电力系统暂态重点及答案 (1)
单项选择题
1、短路电流最大有效值出现在（1）。A 、短路发生后约半个周期时；
2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（2）相作为分析计算的基本相。B 、特殊相
3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是（3）。
C 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。 4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路，短路电流中一定存在（2）。 B 、正序分量和负序分量；
5、在简单电力系统中，如某点的三序阻抗021∑∑∑==Z Z Z ,则在该地点发生不同类型短路故障时，按对发电机并列运行暂态稳定性影响从
大到小排序，应为（2）。B 、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路；
6、发电机－变压器单元接线，变压器高压侧母线上短路时，短路电流冲击系数应取（2）。B 、1.8；
7、电力系统在事故后运行方式下，对并列运行静态稳定储备系数(%)P
K
的要求是（3）。C 、(%)P K ≧10。
8、下述各组中，完全能够提高电力系统并列运行暂态稳定性的一组是（2）。
B 、变压器中性点经小电阻接地、线路装设重合闸装置、快速切除线路故障； 9、对于三相三柱式变压器，其正序参数、负序参数和零序参数的关系是（2）。 B 、正序参数与负序参数相同，与零序参数不同；
10、分析计算电力系统并列运行静态稳定性的小干扰法和分析计算电力系统并列运行暂态稳定性的分段计算法，就其实质 而言都是为了求（1）。A 、t -δ曲线
1、计算12MW 以上机组机端短路冲击电流时，短路电流冲击系数应取（2）。 B 、1.9；
2、发电机三相电压为：)sin(αω+=t U
u m
a 、)120
sin(0
-+=αωt U
u m
b ，)120
sin(0
++=αωt U
u m
c ，如将短路发生时刻
作为时间的起点（0=t ），当短路前空载、短路回路阻抗角为800（感性）时，B 相短路电流中非周期分量取得最大值的条件是（2） B 、
110=α；
3、具有阻尼绕组的凸极式同步发电机，机端发生三相短路时，电磁暂态过程中定子绕组中存在（1）。
A 、基频交流分量、倍频分量和非周期分量；
4、中性点直接接地系统中发生不对称短路时，故障处短路电流中（3）。
C 、可能存在，也可能不存在零序分量，应根据不对称短路类型确定。
5、在中性点直接接地的电力系统中，如电力系统某点不对称短路时的正序电抗、负序电抗和零序电抗的关系为)2()1()0(22∑∑∑==Z Z Z ，
则该点发生单相接地短路、两相短路、两相短路接地和三相短路时，按故障处正序电压从大到小的故障排列顺序是（3）。 C 、单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路。
6、中性点不接地系统中，同一点发生两相短路和两相短路接地两种故障情况下，故障相电流的大小关系为（1）。
A 、相等；
7、电力系统中，f 点发生两相经过渡阻抗Z f 短路时，正序增广网络中附加阻抗?
Z
为（2） B 、f
Z
Z +∑)2(；
8、电力系统两相断线时的复合序网在形式上与（1）的复合序网相同。A 、单相金属性接地短路； 9、电力系统的暂态稳定性是指电力系统在受到（2）作用时的稳定性。B 、大干扰； 10、切除双回输电线路中的一回，对电力系统的影响是（2）。
B 、既会降低电力系统并列运行的静态稳定性，也会降低电力系统并列运行的暂态稳定性； 判断：
1、变压器中性点经小电阻接地可以提高接地短路情况下电力系统并列运行的暂态稳定性。（√）
2、对称分量法不能用于非线性电力网的不对称短路分析。（√）
3、不管电力系统中性点采用什么样的运行方式，其零序等值电路都是一样的。（╳）
4、在)0()2()1(∑∑∑==x x x 的情况下，三相短路与单相接地短路时故障相的短路电流相同，因此它们对于电力系统并列运行暂态稳定性的影
响也相同。（╳）
5、输电线路采用单相重合闸与采用三相重合闸相比较，单相重合闸更有利于提高单相接地短路情况下电力系统并列运行的暂态稳定性。（√）
6、短路计算时，在任何情况下，变压器的正序励磁电抗和零序励磁电抗都可以视为无穷大。（╳）
7、采用良导体架空地线的架空输电线路，其正序、负序和零序电抗都比采用铁磁导体架空地线的架空输电线路大。（╳） 8、接地短路时，发电机机端负序电压最高，短路点零序电压最高。（╳）
9、在中性点不接地系统中，同一点发生两相金属性短路和两相金属性短路接地时，不仅两种情况下流过故障点的短路电流大小相等，两种情
况下短路点三相对地电压大小也相同。（╳） 10、小干扰法不能用于电力系统暂态稳定性的分析。（√） 1、从严格的意义上讲，电力系统总是处于暂态过程之中。（√）
2、无限大电源的频率保持不变，而电压却随着负荷的变化而变化，负荷越大，电源的端电压越低。（×）
3、不管同步发电机的类型如何，定子绕组与转子绕组之间互感系数都是变化的。（√）
4、对称分量法只能用于线性电力系统不对称故障的分析计算。（√）
5、派克变换前后，发电机气隙中的磁场保持不变。（√）
6、具有架空地线的输电线路，架空地线的导电性能越强，输电线路的零序阻抗越大。（×）
7、不对称短路时，发电机机端的零序电压最高。（×）
8、同步发电机转子的惯性时间常数J T 反映了转子惯性的大小。（√） 9、短路计算时的计算电抗是以发电机的额定容量为基准的电抗标幺值。（√）
10、切除部分负荷是在电力系统静态稳定性有被破坏的危机情况下，采取的临时措施。（√）
1、分析电力系统机电暂态过程时，通常认为电磁暂态过程已经结束，即不再考虑发电机内部的电磁暂态过程。（√）
2、短路冲击电流出现在短路发生后约半个周期。（√）
3、不管发电机的各个绕组是由超导体还是非超导体构成，短路电流中的非周期分量都将逐渐衰减到零。（×）
4、当发电机定子绕组之间的互感系数为常数时，发电机为隐极机。（√）
5、ABC 三相系统中的非周期分量变换到dq0系统中为基频交流分量。（√）
6、电力系统发生不对称短路时，不仅短路点三相参数不对称，电力系统其他部分三相参数也将成为三相不对称的。（×）
7、不管架空输电线路是否假设避雷线，其负序电抗都是一样的。（√）
8、电力系统发生不对称接地短路时，故障处三相电压不对称分解出的零序电压是电力系统中出现零序电流的原因。（√） 9、小干扰法既可用于电力系统静态稳定性的分析，也可用于电力系统暂态稳定性的分析。（×） 10、线路串联电容器可以提高电力系统并列运行的静态稳定性。（√）
名词解释
1、纵向故障：答：纵向故障指电力系统断线故障（非全相运行），它包括一相断线和两相断线两种形式。
2、负序分量：答：是三相同频不对称正弦量的分量之一，其特点是三相辐值相等、频率相同、相位依次相差1200、相序为C －B －A －C 。
3、转移阻抗：答：转移阻抗是在经网络等效变换消去除短路点和电源节点后，所得网形网络中电源节点与短路点之间的连接阻抗。或：电
源i 与短路点f 之间的转移阻抗是在除电动势i E 外，所有电源电动势都为零情况下，i
E 与流入短路点f 的f I 的比值，即i
j E f
i if
j
I
E Z
≠==
,0|
。或：电源i 与短路点f 之间的转移阻抗是在所有电源电动势都为零，短路点f 施加电动势f
E
时，f
E
与流入电源点i 的电流i I 的比值，即
G i E f
f if
i
I
E Z
∈==
,0|
。
4、同步发电机并列运行的暂态稳定性：答：同步发电机并列运行的暂态稳定性指受到大干扰作用后，发电机保持同步运行的能力，能则称为
暂态稳定，不能则称为暂态不稳定。
5、等面积定则：答：在暂态稳定的前提下，必有加速面积等于减速面积，这一定则称为等面积定则。 问答题
1、无限大功率电源的特点是什么？无限大功率电源供电情况下，发生三相短路时，短路电流中包含有哪些电流分量，这些电流分量的变化规律是什么？
1、答：无限大功率电源的特点是频率恒定、端电压恒定；短路电流中包含有基频交流分量（周期分量）和非周期分量；周期分量不衰减，而非周期分量从短路开始的起始值逐渐衰减到零。
