作用； 提高输电线路的额定电压。从提高电力系统稳定性的角度来看，提高输电线路的 额定电压是为了减小它的电抗；改变输电线路结构以减小电抗；例如，采用分裂导线结构，标准截面的导线，以 及紧凑型分裂导线输电线等。®采用直流输电仅通过直流输电相联系的两大系统间，不存在同步并联运行的稳定问题。此外，还 可以利用直流输电的快速调控能力来提高交流系统的稳定性。（2）3输电线路采用串联电容补偿 在输电线路上串联电容器来减小线路的等值电抗，提高电力系统稳定性。同时应考虑经济性以及补偿度的问题。32 输电线路的并联电抗补偿 线路上并联接入电抗器来吸收线路电容所产生的无功功率，