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华电《电力系统分析基础》第7章

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电力系统分析第7-8章 课后习题参考答案

电力系统分析第7-8章 课后习题参考答案

电力系统分析第7-8章课后习题参考答案7-1.选择填空1．将三个不对称相量分解为三组对称相量的方法是（ B ）A．小干扰法B．对称分量法C．牛顿—拉夫逊法D．龙格—库塔法2．电力系统发生三相短路时，短路电流只包含（ A ）A.正序分量B.负序分量C.零序分量D.正序和零序分量3．当电力系统的某点出现a相直接接地短路时，下式不成立( C ) A．U a=0 B. I b=0C．I a=0 D. I c=04．根据对称分量法，任何一组不对称的三个相量可以分解成三组分量，不包含（ C ）分量。

A．正序分量 B. 负序分量C．直流分量 D. 零序分量5．在故障分析时，以下说法不正确的是（ A ）A．发电机中是不存在正序电动势的。

B．发电机中是不存在负序电动势的。

C．发电机中是不存在零序电动势的。

D．同步发电机的负序电抗是不等于其正序电抗的。

6．在故障分析时，对变压器，以下说法不正确的是（ D ）A．变压器的正序、负序和零序的等值电阻相等。

B．变压器的正序、负序和零序的等值漏抗也相等。

C．变压器是一种静止元件。

D．变压器的正序、负序、零序等效电路与外电路的连接方式相同。

7．在故障分析时，对电力线路，以下说法正确的是（ C ）。

A．电力线路的正序参数与负序参数不相等。

B．架空电力线路的正序电抗大于电缆的电抗。

C．电力线路的正序参数与零序参数不相等。

D．电力线路的零序电抗一定等于正序电抗的三倍。

8．在故障分析时，对负荷的处理，以下说法不正确的是（ C ）A．在计算起始次暂态电流I''时，在短路点附近的综合负荷，用次暂态电动势和次暂态电抗串联构成的电压源表示。

B．在应用运算曲线确定短路后任意时刻的短路电流的周期分量时，略去所有的负荷。

C．异步电动机的零序电抗等于0。

D．异步电动机通常接成三角形或接成不接地的星形，零序电流不能流过。

9．已知a相的正序电压为U a=10∠30o kV，则以下正确的是（ D ）A．U b=10∠120o kV B．U b=10∠150o kVC．U c=10∠120o kV D．U c=10∠150o kV 10．已知a相的负序电压为U a=10∠30o kV，则以下正确的是（ B ）A．U b=10∠120o kV B．U b=10∠150o kVC．U c=10∠120o kV D．U c=10∠150o kV7-2 填空1．正序分量是指三个相量模相同，但相位角按（A-B-C ）顺序互差（120 ）度。

电力系统分析基础作业及其答案

电力系统分析基础作业及其答案

电⼒系统分析基础作业及其答案资料说明:本资料由华北电⼒⼤学在校学⽣提供，为⽅便外校学⽣考研复习，我们整理了所有的专业课考研资料，上传了所有内部资料（视频除外）。

我们是由⼀群“勇闯北京、热爱华电”的华电本校热⾎学⽣组成，本科时有本校的、外校的和跨专业的，现在全部考上华电研究⽣。

为了⽅便“⽴志考华电”学⽣交流，我们建⽴QC群276540388,为⼤家免费答疑，分享华电最新消息，提⾼最新内部试题，各种疑难问题，我们都进最⼤努⼒帮助，只为“⼤华电，⼤电⼒，中国梦，梦华电！”第⼀次作业参考答案1、、电能⽣产的主要特点有哪些？答：电能⽣产的主要特点可以归纳为以下三点。

①电能⽣产的连续性特点；由于电能不能⼤量储存，电能的⽣产、输送和消费是同时完成的。

②电能⽣产瞬时性的特点；这是因为电能的传输速度⾮常快（接近光速），电⼒系统中任何⼀点发⽣故障都马上影响到整个电⼒系统。

③电能⽣产重要性的特点；电能清洁卫⽣、易于转换、便于实现⾃动控制，因此国民经济各部门绝⼤多数以电能作为能源，⽽电能⼜不能储存，所以电能供应的中断或减少将对国名经济产⽣重⼤影响。

