电力系统基础总复习2013课件

1、第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 电力系统电力系统生产、输送、分配和消耗电能的各生产、输送、分配和消耗电能的各种电器设备连接在一起而组成的整体。种电器设备连接在一起而组成的整体。 电力系统的组成：发电厂，输电网，配电网，负电力系统的组成：发电厂，输电网，配电网，负荷荷 确定额定电压的原则：确定额定电压的原则： 用电设备：线路额定电压用电设备：线路额定电压 发电机：比线路额定电压高发电机：比线路额定电压高5 变压器：一次侧：线路额定电压（发电机：变压器：一次侧：线路额定电压（发电机：5） 二次侧：比线路额定电压高二次侧：比线路额定电压高10第二章第二章 电力网各元件的等值电路和

2、参数计算电力网各元件的等值电路和参数计算 架空输电线路参数：架空输电线路参数： 电阻：电阻： 电抗：电抗： 单导线：单导线： 分裂导线：分裂导线： 电导：电导： 电纳：电纳：S/rseqseqNlg14450ln062802DD.DD.LfxsbeqsbeqNlg14450ln062802DD.DD.Lfx2LVPgg6eqeqN10lg5872rD.Cfb几个距离的概念：（1）导线轴线间的距离D；（2）不同材料的单股导线的自几何均距Ds非铁磁材料单股线：非铁磁材料多芯线：铁芯铝线：14sDre0.779rsD0.7240.771 rsD0.770.9 r（3）分裂导线的自几何均距Dsb分裂根

3、数为2：sbsDD d分裂根数为3：23sbsDD d分裂根数为4：34sbsD1.09 D d（4）互几何均距3eq122331DD D D若三相呈正三角形：eqDD若三相呈水平排列：eqD1.26D（5）导线等值半径eqDeqr分裂根数为2：eqrrd分裂根数为3：32eqrrd分裂根数为4：34eqr1.09 rd 架空输电线等值电路：架空输电线等值电路： 形等值电路形等值电路 近似模型：近似模型： 修正模型：修正模型： 精确模型：精确模型：lblgYlxlrZ0000jjlbkYlxklrkZ0b0 x0rjjlZYlYKYZYZYZKZYZsh1ch2sh变压器等值电路变压器等值电路

4、GTjBTRTjXTGTjBTR1jX1R2jX2R3jX3变压器参数：变压器参数：双绕组变压器的参数计算双绕组变压器的参数计算32N2NST10SVPR3N2NST10100%SVVX32N0T10VPG32NN0T10100%VSIB21212N1NT3w/ww/wV/Vk或5. 变比：变比：4. 电纳（电纳（S）：）：3. 电导（电导（S）：）：2. 电抗（电抗（ ）：）：1. 电阻（电阻（ ）：）：三绕组变压器的参数计算三绕组变压器的参数计算)2S(1)1S(33)S(2S3)1S(3)3S(22)S(1S2)3S(2)1S(32)S(1S1212121PPPPPPPPPPPP32N2

5、NS10SVPRii%21%21%21%)2S(1)1S(33)S(2S3)1S(3)3S(22)S(1S2)3S(2)1S(32)S(1S1VVVVVVVVVVVV3N2NS10100%SVVXii3. 导纳及变比：导纳及变比：同双绕组变压器同双绕组变压器2. 电抗电抗1. 电阻电阻位）位）基准值（与有名值同单基准值（与有名值同单）实际有名值（任意单位实际有名值（任意单位标幺值标幺值 BS标么制：基准值选取： ，平均额定电压：3.15，6.3，10.5，15.75，37，115，230，345，525avV第三章 电力系统潮流计算电压降落：已知V2，S2222222222VjVVRQXPjV

