电力系统分析全套课件

电力系统分析开始目录第1章

电力系统的基本概念第2章

电力系统元件的参数和等值电路第3章

电力系统短路的基本知识第4章

电力系统的对称短路第5章

电力系统的不对称短路第6章

电力系统的稳定性第7章

电力系统的潮流计算第8章

电力系统的频率调整第9章

电力系统的电压调整第10章

电力系统的经济运行电力系统分析电力系统分析1.1电力系统的基本概念

1.1.1电力系统的组成第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念~锅炉汽轮机发电机升压变压器输电线路降压变压器负荷动力部分电力网电力系统动力系统二、我国电力系统概况

电网分布图长江三峡工程概况三、目前电力系统的特点大机组、大系统提高了系统的安全性、经济性和电能质量同时也带来新的技术问题：可能扩大故障范围

电力系统分析第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念1.1.2电力系统的发展直流交流超高压直流一、电力系统的发展电力系统分析第1章电力系统的基本概念电力系统分析第1章电力系统的基本概念电力系统分析第1章电力系统的基本概念选定的枢纽总体布置方案

电力系统分析第1章电力系统的基本概念返回电力系统分析1.1.3电力系统运行的基本要求第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念一、电能生产的特点1.发、输、配和用电的连续性2.与工农业生产及人民生活的密切相关性3.暂态过程非常短暂二、电力系统运行的基本要求1.保证供电的可靠性2.保证良好的电能质量3.提高系统运行的经济性1.1.4电力系统的接线图电力系统分析第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念~(a)放射式~~（b）干线式（c）树状图1-2无备用网络电力系统分析第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念~（c）树状~（b）干线式~(a)放射式~（d）环式~~（e）两端供电式图1-3有备用网络电力系统分析第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念1.2电力系统负荷1.2.1负荷分类什么是负荷曲线？负荷曲线是指某一段时间内负荷随时间变化的曲线。1.2.2负荷曲线负荷曲线怎样分类？(1)(2)(3)

电力系统分析第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念(a)有功功率负荷几种常用的负荷曲线：1.有功日负荷曲线是制定各发电负荷计划及系统调度运行的依据10100908070605040302004812162024T/hP%

电力系统分析第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念（b）无功功率负荷2.无功功率日负荷曲线（阶梯形）Q%04812162024101009080706050403020T/h

电力系统分析第1章电力系统的基本概念第1章电力系统的基本概念3.有功功率年最大负荷曲线作用：制定发电设备检修计划的依据（a）有功功率年最大负荷曲线024681012Pt/月年初（冬季）年末（冬季）年中（夏季）

电力系统分析第1章电力系统的基本概念PP1P3P2OTmaxt1t3t2afedcbhi8760t/月g（b）年持续负荷曲线电力系统分析第1章电力系统的基本概念4.年持续负荷曲线及最大负荷利用小时数

安排发电计划和进行可靠性估算及电网能量损耗计算全年耗电值为最大负荷利用小时数1.3电力系统额定电压电力系统分析第1章电力系统的基本概念1.3.1电力系统额定电压电力线路额定电压=系统额定电压UN同步发电机额定电压=1.05UN变压器额定电压：发电机额定电压（升压变压器）电力系统额定电压（降压变压器）一次绕组UN等于系统额定电压5%（Uk%<7%或厂用变压器）系统额定电压10%（除上述两种变压器外）二次绕组UN高于电力系统分析第1章电力系统的基本概念1.3.2电力线路的平均额定电压1.3.3变压器变比额定变比=一、二次额定电压之比实际变比=高压侧分接头的额定电压与二次侧绕组额定电压之比平均额定电压变比=变压器所连系统平均额定电压之比电力系统分析第1章电力系统的基本概念例：一台110±2×2.5%/11kV的变压器，其额定变比为

kV；

平均额定电压变比为

kV；如果运行在+2.5%分接头,其实际变比为

kV。答案在这里110/11115/10.5110+110×2.5%/1110L1220~T1T2T3T4T5L56L335L63L410L2110电力系统接线图如图所示，图中标明了各级电力系统线路的额定电压（kV），试求：（1）发电机和变压器各绕组的额定电压，并标在图中；（2）设变压器T1工作于+5%抽头，、工作于主抽头（为发电厂的厂用变压器），工作于-2.5%抽头，工作于-5%抽头，求各变压器的实际变比。（3）求各段电力线路的平均额定电压，并标于图中。电力系统分析第1章电力系统的基本概念电力系统分析第1章电力系统的基本概念10L1220~T1T2T3T4T5L56L335L63L410L2110（1）发电机：10.5kVT1:10.5/242T2:220/121/38.5T3:110/10.5T4:35/6.3T5:10.5/3.15（2）T1:10.5/254.1T2:220/121/38.5T3:107.25/10.5T4:33.25/6.3T5:10.5/3.15（3）230；115；37；10.5；6.3；3.151.4电力系统中性点的运行方式

电力系统分析第1章电力系统的基本概念1.4.1电力系统中性点及其接地方式什么是中性点？指接入系统星形（Y）连接的变压器或发电机绕组的中性点。中性点处理方法：1.4.2电力系统中性点不同接地方式的特点1.大接地电流系统2.小接地电流系统1.4.3中性点不接地系统单相接地分析电力系统分析第1章电力系统的基本概念（a）A相接地系统等值电路图电力系统分析第1章电力系统的基本概念（b）相量图电力系统分析第1章电力系统的基本概念（a）装设消弧线圈时A相接地系统等值电路图；电力系统分析第1章电力系统的基本概念（b）相量图电力系统分析第1章电力系统的基本概念

