1.同步发电机突然三相短路时，定子绕组中将产生基频自由电流、非周期电流、倍频电流三种自由电流分量以及稳态短路电流强制分量；转子绕组除了由励磁电压产生的励磁电流这种强制分量外，还会相对应产生自由直流和基频交流两种自由电流分量。这些电流分量的分析是以磁链守恒原则为基础的。
各种自由电流分量将随着时间逐步衰减，对于无阻尼绕组电机和有阻尼绕组电机其衰减的时间常数有所不同。对于无阻尼绕组同步电机，定子自由电流的非周期分量按定子绕组的时间常数Ta衰减，同它有依存关系的定子电流倍频分量以及转子电流的基频分量也按照同一时间常数衰减；励磁绕组的自由直流以及同它有依存关系的定子基频电流的自由分量按照励磁绕组的时间常数Td’衰减。对于有阻尼绕组同步电机，定子自由电流的非周期分量按定子绕组的时间常数Ta衰减，同它有依存关系的定子电流倍频分量以及转子各绕组中基频电流也按照同一时间常数衰减；定子横轴基频电流的自由分量同横轴阻尼绕组的自由直流对应，按照横轴阻尼绕组的时间常数Tq’；定子纵轴基频电流的自由分量同励磁绕组和纵轴阻尼绕组的自由直流对应，可以近似分为按不同的时间常数衰减的两个分量，其中迅速衰减的分量称为次暂态分量，时间常数为Td’’，衰减比较缓慢的分量称为暂态分量，其时间常数为Td’，且有Td’》Td’’。
在短路发生后，定子绕组中将同时衰减出现两种电流，一种是基频电流，产生一个同步旋转的磁势对定子各相绕组产生交变励磁，用以抵消转子主磁场对定子各相绕组产生的交变磁链；另一个是直流，共同产生一个在空间静止的磁势，它对各相绕组分别产生不变的磁势，这样维持定子三相绕组的磁势初值不变。当转子旋转时，由于转子纵轴向和横轴向的磁阻不同，只有在恒定磁势上增加一个适应磁阻变化的具有二倍同步频率的交变分量，才可能得到不变的磁通。因此，定子三相电流中，还应有两倍同步频率的电流（简称倍频电流），与直流分量共同作用，才能维持定子绕组的磁链初值不变。
突然短路后，定子电流将对转子产生强烈的纯去磁性的电枢反应。为了抵消电枢反应的影响，维持磁链不变，励磁绕组将产生一项直流电流。定子电流倍频分量所产生的两倍同步速的旋转磁场，也对转子绕组产生同步频率的交变磁链。为了抵消定子直流和倍频电流产生的电枢反应，转子绕组中将出现一种同步频率的电流。转子绕组中的这项基频电流也要反作用于定子。
d轴阻尼绕组中包含非周期自由分量和基频交流自由分量；q轴阻尼绕组中仅包含基频交流分量。定子绕组中基频周期分量电流和d轴阻尼绕组、励磁绕组中的非周期分量相对应，并随转子励磁绕组中非周期自由分量和d轴阻尼绕组中非周期分量的衰减而最终达到稳态值（与转子励磁绕组中强制直流分量相对应）；定子绕组中非周期分量和倍频分量与转子励磁绕组、阻尼绕组中的基频交流分量相对应，并随着定子绕组非周期分量和倍频分量衰减到零而衰减到零。
2.定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点。
3.当定子绕组的电阻略去不计时，定子电流向量恰位于转子d轴的负方向，并产生纯去磁性的电枢反应。为了抵消电枢反应的影响，维持磁链不变，励磁绕组将产生一项直流电流，它的方向与原有的励磁电流相同，使励磁绕组的磁场得到加强。这项附加的直流分量产生的磁通也有一部分要穿入定子绕组，从而激起定子基频电流的更大增长。这就是在突然短路的暂态过程中，定子电流要大大地超过稳态短路电流的原因。
4.凸极式同步发电机原始磁链方程中，转子各绕组的自感系数、转子各绕组之间的互感系数为常数；定子绕组的自感系数，定子绕组间的互感系数、定子各绕组与转子各绕组之间的互感系数是变化的，变化的原因：一是凸极式同步发电机转子在d轴和q轴方向磁路不对称，二是定子绕组和转子绕组之间存在着相对运动。（定子绕组的自感系数是转子位置角的周期函数，周期为π，α=90°最小值，α=180°最大值。定子各项绕组间的互感系数也是转子位置角的周期函数，周期为π，α=150°最小值，α=60°最大值。定子绕组与转子绕组间的互感系数随位置角变化，周期为2π，α=0°正的最大值，α=90°或270°为零，α=180°负的最大值。由于转子的纵轴绕组和横轴绕组的轴线互相垂直，它们之间的互感系数为零。）
隐极式同步发电机原始磁链方程中，转子各绕组的自感系数、转子各绕组之间的互感系数为常数、定子绕组的自感系数，定子绕组间的互感系数均为常数；定子各绕组与转子各绕组之间的互感系数是变化的，变化的原因是定子绕组和转子绕组之间存在着相对运动。
解决方法：由于电机在转子的纵轴向和横轴向的磁导都是完全确定的，为了分析电枢磁势对转子磁场的作用，可以采用双反应理论把电枢磁势分解为纵轴分量和横轴分量，这就避免了在同步电机稳态分析中出现变参数的问题。
5.派克方程是将空间静止不动定子A、B、C三相绕组用两个随转子同步旋转的绕组和一个零轴绕组来等效替换，两个随转子同步旋转的绕组一个位于d轴方向，称为d轴等效绕组；一个位于q轴方向称为q轴等效绕组。
派克变换的目的是将原始磁链方程中的变系数变换为常数，从而使发电机的原始电压方程由变系数微分方程变换为常系数微分方程，以便于分析计算。
为什么要对同步电机原始方程进行坐标变换？变换的意义是什么？
答：转子旋转时，定、转子绕组的相对位置不断变化，在凸极机中有些磁通路径的磁导也随着转子的旋转作周期性变化。因此，同步电机磁链方程中的许多自感和互感系数也就随着转子位置而变化。若将磁链方程带入电势方程，则电势方程将成为一组以时间的周期函数为系数的微分方程。这类方程组的求解是颇为困难的。
变换的意义就是通过“坐标变换”，用一组新的变量代替原来的变量，将变系数微分方程变换成常系数的微分方程，然后求解。
6.发电机额定运行状态下，因励磁系统故障而失磁时，若系统无功功率充足，试分析允许发电机继续运行将对电力系统稳定性产生什么影响。
答：额定运行状态下，发电机气隙磁场由励磁绕组电流和定子三相电流共同维持，发电机失磁后，励磁绕组中电流的强制分量变为零，使得励磁绕组磁链减少，根据超导磁链守恒原则，励磁绕组中将会感应出一个自由电流分量，但总的励磁电流还是变小，从而使得E q减小，定子电流由滞后于发电机端电压的感性电流变为超前的容性电流，发电机由原来的向系统供出无功功率变为从系统吸收无功功率，造成了系统的无
功缺额。
如果系统中无功功率储备充足，则继续允许该发电机运行，其吸收的无功功率可由无功备用容量补充，而该发电机还会继续向系统注入有功功率，处于异步运行状态，待励磁系统故障消除后，重新投入励磁，使它牵入同步，恢复正常运行。因此，系统无功功率充足时，允许失磁后的发电机继续运行，能够缩短系统恢复正常运行所需的时间，有利于提高电力系统稳定性。
7.用等面积定则说明快速切除故障可以提高系统的暂态稳定性。
答：快速切除故障，除了能减轻电气设备因故障电流产生的热效应等不良影响外，对于提高电力系统的暂态稳定性还有着决定性的意义。如图中a、b、c所示。加快切除故障的速度，可以减小切除角δc，图中δc(a)>δc(b)>δc(c)。从图中可以看出，减小切除角δc既可以减小加速面积（如图a、b、c中机械功率P0以下的阴影部分），又增大了最大可能的减速面积，从而提高了系统的暂态稳定性。
同步运行状态是指所有并联运行的同步电机都有相同的电角速度。在这种情况下，表征运行状态的参数具有接近于不变的数值，通常称词情况为稳定运行状态。电力系统同步运行的稳定性是根据受扰后系统中并联运行的同步发电机转子间的相对位移角(或发电机电势间的相角差)的变化规律来判断，又称为功角稳定性。当发电机的电势Eq和受端电压V均为恒定时，传输功率Pe是角度δ的正弦函数。角度δ为电势Eq与电压
V之间的相位角。因为传输功率的大小与相位角δ密切相关，所以又称δ为“功角”或“功率角”。传输功率与功角的关系Pe=f(δ)，又称“功角特性”或“功率特性”。
8.静态稳定：所谓电力系统静态稳定性，一般是指电力系统在运行中受到微小扰动后，独立地恢复到它原来的运行状态的能力。可以用△Pe/△δ>0作为简单电力系统具有静态稳定的判据。
暂态稳定：电力系统具有暂态稳定性，一般是指电力系统在正常运行时，受到一个大的扰动后，能从原来的运行状态（平衡点）不失去同步地过渡到新的运行状态，并在新运行状态下稳定地运行（也可能经过多个大扰动后回到原来的运行状态）。可用电力系统受到大扰动后功角随时间变化的特性作暂态稳定的判据。
9.dP/dV<0可以用作负荷节点稳态电压稳定的一种判据。
自动励磁调节器对功率的影响：提高电力系统功率极限和扩大稳定运行范围都有着良好的作用。
10.复杂电力系统功率特性特点：a.任一发电机输出的电磁功率，都与所有发电机的电势及电势间的相对角有关，因而任何一台发电机运行状态的变化，都要影响到所有其余发电机的运行状态。b.任一台发电机的功角特性，是它与其余所有发电机的转子间相对角（共N-1个）的函数，是多变量函数，因而不能在P-δ
