電力系統(tǒng)暫態(tài)分析：概述.ppt

1、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析,課程說(shuō)明：,參考書(shū)： 電力系統(tǒng)分析 韓禎祥 主編,考試形式：閉卷,課程性質(zhì)： 專業(yè)模塊課,上課時(shí)間：夏季學(xué)期、周二(3、4) 周四(1、2）,上課要求：不遲到、將手機(jī)打到靜音,任課教師：王建全研究方向：電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制、電力系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用軟件,課程基礎(chǔ)：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電機(jī)學(xué)、電路原理,電力系統(tǒng)分析 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 徐政 主編,線性代數(shù)、計(jì)算方法,電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 李光琦 主編,電力系統(tǒng)暫態(tài)分析,電力系統(tǒng)示意圖,電力系統(tǒng)暫態(tài)分析,電力系統(tǒng)是人類有歷以來(lái)所建造的最大物理系統(tǒng)，是典型的大規(guī)模、非線性、時(shí)變動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。,電力系統(tǒng)分析就是通過(guò)分析系統(tǒng)中各元件的物理機(jī)

2、理，建立整個(gè)電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，研究求解電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算方法，快速準(zhǔn)確地對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)（正常、警戒、緊急、崩潰和恢復(fù)）作出評(píng)價(jià)。,電力系統(tǒng)暫態(tài)運(yùn)行可以用一組非線性微分代數(shù)方程組描述：,電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行可以用一組非線性代數(shù)方程組描述：,1. 中國(guó)電力系統(tǒng)的基本情況,2012年底全國(guó)裝機(jī)容量11.45億千瓦,其中水電占21.7；,火電占71.5,六大發(fā)電集團(tuán)：華能、華電、國(guó)電、大唐、電力投資、三峽開(kāi)發(fā)總公司；,我國(guó)目前有二大電網(wǎng)公司：國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司(廣東、廣西、云南、貴州、海南）,2012年底全國(guó)220kV以上輸電線路長(zhǎng)度超50.7萬(wàn)公里；,2012年底全國(guó)220kV及以上

3、變電容量22.8億千伏安；,2. 電力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)及要求,第二，電力系統(tǒng)中沒(méi)有安裝控制交流電力傳輸功率的控制裝置。每條輸電線路的傳輸功率，按照發(fā)電機(jī)與負(fù)荷之間的阻抗分配。而不能象水、油、氣傳輸系統(tǒng)一樣，通過(guò)控制閥門來(lái)調(diào)節(jié)流量的大小。,電力傳輸?shù)亩筇攸c(diǎn)：,保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的七點(diǎn)要求：,第一，電流以接近光速流動(dòng)（29.76萬(wàn)公里/每秒），且大量存儲(chǔ)很不經(jīng)濟(jì)。因此，電力生產(chǎn)和消費(fèi)需同時(shí)完成。,1）保證電力系統(tǒng)的有功平衡 自動(dòng)發(fā)電控制（AGC)、負(fù)荷預(yù)測(cè)（LF) 、 自動(dòng)低頻減載（AUFLS),2. 電力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)及要求,2）保證電力系統(tǒng)的無(wú)功平衡，維持預(yù)定的電壓 分布合理、容量充足的無(wú)功

4、電源、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)（AVR)、 維持電壓穩(wěn)定控制（VS),3）監(jiān)視系統(tǒng)潮流，確保輸電線路和電力設(shè)備滿足熱穩(wěn)極限,4）保持系統(tǒng)穩(wěn)定：電壓穩(wěn)定極限、功角穩(wěn)定極限、 安全穩(wěn)定控制,5）保持預(yù)想事故下的穩(wěn)定性：N1動(dòng)態(tài)安全分析,6）保證可靠運(yùn)行的規(guī)劃、設(shè)計(jì),7）緊急事件預(yù)案：黑啟動(dòng),3. 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制三道防線,第一道防線：繼電保護(hù)（元件保護(hù)，將故障元件與系統(tǒng)中隔離）,第二道防線：安全穩(wěn)定控制 安全穩(wěn)定緊急控制、安全穩(wěn)定預(yù)防控制,第三道防線：振蕩解列、低頻、低壓減載,電力系統(tǒng)的運(yùn)行相當(dāng)于系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組的輸入機(jī)械功率與輸出電磁功率在進(jìn)行一場(chǎng)超級(jí)拔河比賽。系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，就是要使二者保持平衡，

