电力系统分析

;1.综合负荷的定义答：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和就是电力系统的负荷，亦称电力系统的综合用电负荷。它是把不同地区、不同性质的所有的用户的负荷总加起来而得到的。2.综合负荷、供电负荷和发电负荷的区别及关系答：综合用电负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电力系统的供电负荷。供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率就是各发电厂应该发出的功率，称为电力系统的发电负荷。1.负荷曲线的定义答：反映一段时间内负荷随时间而变化的规律用负荷曲线来描述2.日负荷曲线和年负荷曲线的慨念答：负荷曲线按时间长短分，分为日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线描述了一天24小时负荷的变化情况；年负荷曲线描述了一年内负荷变化的情况。3.日负荷曲线中最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷率、最小负荷系数的慨念24Pdt；负荷率k是日平均负荷P与日最大负荷P之mP P;最小负荷系数a是日最小负荷P跟日最大负荷P之比，即a=P P4.日负荷曲线的作用答：日负荷曲线对电力系统的运行非常重要，它是调度部门安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据。5.年最大负荷曲线的定义和作用答：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。6.年持续负荷曲线的定义、最大负荷利用时数的慨念、年持续负荷曲线的用途答：年持续负荷曲线是按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而绘制成，作用是安排发电计划和进行0答：当频率维持额定值不变时，负荷功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性；负荷模型ZIP是指在电力系统分析计算中对负荷特性所作的物理模拟或数学描述，负荷模型分为静态模型和动态模型。P2.负荷频率静态特性的线性模型.;maxminmax9-2若题图9-1作为系统全年平均日负荷曲线，试作出系统年待续负荷曲线，并求出年平均负荷及最大负荷利用小有功功率有功功率/MW持续时间/h（3）最大负荷利用小时数(y)9-3某工厂用电的年待续负荷曲线如题图9-3所示。试求：工厂全年平均负荷，全年耗电量及最大负荷利用小时数Tmax。av(y);0（3）最大负荷利用小时数1P0WP8 )2V)2)2δV2.电压降落、电压损耗、电压偏移的定义有所不同答：网络元件的电压降落是指元件首末端两点电压的相量差，即V一V=(R+jX)I；把两点间电压绝对值之差称为表示，也可以用额定电压的百分数表示。若某点的实际电压为V，该处的额定电压为V，则用百分数表示的电压偏移NVN3.电压降落公式的分析（为何有功和相角密切相关，无功和电压密切相关？）；答：从电压降落的公式可见，不论从元件的哪一端计算，电压降落的纵、横分量计算公式的结构都是一样的，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。高压输电线的参数中，电抗要比电阻;量是因传送无功功率而产生，电压降落的横分量则因传送有功功率产生。换句话说，元件两端存在电压幅值差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。4.网络元件功率损耗的计算公式﹝分串联支路和并联支路的两种情况﹞答：网络元件主要是指输电线路和变压器。电流在线路的电阻和电抗上产生的功率损耗为222222210LoLoT5.输电线路何时作为无功电源、何时作为无功负荷oI% I%N传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率，线路成为无功负载，当传输功率较小（小于00（2）线路阻抗的功率损耗和输电效率3）线路首端和未端的电压偏移。LDLDLD2LDRLDLDVLDLD输电线路等效电路LD•V1••VLDjδ•VLD2;222LD222V22LDDX22xV22LDLD10-2若上题的负荷功率因数提高到0.95，试作同样计算，并比较两题的计算结果。LDLDLD2LDRLDLD222222222V22LD222222V22LDLDc②知V，算Vc②知V，算V22cbbcbcd|cdd;1.已知供电点电压和负荷节点功率时的计算方法（逆功率传输方向计算功率损耗，顺功率传输方向计算电压降落，看NL32=33V2NL22=22V2N222L12=11V2N|cd|cd21.