平面上画出功角特性，同时，功率极限的概念也不明确，一般也不能确定其功率极限。
11.暂态稳定分析计算的基本假设：a.忽略发电机定子电流的非周期分量和它相对应的转子电流的周期分量。原因：一方面，由于电子电流的非周期分量衰减时间常数很小，通常只有几十毫秒；另一方面，由于定子非周期分量电流产生的磁场在空间静止不动，它在转子上产生的转矩是周期（同步周期）变化的，平均值很小，且转子机械惯性较大，因而对转子整体相对运行影响很小。给分析结果带的影响：采用这个假定后，发电机定、转子绕组的电流、系统电压及发电机的电磁功率等，在大扰动瞬间均可以突变，同时，这也意味着忽略电力网络中各元件的电磁暂态过程。b.发生不对称故障时，不计零序和负序电流对转子运动的影响。原因：对于零序电流，一方面由于联接发电机的升压变压器绝大多数采用三角形-星形接法，发电机都接在三角形侧，如果故障发生在高压网络中（大多数都是这样），则零序电流并不通过发电机；另一方面，即使发电机流通零序电流，由于定子三相绕组在空间堆成分布为零，零序电流所产生的合成气隙磁势为零，对转子运动也没有影响。对于负序电流在气隙中产生的合成电枢反应磁场，其旋转方向与转子旋转方向相反。它与转子绕组直流电流相互作用所产生的转矩，是以近两倍同步频率交变的转矩，其平均值接近于零，对转子运动的总趋势影响很小，加之转子机械惯性较大，所以对转子运动的瞬时速度的影响也不大。c.忽略暂态过程中发电机的附加损耗。这些附加损耗对转子的加速运动有一定的制动作用，但其数值不大，忽略它们使计算结果略偏保守。d.不考虑频率变化对系统参数的影响。发电机的转速偏离同步转速不多，可以不考虑频率变化对系统参数的影响。
12.复杂电力系统暂态稳定判据？相对功角的变化趋势？
电力系统是否具有暂态稳定性，或者说，系统受到大扰动后各发电机之间能否继续保持同步运行，是根据各发电机转子之间相对角的变化特性来判断的，在相对角中，只要有1个相对角随时间的变化趋势是不断增大（或不断减小）时，系统是不稳定的，如果所有的相对角经过振荡之后都能稳定在某一值，则系统是稳定的。因为“绝对”角是发电机相对于同步旋转轴的角度，因此，若“绝对角”δi 随时间不断增大，则意味着第i台发电机的转速高于同步速度；若δi随时间不断减小，则第i台发电机的转速低于同步速度。所有发电机的“绝对角”最后都随时间不断增大，系统仍然可能是稳定的，它只意味着在新的稳定运行状态下，系统频率高于额定值。
13.小扰动分析电力系统静态稳定的步骤：a.列写电力系统各元件的微分方程以及联系各元件间关系的代数方程（如网络方程）b.分别对微分方程和代数方程线性化 c.消去方程中的非状态量，求出线性化小扰动状态方程及矩阵A d.进行给定运行情况的初态计算，确定A矩阵各元素的值e.确定或判断A矩阵特征值的符号，判断系统在给定运行条件下是否具有静态稳定性。
特征值判别法：若线性化方程中的A矩阵没有零值和实部为零的特征值，则非线性系统的稳定性，可以完全由线性化方程的稳定性来决定。具体的说：a.若线性化方程的A矩阵的所有特征值的实部均为负值，线性化方程的解是稳定的，则非线性系统也是稳定的b.若线性化方程的A矩阵至少有一个实部为正值的特征值，线性化方程的解是不稳定性的，则非线性系统也是不稳定的c.若线性化方程的A矩阵有零值或实部为零的特征值，则非线性系统的稳定性需要计及非线性部分R(△x)才能判定。
14.简单电力系统功角特性如图18-1，试分析其静态稳定性的基本概念。
答：电力系统受微小扰动的静态稳定性是研究电力系统在平衡点附近的“领域”特性问题的。它描述的是系统在微小扰动下回到初始运行点的能力。
如图所示，若系统初始运行点为平衡点a时，由于某个随机微小扰动（如原动机功率突然增加，然后扰动
消失），使得发电机的功角增加了?δ>0，由图可知，功角增加将使得发电机的电磁功率增加，大于原动机的机械功率，从而使得发电机朝着使得功角减小的方向加速运行；当系统运行到点a时，虽然此时的不平衡转矩为零，但是速度不为零，因此系统将沿着功角继续增加的方向作减速运动，最终在系统正阻尼的作用下，将回到初始运行点a处运行。
当系统初始运行点为平衡点b时，由于某个随机微小扰动（如原动机功率突然增加，然后扰动消失），使得发电机的功角增加了?δ>0，由图可知，功角增加将使得发电机的电磁功率减少，并且小于原动机的机械功率，从而使得发电机朝着使得功角增加的方向加速运行；不能够再回到初始运行点b，并最终导致系统失去稳定。综上，平衡点a具有静态稳定性，而平衡点b则不具有静态稳定性。
15.提高电力系统稳定性和输送能力的一般原则是：尽可能地提高电力系统的功率极限；抑制自发振荡的发生；尽可能减少发电机相对运动的振荡幅度。措施：a.改善电力系统基本元件的特性和参数，如改善发电机及其励磁调节系统特性、改善原动机的调节特性、减小变压器的电抗、改善继电保护和开关设备的特性、改善输电线路的特性和采取直流输电等措施。b.采用附加装置提高电力系统稳定性，如输电线路采用串联电容或并联电抗补偿、输电线路设置开关站、装设中继同步调相机、变压器中性点经小阻抗接地（为了提高接地短路时的暂态稳定，阻抗不能过大，也不能过小，过小不起作用，过大在第二摆失去稳定。不能在受端变压器中性点接电阻）、发电机采用电气制动（制动电阻不能过大也不能过小，原因变压器）等。c.改善运行条件及其他措施，如正确制定电力系统运行参数的数值、合理选择电力系统的运行接线、切除部分发电机及部分负荷、利用高压直流输电功率的快速调节特性、减少系统稳定破坏所带来的损失和影响等。试以简单电力系统为例，分析变压器中性点经小电阻接地时，对系统稳定性的影响。
答：变压器中性点接地的情况，对发生接地短路时的暂态稳定有着重大影响。以线路单相接地故障为例，
中性点未接电阻时，短路状态下发电机的功率特性为：P
Ⅱ=EV
X
12Ⅱ
sinδ。当变压器中性点经小电阻接地时，
短路状态下发电机的功率特性为：P
Ⅱ=E2
Z11
sinα11+EV
Z12
sin?δ?α11。比较上两式可知，中性点经小电阻
接地时，功率特性中增加了一个固有功率（第一项），与此同时，由于接地电阻的存在，零序组合阻抗增大，短路附加阻抗也增加，因而转移阻抗Z12减小，从而功率特性的第二项也增加。这样功率特性将向上和向左移动，功率极限提高了，有利于系统故障后的暂态稳定性。
从物理概念上讲，短路时零序电流通过接地电阻时要消耗有功功率，其中一部分可由发电机来承担，从而使发电机输出的电磁功率增加，转轴上的不平衡功率减小，从而减小了发电机的相对加速度，提高了故障后的暂态稳定性。
变压器中性点经小电阻接地只对接地短路起作用，而且仅有短路开始到短路被切除的一小段时间内起作用。如果在系统发生短路故障后，有控制地在加速的发电机端投入电阻负荷，则可以增加发电机的电磁功率，产生制动作用从而达到提高暂态稳定的目的。这种做法称为电气制动，接入的电阻称为制动电阻。
并联电抗补偿：在线路上并联电抗器来吸收线路电容所产生的无功。作用：a.电动机可以在较低的而且是滞后的功率因数运行。b.发电机的电势大大提高，运行功角减小，从而使系统稳定性得到提高。
三道防线：a.继电保护b.切机切负荷措施c.解列提高稳定性措施的规律：提高静态稳定对暂态稳定有利，功率极限上升增大了最大减速面积，提高暂态稳定不一定对静态稳定有用。
自动重合闸：重新投入输电线路由开关设备自动进行，增大了最大减速面积，暂态稳定，但不一定总有用（若故障不是瞬时的）
图19-4，系统f点发生短路故障，0.1s后切除故障回路，再过0.1s后自动重合闸成功，系统是暂态稳定的。试绘图说明功角δ的变化。
答：系统初始运行点为点a，功角为δ0；在t=t0时刻在f点发生短路故障，系统运行点变为点b，并沿bc 加速运行，功角逐渐增大；0.1s后，功角变为δc，此时切除故障回路，则系统运行点变为d，并沿着de减速运行，由于速度方向没有改变，因此功角将继续增加；又过0.1s后，功角增加到δR，此时系统重合闸成功，系统运行点变为f，并沿fg减速运行，由于速度方向还没有改变，此时功角继续增加，当系统运行到g 点时，速度减为0，此时功角达到了最大值δmax。由于该点处的加速度不为零，因此系统将沿着gfa反向加速运行，功角将逐渐减小。当系统具有正的阻尼系数时，系统将以点a为中心作减幅振荡，最后稳定在平衡点a处。
简单电力系统中并联电阻、并联电抗和串联电阻所对应的功率极限角为δ1、δ2、δ3，则必有δ1>δ2>δ3 16.列些状态变量形式的转子运动方程并解释各量的含义。
答：不计阻尼时，转子的运动方程为：
d?δ
dt
=ω?ωN
d?ω
dt
=ωN
T J
（P T?P E
q
δ）
式中，T J为发电机转子的惯性时间常数；
