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1、电力系统分析总复习第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1.1.电力系统：生产、输送、分配和消费电能电力系统：生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体。的各种电气设备连接在一起而组成的整体。2.2.电力系统构成：发电厂、电网、用户电力系统构成：发电厂、电网、用户3.3.电力网：输送、分配电能。包括升、降压电力网：输送、分配电能。包括升、降压变压器和各种电压等级的输电线路。变压器和各种电压等级的输电线路。4.4.额定频率额定频率fN50Hz5.5.电压电压等级：等级：3 3，6 6，1010，3535，110110，220220，330330，500500，75
2、0，1000KV第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念6.6.发电机额定电压：发电机额定电压：1.05UN7.7.变压器变压器额定额定电压：电压：一次绕组一次绕组UN或或1.05UN二次绕组二次绕组1.1 UN或或1.05UN8.8.装机容量：发电机的额定输出有功功率装机容量：发电机的额定输出有功功率9.9.负荷：负载消耗的有功功率负荷：负载消耗的有功功率10.10.发电量：实际发出电能的总和发电量：实际发出电能的总和11.11.区域电网：供电电压在区域电网：供电电压在220kV及以上的电网及以上的电网12.12.地方电网：供电电压小于等于地方电网：供电电压小于等于110kV的电网
3、的电网第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念13.13.我国电力系统的格局：我国电力系统的格局：电网运营按区域分电网运营按区域分为国家电网和南方电网两个公司，格局是为国家电网和南方电网两个公司，格局是西电东送、南北互供、全国联网西电东送、南北互供、全国联网14.14.我国电力系统的特点：我国电力系统的特点：装机容量大，覆盖装机容量大，覆盖区域广，分级管理，东西强联网，南北弱区域广，分级管理，东西强联网，南北弱联网联网15.15.我国电力系统的发展趋势：我国电力系统的发展趋势：特高压输电和特高压输电和直流输电并举，并向全国强联网发展直流输电并举，并向全国强联网发展第一章第一章 电力系
4、统的基本概念电力系统的基本概念16.16.电力系统的特点电力系统的特点与国民经济关系密切与国民经济关系密切电能不能大量储藏电能不能大量储藏暂态过程迅速暂态过程迅速负载对电能质量要求严格负载对电能质量要求严格17.17.电力系统运行要求电力系统运行要求保证系统运行的安全可靠性（三级负荷）保证系统运行的安全可靠性（三级负荷）保证良好的供电质量保证良好的供电质量保证系统运行的经济性保证系统运行的经济性第二章系统元件的等值电路和参数计算第二章系统元件的等值电路和参数计算1.1.输电线路输电线路架空线路架空线路电缆电缆2.2.输电线的集中参数等值电路输电线的集中参数等值电路Z=R+jXR对应其有功功率损
5、耗，对应其有功功率损耗，X对应通电导线的磁对应通电导线的磁场效应，场效应，C对应输电线对地的电场效应对应输电线对地的电场效应。由由于输电线在设计时避免了电晕现象的发生，于输电线在设计时避免了电晕现象的发生，其对地电导其对地电导G0。第二章系统元件的等值电路和参数计算第二章系统元件的等值电路和参数计算3.3.架空输电线采用分裂导线的作用：减小电架空输电线采用分裂导线的作用：减小电抗、减小电导（电晕放电）抗、减小电导（电晕放电）4.4.变压器的等值电路和参数变压器的等值电路和参数RT+jXTGT-jBTRTjXT：一、二次一、二次绕组漏抗漏抗GTjBT：励磁回路励磁回路第二章系统元件的等值电路和参
6、数计算第二章系统元件的等值电路和参数计算Ps短路短路损耗耗（KW）Vs短路短路电压百分数百分数P0空空载损耗耗（KW）I0空空载电流百分数流百分数注意：注意：1)VNkV；2)SNMVA；3)折算到哪一折算到哪一侧参数，用相参数，用相应的的额定定电压VN。第二章系统元件的等值电路和参数计算第二章系统元件的等值电路和参数计算5.5.标幺制标幺制一般一般选定定SB（100MVA）和）和VB=1.05VN第三章第三章 输电线路运行特性及简单电力输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算系统潮流估算1.1.电力系统的潮流：指系统中所有运行参数电力系统的潮流：指系统中所有运行参数的总体，包括各个母线电压的大
