电力系统课件

电力系统分析2022/11/211南京理工大学课程内容电力系统的基本概念电网等值电力系统潮流计算电力系统运行方式的调整和控制电力系统故障分析电力系统稳定性分析2南京理工大学课程内容先修课程电路原理电磁场电机学3南京理工大学目录第一章电力系统的基本概念第二章电网等值第三章电力系统潮流计算第四章电力系统运行方式的调整和控制第五章电力系统故障分析第六章电力系统稳定性分析4南京理工大学第一章电力系统的基本概念1.1电力系统概述1.2我国的电力系统小结5南京理工大学1.1电力系统概述1.1.1电力系统的形成和发展1.1.2电力系统的组成1.1.3电力系统的特点和运行的基本要求1.1.4电力系统的基本参量和接线图1.1.5电力系统的接线方式和中性点接地方式6南京理工大学1.1.1电力系统的形成和发展电磁感应定律

法拉第，1831世界上第一个完整的电力系统

1882，法国三相变压器和三相异步电动机

1891直流电力系统和交流电力系统

爱迪生和西屋7南京理工大学1.1.2电力系统的组成电力系统

发电厂、输电和配电网络、用户电网、电力系统和动力系统一次设备和二次设备8南京理工大学1.1.3电力系统的特点和运行

的基本要求电力系统的特点

1电能与国民经济各部门、国防和日常生活之间的关系都很密切

2对电能质量的要求比较严格

3电能不能大量储存

4电力系统中的暂态过程十分迅速运行的基本要求

1可靠性可以满足用户的用电需求：不断电，频率、电压、波形

质量符合要求

负荷按供电可靠性要求分为三类

2安全性保证系统本身设备的安全。

要求电源容量充足，电网结构合理

3经济性

%%4减小对环境的不利影响9南京理工大学1.1.4电力系统的基本参量、

接线图衡量电力系统规模的基本参量

总装机容量——额定有功功率之和

年发电量

最大负荷

最高电压等级接线图

地理接线图、电气接线图10南京理工大学1.1.5电力力系统的的接线方方式和中中性点接接地方式式接线方式式无备用接接线特特点点：简单单、经济济、运行行方便灵灵活。供供电可靠靠性差，，电能质质量差有备用接接线特特点点：供电电可靠，，电能质质量高运运行操操作和继继电保护护复杂，，经济性性差中性点接接地方式式（小接接地方式式和大接接地方式式）不接地供供电可可靠性高高，绝缘缘成本高高。<35kv电网经消弧线线圈接地地减小小接地电电流。采采用过补补偿方式式直接接地地供供电可靠靠性低，，绝缘成成本低。。>110kv电网11南京理工工大学1.2我我国的电电力系统统（1））4个发展展阶段195x：城市电网网

196x：省网1970~1990：：区域电电网1990~：区区域电网网互联电力系统统的规模模2004400GW2010535GW2020790GW12南京理工工大学1.2我我国的电电力系统统（2））电压等级级（KV）发电机3.15,6.3,10.5,15.75,23.0用电设备备3,6,10,35,110,220,330,500,750(60,154已不再发发展）3企企业内部部6、10配电电电压（（6用于于高压电电机负荷荷）110、、220:高压压。110：区区域网，，中小电电力系统统主干线线220：大大电力系系统主干干线330、、500、750:超超高压>750:特高压压提高输电电压压的利弊：减减小载流截面面和线路电抗抗，利于提高线路路功率极限和和稳定性，增增加绝缘成本本13南京理工大学学1.2我国的的电力系统（（3）电力系统的电电压与输电容容量和输电距距离线路电压(kv)输送容量(MV)输送距离(km)60.1~0.24~15100.2~2.06~20352~1020~5011010~5050~150220100~500100~300330200~800200~6005001000~1500250~85014南京理工大学学1.2我国的的电力系统（（4）额定电压：发发电机、变压压器、用电设设备等正常运运行时最经济济的电压在同一电压等等级中，电力力系统的各个个环节（发电电机、变压器器、电力线路路、用电设备备）的额定电电压各不相同同。某一级的额定定电压是以用用电设备为中中心而定的。用电设备的额额定电压是其其他元件的参参考电压。用用电设备端端压允许在额额定电压UN的5%内波动动输电线路的额额定电压为线线路的平均电电压[UN(1+5%)+UN(1-5%)]/2=UN15南京理工大学学1.2我国的的电力系统（（5）发电机的额定定电压UN(1+5%)变压器的额定定电压为变压压器两侧的额额定电压，以以变比表示为为k=U1N/U2N一次侧

直接接与发电机相相连：U1N=UN(1+5%)<35kv联络（相当于于用电设备））：U1N=UN二次侧相当于于发电机空空载U2N=UN(1+5%)带负载U2N=UN(1+10%)（内部压降约5%）Us%<7.5或直接连负载载时U2N=UN(1+5%)额定电压指主主接头的空载载电压16南京理工大学学1.2我国的的电力系统（（6）我国电力工业业的发展方针针继续续发展煤煤电厂，提高高能源效率，，减小环境境污染加速水力资源源的开发利用用和水电厂的的建设发展核电技术术并适度发展展核电厂开发风力和潮潮汐等可再生生能源加速建设输、、配、变电工工程，西电东东送，促进进区域电网网互联，并最最终形成全国国电力系统17南京理工大学学例题确定图中电力力系统各元件件的额定电压压GMT1T2T3T410kv110kv35kv10kv6kv380vXG:10.5kvT1:10.5/121kvT2:110/38.5/11kv

