電力系統(tǒng)基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)2013

1、第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)生產(chǎn)、輸送、分配和消耗電能的各生產(chǎn)、輸送、分配和消耗電能的各種電器設(shè)備連接在一起而組成的整體。種電器設(shè)備連接在一起而組成的整體。 電力系統(tǒng)的組成：發(fā)電廠，輸電網(wǎng)，配電網(wǎng)，負(fù)電力系統(tǒng)的組成：發(fā)電廠，輸電網(wǎng)，配電網(wǎng)，負(fù)荷荷 確定額定電壓的原則：確定額定電壓的原則： 用電設(shè)備：線路額定電壓用電設(shè)備：線路額定電壓 發(fā)電機(jī)：比線路額定電壓高發(fā)電機(jī)：比線路額定電壓高5 變壓器：一次側(cè)：線路額定電壓（發(fā)電機(jī)：變壓器：一次側(cè)：線路額定電壓（發(fā)電機(jī)：5） 二次側(cè)：比線路額定電壓高二次側(cè)：比線路額定電壓高10第二章第二章 電力網(wǎng)各元件的等值電路和

2、參數(shù)計(jì)算電力網(wǎng)各元件的等值電路和參數(shù)計(jì)算 架空輸電線路參數(shù)：架空輸電線路參數(shù)： 電阻：電阻： 電抗：電抗： 單導(dǎo)線：?jiǎn)螌?dǎo)線： 分裂導(dǎo)線：分裂導(dǎo)線： 電導(dǎo)：電導(dǎo)： 電納：電納：S/rseqseqNlg14450ln062802DD.DD.LfxsbeqsbeqNlg14450ln062802DD.DD.Lfx2LVPgg6eqeqN10lg5872rD.Cfb幾個(gè)距離的概念：（1）導(dǎo)線軸線間的距離D；（2）不同材料的單股導(dǎo)線的自幾何均距Ds非鐵磁材料單股線：非鐵磁材料多芯線：鐵芯鋁線：14sDre0.779rsD0.7240.771 rsD0.770.9 r（3）分裂導(dǎo)線的自幾何均距Dsb分裂根

3、數(shù)為2：sbsDD d分裂根數(shù)為3：23sbsDD d分裂根數(shù)為4：34sbsD1.09 D d（4）互幾何均距3eq122331DD D D若三相呈正三角形：eqDD若三相呈水平排列：eqD1.26D（5）導(dǎo)線等值半徑eqDeqr分裂根數(shù)為2：eqrrd分裂根數(shù)為3：32eqrrd分裂根數(shù)為4：34eqr1.09 rd 架空輸電線等值電路：架空輸電線等值電路： 形等值電路形等值電路 近似模型：近似模型： 修正模型：修正模型： 精確模型：精確模型：lblgYlxlrZ0000jjlbkYlxklrkZ0b0 x0rjjlZYlYKYZYZYZKZYZsh1ch2sh變壓器等值電路變壓器等值電路

4、GTjBTRTjXTGTjBTR1jX1R2jX2R3jX3變壓器參數(shù)：變壓器參數(shù)：雙繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算雙繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算32N2NST10SVPR3N2NST10100%SVVX32N0T10VPG32NN0T10100%VSIB21212N1NT3w/ww/wV/Vk或5. 變比：變比：4. 電納（電納（S）：）：3. 電導(dǎo)（電導(dǎo)（S）：）：2. 電抗（電抗（ ）：）：1. 電阻（電阻（ ）：）：三繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算三繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算)2S(1)1S(33)S(2S3)1S(3)3S(22)S(1S2)3S(2)1S(32)S(1S1212121PPPPPPPPPPPP32N2