7、小和相位、的总体，包括各个母线电压的大小和相位、各个发电机和负荷的功率及电流，以及各各个发电机和负荷的功率及电流，以及各个变压器和线路等元件所通过的功率、电个变压器和线路等元件所通过的功率、电流和其中的损耗。流和其中的损耗。2.2.电压降落电压降落第三章第三章 输电线路运行特性及简单电力输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算系统潮流估算3.3.电压损耗电压损耗4.4.电压偏移电压偏移始端电压偏移：始端电压偏移：末端电压偏移：末端电压偏移：5.5.功率分布和功率损耗功率分布和功率损耗已知线路末端功率和电压已知线路末端功率和电压已知线路始端功率和电压已知线路始端功率和电压变压器的功率分布变压器的功
8、率分布第三章第三章 输电线路运行特性及简单电力输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算系统潮流估算6.6.输电线路空载运行特性输电线路空载运行特性空载时空载时轻载时也有轻载时也有7.7.传输功率极限传输功率极限最大传输功率为最大传输功率为第三章第三章 输电线路运行特性及简单电力输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算系统潮流估算8.8.线路功率与电压之间的关系线路功率与电压之间的关系电压损耗主要和电压损耗主要和Q有关有关电压相位差（电压偏转）主要和电压相位差（电压偏转）主要和P有关有关无功功率从电压高端流向低端，且大小和电压无功功率从电压高端流向低端，且大小和电压差值成正比差值成正比有功功率从电压
9、相位超前端流向相位滞后端，有功功率从电压相位超前端流向相位滞后端，且大小和相位差有关且大小和相位差有关第三章第三章 输电线路运行特性及简单电力输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算系统潮流估算9.9.辐射形网络潮流估算辐射形网络潮流估算不含环形电路、只有一个电源不含环形电路、只有一个电源1、等值电路及元件下标的规定、等值电路及元件下标的规定2、功率分步近似计算、功率分步近似计算计算接地导纳中的功率和不接地阻抗之路中的功计算接地导纳中的功率和不接地阻抗之路中的功率损耗（用各母线的额定电压和率损耗（用各母线的额定电压和0相位）相位）3、从已知电压的母线开始按、从已知电压的母线开始按2的结果求各母线
10、电压的结果求各母线电压第三章第三章 输电线路运行特性及简单电力输电线路运行特性及简单电力系统潮流估算系统潮流估算10.10.环形网络的潮流估算方法环形网络的潮流估算方法1、计算环形网络中各母线的运算负荷（包括所、计算环形网络中各母线的运算负荷（包括所连线路接地导纳中的功率及下属辐射形网络的连线路接地导纳中的功率及下属辐射形网络的总负荷及损耗）。总负荷及损耗）。2、计算环形网络中的近似功率分布，并求出功、计算环形网络中的近似功率分布，并求出功率分点。率分点。3、在无功功率分点处将负荷按近似功率分布结、在无功功率分点处将负荷按近似功率分布结果分成两部分，并将环形网络分成两个辐射形果分成两部分，并将
11、环形网络分成两个辐射形网络，然后分别采用辐射形网络的潮流估算方网络，然后分别采用辐射形网络的潮流估算方法计算记及阻抗中损耗时的功率分布，再计算法计算记及阻抗中损耗时的功率分布，再计算电压分布。电压分布。第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制1.1.稳态时，系统各点频率相等稳态时，系统各点频率相等2.2.电力系统的供电负荷：电力系统的综合用电力系统的供电负荷：电力系统的综合用电负荷加上电力网的功率损耗电负荷加上电力网的功率损耗3.3.电力系统的发电负荷：电力系统的供电负电力系统的发电负荷：电力系统的供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率荷再加上发电厂厂用电消