6、XQRPVd2222VXQRPV2222VRQXPV2221222221VVVarctg)V()VV(V电压降落：已知V1，S11111VXQRPV1111VRQXPV11122121121112)()(VVVarctgVVVVVjVVV或末端电压111111111VjVVRQXPjVXQRPVd功率损耗：XVQPQRVQPPLLLLLL222222功率分布：121V2VRjX1LS2LSI1S2S1BS2BS1I2ILBBBLLLLBLSSSSSSSSSSSSS21211121222%100%122121PPSSSSSSLBB输电效率线路总功率损耗：给定不同点的电压功率给定不同点的电压功率迭

7、代计算（精确）迭代计算（精确）AAVLRTjXLjXTRBVDVTGTjBASASAS BSDSBSLDS0S1BQ2BQ）图（b 给定末端负荷功率与首端电压（如给定给定末端负荷功率与首端电压（如给定SLD，VA）设全网为额定电压设全网为额定电压VN； 计算功率损耗（不计电压损耗），推算全网功率计算功率损耗（不计电压损耗），推算全网功率分布、始端功率；（分布、始端功率；（前代前代） 由始端电压、功率向末端推算电压降落（不再另算由始端电压、功率向末端推算电压降落（不再另算功率损耗），计算各母线电压。（功率损耗），计算各母线电压。（回代回代） 反复反复迭代迭代直到收敛（精度）、直到收敛（精度）、两

8、步计算近似两步计算近似ab121aS1aI12S12I2bS2bI1aZ12Z2bZ1S2S1I2I两端供电网的潮流计算：ZV)VV(ZSZSZSZV)VV(ZSZSZSNabbNbaa212211节点导纳矩阵：nnnVYI特点：对称；稀疏；直观；321333231232221131211321VVVYYYYYYYYYIII自导纳和互导纳的物理意义自导纳和互导纳的物理意义令令 ， ，则：，则：当当k=ik=i时，时， 。当网络中除节点。当网络中除节点i i之外，所有其他节点之外，所有其他节点都接地，从节点都接地，从节点i i注入网络的电流和节点注入网络的电流和节点i i的电压之比，为的电压之比

9、，为节点节点i i的自导纳。它等于与节点的自导纳。它等于与节点i i直接相连的各支路导纳之和。直接相连的各支路导纳之和。0kVkjVkiikjVIY,0)(0kjVjiiiiVIY ijiiiyyY0自导纳和互导纳的物理意义自导纳和互导纳的物理意义当当 时，当网络中除节点时，当网络中除节点k k之外，所有其他节点都接地，之外，所有其他节点都接地，从节点从节点i i注入网络的电流和节点注入网络的电流和节点k k的电压之比，为节点的电压之比，为节点i i和和k k之之间的互导纳。实际上节点间的互导纳。实际上节点i i的电流是自网络流入大地的，的电流是自网络流入大地的， 等于节点等于节点i i，k

10、k直接相连的支路导纳的负值。直接相连的支路导纳的负值。ikYik ikikyY追加支路法修改节点导纳矩阵第四章 电力系统有功平衡与频率调整系统频率取决于有功功率的动态平衡三种负荷，三次调频（手段：调速器，调频器，负荷的最优分配）负荷的有功频率特性负荷的频率调节效应系数)aaaa( ffPaffPaffPaPaPNDNNDNNDNDNNNDNDNDDPfKf/fP/PK发电机组的静态频率特性发电机组的静态调差系数：发电机组的单位调节功率：取值范围： （可调，但有限）NGNGNNfPP/Pf/fGNNGGNNG11PfKPfK255004002071625060040GG

11、K,.K,.水轮发电机组：汽轮发电机组：电力系统的有功频率特性：PP2Of2ff1BAP1PD0PGPDPG(f)PD (f)PD(f)单机系统的单位调节功率：DGrDDNGNGD0KKkKPPKfPK,PPKKfPKKKGNNiGniiGGNiGniiGniiGG111调频与调压的关系：先调频，后调压多机系统频率的一次调整：等值单位调节功率niiNiGGNGPPK11有功功率和系统负荷在各类电厂间的合理分配等微增率原则负荷的合理分配：丰水期、枯水期第五章 无功功率平衡与电压调整系统电压取决于系统无功功率的平衡无功负荷：（1）异步电动机（2）变压器无功损耗：12（3）输电线路：35KV以下，1