T3:35/6.3kvT4:10kv/400vM:6kvL:220v18南京理工大学学第一章小结电力系统由发发电机、电网网和用户组成成，是动力系系统的一部分分。由于电能能不能大量储储存、暂态过过程迅速，为为保证可靠性性、安全性和和经济性要求求，需要合理理地对电力系系统进行规划划、设计、运运行调度和故故障恢复。在同一电压等等级中，电力力系统的各个个环节的额定定电压各不相相同。某一级级的额定电压压是以用电设设备为中心而而定的。电力系统分析析的任务是建建立电力系统统

的等值模模型，计算稳稳态潮流，并并确定

故障障和扰动对系系统的影响。。19南京理工大学学第二章电网等等值2.1概述2.2输电线路的等等值电路2.3变压器和电抗抗器的等值电电路2.4发发电机等值电电路2.5负负荷模型2.6电力网的等值值电路小结20南京理工大学学2.1概述述本章计算电力力线路和变压压器的等值电电路假定系统的三三相结构和三三相负荷都完完全对称，即即讨论三相电电流和电压的的正序分量。。21南京理工大学学2.2输电电线路的等值值电路2.2.1输输电线路的的种类架空线路由由导线、避雷雷线、杆塔、、绝缘子、金金具组成电力电缆包包括三部分：：导体、绝缘缘层、保护层层2.2.2架架空线路的的等值电路分分布参数与与集中参数单回线路分裂导线22南京理工大学学单回线路的等等值电路（1）有效电阻交交流电阻，，一般大于直直流电阻。原原因：集集肤效应和临临近效应电力网计算中中常采用较大大的电阻率。。原原因：：绞线长度比比导线长度大大2~3%，，实实际截面小于于额定截面，，交交流电阻略大大于直流电阻阻。电阻（20℃）铜0.00382/℃铝0.0036/℃23南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（2）电抗导线流流过交交流电电流时时，由由于导导线的的内部部和外外部交交变磁磁场的的作用用而产产生电电抗。。循环换换位的的三相相输电电线路路每相相导线线单位位长度度的电电抗为为24南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（3）Deq为三相相导线线间的的互几几何间间距r为导线线的计计算半半径μr为导线线材料料的相相对导导磁系系数，，有色色金属属的相相对导导磁系系数为为1第一项项为外外电抗抗，第第二项项为内内电抗抗25南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（4）导线电电抗与与r成对数数关系系。对对不同同截面面的导导线，，当Deq为常数数时，，电抗抗变化化不大大，工工程上上常取取x0=0.4ΩΩ/km。Ds为导线线的自自几何何均距距非非铁磁磁材料料单股股线Ds=0.779r非铁磁磁材料料多股股线Ds=0.724~0.771r钢芯铝铝线Ds=0.77~0.9r,计算中中常取取0.81r26南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（5）电纳由导线线间的的电容容和导导线与与大地地间的的电容容决定定。电容电纳电缆线线路的的电纳纳比架架空线线路大大得多多27南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（6）电导反映由由电晕晕现象象和绝绝缘子子泄露露引起起的有有功功功率损损耗电晕：：导线线周围围的电电场强强度超超过2.1kv/cm时，导导线周周围会会发生生空气气电离离现象象，产产生光光环，，发出出放电电声。。危危害：：消耗耗电能能、干干扰通通信、、表面面腐蚀蚀电晕产产生的的有功功功率率损耗耗称为为电晕晕损耗耗。110kv以上线线路与与电压压有关关的有有功功功率损损耗主主要由由电晕晕损耗耗引起起。28南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（7）架空线线路产产生电电晕的的临界界线电电压，m1:导线表表面光光滑系系数。。单股股线=1，，对绞绞线=0.83~0.87m2：：气象系系数。。干燥燥晴朗朗=1，恶恶劣天天气=0.8δ：空空气相相对密密度b：：大气压压力（（Pa））(一个大大气压压为101325帕帕)θ：空气温温度（（℃）29南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（8）关于电电晕损损耗的的测量量和计计算是是《高高电压压技术术》讨讨论的的内容容。输电线线路电电晕损损耗（（包括括泄漏漏损耗耗）对对应的的电导导为30南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（8）线路方方程及及等值值电路路线线路每每相的的等值值参数数是沿沿线路路均匀匀分布布的。。lxdx31南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（9）距离线线路末末端x处，压压降和和电流流增量量为32南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（10））线路的的传播播系数数实实部反反映行行波振振幅的的衰减减特性性，虚虚部部反映映行波波相位位的变变化特特性线路的的特征征阻抗抗（也也称波波阻抗抗）33南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（11））无损线线路的的自然然功率率自然功功率用用来衡衡量线线路的的输电电能力力，一一般20kv以上线线路的的输电电能力力大致致接近近自然然功率率行波波波长¼¼波长长时（（1500km）），两端相相位差差90°34南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（12））线路的的Π型等值值电路路x=l时，35南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（13））Z=Z1l，Y=Y1l36南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（14））等值电电路短线路路（<35kv,<100km的架空空线路路、短短电缆缆线路路）中等长长度线线路（（110~330kv,100~300km架空线线路、、<100km电缆线线路））37南京理理工大大学单回线线路的的等值值电路路（15））长线路路（>330kv,>300km架空线线路、、>100km电缆线线路）38南京理理工大大学分裂导导线采用分分裂导导线可可增加加导线线的等等值半半径电阻减减小电抗减减小电导减减小39南京理理工大大学分裂导导线电纳增增大电晕临临界电电压增增大40南京京理理工工大大学学2.3变变压压器器和和电电抗抗器器的的等等值值电电路路双绕绕组组三三相相变变压压器器等值值电电路路参参数数归归算算到到变变压压器器的的一一侧侧，，用用哪哪一一侧侧的的额额定定电电压压，，结结果果就就归归算算到到哪哪一一侧侧41南京京理理工工大大学学2.3变变压压器器和和电电抗抗器器的的等等值值电电路路三绕绕组组三三相相变变压压器器用等等值值的的Y/Y接线线来来分分析析，，并并用用一一相相等等值值电电路路来来反反映映三三相相运运行行情情况况额定定容容量量比比有有三三类类：：100/100/100，，100/100/50，，100/50/100各各绕绕组组的的容容量量比比按按电电压压从从高高到到低低排排列列。。三三绕绕组组变变压压器器的的容容量量指指容容量量最最大大的的绕绕组组的的容容量量。。其其他他绕绕组组的的容容量量是是相相对对于于该该绕绕组组的的容容量量而而言言。。42南京京理理工工大大学学2.3变变压压器器和和电电抗抗器器的的等等值值电电路路电阻阻额额定定容容量量比比为为100/100/100时时43南京京理理工工大大学学2.3变变压压器器和和电电抗抗器器的的等等值值电电路路上述述的的Pk与额额定定容容量量相相对对应应。。额额定定容容量量比比为为100/100/50，，100/50/100时时，，厂厂方方给给出出的的各各绕绕组组间间铜铜耗耗指指容容量量较较小小的的绕绕组组达达到到本本身身的的额额定定电电流流时时的的损损耗耗，，需需归算算到到额额定定容容量量下。。44南京京理理工工大大学学2.3变变压压器器和和电电抗抗器器的的等等值值电电路路额定定容容量量比比为为100/50/100100/100/5045南京京理理工工大大学学2.3变变压压器器和和电电抗抗器器的的等等值值电电路路电抗抗（（厂厂方方一一般般提提供供已已折折算算数数据据））46南京京理理工工大大学学2.3变变压压器器和和电电抗抗器器的的等等值值电电路路激磁磁支支路路导导纳纳与与双双绕绕组组三三相相变变压压器器计计算算方方法法一一样样47南京京理理工工大大学学例一台台三三相相三三绕绕组组降降压压变变压压器器的的额额定定电电压压为为220/121/11kV,额定定容容量量为为120/120/60MVA。短短路路损损耗耗短短路路电电压压百百分分数数空空载载损损耗耗空空载载电电流流百百分分数数求变压器归归算到220KV侧的参数48南京理工大大学2.3变变压器和电电抗器的等等值电路路双绕阻单相相变压器铭铭牌给出出的容量、、损耗都都是一相的的数值，计计算参数时时，要乘以以3，UN仍用线电压压。三绕阻单相相变压器与与双绕阻阻单相变压压器一样，，SN,PK，P0都乘以3，，UN仍用线电压压。49南京理工大大学2.3变变压器和电电抗器的等等值电路自耦变压器器