2、中性点直接接地电力系统，发生概率最高的是那种短路？对电力系统并列运行暂态稳定性影响最大是那种短路？ 2、答：中性点直接接地电力系统，发生概率最高的是单相接地短路；对电力系统并列运行暂态稳定性影响最大是三相短路。
3、输电线路装设重合闸装置为什么可以提高电力系统并列运行的暂态稳定性？
3、答：输电线路装设重合闸装置可以提高电力系统并列运行的暂态稳定性的原因是它增大了受扰运动过程中的最大减速面积。
4、提高和改善电力系统并列运行静态稳定性的根本措施是什么？具体措施有那些（列出三种以上）？
4、答：提高和改善电力系统并列运行静态稳定性的根本措施是缩短电气距离；具体措施有输电线路采用分裂导线、输电线路串联电容器、改
善电网结构、发电机装设先进的励磁调节装置、提高电力网的运行电压或电压等级等。 5、写出电力系统发生两相金属性短路时的边界条件方程，并画出其复合序网。 5、答：电力系统发生两相金属性短路（以BC 两相短路为例）时的边界条件方程为：
)2()1(fa fa I I -=、0)0(=fa I 、)
2()
1(fa fa U
U
=
其复合序网如下图
6、在隐极式发电机的原始磁链方程中，那些电感系数是常数？哪些是变化的？变化的原因是什么？
6答：在隐极式发电机的原始磁链方程中，转子各绕组的自感系数、转子绕组之间的互感系数、定子绕组的自感系数、定子各绕组之间的互感系数均为常数；定子三相绕组与转子各绕组之间的互感系数是变化的，变化的原因是转子旋转时，定子绕组和转子绕组之间存在相对位置的周期性改变。
1、写出正序增广网络中，短路点串入的附加阻抗?
X 在各种金属性短路故障情况下的表达式。
答：
三相短路：?X
=0；单相接地短路：)0()2(∑∑?+=X
X
X
；两相短路：)
2(∑?
=X
X
；两相短路接地：)
0()
2()0()
2(∑∑∑∑?
+=
X
X
X
X X
。
2、提高电力系统并列运行静态稳定性的根本措施是什么？具体措施有那些？
答：提高电力系统并列运行静态稳定性的根本措施是缩短“电气距离”。具体的措施有： 1）采用分裂导线
2）线路串联电力电容器； 3）采用先进的励磁调节装置； 4）提高输电线路的电压等级；
5）改善系统结构和选择适当的系统运行方式；
3、简单电力系统同步发电机并列运行暂态稳定的条件是什么？
答：简单电力系统同步发电机并列运行暂态稳定的条件是受扰运动中加速面积小于最大减速面积。 4、写出电力系统中f 点发生B 相金属性接地的边界条件方程，并画出其复合序网。
答： 1)电力系统中f 点发生B 相金属性接地的边界条件方程为：
0)
0()
2()
1(=++fb fb fb U
U
U
、)0()2()1(fb fb fb I I I ==
2)复合序网如下：
5、采用重合闸可以提高电力系统并列运行的暂态稳定性，以下图所示的简单电力系统中f 点发生单相接地短路为例，作图说明其工作原理。
答：正常运行、单相接地短路、故障线路切除后和重合闸成功后发电机的功角特性分别如下图中曲线I 、II 、III 和Ⅳ所示。无重合闸时的情况如图A ；有重合闸时的情况如图B 。
(4分)
由图可以看到有重合闸与无重合闸相比最大减速面积增大了h h fg S '?，根据电力系统暂态稳定的条件可知，采用重合闸装置可以提高电力系统并列运行的暂态稳定性。
1、无限大功率电源的特点是什么？在什么情况下可以将实际电源视为无限大功率电源？
答：无限大功率电源的特点是：①电源的电压和频率保持不变；②电源的内阻抗为零。
当实际电源的内阻抗占短路回路总阻抗的比例小于10％时，就可以将实际电源视为无限大功率电源。 2、对于下图所示的电力系统，当同步发电机的阻尼系数小于0时，系统将以何种形式失去稳定？
答：受到干扰后，系统将发生自发振荡而使系统失去稳定。
3、变压器三角形侧发生a 、b 两相短路时，星形侧哪相的短路电流最大？简要说明其原因。
答：变压器星形侧B 相电流最大。AB 两相短路时的各相电流序分量相量图如下，由图可以看到B 相电流最大。
4、转移电抗与计算电抗有何异同？
答：相同点是：转移电抗和计算电抗都是网络经化简消去除电源点和短路点之外的所有节点后，连接短路点与电源点的电抗标幺值。不同
的是：转移电抗是以统一的功率基准值B S 为基准的电抗标幺值；计算电抗是以电源的额定容量N
S 为基准的电抗标幺值。
5、为什么小干扰法不能用来分析电力系统的暂态稳定性？
答：小干扰法分析电力系统稳定性的原理是将描述电力系统受扰运动的非线性微分方程在原始运行点按泰勒级数展开，并略去其中状态变量增量的平方项以上的高次项，将描述电力系统受扰运动的非线性微分方程简化为关于状态变量增量的线性微分方程，然后通过求解该线性微分方程，确定状态变量的变化规律（即确定电力系统的稳定性）。
从上面所述小干扰法分析电力系统稳定性的原理可知，只有电力系统所受干扰比较小，反映电力系统运行状态的状态变量的变化比较小时，略去展开式中含有状态变量增量高次项的项才不会产生太大的误差。如果电力系统所受的干扰比较大，则反映电力系统运行状态的状态变量的增量也比较大，此时略去展开式中状态变量增量的高次项将造成很大的计算误差，甚至得出错误的结果。所以小干扰法只能用于分析电力系统受到小干扰作用时，电力系统状态变量的变化问题——即电力系统的静态稳定性问题，而不能用于分析电力系统受到大干扰时，电力系统状态变量的变化问题——即电力系统的暂态稳定性问题。
作图题2、以下图所示简单电力系统f 点发生三相短路为例，作图说明快速切除故障提高同步发电机并列运行稳定性的原理。
答：故障切除较慢和故障切除速度较快两种情况下的加速面积和最大减速面积如下图所示，从图可以看到快速切除故障一方面减小了加速面积，另一方面增大了最大减速面积，根据简单电力系统同步发电机并列运行暂态稳定性的条件可知，快速切除故障可以提高同步发电机并列运行的暂态稳定性。
图中：I P －正常运行情况下发电机的功角特性；II P －故障情况下发电机的功角特性；
III P －故障切除后发电机的功角特性；
五、计算题（10分）
下图所示简单电力系统f 点发生三相短路时的实际切除角为500，请判断此系统能否保持暂态稳定。 已知以发电机额定容量为基准的各元件的电抗和系统电压标幺值为：
8.0cos 8.00.15.025.08.121=======φ、、正常运行时
、、、P U x x x x L T T d ,
不考虑发电机励磁调节装置的作用，即认为发电机的空载电动势为常数。
解： 1)利用同步发电机的正常运行状态计算发电机的空载电动势
取系统电压作为参考相量，则电压降落的纵分量为U
QX U
QX PR
U ∑
∑
∑
=
+=
?;电压降落的横分量为
U
PX U
QR PX
U ∑
∑
∑
=
-=
δ.电压相量图如下：
根据相量图可得：2
2
)
(
)
(U
PX U
QX U E q ∑
∑
++
=
将6.0=?=φtg P Q 、U=1.0、55.22/21=+++=∑
T L
T d
X X
X X
X
代入上式得：
25.3)
1
55
.28.0(
)
1
55
.26.01(2
2
=?+?+
=
q E
2）计算同步发电机在各种运行状态下的功角特性
正常运行时：δδδsin 275.1sin 55
.2125.3sin =?=
=
∑
I q I X
U E P
故障情况下：0=∞=∑
II II P X
、 故障切除后：δδδsin 161.1sin 8
.2125.3sin =?=
=∑
III q III X
U E P
3）计算极限切除角 将678.0)275.18.0(
sin
)(
sin
1
01
===--IM
P P δ
（弧度）、
38.2)161
.18.0(
sin
14.3)(sin
14.31
01
=-=-=--IIIM
h P P δ（弧度）
代入IIM
IIIM IIM h
IIIM h
cm
P P P P P --+-=-)
cos cos )((
cos
0001
δδ
δδ
δ
得：
1
35.63(105.1161
.138
.2cos 161.1)678.038.2(8.0(
cos
弧度）＝=+-?=-cm δ
4）稳定性分析
由于实际的故障切除角小于极限切除角，所以系统能保持暂态稳定。 计算题
系统接线如下图所示，设在一回线路始端突然发生三相短路，已知原动机机械功率5.1=T P ,双回线运行时系统的功角特性为
