暂态分析总复习

1、第一章第一章 同步发电机突然三相同步发电机突然三相 短路的分析短路的分析 n第一节第一节 短路的一般概念短路的一般概念 n第二节第二节 同步发电机突然三相短路后的物同步发电机突然三相短路后的物 理过程及短路电流的近似分析理过程及短路电流的近似分析n第三节第三节 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程n第四节第四节 同步发电机的暂态参数和效电路同步发电机的暂态参数和效电路 n第五节第五节 同步发电机的次暂态参数和效电路同步发电机的次暂态参数和效电路 n第八节第八节 自动励磁调节对短路电流的影响自动励磁调节对短路电流的影响 第二节第二节 同步发电机突然三相短路同步发电机突然三相短路后的物理过程及

2、短路电流近似分析后的物理过程及短路电流近似分析同步发电机突然短路后定、转子电流分量及对应关系同步发电机突然短路后定、转子电流分量及对应关系I、I、I的概念的概念重点：重点：短路电流的变化特点及其原因短路电流的变化特点及其原因第二节第二节 同步发电机突然三相短路同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析后的物理过程及短路电流近似分析（四）（四） 定子、转子回路电流分量对应关系与衰减定子、转子回路电流分量对应关系与衰减定子：定子：基频交流电流基频交流电流 直流电流直流电流 2 2倍频交流电流倍频交流电流励磁：励磁：励磁电流励磁电流 附加直流电流附加直流电流 基频交流电流基频交流电流D绕组

3、：绕组：附加直流电流附加直流电流 基频交流电流基频交流电流Q绕组：绕组：基频交流电流基频交流电流第二节第二节 同步发电机突然三相短路同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析后的物理过程及短路电流近似分析定子：定子：基频交流电流基频交流电流 直流电流直流电流 2 2倍频交流电流倍频交流电流励磁：励磁：励磁电流励磁电流 附加直流电流附加直流电流 基频交流电流基频交流电流D绕组：绕组：附加直流电流附加直流电流 基频交流电流基频交流电流Q绕组：绕组：基频交流电流基频交流电流两个衰减过程两个衰减过程Td d、Td d一个衰减过程一个衰减过程Ta a第二节第二节 同步发电机突然三相短路同步发电

4、机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析后的物理过程及短路电流近似分析d0qdXEIId0qdXEIId0qdXEII空载短路电流公式空载短路电流公式第二节第二节 同步发电机突然三相短路同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析后的物理过程及短路电流近似分析X当很大时，显然XXXXXXXdddd0qdXEIId0qdXEIId0qdXEIIIII III fff变化过程变化过程第二节第二节 同步发电机突然三相短路同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析后的物理过程及短路电流近似分析d0/ XEId0qdXEIId0qdXEIId0qXEI空载空载 负载负载 结论：结论

5、：负载短路电流小于空载短路电流负载短路电流小于空载短路电流 负载短路电流与空载短路电流的比较负载短路电流与空载短路电流的比较 第三节第三节 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程abc坐标下坐标下电感系数的特点电感系数的特点派克变换的物理意义、目的、研究方法及其应用派克变换的物理意义、目的、研究方法及其应用重点：重点：掌握掌握dq0坐标下的发电机基本方程及其特点坐标下的发电机基本方程及其特点磁链方程磁链方程QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLMMM

6、MMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMML第三节第三节 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程三、派克变换及其应用三、派克变换及其应用拉氏变换拉氏变换从时域变换到频域，微分方程变从时域变换到频域，微分方程变为代数方程为代数方程对称分量变换对称分量变换从不对称空间变换到对称空间从不对称空间变换到对称空间派克变换派克变换把变系数微分方程变换为常系数把变系数微分方程变换为常系数微分方程微分方程傅立叶变换、小波变换等等傅立叶变换、小波变换等等综合相量综合相量sincosmqmdIiIi显然显然t0t000diqi为直流为直流第三节第三节 同步发电机的基本方程同步发电机的基本方程