2、对电⼒系统运⾏的基本要求是什么？答：对电⼒系统运⾏的基本要求有：①保证对⽤户的供电可靠性；②电能质量要好；③电⼒系统运⾏经济性要好；④对环境的不良影响要⼩。

3、电⼒系统中负荷的分类（I、II、III类负荷）是根据什么原则进⾏的？各类负荷对供电可靠性的要求是什么？答：电⼒系统中负荷的分类是根据⽤户的重要程度和供电中断或减少对⽤户所造成的危害的⼤⼩来划分的，凡供电中断将导致设备损坏、⼈员伤亡、产品报废、社会秩序还乱、政治影响⼤的⽤户的⽤电设备称为I类负荷；凡供电中断或减少将导致产品产量下降、⼈民⽣活受到影响的⽤户的⽤电设备称为II类负荷；I类、II类负荷以外的负荷称为III类负荷。

I类负荷对供电可靠性的要求是任何情况下不得中断供电；II类负荷对供电可靠性的要求是尽可能不中断供电；III类负荷可以停电。

华北电力大学任建文电力系统分析基础

华北电力大学任建文电力系统分析基础

分裂导线——每相分成若干根，相互之间保持一 定距离400-500mm,防电晕，减小了电抗，电容增大
第二节 电力线路的结构
二.杆塔 结构
作用分
木塔——已不用 钢筋混凝土塔—单杆、型杆 铁塔—用于跨越，超高压输电、耐张、转角、
换位。独根钢管—城市供电
直线杆塔—线路走向直线处，只承受导线自重 耐张杆塔—承受对导线的拉紧力 转向杆塔—用于线路转弯处 换位杆塔—减少三相参数的不平衡 终端杆塔—只承受一侧的耐张力，导线首末端 跨越杆塔—跨越宽度大时，塔高：100—200米
第二节 电力线路的结构
结构
多股线绞合—J 扩径导线—K
排列：1、6、12、18 普通型：LGJ 铝/钢 比5.6—6.0 加强型：LGJJ 铝/钢 比4.3—4.4 轻 型：LGJQ 铝/钢 比8.0—8.1 LGJ-400/50—数字表示截面积
扩大直径，不增加截面积LGJK300相当于LGJQ-400 和普通钢芯相区别，支撑层6股
电力工程系
Department of Electrical Engineering
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis
（二）
任建文
North China Electric Power University
第二章 电力网参数及等值电路
本章主要内容：
1. 输电方式——交流、直流、特·高压、灵活交流
FACTS装置：指FACTS家族中具体的成员，指用于提 供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子系 统或其他静止设备
提高交流输电传输功率的方法（FACTS）静止同步补偿器
Static Synchronous Compensator
系统

电力系统分析 第7章

电力系统分析 第7章
2019/1/12 河北科技大学电气信息学院 7
当定子绕组中通入一组负序电流时，负序电流产生
的旋转磁场对定子的相对速度为2n1，该磁场不断被转
子绕组所切割。从定子方面看进去，同步电机的等值电 路与变压器副方绕组短路时的等值电路相似。因此，当 负序磁场轴线和d轴重合时，负序电抗相当于d轴次暂态
（对无 电抗 X d （对有阻尼绕组电机）或d轴暂态电抗 X d
电力系统分析
第7章 电力系统各元件的 序参数和等值电路
孙丽华
第7章 电力系统各元件的 序参数和等值电路
7.1 对称分量法 7.2 同步发电机的各序电抗
7.3 异步电动机的参数和等值电路
7.4 变压器的零序参数和等值电路 7.5 电力线路的零序参数和等值电路
7.6 电力系统故障运行的等值电路
2 I I 1 a a a1 a 1 2 或 I a 2 1 a a I b 3 I I 1 1 1 c a0
用矩阵表示为
1 1 1 I I a a1 2 I b a a 1 I a 2 I a a 2 1 I a0 c
2019/1/12
河北科技大学电气信息学院
2
7.1 对称分量法
电力系统的故障类型
横向故障
对称短路：三相短路k（3）
两相短路k（2） 不对称短路 单相接地短路k（1） 两相接地短路k（1,1） 一相断开 两相断开
短路故障
纵向故障
断相故障
对称分量法的基本原理 任何一个不对称三相系统的相量都可分解成正序、 负序和零序三个对称的三相系统分量，如图7-1所示。
2019/1/12 河北科技大学电气信息学院 3