δsin 3=I P ，切除一回线路后系统的功角特性为δsin 2=III P 。试求极限切除角m c .δ？（15分）
解：
作出正常运行、故障时和故障线路切除后的功角特性曲线如下：（4分）
由正常运行状态求得：弧度）(5233.030
3
5.1sin
sin
sin
1
.1
.01
0=====---M
I T M
I P P P P δ（3分）
根据故障切除后的功角特性曲线可得：
2922.24
.1312
5.1sin
180
sin
180
1
.1
==-=-=--M
III T h P P δ (弧度) （3分）
则极限切除角M
II M III M II h M III h T m c P P P P P ..0
..01
.cos cos )(cos
--+-=-δδδδδ
1
29.480
20
4.131cos 2)5233.02922.2(
5.1cos
=--+-?=-（5分）
计算题
1、隐极式同步发电机的额定电压为10.5KV ，额定容量为100MW ，额定功率因数为0.85，电抗12.0,2=''=d
d x x 。发电机空载情况下机端突然发生三相短路，试计算
（1）短路电流周期分量的起始有效值和稳态有效值。
（2）短路发生在发电机A 相电压瞬时值过零时，定子三相绕组中非周期分量的起始值。 解：采用标幺制计算，取发电机额定电压为基准电压，发电机额定容量MVA S N 65.11785
.0100==
为基准容量，则电流基准值
)(469.6cos 3100KA U
I I N
N
N B ==
=?
，发电机电抗标幺值为12.0,2=''=d
d x x 。 （1）计算短路电流周期分量的起始有效值和稳态有效值
因为短路前空载，所以发电机的空载电动势标幺值1*|0|*|0|==U E q ，短路电流周期分量起始有效值
)(908.53469.612
.01|0|KA I x E I B d
q =?=
?''=
'';短路电流周期分量稳态有效值)(235.3469.62
1|0|KA I x E I B d
q =?=
?=
∞。
（2）短路发生在发电机A 相电压瞬时值过零时，定子三相绕组中非周期分量的起始值。
由于短路前空载，当短路发生在A 相电压瞬时值过零时，定子A 相绕组非周期分量的起始值为其周期分量起始值的幅值，即
)(76908.5322||0KA I i a =?=
''=α；B 、C 两相的非周期分量起始值分别为)(382/2||0KA I i b =''=
α、
)(382/2||0KA I i a =''=
α。
计算题
2、已知电力系统状态方程的特征方程为：0108342
3
5
=++++λλ
λλ。此系统是静态稳定的还是不稳定的？如果不稳定将以什么
方式失去稳定？
解：
根据特征方程做劳斯阵列如下：
1 3 10
4 8
1 10
－32
10
根据劳斯判据可知，特征方程有一对实部为正的共扼复根，当系统受到小干扰作用时，将周期振荡地失去稳定。
电力系统暂态分析要点总结
第一章 1.短路的概念和类型 概念：指一切不正常的相与相与地（对于中性点接地的系统）之间发生通路或同一绕组之间的匝间非 正常连通的情况。类型：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。 2.电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害？ 1）短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生巨大的机械应力，可能破坏导体和它们的支架。 2）比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备，会使设备发热增加，可能烧毁设备。 3）短路电流在短路点可能产生电弧，引发火灾。 4）短路时系统电压大幅度下降，对用户造成很大影响。严重时会导致系统电压崩溃，造成电网大面积停电。 5）短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。这是短路故障的最严重后果。 6）发生不对称短路时，不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，干扰附近的通信线路和信号系统，危及设备和人身安全。 7）不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏，破坏发电机的安全，缩短发电机的使用寿命。3．同步发电机三相短路时为什么进行派克变换？ 目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式，从而为研究同步发电机的运行问 题提供了一种简捷、准确的方法。 4.同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零？ 变数：因为定子绕组的自感系数、互感系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕 组的相对位置θ角有关，变化周期前两者为π，后者为2π。根本原因是在静止的定子空间有旋转的转子。 常数：转子绕组随转子旋转，对于其电流产生的磁通，其此路的磁阻总不便，因此转子各绕组自感系数 为常数，同理转子各绕组间的互感系数也为常数，两个直轴绕组互感系数也为常数。 零：因为无论转子的位置如何，转子的直轴绕组和交轴绕组永远互相垂直，因此它们之间的互感系数 为零。 5.同步发电机三相短路后，短路电流包含哪些分量？各按什么时间常数衰减？ 1）定子短路电流包含二倍频分量、直流分量和交流分量；励磁绕组的包含交流分量和直流分量；D轴 阻尼绕组的包含交流分量和直流分量；Q轴阻尼包含交流分量。 2）定子绕组基频交流分量、励磁绕组直流分量和阻尼绕组直流分量在次暂态时按Td’’和Tq’’衰减，在暂 态情况下按Td’衰减；定子绕组的直流分量、二倍频分量和励磁绕组交流分量按Ta衰减。 6.用物理过程分析同步发电机三相短路后各绕组短路电流包含哪些分量？ 短路前，定子电流为iwo，转子电流为ifo；三相短路时，定子由于外接阻抗减小，引起一个强制交流 分量△iw，定子绕组电流增大，相应电枢反应磁链增大。励磁绕组为保持磁链守恒，将增加一个直流分 量△ifɑ，其切割定子使定子产生交流分量△iw’。 定子绕组中iwo，iw，iw’不能守恒，所以必产生一个脉动直流，可将其分解为恒定直流分量和二倍频 交流分量。由于励磁绕组切割定子绕组磁场，因此励磁绕组与定子中脉动直流感应出一个交变电流△ifw。 又因为D轴阻尼与励磁回路平行，所以同样含有交流分量和直流分量。 由于假设定子回路电阻为零，定子基频交流只有直轴方向电枢反应因此Q轴绕组中只有基频交流分量 而没有直流分量。 第四章 1.额定转速同为3000转/分的汽轮发电机和水轮发电机，哪一个启动比较快？ 水轮发电机启动较快。 2.水轮机的转动惯量比汽轮机大好几倍，为什么惯性时间常数Tj比汽轮机小？ 水轮机极对数多于汽轮机的极对数，由n=60f/p得水轮机的额定转速小于汽轮机的转速，又因为惯性时 间常数为Tj=2.74GD2n2/（1000S B），所以T正比于n2，所以水轮机的Tj比汽轮机小。 3.什么是电力系统稳定性？什么是电力系统静态稳定、暂态稳定？区别？ （1）电力系统稳定性：指当电力系统在某一运行状态下突然受到某种干扰后，能否经过一定时间后又
电力系统功率特性和功率极限实验
电力系统实验指导书
第四章 电力系统功率特性和功率极限实验 一、实验目的 1． 初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法； 2． 加深理解功率极限的概念，在实验中体会各种提高功率极限措施的作用； 3． 通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合实 际及分析问题的能力。 二、原理与说明 所谓简单电力系统，一般是指发电机通过变压器、输电线路与无限大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。 对于简单系统，如发电机至系统d 轴和q 轴总电抗分别为X d 和X q ，则发电机的功率特性为： δδ2sin 2sin 2∑ ∑∑ ∑∑?-?+= q d q d d q Eq X X X X U X U E P 当发电机装有励磁调节器时，发电机电势E q 随运行情况而变化。根据一般励磁调节器的性能，可认为保持发电机E q （或E ）恒定。这时发电机的功率特 性可表示成： δδ2sin 2sin 2∑ ∑∑∑∑?'-'?+''='q d q d d q Eq X X X X U X U E P 或 δ'''='∑sin d q E X U E P 这时功率极限为 ∑ '='d Em X U E P 随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限，从
