电力系统稳态分析第1章课件

1、电 力 系 统 稳 态 分 析合肥工业大学 杨向真greenleaf_2022-3-141电力系统稳态分析 合肥工业大学2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学2前 言1. 课程内容2. 考核方式2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学3课程内容 教材 电力系统稳态分析，陈珩主编，中国电力出版社，2010年 内容 各元件以及电力网络的数学模型； 潮流计算； 经济优化运行。2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学4课程内容 前修课程电路理论、电机学、电气工程概论 后续课程电力系统暂态分析、发电厂电气部分、继电保护 参考资料电力系统分析，何仰赞、温增银主编，华中科技大学出版

2、社，2002年电力系统分析，褚俊伟主编，中国电力出版社，2003年2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学5考核方式 笔试 120分钟，100分，70%令人纠结的平时成绩 平时 100分，30% 考勤 100分，20%；（ A：100分； B：80分； C：60分； D：0分分） 作业 100分，50% （ A：100分；B：80分；C：60分；D：0分） 课堂提问 100分，30% （ A：100分；B：80分；C：60分； D：0分分）2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学6第一章 电力系统的基本概念 1.1电力系统概述 1.4 电力系统工程学科和电力系统分析课程 1.2

3、 电力系统运行应满足的基本要求 1.3 电力系统的结线方式和电压等级PS的形成和发展现代电力系统电力系统的基本参量和结线图 183118822022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学7 1.1 早期电力系统（PS）的形成1891法拉第-电磁感应，原始的交流发电机、直流发电机和直流电动机特点：特点：电机制造和电力输送技术的发展集中在直流电，100V400V缺点缺点: :输电电压低，输送距离近，功率小法国人M.德波列茨将位于弥斯巴赫煤矿的蒸汽机发出的直流电输送到57km外的慕尼黑，并用以驱动水泵，形成世界上第一个电力系统特点：特点：Vdc15002000V，P=1.5kW，包含了发电、输电、

4、用电设备德国人建立了一个：发电升压传输降压用户的小型电力系统电力系统的发展取得了重大突破特点：凸显了三相交流制的优越性？电力系统蓬勃发展，仅仅数十年，一些国家甚至出现了全国性和跨国性的电力系统，逐步形成现代电力系统2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学8现代电力系统的特点 输电电压 超过1000kV 输送距离 超过1000km 输送功率 超过5000MW 高度自动化 能量管理系统 高压直流输电 HVDC020040060080010001200电压等级（电压等级（kVkV）时间时间189120世纪初19061920s如今彻底解决同步发电机并列运行的稳定性问题，进一步提高输送能力202

5、2-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学9现代电力系统的特点 电源的构成 煤、石油、天然气、核能、水能 风能、太阳能、潮汐能等 负荷的构成 电动机、电灯 电热电炉、整流装置 电动汽车这些特点对电力系统有哪些影响？各种新能源发电并入电网，对电力系统的发电、配电、继电保护、调度管理、稳定性分析等都带来了很大的挑战，是目前国内外电力系统行业的重要研究方向2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学10现代电力系统火力发电厂三峡水电厂变压器高压输电线路2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学11现代电力系统燃料电池发电风力发电海上风力发电光伏发电2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工

6、业大学12现代电力系统_一次系统&二次系统数据采集和传输数据采集和传输测量保护控制装置2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学13电力系统的定义广义的电力系统应该是包括生产电能的设备、输配变电设备、消耗电能的设备、二次系统设备的统一整体。 什么是电力系统2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学14电力系统的基本参量和结线图1. 系统装机容量 (发电机额定有功功率总和, kW/MW/GW )2. 系统年发电量 (发电机全年发电量总和, MWh/GWh/TWh)3. 年用电量（所有用户全年所用电量总和，MWh）4. 最大负荷(一段时间内有功负荷最大值, kW/MW/GW )

7、2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学15电力系统的基本参量和结线图5. 额定频率（交流工频：50Hz，60Hz）6. 最高电压等级（最高额定电压，kV）7. 地理结线图（显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及他们相互间的联结，宏观印象）8. 电气结线图（显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气结线，细致了解）同时参阅2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学16地理结线图2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学17地理结线图2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学18电气结线图_安徽省电力系统电力系统

8、分析中提到的电力系统图，指的是电气结线图2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学191.2 电力系统运行应满足的基本要求 电能的特点 电能不能大量储存（储能） 电力系统暂态过程非常短促（电力系统暂稳态分析的意义） 与国民经济及日常生活关系密切（一级负荷、二级负荷、三级负荷） 可靠 I 级负荷：造成人身事故、设备损坏、产生次品，生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱等 II 级负荷：造成大量减产，将使人民生活受到影响等 III 级负荷：不属于一级、二级的负荷，如小城镇供电等2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学201.3 电力系统运行应满足的基本要求 对电力系统运行的基本要求尽

9、量不间断供电不间断供电无任何要求2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学211.2 电力系统运行应满足的基本要求 优质- 电压（无功功率）35kV 5% 10kV 7% （三相供电）220V单相 +7%、-10%- 频率（有功功率）0.2 Hz （3000MW) 0.5Hz (3000MW) - 波形（1）电压总谐波畸变率和各次谐波电压含有量不超过限值（2）各谐波源用户注入电力系统的谐波电流不超过允许值电热电炉、电力电子设备第六章第五章2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学221.2 电力系统运行应满足的基本要求 经济 燃料成本煤/石油/天然气 厂用电率照明、电动设备 网损率