ωN为发电机的额定角速度；δ,ω分别为发电机的状态变量功角和角速度；P T为发电机的机械功率；P E
q
δ为发电机的电磁功率，它是功角的函数；D为发电机的综合阻尼系数；?ω=ω?ωN为发电机角速度与额定角速度的偏差。（TJN：当发电机空载时，如原动机将一个数值等于额定转矩Mn的恒定转矩加到转子上，则转子从静止状态启动到转速达额定值所需的时间t，就是发电机组的额定惯性时间常数。）
试用小干扰法分析简单电力系统具有静态稳定性的条件（计入阻尼系数，不计调速和调压的影响）。
答：计及阻尼作用后的发电机的转子运动方程为：T J
ωN d2δ
dt2
=1
ω
P T?P E
q
δ?D?ω
在工作点δ0附近将P E
q
δ展开成泰勒级数并略去二次及以上各项得到线性化的状态方程为：d?δ
dt
=?ω
d?ωdt =?ωN S E q
T J
?δ?ωN D
T J
?ω
写成矩阵形式为
d?δ
dt
d?ω
dt
=
01
?ωN S E q
T J
?ωN D
T J
?δ
dt
得到 A=
01
?ωN S E q
T J
?ωN D
T J
A矩阵的特征值为p1,2=?ωN D
2T J ±ωN D
2T J
2
?ωN S E q
T J
。
根据阻尼系数D的符号可以分为两种情况来讨论阻尼对稳定性的影响。
（1）D>0，即发电机具有正阻尼的情况。当S E
q >0，且D2>4S E
q
T J/ωN时，特征值为两个负实数，?δ(t)将单
调衰减到0，系统是稳定的。当S E
q >0，但D2<4S E
q
T J/ωN时，特征值为一对共轭复数，其实部为与D成
正比的负数，?δ(t)将是一个衰减的振荡，系统是稳定的。当S E
q
<0时，特征值为正、负两个实数。因此系统是不稳定的，并且非周期地失去稳定。
（2）D<0，即发电机具有负阻尼的情况。在这种情况下，不论S E
q
为何值，即不论系统运行在何种状态下，特征值的实部总是正值，系统都是不稳定的。
综上所述，考虑阻尼作用下的简单电力系统具有静态稳定的条件是D>0且S E
q
>0。
已知具有附加控制器的某等值发电机转子运动方程（增量形式）可表示为
d?δ
dt
=?ω
d?ωdt =??P e+?P e′
T J
式中，?P e=D?ω+S E
q
?δ，?P e′=K1?δ+K2d?δ
dt
，D为综合阻尼系数，S E
q
为整步功率系
数，K1及K2为附加控制器参数，试推导该系数保持静态稳定的条件，并分析K1、K2对静态稳定性的作用。答：根据已知条件，可对发电机的增量方程进行化简有：
d?δ
dt
=?ω
d?ωdt =??P e+?P e′
T J
=?1
T J
K1+S E
q
?δ+K2+D?ω
写成矩阵形式有
d?δ
dt
d?ω
dt
=
01
?K1+S E q
T J
?K2+D
T J
?δ
dt
得到A=
01
?K1+S E q
T J
?K2+D
T J
，A矩阵的特征值为p1,2=?K2+D
T J
±K2+D
2T J
2
?K2+D
T J
下面分两种情况来讨论系数的静态稳定性：
（1）K2+D>0的情况。当K1+S E
q >0，且K2+D
2T J
2
?K2+D
T J
>0时，特征值为两个负实数，?δ(t)将单调衰
减到0，系统是稳定的。当K1+S E
q >0，但K2+D
2T J
2
?K2+D
T J
<0时，特征值为一对共轭复数，其实部为与K2+D
成正比的负数，?δ(t)将是一个衰减的振荡，系统是稳定的。当K1+S E
q
<0，特征值为正负两个实数，系统是不稳定的，且是非周期地失去稳定。
（2）K2+D<0的情况。无论K1+S E
q
为何值，特征值的实部总是至少有一个为正值，系统都是不稳定的。
由上可知，增加了附加控制器后，系统稳定的条件为K2+D>0，K1+S E
q
>0
下面讨论附加控制器系数K1、K2对静态稳定性的作用。
（1）引入K2后，系统的综合阻尼系数由D变为K2+D，从而当原系统具有负阻尼特性时，即D<0时，可以通过增加K2的值，使得系统的综合阻尼系数变为正值，从而提高系统的静态稳定性。
（2）引入K1后，当整步功率系数S E
q <0时，及功角大于90°时，通过增加K1的值，使得K1+S E
q
>0，从
而增大了系统的稳定运行范围。
17.n 个节点电力系统的潮流方程的一般形式：(Pi-jQi)/Vi= YijVj n j =1(i=1,2,…n)
将上述方程的实部和虚部分开，对每一个节点可得到两个实数方程，但有4个变量（P 、Q 、V 、δ）。因此，必须给定其中两个，另外两个作为待求变量，方程组才可以求解。根据电力系统的实际运行条件，按给定变量的不同，一般将节点分为三种类型：PQ 节点：已知节点注入有功功率P 和无功功率Q ，电压幅值V 和相角δ为待求量；变电所、联络节点和恒功率运行模式的发电厂。PV 节点：已知节点注入有功功率P 和电压幅值V ，注入无功功率Q 和电压相角δ为待求量；具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；数量少。平衡节点：已知节点电压幅值V 和相角δ ，注入有功功率P 和无功功率Q 为待求量；平衡全网有功，提供参考角度；全网至少有一个；具有充足有功和无功容量的发电厂节点（如主调频电厂） 潮流计算的约束条件：a.所有节点电压必须满足V imin ≤V i ≤V imax (i =1,2,…n)b.所有电源节点的有功功率和无功功率必须满足：P Gimin ≤P Gi ≤P Gimax ，Q Gimin ≤Q Gi ≤Q Gimax c.某些节点之间电源的相位差应满足 δi ?δj < δi ?δj max
雅可比矩阵的特点：a.各元素都是节点电压的函数，它们的数值将在迭代过程中不断地改变。b.雅可比矩阵的字块Jij 的元素的表达式只用到导纳矩阵中的对应元素Yij 。若Yij=0，则必有Jij=0.因此，分块形式的雅可比矩阵同节点导纳矩阵一样稀疏，修正方程的求解同样可以应用稀疏矩阵的求解技巧。c.无论在式△W=-J △V 中或分块形式中的雅可比矩阵的元素或子块都不具有对称性。
牛顿-拉夫逊潮流计算原理：迭代过程的收敛判据为 f (x (k ))) <ε1或 ?x (k ) <ε2，式中，ε1、ε2为预先给定的小正数。这种接法的集合意义可以从图11-26得到说明。函数y=f(x)为图中的曲线。f(x)=0的解相当于曲线与x 轴的交点。如果第k 词迭代中得到x (k )，则过[x (k ),y (k )=f (x (k ))]点作一切线，此切线同x 轴的交点便确定了下一个近似解x (k +1)。由此可见，牛顿-拉夫逊法实质上就是切线法，是一种逐步线性化的方法。 电力系统潮流计算中，采用直角坐标时，节点电压可表示为V i =ei +jf i ，导纳矩阵元素则表示为Y ij =G ij +j B ij ，假定系统中的第1,2，…，m 号节点为PQ 节点，第i 个节点的给定功率设为P is +j B is ，对该点可列写方程
?P i =P is ?P i =P is ?e i G ij e j ?B ij f j n j =1?f i G ij f j +B ij e j =0n
j =1
?Q i =Q is ?Q i =Q is ?f i G ij e j ?B ij f
j n j =1+e i G ij f j +B ij e j =0n j =1 i=1,2，…，m 假定系统中的第m+1,m+2，…，n-1号节点为PV 节点，对每一个节点可以列写方程
?P i =P is ?P i =P is ?e i G ij e j ?B ij f j n j =1?f i G ij f j +B ij e j =0n
j =1
?V i 2=V is 2?V i 2=V is 2? e i 2+f i 2 =0 i= m+1,m+2，…，n-1
第n 号节点为平衡节点，其电压V n =e n +jf n 是给定的，不参加迭代。
电力网络数学模型（1）节点导纳矩阵：YV=1特点：a.稀疏的对称矩阵b.其矩阵元素很容易根据网络连接图和支路参数直接求得，形成导纳矩阵的程序比较简单。元素意义：Y ij =I
i V k V j =0,j ≠k ，当j=k 时，当网络除i
处都接地时，从节点i 注入网络电流同施加于i 的电压之比，等于节点i 的自导纳Y ij ，即除i 外接地，i 对地总导纳Y ij =y i 0+ y ij j ；当i ≠k 时，当网络除k 外都接地，从i 注入电流和k 电压之比，等于k,i 的互导纳Y ik ，节点i 的电流是自网络流出进入地中电流，所以Y ik =y ik 。
