電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)(第八章)

NorthChinaElectricPowerUniversity電力工程系DepartmentofElectricalEngineering電力系統(tǒng)分析根底PowerSystemAnalysisBasis〔八〕任建文第八章電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性一、根本概念電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀穩(wěn)態(tài)：運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)變化很小電磁暫態(tài)過程——缺點(diǎn)分析〔只思索電磁變化，幾十ms〕遭到忽然的擾動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)變化很大暫態(tài)：機(jī)電暫態(tài)過程——穩(wěn)定問題〔同時(shí)思索電磁與機(jī)械參量〕穩(wěn)態(tài)性概念：遭到擾動(dòng)后，能否回到原來的形狀或過渡到新的形狀靜態(tài)穩(wěn)定：受小干擾，偏離原形狀，干擾消逝后又恢復(fù)平衡〔特點(diǎn)：變化量小，可線性化分析〕暫態(tài)穩(wěn)定：受大干擾，偏離有限，干擾消逝后又恢復(fù)平衡〔特點(diǎn)：變化量大，不允許線性化處置〕動(dòng)態(tài)穩(wěn)定：受大干擾較長(zhǎng)一段時(shí)間的過程，思索調(diào)理與控制安裝作用，時(shí)間較長(zhǎng)二、同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械角加速度轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩機(jī)械角速度ωω0ω=0EqUδ0δ轉(zhuǎn)子儲(chǔ)存的動(dòng)能：轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值：三、簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定1、功角特性曲線jXdjXT1jXL1jXL2jXT2jXdΣ凸極機(jī)隱極機(jī)2、靜態(tài)穩(wěn)定的概念分析a點(diǎn)時(shí)：受干擾δa獲得正Δδ→PE獲ΔP，P0不變→ΔM為負(fù)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)減速，δ↘回到δa，ΔM=0，但慣性作用δ繼續(xù)↘到a’’點(diǎn)停頓減少，在a’’點(diǎn)ΔM>0故須加速，δ↗，但由于阻尼達(dá)不到a’點(diǎn)，經(jīng)過幾次振蕩后回到a點(diǎn)，是靜態(tài)穩(wěn)定的。b點(diǎn)時(shí)：受干擾添加Δδ→PE↘，ΔM>0，故δ繼續(xù)↗，不能回到b點(diǎn)。受干擾減少Δδ時(shí)，由b點(diǎn)回到a點(diǎn)，但在b點(diǎn)不能建立穩(wěn)定的平衡，故是不穩(wěn)定的穩(wěn)定判據(jù)時(shí)穩(wěn)定極限功率：穩(wěn)定貯藏系數(shù)：正常運(yùn)轉(zhuǎn)：KP>15%缺點(diǎn)形狀：KP>10%3、利用小干擾法分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定兩個(gè)根：分析:當(dāng)Seq>0時(shí)，P1,2=jβ思索到阻尼時(shí),衰減振蕩,穩(wěn)定當(dāng)Seq<0時(shí)，P1=μ,P1=-μ不穩(wěn)定4、調(diào)理勵(lì)磁對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的影響勵(lì)磁維持端電壓UG不變時(shí)，對(duì)應(yīng)的功率特性曲線——外功率特性曲線在δ>900時(shí)依然是穩(wěn)定的，但由于的滯后調(diào)理，在δ<900范圍內(nèi)，對(duì)于裝有調(diào)理器的系統(tǒng)，不能用dP/dδ判別，而運(yùn)用小干擾法分析。5、提高靜態(tài)穩(wěn)定的措施采用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)理安裝減少元件的電抗采用分裂導(dǎo)線采用串聯(lián)電容器提高線路的額定電壓等級(jí)添加回路數(shù)改善電網(wǎng)構(gòu)造和采用中間補(bǔ)償設(shè)備四、簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定1、分析假設(shè)PT不變〔由于1秒左右原動(dòng)機(jī)調(diào)速器還不能有明顯變化〕對(duì)不對(duì)稱短路，不計(jì)零序及負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子的影響〔零序：Δ接法，無；負(fù)序：平均值為零的轉(zhuǎn)矩，慣性大來不及反映〕只思索正序分量的影響〔用復(fù)合序網(wǎng)及等效等那么〕X2ΣX0ΣX2ΣX2ΣX0Σ單相接地兩相短路兩相接地短路三相短路短路點(diǎn)并入一個(gè)等效附加阻抗ZΔ模型正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)XT1XLXLXT2缺點(diǎn)時(shí)XT1XLXLXT2X?