等值电电路与三绕绕阻变压器器相同。第第三绕阻容容量较小，，一般短路路数据未经经折算。50南京理工大大学2.3变变压器和电电抗器的等等值电路电抗器51南京理工大大学2.4发发电机等值值电路忽略定子绕绕组的电阻阻用电势源与与电抗串联联表示52南京理工大大学2.5负负荷模型综合负荷:变电所用用户的等值值负荷负荷模型静态模型动态模型53南京理工大大学2.6电力力网的等值值电路基本级多多电压级网网中各元件件处于不同同的电压等等级，元件件参数在所所处电压等等级求得，，需归算到到同一个电电压等级———称为基基本级K:向基本级一一侧的电压压/待归算算一侧的电电压

例（（教案25页)54南京理工大大学2.6电力力网的等值值电路有名制与标标么制标标么值=有有名值/基基准值基准值：4个基准值中中只有两个可以任选线电压和三三相功率相相电压和和单相功率率55南京理工大大学2.6电力力网的等值值电路ZB是一相阻抗抗的基准相相值不同基准下下，阻抗标标幺值的换换算56南京理工大大学答疑什么是变压压器的容量量?

变压压器的容量量指容量最最大的那个个绕组的容容量57南京理工大大学2.6电力力网的等值值电路建立标幺值值电路的两两种方法（方法1）先归算到到一个电压压级，再用用一一组基准值值得到标幺幺值电路（方法2）计算各个个电压等级级的基准值值，，然后直接接用有名值值计算标标幺值值电路共同点：都都要先确定定电压基准准和功率基基准58南京理工大大学2.6电力力网的等值值电路（方法2）计算各个个电压等级级的基准值值，，然后直接接用有名值值计算标标幺值值电路每一级的基基准值为59南京理工大大学2.6电力力网的等值值电路（方法2）确定每一一级基准电电压的依据据是什么?