5、NS10SVPRii%21%21%21%)2S(1)1S(33)S(2S3)1S(3)3S(22)S(1S2)3S(2)1S(32)S(1S1VVVVVVVVVVVV3N2NS10100%SVVXii3. 導(dǎo)納及變比：導(dǎo)納及變比：同雙繞組變壓器同雙繞組變壓器2. 電抗電抗1. 電阻電阻位）位）基準(zhǔn)值（與有名值同單基準(zhǔn)值（與有名值同單）實(shí)際有名值（任意單位實(shí)際有名值（任意單位標(biāo)幺值標(biāo)幺值 BS標(biāo)么制：基準(zhǔn)值選?。?，平均額定電壓：3.15，6.3，10.5，15.75，37，115，230，345，525avV第三章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電壓降落：已知V2，S2222222222VjVVRQXPjV

6、XQRPVd2222VXQRPV2222VRQXPV2221222221VVVarctg)V()VV(V電壓降落：已知V1，S11111VXQRPV1111VRQXPV11122121121112)()(VVVarctgVVVVVjVVV或末端電壓111111111VjVVRQXPjVXQRPVd功率損耗：XVQPQRVQPPLLLLLL222222功率分布：121V2VRjX1LS2LSI1S2S1BS2BS1I2ILBBBLLLLBLSSSSSSSSSSSSS21211121222%100%122121PPSSSSSSLBB輸電效率線路總功率損耗：給定不同點(diǎn)的電壓功率給定不同點(diǎn)的電壓功率迭

7、代計(jì)算（精確）迭代計(jì)算（精確）AAVLRTjXLjXTRBVDVTGTjBASASAS BSDSBSLDS0S1BQ2BQ）圖（b 給定末端負(fù)荷功率與首端電壓（如給定給定末端負(fù)荷功率與首端電壓（如給定SLD，VA）設(shè)全網(wǎng)為額定電壓設(shè)全網(wǎng)為額定電壓VN； 計(jì)算功率損耗（不計(jì)電壓損耗），推算全網(wǎng)功率計(jì)算功率損耗（不計(jì)電壓損耗），推算全網(wǎng)功率分布、始端功率；（分布、始端功率；（前代前代） 由始端電壓、功率向末端推算電壓降落（不再另算由始端電壓、功率向末端推算電壓降落（不再另算功率損耗），計(jì)算各母線電壓。（功率損耗），計(jì)算各母線電壓。（回代回代） 反復(fù)反復(fù)迭代迭代直到收斂（精度）、直到收斂（精度）、兩

8、步計(jì)算近似兩步計(jì)算近似ab121aS1aI12S12I2bS2bI1aZ12Z2bZ1S2S1I2I兩端供電網(wǎng)的潮流計(jì)算：ZV)VV(ZSZSZSZV)VV(ZSZSZSNabbNbaa212211節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣：nnnVYI特點(diǎn)：對(duì)稱；稀疏；直觀；321333231232221131211321VVVYYYYYYYYYIII自導(dǎo)納和互導(dǎo)納的物理意義自導(dǎo)納和互導(dǎo)納的物理意義令令 ， ，則：，則：當(dāng)當(dāng)k=ik=i時(shí)，時(shí)， 。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中除節(jié)點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中除節(jié)點(diǎn)i i之外，所有其他節(jié)點(diǎn)之外，所有其他節(jié)點(diǎn)都接地，從節(jié)點(diǎn)都接地，從節(jié)點(diǎn)i i注入網(wǎng)絡(luò)的電流和節(jié)點(diǎn)注入網(wǎng)絡(luò)的電流和節(jié)點(diǎn)i i的電壓之比，為的電壓之比