谢谢观看！再见！第2章电力系统元件的参数和等值电路2.1同步发电机的参数和等值电路2.2电力线路的参数和等值电路2.3变压器、电抗器的参数和等值电路2.4电力网络的等值电路第2章电力系统元件的参数和等值电路2.１同步发电机的参数和等值电路2.1.1同步发电机的电抗发电机一相电抗值为

2.1.2同步发电机的电动势2.1.3同步发电机的等值电路电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小2.2电力线路的参数和等值电路2.2.1电力线路的参数电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路。反映线路的4个参数为电阻、电抗、电导和电纳。

2.2.2电力线路的等值电路1.短线路的等值电路（l≤100km，UN≤60kv）2.中等长度线路的等值电路（110≤UN≤220kv）（架空线：100km≤l≤300km；电缆：100km）Z=R+jX=r1×L+jx1×LY=G+jB=jB=jb1×L电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小3.长线路的等值电路电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小2.3变压器、电抗器的参数和等值电路2.3.1双绕组变压器的参数和等值电路1.电阻2.电抗3.电导4.电纳双绕组变压器的参数和等值电路电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小2.3.2三绕组变压器的参数和等值电路1.电阻①容量比为100/100/100的三绕组变压器，各绕组短路损耗为再按双绕组变压器的绕组电阻公式计算各绕组电阻.图三绕组变压器的等值电路电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小②容量比为100/50/100或100/100/50的三绕组变压器首先将短路试验所得短路损耗数据归算到额定容量下的短路损耗。再按双绕组变压器的绕组电阻公式计算各绕组电阻.电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小2.电抗

各绕组的等值电抗为3.电导和电纳求取三绕组变压器导纳的方法和求取双绕组变压器的导纳完全相同。2.3.3自耦变压器的参数和等值电路2-8三绕组变压器的绕组排列（a）升压变压器（b）降压变压器1—高压绕组；2—中压绕组；3—低压绕组电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小2.3.3自耦变压器的参数和等值电路由于第三绕组容量限制,短路电压百分比需要归算2.3.4电抗器的参数和等值电路电抗器的电抗Ω电抗器的电抗百分值电抗器的额定电压电抗器的额定电流图电抗器的等值电路电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小2.4电力网络的等值电路2.4.1用有名制表示的等值电路有名制表示的等值电路，需要将各参数归算到同一电压等级——基本级。有名值归算时按下式计算：

式中的变比应取从基本级到待归算级，即变比K的分子为向基本级一侧的电压；分母为待归算级一侧的电压。图2-10多电压等级的电力系统电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小2.4.2用标幺制的表示的等值电路

1.标幺制的概念定义：

已知标幺值和基准值，求有名值：

标幺值和百分值的关系：2.基准值的选定

SB通常取100MVA；1000MVA，各电压等级容量的基准值相同；

VB的选定有两种方法：①精确计算法：先选定基本级的电压基准值VBⅠ，然后按变压器的实际变比，求出其他电压级的基准值VBⅡ、VBⅢ……；②近似计算法：选各电压级的平均额定电压为电压基准值，即UBN=Uav.N电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小3.用标幺制的表示的等值电路

元件名称按变压器的实际变比计算变压器的平均额定电压之比计算

发电机

变压器

输电线路

电抗器电力系统分析第2章电力系统元件的参数和等值电路的大小第三章电力系统短路的基本知识3.1短路的一般概念3.2网络的变换和化简第三章电力系统短路的基本知识1.短路的定义：指一切不正常的相与相之间和相与地面之间的通路。2.发生短路的原因：自然因素人为因素3.1短路的一般概念3.1.1短路的一般概念3.短路的类型：(转下页)4.短路的危害（1）破坏电气设备的机械结构；（2）可能烧毁电气设备；（3）系统节点电压下降；（4）破坏电力系统稳定，造成大面积停电，恢复慢；（5）干扰通信；

三相短路(对称故障)两相短路两相短路接地单相短路返回电力系统分析第3章电力系统短路的基本知识3.1.2短路计算的任务（1）选择电气设备，校验动稳定和热稳定；（2）配置机电保护和自动装置；（3）设计发电厂和变电站的电气主接线；（4）其他；3.1.3短路电流计算的几点假设（1）短路过程中各台发电机不发生摇摆；（2）负荷只近似估计；（3）不考虑磁路饱和问题，各元件参数恒定；（4）不对称短路计算中，除短路点外，其它部分认为对称；（5）系统各元件等效电路通常采用最简单形式；（6）不考虑过渡电阻影响；电力系统分析第3章电力系统短路的基本知识3.2网络的变换和化简3.2.1等值电源法为开口电动势外电路外电路图戴维宁定理的应用为入端电阻电力系统分析第3章电力系统短路的基本知识3.2.3星网变换法星网变换计算公式（a）星网图形（b）网形网络图星网变换电力系统分析第3章电力系统短路的基本知识3.2.3利用网络的对称性质化简~~图利用网络的对称性质化简（a）系统图（b）等效电路（c）化简后的等效电路图（a）（b）（c）电力系统分析第3章电力系统短路的基本知识第4章电力系统的对称短路4.1无穷大电源的三相短路4.2三相短路电流的实用计算4.3应用计算曲线计算在任意时刻短路点的短路电流4.1无穷大电源的三相短路无穷大电源具有以下两个特点：①、电源的频率和电压保持不变；②、电源的内阻为零。4.1.1无穷大电源供电电路的三相短路暂态过程对称短路的物理过程：短路前的电路处于稳态，假设Em电源电动势幅值；ω为交流电源的角频率；α为初相位（又称合闸角）；其电流为其中：为短路前电路的阻抗角，。为短路前电流幅值，；Em电源电动势幅值；ω为交流电源的角频率；α为初相位（又称合闸角）；为短路前电路的阻抗角，。为短路前电流幅值，；电力系统分析第4章电力系统的对称短路图短路后的等效电路k处突然发生三相短路根据基尔霍夫定律得其通解为：无穷大电源三相短路示意图又因为所以A相短路全电流为周期分量（强制分量）非周期分量（自由分量）无穷大电源三相短路示意图根据基尔霍夫定律得电力系统分析第4章电力系统的对称短路图4-3短路全电流波形图电力系统分析第4章电力系统的对称短路