简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。 三、实验项目和方法 （一）无调节励磁时功率特性和功率极限的测定 1．网络结构变化对系统静态稳定的影响（改变x） 在相同的运行条件下（即系统电压U x、发电机电势保持E q保持不变，即并网前U x=E q），测定输电线单回线和双回线运行时，发电机的功一角特性曲线，功率极限值和达到功率极限时的功角值。同时观察并记录系统中其他运行参数（如发电机端电压等）的变化。将两种情况下的结果加以比较和分析。 实验步骤： （1）输电线路为单回线； （2）发电机与系统并列后，调节发电机使其输出的有功和无功功率为零； （3）功率角指示器调零； （4）逐步增加发电机输出的有功功率，而发电机不调节励磁； （5）观察并记录系统中运行参数的变化，填入表4-1中； （6）输电线路为双回线，重复上述步骤，填入表4-2中。 表4-1 单回线 020406080
MATLAB实验 电力系统暂态稳定分析
实验三 电力系统暂态稳定分析 电力系统暂态稳定计算实际上就是求解发电机转子运动方程的初值问题，从而得出δ-t 和ω-t 的关系曲线。每台发电机的转子运动方程是两个一阶非线性的常微分方程。因此，首先介绍常微分方程的初值问题的数值解法。 一、常微分方程的初值问题 （一）问题及求解公式的构造方法 我们讨论形如式（3-1）的一阶微分方程的初值问题 ?? ?=≤≤='00 )(),,()(y x y b x a y x f x y （3-1） 设初值问题（3-1）的解为)(x y ，为了求其数值解而采取离散化方法，在求解区间[b a ,]上取一组节点 b x x x x x a n i i =<<<<<<=+ΛΛ110 称i i i x x h -=+1（1,,1,0-=n i Λ）为步长。在等步长的情况下，步长为 n a b h -= 用i y 表示在节点i x 处解的准确值)(i x y 的近似值。 设法构造序列{}i y 所满足的一个方程（称为差分方程） ),,(1h y x h y y i i i i ??+=+ （3-2） 作为求解公式，这是一个递推公式，从（0x ，0y ）出发，采用步进方式，自左相右逐步算出)(x y 在所有节点i x 上的近似值i y （n i ,,2,1Λ=）。 在公式（3-2）中，为求1+i y 只用到前面一步的值i y ，这种方法称为单步法。在公式（3-2）中的1+i y 由i y 明显表示出，称为显式公式。而形如（3-3） ),,,(11h y y x h y y i i i i i ++?+=ψ （3-3） 的公式称为隐式公式，因为其右端ψ中还包括1+i y 。 如果由公式求1+i y 时，不止用到前一个节点的值，则称为多步法。 由式（3-1）可得
电力系统暂态稳定实验
电力系统暂态稳定实验 一、实验目的 1 ?通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践结合，提高学生的感性认识。 2?学生通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施 3?用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图，并进行分析。 二、原理与说明 电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否继续保持同步运行的问题。在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。 正常运行时发电机功率特性为：P1=( Eo x Uo)x sin S i/X1 ; 短路运行时发电机功率特性为：P2=( Eo x Uo)x sin S 2X2 ; 故障切除发电机功率特性为：P3 =( Eo x Uo)x sin S 3/X3 ; 对这三个公式进行比较，我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。而系统保持稳定条件 是切除故障角S c小于S max S max可由等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不同，同时切除故障线路不同也使X3不同，S max也不同，使对故障切除的时间要求也不同。 同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电机功率特性中Eo增加，使S max增加，相应故障切除的时间也可延长；由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重 合闸，使系统进入正常工作状态。这二种方法都有利于提高系统的稳定性。 三、实验项目与方法 (一)短路对电力系统暂态稳定的影响 1 ?短路类型对暂态稳定的影响 本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路，两相相间短路，两相接 地短路和三相短路试验。 固定短路地点，短路切除时间和系统运行条件，在发电机经双回线与“无穷大”电网联网运行时，某一回线发生某种类型短路，经一定时间切除故障成单回线运行。短路的切除时间在微机保护装置中设定，同时要设定重合闸是否投切。 在手动励磁方式下通过调速器的增 (减)速按钮调节发电机向电网的出力，测定不同短路运行时能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率，并进行比较，分析不同故障类型对暂态稳定的影响。将实验结果与理论分析结果进行分析比较。P max为系统可以稳定输出的极限，注意观察有功表 的读数，当系统出于振荡临界状态时，记录有功表读数，最大电流读数可以从YHB-川型微机保护 装置读出，具体显示为： GL- 三相过流值 GA- A相过流值
电力系统暂态分析期末复习重点
1、无限大功率电源的特点是什么？无限大功率电源供电情况下，发生三相短路时，短路电流中包含有哪些电流分量，这些电流分量的变化规律是什么？ 答：无限大功率电源的特点是频率恒定、端电压恒定；短路电流中包含有基频交流分量（周期分量）和非周期分量；周期分量不衰减，而非周期分量从短路开始的起始值逐渐衰减到零。 2、中性点直接接地电力系统，发生概率最高的是那种短路？中性点直接接地电力系统发生概率最高的是单相接地短路；对电力系统并列运行暂态稳定性影响最大是三相短路。 3、输电线路装设重合闸装置为什么可以提高电力系统并列运行的暂态稳纵向故障 纵向故障指电力系统断线故障（非全相运行），它包括一相断线和两相断线两种形式。 2、负序分量 是三相同频不对称正弦量的分量之一其特点是三相辐值相等频率相同、相位依次相差1200、相序为C －B －A －C 。 4、转移阻抗 转移阻抗是在经网络等效变换消去除短路点和电源节点后，所得网形网络中电源节点与短路点之间的连接阻抗。 5、同步发电机并列运行的暂态稳定性 答：同步发电机并列运行的暂态稳定性指受到大干扰作用后，发电机保持同步运行的能力，能则称为暂态稳定，不能则称为暂态不稳定。 6、等面积定则 答：在暂态稳定的前提下，必有加速面积等于减速面积，这一定则称为等面积定则。 8、在隐极式发电机的原始磁链方程中，那些电感系数是常数？哪些是变化的？变化的原因是什么？ 答：在隐极式发电机的原始磁链方程中，转子各绕组的自感系数、转子绕组之间的互感系数、定子绕组的自感系数、定子各绕组之间的互感系数均为常数；定子三相绕组与转子各绕组之间的互感系数是变化的，变化的原因是转子旋转时，定子绕组和转子绕组之间存在相对位置的周期性改变。 