7、派克变派克变换矩阵换矩阵P212121120sin120sinsin120cos120coscos32abcdq0Piidq01abciPi派克变换实现了不同坐标系电流派克变换实现了不同坐标系电流 的等价变换的等价变换0000110000dqQDf0qdQDf0qdQDff0qdssppppppiiiiiiRRRRRRuuuu派克方程的简化派克方程的简化忽略电阻、忽略忽略电阻、忽略S、忽略定子回路电磁暂态过程、忽略定子回路电磁暂态过程第四、五节第四、五节 同步发电机参数和等值电路同步发电机参数和等值电路内容：内容：正常运行时的电压方程和相量图。正常运行时的电压方程和相量图。 暂态参数和等值电路

8、暂态参数和等值电路 次暂态暂态参数和等值电路次暂态暂态参数和等值电路 第四、五节第四、五节 同步发电机参数和等值电路同步发电机参数和等值电路重点：重点：掌握同步发电机电抗掌握同步发电机电抗xd、xd、xd,同步发电机电势同步发电机电势Eq、Eq、Eq,同步发电机时间常数同步发电机时间常数Td、Td、Ta、Tf物理意义、计算方法和等值电路，并比较其大小。物理意义、计算方法和等值电路，并比较其大小。 第四、五节第四、五节 同步发电机参数和等值电路同步发电机参数和等值电路掌握同步发电机暂态电势、次暂态电势不突变的原因。掌握同步发电机暂态电势、次暂态电势不突变的原因。 重点：重点：虚构电动势的概念虚构

9、电动势的概念根据虚构电动势绘制相量图根据虚构电动势绘制相量图虚构电动势虚构电动势 dqdqQiXXEEQdqqqEiXRiuQqdqqdqdjjjjjEiiXiiRuuqdqqdQjjjjiiXRuuEqddqdqqqqdqddEiXRiRiuiXRiRiu代入代入组合组合qdqqdQjjjjiiXRuuE以相量表示以相量表示IZUEQqQjEEQqdjuuUqdjiiIqqjXRZ QE在虚轴（j）轴上dqdqQiXXEEqQXIjUIZUEqddqqiXuEqXI jdXIjUEdqdqQiXXEE第二章第二章 电路系统故障的电路系统故障的 计算机算法计算机算法 n第一节第一节 概述概述

10、n第二节第二节 电力系统故障计算的等效网络电力系统故障计算的等效网络n第三节第三节 对称短路计算对称短路计算n第四节第四节 简单不对称故障计算简单不对称故障计算 n第五节第五节 复杂故障的计算方法复杂故障的计算方法 第二、三节第二、三节 电力系统故障计算机计算电力系统故障计算机计算 会列写用于短路计算的导纳型节点方程会列写用于短路计算的导纳型节点方程重点：重点：掌握阻抗矩阵元素的求解方法掌握阻抗矩阵元素的求解方法对称故障时故障处短路电流计算对称故障时故障处短路电流计算对称故障时非故障处短路电流计算对称故障时非故障处短路电流计算fffffIZUU00fffIzUfffffzZUI0第四章第四章

11、电力系统运行稳定性的基本电力系统运行稳定性的基本 概念和各元件的机电特性概念和各元件的机电特性n第一节第一节 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 n第二节第二节 同步发电机组的机电特性同步发电机组的机电特性 n第三节第三节 发电机励磁系统与原动机系统发电机励磁系统与原动机系统 数学模型数学模型 第一节第一节 电力系统运行稳定性电力系统运行稳定性 的基本概念的基本概念 电力系统稳定的基本概念电力系统稳定的基本概念静态稳定、暂态稳定、动态稳定的定义静态稳定、暂态稳定、动态稳定的定义重点：重点：系统失稳的原因、失稳后现象、不稳定的危害系统失稳的原因、失稳后现象、不稳定的危害稳定

