电力系统分析理论-期末复习 刘天棋 丘晓燕版

12010-12-16SCU-SEEI-ltq1总结一、基本概念二、元件参数和等值电路三、电压和功率分布的计算四、频率调整和电压调整五、三相短路的分析计算六、不对称故障的分析计算七、电力系统稳定性分析2010-12-16SCU-SEEI-ltq2™额定电压和额定频率\电气设备的额定电压™发电机™线路™变压器一.基本概念2010-12-16SCU-SEEI-ltq3二.元件参数和等值电路™架空输电线路的等值电路™变压器的等值电路及参数计算™电力系统的稳态等值电路(标幺值的等值电路，平均额定电压)2010-12-16SCU-SEEI-ltq422*2(*)(BBnnNBBBVSSVXVSXX×==）（有名值）2010-12-16SCU-SEEI-ltq5例2-787.05.10100305.1026.0222)1()(2)(*)(*)(1=××=×==BBNGNGNGBGVSSVXXX33.05.101005.315.101005.101002222)1()(12)1(%*)(12=××=××==BBNTNTSBTVSSVVXX22.0121100804.022)(*)(3=××===ΙΙBBLBLVSXXX2010-12-16SCU-SEEI-ltq6例2-8™发电机和变压器的电抗：nBNavBnavNBBnnNBSSXVSSVXVSSVXX×=×=×=*22*22**)(）（）（）（22010-12-16SCU-SEEI-ltq7三.电压和功率分布的计算™网络元件的电压降落和功率损耗™开式网络的电压和功率分布™闭式网络的电压和功率分布(步骤)™多级电压环网的功率分布™电力网的电能损耗2010-12-16SCU-SEEI-ltq8¾网络元件的电压降落和功率损耗22222222PRQXVVPXQRVVδ+⎫Δ=⎪⎪⎬−⎪=⎪⎭(3-8)2010-12-16SCU-SEEI-ltq9功率损耗)(22jXRIS+=Δ)()(222jXRVS+=21211BVQB−=ΔNSIjPQjPS100%00000+Δ=Δ+Δ=Δ2010-12-16SCU-SEEI-ltq10¾开式网络的电压和功率分布（1）用VN求得各点的运算负荷（2）从末段线路开始，用VN依次计算各段线路的功率损耗（3）用VA和已求得的功率分布，从A点开始逐段计算电压降落，求得Vb和VcVd2010-12-16SCU-SEEI-ltq11闭式网络的电压和功率分布SSZVVVZSZSSSZVVVZSZSCLDNAAkiiCLDNAAkiiiiΙΙΙΙ∑∑=ΙΙΙΙ∑∑=Ι+=−+=+=−+=∑∑*1*2**1**2*1**1*)(')(2010-12-16SCU-SEEI-ltq12均一网RRQRRPRRSSRRQRRPRRSRXRRXRSSkiiikiiikiiikiiikiiikiiikiiiiijjjj∑=∑=∑=ΙΙ∑=∑=∑=∑∑∑=Ι∑∑∑∑∑∑∑+==+==−−=1'1'1'1111)1()1(32010-12-16SCU-SEEI-ltq13各段线路的单位阻抗相等llQllPllSSllQllPllSlZlZSSkiiikiiikiiikiiikiiikiiikiiijj∑=∑=∑=ΙΙ∑=∑=∑=∑=Ι∑∑∑∑∑∑∑+==+===1'1'1'1110*10*2010-12-16SCU-SEEI-ltq14多级电压环网的功率分布™循环功率的产生21kk≠SSTT21≠+SCSLDT1SLDT2™环路电势和循环功率的计算∗∗∗∗+−≈+−≈2121)1()1(122''122TTNLTTNHcZZkkVZZkkVS2010-12-16SCU-SEEI-ltq15¾电力网的电能损耗™最大负荷损耗时间法τΔ=ΔmaxPATPPA0maxΔ+τΔ=Δ2010-12-16SCU-SEEI-ltq16四、频率调整和电压调整™电力系统的频率特性™电力系统的频率调整™电力系统有功功率的最优分配™无功平衡与电压水平的关系™电压调整的基本概念™电压调整的方法和手段2010-12-16SCU-SEEI-ltq17电力系统的频率特性™负荷的频率调节效应系数（响应系数）fPtgKDDΔΔ==β™机组的单位调节功率(功频静