电力系统稳态分析复习..

1、电力系统稳态分析复习电力系统稳态分析复习陈珩编第一章：电力系统的基本概念概念：1、电力系统就是由发电机、变压器、电力线路和负荷按一定方式组成的生产、 传输、分配和消费电能的整体。2、电力网由 变压器 和 线路 组成。亦可说：由输电网和配电网组成3、电力系统运行的基本要求有：可靠持续地供电、优良的电能质量和运行的经 济性、（环境保护）。或称：可靠性、优质性和 经济性 环保性。4、电能质量指标包含：电压（允许偏移土 5%U n）、频率（允许偏移土 0.2Hz）和波形（允许畸变率约为 5% ）。5、电力系统中一级负荷、二级负荷和三级负荷是依据用户对供电可靠性 要求来划分的。6、系统运行经济性的两个考

2、核指标是 煤耗率 和 网损率 。7、电力网络的接线方式可以分成 无备用接线 和 有备用接线。8、电力系统无备用接线方式包括 单回路放射式 、 干线式 、 链式 。9、 有备用电源接线的五种接线方式为：1）两端供电； 2）环形； 3）双回路放 射式； 4）双回路干线式； 5）双回路链式。10、线路的额定电压表示的是线电压。11、平均额定电压约为电网额定电压 Un的1.05倍。12、电力系统中性点的运行方式分为：（ 1 ）大电流接地方式：中性点直接接地，发生单相接地立即切除故障，单相接地时非故障相对地电压不变，一般用于110kV及以上电网。（ 2）小接地电流方式：中性点不接地（及中性点经消弧线圈接

3、地） ，单相 接地时仍可运行 2 小时，非故障相对地电压值由相电压升至线电压，中性点 对地电压由零升至相电压。接地电流等于正常运行时一相对地电容电流的三 倍。当网络接地容性电流超过如下数值时，中性点应装设消弧线圈进行补偿。36kV 30A ； 10kV 20A ； 35 60kV 10A补偿方式：过补偿13、我国电力系统的额定电压等级有：3、6、10、35、110、220、500 (kV ),目前电力系统的最高电压等级是：交流1000kV，直流土 800kV习题：1、对于一级负荷比例较大的电力用户，应采用的电力系统接线方式为( B )A单电源双回路放射式B双电源供电方式C单回路放射式接线D单回

4、路放射式或单电源双回路放射式2、简单的闭式网络可分为两端供电式网络和( A )A.环式两大类B.干线式两大类C.放射式两大类D.链式两大类3、标出下图中变压器T1T4的额定变比和G的额定电压。G:10.5kVT1:10.5/242kVT2:220/121/38.5kVT3:35/6.6kVT4:10.5/3.15kV4、电力系统接线如下图所示，试求：(1) 发电机及各变压器高低侧的额定电压；(2) 设变压器T1工作于+2.5%抽头，T2工作于主抽头，T3工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比110kV1厂35kV T3 i0kV解：(1) UGN=10.5kV, Ti: 10.5/121 k

5、V T2：110/38.5 kV T3：35 /11 kVT1： k1121(1 2.5%)11.8110.5T2:k21102.8638.5T3: k335(1 5%)3.0211第二章电力系统各元件的特性和数学模型概念：、复功率： l&I S（cos +jsin ） P jQ2、 负荷以超前的功率因数运行时吸收 容性无功功率（发出感性无功）。3、决定发电机组运行极限的因素：（1）定子绕组温升约束。取决于发电机的视在功率。（2）励磁绕组温升约束。取决于发电机的空载电势。（3）原动机功率约束。即发电机的额定功率。（4） 其他约束。当发电机以超前功率因数运行（进相运行）。4、变压器损耗由 空载损

6、耗 和 负载损耗 两部分构成。5、扩径导线：人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不同之处在于支 撑层仅有6股，起支撑作用。6、分裂导线：又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离 采用分裂导线可减小电晕损耗和线路电抗，但会增加线路电容。7、 三相架空输电线采用循环换位的目的是 减少三相参数不平衡。8、同一型号的架空三相输电线，相间距离增大，其线路对地电容将减小。9、长线路的等值电路要用分布参数表示10、标么值是指 有名值 和基准值的比值。11、采用标么制计算时，只需要选择两个电气量的基准值，其它基准值可根据它们之间的关系导出，通常选择的基准值是功率和电压。12、对多电压等级

