电力系统分析理论总结

2019/8/5SCU-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2019/8/5SCU-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2019/8/5SCU-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)2019/8/5SCU-SEEI-ltq422*2(*)(BBnnNBBBVSSVXVSXX）（有名值）2019/8/5SCU-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BBLBLVSXXX2019/8/5SCU-SEEI-ltq6例2-8发电机和变压器的电抗：nBNavBnavNBBnnNBSSXVSSVXVSSVXX*22*22**)(）（）（）（2019/8/5SCU-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多级电压环网的功率分布电力网的电能损耗例题3-4，习题3-82019/8/5SCU-SEEI-ltq8网络元件的电压降落和功率损耗22222222PRQXVVPXQRVV(3-8)2019/8/5SCU-SEEI-ltq9功率损耗)(22jXRIS)()(222jXRVS21211BVQBNSIjPQjPS100%000002019/8/5SCU-SEEI-ltq10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VcVd2019/8/5SCU-SEEI-ltq11闭式网络的电压和功率分布SSZVVVZSZSSSZVVVZSZSCLDNAAkiiCLDNAAkiiii*1*2**1**2*1**1*)(')(2019/8/5SCU-SEEI-ltq12均一网RRQRRPRRSSRRQRRPRRSRXRRXRSSkiiikiiikiiikiiikiiikiiikiiiiijjjj1'1'1'1111)1()1(2019/8/5SCU-SEEI-ltq13各段线路的单位阻抗相等llQllPllSSllQllPllSlZlZSSkiiikiiikiiikiiikiiikiiikiiijj1'1'1'1110*10*2019/8/5SCU-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''122TTNLTTNHcZZkkVZZkkVS2019/8/5SCU-SEEI-ltq15电力网的电能损耗最大负荷损耗时间法maxPATPPA0max2019/8/5SCU-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2019/8/5SCU-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）fPtgKDD机组的单位调节功率(功频静特性系数)fPKGG1fPKGG1NGNGGfPKKPfPPffGNN2019/8/5SCU-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fPKKkKDDGr0系统单位调节功率2019/8/5SCU-SEEI-ltq19互联系统的频率调整KPPKKPPPPfGDBAGBGADBDA)()(BAGADABGBDBAABKKPPKPPKP)()(2019/8/5SCU-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2019/8/5SCU-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2019/8/5SCU-SEEI-ltq222121/)(/)(kVQXPRkVkVkVVNGGi2019/8/5SCU-SEEI-ltq23(3)无功补偿,改变无功分布Q调压措施(4)改变线路参数X(2)变压器调压,选择变比21,kk(1)发电机调压,调节励磁VG2121/)(/)(kVQXPRkVkVkVVNGGb2019/8/5SCU-SEEI-ltq24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2019/8/5SCU-SEEI-ltq25五、三相短路的分析计算同步发电机基本方程及其三相短路三相短路的基本概念电力系统三相短路的实用计算2019/8/5SCU-SEEI-ltq26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2019/8/5SCU-SEEI-ltq27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2019/8/5SCU-SEEI-ltq28短路电流的最大有效值：22]2)1[(pimpimIkII2)1(21impkI2019/8/5SCU-SEEI-ltq29短路功率（短路容量）：标幺值：2019/8/5SCU-SEEI-ltq30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2019/8/5SCU-SEEI-ltq31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7-32019/8/5SCU-SEEI-ltq32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2019/8/5SCU-SEEI-ltq33六、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2019/8/5SCU-SEEI-ltq34电力系统的各序网络零序网络变压器的零序等值电路2019/8/5SCU-SEEI-ltq35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)(1nnaXXjEI表8-2例8-2，8-32019/8/5SCU-SEEI-ltq36不对称短路时网络中电流和电压的计算Y/-11连接的变压器正负序分量经过变压器时，将发生相位移动例8-42019/8/5SCU-SEEI-ltq37七、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2019/8/5SCU-SEEI-ltq38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2019/8/5SCU-SEEI-ltq39发电机的转子运动方程PPPdtdTeTNJ22**()iiNiNTieiJiddtdPPdtT2019/8/5SCU-SEEI-ltq40用q轴电势表示的功率特性qGqqVEE和'2019/8/5SCU-SEEI-ltq412019/8/5SCU-SEEI-ltq4220020000VXPVXQVEqqQ20020000VXPVXQVEdd0000cos1VXXXXEEqdqdQq0000cos1VXXXXEEqdqdQq2019/8/5SCU-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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2019/8/5SCU-SEEI-ltq44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静态稳定储备系数例9-1,9-2，习题9-10,9-112019/8/5SCU-SEEI-ltq45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2019/8/5SCU-SEEI-ltq46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2019/8/5SCU-SEEI-ltq47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2019/8/5SCU-SEEI-ltq48线性化小扰动方程010JEqNTSdtddtdJNJEqNTDTSdtddtd10不计阻尼计及阻尼2019/8/5SCU-SEEI-ltq49特征值JEqNTSp2,1JEqNJNJNTSTDTDp22,1)2(2不计阻尼计及阻尼2019/8/5SCU-SEEI-ltq50由特征值判定稳定与否SEq0时系统稳定Seq0时系统不稳定D0系统非周期失稳系统稳定D0系统周期性失去稳定系统非周期性失去稳定不计阻尼计及阻尼2019/8/5SCU-SEEI-ltq51电力系统暂态稳定性分析等面积定则极限切除角的概念和计算方法简单电力系统暂态稳定判断的极值比较法发电机转子运动方程的数值解法分段计算法2019/8/5SCU-SEEI-ltq52极限切除角加速面积等于最大可能减速面积时对应的切除角，即0)sin()sin(lim.lim.0III0II0dPPdPPcrccmmIIIII0IIIII001lim.coscos)(cosmmmcrmcrcPPPPPIII01sinmcrPP