上海电力学院电力系统分析复习要点(祝福版)

一、电力系统的基本概念、元件参数及等值电路1.电力系统：发电、输电、变电、配电、用电；（什么是动力系统？不需要记忆，了解即可）2.电力网络：输电、变电、配电，（由不同电压等级的变电站和电力线路组成）；3.电力线路的额定电压：等于系统的额定电压；我国常见的交流电压等级：220/380V（低压配电网），10kV（中压配电网），35kV（高压配电网），110kV（高压配电网），220kV（高压输电网），330kV（超高压输电网），500kV（超高压输电网），750kV（超高压输电网），1000kV（特高压输电网）；我国常见直流电压等级：±500kV，±660kV，±800kV（特高压直流输电）4.发电机的额定电压：比系统的额定电压高5%；变压器一次绕组的额定电压：直接与发电机相连的，等于发电机的额定电压；不直接与发电机相连的，等于系统的额定电压；变压器二次绕组的额定电压：比系统的额定电压高10%或5%；5.电能不能大量存储，具有瞬时性，所以要求发电和用电之间实现平衡。系统其他特点？6.电力系统运行要求：可靠、经济、优质（指电能质量：电压频率波形）、环保7.电力系统接线方式：无备用（单回路放射式、干线式、树状、）、有备用（双回路网络、环形网络、两端供电网络）无备用主要优点在于简单、经济、运行方便，缺点是供电可靠性差，且长线路时，线路末端电压偏低；有备用的主要优点在于供电可靠性和电压质量高，缺点是可能不够经济，运行工作量大。8.负荷的组成：所有电力用户的电器设备所消耗的电功率总和就是电力系统的负荷，包括同步电动机负荷、异步电动机负荷、电热负荷、整流负荷等。（应该还有照明负荷）发电负荷＝供电负荷＋厂用电（5%），供电负荷＝综合用电负荷＋网损（10%）（网损一般没这么高，其中一部分是由于窃电）9.负荷曲线：日负荷曲线、年最大负荷曲线、年持续负荷曲线负荷率=平均负荷/最大负荷年最大负荷利用小时数=负荷全年耗电量/年最大负荷。（可以这么理解，在此时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。）知道了该用户的年最大负荷利用小时数，乘以该用户的最大负荷，就可以预测总用电量。10.负荷特性：负荷的功率随系统的运行参数(主要是电压和频率)而变化。注意，负荷的频率静态特性，P向上，Q向下。（结合发电机调频，熟悉调频过程）11.负荷模型：恒阻抗、恒电流、恒功率（三个部分的表达形式）12.输电线路的电阻、电抗及电纳Z=R+jX，电阻：反映线路有功功率损失；电感：反映载流导线产生磁场效应（电抗X=2πfL）；Y=G+jB，电导：反映泄漏电流及空气游离产生的有功损失（≈0）；电容：反映带电导线周围电场效应（电纳B=2πfC）。13.中长架空线路的П型等值电路：π型和T型，两端口网络图14.双绕组变压器的参数及等值电路r型等值电路要知道，参数怎么得到：短路损耗→R，短路电压→X，空载损耗→G，空载电流→B，具体的公式要知道（注意各参数的单位），不死记硬背，从两个实验的原理来理解。短路实验：将变压器的一绕组短路，另一绕组加电压，使短路绕组中的电流达到额定值，测绕组上的有功损耗ΔPS及短路电压ΔVS%。短路损耗为铜损（之所以叫铜损，是因为短路损耗主要是绕组中的损耗，绕组都是铜线圈）。空载实验：将变压器一绕组开路，另一绕组加上额定电压，测绕组中的空载损耗ΔP0和空载电流ΔI0%。空载损耗为铁损（因为空载损耗主要是铁心损耗）。（对于两个实验，可以这么记忆，短路实验有绕组短路，电流比较大，因此绕组中的损耗比较大，主要是铜损；空载实验，有一绕组开路，该绕组中没有电流，绕组的损耗比较小，因此空载损耗主要是铁损）15.三绕组变压器等值电路等值电路要知道，参数怎么得到。两个实验的过程大体与双绕组变压器类似，实验测得的量为ΔPS(i-k)，ΔVS(i-k)%，注意怎么由此计算得到R和X。自耦变的等值电路与此类似，注意参数的归算问题16.π型等值电路注意，π型等值电路，没有增加节点数量，因此比较常用。