PQ 分解法是由极坐标表示的牛拉法简化而来的。简化1：考虑了电力系统的一些特征（如网络参数，所以各节点电压相位角的改变主要影响各元件中的有功功率潮流从而影响各节点的注入有功功率；各节点电压大小的改变主要影响各元件中的无功功率潮流从而影响各节点的注入无功功率。所以将N 、K 子块略去不计。简化2：将雅可比矩阵中H 、L 化简成常数矩阵。优缺点： 110KV 及以上电压等级的架空线的r/x 比值较小，一般都符合PQ 分解法的简化条件。在35KV 及以下电压等级的电力网中，线路的r/x 比值较大，在迭代计算中可能出现不收敛的情况。牛拉法适用范围更广。
电气工程学院 《电力系统分析综合实验》2017年度PSASP实验报告 学号： 姓名： 班级：
实验目的： 通过电力系统分析的课程学习，我们都对简单电力系统的正常和故障运行状态有了大致的了解。但电力系统结构较为复杂，对电力系统极性分析计算量大，如果手工计算，将花费 大量的时间和精力，且容易发生错误。而通过使用电力系统分析程序PSASP，我们能对电 力系统潮流以及故障状态进行快速、准确的分析和计算。在实验过程中，我们能够加深对电力系统分析的了解，并学会了如何使用计算机软件等工具进行电力系统分析计算，这对我们以后的学习和工作都是有帮助的。 潮流计算部分： 本次实验潮流计算部分包括使用牛顿法对常规运行方式下的潮流进行计算，以及应用PQ分解法规划运行方式下的潮流计算。在规划潮流运行方式下，增加STNC-230母线负荷的有功至1.5.p.u，无功保持不变，计算潮流。潮流计算中，需要添加母线并输入所有母线 的数据，然后再添加发电机、负荷、交流线、变压器、支路，输入这些元件的数据。对运行方案和潮流计算作业进行定义，就可以定义的潮流计算作业进行潮流计算。 因为软件存在安装存在问题，无法使用图形支持模式，故只能使用文本支持模式，所以 无法使用PSASP绘制网络拓扑结构图，实验报告中的网络拓扑结构图均使用Visio绘制， 请见谅。 常规潮流计算： 下图是常规模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。 下图为利用复数功率形式表示的各支路功率（参考方向选择数据表格中各支路的i侧母
线至j侧），因为无法使用图形支持模式，故只能通过文本支持环境计算出个交流线功率，下图为计算结果。
广东工业大学华立学院 课程设计（论文） 课程名称电力系统分析 题目名称电力系统短路计算 学生学部（系）机械电气学部电气工程系专业班级09电气工程及其自动化（5）班 学号 12030905002 学生姓名蔡中杰 指导教师罗洪霞 2012年 6 月 18 日
广东工业大学华立学院 课程设计（论文）任务书 一、课程设计（论文）的内容 1、掌握比较复杂的电网进行电力系统三相短路起始次暂态电流的计算，短路后指定时刻短 路电流周期分量的计算。 2、给短路点处赋予平均额定电压及基准容量，求解等值网络数值并根据电力系统网络画出 等值网络。 3、不对称短路时短路点故障相电流和非故障相电压的计算。 4、对称和不对称短路后任意支路故障电流和节点电压的计算。 5、书写课程设计说明书（电子版），并打印纸质版上交。 二、课程设计（论文）的要求与数据 二、课程设计（论文）应完成的工作 1、按照规范的格式，独立完成课程设计说明书的撰写； 2、完成电力系统三相短路电流、对称短路电流、不对称短路电流的计算三相短路起始次暂 态电流的计算，短路后指定时刻短路电流周期分量的计算。 3、完成计算的手算过程 4、运用计算机的计法。
四、课程设计（论文）进程安排 五、应收集的资料及主要参考文献 [1] 科技创新报导[J]．武昌:华中科技大学出版社,2010年第9期 [2] 何仰赞．电力系统分析题解[M]．武汉:华中科技大学出版社2008.7 [3] 蒋春敏.电力系统结构与分析计算[M].北京:中国水利水电出版社,2011.2 [4] 戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京:中国电力出版社,1998.12 [5] 李梅兰、卢文鹏. 电力系统分析 [M] 北京:中国电力出版社,2010.12． 发出任务书日期： 2012 年 6 月 1 日指导教师签名： 计划完成日期： 2012 年 6 月 20 日教学单位责任人签章：
第一章电路模型和电路定律，第二章电阻电路的等效变换，第三章电阻电路的一般分析，第四章电路定理。这四章是电路理论的基础，全部都考，都要认真看，打好电路基础。 第一章1-2电流和电压的参考方向要注意哈，个人认为搞清楚方向是解电路最重要的一步了，老师出题，喜欢把教材上常规的一些方向标号给标反，这样子，很多式子就得自己重推，这也是考验你学习能力的方式，不是死学，比如变压器那章，方向如果标反，式子是怎样，需要自己推导一遍。 第二章都要认真看。 第三章3-1 电路的图。图论是一门很重要的学科，电路的图要好好理解，因为写电路的矩阵方程是考试重点，也是送分题，而矩阵方程是以电路图论为基础的。 第四章4-7对偶原理。自己看一下，懂得什么意思就行了。其他小节都是重点，特别是特勒跟和互易。这几年真题第一题都考这个知识点。 第五章含有运算放大器的电阻电路。这个知识点是武大电路考试内容，一定要懂，虚短和虚断在题目中是怎么用的，多做几个这章的题就很清楚了。5-2 比例电路的分析。这一节真题其实不怎么常见，跟第三节应该是一个内容，还是好好看一下吧。 第六章储能元件。亲，这是电路基础知识，老老实实认真看吧。清楚C和L的能量计算哦。 第七章一阶电路和二阶电路的时域分析。一阶电路的都是重点，二阶电路的时域分析，其实不怎么重要，建议前期看一下，从来没有出现过真性二阶电路让考生用时域法解的，当然不是不可以解，只是解微分方程有点坑爹，而且基本上大家都是要背下来那么多种情况的解。所以，这章的课后习题中，二阶的题用时域解的就不用做了，一般后面考试都是用运算法解。 7-1 7-2 7-3 7-4 都是重点，每年都考。好好看。 7-5,7-6，两节，看一下即可，其实也不难懂，只是很难记。 7-7，7-8很重要，主要就是涉及到阶跃和冲激两个函数的定义和应用，是重点。 7-9，卷积积分，这个方法很有用，也不难懂，不过我没看过也不会用也不会做，每次遇到题目都是死算，建议好好研究下卷积。 7-10 状态方程，这个是重点，这几年必考，一般不超过三个变量，让你写状态方程。 7-11 这节是前面的一些总结，好好看看，邱书特点就是细致，知识容易看懂。 第八章相量法正弦稳态电路分析的基础。扎实掌握。计算开始复习的时候最好是自己知道复数运算，而且要多练练。其实现在计算器是可以直接进行复数和相量复合运算的，至于考试时候能不能用这种高级的，我不知道。。。自己问考点，自己决定。后期可能会说一下计算器的选择，前期打基础，还是好好掌握土包子计算器怎么快速复数相量运算吧。 第九章正弦稳态电路分析。老老实实扎扎实实的掌握好。不算综合在其他题目中的部分，这个知识点，每年考两个题，30分左右。9-6节是要好好掌握的哈。每个习题都要认真做。 第十章含有耦合电感的电路。全部是重点，每年必考。每个习题认真做，这章中，很有意思的一个东西就是耦合电感不消耗有功，但是转移有功，这个地方考了几次了噢，自己注
武汉大学电气工程学院 电气工程与自动化专业本科培养方案 （ 2007.2订） 电气工程与自动化专业本科培养方案 学院简介： 武汉大学电气工程学院的前身是原武汉水利电力大学电力工程系，始建于1959年，2000年12月由武汉大学等四校合并院系重组，正式更名为武汉大学电气工程学院。 四十七年风雨历程、四十七年不懈努力，电气工程学院现已成为具有较强实力、较大规模和鲜明特色，国内知名的电力电气高级技术人才的培养基地，在全国同类专业中居于先进行列。学院现有高电压与绝缘技术、电力系统及其自动化、电力电子与电力传动三个省部级重点学科；具有电气工程一级学科博士学位授权点，该学科中包括的6个二级学科博士学位授权点分别为高电压及绝缘技术，电力系统及其自动化，电力电子与电力传动，脉冲功率与等离子体，电力建设与运营，汽车电子工程。还建有电气工程博士后流动站；具有高电压及绝缘技术，电力系统及其自动化、电力电子与电力传动、电工理论及新技术、测试计量技术及仪器五个工学硕士点，电气工程专业工程硕士点。本科专业名称是电气工程与自动化，本科专业是按国家教育部引导性专业目录设置的宽口径专业，面向全国招生。在校本科人数：2006年1190人、2005年1150人、2004年1155人、2003年1089人。 电气工程学院现有教职工149人，其中教授29人，博士生导师18人，副教授33人，89名专任教师中43人具有博士学位，占教师总数的48.3%。还聘请陈清泉院士、马伟民院士等多名国内外知名专家为兼职或讲座教授。现任院长为清华大学长江学者孙元章教授（外聘）。 目前，电气工程学院在校本科生1190人，博士生114名，硕士生406名，工程硕士生231人。已培养各类毕业生累计20000多名，他们大都成为所在单位的技术骨干，不少人走上各级领导岗位或成为学术带头人。 电气工程学院师资力量雄厚，科研实力强，成果丰硕。近年来，在国内外发表了大量的学术论文（其中进入国际三大检索的有300余篇），出版专着20余部，获得各类奖励近百项，并在国内外拥有多项专利。年科研经费突破2000万元。 学院现设有高电压与绝缘技术研究所、大电网安全研究所、电磁发射研究所、电力自动化研究所、电力电子技术研究所、电机与控制研究所、电气信息研究所、电工新技术研究所等8个研究所，建有国家工科基础课程电工电子教学基地、电工技术训练中心。其中与电气信息学院等共建的电工电子教