12、的分类及其原因稳定的分类及其原因第一节第一节 电力系统运行稳定性电力系统运行稳定性 的基本概念的基本概念 电力系统运行稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下电力系统运行稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下受到某种受到某种干扰干扰后，能否经过后，能否经过一定时间一定时间后回到后回到原来的运行状态原来的运行状态或者过渡到一个或者过渡到一个新的稳态运行状态新的稳态运行状态的问题。如果能够，则认的问题。如果能够，则认为系统在该正常运行状态下是稳定的。反之，若系统不能回为系统在该正常运行状态下是稳定的。反之，若系统不能回到原来的运行状态或者不能建立一个新的稳态运行状态，则到原来的运行状态或者不能建

13、立一个新的稳态运行状态，则说明系统的状态变量没有一个稳态值，而是随着时间不断增说明系统的状态变量没有一个稳态值，而是随着时间不断增大或振荡，系统是不稳定的。大或振荡，系统是不稳定的。 稳定的基本概念稳定的基本概念第一节第一节 电力系统运行稳定性电力系统运行稳定性 的基本概念的基本概念 静态稳定静态稳定：是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失步或自发振荡，自动恢复到初始运行状态的能力。步或自发振荡，自动恢复到初始运行状态的能力。暂态稳定暂态稳定：是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机组保：是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机组保持同步运行并过渡到新

14、的或恢复到原来稳态运行状态的能力。持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行状态的能力。动态稳定：动态稳定：是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程运行稳定性的能力调节和控制装置的作用下，保持长过程运行稳定性的能力 第二节第二节 同步发电机组的机电特性同步发电机组的机电特性 发电机转子运动方程发电机转子运动方程掌握发电机组的惯性时间常数及物理意义。掌握发电机组的惯性时间常数及物理意义。重点：重点：推导隐极机以推导隐极机以Eq、Eq、E、UG表示的有功功率表达式表示的有功功率表达式功率极限、暂态磁阻功率的概念功率极限、暂态

15、磁阻功率的概念隐极机、凸极机隐极机、凸极机功率极限的区别功率极限的区别)(1dd)1(ddeTJ*0*PPTtt)(1dd)1(ddeTJ0PPTtt转子运动方程转子运动方程 )(1dd)1(ddeTJ0PPTtt发电机转子运动方程式，是电力系统稳定性分析计算中最基本发电机转子运动方程式，是电力系统稳定性分析计算中最基本的方程，方程式初看似乎简单，但它的右函数，即机械功率和的方程，方程式初看似乎简单，但它的右函数，即机械功率和电磁功率却是复杂的电磁功率却是复杂的非线性非线性函数。在实际的多机电力系统中，函数。在实际的多机电力系统中，电磁功率不单与本台发电机的电磁特性、励磁调节系统特性等电磁功率

16、不单与本台发电机的电磁特性、励磁调节系统特性等有关，而且还与其他发电机的电磁特性、负荷特性、网络结构有关，而且还与其他发电机的电磁特性、负荷特性、网络结构等有关，它是电力系统稳定性分析计算中最为复杂的部分。可等有关，它是电力系统稳定性分析计算中最为复杂的部分。可以说，以说，电力系统稳定性计算的复杂性和工作量，取决于发电机电力系统稳定性计算的复杂性和工作量，取决于发电机电磁转矩电磁转矩( (或功率或功率) )的描述和计算的描述和计算。（一）简单系统中发电机的功率（一）简单系统中发电机的功率1.1.隐极同步发电机的功隐极同步发电机的功角特性角特性 qqddqdqde)j)(j(ReReIUIUII

17、UUIUPdqdddqq0 xIUxIUE(l) (l) 以空载电动势和同步以空载电动势和同步电抗表示发电机电抗表示发电机 xUEPEsindqq功率极限功率极限暂态磁阻功率暂态磁阻功率（2 2）以暂态电动势和暂态电抗表示发电机）以暂态电动势和暂态电抗表示发电机 xxxxUxUEPEsin22sindddd2dqq 功率极限出现在功率极限出现在功角大于功角大于90度时度时第二节第二节 同步发电机组的机电特性同步发电机组的机电特性 暂态磁阻功率的出现带来了功角特性计算的复杂化，在工程近暂态磁阻功率的出现带来了功角特性计算的复杂化，在工程近似计算中往往采取进一步的简化似计算中往往采取进一步的简化

