电力系统电磁暂态分析1-第一章
电力系统暂态分析：第一章 电力系统故障分析(2)
1.3 同步发电机三相短路电磁暂态过程基本假设条件：1.3.1 不计阻尼绕组时同步电机三相短路1. 发电机转速等于等于额定转速，且保持恒定，即2. 磁路不饱和（故可应用叠加原理）；3. 励磁电压保持恒定；☆暂态电抗和暂态电势：* 由定子d 轴和励磁绕组磁链方程：1.3.1 不计阻尼绕组时同步电机三相短路与励磁绕组磁链成正比的磁链：称为纵轴等值磁链。
消去励磁电流 可得：其中：励磁绕组参数相关的计算电抗。
称为d轴暂态电抗，与定子d绕组及定子d 轴等值磁链产生的旋转电势，称为q 轴暂态电势：由此可得q轴暂态电势为：而定子d 轴磁链可表示为：由于q 轴暂态电势与励磁磁链成正比，暂态时不会突变，暂态初始时刻的暂态电势可用稳态运行时的表示。
考虑稳态时的定子电压和磁链方程方程：可得：将两式相加可得：这样以暂态电势表示的稳态节点电压平衡方程为：写成向量的形式：故发电机稳态运行时的向量图如下：同步发电机暂态电势向量图对于磁链和电压方程计算三相短路时的电流：三相短路：即：励磁电压保持恒定，即：在满足条件：由于是对称短路，短路后0轴电流和磁链均为0。
不计阻尼绕组磁链和电压方程为：应用叠加原理求解三相短路前，各变量的稳态运行值为：三相短路后，各变量的故障分量为：则三相短路后，各变量值为：故障后变量值＝故障前变量的稳态值＋故障后变量的故障分量即：将上式代入磁链方程和电压回路方程，可得而稳态时的磁链方程和电压回路方程为：故可得故障分量的磁链方程和电压回路方程为：由三相短路故障条件：由短路瞬间各绕组电流、磁链不能突变，故可得应用拉氏变换法求解微分方程：利用拉氏变换公式：对故障分量的磁链方程和电压方程取拉氏变换，可得：由励磁绕组故障分量的磁链方程和电压方程：可得：即励磁电流故障分量的拉氏变换为：（1） 计算励磁电流的故障分量可得d轴磁链故障分量的拉氏变换为：（2）计算d 轴磁链的故障分量由d 轴磁链方程：代入励磁电流表达式：其中：称为纵（d ）轴运算电抗；将磁链方程：代入电压方程：可得d轴、q轴电流故障分量的拉氏变换其中：（3）计算d 轴、q 轴电流的故障分量对上式取拉氏反变换即可求得定子d 、q 轴电流的解，进而求得定子a 、b 、c 三绕组的电流。
电力系统暂态分析第一章作业参考答案
第一章作业参考答案一、简答题1、电力系统的干扰指什么？什么情况下的干扰最大？答：电力系统的干扰指任何可以引起系统参数变化的事件。
例如短路故障、电力元件的投入和退出等。
其中短路造成的干扰最大。
2、为什么说电力系统的稳定运行状态是一种相对稳定的运行状态？答：由于实际电力系统的参数时时刻刻都在变化，所以电力系统总是处在暂态过程之中，如果系统参数在某组数值附近作微小的持续变化，则描述电力系统运行状态的运行参量持续在某一平均值附近做微小的变化，我们就认为其运行参量保持平均值不变，即系统处于稳定工作状态。
由此可见系统的稳定运行状态实际是一种相对稳定的工作状态。
3、为简化计算，在电力系统电磁暂态过程分析和机电暂态过程分析中都采用了那些基本假设？答：电磁暂态分析过程中假设系统频率不变，即认为系统机电暂态过程还没有开始；机电暂态过程中假设发电机内部的机电暂态过程已经结束。
4、简述电力系统的故障类型答：电力系统的故障主要包括短路故障和断线故障。
短路故障（又称横向故障）指相与相或相与地之间的不正常连接，短路故障又分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相短路接地，各种短路又有金属性短路和经过渡阻抗短路两种形式。
三相短路又称为对称短路，其他三种短路称为不对称短路；在继电保护中又把三相短路、两相短路称为相间短路，单相接地短路和两相短路接地称为接地短路。
断线故障（又称纵向故障）指三相中一相断开（一相断线）或两相断开（两相断线）的运行状态。
5、简述电力系统短路故障的危害答：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。
6、简述断线的特点及危害答：断线的特点是不会出现大的电流和低电压，但由于三相不对称，将在系统中产生负序和零序电流，所以断线的主要危害是负序电流对旋转电机的影响和零序电流对通讯的干扰。
电力系统中的电磁暂态分析与建模方法研究
电力系统中的电磁暂态分析与建模方法研究第一章：介绍在现代社会中，电力系统扮演着至关重要的角色。
然而，电力系统的稳定性和可靠性一直是一个挑战。
在电力系统运行过程中，暂态问题会产生，特别是在电力系统发生故障时。
因此，电磁暂态分析与建模方法的研究对于电力系统的正常运行至关重要。
第二章：电磁暂态问题概述电力系统中的电磁暂态问题是指电力系统在发生故障、开关操作等事件时所产生的瞬态现象。
电力系统暂态问题主要包括短路故障、开关操作、大负荷变化等。