5、使比賽永遠(yuǎn)進(jìn)行下去。,3. 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制三道防線,4. 2003年8月14日美加大停電,2003年8月14日下午4點(diǎn)，在北美電力系統(tǒng)（美國(guó)、加拿大）發(fā)生有史以來(lái)最大的停電事故；,5000萬(wàn)人用電受到影響，損失負(fù)荷6180萬(wàn)kw；,停電持續(xù)時(shí)間在美國(guó)部分地區(qū)超過(guò)4天，在加拿大部分地區(qū)超過(guò)一周；,社會(huì)、政治損失無(wú)法估量；,直接經(jīng)濟(jì)損失美國(guó)在40100億美元，在加拿大使當(dāng)月GDP下降0.7%；,4. 2003年8月14日美加大停電,4. 2003年8月14日美加大停電,美國(guó)東部時(shí)間2003年8月13日晚上9：21分大停電之前美國(guó)東北部和加拿大部分地區(qū)的衛(wèi)星照片,4. 2003年8月14日美加

6、大停電,美國(guó)東部時(shí)間2003年8月14日晚上9：03分大停電之后美國(guó)東北部和加拿大部分地區(qū)的衛(wèi)星照片,4. 2003年8月14日美加大停電,4. 2003年8月14日美加大停電,4. 2003年8月14日美加大停電,5. 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析,電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、配電、用電等設(shè)備及其輔助控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)組成的大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)。,如此龐大、復(fù)雜系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程，需要極高維數(shù)的非線性微分方程組來(lái)描述。要全面嚴(yán)格地分析整個(gè)電力系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程是極其復(fù)雜，有時(shí)甚至是不可能的。,電力系統(tǒng)各種暫態(tài)過(guò)程的過(guò)渡時(shí)間差異非常之大，如雷擊過(guò)電壓的過(guò)渡過(guò)程是幾十微秒、操作過(guò)電壓的過(guò)渡過(guò)程從幾百微秒到100

7、毫秒之間，而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置變化的暫態(tài)過(guò)程則可持續(xù)數(shù)十秒。,為了簡(jiǎn)化分析，可根據(jù)不同的研究對(duì)象，將電力系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程分為電磁暫態(tài)過(guò)程和機(jī)電暫態(tài)過(guò)程。,5. 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析,電磁暫態(tài)過(guò)程是指電力系統(tǒng)各個(gè)元件電場(chǎng)和磁場(chǎng)以及相應(yīng)的電壓和電流的變化過(guò)程，持續(xù)時(shí)間通常從幾微秒到幾秒鐘。,電磁暫態(tài)過(guò)程變化非?？?，主要分析各元件電流和電壓瞬時(shí)值變化情況。分析時(shí)需要考慮元件的非線性、電磁耦合、計(jì)及輸電線路分布參數(shù)引起的波過(guò)程，還要考慮線路三相結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱、電暈等因素的影響。而發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化則可忽略不計(jì)。,分析電磁暫態(tài)過(guò)程的目的是為了選擇電力系統(tǒng)各元件設(shè)備、確定限制短路電流的措施、合理配置各種繼電保護(hù)裝置以及整定繼電保護(hù)定值。,5. 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析,機(jī)電暫態(tài)過(guò)程是指電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩變化引起的電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)變化的過(guò)程，持續(xù)時(shí)間通常在幾秒到十幾秒。,機(jī)電暫態(tài)過(guò)程分析，主要分析各發(fā)電機(jī)功角及角頻率隨時(shí)間變化的情況，用以判斷系統(tǒng)的