12、10KV以上无功电源：（1）发电机（2）同步调相机（3）静止电容器（4）静止无功补偿器系统无功功率调整：无功功率就地平衡原则中枢点电压调整：逆调压、顺调压、常调压电压调整措施：发电机励磁、变比、无功分布、线路参数降压变压器分接头选择（升压变压器）：（1）最大负荷时：（2）最小负荷时：（3）分接头：（4）校验：2max2maxmax12max2max1max1NTNtVVVVVVVV2min2minmin12min2min1min1NTNtVVVVVVVV2min1max11ttavtVVV并联无功补偿选择一般原则：静止电容器：（1）最小负荷无补偿时，确定变压器变比：（2）最大负荷全补偿，确定补

13、偿容量：kVkVXVkVkVXkVQCCCCC2222222kVVXVkQmaxmaxCmaxCC2222同步调相机：（1）最大负荷时按额定容量过励磁：（2）最小负荷时按（0.50.65）欠励磁：（3）变比：2222kkVVXVQmaxmaxCmaxCC2222kkVVXVQminminCminCC22222222minCmaxCminminCmaxmaxCVVVVVVk串补电容选择：11QVVVXCCCCNCXInVmaxNCNCCImnVQ3maxCNCImI各种调压措施的比较与应用第六章 短路的基本概念和三相短路计算短路的概念，类型恒定电势源（概念）的三相短路（1）短路电流的周期分量与非

14、周期分量（2）短路冲击电流，短路电流有效值，短路功率三相短路实用计算：（1）起始次暂态电流，冲击电流LDimLDimimIkIki 22第七章 电力系统元件序阻抗和等值电路对称分量法序阻抗的特点：（1）各序相互独立；（2）某序电流只产生同序电压；（3）计算不对称短路，各序单独计算，叠加；利用对称分量法计算不对称短路的原理发电机，变压器，输电线路，负荷的三序阻抗不同变压器接线形式和中性点运行方式时的零序等值电路各序网络的指定1201120ISISIIabcabc第八章 电力系统不对称短路分析计算单相短路，两相短路，两相接地短路的边界条件，复合序网，正序电流，短路电流；复合序网概念正序等效定则：附

15、加电抗，比例系数电压电流经变压器的相位变换非全相断线的计算横向短路故障，故障端口纵向断线故障，故障端口单相断线（两相短路接地），两相断线（单相短路）的计算，复合序网第第9章章 电力系统运行稳定性的基本概念电力系统运行稳定性的基本概念 u同步运行状态：同步运行状态：指系统中所有并联运行的同步电机都有相同的电角速度。此时，表征系统运行状态的参数接近不变，称系统处于稳定运行状态。u电力系统同步稳定性：电力系统同步稳定性：指电力系统在运行中受到微小的或大的扰动之后能否继续保持系统中的同步电机（主要是同步发电机）间同步运行。u同步运行稳定性的判据同步运行稳定性的判据：根据受扰后系统中并联运行的同步发电机

16、转子之间的相对位移角的变化规律来判断。因此又称功角稳定性。u电力系统电压失稳：电力系统电压失稳：长大干线在传输大量功率时，受端系统的电压会下降，有时会出现不可逆转的电压持续下降，或电压长期滞留在安全运行所不能容忍的低水平上而不能恢复。u电力系统稳定性的破坏，会造成大量用户供电中断，甚至整个系统瓦解，后果非常严重。（如美国的8.14大停电）发电机转子运动方程发电机转子运动方程 )(eTJNJNNPPTMTdtddtd 223JNN2.74G D nT10S隐极式发电机的功率特性隐极式发电机的功率特性sindqeXVEPddqeXVXVEQ2cos凸极发电机的功率特性凸极发电机的功率特性q2qdq