9、提高电力系统并列运行静态稳定性的根本措施是什么？具体措施有那些？ 答：提高电力系统并列运行静态稳定性的根本措施是缩短“电气距离”，具体的措施有： 1）采用分裂导线2）线路串联电力电容器；3）采用先进的励磁调节装置；4）提高输电线路的电压等级； 5）改善系统结构和选择适当的系统运行方式； 10、简单电力系统同步发电机并列运行暂态稳定的条件是什么？ 简单电力系统同步发电机并列运行暂态稳定的条件是受扰运动中加速面积小于最大减速面积。 11、转移电抗与计算电抗有何异同？ 答：相同点是：转移电抗和计算电抗都是网络经化简消去除电源点和短路点之外的所有节点后，连接短路点与电源点的电抗标幺值。不同的是：转移电抗是以统一的功率基准值BS 为基准的电抗标幺值；计算电抗是以电源的额定容量NS 为基准的电抗标幺值。 12、简述应用对称分量法计算不对称短路故障处短路电流的步骤。 答：（1）绘制三序等值电路，计算三序等值电路参数； ② 对三序等值电路进行化简，得到三序等效网络（或三序电压平衡方程）； ③ 列故障处边界条件方程； ④ 根据边界条件方程绘制复合序网，求取故障处基本相的三序电流分量（或利用三序电压方程和边界条件方程求解故障处基本相三序电流分量） ⑤ 利用对称分量法公式，根据故障处基本相三序电流分量求故障处各相电流。 2、短路的危害 答：短路的主要危害主要体现在以下方面： 1）短路电流大幅度增大引起的导体发热和电动力增大的危害； 2）短路时电压大幅度下降引起的危害； 3）不对称短路时出现的负序电流对旋转电机的影响和零序电流对通讯的干扰。 1、短路电流最大有效值出现在（1）。A 、短路发生后约半个周期时； 2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（2）相作为分析计算的基本相。B 、特殊相 3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是（3）。C 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。 4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路，短路电流中一定存在（2）。 B 、正序分量和负序分量； 5、在简单电力系统中，如某点的三序阻抗021∑∑∑==Z Z Z ,则在该地点发生不同类型短路故障时，按对发电机并列运行暂态稳定 性影响从大到小排序，应为（2）。B 、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路； 6、发电机－变压器单元接线，变压器高压侧母线上短路时，短路电流冲击系数应取（2）。B 、1.8； 7、电力系统在事故后运行方式下，对并列运行静态稳定储备系数(%)P K 的要求是（）。C 、(%)P K ≧10。 8、下述各组中，完全能够提高电力系统并列运行暂态稳定性的一组是（2）。 B 、变压器中性点经小电阻接地、线路装设重合闸装置、快速切除线路故障； 9、对于三相三柱式变压器，其正序参数、负序参数和零序参数的关系是（2）。 B 、正序参数与负序参数相同，与零序参数不同； 10、分析计算电力系统并列运行静态稳定性的小干扰法和分析计算电力系统并列运行暂态稳定性的分段计算法，就其实质而言都是为
电力系统分析实验指导书
电力系统分析实验指导书 实验一、 电力系统功率特性和功率极限实验 （一）实验目的 1、初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法； 2、加深理解功率极限的概念，在实验中体会各种提高功率极限措施的作用； 3、通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合实际及分析问题的能力。 （二）原理 所谓简单电力系统，一般是指发电机通过变压器、输电线路与无限大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。 对于简单系统，如发电机至系统d 轴和q 轴总电抗分别为X d ∑和X q ∑，则发电机的功率特性为： δδ2sin 2sin 2∑ ∑∑ ∑∑?-?+= q d q d d q Eq X X X X U X U E P 当发电机装有励磁调节器时，发电机电势E q 随运行情况而变化。根据一般励磁调节器 的性能，可认为保持发电机E 'q （或E '）恒定。这时发电机的功率特性可表示成： δδ2sin 2sin 2∑ ∑∑∑∑?'-'?+''='q d q d d q Eq X X X X U X U E P 或 δ'''='∑sin d q E X U E P 这时功率极限为 ∑ '='d Em X U E P 随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限，从简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。
电力系统暂态复习
电力系统暂态分析复习 概念： 第一章 1．电力系统故障分为横向故障（短路）和纵向故障（断线） 短路类型断线种类 2、变压器的容量越小，其电抗标么值越大。（√） 3、短路电流包含什么分量，是否衰减？ 4、冲击电流作用：主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定。 5、冲击系数取值：冲击系数的取值范围是1~2，短路回路只有电阻时冲击系数取1。 6、冲击电流以及最大有效值电流均出现在短路发生后约半个周期。 7、近似计算中，一般取变压器的变比为各电压级的平均额定电压之比。 8、无限大功率电源（或系统）的内阻抗为零，能保持电压和频率的恒定。 第二章 1、同步发电机突然三相短路后，定子绕组和转子绕组中各有哪些短路电流分量？其对应关系如何？ 同步发电机在三相突然短路后，定子电流中包括基频周期分量、非周期分量、倍频分量。
转子绕组中的电流包含强制直流分量、自由非周期分量和基频交流自由分量。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轴阻尼绕组中仅含基频交流分量。定子绕组中基频周期分量电流与d轴阻尼绕组中的非周期分量电流相对应，并随着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自由分量的衰减而最终达到稳态值（与转子励磁绕组中的强制直流分量相对应）；定子绕组中的非周期分量、倍频分量与转子绕组、阻尼绕组中的基频交流分量相对应，并随着定子绕组中的非周期分量、倍频分量衰减到零而衰减到零。 2、同步发电机的电抗x d＞x q＞x d’＞x d”。 3、派克变换 4、用a、b、c坐标系统和用d、q、0坐标系统表示的电压或电流是交、直流互换的。5．在abc坐标制下，同步发电机的基本方程是时变系数的微分方程。 6、d、q坐标系是与转子同步旋转的坐标系。 7、励磁调节装置对短路电流的影响。 第三章 1、网络中某一电源和短路点之间直接相连的电抗称为转移电抗。 2、用运算曲线法计算短路电流 第四章
电力系统暂态稳定性
10 电力系统暂态稳定性 10. 1习题 1) 什么是电力系统暂态稳定性？ 2）电力系统大扰动产生的原因是什么？ 3）为什么正常、短路、短路切除三种状态各自的总电抗不同？对单机无限大供电系统为什么Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ？PⅠ·max＞PⅢ·max＞PⅡ·max？ 4）短路情况下Ⅱ如何计算？ 5）什么是加速面积？什么是减速面积？什么是等面积定则？ 6）单机无限大供电系统，设系统侧发生三相短路，试问短路时功率极限是多少？ 7）什么是极限切除角？ 8）若系统发生不对称短路，短路切除后最大可能减速面积大于短路切除前的加速面积，系统能否暂态稳定？若最大可能减速面积小于加速面积发生什么不稳定？ 9）分段法中t=0时和故障切除时过剩功率如何确定？ 10）写出分段法的计算步骤。 11）为什么说欧拉法是折线法？每段折线如何确定？ 12）改进欧拉法在何处做了改进？ 13）写出改进欧拉法的计算步骤。 14）用图解说明单相自动重合闸为什么可以提高暂态稳定性？ 15）试说明快关汽轮机汽门、连锁切机有何相同与不同？ 16）提高电力系统暂态稳定的具体措施有哪些种？原理是什么？ 17）提高电力系统暂态稳定的措施在正常运行时是否投入运行？ 18）解列点的选择应满足什么要求？ 19）异步运行时为什么系统需要有充足的无功功率？什么是振荡中心？ 设已知系统短路前、短路时、短路切除后三种情况的以标幺值表示的功角特性曲线：=2、=0.5、=1.5及输入发电机的机械功率=1。 求极限切除角。 20）供电系统如图10- 1所示，各元件参数： 发电机G：P N=240MW，U N=10.5kV,，，X2=0.44，T J =6S，发 电机G电势以E‘表示；变器T1的S N为300MVA，U N为10.5/242kV，X T1=0.14 T2的S N为 280MVA，U N为220/121kV，X T2=0.14电力线路长l=230km每回单位长度的正序电抗X1= 0.42Ω/km，零序电抗X0=4X1。 P=220MW