9、，為節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i i的自導(dǎo)納。它等于與節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納。它等于與節(jié)點(diǎn)i i直接相連的各支路導(dǎo)納之和。直接相連的各支路導(dǎo)納之和。0kVkjVkiikjVIY,0)(0kjVjiiiiVIY ijiiiyyY0自導(dǎo)納和互導(dǎo)納的物理意義自導(dǎo)納和互導(dǎo)納的物理意義當(dāng)當(dāng) 時(shí)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中除節(jié)點(diǎn)時(shí)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中除節(jié)點(diǎn)k k之外，所有其他節(jié)點(diǎn)都接地，之外，所有其他節(jié)點(diǎn)都接地，從節(jié)點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)i i注入網(wǎng)絡(luò)的電流和節(jié)點(diǎn)注入網(wǎng)絡(luò)的電流和節(jié)點(diǎn)k k的電壓之比，為節(jié)點(diǎn)的電壓之比，為節(jié)點(diǎn)i i和和k k之之間的互導(dǎo)納。實(shí)際上節(jié)點(diǎn)間的互導(dǎo)納。實(shí)際上節(jié)點(diǎn)i i的電流是自網(wǎng)絡(luò)流入大地的，的電流是自網(wǎng)絡(luò)流入大地的， 等于節(jié)點(diǎn)等于節(jié)點(diǎn)i i，k

10、k直接相連的支路導(dǎo)納的負(fù)值。直接相連的支路導(dǎo)納的負(fù)值。ikYik ikikyY追加支路法修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣第四章 電力系統(tǒng)有功平衡與頻率調(diào)整系統(tǒng)頻率取決于有功功率的動(dòng)態(tài)平衡三種負(fù)荷，三次調(diào)頻（手段：調(diào)速器，調(diào)頻器，負(fù)荷的最優(yōu)分配）負(fù)荷的有功頻率特性負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù))aaaa( ffPaffPaffPaPaPNDNNDNNDNDNNNDNDNDDPfKf/fP/PK發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)頻率特性發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)：發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率：取值范圍： （可調(diào)，但有限）NGNGNNfPP/Pf/fGNNGGNNG11PfKPfK255004002071625060040GG

11、K,.K,.水輪發(fā)電機(jī)組：汽輪發(fā)電機(jī)組：電力系統(tǒng)的有功頻率特性：PP2Of2ff1BAP1PD0PGPDPG(f)PD (f)PD(f)單機(jī)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率：DGrDDNGNGD0KKkKPPKfPK,PPKKfPKKKGNNiGniiGGNiGniiGniiGG111調(diào)頻與調(diào)壓的關(guān)系：先調(diào)頻，后調(diào)壓多機(jī)系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整：等值單位調(diào)節(jié)功率niiNiGGNGPPK11有功功率和系統(tǒng)負(fù)荷在各類電廠間的合理分配等微增率原則負(fù)荷的合理分配：豐水期、枯水期第五章 無(wú)功功率平衡與電壓調(diào)整系統(tǒng)電壓取決于系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡無(wú)功負(fù)荷：（1）異步電動(dòng)機(jī)（2）變壓器無(wú)功損耗：12（3）輸電線路：35KV以下，1

12、10KV以上無(wú)功電源：（1）發(fā)電機(jī)（2）同步調(diào)相機(jī)（3）靜止電容器（4）靜止無(wú)功補(bǔ)償器系統(tǒng)無(wú)功功率調(diào)整：無(wú)功功率就地平衡原則中樞點(diǎn)電壓調(diào)整：逆調(diào)壓、順調(diào)壓、常調(diào)壓電壓調(diào)整措施：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、變比、無(wú)功分布、線路參數(shù)降壓變壓器分接頭選擇（升壓變壓器）：（1）最大負(fù)荷時(shí)：（2）最小負(fù)荷時(shí)：（3）分接頭：（4）校驗(yàn)：2max2maxmax12max2max1max1NTNtVVVVVVVV2min2minmin12min2min1min1NTNtVVVVVVVV2min1max11ttavtVVV并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償選擇一般原則：靜止電容器：（1）最小負(fù)荷無(wú)補(bǔ)償時(shí)，確定變壓器變比：（2）最大負(fù)荷全補(bǔ)償，確定補(bǔ)