7、的电网进行计算时，要作电压等级的归算。13、年最大负荷曲线亦称有功功率年负荷曲线，即表示一年内每月最大有功功率负 荷变化的曲线。常用于制订发电设备的检修计划。习题：1、 当功率为S P jQ时（功率因数角为 ），取基准功率为Sn，则无功功率的标 么值为Q/Sn 。2、简单电力系统如图所示，试作出该系统以标么值表示的等值电路（不计电阻、导纳）,取 SB=100MVA,UB=Uav。110kVG 10kV T1L1L2各设备的参数如下：G:Sg 30MVA,Ug 10.5kV,Xd 0.27T1：St1 31.5MVA,k 10.5/121kV,Uk% 10.5 h及L：l 100km,X00.4

8、 /kmT2、T； :ST2 ST3 15MVA, k 110/6.6kV,Uk% 10.5Xr：Uxr 6kV,lxR 1.5kA,XR%8解:发电机：uGnsb10.52 100XgXdGN B 0.272 0.9SguB3010.52变压器T： XT1Uk%uNSB10.5 1212 100100SNuB10031.51152Zb1 (0.4 100)1152loo0.1512变压器t2、t3： xtUk% UNSb10.5 1102 100100 15 11520.6404电抗器：XrU R%U LN SB100 3I xr U B8 6 100100 一 3一1.5 6.320.46

9、55线路L: XL等值电路为:3、根据凸极式发电机的向量图(图 2-3或图2-7a),求证图2-7 (b)中.mO UN(% 坨解：由图 2-3可知，图 2-7 (b)中，OB=lxd(UWxd), OD=lxq(UN/xd)，而 mOB 与厶O OD 相似，故有 mO/OO =xd/xq,所以，mO= OO * (xd/xq)mO =mO- OO = OO * (xd/xq-1)而 OO =U2N /xd，代入上式，得 mO =U2N (1 /xq- 1/ xd) 证毕KI 3 7电机311 的jfe+rHLW( t|VIII1 讣 inf鮒阳阳第三章 简单电力网络的计算和分析概念：1、线路

10、功率分布的计算：(1)阻抗支路的功率损耗%jX) (R jX)U 2U 1(2)导纳支路的功率损耗S -GU2 j-U 2 jBU22 2 22、有功功率流过电抗时，会产生无功损耗；无功功率通过线路电阻时会产生有功功率损耗3、PX QRUPR QX U4、线路的电压降落是指线路始末两端电压的向量差；线路的电压损耗是指线路始末两端电压的 数量差。5、线路空载的情况下线路末端的电压会高于始端的电压。因为线路与大地之间存在对地电容，线路越长，电容越大，对线路补充大量无功。当线路空载时，线路末端电纳中的容性功率，功率值为-BU2,与21 BU之对应的电流为-BU。该电流在线路流动时产生的电压降落U X

11、,2 2此时末端电压高于始端电压。6有功功率损耗最小时的功率分布按线段的电阻分布。7、有功功率损耗最小时的功率分布按线段的阻抗 分布。8、在两端供电网的最初功率分布中，由两个供电点的电压差引起的功率称为循环功率9、环网潮流的自然分布是按线路的阻抗分布习题：1、已知一双绕组变压器的容量为 31500kVA,额定电压为121/1O.5kV,Pk=2OkW,Uk%=1O.5,P0=1OkW,|o%=O.5。若变压器二次侧的 功率为5+j10MVA,试求其一次侧的输入功率解：变压器归算到高压侧XtBtPk UN1000 X的电力网络，是否可以采用P-Q分解法进行潮流计算？为什么？答：一般不行。因为在P