两端供电网络功率分布的计算公式﹝掌握假设的条件和两个功率分量式11-7﹞;答：①第一部分由负荷功率和网络参数确定，阻抗共轭值成反比的关系分配；②第二部分与负荷无关，它可以在网络中负荷切除的情况下，由两个供电点的电压差和网络参数确定。2.什么是循环功率的定义答：由两端电压不等而产生的功率叫循环功率，它与负荷无关，当两电源点电压相等时，循环功率为零。3.两台变压器BYQ并联的功率分布计算例11-411-8P764.功率自然分布和经济分布的慨念答：功率在环形网络中是与阻抗成反比分布的，这种分布称为功率的自然分布。功率在环形网络中与电阻成反比分布时，功率损耗为最小，这种功率分布为经济分布。iΣ待求量；③平衡节点在潮流分布算出以前，网络中的功率损失是这个节点承担了系统的有功功率平衡。3.潮流方程中平衡节点存在的必要性﹝潮流计算前有功网损未知,且电网中节点电源的相角须有参考轴﹞点电压相位的参考，这个节点称为基准节点。为了计算上的方便，常将平衡节点和基准节点选为同一个节点。4.潮流计算的约束条件（问答必考）iminiimaxGiminGiGimaxGiminGiminGiGimaxijijmaxijijmax1.用单变量非线性方程解释牛顿-拉逊法的一般思路的交点。如果第k次迭代中得到x(k)，则过x(k),y(k)=f(x(k))点作一切线，此切线同x轴的交点便确定了下一个近似解x(k+1)。由此可见，牛顿-拉夫逊法实质上就是切线法，是一种逐步线性化的方法。f(x(k))迭代计算的通式：x(k+1)=x(k)-f,(x(k))=x(k)+Δx(k)牛顿法的几何解释;2.潮流方程雅可比短阵的慨念(k)(k)i,j个元素Jij=ij是第i个函数f(x,x,...,x)对第j个变量x的偏导数；上角标（k）表示J阵的每一个元素都在点(x(k),x(k),...,x(k))处取值。3.潮流方程的直角坐标和极坐标的表达式,了解节点和电压相量的表示形式,潮流方程存在不同的形式表达式：答：潮流方程的直角坐标iiiijijijΣiij=1ijjijjij=1ijjijj|Qi=fiΣn(Gijej-Bijfj)-eiΣn(GijiiiiiiΣijijijj=1lj=1jijlj=1i,j两节点电压的相角差。ijij4.潮流计算的基本步骤（问答必考）答1）形成节点导纳矩阵。（2）设定节点电压的初值。（3）将各节点电压初值代入求得修正方程式中的不平衡量。（4）将各节点电压初值代入求雅可比矩阵的各元素。（5）求解修正方程式，求得各节点电压的增量。（6）计算各节点电压的新值，返回第3步进入下一次迭代，直到满足收敛判据为止。（7）最后计算平衡节点功率和线路功率、损耗。4.用牛顿-拉逊法进行潮流计算的基本步骤lj=1j=1ijlj=1j=10;ijiijij|δfjδejijiijijδfjk-Bikfk)-Giiei-Biifiiiei-GiifiiΣ|ikiiii=-2fiiijijijiijii0iijijV1ZS2S3ZSZ4;22N22NN(2)用已知的电压及第一步求得的功率分布，求出线路各点电压。(3)根据求得的电压分布，重算功率分布。232322b.;解：输电线路采用简化Π型等值电路，变压器采用励磁回路11-10.简单电力系统如图11-10所示，已知各段线路阻抗和节点功率为：Z12=10+j16Ω,Z13=13.5+j21Ω,Z23=24+j22Ω,.;22223 2 233+=+ZZGZZ1122e(0)=3(0)=03(0)(0)(0))0)(0)(0)(0)))J=2=2-Σ3(G2jfj2jj222(1)(1)|f1)23;(0)+Δe(0)=f(0)+Δf(0)(0)+Δe(0)=f(0)+Δf(0)1.无功负荷的无功特性：分串联之路和并联之路（填空）V2mmσ值时，无功功率主要由漏抗中的无功损耗决定，因此，随电压下降反而具有上升的性质。2.变压器的无功特性答：变压器的无功损耗Q包括励磁损耗ΔQ和漏抗中的损耗ΔQ，励磁功率大致与电压平方成正比，当通过变压器的视在功率不变时，漏抗中损耗的无功功率与电压平方成反比，因此，变压器的无功损耗电压特性也与异步电动机的3.输电线路的无功特性功率较小时，线路成为无功电源。4.无功电源的种类（填空）5.无功功率平衡的含义答：系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和。为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长，系统还必须配置一定的无功备用容量。令Q为电源供应的无功功率之和，Q为无功负荷之和，LDQ为网络无功功率损耗之和，LQ为无功功率备用，则系统中无功功率的平衡关系式是：允许电压偏移的范围（填空）及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的±7%；220V单相供电电压允许偏移为额定电压的+7%和-10%。