这些暂态问题会导致电压和电流的剧烈变化，进而影响电力系统的稳定性和可靠性。
第三章：电磁暂态分析方法电磁暂态分析方法是指用于分析电磁暂态问题的方法和技术。
常用的电磁暂态分析方法包括时域方法和频域方法。
时域方法基于电磁场的时间变化进行分析，能够提供更详细的暂态信息。
频域方法则基于电磁场的频谱进行分析，能够提供系统的频率响应特性。
第四章：电磁暂态建模方法电磁暂态建模方法是指用于建立电力系统暂态模型的方法和技术。
在电磁暂态建模中，常用的方法包括潮流计算、状态估计、线路参数估计、设备模型等。
潮流计算是电力系统分析中的基本方法，用于确定电力系统中各节点的电压和功率。
状态估计用于通过测量值推测电力系统中的未知状态变量。
线路参数估计用于确定电力系统中线路的参数，包括电阻、电感和电容等。
设备模型包括变压器、发电机、输电线路、负荷等模型。
第五章：电磁暂态分析与建模在电力系统中的应用电磁暂态分析与建模在电力系统中有广泛的应用。
其中之一是故障分析。
通过对电磁暂态分析和建模，可以快速准确地判断电力系统中的故障类型和位置，为故障处理提供有效的依据。
此外，电磁暂态分析与建模还可以用于评估电力系统在不同工况下的稳定性和可靠性，为电力系统规划、运行和维护提供技术支持。
第六章：电磁暂态分析与建模方法的发展趋势随着技术的不断进步，电磁暂态分析与建模方法也在不断发展。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面。
首先，基于人工智能的电磁暂态分析与建模方法将得到广泛应用。
电力系统暂态分析总复习
•
•
Uf Uf 0Zff If
•
•
Uf zf I f 0
•
If
•
Uf0
Z ff z f
第四章 电力系统运行稳定性的基本 概念和各元件的机电特性
第一节 电力系统运行稳定性的基本概念
第二节 同步发电机组的机电特性 第三节 发电机励磁系统与原动机系统
数学模型
第一节 电力系统运行稳定性 的基本概念
3
12
12
12
派克变换实现了不同坐标系电流 的等价变换
派克变 换矩阵
idq0 Piabc
iaR uq R
0
id iq
pd pq
11ssqd
u0
R
i0
p0
0
uf
Rf
if
pf
0
0 0
0
RD
RQ
（一）列出系统状态变量偏移量的线性状态方程
dδ dt
ω 1ω0
dω dt
1 TJ
PT
E qU xd
sinδ
0
1
dδ( δ) dt
dδ dt
ωω 0
d( 1ω) dt
dd tωT1J PT
EqUsi xd
nδ(0 δ)
PeE xq dU sin δ0 (δ)E xq dU siδn0ddP δe0δ21!dd2δP 2e0δ2 E xq dU siδn0ddP δe0δP0PePTPe
第二节 同步发电机组的机电特性
重点：
发电机转子运动方程 掌握发电机组的惯性时间常数及物理意义。 推导隐极机以Eq、E’q、E’、UG表示的有功功率表达式 功率极限、暂态磁阻功率的概念 隐极机、凸极机功率极限的区别
电力系统暂态分析-第1章 电力系统故障分析的基本知识ppt课件
电力系统暂态分析
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 1.3 无限大功率电源供电的三相短路 电流分析
2
电力系统暂态分析
1.1 故障概述
一、电力系统运行状态分类
1、稳态
系统参数不变时，运行参量不变，系统的这种运行 状态称为稳态。
1.1 故障概述 三、断线故障
1、断线故障（纵向故障）的类型 1）一相断线 2）两相断线
2、断线原因
1）采用分相断路器的线路发生单相短路时单相跳闸； 2）线路一相导线断开。 3、断线的影响 造成三相不对称，产生负序和零序分量，而负序和零序 分量对电气设备和通讯有不良影响。
9
电力系统暂态分析
1.2 一、标幺制的概念
短路电流产生很大的电动力，可引起设备机械变形、扭 曲甚至损坏；
短路时系统电压大幅度下降，严重影响电气设备的正常 工作； 严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列，
破坏系统的稳定性。
不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及 弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作 。
8
电力系统暂态分析
U UU / B *
S S / S P j Q / S P j Q * B B * *
11
I* I /IB
电力系统暂态分析
1.2 标幺制 二、电力系统中基准值的选取
对单相电路来说 如果基准选取满足： 电力系统基本公式：
SB U BIB U B Z B I B
值计算表达式?