12、-Q分解法中，简化的依据是 RvvX,从而Bij Gij, 以致Bij cos .j Gj sin j，则可将Gj sin j略去。若存在RX的情况，贝U不满 足简化条件，将导致潮流不收敛。5、P-Q分解法是由什么方法改进发展而来的？它进行了哪几方面的改进？简化的条件是什么？修正方程是什么？答：（1）P-Q分解法是在混合坐标形式 N - R迭代法基础上的改进形式，该方法利用电力系统的一些特有的运行特性，对牛顿 -拉夫逊法进行简化。1）考虑到电力系统中有功功率分布主要受节点电压相角的影响，无功功率分布主要受节点电压幅值的影响，所以忽略了电压幅值变化对有功功率的影响以 及电压相位变化对无功功率分布

13、的影响，即认为雅克比矩阵中：N=0, J=0, PH AQ=LU-1 AU2）电力系统正常运行时线路两端的电压相位角一般变化不大（不超过1020）;3）架空线路的电抗远大于电阻；4）节点无功功率相应的导纳 Q/U2远小于该节点的自导纳的虚部。（2）修正方程P/U B UQ/U B U6网络结构如下图所示各参数单位均为 S，求：（1）网络的导纳矩阵；（2）如果2-3支路的导纳由j5变为j10，导纳矩阵如何修改?1.1:1j3j5j10-j13解:（1）变压器n型等值电路参数为(1 k)Y(1 1.1) j3丫20k2Yr J2k 1.1(k 1)Yt1.12j2.7273(1.1 1) j31.

14、1j 0.2479j0.2727等值电路如下:j2.72731u-j10-j13-j0.2479j0.2727（2）网络的节点导纳矩阵为j14.4794j 2.72730j2j 2.7273丫j5j500j5j50j200j2(3) 修改后的节点导纳矩阵j14.4794j 2.72730j2j 2.7273y0j1000j10j100j200j27、网络结构如下图所示各参数单位均为S,求网络的导纳矩阵。(10 分)i.i：ij15j10j15-j20解：(1)变压器n型等值电路参数为j151.1丫20j13.6364(1 k)YT(1 1.1) j15k21.12(k 1)Yt(1.1 1)

15、j15k1.1等值电路如下：Y30j 1.2397j 1.3636Ij5J13.6364j101in1_r丄rL|-j1.2397占in .j15-j20TLyJj1.3636 LJ j5 J13.6364(2)网络的节点导纳矩阵为j5j5000j13.6364j5j1000-j10j10j5 j 32.3967j 13.636408、写出用牛顿 -拉夫逊法求解潮流的计算步骤。解：a、形成节点导纳矩阵；b、设各节点电压的初值UP、 i(0);c、将各节点电压的初值代入极坐标下的潮流方程中，求修正方程式中的不平衡量 Pi(0)、 Qi(0)、 U(i 0)2；d、将各节点电压的初值代入，求解雅克

16、比矩阵中的 H、N、J、L，形成J矩阵；e、解修正方程式，求各节点电压的变化量；f、计算各节点电压的新值5 Ui(0) Ui(0),( :0) :0)；g、运用各节点电压的新值自第三步开始进入下一次的迭代；h、计算平衡节点的功率和线路功率。在第五章 电力系统的有功功率和频率调整概念：1、电力系统的有功功率和频率调整大体上可分为一次、二次、三次调整。所谓一次 调整指由发电机的 调速器 进行的频率调整，二次调整指由发电机的 调频器 进 行的频率调整，三次调整其实是指按 最优化准则 分配发电负荷。2、电力系统频率的一次调整是有差调整，频率的二次调频可实现无差调整。3、电力系统按存在形式可分为冷备用和

17、热备用。 按备用容量的用途可分为负荷备用、 事故备用、检修备用和国民经济备用。4、编制预计负荷曲线时，网络损耗和厂用电是两个重要指标。5、在丰水季节， 一般宜选用中温中压火电厂为调频厂； 在枯水季节， 一般宜选用 水 电厂为调频厂。6、有功负荷在运行的火电机组间最优分配的原则是 等微增率准则 。7、电力系统的频率主要与有功功率有关，电压主要与无功功率有关。8、负荷波动是频率偏差的根本原因。9、发电机的单位调节功率：发电机组原动机或电源频率特性的斜率。其标志着随频 率的升降发电机组发出功率减少或增加的多寡。KgPGMw / HzKg*呑 S/Pgn10、发电机的调差系数：单位调节功率的倒数PgF