答1）调节励磁电流以改变发电机端电压VG2）适当选择变压器的变比；（3）改变线路的参数4）改变无功功率的分布2.电力系统三种调压方式及含义（填空必考）（1）逆调压：在大负荷时升高电压(1.05UN)，小负荷时降低电压(UN)。.;答：对应额定电压V的称为主接头，改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头。N==1TV2V;②升压变压器分接头的选择：V;②升压变压器分接头的选择：2解：先计算最大/最小负荷时变压器的电压损耗SSS31.5MVA31.5MVA选最接近的分接头V1t=107.25kV并校验低压母线的实际电压2tmax2tmin可见所选分接头是能满足电压要求的。答：思路：合理的配置无功功率补偿容量，以改变电力网的无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损①补偿设备为静电电容器：原则：在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部退出。②补偿设备为同步调相机：原则：调相机在最大负荷时按额定容量过励磁运行，在最小负荷时按（0.5~0.65）额定容量欠励磁运行。1.有功负荷的三种分量已及它们的各调整方法（填空）的负荷分量；第三种：变化缓慢的持续变动负荷。调整方法：①频率的一次调整（发电机组的调速器进行调整②二次调整（调频器参与调整③联合调整（调度安.;1.负荷的频率特性DDK=Kf/P，K、K称为负荷的频率调节效应系数或简称为负D*DNDNDD*D*2.发电机的频率特性（静态调差系数，单位调节功率）PDββfNf有功负荷的频率静态特性答：当调速器的调节过程结束，建立新的稳态时，发电机的有功出力同频率之间的关系称为发电机组调速器的功率—Δf/fPΔf/fP NΔP/Pf*NN表明某台机组负荷改变时相应的转速（频率）偏移。例如，当δ=0.05，*②调差系数的倒数就是机组的单位调节功率（或称发电机组功频静特性系*GNK的数值表示频率发生单位变化时，发电机组输出功率的变化量。调差系GPPGf0fNf发电机组的功频静特性数的大小对频率偏移的影响很大，调差系数愈小（即单位调节功率愈大），**G*G*3.电力系统的有功功率—频率静态特性值越大，负荷增减引起的频率变化就越小，频率也就越稳定。电力系统功率-频率静态特性P5.负荷的频率特性和发电机的频率特性的分合成，发电机的满载PDDPDPAPA.GN;答：当n台装有调速器的机组并联运行时，可根据各机组的调差系数和单位调节功率算出其等值调差系数δ(δ*)，或算出等值单位调节功率KG(KG*)。PKPGi*fGi*fNΣG*P;等值调差系数：*1KG*P=GNGiNΣGiNΣδi=1i*D*解1）计算系统的单位调节功率，令系统中发电机组的总额定容量等1，即发电机组的等值单位调节功率为G*D*K答：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，系统负荷的初始增量：系统负荷的初始增量：K3.互联系统的频率调整独立性：各自进行二次调频可实现交换功率增量等于零。相互性：为对方系统进行二次调频。ABDAGAKAKABBAB-DGK=ADBGBBDAGAAB; DAGA=DBGBKKAB,则联络线上的交换功率增量ΔP便等于零，若B不进行二次调整，则ΔP=0，其负荷变化量ΔP将由系统A的二次调整来承担，这时联络线的功率增量BKDAB荷增量全由联络线的功率增量来平衡，这时联络线的功率增量最大。4.主调频厂的慨念和选择原则原则：①应拥有足够的调整容量及调整范围；②调频机组具有与负荷变化速度相适应的调整速度；③调整出力时符5.频率调整和电压调整的关系或它们的调节顺序答：当系统由于有功不足和无功不足因而频率和电压都偏低时，应该首先解决有功功率平衡的问题，因为频率的提高因而无助于改善系统的运行条件。GxGN=x*N每台发电机承担P=MW=80MW，因此，增加MW负荷后，每台发电机可承担=G1=K=GΣ==一G1=K相同的K下，Δf变大4倍。1.网损，网损率的慨念.;量占供电量的百分比，称为电力网的损耗率，简称网损率或线损率。电力网损耗率=电力网损耗电量÷供电量×100%2.降低网损的技术措施（问答必考）答：①提高用户的功率因数，减少线路输送的无功功率；②改善网络中的功率分布；③合理地确定电力网的运行电压水平；④组织变压器的经济运行；⑤对原有电网进行技术改造。3.通过变压器经济运行，降低网损的基本原理答：当总负荷功率为S时，并联运行的k台变压器的总损耗为ΔPT(k)NN当变压器轻载运行时，绕组损耗所占比重相对减小，铁芯损耗的比重相对增大，在某一负荷下，减少变压器台数，就能降低总的功率损耗。为了求得这一临界负荷值，我们先写出负荷功率为S时，k—1台并联运行的变压器的总损耗使NT(k)T(k-1)cr=SN0scrcrFθ耗量特性PηηληλPG效率曲线和微增率曲线这就是著名的等微增率准则。F