图4-4短路瞬间电压电流向量图非周期分量的初始值大小与短路发生的时刻有关电力系统分析第4章电力系统的对称短路4.1.2短路冲击电流短路电流中最大可能的瞬时值，称为短路冲击电流，记为iim。2.非周期分量电流达到最大值的条件因为周期分量的幅值是一定的，所以非周期分量电流的初始值越大，短路电流的最大可能瞬时值就越大。既与短路前的状况有关，又与短路的时刻有关，使其为最大值的条件是：代入短路全电流的表达式得（3）短路前空载（）（1）合闸角（2）阻抗角1.短路冲击电流的定义4.1.2短路冲击电流1.短路冲击电流的定义2.非周期分量电流达到最大值的条件因为周期分量的幅值是一定的，所以非周期分量电流的初始值越大，短路电流的最大可能瞬时值就越大。既与短路前的状况有关，又与短路的时刻有关，使其为最大值的条件是：电力系统分析第4章电力系统的对称短路4.1.3短路功率定义：短路功率等于短路电流与短路点的平均额定电压的乘积。用公式表示为：或3.若，冲击电流出现的时刻为t=0.01s,

则短路冲击电流的计算公式称为短路冲击系数。短路发生在发电机机端时，；短路发生在发电厂高压母线，；短路发生在其他位置，。图4-5短路冲击电流电力系统分析第4章电力系统的对称短路4.2三相短路电流的实用计算同步发电机异步电动机短路冲击电流的实用计算4.2.1同步发电机1.短路的瞬间，发电机的电压方程式U[0]、I[0]、φ[0]分别是短路前瞬间的电压、电流和功率因子角

短路前瞬间发电机的暂态电动势汽轮发电机有阻尼绕组的凸极机无阻尼绕组的发电机2.实用计算中，同步发电机次暂态电抗值3.短路前发电机的次暂态电势可取。在电力系统的近似计算中，可取。汽轮发电机有阻尼绕组的凸极机无阻尼绕组的发电机2.实用计算中，同步发电机次暂态电抗值

图4-8同步发电机的相量图电力系统分析第4章电力系统的对称短路是异步电动机的启动电流的标幺值。可取，则。4.2.2异步电动机1.异步电动机的次暂态电抗2.异步电动机的电压方程式考虑配电变压器和馈线的电抗取经验资料为0.15，则异步电动机的电抗可取为：分别是短路后瞬间、短路前瞬间发电机的暂态电动势，短路前电压短路前电流、功率因数角假定异步电动机在短路前瞬间处于正常满载运行状态，即：近似地是异步电动机的启动电流的标幺值。可取，则。对于直接接在短路点的电动机，才取电力系统分析第4章电力系统的对称短路图4-9异步电动机的向量图电力系统分析第4章电力系统的对称短路（1）在短路后瞬间t=0时，计算曲线（或计算图表）上所对应的数据为短路电流的起次暂态电流I″。4.3应用计算曲线计算在任意时刻短路点的短路电流4.3.1计算曲线的介绍短路电流是短路位置Xjs和短路时刻t的函数，即：Ip*=f（Xjs、t）（5）某些发电机可以合并。水轮发电机和汽轮发电机不可合并；有自动励磁的发电机和无自动励磁的发电机不可合并；直接接在短路点的发电机不可和其他发电机合并；无穷大电源不可和其他发电机合并。（2）计算曲线只绘制到Xjs=3.45为止。因为当Xjs>3.45时，。4.3.2应用计算曲线时应注意的几个问题（3）有阻尼绕组与无阻尼绕组的水轮发电机相比较，仅仅次暂态电抗有一定的差别，其他参数均相同。（4）无穷大电源提供的短路电流按下式计算：（1）在短路后瞬间t=0时，计算曲线（或计算图表）上所对应的数据为短路电流的起次暂态电流I″。4.3.2应用计算曲线时应注意的几个问题电力系统分析第4章电力系统的对称短路4.3.３应用计算曲线时的计算步骤应用计算曲线时，其计算步骤如下：（1）绘制电力系统的等效电路。①、对整个电网取基准功率SB

