电力系统稳态分析ok4
第五章 电力系统稳态分析
40
（二）两端电压不相等供电网的功率分布 计算步骤 ①计算供载功率； ②计算循环功率； ③在同一支路中迭加供载功率和循环功率；
41
循环功率按下式计算
S ci
(U A U B )U N Z AB
n
*
*
＋S ＝ S ④算出初步功率分布后，由 S A B i i 1 和 SB 的计算正确与否。 可校验 S A
S LD
I
31
说明
①开式地方网一般只需计算功率分布和最大电压损 耗以及电压最低点电压； ②功率分布由末端向首端逐个环节推算；最大电 压损耗由首端向末端逐点推算； ③线路最大电压损耗是比较重要的运行参数。
32
④一般情况下，对于有n个集中负荷的无分支地方 电力网，其电源点（假设为A点）的输出功率为
★ 110kV及以下电压等级的电力网
2
U1 U 2 U 2
16
工程实际中，线路电压损耗常用线路额 定电压UN的百分数表示，即
U1 U 2 U % 100 UN
规程规定：电力网正常运行时的最大电压损 耗一般不应超过10% ；故障运行 一般不超过15%~20%。
17
电压偏移：电力网中任意点的实际电压U同该处 网络额定电压UN的数值差。
第5章 电力系统稳态分析
1
电力系统的潮流计算
电力系统的频率与有功功率 电力系统的电压与无功功率 电力系统经济运行
2
5.1 电力系统的潮流计算
电力网的功率损耗
电力网环节的功率平衡和电压平衡
开式电力网的潮流计算
两端电源供电网的潮流计算
电磁环网的功率分布与电压计算
3
电力系统的稳定性分析
电力系统的稳定性分析电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它为各个行业提供了稳定可靠的电力供应。
然而，由于电力系统的复杂性和不可预测性，其稳定性问题一直是电力工程师们关注的焦点。
稳定性分析是评估电力系统运行状态和预测系统响应能力的重要手段，它对于确保电力系统的可靠性和安全性至关重要。
电力系统的稳定性主要包括动态稳定性和静态稳定性两个方面。
动态稳定性是指电力系统在外部扰动下恢复到稳定运行状态的能力，而静态稳定性则是指电力系统在负荷变化或故障情况下保持稳定运行的能力。
动态稳定性分析是电力系统稳定性研究的核心内容之一。
它主要关注电力系统在大幅度扰动下的响应过程，如故障发生时系统的振荡和衰减过程。
动态稳定性分析需要考虑系统的动态特性、发电机的动态响应、电力传输线路的参数等因素。
通过建立系统的动态模型，可以模拟系统在不同扰动下的响应情况，并评估系统的稳定性。
静态稳定性分析则主要关注电力系统在负荷变化或故障情况下的稳定运行能力。
负荷变化可能导致系统频率和电压的波动，而故障情况则可能引发电力系统的不稳定，如电压崩溃、电流过载等。
静态稳定性分析需要考虑系统的功率平衡、电压稳定、传输能力等因素。
通过建立系统的潮流模型，可以计算系统中各个节点的电压和功率分布情况，进而评估系统的稳定性。
稳定性分析的核心是建立准确可靠的电力系统模型。
电力系统模型需要包括发电机、负荷、变压器、传输线路等各个组成部分的特性参数。
同时，模型还需要考虑不同元件之间的相互作用和耦合关系。
在建立模型时，需要充分考虑系统的动态特性和非线性特性，以确保分析结果的准确性。
稳定性分析的结果可以为电力系统的运行和规划提供重要参考。
通过分析系统的稳定性，可以及时发现潜在的问题和隐患，并采取相应的措施进行调整和优化。
例如，在动态稳定性分析中，可以通过调整发电机的励磁控制策略、增加补偿装置等方式提高系统的稳定性。
而在静态稳定性分析中，可以通过合理规划电力系统的输电线路、优化负荷分配等方式提高系统的稳定性。
电力系统稳态分析
电力系统稳态分析电力系统稳态分析是电力系统研究和运行的重要内容之一，它主要目的是研究电力系统在稳定运行条件下的各种电气量之间的相互关系和稳态特性，以保证电力系统的安全、经济和可靠运行。