第一章能量管理系统 1.EMS的含义和作用 1).EMS 是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，是预测、计划、控制和 培训的工具。 2).EMS 主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。 3).EMS 涉及计算机硬软件的各个方面。它最终是通过EMS 应用软件来实现对电力系统 的监视、控制和管理。 2.EMS的主要内容 数据收集级(SCADA) ,能量管理级(GMS&OPS) 包括实时发电控制,系统负荷预测,发 电计划（火电调度计划）,机组经济组合,水电计划（水火电协调计划）,交换功率计划,燃料调度计划,机组检修计划. 网络分析级(NAS)包括实时网络状态分析,网络 结线分析,母线负荷预测,潮流,网络等值,网络状态监视,预想故障分析,安全约束调度,无功优化,最优潮流,短路电流计算,电压稳定分析,暂态分析.培训模拟级。 3.现有EMS存在的问题 1).EMS已得到了广泛的应用，但目前只停留在分布式独立计算分析阶段，多数高级应用 软件都需要人工调用，然后由调度员进行综合决策。2).在电网事故状态下，没有良好的事故分析、定位和恢复手段.3)电力改革使得情况更加复杂。 4.EMS的发展趋势 针对现有的EMS存在的问题，需加入决策系统，增强、扩充了网络分析功能，未来向着调度机器人的方向发展。 第二章电力系统潮流计算 1.潮流计算的定义 2.各种潮流计算的模型和算法的特点、适用范围以及相互之间的区别和联系。
(一) 高斯——塞德尔迭代法 该算法具有存储量小，程序设计简单的优点。 但收敛速度慢，阶梯式逼近时台阶的高度越来越小，以至于迭代次数过多。 算法特点： 1）在系统病态的情况下（重负荷节点负电抗支路较长辐射型线路长短线路接在同一节点上，且长短线路的比值很大），收敛困难。计算速度缓慢每次迭代速度很快，但由于结构松散耦合，节点间相互影响太小，造成迭代次数增加，收敛缓慢。 2）程序编制简便灵活 (二)、牛顿——拉夫逊迭代法（N_L）算法特点 1）平方收敛，开始时收敛比较慢，在几次迭代后，收敛得非常快，其迭代次数和系统的规模关系不大，如果程序设计良好，每次迭代的计算量仅与节点数成正比。 2）对初值很敏感，有时需要其他算法为其提供初值。 3）对函数的平滑性敏感，所处理的函数越接近线性，收敛性越好，为改善功率方程的非线性，实用中可以通过限制修正量的幅度来达到目的。但幅度不能太小。 4）对以节点导纳矩阵为基础的G_S法呈病态的系统，N_L法一般都能可靠收敛。牛顿迭代法有明显的几何解释：收敛速度：平方收敛收敛性：局部收敛 (三)、PQ分解法潮流 N_L法的J阵在每次迭代的过程中都要发生变化，需要重新形成和求解，这占据了N_L法的大部分计算时间，这也是N_L法速度不能提高的原因。 可能性：N_L法可以简化成为定雅可比矩阵法，如果固定的迭代矩阵构造得当，定雅可比矩阵法可以收敛，但只有线性收敛速度。 算法特点 1）用两个阶数几乎减半的方程组代替原方程组，显著减少了内存量和计算量 2）迭代矩阵为常数阵，只需形成求解一次，大大缩短每次迭代所需时间 3）迭代矩阵对称，可上（下）三角存储，减少内存量和计算量 4）基于以上原因，该算法内存需要量为N_L法的60%，每次迭代所需时间为N_L 法的1/5。5）线性收敛，收敛次数多于N_L法，但总的计算速度任能大幅度提高。 6）对R/X过大的病态条件以及线路特别重载的情况下，可能不收敛，一般适用于110kv及以上的电网。 7）由于算法的精确程度取决于 ，P-Q分解法的近似处理只影响计算过程，并不影响结果的精度。 3.影响潮流收敛性的因素以及如何改善潮流计算的收敛性。 （如果计算潮流不收敛，应该采用何种方法改进） 云杰的答案：主要是看潮流方程组本身是否有解，当方程组有解或者无实数解，或者方程组
电力系统分析课程总结报告 学院（部）：电气学院 专业班级：电气工程 学生姓名： ** 指导教师： **** 2014年 6 月 28 日
目录 1电力系统概述和基本概念 (1) 1.1电力系统概述 (1) 1.2电力系统中性点的接地方式 (3) 2电力系统元件参数和等值电路 (3) 2.1电力线路参数和等值电路 (4) 2.2变压器、电抗器的参数和等值电路 (4) 2.3发电机和负荷的参数及等值电路 ......................................................5 2.4电力网络的等值电路 .....................................................................5 3简单电力网络潮流的分析与计算 .............................................................. 6 3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落 .......................................... 6 3.2开式网络的潮流计算 .................................................................... 7 3.3环形网络的潮流分布 .................................................................... 7 4电力系统潮流的计算机算法 ................................................................... 7 4.1电力网络的数学模型 ..................................................................... 8 4.2等值变压器模型及其应用 .. (8) 4.3节点导纳矩阵的形成和修改 (8) 4.4功率方程和变量及节点分类 (9) 4.5高斯-塞德尔法潮流计算 (9) 4.6牛顿-拉夫逊法潮流计算 (9) 4.7P-Q 分解法潮流计算 (9) 5电力系统有功功率的平衡和频率调整 (10) 5.1电力系统中有功功率的平衡 (10) 5.2电力系统的频率调整 (11) 6电力系统的无功功率平衡和电压调整 (11) 6.1电力系统中无功功率的平衡 (12) 6.2电力系统的电压管理 (12) 6.3电力系统的几种调压方式 (13) 6.4电力线路导线截面的选择 (13) 7电力系统各元件的序参数和等值电路 (14) ???????????????????????????大电流接地方式中性点接地方式小电流接地方式（需要断路器遮断单 相接地故障电 流（单相接地电弧能够瞬间熄灭的）
电力工程系 高电压与电磁兼容研究所2004年度年鉴 高电压与电磁兼容研究所 2005-1
目录 一、研究所情况简介 (1) 二、研究生培养情况 (4) 三、教学情况 (6) 四、教学相关活动情况 (8) 1．03/04学年度的考核 (8) 2．高压实验室搬迁工作 (8) 3．编写、制订、修订教学大纲和教学计划，编写修订实践教学大纲 (9) 4．组织高压实验室建设立项申报，获得35万元的建设经费 (11) 5．其他工作 (11) 五、科研情况 (11) 六、研究所取得的成绩、成果及学术交流情况 (13) 附录：发表论文清单 (14)