和基准电压Uav

；②、发电机的参数做如下处理：电抗采用Xd″、电势E″=1（在计算的过程中可以不计算）；③、负荷忽略不计；④、无穷大电源的内抗Xs″=0；（2）进行网络化简。将网络中的发电机合并成若干组。求出各等效发电机和无穷大电源对短路点的转移电抗。（3）、将各转移电抗转化为计算电抗。计算电抗是以各发电机的额定参数为基准的标幺值电力系统分析第4章电力系统的对称短路（4）根据各等效发电机的计算电抗和指定的短路时刻t查曲线，分别得出各等效发电机向短路点提供的短路电流周期分量的标幺值。（5）对无穷大电源的处理。（6）计算短路点的短路电流周期分量的有效值（有名值）电力系统分析第4章电力系统的对称短路第5章电力系统的不对称短路5.1对称分量法5.2电力系统元件的序参数5.3变压器的接线方式与零序电流的关系5.4电力系统各序网络的制定5.5简单不对称短路的分析与计算5.6非全相断线的分析与计算什么是对称分量法？

在三相电路中，常常需要把一组不对称的相量分解成三组对称分量，这三组对称分量分别叫做正序分量、负序分量和零序分量，这就是对称分量法。正序分量A、B、C三相对称，相序为顺时针负序分量A、B、C三相对称，相序为逆时针零序分量A、B、C三相完全相等电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.1.4已知正序、负序、零序分量可以求总量简写为已知正序、负序和零序分量，求总量的向量图电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.1.6对称分量法在不对称短路中的应用~电力系统分析第5章电力系统的不对称短路对称分量法再不对称短路中的应用电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.2.1同步发电机的序参数1.正序参数：2.负序电抗的定义：施加在发电机定子绕组的基频负序电压与流入定子绕组的基频负序电流之比。汽轮发电机和有阻尼绕组的水轮发电机无阻尼绕组的水轮发电机3.零序电抗的定义：施加在发电机定子绕组的基频零序电压与流入定子绕组的基频零序电流之比。5.2电力系统元件的序参数电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.2.2异步电动机的序参数负序电抗零序电抗1.输电线路的序阻抗静止元件：正序阻抗=负序阻抗变压器：输电线路：5.2.3静止元件的序参数异步电动机正序电抗电力系统分析第5章电力系统的不对称短路二次侧任意接线二次侧任意接线一次侧为角接的变压器一次侧为星接的变压器结论：变压器零序电抗5.3变压器的接线方式与零序电流的关系5.3.1一次侧为角接的变压器5.3.2一次侧为星接的变压器电力系统分析第5章电力系统的不对称短路（a）YN，d的接线图（b）等效电路图结论：YN，d的接线变压器零序电抗5.3.3变压器的接线方式为YN,d电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.3.4变压器的接线方式为YN,yn（a）YN,yn的接线图（b）等效电路图电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.4电力系统各序网络的制订①与对称短路的等值网络基本相同；②短路点电压为；③变压器中性点接地电抗不起作用；①所含的元件与正序网络基本相同，用负序参数表示；②发电机负序电势为零；③短路点电压为；①与变压器的接线形式有关；②短路点电压为；5.4.1正序网络网络的制定5.4.2负序网络网络的制定5.4.3零序网络网络的制定电力系统分析第5章电力系统的不对称短路（a）系统接线图（b）正序网络（c）负序网络（d）零序网络5.5简单不对称短路的分析与计算5.5.1单相接地短路1.短路点K的边界条件2.利用对称分量法展开得电力系统分析第5章电力系统的不对称短路在近似计算中，一般有。当，则单相接地短路电流大于同一地点的三相短路电流；当，则单相接地短路电流小于同一地点的三相短路电流。单相短路的复合序网电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.5.2两相短路两相短路的示意图1.短路点K的边界条件2.利用对称分量法展开得电力系统分析第5章电力系统的不对称短路两相短路的复合序网电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.5.3两相短路接地1.短路点K的边界条件2.利用对称分量法展开得两相短路接地示意图电力系统分析第5章电力系统的不对称短路两相短路接地的复合序网电力系统分析第5章电力系统的不对称短路短路电流的计算通式为与短路类型有关。

单相短路接地

两相短路

两相短路接地

三相短路短路电流的正序分量计算通式为正序等效定则：在简单电力系统中，当发生不对称短路时其短路电流的正序分量与在短路点k各相接入附加电抗后发生的三相短路电流相等。与短路类型有关。5.5.4正序等效定则电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.6非全相断线的分析与计算5.6.1纵向故障指网络中的两个相邻节点k和k’之间出现的不正常断开或三相阻抗不相等的情况。是故障口kk’的开路电压；、、、分别是正序、负序、零序网络从故障口kk’处看进去的等效阻抗。非全相断线用对称分量法分析电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.6.2单相（A相）断线故障处的原始边界条件利用对称分量法展开得故障处的各序电流为单相断线的复合序网电力系统分析第5章电力系统的不对称短路非故障相的电流为故障相的断口电压为电力系统分析第5章电力系统的不对称短路5.6.3两相（B、C相）断线故障处的原始边界条件利用对称分量法展开得故障处的各序电流为非故障相的电流为故障相的断口电压为两相断线的复合序网电力系统分析第5章电力系统的不对称短路第6章电力系统的稳定性6.1电力系统的稳定性的一般概念6.2发电机转子之间的空间相对位置6.3电力系统的静态稳定性6.4电力系统的暂态稳定性6.5提高电力系统稳定性的技术措施6.1电力系统的稳定性的一般概念6.2发电机转子之间的空间相对位置6.2.1电力系统的功角特性曲线图6-1简单电力系统及其等值电路同步：发电机组之间的同步运行状态，就是每台发电机发出的交流电的频率均相等，即每台发电机的电气转速均相等。图6-7简单电力系统的功角特性电力系统分析第6章电力系统的稳定性发电机和无穷大电源之间的转移电抗为发电机的输送到无穷大电源功率为又即代入（1）式得功角特性曲线表达式图6-3电力系统的功角特性曲线电力系统分析第6章电力系统的稳定性6.2.2发电机转子之间的相对位置图6-4各发电机转子的空间位置图6-5发电机转子之间的相对位置电力系统分析第6章电力系统的稳定性6.3电力系统的静态稳定性6.3.1电力系统的静态稳定性的定义当电力系统受到微小扰动时，能够自动地恢复到原来的运行状态的能力，成为电力系统的静态稳定性。6.3.2电力系统静态稳定性的分析两电源之间的转移电抗为发电机的输出功率为图6-6简单电力系统及等效电路（a）简单电力系统（b）等效电路图6-7简单电力电力系统的功角特性电力系统分析第6章电力系统的稳定性图6-8a点受扰动时的摇摆曲线图6-9