华北电力大学RJW电力系统分析基础第 章

华北电力大学RJW电力系统分析基础第 章

W
1
W W W
Z 2
100
Z
3、变压器中功率损耗的计算
P 2 Q2 R PTR S22 R 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
U
-jBT
1
RT GT
jXT
P jQ
2
2
QTX PTG QTB
U U P Q X S X U U G U B U
3)
4)
5)
作业：电网如图所示，线路额定电压110KV，首端电压为118KV，求运行 中各点电压及各断线路中功率损耗
R1=6.8Ω X1=16.36Ω R2=6.3Ω X2=12.48Ω B3=0.8210-4S
S S S S 计算电压时不考虑 S 线路中的损耗 S S S S Si S 各段中损耗 R j X UN Q X P R 各段电压降落纵分量 U III U Pi Ri Qi Xi iI Uda UI UII UIII 电压损耗 UN
aI QB U ˆ ac

B j Q U S S S 注入a点的功率： 2 * a S I Ⅰ段线路中电压降落： U RI j XI UI j UI Ua
I 2 a La BI La a
2 2 2 a a I I I 2 I a
d III d III d d III III III d d III III
*
III
C点电压：
U U U
C d
III
2 U III UC Ud UIII 2 U d
其余以此类推

华北电力大学电力系统分析1-07

华北电力大学电力系统分析1-07
其次，该算法采用罚函数法处理不等式约束，因此 罚因子数值的选择是否适当，对算法的收敛速度影 响很大。过大的罚因子会使计算过程收敛性变坏。

（四）简化梯度最优潮流算法的分析

为此许多文献提出了改进算法，如在求无约束 极小点的搜索方向上，提出采用共轭梯度及拟 牛顿方向。 另外，该算法每次迭代用牛顿法计算潮流，耗 时很多，为此提出可用快速解耦法进行计算。
L(u, x) f (u, x) λT g(u, x)
（一）仅有等式约束条件时的算法

采用经典的函数求极值的方法，将L分别对变量 x, u及λ求导并令其等于零，即得到极值所满足 的必要条件为
L f g λ 0 x x x
T T
L f g λ 0 最优潮流的解必须同 u u u 时满足这三组方程。 L g(u, x )=0 联立求解这三个极值条件方程 λ 组，可以求得问题的最优解。
（一）仅有等式约束条件时的算法

(5) 将求得的x, u及λ代入式(1-195)，则有
L f g u u u

T
L 0 ，则说明这组解是待求的最优解，计算 u 结束。否则，转入下一步；
g x
T
f x

L f g λ 0 x x x T L f g λ 0 u u u L g(u, x )=0 λ
T
g λ x
T
f x
1
(1-197)

二、最优潮流计算的简化梯度算法

最优潮流计算的简化梯度算法在最优潮流领域 内具有重要的地位，是最优潮流问题被提出后 能够成功地求解较大规模的最优潮流问题并被 广泛采用的第一个算法，它直到现在，仍然还 被看成是一种成功的算法而加以引用。 最优潮流计算的简化梯度算法以极坐标形式的 牛顿潮流算法为基础。

电力系统分析第7章习题答案

电力系统分析第7章习题答案

第七章 思考题及习题答案7-1 电力系统短路的分类、危害及短路计算的目的是什么？答：短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。

短路对电力系统的危害有：短路电流很大，并会电气设备使发热急剧增加，导致设备因过热而损坏；导体产生很大的电动力，有可能引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；短路时系统电压大幅度下降，会影响电气设备的正常工作；发生不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡磁通会对邻近的通信系统造成干扰；短路情况严重时，会导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性。

短路计算目的有：设计和选择合理的发电厂、变电所及电力系统的电气主接线；选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备及载流导体；合理配置各种继电保护和自动装置并正确地整定其参数；分析和计算在短路情况下电力系统的稳定问题。

7-2 无限大功率电源的含义是什么？由无限大电源供电的系统三相短路时，短路电流包括几种分量？有什么特点？答：无限大功率电源是指其容量为无限大、内阻抗为零的电源。

由无限大功率电源供电的系统三相短路时，短路电流包括周期分量和非周期分量。

其特点是在外电路发生短路时，电源电压基本上保持恒定，因此周期分量不随时间而变化。

7-3 什么叫短路冲击电流？它出现在短路后的哪一时刻？冲击系数的大小与什么有关？ 答：短路冲击电流是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值。

它出现在短路发生半个周期（0.01s ）时。

冲击系数与短路回路中电抗与电阻的相对大小有关。

7-4 什么是短路功率？在三相短路计算中，对某一短路点，短路功率的标幺值与短路电流的标幺值有何关系？答：短路功率等于短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）。