电力系统暂态分析(第四版)考试重点总结
第一章 电力系统故障分析的基础知识 1.(短路)故障 电力系统中相与相之间或相与地之间的非正常连接 类型 横向故障：短路故障；纵向故障：断线故障 危害 (1)短路时，由于回路阻抗减小及突然短路时的暂态过程，使短路电流急剧增加（短路 点距发电机电气距离愈近，短路电流越大） (2)短路初期，电流瞬时值最大，将引起导体及绝缘的严重发热甚至损坏;同时电气设备 的导体间将受到很大的电动力，可能引起导体或线圈变形以致损坏 (3)引起电网电压降低，靠近短路点处电压下降最多，影响用户用电设备的正常工作 (4)改变电网结构，引起系统中功率分布的变化，从而导致发电机输入输出功率的不平 衡，可能引起并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成系统解列，引起大 面积停电（短路造成的最严重后果） (5)短路不平衡电流产生不平衡磁通，造成对通信系统的干扰 2.标幺值的计算 P6 3.无穷大功率电源 电源的电压和频率保持恒定，内阻抗为零 三相短路电流分量(1)稳态对称交流分量(2)衰减直流分量（衰减时间常数T a =L/R ，空载条件下短 路角满足/α - ? /=90 ? 时，直流分量起始值最大） 短路冲击电流 i M = K M I m ，K M :冲击系数 K M =1~2 短路电流最大有效值 ()2M m M 1-K 212 I +=I ； K M =1.8时，??? ??=252.1m I I M ；K M =1.9时，??? ? ?=262.1m I I M 第二章 同步发电机突然三相短路分析 1.三相短路电流分量 定子侧：直流分量，(近似)两倍基频交流分量，基频交流分量（两个衰减时间常数，暂态T d ''、次暂态T d '）转子侧：直流分量，基频交流分量 （暂态过程中，定子绕组中基频交流分量和转子中直流分量衰减时间常数相同，定子侧直流分 量和转子中基频交流分量衰减时间常数相同） 2.分析中引入的物理量及其物理意义 P27-P34 3.基频交流分量初始值的推导 (1)空载P34(2)负载P41 4.Park 变换 交流量→对称直流分量 将静止的abc 三相绕组中的物理量变换为旋转的dq0等值绕组中的物理量 5.空载短路电流表达式 P68 式(2-131) ()()000000'002t cos 1'12cos 1'12t cos 'θθθ+??? ??--??? ??+-+??????+??? ??-=---a a d T t q d q T t q d q d q T t d q d q a e x x E e x x E x E e x E x E i 6.自动调节励磁装置对短路电流的影响 自动调节励磁装置的动作将会使短路电流的基频交流分量增大，但由于励磁电流的增加是 一个逐步的过程，因而短路电流基频交流分量的初始值不会受到影响 第三章 电力系统三相短路电流的实用计算 1.简单系统短路电流交流分量初始值计算P82 2.计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理及计算过程 P95 3.转移阻抗 即消去中间节点后网形网络中电源与短路点间的连接阻抗 第四章 对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路 1.对称分量法 将三组不对称电流唯一地分解成三组对称的电流来处理 正序（1）：幅值相等，相位相差 ，a 超前b 负序（2）：幅值相等，相位与正序相反 零序（0）：幅值相位相同 ()()()()()()()()()?????++=++=++=021021021c c c c b b b b a a a a F F F F F F F F F F F F ()()()???? ????????????????=??????????0a 2a 1a 22c b a 1a 1a 111F F F a a F F F
电力系统静态稳定暂态稳定实验报告
电力系统静态、暂态稳定实验报告 一、实验目的 1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2．通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解 3．通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施 二、原理与说明 实验用一次系统接线图如图1所示： 图1. 一次系统接线图 实验中采用直流电动机来模拟原动机，原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。 为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。 电力系统静态稳定问题是指电力系统受到小干扰后，各发电机能否不失同步恢复到原来稳定状态的能力。在实验中测量单回路和双回路运行时，发电机不同出力情况下各节点的电压值，并测出静态稳定极限数值记录在表格中。 电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否过渡到新的稳定状态，继续保持同步运行的问题。在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。 正常运行时发电机功率特性为：P1＝（Eo×Uo）×sinδ1/X1； 短路运行时发电机功率特性为：P2＝（Eo×Uo）×sinδ2/X2； 故障切除发电机功率特性为：P3＝（Eo×Uo）×sinδ3/X3； 对这三个公式进行比较，我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于δmax，δmax可由等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不同，同时切除故障线路不同也使X3不同，δmax也不同，使对故障切除的时间要求也不同。 同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电机功率特性中Eo增加，使δmax增加，相应故障切除的时间也可延长；由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸，使系统进入正常工作状态。这两种方法都有利于提高系统的稳定性。 三、实验项目与结果 双回路对称运行与单回路对称运行比较实验
简单电力系统暂态稳定性计算与仿真
中南大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科毕业论文(设计) 论文题目简单电力系统暂态稳定性计算与仿真 学生姓名李妞妞 指导老师 学院中南大学继续教育学院 专业班级电气工程及其自动化2014专升本 完成时间2016年5月1日
毕业论文（设计）任务书 函授站(点): 江西应用工程职业学院继续教育分院专业: 电气工程及其自动化 注：本任务书由指导教师填写并经审查后，一份由学生装订在毕业设计（论文）的封面之后，原件存函授站。
毕业设计（论文）成绩单