非标准准变比的概概念：变比比的标幺值值确定每一级级基准电压压的依据：：变比的标幺幺值=1例（教案28页）60南京理工大大学2.6电力力网的等值值电路问题：图：电网中中出现闭环环解决办法：：用线路的的平均额定定电压作为为基准电压压，相应的的，变压器器的变比称称为平均额定变变比平均额定电电压（教案案24页）

例：：采用平均均额定变比比计算网络络等值电路路（教案25页）61南京理工大大学2.6电力力网的等值值电路这是一种近近似计算方方法,误差差较小.用线路的平平均额定电电压作为基基准电压以以后,不需需要知道其其它变压器器的信息,只根据局局部电网的的电压等级级就可以计计算出本地地电网中各各个元件的的标幺值了了.62南京理工大大学2.6电力力网的等值值电路作业：对上上例中的系系统，以6KV为基本级，，功率基准准为100MVA，计算（1）采用额定定变比的等等值电路和和标幺值电电路（2）采用平均均额定变比比的等值电电路和标幺幺值电路63南京理工大大学第二章小结结单位长度电电力线路电电阻、电抗抗、电导、、电纳的物物理意义和和计算方法法。线路的电晕晕临界电压压。三类线路的的单相等值值电路。变压器等值值电路参数数。多电压级网网络参数和和变量的归归算方法。。标么值的定定义和计算算方法。64南京理工大大学第三章电力力系统潮流流计算3.1电力网的电电压降落和和功率损耗耗3.2输电线路的的运行特性性3.3简单网络的的潮流计算算3.4电力系统潮潮流的计算算机算法小结65南京理工大大学3.1电力力网的电压压降落和功功率损耗潮流计算：：确定电网网的电压和和功率分布布3.1.1电压降降落

元件件两端电压压的相量差差。U1=U2+dU2U2=U1-dU1纵分量和横横分量66南京理工大大学3.1电力力网的电压压降落和功功率损耗电压损耗两两端端电压的数数值差电电压偏移实实际际电压与额额定电压之之差(百分分比)电电压调整线线路路末端空载载电压与负负载电压之之差功率损耗阻阻抗支路路

对地地支路线线路路变变压器器67南京理工大大学3.2输电电线路的运运行特性空载运行特特性

忽略略电阻和电电导时线路路末端电压压高于始端端电压输电线路的的传输功率率极限68南京理工大大学3.2输电电线路的运运行特性因为没有有功功功率损耗，所以线路路输送的有有功功率无无功功功率（忽忽略第一式式的横分量量）69南京理工大大学3.2输电电线路的运运行特性提高线路输输送能力的的途径提高线路的的电压等级级原因:阻抗抗基准值增增大,电抗抗标幺值减减小代价大减小线路的的电抗分裂导线串联电容器器70南京理工大大学3.3简单单网络的潮潮流计算辐射型网络络

电压降降落公式中中用到同一一点的电压压和功率,实际电网网中往往只知道负荷荷功率和供供电节点的的电压,这时怎样样确定各点点电压和功功率呢?——运算负荷的的概念:节点电压用用线路额定定电压计算算。

例71南京理工大大学3.3简单单网络的潮潮流计算例：辐射型型网络1234SL1SL2SL3已知节点1的电压，节节点2、3、4的负荷功率率，求求：节点点2、3、4的电压，各各条条线路的功功率损耗，，以以及节点1的注入功率率。72南京理工大大学3.3简单单网络的潮潮流计算计算例：V1=10.5KV234P2+jQ2求：节点点1的注入入功率。1P3+jQ3P4+jQ4Z12Z23Z24S2=0.3+j0.2MVA,S3=0.5+j0.3MVA,S4=0.2+0.15MVA,Z12=1.2+j2.4,Z23=1.0+j2.0,Z24=1.5+j3.073南京理工大大学3.3简单单网络的潮潮流计算闭式电力网网

电气连连接图中存存在闭合环环路简单环形网网两端供电网网74南京理工大大学3.3简单单网络的潮潮流计算简单环形网网GT-1T-2T-3L-1L-2L-312345675南京理工大大学3.3简单单网络的潮潮流计算简单环形网网络

计算算步骤(1)网络络的简化(2)用用计算负荷荷计算功率率分布(3)电压压损耗的计计算

(4)功率损损耗的计算算

例76南京理工大大学3.3简单单网络的潮潮流计算两端供电网网T-1T-2T-3L-1L-2L-3123456G1G277南京理工大大学3.3简单单网络的潮潮流计算两端供电网网

1、概概念:循环环功率2、两端供供电网计算算步骤(1)网络络的简化(2)求求功率分点点

(3)计算功率率分布(4)电压压损耗的计计算

(5)功率损损耗的计算算

例78南京理工大大学3.3简单单网络的潮潮流计算例已知VA1,VA2，计算不计功功率损耗和和电压损耗耗时的初始始功率分布布A1S2A2I2S1I1ZIZIIZIIISIIISIIIIISIIIIIII1279南京理工大学学3.3简单网网络的潮流计计算例简单环环形网可以看看作特殊的两两端供电网80南京理工大学学3.3简单网网络的潮流计计算例110KVZ3SBABGCZ2Z1SAZ1=2+j4欧，Z2=3+j6欧，Z3=4+j8欧SB=10+j5MVA，SC=30+j15MVA，，求潮流分布和和B点电压81南京理工大学学3.3简单网网络的潮流计计算作业Z1=1.7+j3.8欧，Z2=0.68+j1.52欧，Z3=0.51+j1.14欧，Z4=0.9+j0.8欧SC=2.6+j1.6MVA，SD=0.6+j0.2MVA