12
电力系统暂态分析
1.2
对三相电路来说 基准值选择应满足：
考研知识点 电力系统暂态分析
• 当f点发生三相短路时，这个电路即被分成两个 独立的电路，其中左边的一个仍与电源相连接， 而右边的一个则变为没有电源的短接电路。
• 在短接电路中，电流将从它发生短路瞬间的初始 值衰减到零，在这一衰减过程中，该电路磁场中 所储藏的能量将全部转化为电阻中所消耗的热能。
• 在与电源相连的左侧电路中，每相的阻抗已变为 R+jwL，其电流将要由短路前的数值逐渐变化到 由阻抗R+jwL所决定的新稳态值，短路电流计算 主要是对这一电路进行的。
•
arctg L为稳态短路电流和电源电压
间的相角
R
•
短路电流的自由分量电流为：
t
L
iaa ce
R
• 又称为直流分量或非周期分量，它是不断减小的 直流电流。
t
• 则短路的全电流i为a ia iap Im sin(t ) ce
• 则短路的全电流为
t
ia ia iap Im sin(t ) ce
• 二、电力系统三相短路电流的周期分量与非周期 分量
• 上图所示的三相短路，短路发生前，电路处于稳 态，其a 相的电流表达式为
ia Im 0 sin(t 0 )
I
Um
• 式中 m 0
(R R)2 2 (L L)2 为正常回路电
流的幅值
•
0
arctg (L L)
(R R)
正常回路阻抗角
电压，将其他电压级下的电抗有名值归算到基本电压级 下：
• 假设选定第一段作为基本段，其它各段的参数均向这一 段归算，然后选择功率基准值和电压基准值分别为SB ， UB1。各元件的电抗标么值计算如下
• （1）发电机。发电机就在基本段，其电抗有名 值不需归算，故有
电力系统暂态分析第一章作业参考答案
第一章作业参考答案一、简答题1、电力系统得干扰指什么？什么情况下得干扰最大？答:电力系统得干扰指任何可以引起系统参数变化得事件。
例如短路故障、电力元件得投入与退出等。
其中短路造成得干扰最大。
2、为什么说电力系统得稳定运行状态就是一种相对稳定得运行状态？答:由于实际电力系统得参数时时刻刻都在变化,所以电力系统总就是处在暂态过程之中,如果系统参数在某组数值附近作微小得持续变化,则描述电力系统运行状态得运行参量持续在某一平均值附近做微小得变化,我们就认为其运行参量保持平均值不变,即系统处于稳定工作状态。
由此可见系统得稳定运行状态实际就是一种相对稳定得工作状态。
3、为简化计算,在电力系统电磁暂态过程分析与机电暂态过程分析中都采用了那些基本假设？答:电磁暂态分析过程中假设系统频率不变,即认为系统机电暂态过程还没有开始;机电暂态过程中假设发电机内部得机电暂态过程已经结束。
4、简述电力系统得故障类型答:电力系统得故障主要包括短路故障与断线故障。
短路故障(又称横向故障)指相与相或相与地之间得不正常连接,短路故障又分为三相短路、两相短路、单相接地短路与两相短路接地,各种短路又有金属性短路与经过渡阻抗短路两种形式。
三相短路又称为对称短路,其她三种短路称为不对称短路;在继电保护中又把三相短路、两相短路称为相间短路,单相接地短路与两相短路接地称为接地短路。
断线故障(又称纵向故障)指三相中一相断开(一相断线)或两相断开(两相断线)得运行状态。
5、简述电力系统短路故障得危害答:短路得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得导体发热与电动力增大得危害;2)短路时电压大幅度下降引起得危害;3)不对称短路时出现得负序电流对旋转电机得影响与零序电流对通讯得干扰。
6、简述断线得特点及危害答:断线得特点就是不会出现大得电流与低电压,但由于三相不对称,将在系统中产生负序与零序电流,所以断线得主要危害就是负序电流对旋转电机得影响与零序电流对通讯得干扰。