短路功率的标幺值与短路电流的标幺值相等。

7-5 什么是短路电流的最大有效值？与冲击系数有什么关系？答：短路电流的最大有效值是指短路后第一周的电流有效值。

它与冲击系数的关系为2)1(21−+=imp p imp K I I7-6 什么是电力系统三相短路的实用计算？分为几个方面的内容？答：电力系统三相短路的实用计算，主要是计算系统中含多台发电机、电源并非无限大功率电源供电时，三相短路电流周期分量的有效值。

华北电力大学电力系统分析部分基础知识

华北电力大学电力系统分析部分基础知识

华北电力大学《电力系统分析》思考题部分参考答案1. 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。

2. 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。

3. 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。

(3)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。

4. 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。

5. 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、20、35、60、110、154、220、330、500、750、1000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%。

电力系统分析习题和答案解析

电力系统分析习题和答案解析

电力系统分析目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章电力系统潮流的计算机算法第五章电力系统的有功功率和频率调整第六章电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章电力系统故障分析的基本知识第八章同步发电机突然三相短路分析第九章电力系统三相短路的实用计算第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章不对称故障的分析、计算第十二章电力系统各元件的机电特性第十三章电力系统静态稳定第十四章电力系统暂态稳定第十五章研究生入学考试试题附录第一部分电力系统稳态分析电力系统稳态分析,研究的内容分为两类,一类是电力系统稳态运行状况下的分析与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。

第一章电力系统的基本概念1—1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？1-2 为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的?1—3 我国电网的电压等级有哪些？1—4 标出图1—4电力系统中各元件的额定电压。

1—5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题:⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。

⑵ 当变压器1T 在+2。

5％抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在-2。

5%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。

1-6 图1—6中已标明各级电网的电压等级.试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。

1-7 电力系统结线如图1—7所示，电网各级电压示于图中.试求：⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。

⑵设变压器1T 工作于+2。

5％抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于—5%抽头，求这些变压器的实际变比。

习题1-4图1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围.1-9 什么叫三相系统中性点位移?它在什么情况下发生？中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加3倍?1—10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么？ 1—11 什么叫分裂导线、扩径导线？为什么要用这种导线？1-12 架空线为什么要换位？规程规定，架空线长于多少公里就应进行换位？1—13 架空线的电压在35kV 以上应该用悬式绝缘子,如采用X —4。

华北电力大学电力系统分析2-07

华北电力大学电力系统分析2-07
ri Σ r ,ii
标准化残差方程：rN D 1 r D 1Wv W N v 标准化残差灵敏度矩阵：WN D 1W
T T 标准化残差的协方差矩阵：E[rN rN ] W N ( Err T )W N
D 1W (WR)W T D 1 D 1 (WR) D 1
协方差矩阵的对角元素全为1。
一、不良数据的检测

常用的不良数据检测方法有三种：
ˆ 1. J ( x ) 检测法
2. 加权残差检测法
3. 标准化残差检测法
一、不良数据的检测
ˆ 1. J ( x ) 检测法
(1) 假定电力系统没有不良数据
T T T T ˆ 目标函数为 J z ( x) rwz rwz v wzWW WW v wz v wzWW v wz


概述
1．不良数据检测和辨识的必要性

电力系统中测量系统的标准误差 大约为正常测量 范围的 0.5~2% 。 正常测量条件下，误差超过 3 的测量值出现的概 率仅 0.27% 。因此，误差超过 3 的测量值就可以 认为是不良数据。 但实用上，一般不良数据的界限往往大于 (6~7) 以上。显然，这种数值一定是工作不正常时的值， 即不良数据。 当电力系统出现不良数据时，需要通过检测与辨识 的方法处理，以满足状态估计对测量数据的要求。
(i=1,2,…,m)
一、不良数据的检测
3. 标准化残差检测法
T 标准化残差的协方差矩阵：E[rN rN ] D 1 (WR) D 1
协方差矩阵的对角元素全为1。 故有
2 ErN ,i 1
(i 1,2, L , m) (i 1,2, L , m)
当取 pe = 0.005，得到第 i 个标准化残差的检验阈值为

