因课件尚在完善当中，请不要上传至网络公开，谢谢！ 13-4 有功功率平衡和系统负荷在各类发电厂间的合理分配 有功功率负荷 有功功率负荷随天气、季节、每天的时间、天气、人们的生活工作习惯等变化，以各种负荷曲线来反映，是电力调度部门的重要依据。 右图中：基荷：日负荷曲线最低点以下部分峰荷：基荷与最大负荷之间的部分 PLD 峰荷基荷 t Dr. Dan Wang @ HUST-CEEE 13-4 有功功率平衡和系统负荷在各类发电厂间的合理分配 有功功率在电厂间的合理分配基本原则： 基荷由具有强迫功率，不可调功率或高效率的热力发电厂，火力发电厂，核能发电厂，迳流式水力发电厂，泄洪灌溉等水力发电厂等承担。 峰荷由有调节水库的水力发电厂，燃气轮机发电厂和中温中压火力发电厂等承担。 Dr. Dan Wang @ HUST-CEEE 抽水蓄能基荷峰荷 PLD 蓄能发电?P’ ?P 水电厂可调功率中温中压凝气式火电厂高温高压凝气式火电厂高效率大机组火电厂核电厂热电厂强迫出力水电厂强迫出力丰水期 t 16
因课件尚在完善当中，请不要上传至网络公开，谢谢！ 13-4 有功功率平衡和系统负荷在各类发电厂间的合理分配 各类发电厂负荷的合理分配 A 水电厂强迫功率 A— B—水电厂可调功率 C—热电厂 D—核电厂 E—高温高压凝汽式火电厂 F—中温中压凝汽式火电厂 G—抽水蓄能机组 H—燃气轮机G、 H G G、 H G Dr. Dan Wang @ HUST-CEEE Huazhong University of Science and Technology 本章小结 负荷变化时，具有调速器的机组，只要还有可调容量，均会自动按照功频静态特性参与频率的一次调整，实现有差调节； 当二次调整所得到的发电机组功率增量能完全抵偿负荷变化量，系统频率恢复到初始值，实现无差调节； 频率二次调整由主调频厂承担，调频机组通过同步器平行移动机组的功频静态特性，改变机组有功输出，可实现无差调节； 多台机组参与二次调频，应按照经济分配原则在主调频机组间分配负荷 全系统频率是统一的，线路传输功率不越限时，有功电源的分布不会妨碍频率的调整，而无功功率平衡和电压调整宜分区分层解决。 Dr. Dan Wang @ HUST-CEEE 17
因课件尚在完善当中，请不要上传至网络公开，谢谢！ Huazhong University of Science and Technology 习题 Ex 13-2，13-5，13-6 Dr. Dan Wang @ HUST-CEEE
Huazhong University of Science and Technology 待续… Dr. Dan Wang @ HUST-CEEE 18
电力系统频率及有功功率的自动调节 摘要 在现实中系统功率并不是一个恒定的值，而是随时变化的，在系统中，每时每刻发电功 率和用电功率基本平衡。而功率又是影响频率的主要因素，当发电功率与用电功率平衡时，频率基本稳定，当发电功率大于用电功率时系统频率则上升，反之则下降，所以系统对有功 功率和频率进行调整。本文研究了电力系统频率及有功功率的自动调节进行了详细的研究与论证。 关键词：频率有功功率自动调节 第一章频率和有功功率自动控制的必要性 1电力系统频率控制的必要性A频率对电力用户的影响 （1）电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化,这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量”甚至会出现次品和废品。 （2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能，频率过低时有 些设备甚至无法工作。这对一些重要工业和国防是不能允许的。 （3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低，导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行。 B频率对电力系统的影响 （1）频率下降时，汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿命，重则可能产生裂纹。对于额定频率为50Hz的电力系统，当频率低到45Hz附近时，某些汽轮机的叶片可能因发生共振而断 裂，造成重大事故。（次同步谐振，1970、1971年莫哈维电厂790MV机组的大轴损坏事故） （2）频率下降到47-48HZ时，火电厂由异步电动机驱动的辅机（如送风机、送煤机）的出力随之下降，从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时制止，就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度。这种现象称为频率雪崩。出现频率雪崩会造 成大面积停电，甚至使整个系统瓦解。 （3）在核电厂中，反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值时，冷却介质泵即自动跳开，使反应堆停止运行。 （4）电力系统频率下降时，异步电动机和变压器的励磁电流增加，使无功消耗增加，引起系统 电压下降，频率下降还会引起励磁机出力下降，并使发电机电势下降，导致全系统电压水平降
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：
填空题 1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。 2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的（数值）的差。 3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路 电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间 应为（0.01 ）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。 5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。 6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。 7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。 10、电力系统的调压措施有（改变发电机端电压）、（改变变压器变比）、（借并联补偿设备调压）、（改变输电线路参数）。 11、某变压器铭牌上标么电压为220 ± 2*2.5%，他共有（5 ）个接头，各分接头电压分别为（220KV）（ 214.5KV）（ 209KV）（225.5KV ）（231KV ）。 二：思考题 电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2）答：电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。 电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。 动力系统：电力系统和动力部分的总和。 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5） 答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。 