摘要 随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题，依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB 的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。 论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。 本文做的主要工作有： （1）Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建 （2）系统故障仿真测试分析 通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测，对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。 关键词:电力系统；暂态稳定；MATLAB；单机—无穷大；
简单电力系统暂态稳定性计算与仿真概述
重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文）题目简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真 学生所在院校 批次层次专业 学号 学生 指导教师 起止日期2013.07.08-2013.09.15
简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真 摘要 电力系统是一个复杂的动态系统，系统一旦出现稳定性问题，可能会在较短的时间内发生严重后果。随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，尤其大区域联网背景下的电力系统故障将会给经济、社会造成重大损失，因此保证电力系统安全稳定运行是电力生产的首要任务。从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题，本文利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机无穷大电力系统的仿真模型，对其暂态稳定性进行仿真分析，仿真结果表明：故障切除时间越短，发电机阻尼越大，系统越容易稳定。 关键词：电力系统事故单机无穷大电力系统暂态稳定性 MATLAB 仿真模型
目录 摘要 (Ⅰ) 1引言 (1) 2电力系统的暂态稳定性简介 (1) 2.1 电力系统暂态稳定 (1) 2.2 电力系统暂态稳定研究的目的及意义 (2) 2.2.1 目的 (2) 2.2.2 意义 (2) 2.3 国内外现状及发展趋势 (2) 2.4 电力系统暂态稳定性探析 (6) 2.4.1 引起电力系统大扰动的主要原因 (6) 2.4.2 提高电力系统暂态稳定性的措施 (6) 2.4.3 系统在不同状态下发电机的功率特性 (6) 2.5 小结 (9) 3简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真 (9) 3.1系统选定 (9) 3.2网络参数及运行参数计算 (10) 3.2.1各元件参数归算后的标幺值 (10) 3.2.2 运算参数的计算结果 (11) 3.3系统转移电抗和功率特性计算 (11) 3.4系统极限切除角计算 (12) 3.5 发电机摇摆曲线δ-t计算 (12) 3.6 Simulink模型及仿真结果 (16) 3.7 小结 (19) 4结论与展望 (19) 参考文献 (20)
电力系统暂态分析重点及答案
单项选择题 1、短路电流最大有效值出现在（1）。A 、短路发生后约半个周期时； 2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（2）相作为分析计算的基本相。B 、特殊相 3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是（3）。 C 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。 4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路，短路电流中一定存在（2）。 B 、正序分量和负序分量； 5、在简单电力系统中，如某点的三序阻抗021 ∑∑∑==Z Z Z ,则在该地点发生不同类型短路故障时，按对发电机并列运行暂态稳定性影响从 大到小排序，应为（2）。B 、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路； 6、发电机－变压器单元接线，变压器高压侧母线上短路时，短路电流冲击系数应取（2）。B 、1.8； 7、电力系统在事故后运行方式下，对并列运行静态稳定储备系数(%)P K 的要求是（3）。C 、(%)P K ≧10。 8、下述各组中，完全能够提高电力系统并列运行暂态稳定性的一组是（2）。 B 、变压器中性点经小电阻接地、线路装设重合闸装置、快速切除线路故障； 9、对于三相三柱式变压器，其正序参数、负序参数和零序参数的关系是（2）。 B 、正序参数与负序参数相同，与零序参数不同； 10、分析计算电力系统并列运行静态稳定性的小干扰法和分析计算电力系统并列运行暂态稳定性的分段计算法，就其实质 而言都是为了求（1）。A 、t -δ 曲线 1、计算12MW 以上机组机端短路冲击电流时，短路电流冲击系数应取（2）。 B 、1.9； 2、发电机三相电压为：)sin(αω+=t U u m a 、)120sin(0-+=αωt U u m b ，)120sin(0++=αωt U u m c ，如将短路发生时刻 作为时间的起点（0=t ），当短路前空载、短路回路阻抗角为800（感性）时，B 相短路电流中非周期分量取得最大值的条件是（2） B 、 0110=α； 3、具有阻尼绕组的凸极式同步发电机，机端发生三相短路时，电磁暂态过程中定子绕组中存在（1）。 A 、基频交流分量、倍频分量和非周期分量； 4、中性点直接接地系统中发生不对称短路时，故障处短路电流中（3）。 C 、可能存在，也可能不存在零序分量，应根据不对称短路类型确定。 5、在中性点直接接地的电力系统中，如电力系统某点不对称短路时的正序电抗、负序电抗和零序电抗的关系为)2()1() 0(22∑∑∑==Z Z Z ， 则该点发生单相接地短路、两相短路、两相短路接地和三相短路时，按故障处正序电压从大到小的故障排列顺序是（3）。 C 、单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路。 6、中性点不接地系统中，同一点发生两相短路和两相短路接地两种故障情况下，故障相电流的大小关系为（1）。 A 、相等； 7、电力系统中，f 点发生两相经过渡阻抗Z f 短路时，正序增广网络中附加阻抗?Z 为（2） B 、f Z Z +∑)2(； 8、电力系统两相断线时的复合序网在形式上与（1）的复合序网相同。A 、单相金属性接地短路； 9、电力系统的暂态稳定性是指电力系统在受到（2）作用时的稳定性。B 、大干扰； 10、切除双回输电线路中的一回，对电力系统的影响是（2）。 B 、既会降低电力系统并列运行的静态稳定性，也会降低电力系统并列运行的暂态稳定性； 判断： 1、变压器中性点经小电阻接地可以提高接地短路情况下电力系统并列运行的暂态稳定性。（√） 2、对称分量法不能用于非线性电力网的不对称短路分析。（√） 3、不管电力系统中性点采用什么样的运行方式，其零序等值电路都是一样的。（╳） 4、在)0()2() 1(∑∑∑==x x x 的情况下，三相短路与单相接地短路时故障相的短路电流相同，因此它们对于电力系统并列运行暂态稳定性的影 响也相同。（╳） 5、输电线路采用单相重合闸与采用三相重合闸相比较，单相重合闸更有利于提高单相接地短路情况下电力系统并列运行的暂态稳定性。（√）
南邮通达电力系统实验报告