华电《电力系统分析基础》 PPT

华电《电力系统分析基础》 PPT
电网监视与控制
SCADA－数据采集与监视控制系统 （Supervisory Control And Data Acquisition ）
电气设备在线监测与故障诊断（计划检修→状态检修） 负荷分级（一级、二级、三级），故障时，按负荷等级
限电。
➢负荷（一级 二级 三级）
一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人 身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。
一、电力系统的形成与发展 二、电力系统的基本概念 三、电力系统的基本参量和接线图
电的产生
1831年 法拉第发现 电磁感应定律
交流发电机 直流发电机 直流电动机
= 直流发电机
100~400V
电弧灯
M 直流电动机
特点：输电电压低，输送距离短，输送功率小。
高压输电
1882年，法国人M ·德波列茨将位于弥斯巴赫煤矿的蒸汽 机发出的电能输送到 57km外的慕巴黑，并用以驱动水泵。
二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大 量减产，人民生活受影响。
三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。
2.保证良好的电能质量
衡量电能质量的基本指标：
电压质量 35kV及以上：±5% 10kV及以上：±7% 频率质量 ±0.2 ~ 0.5Hz
主要指标：
电压偏差、频率偏差、谐波畸变率、三相不平衡度、 电压波动和闪变。
电气接线图：主要显示系统中某发电厂（变电所） 内的发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主 微观
要电机、电器、线路之间的电气接线。
1.2 电力系统运行的特点和要求
1. 可以很方便地转换成其他形式的能，如光能、热 能、机械能、化学能等。
2. 便于生产、输送、分配、使用，易于控制。
3. 可以方便地将自然界的一次能源转化为电能，如 煤、石油、天然气、水能、核能、风能和太阳能 等。

电力系统分析第7章

电力系统分析第7章
式中：
0 rD 0
0 i f 0 i D iQ rQ
（7.2）

为交链到转子绕组的磁链。
阻尼绕组为短路回路，电压为零，u D 0 , uQ 0
•
发电机各绕组的磁链是由本绕组的自感磁链和 其他绕组与本绕组间的互感磁链组成，各绕组 的磁链方程：
•磁链方程的派克变换形式
d Ld 0 q 0 0 3 f 2 maf D 3 2 maD Q 0 0 Lq 0 0 0 3 2 maQ 0 0 L0 0 0 0 maf 0 0 Lf mr 0 maD 0 0 mr LD 0 0 id i maQ q 0 i0 0 if 0 iD LQ iQ
定子绕组与直轴阻尼绕组间的互感系数
M aD maD cos M bD maD cos( 120 ) M cD maD cos( 120 )
定子绕组与交轴阻尼绕组间的互感系数
M aQ maQ cos( 90 ) M bQ mbQ cos( 30 ) M cQ mcQ cos( 150 )
ZB UB IB
（7.23）
•
转子侧基准值
转子侧基准值有多种选择方法。可将同步发电机看 做等效变压器，设n和nf分别为定子一相绕组和励磁 绕组的有效匝数。匝数比k=n/nf。 励磁绕组的基准值为： u fB uB
k
fB
B
k
3 i f B iB k 2 u fB B fB z fB i
因为a、b绕组在空间相差120度，a相绕组的负值 电流所产生的磁链为正值时，交链到b相绕组为负 磁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，故Mab恒为负值，且Mab=Mba。

电力系统分析习题集及答案华北电力大学

电力系统分析习题集及答案华北电力大学

电力系统分析习题集华北电力大学前言本书是在高等学校教材《电力系统稳态分析》和《电力系统暂态分析》多次修改之后而编写的与之相适应的习题集。

电力系统课程是各高等院校、电气工程专业的必修专业课，学好这门课程非常重要，但有很大的难度。

根据国家教委关于国家重点教材的编写要求，为更好地满足目前的教学需要，为培养出大量高质量的电力事业的建设人材，我们编写了这本《电力系统分析习题集》。

力求使该书具有较强的系统性、针对性和可操作性，以便能够使学生扎实的掌握电力系统基本理论知识，同时也能够为广大电力工程技术人员提供必要的基础理论、计算方法，从而更准确地掌握电力系统的运行情况，保证电力系统运行的可靠、优质和经济。

全书内容共分十五章，第一至第六章是《电力系统稳态分析》的习题，第七至第十四章是《电力系统暂态分析》的习题，第十五章是研究生入学考试试题。

本书适用于高等院校的师生、广大电力工程技术人员使用，同时也可作为报考研究生的学习资料。

由于编写的时间短，内容较多，书中难免有缺点、错误，诚恳地希望读者提出批评指正。

目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章电力系统潮流的计算机算法第五章电力系统的有功功率和频率调整第六章电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章电力系统故障分析的基本知识第八章同步发电机突然三相短路分析第九章电力系统三相短路的实用计算第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章不对称故障的分析、计算第十二章电力系统各元件的机电特性第十三章电力系统静态稳定第十四章电力系统暂态稳定第十五章研究生入学考试试题附录第一部分电力系统稳态分析电力系统稳态分析，研究的内容分为两类，一类是电力系统稳态运行状况下的分析与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。