缺點(diǎn)切除后XLXT1XLXT2解釋加速面積abcdk大與減速面積dgfe時(shí)是暫態(tài)穩(wěn)定的最大缺點(diǎn)切除角δc<δmax<δh是暫態(tài)穩(wěn)定的2、等面積定那么3、用分段計(jì)算法求解轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程不能線性化，只能迭代，一步一步計(jì)算4、提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施采用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)理安裝減少元件的電抗采用分裂導(dǎo)線采用串聯(lián)電容器提高線路的額定電壓等級(jí)改善電網(wǎng)構(gòu)造和采用中間補(bǔ)償設(shè)備快速切除缺點(diǎn)和自動(dòng)重合閘提高靜穩(wěn)有明顯作用增大阻尼，改善暫穩(wěn)減少加速面積，增大減速面積重合閘進(jìn)一步增大減速面積快速汽門控制、電氣制動(dòng)、變壓器經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)解列，異步運(yùn)轉(zhuǎn)，再同步汽輪機(jī)——快關(guān)汽門水輪機(jī)——電氣制動(dòng)，發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)迅速投入一個(gè)附加電阻變壓器經(jīng)小電阻接地——單相缺點(diǎn)的電氣制動(dòng)聯(lián)鎖切機(jī)總復(fù)習(xí)第一章電力系統(tǒng)的根本概念1、電力系統(tǒng)的概念和組成—電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及之間關(guān)系2、電力系統(tǒng)為什么要互聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)—經(jīng)濟(jì)、可靠、互補(bǔ)、備用3、電能變換和電源構(gòu)成—水20%、火70%、核10%，了解新能源4、電力系統(tǒng)的負(fù)荷—了解負(fù)荷曲線、負(fù)荷率Kp、最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax5、電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)及要求—電能質(zhì)量、運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)、運(yùn)轉(zhuǎn)要求6、電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)用電設(shè)備允許偏向5%、首末端10%發(fā)電機(jī)額定電壓高于電網(wǎng)5%變壓器升壓變：=發(fā)電機(jī)額定電壓一次側(cè)：用電設(shè)備降壓變：=電網(wǎng)額定電壓UN二次側(cè)：發(fā)電設(shè)備額定電壓為空載電壓內(nèi)部損耗約5%二次電壓高出10%標(biāo)稱電壓等級(jí)7、了解電力網(wǎng)接線8、掌握中性點(diǎn)的接地方式有哪幾種無備用—從一條線獲得電源不接地中性點(diǎn)直接接地順應(yīng)范圍有備用—從兩條及以上線獲得電源中性點(diǎn)不直接接地經(jīng)消弧線圈接地經(jīng)電阻接地中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)缺陷第二章電力系統(tǒng)元件的電氣參數(shù)及等值電路1、了解電力線路的構(gòu)造－型號(hào)的表示3、掌握變壓器的電氣參數(shù)及等值電路多級(jí)電壓網(wǎng)的歸算問題——確定基準(zhǔn)級(jí)，按變壓器變比歸算計(jì)算RT時(shí)歸算短路實(shí)驗(yàn)歸算問題——三繞組容量不同時(shí)標(biāo)幺值電路的制定2、熟習(xí)電力線路的電氣參數(shù)及等值電路-擴(kuò)徑、分裂、換位空載實(shí)驗(yàn)計(jì)算XT時(shí)不歸算4、熟練制造電力系統(tǒng)的等值電路歸算有名值歸算基準(zhǔn)值端部完全等值的變壓器模型的作用及推導(dǎo)5、了解電力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的根本知識(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)構(gòu)造變壓器并列運(yùn)轉(zhuǎn)的條件正常過負(fù)荷遲相—發(fā)P、Q變壓器自然方式—30%運(yùn)轉(zhuǎn)極限圖組別一致變比一樣非正常運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)相—發(fā)P、收Q調(diào)相—發(fā)、收Q短時(shí)過負(fù)荷異步運(yùn)轉(zhuǎn)—失磁，吸收無功、發(fā)異步有功不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)強(qiáng)迫方式—20%事故過負(fù)荷—犧牲壽命，不超越2倍升壓：鐵-中-低-高降壓：鐵-低-中-高變壓器接線方式短路電壓百分比值相等斷