18、EqEdsin xUEPE经典发电机模型经典发电机模型xxEUExxIsin1arcsinarcsinddddqxxxxUxUEPEsin22sinqdqd2dqq磁阻功率磁阻功率磁阻功率的影响：磁阻功率的影响：（1 1）使功率极限略有增加；）使功率极限略有增加；（2 2）使极限功率在）使极限功率在900，则，则D的正、负将决定系统是否稳定：的正、负将决定系统是否稳定：D0，系统总是稳定的。由于一般，系统总是稳定的。由于一般D不是很大，不是很大，p为负实部为负实部的共轭根，即系统受到小干扰后，的共轭根，即系统受到小干扰后，和和作衰减振荡。作衰减振荡。D0，系统不稳定。一般，系统不稳定。一般p为

19、正实部的共轭根，系统受到小为正实部的共轭根，系统受到小干扰后，干扰后，和和作增幅振荡，即系统振荡失稳。作增幅振荡，即系统振荡失稳。第三节第三节 自动调节励磁系统对自动调节励磁系统对 静态稳定性的影响静态稳定性的影响 励磁参数对静态稳定的影响（只掌握结论）励磁参数对静态稳定的影响（只掌握结论）了解：了解：电力系统稳定器的作用电力系统稳定器的作用低频振荡概念及产生原因低频振荡概念及产生原因调节调节励磁对静励磁对静态稳定影态稳定影响的综述响的综述第五节第五节 提高提高电力系统静态电力系统静态 稳定性的措施稳定性的措施掌握改善静态稳定的措施及其原理。掌握改善静态稳定的措施及其原理。 重点：重点：一、采

20、用自动调节励磁装置一、采用自动调节励磁装置=90=90人工稳定区人工稳定区Eq、Xd Eq、Xd 第五节第五节 提高提高电力系统静态电力系统静态 稳定性的措施稳定性的措施二、减小元件的电抗二、减小元件的电抗sindqExUEP（一）采用分裂导线（一）采用分裂导线（二）采用串联电容补偿（二）采用串联电容补偿串联电容补偿度串联电容补偿度Kc（=xc/xL） 补偿度必须取合适的值补偿度必须取合适的值 第五节第五节 提高提高电力系统静态电力系统静态 稳定性的措施稳定性的措施三、提高线路标称电压等级三、提高线路标称电压等级 sindqExUEP 提高线路额定电压必须加提高线路额定电压必须加强线路的绝缘、

21、加大杆塔的尺强线路的绝缘、加大杆塔的尺寸并增加变电所的投资。因此，寸并增加变电所的投资。因此，一定的输送功率和输送距离对一定的输送功率和输送距离对应一个经济上合理的线路额定应一个经济上合理的线路额定电压等级。电压等级。 第五节第五节 提高提高电力系统静态电力系统静态 稳定性的措施稳定性的措施四、改善系统的结构和采用中间补偿设备四、改善系统的结构和采用中间补偿设备（一）改善系统的结构（一）改善系统的结构 加强系统的联系，例如增加输加强系统的联系，例如增加输电线路的回路数。另外，当输电线电线路的回路数。另外，当输电线路通过的地区原来就有电力系统时，路通过的地区原来就有电力系统时，将这些中间电力系统

22、与输电线路连将这些中间电力系统与输电线路连接起来也是有利的。接起来也是有利的。 （二）采用中间补偿设备（二）采用中间补偿设备装设静止补偿器（装设静止补偿器（SVC） 第六章第六章 电力系统的暂态稳定性电力系统的暂态稳定性n第一节第一节 电力系统的暂态稳定性概述电力系统的暂态稳定性概述 n第二节第二节 简单电力系统暂态稳定性分析简单电力系统暂态稳定性分析n第三节第三节 发电机转子运动方程的数值解法发电机转子运动方程的数值解法n第四节第四节 自动调节系统对暂态稳定性的影响自动调节系统对暂态稳定性的影响 n第七节第七节 提高电力系统暂态稳定性的措施提高电力系统暂态稳定性的措施 第二节第二节 简单电力