第一章电力系统的基本概念1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？1-2 为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？1-3 我国电网的电压等级有哪些？1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。

电力系统分析PPT

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27
确定由于电晕产生的电导，其步骤如下： 1.确定导线表面的电场强度
U Q Er Dm 2r r ln r 其中： 空气介电常数
2.电晕起始电场强度
0.002996 b Ecr 21 .4m1m2 ， 273 t 其中：m1 粗糙系数 m2 气象系数
空气的相对密度
Dm x1 2f 4.6 lg 0.5 r 10 4 r
其中：
x1 导线单位长度的电抗（ / k m） r 导线的半径（mm或cm）
r 导线材料的相对导磁系数，对铜、铝， r 1
f 交流电频率（Hz） Dm 几何均距（mm或cm），Dm 3 Dab Dbc Dca
10
变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242）
•
•
一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压； 二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%， 加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压 等于用电设备的额定电压110%。
•
12
四．电力系统中性点的运行方式
特点：供电可靠性低，比较经济；
直接接地 故障时：如发生接地故障，则构成 短路回路，接地相电流很大； 适用范围：110KV以上系统。
特点：供电可靠性高，绝缘费用高； 故障时：如发生接地故障，不必切 不接地 除接地相，但非接地相对 地电压为 相电压 适用范围：60KV以下系统 3


目的：减少电晕损耗或线路电抗。 多股线 其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一 层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推 扩径导线 人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不 同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。 分裂导线 又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保 持一定的距离。但会增加线路电容。

电力系统分析基础(第一章)(1)

电力系统分析基础(第一章)(1)

华北电力
课程介绍
3.电力系统分析基础 -------今年改革后的电力系的平台课程
主要学习电力系统稳态和短路分析知识
电力系统的基本概念—发、输、变、配。
8学时
电力网元件参数及等值电路—物理元件的
数学模型 8学时
简单电力网稳态分析与计算—功率流动、
手工潮流计算 8学时
华北电力
课程介绍
电力系统潮流的计算机算法 —潮流计算的
火 凝汽式—效率低（37~40%）、容量大，坑口电厂 电 厂 热电厂—效率高（67~70%）、容量小，城市区
华北电力
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
可编辑
华北电力电力工程系
Department of Electrical Engineering
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis
（一）
任建文
华北电力
课程介绍
1.电力专业类专业课程介绍
----传统上的课程划分，为选课提供参考
电力系统稳态分析—正常的、相对静止的
运行状态
基本原理、数学模型、求解方法和计算程 序框图 。 8学时
有功最优分配及频率控制—如何保证低损
耗、 高回收 6学时
无功功率及电压调整—如何使无功合理分布
使电压损耗最小 6学时
短路电流分析与计算—三相短路及不对称故
障计算
20学时
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讲课方式
1、侧重基础 2、物理概念与数学模型相结合 3、补充新概念及专业领域研究成果和方向 4、辅助教学手段，录像、模型、图片
华北电力
第一节 电力系统的概念和组成
全国联网势在必行
现在： 7个跨省电网，5个独立省网

电力系统分析基础(第七章)(2)

电力系统分析基础(第七章)(2)