电力系统暂态分析1
3、《高电压技术》——波过程的分析计算
第一篇：电力系统故障分析
第一章：电力系统故障分析的基础知识 第二章：同步发电机突然三相短路电流分析 第三章：三相短路电流的实用计算 第四章：对称分量法与电力元件的序阻抗 第五章：不对称故障的分析计算
第一章：电力系统故障分析的基本知识 第一节：电力系统故障概述
（2）控制元件
用来改变系统的运行状态的设备和装置，如ZTL、 ZTS和继电保护装置等。
二、电力系统运行状态的描述
1、运行参量
表示电力系统运行状态的物理量称为电力系统的运 行参量。具体有电压、电流、功率、频率、功角等。
2、系统参数
系统的运行参量直接由系统参数决定。 系统参数指代表系统元件特性的参数。如电阻、电 抗 、电导、电纳、变压器变比、时间常数等。 系统参数的改变引起运行参量的改变，即改变系统 运 行状态。
2、断线原因
1）采用分相断路器的线路发生单相短路时单相跳闸； 2）线路一相导线断开。
3、断线的影响
造成三相不对称，产生负序和零序分量，而负序和零 序分量对电气设备和通讯有不良影响。
三、复杂故障
系统中不同地点同时发生故障称为复杂故障。
第二节 标幺值
一、标幺值的概念及电压、电流、阻抗、导纳、 功率的标幺值 二、时间、频率及角频率的标幺值
0
当 为任意角度时
二、突然短路后转子励磁绕组中的电流分量
（1）强制励磁电流分量 i f |0|
（2）非周期自由分量 i f
（3）周期自由分量 i fp
三、突然短路后转子阻尼绕组的电流分量
• 1、d轴阻尼绕组
（1）非周期自由分量 （2）周期自由分量
• 2、q轴阻尼绕组
q轴阻尼绕组仅有周期自由分量
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第一章电力系统故障分析的基础知识
内容提要：
电网故障类型，多电压等级电网的标幺值计算方法，短路冲击电流和最大短路电流有效值的计算方法。
故障类型
1、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（或中性线）之间的连接，也称为横向故障。
短路一段时间后（约10个周期），称为短路至稳态。
2、断线是指一相或两相电路的开断，也称为纵向故障。
断线后称为非全相运行。
短路原因
相间或相对地的绝缘损坏
1、雷击、过电压、表面污秽导致绝缘子闪络
2、发电机、变压器、电缆等设备的载流导体的绝缘材料损坏
3、动物接触带电导体
4、气象因素，如大风、覆冰等
5、人为因素，未拆除接地线就加电压、带电合接地刀闸等。
3、输入电网的功率和电网输出的功率不平衡，破坏系统稳定性。
4、不对称短路导致三相不平衡磁通，干扰无线电通讯。
短路预防
1、防雷击、操作等导致的各种过电压。
2、预防人为事故
3、采用继电保护切除故障，以及采用限制短路电流的措施。
短路性质
1、永久性短路：短路后故障点的绝缘不能够自动恢复。
2、暂时性短路：短路后，在故障点与电源隔离的条件下，其绝缘能够自动恢复。
自动重合闸（ARC，auto recloser）
U
2
（二）近似计算法
问题：同一电压等级可能出现不同的电压基准值。
变压器有分接头，运行时实际变比和标准变比可能不一致。
1、各电压等级的电压基准值等于该电压等级的平均额定电压，彼此之间无联系。
额定电压（kV）361035110220330500
31563105
平均额定电压（kV） 3.15 6.310.537115230345525
2、认为变压器的实际变比近似等于各侧平均额定电压之比，变压器额定电压变
为平均额定电压。
1
G 30=×0
1
G
⎟⎠100。