18、qn 0fp3NfN PGnFgn100100习题：1、电力系统有功功率电源是（A ）。A发电机 B变压器 C调相机 D电容器2、为了能在实际负荷超过预测值时及时地向增加的负荷供电而设置的备用容量称为 （B ）。A国民经济备用B负荷备用 C检修备用D事故备用3、 下列电力系统负荷波动中，可以预测的是（C ）。A设备投入或退出运行所引起的第一类负荷变化B大容量用电设备投入或退出所引起的第二类负荷变化C生产、生活规律及气象变化所引起的第三类负荷变化D第一、第二类负荷变化4、同步发电机的转速与系统频率之间是否有严格的关系（ A ）？A.是 B.否 C.不一定 D.根据发电机的形式而定5、电力系统的一

19、次、二次、三次调频有何区别？答：一次调频对第一类负荷变动引起的频率偏移的调整，是由发电机的调速器进行 的调频，不能做到无差调频；二次调频是针对第二类负荷变动引起的频率偏差 的调整，由发电机的调频器进行调频，可以实现无差调频；三次调频是针对第 三类负荷变动引起的频率偏差的调整，由系统中所有按给定曲线发电的发电机 组分担，与前两种调频方式不同，三次调频是事前的调整。6、某电力系统综合负荷的单位调节功率为400MW/Hz,系统负荷增大800MW时,调频电厂经二次调频增发400MW，系统频率变化为0.2Hz,计算系统等值发电机 的单位调节功率 。解：(AP0-APg0)=(K g+K l ) &Kg=

20、( AP0- AP0)/ A -Kl=(800-400)/0.2-400=1600(MW/Hz)答：系统等值发电机的单位调节功率为1600MW/Hz。7、某电厂有两台机组，其耗量特性分别为：Fi=0.02Pi2+2Pi+10(t/h),20MW PK60MW;F 2=0.03P22+3P2+16(t/h), 20MW P2 60MW。求当负荷分别为 80MW 及 65MW的功率经济分配。解：两机组的耗量微增率分别为：_dF1= dR0.04R2dF2dF20.06F2 3(1) 当负荷为80MW时，根据等耗量微增率准则，有0.04R2 0.06P2 3 P 58MWP P2 80P2 22MW

21、当负荷为65MW时，根据等耗量微增率准则，有0.04R 2 0.06P， 3 R 49MWP P2 65P2 16MW由于约束条件，要求20MW P2 60MW故，只能取 P2=20MW, Pi=65-20=45MW7、在某A、B联合系统中，A系统有：发电机 Kagi=500MW/H z,Kag2=400MW/H z, 负荷Kad=100MW/H z, B系统有：K b=800MW/H z。正常运行时A系统G1满载，G2未满载，f=49.8Hz,联络线功率Pab=100MW。联络线突然断开后，A系统G1 二次调频减少25MW出力，问：fA二？, fB=?解：当联络线突然断开，相当于 A系统的负

22、荷减少100MW，而B系统的电源功率减少100MW。 Pa= Pda- Pga=-100(MW)fAPAG1250.05(HZ)KAG1500fBPbKb1008000.125(HZ) Pb= Pdb- Pgb= 100(MW)fA=49.8+0.05=49.85(Hz)fB=49.8-0.125=49.675(Hz)第六章电力系统的无功功率和电压调整概念：1、电力系统的电压水平主要决定于无功功率的平衡。2、 电力系统无功平衡的原则是分层控制、就地平衡。3、电力系统的无功电源有：发电机、电容器、调相机、静止补偿器。4、电压中枢点：指某些可反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所的母线。5、电力