12、耗的功率4.4.日负荷曲线日负荷曲线 ：描述一天：描述一天24小时负荷的变化小时负荷的变化作用：安排日发电计划、确定运行方式作用：安排日发电计划、确定运行方式第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制5.5.年最大负荷曲线年最大负荷曲线 ：描述一年内每个月最大：描述一年内每个月最大有功功率负荷变化有功功率负荷变化作用：安排发电设备的检修计划作用：安排发电设备的检修计划6.6.年持续负荷曲线年持续负荷曲线 ：按一年中系统负荷的数：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而绘制成值大小及其持续小时数顺序排列而绘制成作用：安排发电计划、可靠性估算作用：安排
13、发电计划、可靠性估算第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制7.7.负荷特性：负荷的功率随电压或频率的变负荷特性：负荷的功率随电压或频率的变化而变化的关系化而变化的关系8.8.负荷频率特性负荷频率特性9.9.负荷电压特性负荷电压特性10.10.电力系统正常运行时的频率要求：电力系统正常运行时的频率要求：49.850.2Hz11.11.保持频率稳定的前提：有功功率平衡保持频率稳定的前提：有功功率平衡第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制12.发电机组的发电机组的功率频率静态特性功率频率静态特性OPGPG2PG1ff1f
14、212第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制13.13.电力系统的频率特性电力系统的频率特性OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2频率和有功功率平衡之间的频率和有功功率平衡之间的关系关系：发电机的有功功率输出随频发电机的有功功率输出随频率的下降而增加，而负载消率的下降而增加，而负载消耗的有功功率随频率的下降耗的有功功率随频率的下降而减小。因此电力系统的频而减小。因此电力系统的频率必然对应着某一个平衡点。率必然对应着某一个平衡点。若有功消耗增加，则发电机若有功消耗增加，则发电机出力增加，频率下降，否则出力增加，频率下降，否则频率上升。频率上
15、升。第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制14.14.电力系统频率一次调整：因为负荷频率特电力系统频率一次调整：因为负荷频率特性和发电机频率特性的特点自动完成的调性和发电机频率特性的特点自动完成的调整。整。15.15.电力系统频率二次调整：改变发电机调速电力系统频率二次调整：改变发电机调速系统的设定值，使系统频率恢复到规定范系统的设定值，使系统频率恢复到规定范围内围内16.16.电力系统频率三次调整：利用发电计划按电力系统频率三次调整：利用发电计划按最优化准则分配有规律变动的负荷最优化准则分配有规律变动的负荷第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正
16、常运行方式的调整和控制调整和控制17.17.日负荷曲线上可以把负荷分成基荷和峰荷日负荷曲线上可以把负荷分成基荷和峰荷18.18.调度部门把发电厂分为三类：带基荷发电调度部门把发电厂分为三类：带基荷发电厂，调峰发电厂，调频发电厂厂，调峰发电厂，调频发电厂19.19.发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源源20.20.我国火力发电厂占总容量一半以上我国火力发电厂占总容量一半以上第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制21.21.允许的电压偏移：允许的电压偏移：35kV35kV及以上：及以上： 5%5%10kV10kV以下：以
17、下： 7%7%低压照明：低压照明： +7%+7%，-10%-10%农村电网：农村电网：+7.5%+7.5%，-10%-10%（+10%+10%，-15%-15%）22.22.允许合理的无功功率源配置是保证电压合允许合理的无功功率源配置是保证电压合理的关键理的关键第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制23.23.无功功率的平衡的原则：分层、分区、就地无功功率的平衡的原则：分层、分区、就地平衡平衡24.24.无功电源：发电机、同步调相机、静电电容无功电源：发电机、同步调相机、静电电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器器、静止无功补偿器、静止无功发生器25.2