摇摆曲线发散的情况电力系统分析第6章电力系统的稳定性6.3.3电力系统静态稳定性的判据当时，系统静态稳定；当时，系统静态不稳定；静态稳定储备系数——极限功率；——某一运行方式下的输送功率；电力系统分析第6章电力系统的稳定性6.4电力系统的暂态稳定性6.4.1电力系统暂态稳定性的定义当电力系统受到较大的扰动后，电力系统能够不失步从一种稳态过渡到另一种稳态的能力，称为电力系统的暂态稳定性。6.4.2电力系统各种运行方式下的功角特性曲线（1）系统正常运行。功率特性曲线为图6-10简单电力系统电力系统分析第6章电力系统的稳定性（a）（b）（c）

图6-11简单电力系统等效电路（a）正常运行时等效电路（b）短路发生时等效电路（c）短路切除后等效电路（2）当电力系统发生短路时。功率特性曲线为电力系统分析第6章电力系统的稳定性（3）当电力系统短路切除后。功率特性曲线为图6-12转子相对运动及摇摆曲线图6-13摇摆曲线发散的情况电力系统分析第6章电力系统的稳定性6.4.4等面积准则发电机转子在bc段所做的正功与在dg段所做的负功是完全相等，这就是等面积定则。储存动能释放动能图6-14等面积准则电力系统分析第6章电力系统的稳定性5.电力系统暂态稳定性的实用判据①当最大可能的减速面积大于加速面积时，系统稳定。②当最大可能的减速面积小于加速面积时，系统不稳定。③当最大可能的减速面积等于加速面积时，系统处于临界状态。电力系统分析第6章电力系统的稳定性6.5提高电力系统稳定性的技术措施6.5.1提高电力系统静态稳定性（1）安装自动励磁装置（2）减小线路电抗（3）提高线路额定电压等级（4）改善线路结构，加强系统联系6.5.2提高电力系统的暂态稳定性（1）快速切除故障（2）采用自动重合闸装置（3）强行励磁（4）减小原动机输出的机械功率图6-15自动重合闸成功时电力系统分析第6章电力系统的稳定性第7章电力系统的潮流计算7.1电力网中功率损耗的计算7.2电力网中电压降落及电压损耗的计算7.3开式网络的潮流计算7.4简单闭式网络的潮流计算7.5电力网络的数学模型7.6功率方程7.1电力网中功率损耗的计算7.1.1负荷功率的表示法电力系统负荷多以有功功率P和无功功率Q来表示，并以复数表示为设电流滞后于电压的角度为，则上式可写成讨论：对于感性负载，；对于容性负载，。电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.1.2网络元件的功率损耗1.电力线路的功率损耗（1）电力线路阻抗支路上的功率损耗（2）电力线路导纳支路上的功率损耗线路导纳支路末端单相功率损耗线路导纳支路首端单相功率损耗图电力线路的Π形等值电路电力系统分析第7章电力系统的潮流计算（3）电力线路中的功率计算电力线路阻抗支路末端流出的功率为电力线路首端流入功率为电力线路阻抗支路首端流入的功率为2.变压器的功率损耗电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.2电力网中电压降落及电压损耗的计算7.2.1电力线路的电压降落及电压损耗电压降落的横分量电压降落的纵分量当，可忽略电阻，上述公式可化简为（1）电压降落：电力线路的首末端、或电力网任意两节点间电压的向量差。图7-2U1、U2

和dU2三者之间的相量关系电力系统分析第7章电力系统的潮流计算（2）电压损耗：电力线路首末端或电力网任意两节点间电压的代数差。电压损耗近似等于电压的纵分量大小结论电压降落的纵分量取决于所输送的无功功率的大小；电压降落的横分量主要取决于所输送的有功功率的大小。纵分量主要影响电压的大小，横分量主要影响电压的相角。电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.2.2变压器的电压降落和电压损耗例7-1有一降压变电所，等值电路及参数如图所示，变压器变比为110/11kv，末端负荷为（20+j10）MVA，首端电压为108kv，试计算变压器首端功率及末端电压。108kV(2.04+j3.18)Ω（20+j10）MVA（0.044+j0.32)MVA电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.3开式网络的潮流计算(a)无备用方式(b)有备用方式1——放射式；2——干线式；3——链式电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.3.1发电厂的运算功率和变电所的运算负荷图7-5变电所的运算负荷计算示意图图7-5变电所的运算功率计算示意图电力系统分析第7章电力系统的潮流计算3.发电厂的运算功率发电厂的输出功率减去升压变压器的功率损耗称为发电厂的等值电源功率。4.运算功率