13、償容量：kVkVXVkVkVXkVQCCCCC2222222kVVXVkQmaxmaxCmaxCC2222同步調(diào)相機(jī)：（1）最大負(fù)荷時(shí)按額定容量過勵(lì)磁：（2）最小負(fù)荷時(shí)按（0.50.65）欠勵(lì)磁：（3）變比：2222kkVVXVQmaxmaxCmaxCC2222kkVVXVQminminCminCC22222222minCmaxCminminCmaxmaxCVVVVVVk串補(bǔ)電容選擇：11QVVVXCCCCNCXInVmaxNCNCCImnVQ3maxCNCImI各種調(diào)壓措施的比較與應(yīng)用第六章 短路的基本概念和三相短路計(jì)算短路的概念，類型恒定電勢(shì)源（概念）的三相短路（1）短路電流的周期分量與非

14、周期分量（2）短路沖擊電流，短路電流有效值，短路功率三相短路實(shí)用計(jì)算：（1）起始次暫態(tài)電流，沖擊電流LDimLDimimIkIki 22第七章 電力系統(tǒng)元件序阻抗和等值電路對(duì)稱分量法序阻抗的特點(diǎn)：（1）各序相互獨(dú)立；（2）某序電流只產(chǎn)生同序電壓；（3）計(jì)算不對(duì)稱短路，各序單獨(dú)計(jì)算，疊加；利用對(duì)稱分量法計(jì)算不對(duì)稱短路的原理發(fā)電機(jī)，變壓器，輸電線路，負(fù)荷的三序阻抗不同變壓器接線形式和中性點(diǎn)運(yùn)行方式時(shí)的零序等值電路各序網(wǎng)絡(luò)的指定1201120ISISIIabcabc第八章 電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路分析計(jì)算單相短路，兩相短路，兩相接地短路的邊界條件，復(fù)合序網(wǎng)，正序電流，短路電流；復(fù)合序網(wǎng)概念正序等效定則：附

15、加電抗，比例系數(shù)電壓電流經(jīng)變壓器的相位變換非全相斷線的計(jì)算橫向短路故障，故障端口縱向斷線故障，故障端口單相斷線（兩相短路接地），兩相斷線（單相短路）的計(jì)算，復(fù)合序網(wǎng)第第9章章 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念 u同步運(yùn)行狀態(tài)：同步運(yùn)行狀態(tài)：指系統(tǒng)中所有并聯(lián)運(yùn)行的同步電機(jī)都有相同的電角速度。此時(shí)，表征系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)接近不變，稱系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。u電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定性：電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定性：指電力系統(tǒng)在運(yùn)行中受到微小的或大的擾動(dòng)之后能否繼續(xù)保持系統(tǒng)中的同步電機(jī)（主要是同步發(fā)電機(jī)）間同步運(yùn)行。u同步運(yùn)行穩(wěn)定性的判據(jù)同步運(yùn)行穩(wěn)定性的判據(jù)：根據(jù)受擾后系統(tǒng)中并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)

16、轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)位移角的變化規(guī)律來判斷。因此又稱功角穩(wěn)定性。u電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)：電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)：長(zhǎng)大干線在傳輸大量功率時(shí)，受端系統(tǒng)的電壓會(huì)下降，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的電壓持續(xù)下降，或電壓長(zhǎng)期滯留在安全運(yùn)行所不能容忍的低水平上而不能恢復(fù)。u電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞，會(huì)造成大量用戶供電中斷，甚至整個(gè)系統(tǒng)瓦解，后果非常嚴(yán)重。（如美國(guó)的8.14大停電）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程 )(eTJNJNNPPTMTdtddtd 223JNN2.74G D nT10S隱極式發(fā)電機(jī)的功率特性隱極式發(fā)電機(jī)的功率特性sindqeXVEPddqeXVXVEQ2cos凸極發(fā)電機(jī)的功率特性凸極發(fā)電機(jī)的功率特性q2qdq