SE=0.3+j0.16MVA求潮流分布和和最低的节点点电压。ABSEEZ1Z2Z3SCCDSD10.5∠0°KV10.4∠0°KVZ482南京理工大学学3.4电力系系统潮流的计计算机算法3.4.1网网络方程式式节点类型：PQ,PV,平衡节点节点电压方程程：方程个数数少于回路个个数节点导纳矩阵阵：n节点系统nxn矩阵功率平衡方程程：求有功、、无功功率偏偏差83南京理工大学学3.4电力系系统潮流的计计算机算法3.4.1网网络方程式式电压降落公式式：知道同一一点的电压和和功率

开式式电力网：知知道供电点电电压和负荷功功率数数据不配配套，需要反反复计算实实际的电力系系统：节点已已知量的类型型有三种节点类型：PQ节点m个PV节点n-m-1个

平衡节节点1个

哪些些量需要计算算？}共n个节点84南京理工大学学3.4电力系系统潮流的计计算机算法3.4.1网网络方程式式物理量总个数数:4×n已知量个数:2×nPQ节点PV节点平衡节节点V0n-m-11θ001Pmn-m-10Qm0085南京理工大学学3.4电力系系统潮流的计计算机算法3.4.1网网络方程式式未知量个数:2×nPQ节点PV节点平衡节节点Vm00θmn-m-10P001Q0n-m-1186南京理工大学学3.4电力系系统潮流的计计算机算法3.4.1网网络方程式式节点电压方程程：

共n个，方程个数数少于回路个个数I=Y×VI:n个节点的净注注入电流V:n个节点的电压压Y:节点导纳矩阵阵,n×n维87南京理工大学学3.4电力系系统潮流的计计算机算法例:n=4TL1L3L2123SG14G1G2SG2SL4SL188南京理工大学学3.4电力系系统潮流的计计算机算法等值电路和节节点电压方程程Ty121234I1I2I3I4y120y210y13y23y130y310y230y320y34y340y4089南京京理理工工大大学学3.4电电力力系系统统潮潮流流的的计计算算机机算算法法简化化电电路路y121234I1I2I3I4y13y23y10y20y34y30y4090南京京理理工工大大学学3.4电电力力系系统统潮潮流流的的计计算算机机算算法法节点点电电压压方方程程91南京京理理工工大大学学3.4电电力力系系统统潮潮流流的的计计算算机机算算法法节点点导导纳纳矩矩阵阵对角角元元:与与节节点点相相连连的的所所有有导导纳纳之之和和非非对对角角元元:支支路路导导纳纳的的负负值值92南京京理理工工大大学学3.4电电力力系系统统潮潮流流的的计计算算机机算算法法节点点i的净净注注入入功功率率93南京京理理工工大大学学3.4电电力力系系统统潮潮流流的的计计算算机机算算法法节点点i的净净注注入入功功率率94南京京理理工工大大学学3.4电电力力系系统统潮潮流流的的计计算算机机算算法法节点点i的净净注注入入功功率率问题题:功功率率是是用用节节点点电电压压的的幅幅值值和和相相角角表表示示的的,共共含含有有多多少少个个未未知知量量?95南京京理理工工大大学学3.4电电力力系系统统潮潮流流的的计计算算机机算算法法未知知量量96南京京理理工工大大学学3.4电电力力系系统统潮潮流流的的计计算算机机算算法法功率率平平衡衡方方程程组组*对对PQ节点点和和PV节点点可可列列出出n-1个有有功功功功率率方方程程*对对PQ节点点可可列列出出m个无无功功功功率率方方程程n+m-1个方方程程联联立立,求求解解n+m-1个未未知知量量.97南京京理理工工大大学学3.4电电力力系系统统潮潮流流的的计计算算机机算算法法功率率平平衡衡方方程程组组求求出出n-1个节节点点的的电电压压幅幅值值和和相相角角以以后后，，所所有有节节点点的的电电压压幅幅值值和和相相角角都都已已确确定定，，然然后后计计算算*n-m-1个PV节点的无无功功率率

*平平衡节点点的有功功功率和和无功功功率.98南京理工工大学3.4电电力系统统潮流的的计算机机算法功率平衡衡方程组组：有功功功率……………..99南京理工工大学3.4电电力系统统潮流的的计算机机算法功率平衡衡方程组组：无功功功率……………..100南京理工工大学3.4电电力系统统潮流的的计算机机算法功率平衡衡方程组组计计算算机计算算潮流就就是求解解这个方方程组.101南京理工工大学3.4电电力系统统潮流的的计算机机算法功率平衡衡方程组组