路器——有滅弧才干，分合負(fù)荷及缺點(diǎn)電流第三章簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算1、掌握根本概念與計(jì)算同一電壓等級(jí)如何求電壓降落3、了解雙端供電網(wǎng)的潮流計(jì)算方法電壓降落不同電壓等級(jí)時(shí)，歸算問題2、掌握開式網(wǎng)的潮流計(jì)算方法知：末端功率與電壓，一步完成力矩原理電壓損耗電壓偏移如何求功率損耗知：末端功率，首端電壓，二步完成功率分點(diǎn)4、了解環(huán)型網(wǎng)的潮流計(jì)算方法單電壓級(jí)——按兩端供電，強(qiáng)迫=0多電壓級(jí)——有強(qiáng)迫功率5、了解電力網(wǎng)潮流的調(diào)整與控制手段第四章復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法1、掌握節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的構(gòu)成與修正PQ節(jié)點(diǎn)3、了解高斯—塞德爾迭代法的原理與步驟2、掌握潮流計(jì)算中節(jié)點(diǎn)的分類方法PV節(jié)點(diǎn)平衡節(jié)點(diǎn)4、了解牛頓—拉夫遜法的原理與步驟——部分線性化第五章電力系統(tǒng)有功功率的最優(yōu)分配與頻率調(diào)整1、掌握各類負(fù)荷的特點(diǎn)及調(diào)整方法一次調(diào)頻—調(diào)速器調(diào)理2、了解有功功率的最優(yōu)分配原理——等微增率準(zhǔn)那么頻率與有功功率親密相關(guān)3、掌握負(fù)荷及電源的頻率靜態(tài)特性及頻率調(diào)理方法二次調(diào)頻—調(diào)頻器調(diào)理三次調(diào)頻—經(jīng)濟(jì)分配耗量特性及等微增率準(zhǔn)那么—假設(shè) 應(yīng)如何調(diào)整機(jī)組出力水、火電廠不計(jì)網(wǎng)損時(shí)：水、火電廠計(jì)及網(wǎng)損時(shí)：f*p*負(fù)荷f*p*電源f*p*有二次調(diào)頻為什么說只需一次調(diào)頻是有差調(diào)理，二次調(diào)頻可以做到無差調(diào)理，負(fù)荷變化時(shí)的頻率計(jì)算PL0-PG0=-ksf4、了解互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)的頻率調(diào)整方法第六章電力系統(tǒng)的無功功率與電壓調(diào)整1、掌握無功電源的種類發(fā)電機(jī)2、了解無功功率的經(jīng)濟(jì)分布原理電壓與無功功率親密相關(guān)3、掌握電壓調(diào)理方法及概念調(diào)相器靜止電容器無功電源的最優(yōu)分布—等網(wǎng)損微增率無功負(fù)荷的最優(yōu)補(bǔ)償—最有網(wǎng)損微增率〔容量確定、設(shè)備分布、順序選擇電壓偏移主要受什么影響靜止補(bǔ)償器中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式——逆(1.05-1.0)、順(1.025-1.075)、常(1.02-1.05)電壓調(diào)整方法發(fā)電機(jī)—調(diào)勵(lì)磁變壓器—調(diào)分接頭及其計(jì)算并聯(lián)補(bǔ)償—調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器、電容器—補(bǔ)償容量的計(jì)算改動(dòng)參數(shù)調(diào)壓與調(diào)頻方法的差別第七章電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)過程分析1、了解電力網(wǎng)缺點(diǎn)類型、產(chǎn)生緣由、危害及預(yù)防措施2、了解三相短路過渡過程分析分析方法產(chǎn)生最大短路全電流的條件短路沖擊電流ich和沖擊系數(shù)kch1≤kch≤2發(fā)電機(jī)母線時(shí)kch=1.9，ich=2.7Idz高壓電網(wǎng)時(shí)kch=1.8，ich=2.55Idz什么條件下缺點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)過渡過程短路前空載合閘電壓初相角為零純電感電路3、掌握三相短路電流計(jì)算的適用方法重點(diǎn)是求交流電流初始值I’’簡(jiǎn)單系統(tǒng)可用等值法求短路回路總電抗標(biāo)幺值XdΣ*計(jì)算短路電流時(shí)的一些簡(jiǎn)化假設(shè)條件運(yùn)用運(yùn)算曲線可求恣意時(shí)辰短路電流的周期分量復(fù)雜系統(tǒng)可用疊加原理法，利用導(dǎo)納矩陣求各個(gè)節(jié)點(diǎn)到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗Zif無窮大系統(tǒng)的概念4、掌握對(duì)稱分量法原理并能構(gòu)成各序網(wǎng)絡(luò)了解對(duì)稱分量法原理及電力元件的各序參數(shù)計(jì)算分量與合成短路電流能畫出電力系統(tǒng)的等值零序網(wǎng)路5、會(huì)用稱分量法原理分析各種不對(duì)稱缺點(diǎn)了解各種缺點(diǎn)的邊境條件會(huì)畫各種缺點(diǎn)的復(fù)合序網(wǎng)圖計(jì)算各序網(wǎng)中恣意處各序電流、電壓第八章