10、输电线路损耗 环保成本 煤耗率：煤耗率：每生产1kW h电能所消耗的标准煤重，g/ kW h网损率：网损率：电力网络中消耗的电能与向电力网络供应电能的百分比经济性考核指标经济性考核指标2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学23 1.3 电力系统的结线方式和电压等级一、几种典型的结线方式无备用结线优点：简单、经济、运行方便缺点：供电可靠性差 适用范围：（1）三级负荷（2）一级负荷比重不大，且为其单独配置备用电源（3）由采用自动重合闸装置架空线路供电的二级负荷单回路放射式单回路链式独立电源负荷点单回路干线式2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学24有备用结线类型：环形网络、双回

11、路放射式、干线式和链式网络、双端供电 优点：供电可靠性和电压质量高缺点：不经济 适用范围：电压等级较高或重要的负荷环形网络双端供电 1.3 电力系统的结线方式和电压等级2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学25电力系统的电压等级p 电气设备额定电压之间的配合u供电设备：比额定电压等级高5%u受电设备：等于额定电压等级u变压器一次侧作为受电设备：（1）升压变压器，连接发电机，等于发电机的额定电压，即1.05UN（2）降压变压器，连接线路，即UNu变压器二次侧作为负荷的供电设备：（1）比额定电压等级高10%：供电设备高5%UN+自身5%UN损耗（2）若二次侧输电距离较短或变压器阻抗较小时

12、，可以比额定电压等级高5%p 电力系统电压等级：3、6、10、35、110、220、330、5002022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学26电力系统的电压等级用 电 设 备 /线路额 定 线 电 压（kV）交 流 发 电机 线 电 压（kV）变 压 器 线 电 压（kV）一 次 绕 组二 次 绕 组3610351102203305003.156.310.515.75 3及3.15 6及6.3 10及10.5 15.7535110220330500 3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及1138.5121242345及363525及550电力系统的额定电压等级1.05倍倍1倍倍1

13、.05倍倍1.05倍倍1.1倍倍1倍倍1.1倍倍2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学27电力系统中性点的运行方式负负荷荷ABCCCCICb. 中性点不接地负负荷荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)a. 中性点直接接地在我国：u110kV及以上的系统中性点直接接地u60kV及以下的系统中性点不接地单相接地时，接地相电流很大，为避免损坏设备，需迅速切除接地相甚至三相特点：供电可靠性低单相接地时，非接地相对地电压升高为线电压，需提高设备绝缘特点：可靠性高，但绝缘水平要求高2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学28电力系统中性点的运行方式负负荷荷ABCCCCILICICCICBI

14、CAICCICBICAIPELc. 中性点经消弧线圈接地中心点不接地系统出现单相接地时，较大的容性电流可能使接地点电弧不能自行熄灭并引起弧光接地过电压，甚至发生严重的系统性事故加装消弧线圈（电抗线圈）的原理：加装消弧线圈（电抗线圈）的原理：增加感性电流分量，抵消容性电流分量，减小接地点电流，使电弧易于自行熄灭，提高供电可靠性需加装消弧线圈的中性点：需加装消弧线圈的中性点：36kV网络 容性电流30A10kV网络 容性电流20A3560kV网络 容性电流10A2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学29 1.4 电力系统工程学科和电力系统分析课程 电力系统的工程学科的范畴 电力系统理论：

15、面向现代电力系统的理论，是其它各个领域的理论基础。 输配电技术：输配电技术主要涉及超高压输电线路、远距离交直流输电系统设计以及提高输电线路输送能力的方法等方面的研究。 电力系统规划：远景负荷预测、电源规划、网络规划、可靠性分析、环境保护、生态平衡等方面的问题。2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学30 1.4 电力系统工程学科和电力系统分析课程 电力系统的工程学科的范畴 电力系统运行：稳态运行分析、暂态过程分析、安全性分析、电能质量管理、运行方式优化等方面的内容。 电力系统保护：故障分析、元件保护、线路保护、系统性故障保护和过电压及其防护等方面的问题。 电力系统控制：数据采集、个别变

16、量的调节、电能质量控制、运行优化控制、安全性控制、能量管理系统等方面的问题。2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学31电力系统分析课程电力系统稳态 指系统正常的、相对静止的运行状态。 发电量与负荷相等； 所有运行设备的电流/电压/频率、波形在允许范围内； 所有发电机在负荷正常变动和小扰动时保持同步; 运行变量的变化特性与时间无关，描述其特性的是代数方程。2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学32电力系统分析课程电力系统暂态 指电力系统从一种运行状态向另一种状态过渡的过程。 特指电力系统非正常的、变化较大以至引起系统从一个稳定运行状态向另一个稳定运行状态过渡的变化过程。 电力系统暂态中的运行变量与时间有关，描述其特性的是微分方程。2022-3-14电力系统稳态分析 合肥工业大学33电力系统分析课程特点 工程概念很强，既有严格的理论推导，又有必要合