18、5.无功功率和电压的关系无功功率和电压的关系无功功率对电压有决定性的影响无功功率对电压有决定性的影响无功功率是引起电压损耗的主要原因无功功率是引起电压损耗的主要原因而节点电压有效值的大小对无功功率分布起到决而节点电压有效值的大小对无功功率分布起到决定性的作用。定性的作用。实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件量的基本条件第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制26.26.调整电压的方法：调整电压的方法：电力系统调压方式主要是选取中枢电压点，然电力系统调压方式主要是选取中枢电压点，然后对这些点进行控制
19、后对这些点进行控制中枢点调压模式有逆调压、顺调压、恒调压模中枢点调压模式有逆调压、顺调压、恒调压模式。式。具体的调压措施有发电机调压、改变变压器变具体的调压措施有发电机调压、改变变压器变比调压、无功功率补偿调压、线路串联电容补比调压、无功功率补偿调压、线路串联电容补偿调压。偿调压。第五章第五章 电力系统正常运行方式的电力系统正常运行方式的调整和控制调整和控制27.当当n n 个火个火电厂厂间进行有功分配行有功分配时，只有当，只有当各各电厂的耗量微增率均相等厂的耗量微增率均相等时，负荷分配荷分配则为最最经济分配分配等微增率准等微增率准则第六章第六章 同步电机的数学模型同步电机的数学模型1.1.派
20、克变换派克变换2.2.反派克变换反派克变换第六章第六章 同步电机的数学模型同步电机的数学模型3.3.派克变换的作用派克变换的作用：派克变换是一种线性变派克变换是一种线性变换，将定子换，将定子abc坐标变换到与转子同步旋转坐标变换到与转子同步旋转的的dq0坐标坐标4.4.派克变换的意义：派克变换的意义：在在d、q、0坐标系中，坐标系中，磁链方程成为常系数方程，从而使得同步磁链方程成为常系数方程，从而使得同步电机的数学模型成为常系数方程，或者说电机的数学模型成为常系数方程，或者说将将abc坐标下坐标下“理想电机理想电机”的时变数学模型转的时变数学模型转化为非时变数学模型。是电机模型取得的化为非时变
21、数学模型。是电机模型取得的一次巨大的突破一次巨大的突破第六章第六章 同步电机的数学模型同步电机的数学模型5.5.派克变换的依据（等效原理）：派克变换的依据（等效原理）：变换前后变换前后电流产生的磁通电流产生的磁通相同相同6.d轴同步电抗轴同步电抗Xd ：当：当f、D绕组开路，定子绕绕组开路，定子绕组中只流过单位组中只流过单位d轴分量电流时，轴分量电流时，d绕组中绕组中的磁链的磁链7.d轴暂态电抗轴暂态电抗Xd ：当：当D绕组开路而绕组开路而f绕组磁绕组磁链保持为链保持为0，定子绕组中只流过单位，定子绕组中只流过单位d轴分轴分量电流时，量电流时，d绕组中的磁链绕组中的磁链8.d轴次暂态电抗轴次暂
22、态电抗Xd” ：当：当f、D绕组磁链都保绕组磁链都保持为持为0，定子绕组中只流过单位，定子绕组中只流过单位d轴分量电轴分量电流时，流时，d绕组中的磁链绕组中的磁链第七章第七章 电力系统对称故障分析电力系统对称故障分析1.1.短路的类型（相间短路和接地短路）短路的类型（相间短路和接地短路）三相短路三相短路 危害最大危害最大两相短路接地两相短路接地两相短路两相短路单相短路单相短路 发生概率发生概率最大最大2.2.无限大功率电源供电的三相短路无限大功率电源供电的三相短路稳态分量电流（交流分量或周期性分量）稳态分量电流（交流分量或周期性分量）对称对称自由分量电流（衰减直流分量或非周期分量）自由分量电流
23、（衰减直流分量或非周期分量）不可能相等不可能相等第七章第七章 电力系统对称故障分析电力系统对称故障分析3.3.冲击电流出现的条件冲击电流出现的条件电路原来处于空载状态电路原来处于空载状态短路恰好发生在短路周期电流取幅值的时刻短路恰好发生在短路周期电流取幅值的时刻4.4.无阻尼绕组同步电机突然三相短路无阻尼绕组同步电机突然三相短路定子绕组定子绕组电流：电流：稳态短路电流、基频自由电流、非周期电流、倍稳态短路电流、基频自由电流、非周期电流、倍频电流频电流转子绕组转子绕组电流：电流：励磁电流、自由电流、基频电流。励磁电流、自由电流、基频电流。因果关系：因果关系：稳态短路电流由励磁电流产生稳态短路电流由励磁电流产生自由电流由励磁绕组磁链不能突变产生自由电流由励磁绕组磁链不能突变产生基频自由电流由自由电流产生基频自由电流由自由电流产生非周期电流由定子绕组磁链不能突变产生非周期电流由定子绕组磁链不能突变产生基频电流由非周期电流产生基频电流由非周期电流产生倍频电流由基频电流产生倍频电流由基频电流产生