但难以表示各主要电机电器间的联系。 电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。 电力系统运行的特点和要求是什么？（p5） 答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。（2）电能不能大量储存。⑶生产、输送、消费电能各环节所组成 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。 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。 电网互联的优缺点是什么？（p7） 答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。 我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？（p8-9）答：额定电压等级有（kv）：3、6、10、35、110、220、330、500 平均额定电压有（kv） : 3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525 系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。变压器接电源侧为额定电压，接负荷侧比额定电 压高10%，变压器如果直接接负荷，则这一侧比额定电压高5%。 电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？（p8） 答：三相功率S和线电压U、线电流I之间的固定关系为S、3UI。当功率一定时电压越高电流越小，导线的载 流面积越小，投资越小；但电压越高对绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等绝缘设备投资越大。综合考虑，对应一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线路电压。但从设备制造角度考虑，又不应任意确定线路电压。考虑到现有的实际情况和进一步发展，我国国家标准规定了标准电压等级。 导线型号LGJ-300/40中各字母和数字代表什么？（ p27） 2 答：L表示铝，G表示钢，J表示多股导线绞合。300表示铝线额定截面积为300 mm , 2
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
电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为 1％～2％。因此励磁损耗为 0/100Ty TN Q I S = (Mvar) (5-1-1) 另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S = (Mvar) (5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综
第五章 电力系统有功功率和频率调整 第一节 电力系统中有功功率的平衡 一、有功功率负荷的变动和调整控制 L L G P P P ?∑+∑=∑ 如图5－1中所示，负荷可以分为三种。第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有很大的偶然性。第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷。第三种变动幅度最大，周期也最长，这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。第三种负荷基本上可以预计。 据此，电力系统的有功功率和频率调整大体上也可分为一次、二次、三次调整三种。一次调整或频率的一次调整指由发电机组的调速器进行的、对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。二次调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。三次调整实际上就是按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。 二、有功功率电源和备用容量 装机容量——所有发电设备容量总和。 电源容量——可投入使用的容量之和。 备用容量——系统电源容量减去最大发电负荷（包括网损、负荷、厂用电等）。
系统备用容量可分为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用等。 所谓热备用运转中的发电设备可能发的最大功率与系统发电负荷之差。冷备用则指未运转的发电设备可能发的最大功率。 负荷备用是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用。 事故备用是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。 检修备用是使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。 电力工业是线性工业，除满足当前负荷的需要设置上述备用外，还应计及负荷超计划增长而设置一定的备用。这种备用就称国民经济备用。 具备了备用容量，才可能谈论它们在系统中各发电设备和发电厂之间的最优分配以及系统的频率调整问题。 第二节电力系统中有功功率的最优分配 一、有功功率最优分配 电力系统中有功功率的分配有两个主要内容，即有功功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配。 有功功率电源的最优组合是指系统中发电设备或发电厂的合理组合，也就是通常所说谓的合理开停。 有功功率负荷的最优分配是指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。最常用的是按所谓等耗量微增率准则分配。 二、最优分配负荷时的目标函数和约束条件 1．耗量特性 电力系统中有功功率负荷合理分配的目标是在满足一定约束条件的前提下，尽可能节约消耗的一次能源。因此，必须先明确发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设备输入与输出的关系。这关系称耗量特性，如图5－2所示。 耗量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值，即单位时间内输入能量与输 μ。耗量特性曲线上某点切线的斜率称耗量微增出功率之比称比耗量μ。P F/ =
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）
八、某简单系统如图若在K 点发生三相短路，求使得系统保持暂态稳定的极限切除角。 九、某电厂有两台机容量均为50MW ，耗量特性分别22 111222F 0.01P 1.2P 10F 0.02P P 12＝＋＋，＝＋＋，最小技术负荷为其容量的25%，求电厂按图示负荷曲线运行时如何运行最经济？
十、有一台降压变压器如图所示，其归算至高压侧的参数为4.93＋j63.525Ω，已知变压器母线在任何方式下均维持电压为107.5KV，其低压侧母线要求顺调压，若采用静电电容器作为补偿设备，试选择变压器分接头和无功补偿设备容量。 解
一、10kV 。求始端电压。 解： 21130.48kV 10.4 PR QX U U +?+??=== 1210.40.4810.40.4810.88kV U U U =+?=+=+= 二、试求如图所示的等效电路的节点导纳矩阵，图中给出了各支路阻抗和对地导纳的标幺值。 若3、4节点间的支路用图2所示的支路代替，再求该网络的节点导纳矩阵。 解