阻抗型等值电路和导纳型等值电路要知道（记导纳型的就好了，阻抗型的很容易得到，都是用变压器一二次侧电流电压比例关系算来的，记不住的时候用原理推到），注意此等值电路中各电压电流向量的方向。17.发电机的等值电路和参数（PPT中没有，是否在同步电机方程那章）18.多电压等级电力网络等值电路的形式和计算19.标幺值和多级网络实际值/基准值，无量纲。一般选择UB和SB为基准，然后计算得到IB、ZB、YB，怎么计算？（注意根号三的倍数关系。）标幺值计算步骤：选择好基本级，一般选多级网络的最高级（如变压器的高压侧）；确定基本级的基准值参数；对各元件的有名值参数进行归算。多级网络的标幺值计算两种方法：一种是先将有名值归算到基本级，然后标幺化；另一种是基准级的基准值归算到待归算级，用各待归算级上的有名值除以各级的基准值。（个人认为搞清楚第一种即可）。（这里的多级网络，意思是多电压等级的网络）二、同步发电机的基本方程20.正方向的规定21.自感、互感的变化规律22.为什么要进行park变换磁链方程和电势方程都是一组以时间的周期函数为系数的方程组，求解困难。变换之后呢？变系数的原因：转子的旋转，转子的d、q轴不对称23.Park变换，Park方程，Park变换及Park方程的物理意义。24.注意，dq0电流与正序、负序、零序电流不能搞混淆。25.发电机稳态运行时的方程、参数及等值电路对于稳态时的电势方程要很熟练，且要知道方程中各参数的含义。(一定要知道每个参数的意义，怎么计算)注意等值电路的电流电压方向，注意相量图Q轴位置的确定，此处最好找一个题练一练。三、26.补充相关概念（了解）Park变化的意义（完整版）：由于定子、转子之间存在相对运动，定子各个绕组的磁路会发生周期性的变化，故其电感系数（自感和互感）或为1倍或为2倍转子角的周期函数（转子角本身是时间的三角周期函数），故电压(磁链)方程是一组变系数的微分方程。通过Park变换，定子的静止三相绕组被三个随转子旋转的等效绕组dd绕组、qq绕组、00绕组所代替，由于这些绕组（包括原来转子绕组）之间均不存在相对运动，故在Park坐标系下的各个绕组的自感和互感均为常数，故电压(磁链)方程是一组常系数的微分方程。电压和功率的分布称为潮流分布，潮流分布的计算称为潮流计算。电力系统三大计算：潮流计算、短路计算、稳定计算。潮流计算的目的：电力系统运行、规划等等关于电磁暂态与机电暂态：扰动（故障）引起电磁暂态、机电暂态。电磁暂态是电压电流等电气运行参数的快速变化过程。机电暂态是角速度等机械运行参数的慢速变化。电力系统电磁暂态分析是研究交流电力系统发生短路（断线）后的电磁暂态过程。故障类型：4种短路类型、2种断线类型。对称故障（三相短路）、不对称故障（不对称短路、断线故障）。不对称短路（横向故障）、断线故障（纵向故障、非全相运行）。简单故障、复杂故障。短路：一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。短路危害：短路电流大使设备过热并产生一定的电动力、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。短路计算目的：电气设备选型、继电保护整定、确定限制短路电流措施、电气接线方式的选择。短路解决措施：继电保护快速隔离、自动重合闸、串联电抗器。27.短路的一般概念短路代表符号：单相短路f(1)，两相短路f(2)，三相短路f(3)，两相接地短路f(1.1)其概率分别为f(1)~65%，f(2)~10%，f(3)~5%，f(1.1)~20%。28.恒定电势源电路三相短路短路电流含有二种分量：基频稳态分量、直流暂态分量。基频稳态分量比短路前电流大，其大小受短路后回路的阻抗值决定。直流暂态分量其大小由短路前电流和短路后电流的交流稳态值决定，并按短路后回路的时间常数Ta衰减为0（出现原因：短路前后电感电流不能突变）。29.最大短路电流条件：短路前线路空载、短路后回路阻抗角90°、电压初始角为0°或180°。