17、EddqE VXXVPsinsin2X2XX第第10章章 電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性u(píng)利用小擾動(dòng)法分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定u簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)u自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響u復(fù)雜電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判別方法和靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)的計(jì)算2 21 1 不計(jì)發(fā)電機(jī)的阻尼作用不計(jì)發(fā)電機(jī)的阻尼作用考慮發(fā)電機(jī)的電磁功率特性的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程如下qNEJ01SA0T qqqEE0EPPS TdXAX,Xdt 0aqES0PP P0 qNEJddtSddtT 寫成矩陣形式：2 2 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定qq0Eq00E0ddPE VScosdXu從以上分析可見，簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)

18、的靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)是：qES0090 qES0u對(duì)應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)表示的穩(wěn)定判據(jù)為：u極限情況： ，0max90u極限功率為：qq00E maxdE VPX2 2 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定u靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)的必要性：為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，不允許電力系統(tǒng)運(yùn)行在穩(wěn)定的極限附近，而要留有一定的裕度。u以有功功率表示的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)為：%100PPPKEmsmp22 計(jì)及發(fā)電機(jī)阻尼計(jì)及發(fā)電機(jī)阻尼計(jì)及發(fā)電機(jī)阻尼時(shí)，轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程如下：qNENJJddtSDddtTT q2NENN1,2JJJSDDp2T2TT qNENJJ01SADTT q2JTE2NT dPPDdt （D為綜合阻尼

19、系數(shù)）線性化的狀態(tài)方程為：系數(shù)矩陣A為：特征根為：2 2 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性影響的結(jié)論：比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性影響的結(jié)論：u比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以提高和改善電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)器擴(kuò)大了穩(wěn)定運(yùn)行的范圍（稱穩(wěn)定域），發(fā)電機(jī)可以在 的一定范圍內(nèi)運(yùn)行，極限功率也有所提高，增強(qiáng)了輸電線的輸送能力；u具有比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)，不能在 的情況下穩(wěn)定運(yùn)行，其極限功角也達(dá)不到 所確定的 。在實(shí)用中，適當(dāng)整定放大系數(shù)，可以近似地用 來確定功率極限，即采用 的發(fā)電機(jī)模型。u調(diào)節(jié)器放大系數(shù)的整定是應(yīng)用比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的關(guān)鍵。既不能太大，也不能

20、太小，要兼顧維持電壓能力和提高功率極限兩個(gè)方面。qES0qES0qES0,0 EqmaxqES0qE0 3 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性影響的結(jié)論：比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性影響的結(jié)論：u多參數(shù)的比例調(diào)節(jié)器優(yōu)于單參數(shù)的比例調(diào)節(jié)器?？梢杂靡欢鄥?shù)的比例調(diào)節(jié)器優(yōu)于單參數(shù)的比例調(diào)節(jié)器?？梢杂靡粋€(gè)參數(shù)的調(diào)節(jié)擴(kuò)大穩(wěn)定域，另一個(gè)參數(shù)的調(diào)節(jié)來提高穩(wěn)定極個(gè)參數(shù)的調(diào)節(jié)擴(kuò)大穩(wěn)定域，另一個(gè)參數(shù)的調(diào)節(jié)來提高穩(wěn)定極限。限。實(shí)際電力系統(tǒng)中，大都裝設(shè)了實(shí)際電力系統(tǒng)中，大都裝設(shè)了PSS或微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，它或微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，它們都具有很強(qiáng)的綜合處理能力，能協(xié)調(diào)各輸入量之間的關(guān)系，們都具有很強(qiáng)的綜合處理能力，能協(xié)調(diào)各輸入量之間的關(guān)系，按運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，對(duì)抑制系統(tǒng)振蕩、提高穩(wěn)定極限按運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，對(duì)抑制系統(tǒng)振蕩、提高穩(wěn)定極限從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性都有著顯著的效果。從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性都有著顯著的效果。3 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置減小元件電抗減小元件電抗采用串聯(lián)電容器采用串聯(lián)電容器改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和采用中間補(bǔ)償設(shè)備改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和采用中間補(bǔ)償設(shè)備4 提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施四、