三、某电力系统如图所示，f处发生不对称接地故障，试画出正序、负序和零序等值电路（各元件的序参数用相应的符号表示，如用X L1表示线路正序电抗）。 解 四、已知系统如图所示。k点发生不对称接地短路，试画出图示系统的正序、负序、零序网络。
解 五、系统如图所示。d点发生三相短路，变压器T2空载。求：（1）求用标幺值表示的等值网络；（2）短路处起始次暂态电流和短路容量；（3）计算短路冲击电流；（4）若电源容量为无限大，试计算短路冲击电流。 解： （1）用标幺值表示的等值网络（取100MVA B S=，用平均额定电压进行计算），把以自身容量为基准的标么值化为以全网络统一容量基准的标么值 (3) d 100 0.220.733 30 d X''=?=
《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
第四章 电力系统的无功功率平衡和电压调整 例4-1 某变电站装设一台双绕组变压器，型号为SFL-31500/110，变比为110±2×2.5%/38.5kV ，空载损耗△P 0=86 KW ，短路损耗△P K =200KW ，短路电压百分值U k %=10.5，空载电流百分值I 0%=2.7。变电站低压侧所带负荷为S MAX =20+j10MV A ，S MIN =10+j7MV A ，高压母线电压最大负荷时为102KV ，最小负荷时为105KV ，低压母线要求逆调压，试选择变压器分接头电压。 解 计算中略去变压器的励磁支路、功率损耗及电压降落的横分量。 变压器的阻抗参数 R T =（△P K U N 2）/（1000S N 2）=（200×1102）/（1000×31.52）=2.44（Ω） X T =（U K %U N 2）/（100S N ）=（10.5×1102）/（100×31.5）=40.3（Ω） 变压器最大、最小负荷下的电压损耗为 △ U Tmax = max max 1max 20 2.441040.3 4.43()102T T P R Q X KV U +?+?== △ U Tmin =min min 1min 10 2.44740.3 2.92()105 T T P R Q X KV U +?+?== 变压器最大、最小负荷下的分接头电压为 U 1tmax =(U 1max －△U tmax ) 22max N U U =(102－4.43)38.535105%?=102.2(kV) U 1tmin =(U 1min －△U tmin )22min N U U =(105－2.92) ×38.535 =112.3(kV) U 1t =(102.2+112.3)/2=107.25(kV) 选择与最接近的分接头为110－2.5%即分接头电压为107.25KV 。此时，低压母线按所选分接头电压计算的实际电压为
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。
第五章 电力系统有功功率和频率调整 第一节 电力系统中有功功率的平衡 一、有功功率负荷的变动和调整控制 L L G P P P ?∑+∑=∑ 如图5－1中所示，负荷可以分为三种。第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有很大的偶然性。第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷。第三种变动幅度最大，周期也最长，这一种是因为生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。第三种负荷基本上可以预计。 据此，电力系统的有功功率和频率调整大体上也可分为一次、二次、三次调整三种。一次调整或频率的一次调整指由发电机组的调速器进行的、对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。二次调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。三次调整实际上就是按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。 二、有功功率电源和备用容量 装机容量——所有发电设备容量总和。 电源容量——可投入使用的容量之和。 备用容量——系统电源容量减去最大发电负荷（包括网损、负荷、厂用电等）。 系统备用容量可分为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用等。
所谓热备用运转中的发电设备可能发的最大功率与系统发电负荷之差。冷备用则指未运转的发电设备可能发的最大功率。 负荷备用是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用。 事故备用是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。 检修备用是使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。 电力工业是线性工业，除满足当前负荷的需要设置上述备用外，还应计及负荷超计划增长而设置一定的备用。这种备用就称国民经济备用。 具备了备用容量，才可能谈论它们在系统中各发电设备和发电厂之间的最优分配以及系统的频率调整问题。 第二节电力系统中有功功率的最优分配 一、有功功率最优分配 电力系统中有功功率的分配有两个主要内容，即有功功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配。 有功功率电源的最优组合是指系统中发电设备或发电厂的合理组合，也就是通常所说谓的合理开停。 有功功率负荷的最优分配是指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。最常用的是按所谓等耗量微增率准则分配。 二、最优分配负荷时的目标函数和约束条件 1．耗量特性 电力系统中有功功率负荷合理分配的目标是在满足一定约束条件的前提下，尽可能节约消耗的一次能源。因此，必须先明确发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设备输入与输出的关系。这关系称耗量特性，如图5－2所示。 耗量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值，即单位时间内输入能量与输 μ。耗量特性曲线上某点切线的斜率称耗量微增出功率之比称比耗量μ。P F/ = λ。 率λ。即dP ? ? = F/ dF P /= 2．目标函数和约束条件
电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为1％～2％。因此励磁损耗为 0/100Ty TN Q I S =V (Mvar) (5-1-1) 另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S =V (Mvar) (5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综
《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：
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