出现时间：在短路后0.01秒时刻出现。30.短路冲击电流：指在短路时可能达到的最大短路电流瞬时值。三相电流中那相的直流分量起始值越大，则其短路电流越大。注意冲击系数的有关概念。31.短路电流有效值：一个周期内瞬时电流的均方根。32.短路容量：短路电流有效值同短路处的正常工作电压（一般用网络的平均额定电压）的乘积（三相功率）。33.同步发电机定子三相短路时的物理过程短路后定子绕组短路后出现的电流：基频交流（对各相绕组产生交变磁链，以抵销转子主磁场对定子各相绕组产生的交变磁链）、直流和倍频交流（这两个的作用是维持定子绕阻的磁阻初值不变）突然短路后，定子电流对转子产生电枢反应作用：（1）定子三相基频电流，在空间合成以同步速旋转的磁势，为了维持励磁绕阻磁链不变，励磁绕阻产生一直流电流。（2）定子直流电流和定子倍频电流，合成磁势对于转子产生基频交变的磁链，为了维持励磁绕阻磁链不变，励磁绕阻产生一基频电流。34.发电机的稳态、暂态、次暂态参数和等值电路各电势的含义，变化规律。Eq：是暂态电势，属于运行参数。只能根据给定的运行状态计算出来，无法实测。在运行状态发生突变瞬间能够守恒。E’：暂态电抗后电势，无物理意义，纯粹是虚构的计算用电势。不具有瞬间不突变的性质。Eq’：暂态电势xd’：暂态电抗xd''：纵轴次暂态电抗Eq''：横轴次暂态电势Ed''：纵轴次暂态电势E''：称为次暂态电势注意从相量图的角度求解各电势。注意：有没有Ed和Ed’，有没有xq’和xq’’。（我看课件上没提到，你看看书看看有没有，我也不知道）等值电路，有阻尼和无阻尼两种。两个时间常数，有阻尼和无阻尼的。35.短路暂态过程中发电机定子电流的周期分量此处是否需要找个例题做一做？上一小节的等值电路和时间常数都是为了计算。四、电力系统三相短路电流的实用计算36.相关概念转移电抗：电势源节点和短路点之间的直接联系电抗。起始次暂态电流：短路电流周期分量（指基频分量）的初值。37.各元件的次暂态参数什么是次暂态电抗x’’？x’’静止元件：与稳态参数相同；旋转元件：不同于稳态参数（同步电动机：x’’=xd’’，E0’’=1.05~1.1；异步电动机：x’’=0.2，E0’’=0.9；综合负荷：x’’=0.35，E0’’=0.8）注意：这些都是以额定运行参数为基准的标幺值。这几个参数掌握不掌握，参考相关例题看看吧，应该不会涉及到。38.计算曲线利用计算曲线来确定短路后任意指定时刻短路电流的周期分量。39.计算电抗把归算到发电机额定容量的外接电抗的标幺值和发电机纵轴次暂态电抗的标幺值之和定义为计算电抗40.计算曲线法的计算步骤绘制等值网络；进行网络变换；将转移电抗换算成计算电抗；根据计算电抗及短路指定时刻查计算曲线；计算电路电流周期分量有名值。41.起始次暂态电流、冲击电流的实用计算（课件没有，参考课本）42.短路电流周期分量的近似计算（课件没有，参考课本，注意与35小节的联系）短路电流计算应该会有一个题，三和四应该只会出一道题吧。43.补充关于同步发电机三相短路：电磁暂态过程中：绕组磁链守恒产生自由直流分量，电磁感应产生的为自由交流分量.abc基频交流～dq0直流，abc直流～dq0基频交流，abc倍频交流～dq0基频交流。①定子绕组电流：1.基频稳态分量：由转子稳态直流分量生成，不衰减。2.基频暂态分量：包含暂态分量（以Td’衰减）、d轴次暂态分量（以Td”衰减）、q轴次暂态分量（以Tq”衰减）。3.直流暂态分量和倍频暂态分量：为了保持短路前定子绕组的磁链，产生恒定的静止磁链，以Ta衰减②励磁绕组电流：1.直流稳态分量分量：由外施励磁电压产生2.直流暂态分量：由于短路后定子基频电流增大，为了抵制电枢反应磁场在励磁绕组交链产生磁链，维持励磁绕组的磁链不变而产生。（以Td’衰减）3.基频分量：定子直流电流产生磁场与转子相对运动而产生（以Ta衰减）③D绕组电流：1.直流暂态分量：为维持直轴阻尼绕组的磁链不变而产生（以Td”衰减）2.基频暂态分量：定子直流电流产生磁场与