23、系统暂态简单电力系统暂态 稳定性分析稳定性分析一、一、机电暂态分析时的简化条件及原因机电暂态分析时的简化条件及原因 二、二、加速面积、减速面积、等面积定则加速面积、减速面积、等面积定则三、掌握三、掌握极限切除角的计算极限切除角的计算四、简单系统的暂态稳定判据四、简单系统的暂态稳定判据五、五、会画加速面积减速面积会画加速面积减速面积 重点：重点：第二节第二节 简单电力系统暂态简单电力系统暂态 稳定性分析稳定性分析三、极限切除角和极限切除时间三、极限切除角和极限切除时间 如果对应于某一故障切除角，最大可能的减速面积与加速如果对应于某一故障切除角，最大可能的减速面积与加速面积大小相等，则系统处于稳定

24、的极限情况，大于这个角度切面积大小相等，则系统处于稳定的极限情况，大于这个角度切除故障，系统最大可能的减速面积将小于加速面积，系统失去除故障，系统最大可能的减速面积将小于加速面积，系统失去稳定。这个角度称为极限切除角稳定。这个角度称为极限切除角 mc应用等面积定则可以方便地确定极限切除角应用等面积定则可以方便地确定极限切除角 0dsindsinhcmc000MMPPPPm0 0c cm mh hgabcdefP PIIIIIIPIIhPkIIMIIIM0IIMhIIIM0h0ccoscosarccosPPPPPm0 0c cm mh hgabcdefP PIIIIIIPIIhPk第二节第二节

25、简单电力系统暂态简单电力系统暂态 稳定性分析稳定性分析摇摆曲线摇摆曲线 为了判断系统的暂态稳定性，还需知道转子抵达极限切除角为了判断系统的暂态稳定性，还需知道转子抵达极限切除角所用的时间，即所谓故障的极限切除时间所用的时间，即所谓故障的极限切除时间 可以通过求解故可以通过求解故障时发电机转子运动障时发电机转子运动方程来确定功角随时方程来确定功角随时间变化的特性间变化的特性 tlim, ct第三节第三节 发电机转子运动方程发电机转子运动方程 的数值解法的数值解法一、显示积分、隐式积分的概念一、显示积分、隐式积分的概念二、二、改进欧拉法计算摇摆曲线的过程与公式改进欧拉法计算摇摆曲线的过程与公式了解

26、：了解：第七节第七节 提高提高电力系统暂态电力系统暂态 稳定性的措施稳定性的措施一、快速切除故障与自动重合闸一、快速切除故障与自动重合闸二、发电机强行励磁二、发电机强行励磁三、三、电气制动电气制动四、联锁切除部分发电机四、联锁切除部分发电机五、快关汽门五、快关汽门重点：重点：一、改变制动功率一、改变制动功率(发电机输出的电磁功率发电机输出的电磁功率)(一一)故障的快速切除和自动重合闸装置的应用故障的快速切除和自动重合闸装置的应用 切除故障时间是继切除故障时间是继电保护装置动作时间电保护装置动作时间和断路器动作时间的和断路器动作时间的总和。目前已能做到总和。目前已能做到短路后短路后0.06s切除故切除故障线路，其中为保护障线路，其中为保护装置动作时间装置动作时间0.02s，为断路器动作时间为断路器动作时间0.04s。单相自动重合闸单相自动重合闸第七节第七节 提高提高电力系统暂态电力系统暂态 稳定性的措施稳定性的措施(二二)对发电机施行强行励磁对发电机施行强行励磁%90%85发电机都具有强行励磁装置，以保证当系统发生故障而使发电发电机都具有强行励磁装置，以保证当系统发生故障而使发电机端电压低于额定电压机端电压低于额定电压 时迅速而大幅度地增加励时迅速而大幅度地增加励磁，从而提高发电机电动势，增加发电机输出的电磁功率。强磁，从而提高发电机电动势，增加发电机输出的电磁功率