发电厂的等值电源功率减去发电厂输出母线上所有相连线路的充电功率的一半称为发电厂的运算电源功率，简称运算功率。1.变电所的运算负荷指变电所的二次负荷功率加上变压器的功率损耗称为变电所的等值负荷功率。2.运算负荷变电所的等值电负荷功率加上变电所所有相连线路的充电功率的一半称为变电所的运算负荷功率，简称运算负荷。电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.3.2开式网络的潮流计算方法计算步骤：1、计算电力网各元件参数，作电力网等值电路。2、计算变电所的运算负荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应的节点上，从而组成了只包括运算负荷和运算功率及网络参数的等值网络。3、如果已知电源电压和末端负荷，由末端向首端逐段计算功率损耗，这种情况由于各点电压未知，可用电网额定电压代替实际电压，求取电力网的功率分布。求得电源功率后，再运用已知电源电压和求得的首端功率向末端逐段求电压降落，计算出各点电压。此过程不必重新计算功率损耗，在110kv的高压电网中也可忽略电压降落的横分量。4如果已知末端电压和负荷，从末端开始逐段交替计算电压降落和功率损耗。向电源端推算功率分布和各节点电压。如果有变压器，还应进行电压归算。电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.4简单闭式网络的潮流计算AcbbcA1A2(a)环式网络(b)两端供电网络图简单的闭式网络电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.4.1两端供电网络的初步功率分布计算a、b为两个供电电源，设U1≠U2。忽略网络中功率损耗，都用相同的电压计算功率，令图7-8两端供电网络的等值网络每个电源送出的功率=供载功率+循环功率电力系统分析第7章电力系统的潮流计算如果沿两端供电线路上接有N个负荷，则上式简化为对于均一网电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.4.2两端供电网络的最终潮流分布计算（1）功率分点求出了功率分布之后，有的负荷功率是由两个方向流入的，如图7.4.2中的C点，这样的点叫功率分点，并用△标出。（2）两端供电网络的最终潮流分布计算如果已知功率分点电压，由功率分点将电网解开为两个开式网络。从功率分点分别由两侧逐段向电源端推算电压降落和功率损耗。。当出现有功功率分点和无功功率分点不一致时，一般可从无功功率分点为计算的起点。如果已知电源电压，此时仍由功率分点将电网解开为两个开式网络。此时与已知末端负荷和首端电压的开式网络的潮流计算相同。电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.5电力网络的数学模型7.5.1节点电压方程及节点导纳矩阵电力网络的数学模型指的是由网络有关参数和变量及其相互关系组成、可反映网络性能的数学方程式。L1L3L2123SG1G1G2SG2SD3SD1（a）三母线系统y4123y5y6（b）等值电路电力系统分析第7章电力系统的潮流计算各母线的节点功率为列出节点电压方程整理得（b）等值电路y4y6y2y3y5y1132电力系统分析第7章电力系统的潮流计算若令写成矩阵形式节点电流列向量节点电压列向量N母线系统的节点方程一般形式电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.5.2节点导纳矩阵的形成和特点（1）节点导纳矩阵是稀疏矩阵。（2）节点导纳矩阵是方阵，结束等于除参考点外的节点数。（3）节点导纳矩阵的某对角元素等于该节点所连接的导纳的总和。（4）节点导纳矩阵的非对角元素Yij等于连接节点i、j支路导纳的负值。（5）节点导纳矩阵一般是对称矩阵。（6）网络中的变压器用Π形等值电路表示，仍按上述原则计算。电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.6功率方程7.6.1功率方程的导出系统中各节点注入电流与注入功率以标幺值表示的关系式将代入上式，得节点电压方程直角坐标系下的节点电压和导纳可写成代入功率方程得电力系统分析第7章电力系统的潮流计算节点电压以极坐标形式表示极坐标系下的有功功率和无功功率表达式电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.6.2节点的分类1.PQ节点有功功率P和无功功率Q给定，待求量是节点电压U和δ。变电所都属于这一类型节点。2.PV节点有功功率P和电压幅值V给定，待求量是无功功率Q和电压相位δ。选择有一定无功储备的发电厂和具有可调无功电源设备的变电所作为PV节点。3.平衡节点电压幅值和相角给定，求无功功率和有功功率。该节点承担了系统的有功功率平衡，故称为平衡节点。平衡节点和基准节点通常为一个。系统节点分为以下三种类型：电力系统分析第7章电力系统的潮流计算7.6.3功率方程用于潮流计算时的约束条件（1）所有节点电压必须满足（2）所有电源节点的有功功率和无功功率必须满足（3）某些节点的相位差应满足电力系统分析第7章电力系统的潮流计算第8章电力系统的频率调整8.1电力系统中有功功率的平衡8.5主调频厂的选择8.2电力系统的有功功率-频率特性8.4互连电力系统的频率调整8.3电力系统的频率调整8.1电力系统中有功功率的平衡8.1.1电力系统调整频率的必要性同步发电机的感应电势频率和转速之间存在如下关系：频率同步发电机极对数同步发电机转速，r/min同步发电机的转子运动方程：为同步发电机的点角速度标幺值；惯性时间常数原动机输出功率的标幺值；输出电磁功率标幺值；电力系统分析第8章电力系统的频率调整电力系统频率偏差过大，会产生哪些不利影响？（1）对电力用户的影响。（2）对发电厂及电力系统本身的影响。8.1.2有功功率负荷的变动及其调整策略负荷按变化规律大致分为三种：第一种变动负荷——频率的一次调整——由发电机调速器完成。第二种变动负荷——频率的二次调整——发电机组调的调频器完成。第三种变动负荷——频率的三次调整——有功功率平衡，负荷经济分配。