第一节
对称分量法(120坐标系) 对称分量法(120坐标系) 坐标系
在三相系统中,任意不对称的三相量可分为对称的三序分量 在三相系统中,
F a = F a (1) + F a ( 2 ) + F a ( 0 ) F b = F b (1) + F b ( 2 ) + F b ( 0 )
Z ∑ ( 2 ) I a ( 2 ) = U a ( 2 )
Z ∑ ( 2)
负序等值电路: 负序等值电路:
I a(2)
Ua(2)
Z ∑ (0)
I a(0)
零序等值电路: 零序等值电路:
Ua(0)
Z ∑ ( 0 ) I a ( 0 ) = U a ( 0 )
三,如何计算不对称故障序分量
T
(Y ∑r r d ) (i =1,2,n 1; j = i +1,n) d 1 l = (Y ∑l l d ) (i = 2,3,n; j =1,2,i 1) d
rij =
ij
1
i1
ij
ii
k=1 i1
ki
kj
kk
ij
jj
k=1
ik
jk
kk
式中d 式中d,l和r为D,L,和R的相应元素
节点导纳方程:YU= 节点导纳方程:YU=I 分解为三个方程: 分解为三个方程: R W=I
≈ x // x( 2 )
故障时电动机端电压降低,负序电压产生制动转矩, 故障时电动机端电压降低,负序电压产生制动转矩,使电动机的转速 迅速下降, 增大,接近于1 迅速下降,s增大,接近于1. 三相绕组一般接成三角形或不接地星形, 三相绕组一般接成三角形或不接地星形, x ( 0 ) = ∞
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一、短路的类型
表1-1
短路种类 三 相 短 路 两相短路接地 两 相 短 路 单 相 短 路
各种短路的示意图和代表符号
示意图 代表符号 f(3) f(1,1) f(2) f(1)
5％ ％
20％ ％
10％ ％
65％ ％
二、短路的主要原因
①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带 绝缘材料的自然老化，设计、 绝缘材料的自然老化 来的设备缺陷发展成短路。 设备缺陷发展成短路 来的设备缺陷发展成短路。 闪络放电或避雷器动作 ②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架 恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作， 空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。 空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。 人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸， ③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设 备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。 备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。 挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 ④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
It =
I +I
2 dz
2 dft
短路电流最大有效值出现在第一周期，其中心为：t=0.01s 短路电流最大有效值出现在第一周期，其中心为：
I dft = I m e −0.01/ Ta = (kM − 1) I m
短路电流的最大有效值： 短路电流的最大有效值：
k M = 1 + e −0.01/ Ta
iM = Im + Ime
−0.01/Ta
= (1+e
−0.01/Ta
)Im = kM Im
kM = 1 + e −0.01/ Ta
kM为冲击系数,实用计算时，短路发生在发电机 为冲击系数,实用计算时，短路发生在发电机 电压母线时 1.9；短路发生在发电厂高压母 电压母线时kM＝1.9；短路发生在发电厂高压母 1.85； 其它地点短路 短路k 1.8。 线时kM＝1.85；在其它地点短路kM＝1.8。
B
T 3N
3、输电线
x3* j U3 U 4 = x3 U 2 U3
2
S U
B 2 4
B 2 4
= x3
S U
B 2 3
B 2 2
ΙΙΙ段
x5* j
U4 = x5 U3
2
S U
= x5
S U
第三节 恒定电势源电路的三相短路
• 恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电压幅值 恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电压幅值 无限大功率电源）， 和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。 和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。
周期分量： 周期分量：
短路电流的强制分量, 短路电流的强制分量, 并记为 idza
idza = I m sin(ω t + α − ϕ )
Im = Em R 2 + (ω L ) 2
−1
ϕ = tg
ωL
R
非周期电流 ： 短路电流的自由分量, 短路电流的自由分量,记为
idfa = Ce pt = Ce
短路电流 不突变
i = Im 0 sin(ωt + α − ϕ′)
I m 0 sin(α − ϕ ′) = I m sin(α − ϕ ) + C
C = I m 0 sin(α − ϕ ′) − I m sin(α − ϕ )
i = Im sin(ωt +α −ϕ) +[Im0 sin(α −ϕ′) − Im sin(α −ϕ)]e−t /Ta
二、具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立(近似法) 具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立(近似法)
G Ⅰ x1 U1 x1*j x2*j T1 x2 Ⅱ x3 U2 x3*j x4*j x5*j T2 x4 Ⅲ x5 U3 x6*j 取U4为基本级 T3 x6 U4 Ⅳ
采用平均电压后简化计算, 采用平均电压后简化计算,无需考虑变压器变比归算 1、发电机
− t Ta
（C为由初始条件决定的积分常数） 为由初始条件决定的积分常数）
p — 特征方程
的根。 R + pL = 0 的根。