稳态分析主要包括潮流计算、电力负荷特性分析、发电机调度、电压稳定性分析以及短路电流计算等内容。
电力系统的稳态分析与电力系统运行紧密相关。
稳态分析可以提供电力系统各个节点的电压、相角、功率等信息，为电力系统的运行调度提供基础数据。
通过稳态分析，可以确定电力系统中各个节点的潮流分布情况，从而合理安排输电容量，避免出现电网过载的情况。
同时，稳态分析还可以评估电力系统中的潜在问题，例如电压稳定性问题和短路电流问题，从而及时采取相应的措施来保障电力系统的安全运行。
在稳态分析中，潮流计算是其中的核心内容之一。
潮流计算主要目的是确定电力系统中各个节点的电压幅值、相角和功率等信息。
潮流计算的结果可以用来评估电力系统中输电线路的负载状况、发电机的出力调度以及电压稳定性等问题。
在潮流计算过程中，需要对电力系统中的各个节点进行电压平衡方程的求解，通过不断迭代计算，可以得到系统的稳态工作点。
电力负荷特性分析是稳态分析的另一个重要内容。
电力负荷特性分析主要是研究电力负荷与电压、频率、功率因数等之间的关系。
通过电力负荷特性分析，可以确定电力负荷对电力系统稳态运行的影响，从而合理安排发电机的出力调度，保证电力系统的供需平衡。
发电机调度是稳态分析中的另一个重要环节。
发电机调度是指根据电力系统的负荷需求和发电机的技术特性，合理安排发电机的出力和运行工况。
通过发电机调度，可以优化电力系统的运行效果，提高发电机的利用率，以及减少对外购电量的依赖。
电压稳定性分析是稳态分析中的一个重要方面。
电压稳定性分析是指研究电力系统中各个节点的电压长期稳定情况，以及电力系统在系统故障等异常情况下的电压抗扰能力。
通过电压稳定性分析，可以确定电力系统中的潜在电压稳定性问题，并采取相应的措施来加强电力系统的稳定性。
电力系统中的稳态分析
电力系统中的稳态分析随着现代化的发展，电力系统成为了全球各国的经济和社会发展中不可或缺的组成部分。
无论是家庭用电、交通运输领域的电力需求，还是工业制造的电力供应，都要依靠电力系统的稳定运行。
因此，电力系统的稳态分析是电力工程中关键的问题之一。
电力系统的稳态分析是指在电力系统中进行电力平衡计算及功率流计算，以评估系统的稳定性和电力系统的能力，从而提供关于电力系统运行的定量评估。
稳态分析包括了数学模型的建立、算法的设计和系统仿真的实验，整个过程需要依靠高性能的计算机来实现。
在稳态分析中，电力系统被抽象为电路模型，其中各种电气设备、负荷和变电站等都被建模为电路的不同元素，这些元素之间相互连接形成一个复杂的电路网络。
稳态分析的目标是建立电路网络的数学模型，根据模型计算各个电路元素的电势、电流和功率等参数，进而评估电力系统的功率稳定性、电压稳定性和阻抗等电气特性。
稳态分析的基本数据和参数包括有电气负荷、发电机数据、变压器等电气设备的参数、电缆线路的阻抗及容抗、电力网拓扑结构等。
这些参数通常是通过实验或观测等方式得到的，如发电机的功率曲线、电气设备的技术规格等，都需要在计算稳态分析时纳入其中。
而稳态分析的基本问题则是功率平衡和节点电位平衡等条件的满足。
具体而言，稳态分析中需要计算系统中各个发电机和负荷的功率需求，同时满足电力供应和电力负荷的平衡，即保证电力系统的功率平衡。
此外，也需要保证各个节点的电位平衡，即使得每个节点处的电势相等。
这些条件的满足保证了电力系统中各个节点之间的电压和电能的平衡，从而保证了电力系统的稳定性。
稳态分析的结果不仅仅是电气参数的计算，更为重要的是通过这些计算得到电力系统的稳定性评估，从而确定各个电气设备的额定容量，为电力系统设计、规划和运营提供参考。
如何保证电力系统在运行过程中的稳定性是稳态分析的关键问题之一。
对于电力系统的稳定性评估，则可以通过特性曲线、相角稳定等指标进行评估。
总之，电力系统中的稳态分析是电力工程中至关重要的一个问题。
电力系统稳态分析