图8-1有功功率负荷电力系统分析第8章电力系统的频率调整8.1.3有功功率平衡和备用容量备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分称为备用容量。备用容量按发电机运行状态分为热备用和冷备用。备用容量按用途分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。为系统中所有有功功率电源发出的功率；为系统中所有的负荷消耗的有功功率；为系统中各元件总的有功功率损耗；有功功率电源与电力系统发电负荷相平衡电力系统分析第8章电力系统的频率调整8.2电力系统的有功功率-频率特性8.2.1负荷的有功功率-频率静态特性定义：当电力系统处于稳态运行时，系统中有功功率负荷随频率变化的特性称为负荷的有功功率-频率静态特性。——电力系统频率为f时，整个系统的有功功率负荷；——系统频率为额定值fN时，整个系统的有功功率负荷；——为对应有功功率负荷在中所占的分额。以标幺值表示的有功功率-频率静态特性图中直线的斜率为用标幺值表示为图8-2综合负荷的有功功率频率静态特性电力系统分析第8章电力系统的频率调整8.2.2发电机组的有功功率-频率静态特性称为电力系统有功功率负荷的频率调节效应系数，也称为负荷的单位调节功率。离心飞摆式调速系统工作示意图电力系统分析第8章电力系统的频率调整发电机组的有功功率-频率静态特性的斜率为称为发电机组的单位调节功率，用标幺值表示发电机组的调差系数所以图8-4发电机组的有功功率-频率静态特性电力系统分析第8章电力系统的频率调整8.2.3电力系统的有功功率-频率静态特性运行点由O移至O’，则有注意：（1）只能通过调整发电机单位调节功率KG来控制KS。KG越大，KS越大，系统频率越稳定。（2）因为当发电机满载时，负荷增加引起的频率下降非常严重，所以需要发电机有备用容量。，称为备用系数。其中称为电力系统的单位调节功率，其标幺值为图8-5频率的一次调整电力系统分析第8章电力系统的频率调整8.3电力系统的频率调整8.3.1频率的一次调整单台发电机频率一次调整特性方程：多台装有调速器的机组并联运行时，其等值单位调节功率有多台发电机的电力系统一次调整的调节特性方程有多台发电机并联参加一次调频的注意事项（1）发电机的单位调节功率不可整定的过大。（2）参加频率一次调整的未满载机组越多，系统地单位调节功率才越大。（3）单位调节功率越大的机组承担的有功出力越多。电力系统分析第8章电力系统的频率调整8.3.2频率的二次调整电力系统的单位调节功率（1）二次调频是无差调节。（2）频率增量的取值均取为最初运行点频率值或减调整后对应的频率值；取发电机和负荷的功率增量均为正值。（3）二次调整负荷增量由主调频机组承担。图8-6频率的二次调整电力系统分析第8章电力系统的频率调整8.4互连电力系统的频率调整当或时，实现无差调节。由上述互连系统可得式中分别为A、B两电力系统的功率缺额。求解得电力系统分析第8章电力系统的频率调整（1）当两系统都参加二次调频，且满足，联络线上交换功率等于0。（2）当整个系统功率能够平衡时，联络线交换功率最大。电力系统分析第8章电力系统的频率调整8.5主调频厂的选择1.主调频厂应满足以下要求：（1）拥有足够的调频容量。（2）具有足够快的调频速度。（3）调整时应满足安全及经济性的要求。（4）不应引起联络线上交换功率的波动或使网络中任何中枢点的电压波动超出允许范围。水电厂适应作主调频厂。2.调频厂用于二次调整的容量为电力系统分析第8章电力系统的频率调整第9章电力系统的电压调整9.1电力系统中无功功率的平衡9.2电力系统的电压管理9.3电力系统调整电压的基本原理9.4利用发电机调压9.7串联电容器调压9.5改变变压器的分接头调压9.6并联无功补偿设备调压9.1电力系统中无功功率的平衡9.1.1电力系统调整电压的必要性1.电力系统的电压偏差35KV以上及特殊用户+5%-5%；10KV以下及高压供电和低压电力用户+7%-7%；低压照明用户+5%-10%。2.电力系统调整电压的必要性（1）对电力用户的不利影响。（2）对电力系统的不利影响。电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.1.2电力系统中的无功功率和无功功率损耗1.无功功率负荷异步电动机消耗的无功功率2.电力系统中的无功功率损耗（1）变压器的无功损耗（2）电力线路上的无功损耗充电功率并联电纳的无功损耗励磁损耗漏抗中损耗励磁电抗消耗无功漏抗消耗的无功功率图9-1异步电动机的无功功率-电压静态特性电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.1.3电力系统中的无功功率电源1.同步发电机2.静电电容器3.调相机4.静止无功补偿器电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.1.4无功功率的平衡电力系统无功功率平衡的关系式是所有无功功率电源发出的感性无功功率；是无功负荷消耗的感性无功功率；为电网的无功损耗之和。图9-2无功功率平衡与电压水平的关系电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.2电力系统的电压管理9.2.1电压波动的限制措施什么是电压波动和闪变？是反映电压幅值在一定范围内有规则变化时，电压最大值与最小值之差相对于额定电压的百分比，或电压幅值不超过0.9-1.1的一系列随机变化。限制电压波动和闪变的方法（1）由大容量变电所用专用母线或线路向这类负荷供电。（2）在发生电压波动的地点和电源之间装设串联电容器补偿线路等元件的感抗。（3）将一般负荷和波动负荷分开，并在波动负荷的供电线路上设置静止补偿器。波动负荷电源输电系统一般负荷限制电压波动的措施波动负荷电源输电系统一般负荷电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.2.2中枢点的电压管理1.中枢点的电压管理什么是中枢点？电压中枢点是指大型发电厂和枢纽变电所的母线，系统电压管理通常是对电压中枢点的电压进行控制和调整。2.中枢点的调压方式逆调压：最大负荷时升高电压，最小负荷时降低中枢点电压。调压范围105%△UN