一、研究所情况简介 高电压与电磁兼容研究所主要开展高压电气设备在线监测技术、电力系统故障分析与诊断技术、输电线路故障测距技术、电力系统过电压及保护、复杂电磁场数值分析、现代电磁测量技术、电力系统电磁环境与保护、电工新技术及电气绝缘基础理论等方面的教学研究工作。 高电压与电磁兼容技术研究所目前一共有成员12人，其中教授6人（含博士生导师3人），副教授2人，高级工程师1人，博士后1人，讲师1人，助教1人。研究所成员情况简介如下： 研究所所长 李成榕，博士，教授，博士生导师，副校长。分别于1982年、1984年在华北电力大学获得学士学位和硕士学位，1989年在清华大学获得博士学位。1992-1995年在美国南卡洛莱纳大学从事博士后研究，2001年作为访问教授在美国伦塞勒理工学院工作。国务院政府特殊津贴获得者，入选“全国百千万人才工程”第一二层次。IEE Fellow，IEEE Senior Member，中国电机工程学会高电压专委员会委员，高电压专委会电绝缘分会委员，中国电机工程学会高电压新技术分会副主任委员，北京电机工程学会高电压专委会副主任委员，国家留学基金委专家组成员，国家自然科学基金委电工学科专家组成员。先后主持和参加国家科技攻关项目、国家自然科学基金项目、国家电力公司科技项目等30余项。已发表论文117篇，其中10篇被SCI检索，45篇被EI检索，获省部级三等奖两项，获专利三项。长期从事脉冲功率技术、高电压绝缘技术和电工新技术等领域中的研究工作。主要研究方向有电气设备在线监测与故障诊断、气体放电与等离子体、电气绝缘与材料、高电压技术等。 研究所副所长 丁立健，博士，教授。1995年哈尔滨电工学院电工材料系电工材料与绝缘技术专业硕士毕业，2000年华北电力大学电工理论与新技术专业博士毕业。1998年10月聘为讲师，2001年12月破格副教授，2004年1月低职高聘为教授，2004年11月破格教授。IEEE会员；机械工业专业教学指导委员会《高电压技术》分会委员；第一届中国电机工程学会电磁干扰专委会变电站电磁兼容学组委员。2002年被入选华北电力大学“151人才工程”优秀中青年学术骨干，2003年入选教育部“优秀青年教师资助计划”。负责承担了国家自然科学基金项目、教育部重点项目、国家电力公司科技项目子项目各一项，同时还是其它多个纵向和横向研究项目的主要研究人员。负责或参加完成的科研项目有9项通过了省部级鉴定和验收；获得黑龙江省科学技术
《电力系统分析》基础知识点总结
电力系统分析基础目录 稳态部分 一．电力系统的基本概念 填空题 简答题 二．电力系统各元件的特征和数学模型 填空题 简答题 三．简单电力网络的计算和分析 填空题 简答题 四．复杂电力系统潮流的计算机算法 简答题 五．电力系统的有功功率和频率调整 1．电力系统中有功功率的平衡 2．电力系统中有功功率的最优分配 3．电力系统的频率调整 六．电力系统的无功功率和频率调整 1．电力系统的无功功率平衡 2．电力系统无功功率的最优分布 3．电力系统的电压调整 暂态部分 一．短路的基本知识 1.什么叫短路 2.短路的类型 3.短路产生的原因 4.短路的危害 5.电力系统故障的分类 二．标幺制 1.数学表达式
2.基准值的选取 3.基准值改变时标幺值的换算 4.不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算三．无限大电源 1.特点 2.产生最大短路全电流的条件 3.短路冲击电流Im 4.短路电流有效值Ich 四．运算曲线法计算短路电流 1．基本原理 2.计算步骤 3.转移阻抗 4.计算电抗 五．对称分量法 1.正负零序分量 2.对称量和不对称量之间的线性变换关系 3. 电力系统主要元件的各序参数 六．不对称故障的分析计算 1.单相接地短路 2.两相短路 3.两相接地短路 4.正序增广网络 七．非故障处电流电压的计算 1.电压分布规律 2.对称分量经变压器后的相位变化
稳态部分 一 一、填空题 1、我国国家标准规定的额定电压有 3kV 、6kV、 10kV、 35kV 、110kV 、220kV 、330kV、 500kV 。 2、电能质量包含电压质量、频率质量、波形质量三方面。 3、无备用结线包括单回路放射式、干线式、链式网络。 4、有备用界结线包括双回路放射式、干线式、链式，环式、两端供电网络。 5、我国的六大电网：东北、华北、华中、华东、西南、西北。 6、电网中性点对地运行方式有：直接接地、不接地、经消弧线圈接地三种，其中直接接地为大接地电流系统。 7、我国110kV及以上的系统中性点直接接地，35kV及以下的系统中性点不接地。 二、简答题 1、电力网络是指在电力系统中由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。 2、电力系统是指由发电机、各类变电所和输电线路以及电力用户组成的整体。 3、总装机容量是指电力系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和。 4、电能生产，输送，消费的特点： （1）电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切 （2）电能不能大量储存 （3）生产，输送，消费电能各个环节所组成的统一整体不可分割 （4）电能生产，输送，消费工况的改变十分迅速 （5）对电能质量的要求颇为严格 5、对电力系统运行的基本要求 （1）保证可靠的持续供电 （2）保证良好的电能质量 （3）保证系统运行的经济性 6、变压器额定电压的确定： 变压器的一次侧额定电压应等于用电设备额定电压（直接和发电机相连的变压器一次侧额定电压应等于发电机的额定电压），二次侧额定电压应较线路额定电压高10%。只有漏抗很小的、二次直接与用电设备相联的和电压特别高的变压器，其二次侧额定电压才可能较线路额定电压仅高5%。 7、所谓过补偿是指感性电流大于容性电流时的补偿方式，欠补偿正好相反，实践中，一般采用欠补偿。 二
电路分析基础学习总结 通过电路基础的学习，我们的科学思维能力，分析 计算能力，实验研究能力和科学归纳能力有了很大的提高，为下学期我们学习电子技术打下了基础。 对于我们具体的学习内容，第一到第四章，主要讲 了电路分析的基本方法，以及电路等效原理等，而后面 的知识主要是建立在这四章的内容上的，可以说，学好 前面这四章的内容是我们学习电路基础的关键所在。在 这些基础的内容中又有很多是很容易被忽略的。对于第 五章的内容，老师让我们自主讲解的方式加深了我们的 印象，同时也让我们学会如何去预习，更好的把握重点，很符合自主学习的目的。至于第六章到第十章的内容则 完全是建立在前四章的内容上展开的，主要就是学会分 析电路图结构的方法，对于一二阶电路的响应问题，就 是能分析好换路前后未变量和改变量，以及达到稳态时 所求量的值。 对于老师上课方法的感想：首先感谢窦老师和杨老 师的辛苦讲课，窦老师声音洪亮，讲课思路清晰，让我 们非常受益，杨老师的外语水平让我们大开眼界，在中 文教学中，我们有过自主学习的机会，也让大家都自己 去讲台上讲课，加深了我们的印象，而且对于我们学习
能力有很大提高，再是老师讲课的思路，让我受益不凡，在这之中感受到学习电路的方法。在双语班的教学中， 虽然外语的课堂让我们感觉很有难度，有的时候甚至看 不懂ppt上的单词，临时上课的时候去查，但是老师上 课时经典的讲解确实很有趣味，不仅外语水平是一定的 锻炼，同时也是学习电路知识，感觉比起其他班的同学，估计这应该是一个特色点吧。 对于学习电路感想：学习电路，光上课听老师讲课 那是远远不够的，大学的学习都是自主学习，没有老师 的强迫，所以必须自己主动去学习，首先每次上完课后 的练习，我觉得很有必要，因为每次上完课时都感觉听 的很懂，看看书呢，也貌似都能理解，可是一到做题目 就愣住了，要么是公式没有记住，要么是知识点不知道 如何筛选，所以练习很重要，第二点，应该要反复回顾 已经学过的内容，只有反复记忆的东西才能更深入，不 然曾经学过的东西等到要用就全都忘记了，不懂得应该 多问老师，因为我们是小班，这方面，老师给了我们足 够的机会。 另外，我们电路分析基础的课程网站，里面的内容 已经比较详实，内容更新也比较快，经常展示一些新的 内容，拓宽了我们的视野。