单机无穷大系统稳态实验： 一、整理实验数据，说明单回路送电和双回路送电对电力系统稳定运行的影 响，并对实验结果进行理论分析： 实验数据如下: 由实验数据，我们得到如下变化规律： （1）保证励磁不变的情况下，同一回路，随着有功输出的增加，回路上电流也在增加，这是因为输出功率P=UIcos ，机端电压不变所以电流随着功率的增加而增加； （2）励磁不变情况下，同一回路，随着输出功率的增大，电压损耗在增大；这是由于电压降落△U=(PR+QX)/U，而横向分量较小，所以电压损耗也随着输出功率的增大而增大。 单回路供电和双回路供电对电力系统稳定性均有一定的影响，其中双回路要稳定一些，单回路稳定性较差。 二、根据不同运行状态的线路首、末端和中间开关站的实验数据、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点和变化范围。 由实验数据，我们可以得到如下结论： （1）送出相同无功相同有功的情况下：单回路所需励磁电压比双回路多，线路电流大小相等，单回路的电压损耗比双回路多；（eg.P=1,Q=0.5时） （2）送出相同无功的条件下，双回路比单回路具有更好的静态稳定性，双回路能够输送的有功最大值要多于单回路； 发生这些现象的原因是：双回路电抗比单回路小，所以所需的励磁电压小一些，电压损耗也要少一些，而线路电流由于系统电压不改变；此外，由于电抗越大，稳定性越差，所以单回路具有较好的稳定性。 三、思考题： 1、影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？ 答：由静稳系数S Eq=EV/X，所以影响电力系统静态稳定性的因素主要是：系统元件电抗，系统电压大小，发电机电势以及扰动的大小。 2、提高电力系统静态稳定有哪些措施？ 答：提高静态稳定性的措施很多，但是根本性措施是缩短"电气距离"。 主要措施有:
电力系统暂态分析word版
（1） 一、（25分）简答 1．什么是电力系统短路故障？故障的类型有哪些？ 2．列出电力系统的各电压等级对应的平均额定电压？ 3．同步发电机三相短路时为什么要进行派克变换？ 4．分裂电抗的作用是什么？ 5．简述运算曲线法计算三相短路电流的步骤。 二、(15分)下图为一无穷大功率电源供电系统，设在K点发生三相短路，如果设计要求 通过电源的冲击电流不得超过30 KA,问并行敷设的电缆线路最多容许几条？ (K M=1.8) 三、(15分) 某系统接线及各元件参数如上图所示，设在f 点发生三相短路。若选S B=100 MVA， U B=U av，试计算： (1) 电源G及系统S对f 点的转移电抗x Gf、 x Sf。 (2) 如果根据运算曲线查得t = 0.2 秒时电源G的短路电流标么值为I G02.''=2.6， 则t = 0.2 秒时短路点总电流的有名值是多少？ 四、（10分）系统接线如图所示, 当f 点发生不对称接地短路故障时, 试作出相应的各序 等值网络。(略去各元件电阻和所有对地导纳及变压器励磁导纳)
五、（10分）如图所示系统，电抗为归算到统一基准值下的标么值（S B =100MVA ，U B =平均额定 电压），用正序等效定则计算以下各种情况短路时，短路点的A 相正序电流有名值，（1）三相短路；（2）A 相接地短路； 六、（10分）如图所示系统，求发电机电势E q 和静态稳定储备系数K p ？（注：图中参 数为归算到统一基准值下的标么值S B =100MVA ，U B =平均额定电压） 七、（15分）有一简单系统，已知发电机参数2.0='d x ，E ? =1.2，原动机功率P T =1.5，线路 参数如图所示，无穷大电源电压000.1∠=c U ，如果开关K 突然合上，电容电抗Xc=0.3 试判断该系统能否保持暂态稳定?
电力系统暂态分析(自己总结的)
电力系统暂态分析过程（复习提纲）第一篇电力系统电磁暂态过程分析（电力系统故障分析） 1 第一章电力系统故障分析的基本知识 1.1故障概述 1.2标幺制 1.2.1标幺值 1.2.2基准值的选取 1.2.3基准值改变时标幺值的换算 1.2.4变压器联系的不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算 一、准确计算法 二、近似计算法 1.3无限大功率电源供电的三相短路电流分析 1.3.1暂态过程分析 1.3.2短路冲击电流和短路电流有效值 一、短路冲击电流 二、短路电流有效值 习题 2 第二章同步发电机突然三相短路分析 2.1同步发电机在空载情况下定子突然三相短路后的电流波形及其 分析 2.2同步发电机空载下三相短路后内部物理过程以及短路电流分析 2.2.1短路后各绕组的此联及电流分量 一、定子绕组磁链和短路电流分量 1、励磁主磁通交链定子三相绕组的磁链 2、短路瞬间三相绕组磁链的瞬时值 3、磁链守恒原理的作用
4、三相短路电流产生的磁链 5、对应的i 的三相短路电流 二、励磁绕组磁链和电流分量 1、强制励磁电流产生的磁链 2、电子三相交流电流的电枢反应 3、定子直流电流的磁场对励磁绕组产生的磁链 4、按照磁链守恒原理励磁回路感生的电流和磁链 三、等效阻尼绕组的电流 四、定子和转子回路（励磁和阻尼回路的统称）电流分量的对应关系和 衰减 2.2.2短路电流极基频交流分量的初始和稳态有效值 一、稳态值 二、初始值 1、不计阻尼回路时基频交流分量初始值 2、计及阻尼回路作用的初始值
2.2.3 短路电流的近似表达式 一、基频交流分量的近似表达式 二、全电流的近似表达式 2.3 同步发电机负载下三相短路交流电流初始值 2.3.1 正常稳态运行时的相量图和电压平衡关系 2.3.2 不计阻尼回路时的初始值'I 和暂态电动势' q|0|E 、' |0|E 一、交轴方向 二、直轴方向 2.3.3 计及阻尼回路的''I 和次暂态电动势'' |0|E 一、交轴方向 二、直轴方向 2.4 同步发电机的基本方程 2.4.1 同步发电机的基本方程和坐标转换 一、发电机回路电压方程和磁链方程 二、派克变换及d 、q 、0、坐标系统的发电机基本方程 1、磁链方程的坐标变换 2、电压平衡方程的坐标变换
电力系统分析实验指导书
第四章 电力系统功率特性和功率极限实验 一、实验目的 1． 初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法； 2． 加深理解功率极限的概念，在实验中体会各种提高功率极限措施的作用； 3． 通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合实 际及分析问题的能力。 二、原理与说明 所谓简单电力系统，一般是指发电机通过变压器、输电线路与无限大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。 对于简单系统，如发电机至系统d 轴和q 轴总电抗分别为X d ∑和X q ∑，则发电机的功率特性为： δδ2sin 2sin 2∑ ∑∑ ∑∑?-?+= q d q d d q Eq X X X X U X U E P 当发电机装有励磁调节器时，发电机电势E q 随运行情况而变化。根据一般励磁调节器的性能，可认为保持发电机E 'q （或E '）恒定。这时发电机的功率特性可表示成： δδ2sin 2sin 2∑∑∑∑∑?'-'?+''='q d q d d q Eq X X X X U X U E P 或 δ'''='∑sin d q E X U E P 这时功率极限为 ∑ '='d Em X U E P 随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限，从简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相
机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。 三、实验项目和方法 （一）无调节励磁时功率特性和功率极限的测定 1．网络结构变化对系统静态稳定的影响（改变x） 在相同的运行条件下（即系统电压U x、发电机电势保持E q保持不变，即并网前U x=E q），测定输电线单回线和双回线运行时，发电机的功一角特性曲线，功率极限值和达到功率极限时的功角值。同时观察并记录系统中其他运行参数（如发电机端电压等）的变化。将两种情况下的结果加以比较和分析。 实验步骤： （1）输电线路为单回线； （2）发电机与系统并列后，调节发电机使其输出的有功和无功功率为零； （3）功率角指示器调零； （4）逐步增加发电机输出的有功功率，而发电机不调节励磁； （5）观察并记录系统中运行参数的变化，填入表4-1中； （6）输电线路为双回线，重复上述步骤，填入表4-2中。 表4-1 单回线 表4-2 双回线 注意： （1）有功功率应缓慢调节，每次调节后，需等待一段时间，观察系统是否稳定，以取得准确的测量数值。