—%△UN

。顺调压：最大负荷时允许中枢点电压降低；最小负荷时允许中枢点电压升高。调压范围102.5%△UN

—107.5%△UN

。恒调压：在任何负荷下，中枢点的电压均保持为大约恒定的数值。调压范围（102—105%）△UN

。逆调压，顺调压，恒调压电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.3电力系统调整电压的基本原理调整用户端电压Ub的措施：（1）调节励磁电流以改变发电机端电压UG。（2）适当选择变压器的变比k。（3）并联无功补偿设备，改变无功功率Q的分布。（4）串联电容器抵偿感抗，改善网络的电抗参数X。图9-11简单电力系统电压关系图（a）简单电力系统电压关系图（b）等值电路图负荷节点b的电压电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.4利用发电机调压~图发电机逆调压时的电压分布（a）系统图（b）电压分布~图多电压级系统中的电压损耗电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.5改变变压器的分接头调压9.5.1降压变压器分接头的选择图降压变压器及其等值电路（1）最大负荷时，变压器的变比得（2）最小负荷时，选择的高压绕组分接头电压为（3）变压器的分接头取平均值电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.5.2升压变压器分接头的选择图升压变压器及其等值电路~最大、最小负荷时所选变压器的分解头电压为9.5.3三绕组变压器分接头的选择双绕组变压器分接头选择公式同样适用，同时考虑电源连接情况与电压的要求。9.5.4有载调压变压器的使用电力系统分析第9章电力系统的电压调整图9-11有载调压器原理接线电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.6并联无功补偿设备调压9.6.1按调压要求选择无功补偿设备1.选用并联电容器并联电容器的运行方式：在最小负荷时全部退出；在最大负荷时全部投入。先计算最小负荷时高压侧分接头电压然后计算最大负荷时应装设的无功补偿容量最后校验变电站低压母线的实际电压是否满足调压要求。图简单电力网的无功功率补偿电力系统分析第9章电力系统的电压调整2.选用调相机最大负荷时，调相机发出无功，升高电压；最小负荷时，调相机吸收无功，降低电压。最大负荷时，调相机容量为最小负荷时，其容量为Α为调相机能欠激运行的最大容量系数，取值范围0.5-0.65。两式相除得确定变比为电力系统分析第9章电力系统的电压调整9.7串联电容器调压未串联电容器时的电压损耗串联电容器后有串联电容器后，减小的电压损耗为所以串联电容器后的容抗为每个电容器的容量应满足下列关系三相电容器组的总容量为补偿度：补偿所需的容抗值和被补偿电力线路原来的感抗值之比。电力系统分析第9章电力系统的电压调整采用并联电容器补偿和采用串联电容器补偿的比较：（1）为减小同样大小的电压损耗，需设置的串联电容器容量仅为并联电容器容量的17%-25%。（2）串联电容器适用于电压波动频繁的场合，而并联电容器不适用。（3）串联电容器的调压效果随无功负荷大小而变，适用于35kV或60kV，负荷波动大而频繁，功率因数很低的线路上。（4）并联电容器直接减少线路有功功率的损耗，串联电容器主要借提高电力线路的电压水平减少线路的无功功率损耗。图9-14串联电容器组电力系统分析第9章电力系统的电压调整第10章电力系统的经济运行10.1电力网的电能损耗计算10.2降低网损的技术措施10.3电力系统有功功率负荷的经济分配10.4电力系统无功功率的最优分布10.1电力网的电能损耗计算10.1.1输电线路的电能损耗计算T时间段内的电能损耗为线路全年实际电能损耗。线路全年电能损耗为什么是最大负荷损耗时间？若线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率，对应该负荷下线路的有功功率损耗为在小时内恰好损耗完，则称为最大负荷损耗时间。电力系统分析第10章电力系统的经济运行线路上有多个负荷时，全年电能损耗为根据各段线路的和查表而得。和计算公式如下：电力系统分析第10章电力系统的经济运行10.1.2变压器的电能损耗计算双绕组变压器的年电能损耗三绕组变压器的年电能损耗改写成电力系统分析第10章电力系统的经济运行什么是电力网的损耗电量？称同一计量时段在所有送电、变电和配电环节中所损耗的电量为电力网的损耗电量。10.2降低网损的技术措施电力网的网损率为降低网损的意义：节约投资和减少能源消耗。降低网损的措施1.提高用户功率因数，减少输送的无功功率2.改善闭式网络的功率分布3.合理确定电力网的运行电压水平4.合理组织变压器的经济运行5.