《电力系统分析》课程教学大纲（本科） 适用专业：电气工程及其自动化 一、本课程的性质和地位 本课程是“电气工程及其自动化”专业的限选专业基础课程。主要讲述电力系统的电磁暂态过程、故障分析和电力系统稳态运行有关的概念、分析及计算等。其先修课程主要为《电路》、《电机学》等。 二、本课程的基本要求 学生通过学习应达到以下要求： １、熟悉电力系统的有关基本概念。 ２、掌握同步发电机及电力系统三相短路的分析和计算。 ３、掌握电力系统简单不对称故障的分析计算。 ４、掌握电力系统的稳态运行的潮流计算及计算计算法。 ５、掌握电力系统电压调整、频率调整的方法和计算。 ６、了解电力系统静态、暂态稳定的基本概念及分析方法。 三、本课程的基本内容 １、同步发电机及电力系统三相短路的分析和计算： 电力系统基本概念；电力网元件的等值电路和参数计算；同步发电机的基本方程； 发电机稳态运行的方程、参数及等值电路。恒定电势源的三相短路的周期分量与非 周期分量、冲击电流、短路电流最大有效值及短路功率。 发电机的暂态参数；发电机的暂态电势及次暂态电势。自动励磁调节对短路电流的 影响。电力系统三相短路电流的实用计算。 ２、电力系统简单不对称故障的分析计算： 对称分量法；发电机、电网各元件的负序及零序阻抗；综合负荷的序阻抗；电力系 统各序网络的建立。单相接地短路、两项短路和两项短路接地故障的计算；不对称 短路时的电流电压分布；断路故障的分析等。 ３、电力系统的稳态运行的潮流计算及计算计算法： 开式网及简单闭式网的电压和功率分布计算；电力系统潮流的计算机算法（牛顿－ 拉夫逊法及Ｐ－Ｑ分解法）。 ４、电力系统电压调整、频率调整的方法和计算： 无功功率平衡及电压调整的有关概念；电压调整的方法及有关计算；有功功率平衡 及频率调整的基本概念；频率一次调整、二次调整的有关计算。 ５、电力系统的经济运行及电力系统的稳定性分析： 线损的计算及减少线损的方法；系统的静态、暂态稳定性的概念及有关分析方法。 ６、高压交流输电、高压直流输电（简单介绍）。 四、学识分配的建议 总学时为64，具体分配参见下表：
1.同步发电机突然三相短路时，定子绕组中将产生基频自由电流、非周期电流、倍频电流三种自由电流分量以及稳态短路电流强制分量；转子绕组除了由励磁电压产生的励磁电流这种强制分量外，还会相对应产生自由直流和基频交流两种自由电流分量。这些电流分量的分析是以磁链守恒原则为基础的。 各种自由电流分量将随着时间逐步衰减，对于无阻尼绕组电机和有阻尼绕组电机其衰减的时间常数有所不同。对于无阻尼绕组同步电机，定子自由电流的非周期分量按定子绕组的时间常数Ta衰减，同它有依存关系的定子电流倍频分量以及转子电流的基频分量也按照同一时间常数衰减；励磁绕组的自由直流以及同它有依存关系的定子基频电流的自由分量按照励磁绕组的时间常数Td’衰减。对于有阻尼绕组同步电机，定子自由电流的非周期分量按定子绕组的时间常数Ta衰减，同它有依存关系的定子电流倍频分量以及转子各绕组中基频电流也按照同一时间常数衰减；定子横轴基频电流的自由分量同横轴阻尼绕组的自由直流对应，按照横轴阻尼绕组的时间常数Tq’；定子纵轴基频电流的自由分量同励磁绕组和纵轴阻尼绕组的自由直流对应，可以近似分为按不同的时间常数衰减的两个分量，其中迅速衰减的分量称为次暂态分量，时间常数为Td’’，衰减比较缓慢的分量称为暂态分量，其时间常数为Td’，且有Td’》Td’’。 在短路发生后，定子绕组中将同时衰减出现两种电流，一种是基频电流，产生一个同步旋转的磁势对定子各相绕组产生交变励磁，用以抵消转子主磁场对定子各相绕组产生的交变磁链；另一个是直流，共同产生一个在空间静止的磁势，它对各相绕组分别产生不变的磁势，这样维持定子三相绕组的磁势初值不变。当转子旋转时，由于转子纵轴向和横轴向的磁阻不同，只有在恒定磁势上增加一个适应磁阻变化的具有二倍同步频率的交变分量，才可能得到不变的磁通。因此，定子三相电流中，还应有两倍同步频率的电流（简称倍频电流），与直流分量共同作用，才能维持定子绕组的磁链初值不变。 突然短路后，定子电流将对转子产生强烈的纯去磁性的电枢反应。为了抵消电枢反应的影响，维持磁链不变，励磁绕组将产生一项直流电流。定子电流倍频分量所产生的两倍同步速的旋转磁场，也对转子绕组产生同步频率的交变磁链。为了抵消定子直流和倍频电流产生的电枢反应，转子绕组中将出现一种同步频率的电流。转子绕组中的这项基频电流也要反作用于定子。 d轴阻尼绕组中包含非周期自由分量和基频交流自由分量；q轴阻尼绕组中仅包含基频交流分量。定子绕组中基频周期分量电流和d轴阻尼绕组、励磁绕组中的非周期分量相对应，并随转子励磁绕组中非周期自由分量和d轴阻尼绕组中非周期分量的衰减而最终达到稳态值（与转子励磁绕组中强制直流分量相对应）；定子绕组中非周期分量和倍频分量与转子励磁绕组、阻尼绕组中的基频交流分量相对应，并随着定子绕组非周期分量和倍频分量衰减到零而衰减到零。 2.定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点。 3.当定子绕组的电阻略去不计时，定子电流向量恰位于转子d轴的负方向，并产生纯去磁性的电枢反应。为了抵消电枢反应的影响，维持磁链不变，励磁绕组将产生一项直流电流，它的方向与原有的励磁电流相同，使励磁绕组的磁场得到加强。这项附加的直流分量产生的磁通也有一部分要穿入定子绕组，从而激起定子基频电流的更大增长。这就是在突然短路的暂态过程中，定子电流要大大地超过稳态短路电流的原因。 4.凸极式同步发电机原始磁链方程中，转子各绕组的自感系数、转子各绕组之间的互感系数为常数；定子绕组的自感系数，定子绕组间的互感系数、定子各绕组与转子各绕组之间的互感系数是变化的，变化的原因：一是凸极式同步发电机转子在d轴和q轴方向磁路不对称，二是定子绕组和转子绕组之间存在着相对运动。（定子绕组的自感系数是转子位置角的周期函数，周期为π，α=90°最小值，α=180°最大值。定子各项绕组间的互感系数也是转子位置角的周期函数，周期为π，α=150°最小值，α=60°最大值。定子绕组与转子绕组间的互感系数随位置角变化，周期为2π，α=0°正的最大值，α=90°或270°为零，α=180°负的最大值。由于转子的纵轴绕组和横轴绕组的轴线互相垂直，它们之间的互感系数为零。） 隐极式同步发电机原始磁链方程中，转子各绕组的自感系数、转子各绕组之间的互感系数为常数、定子绕组的自感系数，定子绕组间的互感系数均为常数；定子各绕组与转子各绕组之间的互感系数是变化的，变化的原因是定子绕组和转子绕组之间存在着相对运动。 解决方法：由于电机在转子的纵轴向和横轴向的磁导都是完全确定的，为了分析电枢磁势对转子磁场的作用，可以采用双反应理论把电枢磁势分解为纵轴分量和横轴分量，这就避免了在同步电机稳态分析中出现变参数的问题。 5.派克方程是将空间静止不动定子A、B、C三相绕组用两个随转子同步旋转的绕组和一个零轴绕组来等效替换，两个随转子同步旋转的绕组一个位于d轴方向，称为d轴等效绕组；一个位于q轴方向称为q轴等效绕组。 派克变换的目的是将原始磁链方程中的变系数变换为常数，从而使发电机的原始电压方程由变系数微分方程变换为常系数微分方程，以便于分析计算。 为什么要对同步电机原始方程进行坐标变换？变换的意义是什么？ 答：转子旋转时，定、转子绕组的相对位置不断变化，在凸极机中有些磁通路径的磁导也随着转子的旋转作周期性变化。因此，同步电机磁链方程中的许多自感和互感系数也就随着转子位置而变化。若将磁链方程带入电势方程，则电势方程将成为一组以时间的周期函数为系数的微分方程。这类方程组的求解是颇为困难的。 变换的意义就是通过“坐标变换”，用一组新的变量代替原来的变量，将变系数微分方程变换成常系数的微分方程，然后求解。 6.发电机额定运行状态下，因励磁系统故障而失磁时，若系统无功功率充足，试分析允许发电机继续运行将对电力系统稳定性产生什么影响。 答：额定运行状态下，发电机气隙磁场由励磁绕组电流和定子三相电流共同维持，发电机失磁后，励磁绕组中电流的强制分量变为零，使得励磁绕组磁链减少，根据超导磁链守恒原则，励磁绕组中将会感应出一个自由电流分量，但总的励磁电流还是变小，从而使得E q减小，定子电流由滞后于发电机端电压的感性电流变为超前的容性电流，发电机由原来的向系统供出无功功率变为从系统吸收无功功率，造成了系统的无
电力网的电能损耗 1. 电力网的电能损耗和损耗率 在分析电力系统运行经济性时，常常要求计算一段时间内电力网的电能损耗。在规定时间段内对有功功率的积分便是电能损耗。如果功率为恒定值，则电能损耗就是功率乘以时间。通常以年（即365×24=8760小时）作为计算时间段，称为电力网年电能损耗。 例如8760小时分为n段，其中第i段时间为△ti(h),全网功率损耗为△Pi(MW),则全网年电能损耗为。 在同一时间内，电力网损耗电量占供电量的百分比，称为电力网的损耗率，简称网损率或线损率，即 电力网损耗率=(3-54) 其中，在给定的时间（日、月、季或年）内，系统中所有发电厂的总发电量与厂用电量之差称为供电量； 这里介绍一种常用的电能损耗简化计算方法，用于逐个计算线路或变压器的年电能损耗，即最大负荷损耗时间法。 如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率Smax，在τ小时内的电能损耗恰好等于线路全年的实际电能损耗，则称为最大负荷损耗时间 保持为最大负荷功率Smax，在τ小时内的电能损耗恰好等于线路全年的实际电能损耗，则称为最大负荷损耗时间。 (3-63) 若认为电压接近于恒定，则 (3-64) 由此可见，最大负荷损耗时间τ与视在功率表示的负荷曲线有关。在一定功率因数下视在功率与有功功率成正比，而有功功率负荷曲线的形状在某种程度上可由最大负荷利用小时数反映。因此，τ与线路负荷的功率因数和Tmax有关。通过对一些典型负荷曲线的分析，得到τ与Tmax及cosρ的关系,如表3-1所示。 使用这一方法只需计算最大负荷时线路或变压器的功率损耗 ,再按负荷的Tmax和cosρ从表3-1查得τ，就可用下式计算线路的年电能损耗