方程程组简记记为f(x)=0,102南京理工工大学3.4电电力系统统潮流的的计算机机算法3.4.2牛牛顿-拉拉夫森法法在解附近近二次收收敛单变量非非线性方方程的求求解多变量非非线性方方程组的的求解Jacobi矩阵修正方程程：求节节点电压压修正正量103南京理工工大学3.4电电力系统统潮流的的计算机机算法3.4.2牛牛顿-拉拉夫森法法单变量非非线性方方程的求求解f(x)0xx(0)x(1)x(2)x(3)f(x(0))f(x(1))f(x(2))f(x(3))104南京理工工大学3.4电电力系统统潮流的的计算机机算法3.4.2牛牛顿-拉拉夫森法法单变量非非线性方方程的求求解初初值：x(0)105南京理工工大学3.4电电力系统统潮流的的计算机机算法3.4.2牛牛顿-拉拉夫森法法单变量非非线性方方程的求求解106南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法单变量量非线线性方方程的的求解解k=0,1,2,……..中止条条件:|x(k+1)-x(k)|<є107南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法多变量量非线线性方方程的的求解解初初值：：x(0)=[x1(0)，x2(0)，…，，xn+m-1(0)]T108南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法多变量量非线线性方方程的的求解解109南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法多变量量非线线性方方程的的求解解110南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法多变量量非线线性方方程的的求解解111南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法多变量量非线线性方方程的的求解解112南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法多变量量非线线性方方程的的求解解k=0,1,2,……..中止条条件:|x(k+1)-x(k)|<є113南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法修正方方程：：求节节点电电压压修正正量（（功功率平平衡方方程组组见106页）114南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法修正方方程：：求节节点电电压压修正正量J矩阵：：115南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法修正方方程：：求节节点电电压压修正正量116南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法功率平平衡方方程组组取取每次次迭代代的修修正量量为117南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法修正方方程：：求节节点电电压修修正量量J矩阵各各块的的维数数不变变：118南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.2牛牛顿-拉夫夫森法法元素在在形式式上较较相似似：119南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法计算步步骤：：开始电网等等值，，形成成节点点导纳纳矩阵阵置电压压幅值值、相相位初初值计算J矩阵和和电压压修正正量最大不不平衡衡功率率足够够小？？计算平平衡节节点功功率，，PV节点无无功功功率和和线路路损耗耗功率率YN120南京理理工大大学3.4电力力系统统潮流流的计计算机机算法法3.4.3大大作业业任任务:用牛牛顿-拉夫夫森法法计算算一个个4机机系统统的潮潮流流编写计算程程序完成程序调调试给出计算结结果交上程序和和结果（可可以是电子子文件）总成绩中大大作业占10分121南京理工大大学第三章小结结本章的重点点内容为电压降落、、电压损耗耗、电压偏偏移、电压压调整、运运算负荷功功率、运算算电源功率率等概念电力线路和和变压器中中电压降落落和功率损损耗的计算算辐射型网、、简单环网网和两端供供电网的潮潮流计算牛顿-拉夫夫森法计算算复杂电力力系统潮流流122南京理工大大学第四章电电力系统运运行方式的的调整和和控制问题电力系统中中各台发电电机发出的的有功功率率怎么确定定出来?确定变压器器变比的依依据是什么么?123南京理工大大学第四章电电力系统运运行方式的的调整和和控制4.1电力力系统有功功功率和频频率调整4.2电力力系统无功功功率和电电压调整小结124南京理工大大学4.1电力力系统有功功功率和频频率调整有功功率和和频率调整整的基本概概念电力系统的的频率特性性电力系统的的频率调整整各类发电厂厂的合理组组合电力系统有有功功率的的经济分配配125南京理工大大学4.1.1有功功率率和频率调调整的基本本概念频率变化对对电力系统统的影响用户户侧侧异步步电电动动机机的的空空载载转转速速恒转转矩矩负负荷荷的的电电动动机机功功率率电子子设设备备的的计计时时供电电侧侧电厂厂锅锅炉炉与与水水泵泵汽轮轮机机的的额额定定转转速速与与共共振振变压压器器的的励励磁磁电电流流增增加加126南京京理理工工大大学学4.1.1有有功功功功率率和和频频率率调调整整的的基基本本概概念念频率率与与有有功功功功率率平平衡衡MT×角速速度度：原原动动机机的的机机械械功功率率ME×角速速度度：发电电机机的的电电磁磁功功率率MTME127南京京理理工工大大学学4.1.1有有功功功功率率和和频频率率调调整整的的基基本本概概念念允许许的的频频率率偏偏差差范范围围0.2Hz<|Δf|<0.5Hz有功功功功率率平平衡衡128南京京理理工工大大学学4.1.1有有功功功功率率和和频频率率调调整整的的基基本本概概念念有功功负负荷荷的的变变化化及及其其调调整整第一一类类负负荷荷由由调调速速器器调调整整：：频频率率的的一一次次调调整整第二二类类负负荷荷由由调调频频器器调调整整：：频频率率的的二二次次调调整整第三三类类负负荷荷电电力力系系统统的的经经济济运运行行调调整整129南京京理理工工大大学学4.1.1有有功功功功率率和和频频率率调调整整的的基基本本概概念念有功功负负荷荷的的变变化化及及其其调调整整130南京京理理工工大大学学4.1.1有有功功功功率率和和频频率率调调整整的的基基本本概概念念备用容量最最大负荷PM备用：负荷荷备用：2~5%事事故备用用：5~10%检检修备用：：4~5%国国民民经济备用：：3~5%总总备用：：15~20%PM}热备用}冷备用131南京理工大学学4.1.2电电力系统的频频率特性负荷的P-f静态特性f=fN时，系统总有有功负荷PDN频率为f时：稳态时，称为为负荷的静态态频率特性132南京理工大学学4.1.2电电力系统的频频率特性负荷静态频率率特性的线性性表示|负负荷的频率调调节效应系数数βPDNfN133南京理工大学学4.1.2电电力系统的频频率特性负荷的P-f静态特性标标幺值形式一一般般为1~3134南京理工大学学4.1.2电电力系统的频频率特性负荷的P-f静态特性例例：系统负荷中30%与频率率无关，40%与频率一一次方成正比比，10%与与频率二次方方成正比，20%与频率率三次方成正正比。