特性系数)fPKGGΔΔ−==δ1∗∗∗∗ΔΔ−==fPKGGδ1NGNGGfPKK∗=∗∗∗ΔΔ−=ΔΔ−=PfPPffGNNδ2010-12-16SCU-SEEI-ltq18电力系统的频率特性™频率的一次调整™频率的二次调整∗∗∗∗∗ΔΔ−=+=fPKKkKDDGr0系统单位调节功率42010-12-16SCU-SEEI-ltq19互联系统的频率调整KPPKKPPPPfGDBAGBGADBDAΔ−Δ−=+Δ+Δ−Δ+Δ−=Δ)()(BAGADABGBDBAABKKPPKPPKP+Δ−Δ−Δ−Δ=Δ)()(2010-12-16SCU-SEEI-ltq20电力系统有功功率的最优分配™发电机组的耗量特性™等耗量微增率准则2010-12-16SCU-SEEI-ltq21电压调整的基本概念™中枢点的三种调压方式\逆调压\顺调压\常调压2010-12-16SCU-SEEI-ltq222121/)(/)(kVQXPRkVkVkVVNGGi+−≈Δ−=2010-12-16SCU-SEEI-ltq23电压调整的方法和手段™变压器分接头的选择例5-2,例5-3™利用无功补偿调压(例5-6)\补偿设备为静电电容器\补偿设备为同步调相机™串并联补偿的比较2010-12-16SCU-SEEI-ltq24五、三相短路的分析计算™三相短路的基本概念™同步发电机基本方程及其三相短路™电力系统三相短路的实用计算52010-12-16SCU-SEEI-ltq25¾三相短路的基本概念™短路冲击电流：短路电流的最大可能瞬时值=−+=−+=pmaapmpmimITTIIi)]/01.0exp(1[)/01.0exp(pmimIk2010-12-16SCU-SEEI-ltq26™短路电流的最大有效值：22]2)1[(pimpimIkII−+=2)1(21−+=impkI2010-12-16SCU-SEEI-ltq27™短路功率（短路容量）：BtBBtavttavtIIIVIVSIVS===333*标幺值：*I=2010-12-16SCU-SEEI-ltq28¾同步发电机基本方程及其三相短路™派克变换的物理意义™发电机基本方程™发电机暂态和次暂态电势,电抗的定义及计算方法2010-12-16SCU-SEEI-ltq29¾电力系统三相短路的实用计算™起始次暂态电流和冲击电流的实用计算™短路电流计算曲线的应用2010-12-16SCU-SEEI-ltq30起始次暂态电流和冲击电流的计算(1)选取基准,计算各元件标幺值,得出等值网络(2)进行网络化简(3)计算短路点的起始次暂态电流(4)计算负荷点的残余电压(5)计算短路点的冲击电流例6-562010-12-16SCU-SEEI-ltq31短路电流计算曲线的应用（1）绘制等值网络（2）网络的等值（3）求各等值机对短路点的转移电抗（4）求各等值机对短路点的计算电抗（5）由Xjsi查表得指定时刻短路周期电流（6）无限大电源提供的短路电流（7）计算短路周期电流的有名值例题6-62010-12-16SCU-SEEI-ltq32六、不对称故障的分析计算™对称分量法™电力系统的各序网络™简单不对称短路的分析计算™不对称短路时网络中电流和电压的计算2010-12-16SCU-SEEI-ltq33¾电力系统的各序网络™零序网络\变压器的零序等值电路2010-12-16SCU-SEEI-ltq34¾简单不对称短路的分析计算™单相接地短路™两相短路复合序网,相量图™两相接地短路™正序等效定则)()(1)(1nnaXXjEIΔΣΣ+=&&表7-2例7-22010-12-16SCU-SEEI-ltq35¾不对称短路时网络中电流和电压的计算Y/Δ-11连接的变压器正负序分量经过变压器时，将发生相位移动2010-12-16SCU-SEEI-ltq36七、电力系统稳定性分析™功率特性™电力系统静态稳定性分析™电力系统暂态稳定性分析™提高电力系统稳定性的措施72010-12-16SCU-SEEI-ltq37稳定概念和功率特性™发电机的转子运动方程™简单电力系统的功率特性™励磁对功率特性的影响,各种电势表示的功率特性2010-12-16SCU-SEEI-ltq38™发电机的转子运动方程∗∗∗Δ=−=PPPdtdTeTNJ22δω**()iiNiNTieiJiddtdPPdtTδωωωω⎫=−⎪⎪⎬⎪=−⎪⎭2010-12-16SCU-SEEI-ltq39δδ2sin2sin2ΣΣΣΣΣ⋅−+=qdqddqEXXXXVXVEPqδ⋅−+δ=ΣΣ′2sin2sin2qqEXXVVPqΣ′dXqE′Σ′dXΣ′dXδδ2sin2sin2ΣΣ⋅−+=qTLqTLTLGVXXXXVXVVPqqG用q轴电势表示的功率特性qGqqVEE和'2010-12-16SCU-SEEI-ltq40TLTLGVXVVPGδsin=δ′′′=Σ′sindEXVEPδ=ΣsinqQEXVEPQ2010-12-16SCU-SEEI-ltq4120020000⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=ΣΣVXPVXQVEqqQ20020000⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛′+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛′+=′ΣΣVXPVXQVEdd0000cos1δ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−+=ΣΣΣΣVXXXXEEqdqdQq0000cos1δ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛′−+′=′ΣΣΣΣVXXXXEEqdqdQq2010-12-16SCU-SEEI-ltq42电力系统静态稳定性分析™简单电力系统静态稳定的实用判据™简单电力系统的小扰动分析法™不计发电机阻尼作用的静态稳定性分析™计及发电机阻尼作用的静态稳定性分析82010-12-16SCU-SEEI-ltq43电力系统静态稳定性分析简单电力系统静态稳定的实用判据\稳定极限\静态稳定储备系数2010-12-16SCU-SEEI-ltq44电力系统静态稳定性分析™简单电力系统的小扰动分析法\小扰动法的原理\李雅普诺夫运动稳定性定义\线性系统的稳定性\非线性系统的线性近似稳定性判断法\用小扰动法分析电力系统静态稳定的步骤\简单电力系统的小扰动分析法2010-12-16SCU-SEEI-ltq45用小扰动法分析电力系统静态稳定的步骤(1)列各元件微分方程和网络方程(2)微分方程和网络方程的线性化(3)求线性化小扰动状态方程及矩阵A(4)对给定运行情况进行潮流计算，求得A矩阵各元素的值(5)确定或判断A矩阵特征值实部的符号，判定系统在给定运行条件下是否稳定2010-12-16SCU-SEEI-ltq46电力系统静态稳定性分析™不计发电机阻尼作用的静态稳定性分析\系统状态方程、状态方程的线性化\不计阻尼作用的小扰动方程\稳定性分析与判定条件\自由振荡频率™计及发电机阻尼作用的静态稳定性分析\阻尼转矩、计及阻尼作用的线性化小扰动方程\特征方程和特征值\阻尼对稳定性的影响\自发振荡(增幅振荡)及其过程的定性分析2010-12-16SCU-SEEI-ltq47线性化小扰动方程⎥⎦⎤⎢⎣⎡ΔΔ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡ΔΔωδωωδ010JEqNTSdtddtd⎥⎦⎤⎢⎣⎡ωΔδΔ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡ω−ω−=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡ωΔδΔΣJNJEqNTDTSdtddtd10不计阻尼计及阻尼2010-12-16SCU-SEEI-ltq48特征值JEqNTSpω−±=2,1JEqNJNJNTSTDTDpωωω−±−=ΣΣ22,1)2(2不计阻尼计及阻尼92010-12-16SCU-SEEI-ltq49由特征值判定稳定与否SEq0时系统稳定Seq0时系统不稳定DΣ00EqS0EqS系统非周期失稳系统稳定DΣ00EqSJNEqTDS42Σω且系统周期性失去稳定JNEqTDS42Σω0EqS或系统非周期性失去稳定不计阻尼计及