R p = − L
Ta
— 非周期分量电流衰减的时间常数
Ta = − 1 L = p R
积分常数的求解 短路的全电流可表示为： 短路的全电流可表示为：
短路前电流
i = idza + idfa = I m sin(ω t + α − ϕ ) + Ce − t / Ta
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （七）
主讲人：栗然
第一章 电力系统故障分析的基本知识
本章主要内容： 本章主要内容：
1、短路的一般概念 2、标么制的近似计算法 3、无穷大功率电源供电的三相短路电流分析
第一节 短路的一般概念
故障:一般指短路和断线, 故障:一般指短路和断线,分为简单故障和复杂故障 简单故障: 简单故障:电力系统中的单一故障 复杂故障:同时发生两个或两个以上故障 复杂故障: 短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（ 不正常的相与相之间或相与地之间 短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对 于中性点接地的系统）发生通路的情况。 于中性点接地的系统）发生通路的情况。
1 2 it dt = T
∫
t +T / 2 t −T / 2
(idzt + idft ) dt
2
为了简化计算，通常假定：非周期电流在以时间 为了简化计算，通常假定：非周期电流在以时间t为 假定 中心的一个周期内恒定不变， 中心的一个周期内恒定不变，因而它在时间t的有效 值就等于它的瞬时值， 值就等于它的瞬时值，即
I dft = idft
对于周期电流，认为它在所计算的周期内是幅值恒 对于周期电流， 周期电流 定的， 定的，其数值即等于由周期电流包络线所确定的t时 刻的幅值。因此， 刻的幅值。因此，t时刻的周期电流有效值应为
Im I dz = 2
图1-5
短路电流有效值的确定
根据上述假定条件： 根据上述假定条件：
三、短路的危害
(1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长， (1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可 电流剧增 能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应， 电动力效应 能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应， 导体间还将产生很大的机械应力， 导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至 损坏。 损坏。 (2)电压大幅度下降，对用户影响很大。 (2)电压大幅度下降，对用户影响很大。 电压大幅度下降 (3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时， (3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并 当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时 发电机可能失去同步， 列运行的发电机可能失去同步 列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定 造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 (4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯 (4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯 发生不对称短路时 线路感应出电动势,影响通讯. 线路感应出电动势,影响通讯.
非周期电流有最大初值的条件应为： 非周期电流有最大初值的条件应为： (1) 相量差 I m 0 − I m 有最大可能值； 有最大可能值； 时与时间轴平行。 (2) 相量差 I&m 0 − I&m 在t＝0时与时间轴平行。
& &
一般电力系统中，短路回路的感抗比电阻大得多， 一般电力系统中，短路回路的感抗比电阻大得多， 因此， 即 ωL >> R ，故可近似认为ϕ ≈ 90 o。因此，非周期电 流有最大值的条件为：短路前电路空载（ =0),并 流有最大值的条件为：短路前电路空载（Im0=0),并 且短路发生时，电源电势过零（ 且短路发生时，电源电势过零（α＝0）。
图1-4
非周期分量有最大可能值时的短路电流波形图
三、短路电流的有效值
•在短路过程中，任意时刻t的短路电流有效值， 在短路过程中，任意时刻t 短路电流有效值， 在短路过程中 是指以时刻t 是指以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均 方根值， 方根值，即
1 It = T
∫
t +T / 2 t −T / 2
U S U 归算到基本级 x = x S
' 有名值 x1 = x'd*N 1
' '' 1 d*N
2
GN
U2 U3 U4 GN U U U 1 2 3
2 1
2
' ' x1* j = x1
S U
B 2 4
'' = xd*N
U1 U 2 U 3 U 4 SGN U1 U 2 U 3 S S
i = − I m cos ωt + I m e − t / Ta
短路电流的最大瞬时值在短路发生后约半个周期时出现 如图1 Hz，这个时间约为0.01 0.01秒 （如图1-4）。若 f = 50 Hz，这个时间约为0.01秒，将其 代入式（ ），可得短路冲击电流 代入式（6-8），可得短路冲击电流 ：
非周期电流有最 大值的条件为（ ） 大值的条件为（1） 短路前电路空载 （Im0=0)； ； （2）短路发生时， ）短路发生时， 电源电势过零 （α＝0）。 ＝ ）。
图1-3
短路电流非周期分量有最大可能值的条件图
将I m 0 = 0 ， ≈ 90 o 和 α＝0代入式短路全电流表达式： 代入式短路全电流表达式： ϕ
第二节一、计算ຫໍສະໝຸດ 路电流的基本假设标么制1、以电网的平均电压取代元件的额定电压 同一电压级中各元件的额定电压可能不一样 线路首端， 线路首端，升压变压器二次侧高出10% 线路末端， 线路末端，降压变压器一次侧UN 发电机高出5% 同一电压级中各元件的额定电压相同， 简化计算——同一电压级中各元件的额定电压相同， 平均电压， 数值上=平均电压，Uav=(1.1UN+UN)/2=1.05UN /3时 忽略R 2、高压电网只计及电抗,当RdΣ< XdΣ/3时,忽略RdΣ 高压电网只计及电抗, Uav IdΣ = 3XdΣ