求系系统频率从额额定频率50Hz降到48Hz时，负荷功率率变化的百分分值，以及负负荷的频率调调节效应系数数。135南京理工大学学4.1.2电电力系统的频频率特性发电机组的P-f静态特性———调速器蒸汽AOBDE136南京理工大学学4.1.2电电力系统的频频率特性发电机组的P-f静态特性蒸汽AOBDE137南京理理工大大学4.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静态特特性蒸汽AOBDE138南京理理工大大学4.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静态特特性fPGfNf0PGN12139南京理理工大大学4.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静态特特性静静态态调差差系数数（调调差率率）物理意意义：：机组组负荷荷改变变时，，频率率的偏偏移140南京理理工大大学4.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静态特特性机机组组的单单位调调节功功率（（发电电机组组的功功频静静特性性系数数）物理意意义：：频率率发生生单位位变化化时，，机组组输出出功率率的变变化量量，141南京理理工大大学4.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静态特特性——调频频器蒸汽AOBDE142南京理理工大大学4.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静态特特性fPGfNf0PGN12143南京理理工大大学4.1.2电力力系统统的频频率特特性电力系系统的的P-f静态特特性fPGf1f2P112P2PDPD’144南京理理工大大学4.1.2电力力系统统的频频率特特性电力系系统的的P-f静态特特性系统的的功频频静特特性系系数(单位位调节节功率率)备用系系数145南京理理工大大学4.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组满满载时时的P-f静态特特性：：KG=0fPGf1f2PGmax12146南京理理工大大学4.1.3电力力系统统的频频率调调整频率的的一次次调整整:n台发电电机例系系统统一半半机组组已满满载.火电电机组组占总总容量量的1/4,有有10%的的备用用容量量,单单位调调节功功率为为16.6;水水电机机组占占总容容量的的1/4,有20%的备备用容容量,单位位调节节功率率为25;负荷荷的频频率调调节效效应系系数为为1.5.求(1)系系统的的单位位调节节功率率(2)负荷荷功率率增加加5%时的的稳态态频率率(3)如果果频率率允许许降低低0.2Hz,系统统能能增增加加多多少少负负荷荷功功率率147南京京理理工工大大学学4.1.3电电力力系系统统的的频频率率调调整整频率率的的二二次次调调整整主调调频频厂厂的的选选择择频率率的的二二次次调调节节过过程程148南京京理理工工大大学学4.1.2电电力力系系统统的的频频率率特特性性频率率的的二二次次调调节节过过程程fPGf1f0PG112PG2PG3PDPD’3149南京京理理工工大大学学4.1.2电电力力系系统统的的频频率率特特性性频率率的的二二次次调调节节过过程程fPGf1f0PG112PG2PG3PDPD’3150南京理工工大学4.1.3电力力系统的的频率调调整互联系统统的频率率调整ABKAKB151南京理工工大学4.1.3电力力系统的的频率调调整互联系统统的频率率调整A系统的单单位调节节功率B系统的单单位调节节功率A系统的负负荷增量量B系统的负负荷增量量A系统发电电机的二二次B系统发电电机的二二次调调整增增量调调整增增量AB系统联络络线上的的交换功功率KAKB152南京理工工大学4.1.3电力力系统的的频率调调整互联系统统的频率率调整153南京理工工大学4.1.3电力力系统的的频率调调整互联系统统的频率率调整:例例ABKGA*=25KGB*=20KDA*=1.5KDB*=1.31500MW1000MW154南京理工工大学4.1.4各类类发电厂厂的合理理组合各类发电电厂的特特点火电厂水电厂核电厂各类发电电厂在日日负荷曲曲线上的的负荷分分配155南京理工工大学4.1.5电力力系统有有功功率率的经济济分配发电机组组的耗量量特性FP比耗量发电厂的的效率耗量微增增率156南京理工工大学4.1.5电力力系统有有功功率率的经济济分配经济分配配的目标标函数和和约束条条件目标:能能耗F最小约束条件件:有功功功率平平衡考虑网损损忽略网损损157南京理工工大学4.1.5电力力系统有有功功率率的经济济分配经济分配配的目标标函数和和约束条条件约束条件件:机组组的最大大和最小小功率158南京理工工大学4.1.5电力力系统有有功功率率的经济济分配多个发电电厂间的的负荷经经济分配配忽略网损损时的有有功负荷荷经济分分配等等微增量量准则159南京理工工大学4.1.5电力力系统有有功功率率的经济济分配多个发电电厂间的的负荷经经济分配配考虑时的的有功负负荷经济济分配经经过网网损修正正后的等等微增量量准则:

(负负荷经济济分配的的协调方方程式)160南京理工工大学4.1.5电力力系统有有功功率率的经济济分配例某某电厂厂有三台台发电机机组并联联运行。。已知各各机组的的耗量特特性和功功率约束束。不计计网损。。计算总总负荷为为600MW、400MW、700MW时的有功功功率经经济分配配。161南京理工工大学4.1.5电力力系统有有功功率率的经济济分配问题电力系统统中各台台发电机机发出的的有功功功率怎么么确定出出来?实实现系系统有功功功率平平衡,使使系统频频率维持持在允许许范围之之内,并并且满足足一定的的经济性性确定变压压器变比比的依据据是什么么?162南京理工工大学4.2电电力系统统无功功功率和电电压调整整电压调整整的必要要性电力系统统的无功功功率平平衡电力系统统的电压压管理与与调整电力系统统综合调调压电力系统统无功功功率的最最优分配配163南京理工大学学4.2.1电电压调整的必必要性额定电压164南京理工大学学4.2.2电电力系统的无无功功率平衡衡电压水平取决决于无功功率率的平衡无功功率负荷荷和无功功率率损耗无功功率电源源无功功率平衡衡无功平衡与电电压水平165南京理工大学学4.2.3电电力系统的电电压管理与调调整电力系统允许许的电压偏移移中枢点的电压压管理

电压压中枢点的概概念电力系统的电电压调整三三种方式：顺顺调压逆逆调调压常常调压压166南京理工大学学4.2.3电电力系统的电电压调整改变发电机端端电压调压变压器调压固定变比变压压器双绕组变压器器的分接头选选择

（1））降压变压器器例例

（2）升升压变压器例例三绕组变压器器的分接头选选择例例167南京理工大学学4.2.4电电力系统综合合调压例:降降压变压压器分接头的的选择、一一个变变电所由35KV线路供电。线线路送电点电电压恒为36KV.变压器10KV母线上的最大大负荷为8+j5MVA，，最小负荷为4+j3MVA。。要使10KV母线电压在最最大、最小负负荷时的偏差差不超过5%，试选择变变压器的分接接头。168南京理工大学学4.2.4电电力系统综合合调压例:升升压变压器分分接头的选择择。系系统结构如如图所示.最最大负荷时母母线2电压为为120KV,最小负荷时时母线2电电压为114KV,发电机电压压调节范围围为6~6.6KV.试选择变压压器分接头头.169南京理工大大学4.2.5电力系统统无功功率率的最优分分配例:三三绕组变变压器分接接头的选择择图图中所示示为三绕组组变压器的的最大负荷荷功率。最最小负荷功功率为最大大功率的一一半。高压压母线在最最大负荷时时的电压为为112KV，最小负荷时时的电压为为115KV。中、低压母母线在最大大、最小负负荷时的允允许电压偏偏移分别为为0与+7.5%。。试选择高高、中压绕绕组的分接接头。170南京理工大大学4.2.3电力系统统的电压调调整有载调压变变压器加压调压变变压器171南京理工大大学4.2.3电力系统统的电压调调整无功功率补补偿调压并联补偿串联补偿172南京理工大大学4.2.3电力系统统的电压调调整无功功率的的经济分配配

等网损损微增率准准则

例173南京理工大大学4.2.3电力系统统的电压调调整例两两发电厂联联合向负载载供电。有有功功率由由两个发电电厂平均分分担。试确确定无功功功率的最优优分配。174南京理工大大学第四章小结频率特性电压中枢点点功率的经济济分配175南京理工大大学第五章电力系统故故障分析故障类型：：简单故障障/复合故故障短短路路故障/断断路故障5.1电力力系统短路路的基本知知识5.2电力力系统对称称故障分析析5.3电力力系统不对对称故障分分析小结第五章电力系统故故障分析176南京理工大大学5.1电力力系统短路路的基本知知识5.1.1短路短路的类型型短路的主要要原因短路的危害害5.1.2计算短路路电流的目目的选择电器设设备继电保护的的设计和整整定比较和选择择系统主接接线图确定限制短短路电流的的措施177南京理工大大学5.2电力力系统对称称故障分析析5.2.1同步电机机的等值电电路同步电机的的基本方程程同步发电机机模型电势方程和和磁链方程程:派克方方程无阻尼绕阻阻同步电机机的等值电电路暂态电抗和和暂态电势势有阻尼绕阻阻同步电机机的等值电电路次暂态电抗抗和次暂态态电势178南京理工大大学5.2电力力系统对称称故障分析析同步发电机机axbycz.dqabcDfQ179南京理工大大学5.2电力力系统对称称故障分析析电路iaibicvavavcRRRLaaLccLbbLffLDDLQQvf+_180南京京理理工工大大学学5.2电电力力系系统统对对称称故故障障分分析析电路路方方程程181南京京理理工工大大学学5.2电电力力系系统统对对称称故故障障分分析析电压压方方程程182南京京理理工工大大学学5.2电电力力系系统统对对称称故故障障分分析析磁链链方方程程183南京京理理工工大大学学5.2电电力力系系统统对对称称故故障障分分析析磁链链方方程程有有转转子子绕绕组组磁磁链链方方程程导导出出Park变换换184南京京理理工工大大学学5.2电电力力系系统统对对称称故故障障分分析析Park变换换185南京京理理工工大大学学5.2电电力力系系统统对对称称故故障障分分析析Park变换换186南京京理理工工大大学学5.2电电力力系系统统