23、系统中枢点调压方式可分为三类：顺调压、逆调压、常调压。&在任何负荷下，中枢点的电压保持为大约恒定的数值(102%105%Un),这种调 压方式称为常调压。7、高峰负荷时允许中枢点电压略低， 低谷负荷时允许中枢点电压略高的中枢点电压 调整方式称为顺调压。8、高峰负荷时升高电压，低谷负荷时降低电压的中枢点电压调整方式称为逆调压。9、双绕组变压器的分接头位于高压侧；三绕组变压器的分接头，一般装在高压和中 压绕组。习题：1、什么是电力系统的电压中枢点？它一般选在何处？电力系统中少数能代表系统电压水平的节点称为电压中枢点。一般选在区域性发电厂的高压母线、枢纽变电站的二次母线及有大 量地方负荷的发电厂母线

24、。2、 电力系统调压的基本原理是什么？当电力系统无功不足时，是否可以通过改变变 压器的变比调压？为什么？答：发电机的机端电压 Ug经过升压变压器和降压变压器进行电压转换，最后到负荷点，故负荷点的电压 Uf可以用下式表示UfUckiPR QXUfk2k2k1、k2分别为升、降压变压器的变比调压原理就是通过改变公式中的各个参数以改变负荷点电压，使之满足要求。因而，调压方法有：（1）调节励磁电流以改变发电机电压；（2）改变变压器的变比； （3）改变线路参数R、X; （4）进行无功功率补偿。当电力系统无功功率不足时，不可以通过改变变压器的变比调压。因为，调节 变压器的变比只能改变无功功率的分布，不能改

25、变无功功率的大小，即不能进行无 功补偿。3、电力系统的调压措施主要有哪些？它们各有什么特点？答：调压措施有：（1）发电机调压：简单灵活，无需投资，应充分利用，但调压幅度有限。（2）改变变压器的变比调压：利用改变节点电压的高低来改变无功功率的流向和分 布；不能发出或吸收无功功率，只能作细微调节，当无功缺乏时无效。（3）并联补偿调压：是无功功率分层分区平衡的主要手段； 灵活方便，可减小网损。（4）串联补偿调压：调节功率因数；不能减少网损；运行维护要求较高，调节不太 灵活。4、电力系统中无功电源有哪些？其工作原理和特点分别是什么？答：1）发电机：是基本的无功电源。它通过调节发电机的励磁电流来改变发电

26、机发 出的无功功率。增加励磁电流，无功输出增加；减小励磁电流，无功输出减 少。2）调相机：相当于空载运行的同步电动机。过励磁运行，提供感性无功；欠励磁 运行，吸收感性无功。3）并联电容器：只能向系统提供感性无功。其特点为，所供应的感性无功与其端 电压的平方成正比，电容器分组切投。非连续可投。4）静止补偿器和静止调相机：分别与电容器和调相机相对应而同属“灵活交流输 电系统”范畴的两种无功电源。5）并联电抗器：就感性无功而言，其并非电源，而是负荷，但在某些电力系统中 的确装有这些设备，用以吸取轻载或空载线路过剩的感性无功功率。而对高压长距 离输电线路而言，它还有提高输送能力，降低过电压的作用。5、

27、简单电力系统如图所示，保持线路首段电压为113kV不变，变压器二次侧电压要求保持常调压10.5kV,试确定并联电容补偿容量110 2X 2.5%/11ISmax=28+j14MVA5 : jSmin=10+j6MVA2.44+j40 Q 解：由U U 得113U max28 2.44 14 40max113Umin10 2.44 6 40求得U maxU min107.1846kV110.6096kVU min取110土2X 25%分接头，则变压器变比k 110 （1； 2.5%）10.5所需的补偿容量为QckUkUC maxmax )10.5 10.5 (10.5 10.5 107.1846)8.45Mvar40取 Qc=8.5Mvar校验:最大负荷时：113 Umax 28 2.44(14-8.5)40 求得 umax 110.3881kVU max所以 ，Ujmax=110.3881/10.5=10.5132 kV最小负荷时：Ujmin =110.6096/10.5=10.5342 kV基本满足要求。&降压变电所由一回110kV的架空线路供电，导线型号为LGJ-240，线路长度为10