17、EddqE VXXVPsinsin2X2XX第第10章章 电力系统的静态稳定性电力系统的静态稳定性u利用小扰动法分析简单电力系统静态稳定u简单电力系统的静态稳定判据u自动励磁调节器对静态稳定的影响u复杂电力系统静态稳定的判别方法和静态稳定储备系数的计算2 21 1 不计发电机的阻尼作用不计发电机的阻尼作用考虑发电机的电磁功率特性的转子运动方程如下qNEJ01SA0T qqqEE0EPPS TdXAX,Xdt 0aqES0PP P0 qNEJddtSddtT 写成矩阵形式：2 2 简单电力系统的静态稳定简单电力系统的静态稳定qq0Eq00E0ddPE VScosdXu从以上分析可见，简单电力系统

18、的静态稳定判据是：qES0090 qES0u对应的运行参数表示的稳定判据为：u极限情况： ，0max90u极限功率为：qq00E maxdE VPX2 2 简单电力系统的静态稳定简单电力系统的静态稳定u静态稳定储备系数的必要性：为了保证电力系统运行的安全性，不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。u以有功功率表示的静态稳定储备系数为：%100PPPKEmsmp22 计及发电机阻尼计及发电机阻尼计及发电机阻尼时，转子运动方程如下：qNENJJddtSDddtTT q2NENN1,2JJJSDDp2T2TT qNENJJ01SADTT q2JTE2NT dPPDdt （D为综合阻尼

19、系数）线性化的状态方程为：系数矩阵A为：特征根为：2 2 简单电力系统的静态稳定简单电力系统的静态稳定比例式励磁调节器对系统静态稳定性影响的结论：比例式励磁调节器对系统静态稳定性影响的结论：u比例式励磁调节器可以提高和改善电力系统的静态稳定性。调节器扩大了稳定运行的范围（称稳定域），发电机可以在 的一定范围内运行，极限功率也有所提高，增强了输电线的输送能力；u具有比例式励磁调节器的发电机，不能在 的情况下稳定运行，其极限功角也达不到 所确定的 。在实用中，适当整定放大系数，可以近似地用 来确定功率极限，即采用 的发电机模型。u调节器放大系数的整定是应用比例式励磁调节器的关键。既不能太大，也不能

20、太小，要兼顾维持电压能力和提高功率极限两个方面。qES0qES0qES0,0 EqmaxqES0qE0 3 自动励磁调节器对静态稳定的影响自动励磁调节器对静态稳定的影响比例式励磁调节器对系统静态稳定性影响的结论：比例式励磁调节器对系统静态稳定性影响的结论：u多参数的比例调节器优于单参数的比例调节器。可以用一多参数的比例调节器优于单参数的比例调节器。可以用一个参数的调节扩大稳定域，另一个参数的调节来提高稳定极个参数的调节扩大稳定域，另一个参数的调节来提高稳定极限。限。实际电力系统中，大都装设了实际电力系统中，大都装设了PSS或微机励磁调节器，它或微机励磁调节器，它们都具有很强的综合处理能力，能协调各输入量之间的关系，们都具有很强的综合处理能力，能协调各输入量之间的关系，按运行状态自动调节参数，对抑制系统振荡、提高稳定极限按运行状态自动调节参数，对抑制系统振荡、提高稳定极限从而提高系统的稳定性都有着显著的效果。从而提高系统的稳定性都有着显著的效果。3 自动励磁调节器对静态稳定的影响自动励磁调节器对静态稳定的影响采用自动调节励磁装置采用自动调节励磁装置减小元件电抗减小元件电抗采用串联电容器采用串联电容器改善系统结构和采用中间补偿设备改善系统结构和采用中间补偿设备4 提高静态稳定性的措施提高静态稳定性的措施四、