电力系统稳态分析一、概念介绍电力系统稳态分析是指在电网运行稳定状态下，对电力系统进行电压、电流等参数计算和系统分析的一种方法。
其目的是为了保证系统安全、稳定、经济的运行。
二、电力系统稳态分析中的重要参数1.电源电压：电源电压是指电力系统的发电机或者连接电网的电厂发出的电压，它对整个电网的电场分布和正常运行状态起到了至关重要的作用。
2.系统电压：系统电压是指电力系统各个节点的电压，其决定系统中各个电设备的安全运行状态和电能交换的顺畅程度。
3.网络阻抗：网络阻抗是指电力系统中各个电缆、导线、变压器等电器设备对电流的阻碍作用，其直接影响到系统的电路响应和稳定性。
4.负荷电流：负荷电流是指电力系统各个节点的负载电流，其代表对电网的电量需求，其大小直接决定了系统的稳态工作状态，并影响系统电量的分配和经济性。
三、电力系统稳态分析的主要方法1.节点分析法：该方法是指将电力系统化成一个节点和对应的支路，来分析电压稳定、电流分布等问题。
该分析方法适用于网络比较简单、电力设备数量较少的情况下。
2.潮流计算法：该方法是指对电力系统各个节点进行电流、负荷电流分布的计算，可用于大型电网的分析。
该分析方法可以获取各个节点的电压稳定、节点负荷、传输线损失等信息。
3.动态因子分析法：该方法是指通过分析系统的频率、转子机械运动等动态特性，从而判断暂态稳定和永久稳定的条件。
该分析方法适用于对系统暂振（系统短暂失稳）和拉沙现象（系统失去平衡状态）的评估。
四、电力系统稳态分析的流程电力系统稳态分析的流程主要包括以下几个步骤：1.收集系统数据：包括各个节点的电压、负荷、发电机电压和网络阻抗等信息。
2.建立电路模型：可采用节点分析法或潮流计算法建立电路模型，并求解节点电压值和支路电流等参数。
3.计算潮流：通过潮流计算法计算电力系统各个支路电压、电流分布，并分析电网响应和稳态工作状态。
4.稳态分析：对潮流计算结果进行稳态分析，判断系统的稳定性和安全性，并分析接地电流、接地电阻等关键参数。
电力系统稳定性分析
电力系统稳定性分析电力系统稳定性是电力系统的重要指标之一，它是指在某些外部因素的影响下，电力系统仍能保持稳定运行的能力。
一个具有稳定性的电力系统，在电压、频率等方面都能够维持在合理范围内，以保证正常供电，避免停电事故发生。
电力系统的稳定性分为静态稳定性和动态稳定性两个方面。
静态稳定性表示在经过一定时间后，电力系统能够恢复到平衡状态，恢复时间短则表现出较好的静态稳定性，否则则表现出静态不稳定。
动态稳定性则表示当电力系统在受到扰动后，能够恢复到平衡状态并且不会向其他方向转移，而是通过一定的补偿过程实现稳定，具备较好的动态稳定性。
电力系统的稳定性分析过程，需要首先考虑系统内各种元件的模型建立和数据收集。
其次需要通过搭建系统模型，对系统进行仿真分析。
最后，对分析结果进行评估，确定系统是否具有较好的稳定性。
模型建立和数据收集：模型建立是稳定性分析的关键步骤，要求根据实际情况建立合理的模型，保证分析的准确性。
常用的模型包括传输线路、发电机、负载、变压器等，其数学表达式需要根据物理规律进行建立。
数据收集和处理则是确定模型参数的关键因素，针对实际系统，对各种元件的电气参数、运行状态、负荷等进行收集，保证分析所需的数据精确有效。
系统模型搭建和仿真分析：系统模型搭建是基于模型建立和数据收集结果，将各种元件组合成电力系统的模型，通过仿真软件进行模拟分析。
在仿真过程中，需要根据实际情况对负荷变化、电网故障、发电机运行等进行模拟，以评估系统的稳定性。
在分析过程中，需要注意各个元件之间的互动作用，保证分析结果的真实性和可靠性。
评估结果和系统调整：稳定性分析结束后，需要对分析结果进行评估，判断系统是否稳定。
如果系统稳定，则可以为电力系统提供有力的保障，确保正常供电。
如果系统不稳定，则需要对系统进行调整，提高系统的稳定性。