河南城建学院 《电力系统分析》课程设计任务书 班级0912141-2 专业电气工程及其自动化 课程名称电力系统分析 指导教师朱更辉、何国锋、芦明 电气与信息工程学院 2015年12月
《电力系统分析》课程设计任务书 一、设计时间及地点 1、设计时间：2015年12月 2、设计地点：2号教学楼 二、设计目的和要求 1、设计目的 通过课程设计，使学生加强对电力体统分析课程的了解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算、分析等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。 2、设计要求 （1）培养学生认真执行国家法规、标准和规范及使用技术资料解决实际问题的能力； （2）培养学生理论联系实际，努力思考问题的能力； （3）进一步理解所学知识，使其巩固和深化，拓宽知识视野，提高学生的综合能力； （4）懂得电力系统分析设计的基本方法，为毕业设计和步入社会奠定良好的基础。 三、设计课题和内容 课题一：110KV 电网的潮流计算 （一）基础资料 导线型号：LGJ-95，km x /429.01Ω=，km S b /1065.261-?=； 线段AB 段为40km ，AC 段为30km ，BC 段为30km ； 若假定A 端电压U A =115kV ，变电所负荷S B =(20+j15)MVA ，S C =(10+j10)MVA 。 某110KV 电网 （二）设计任务 1、不计功率损耗，试求网络的功率分布，和节点电压； 2、若计及功率损耗，试求网络的功率分布，和节点电压，并将结果与1比较。 课题二：某电力系统的对称短路计算 （一）基础资料 如图所示的网络中，系统视为无限大功率电源，元件参数如图所示，忽略变压器励磁支路和线路导纳。
学生实验报告 （理工类） 课程名称：专业班级： 学生学号：学生： 所属院部：指导教师： 20 13 ——20 14 学年第二学期 金陵科技学院教务处制 实验一电力系统分析计算 实验项目名称：电力系统分析计算实验学时： 2
同组学生：实验地点： C208 实验日期： 2014 6 23 实验成绩： 批改教师：静批改时间： 一．实验目的 1.掌握用Matlab软件编程计算电力系统元件参数的方法. 2.通过对不同长度的电力线路的三种模型进行建模比较，学会选取根据电路要求选取模 型。 3.掌握多级电力网络的等值电路计算方法。 4.理解有名制和标幺制。 二．实验容 1．电力线路建模 有一回220kV架空电力线路，导线型号为LGJ-120，导线计算外径为15.2mm，三相导线水平排列，两相邻导线之间的距离为4m。试计算该电力线路的参数，假设该线路长度分别为60km，200km，500km，作出三种等值电路模型，并列表给出计算值。 2．多级电力网络的等值电路计算 部分多级电力网络结线图如图1-1所示，变压器均为主分接头，作出它的等值电路模型，并列表给出用有名制表示的各参数值和用标幺制表示的各参数值。 线路额定电压电阻 (欧/km) 电抗 (欧/km) 电纳 (S/km) 线路长度 （km) L1（架空线）220kv 0.08 0.406 2.81*10-6 200 L2（架空线）110kV 0.105 0.383 2.81*10-6 60 L3（架空线）10kV 0.17 0.38 忽略15 变压器额定容量P k(kw) U k% I o% P o(kW) T1 180MVA 893 13 0.5 175 T2 63MVA 280 10.5 0.61 60 三．实验设备 1．PC一台 2．Matlab软件 四．实验记录 1．电力线路建模 电阻电抗电纳电阻电抗电纳电阻电抗电纳
附件1：《电力系统分析》课程简介及《电力系统分析》课程组成员名单 《电力系统分析》课程简介： “电力系统分析”课程是东北电力大学电气工程及其自动化学科的专业必修课，同时也是电力相关专业的主要课程。本课程具有很强的基础理论，又具有较强的工程实践性，注重理论与实践的密切结合。该课程对培养学生综合分析能力、了解掌握电力专业的学科前沿的动态以及对电力相关专业课程的进一步学习起着非常重要的作用。 自1949年建校以来，“电力系统分析”就是本学科专业的重点课程。当时电力系统分析课程由两部分组成：电力网和短路计算，主要由马桂信教授等主讲。为了适应专业发展的需要，1976年将这两部分合起来构成的电力系统分析课程，主要由电力系统稳态部分和暂态部分组成，由魏家鼎教授和张维国教授等主讲，选用中国水利水电出版社出版的由东南大学陈珩老师编写的《电力系统分析》教材，随着改革开放，计划经济向市场经济转化，电力系统的经济运行受到了电力行业的广泛关注，电力系统的网损、优化等内容逐渐加入到电力系统分析的授课范围内，为此，电力系统课程组骆济寿教授编写了辅助教材《电力系统优化运行》。为了适应专业的调整和我校重点学科的发展，电力系统分析课程组不断的进行教学改革，完成“电力系统计算机辅助教学系统”1996年获吉林省优秀教学成果奖，1997年获电力工业部教学成果一等奖，编写的《电力系统优化运行》教材获普通高校电力工程优秀教材二等奖，在老一辈的努力下，1996年电力系统分析课程被评为电力工业部优秀课程（原来东北电力学院是电力工业部直属院校）。 近年随着高等教学的飞速发展以及面临的严峻形势，学院狠抓教学质量和教育改革创新，电力系统课程组锐意改革，积极进取，穆钢教授领导的电力系统分
课程设计报告书题目：电力系统分析课程设计 院（系）电气工程学院 专业电气工程及其自动化 学生姓名 学生学号 指导教师 课程名称电力系统课程设计 课程学分 1 起始日期 2020.1.2—2020.1.6
电力系统分析课程设计任务书
一、设计目的和要求 1、设计目的 通过课程设计，使学生加强对电力体统分析课程的了解，学会查寻资料、以及分析计算等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。 2、设计要求 （1）培养学生认真执行国家法规、标准和规范及使用技术资料解决实际问题的能力； （2）培养学生理论联系实际，努力思考问题的能力； （3）进一步理解所学知识，使其巩固和深化，拓宽知识视野，提高学生的综合能力； （4）懂得电力系统分析设计的基本方法，为毕业设计和步入社会奠定良好的基础。 二、设计课题和内容 各元件参数标幺值如下（各元件及电源的各序阻抗均相同）： 接线，非标准变比侧Δ接T1：电阻0，电抗0.2，k=1.1，标准变比侧Y N 线； 接线，非标准变比侧ΔT2：电阻0，电抗0.15，k=1.05，标准变比侧Y N 接线； L24: 电阻0.03，电抗0.08，对地容纳0.04； L23: 电阻0.023，电抗0.068，对地容纳0.03； L34: 电阻0.02，电抗0.06，对地容纳0.032；
G1和 G2：电阻0，电抗0.15，电压1.1；负荷功率：S1=0.5+j0.2； 任务要求：当节点2发生B、C两相金属性接地短路时， 1 计算短路点的A、B和C三相电压和电流； 2 计算其它各个节点的A、B和C三相电压和电流； 3 计算各条支路的电压和电流。 三、设计工作要求 1、理解设计任务书，原始设计资料。 3、掌握以下设计内容及方法：电力系统组成、标幺制的原理、短路类型、短路原因、短路危害与短路计算的目的；同步发电机暂态过程、系统元件各序（正、负和零）参数计算、对称分量法原理、电力系统各序网络、不对称故障边界条件确定以及正序等效定理。最后撰写设计报告，绘图工程图，考核。 4、认真独立完成课程设计，若有抄袭他人设计课程设计或找他人代画设计图纸、代做等行为的弄虚作假者一律按不及格记成绩，并依据学校有关规定进行处理。 5、在设计周内完成所规定的设计任务，提交《课程设计报告书》一份。 四、成绩评定 1、考核办法：提交课程设计报告；回答教师所提出的问题；考勤情况。 2、成绩构成：平时考核20%，口试考核占40%，设计报告书占40%。 3、成绩评定： 成绩评定采取五级记分制，分为优、良、中、及格和不及格。由指导教师根据学生在设计中的综合情况和评分标准确定成绩。 4、评分标准 （1）优秀：遵守纪律，设计报告详实、内容认真，报告内容条理清晰，认识深刻、具体； （2）良好：遵守纪律，设计报告完整，内容完整无缺，报告充实，分析较具体； （3）中等：遵守纪律，设计报告较完整，内容比较详细，分析较具体；（4）及格：遵守纪律，设计报告完整，内容简单，分析粗浅；