在调整过程中，需要注意各个因素之间的综合影响，采取合理的调整措施，保证系统稳定运行。
总之，电力系统稳定性分析是确保电力系统稳定供电的重要措施。
电力系统稳态分析总结
电力系统稳态分析总结电力系统稳态分析是对电力系统在正常运行条件下的稳定性进行评估和分析的过程。
它通过考虑电力系统中各种故障和负荷变化情况，评估系统的稳定性，以确保系统可靠地运行，并满足用户的需求。
以下是对电力系统稳态分析的总结。
一、电力系统的基本概念电力系统是由发电厂、输电网、变电站和配电网组成的，用于生成、传输和分配电能。
在电力系统中，发电厂负责将机械能转化为电能，输电网负责将电能从发电厂输送到变电站，变电站负责将高压电能转化为低压电能，并将电能分配到配电网，配电网则负责将电能送达用户。
二、电力系统稳态分析的目的三、电力系统稳态分析的方法四、电力系统稳态分析的主要内容负荷流量计算用于计算电力系统中各个节点的电压和相角，并确定电流的分布情况。
它可以确定系统中的潮流方向和潮流大小，以评估系统的稳定性和容量。
电压稳定性分析用于评估电力系统中的电压变化情况，以确保系统中的电压维持在合理的范围内。
它可以确定系统中的电压控制设备和控制策略，以确保电压的稳定性。
短路分析用于评估系统中潜在的短路情况，以确定系统的短路能力。
它可以确定系统中的短路电流大小以及系统中的短路保护设备和控制策略。
五、电力系统稳态分析的意义电力系统稳态分析对于电力系统的安全和可靠运行具有重要意义。
它可以帮助发电厂确定适当的发电容量，确保系统能够满足负荷需求。
它还可以帮助变电站和配电网确定适当的电压控制设备和电压控制策略，以确保系统中电压的稳定性。
六、电力系统稳态分析的应用电力系统稳态分析广泛应用于电力系统的规划、运行和维护过程中。
在电力系统的规划过程中，稳态分析可以帮助确定适当的发电容量、输电线路的容量，以及变电站和配电网的容量。
在运行和维护过程中，稳态分析可以帮助监控系统的稳定性，及时发现和解决问题，确保电力系统的可靠运行。
综上所述，电力系统稳态分析是对电力系统的稳定性进行评估和分析的过程。
它是确保电力系统安全和可靠运行的重要手段，广泛应用于电力系统的规划、运行和维护过程中。
电力系统的稳定性分析
电力系统的稳定性分析一、概述电力系统稳定性分析是电力系统运行状态评价的重要组成部分，它是指在电力系统出现扰动或故障时，系统恢复平衡的能力。
稳定性分析主要包括大范围稳定分析和小干扰稳定分析。
二、大范围稳定分析1.功率平衡方程大范围稳定分析主要考虑电力市场运行中出现的电力故障、过负荷、电压失调等因素，其稳定性分析主要建立在功率平衡方程的基础上。
功率平衡方程主要是描述电力系统在稳态时，功率的产生、输送和消耗的平衡关系，因此如下:P\_i - D\_i = ∑B\_{ij}(δ\_i - δ\_j) + ∑G\_{ij}(V\_i - V\_j)其中，P_i是母线i的有功需求，D_i是母线i的有功供给。
Bii是母线i对地电导，Bij是母线i与母线j之间的电导，δ_i是母线i的相角，V_i是母线i的电压，Gij是母线i与母线j之间的电导，而∑B\_{ij}(δ\_i - δ\_j)是相邻母线之间的励磁无功交换。
2.风险源目录在大范围稳定分析中，还需要进行风险源目录的分析。
这主要是基于故障的综合性研究，以及稳态运行某一元件的风险。
目录可分为元件目录和风险源目录。
元件目录主要是列举单个元件故障的可用性需求和可靠性指标，决定元件的运行状态。
而风险源目录主要是对故障进行分类，找到相关系统的最小数字，连续排序，避免同一数字的重复出现。
3.故障分析故障分析是大范围稳定分析的重要组成部分。
故障种类包括短路和开路，故障后电网可能形成的模式有三种：Ⅰ型模式、Ⅱ型模式、Ⅲ型模式。
Ⅰ型模式是由多输入单输出电源和单输入多输出负载组成，其中二者结合只能形成一补偿电容，故而电源能够满足负载的电感成分。
Ⅱ型模式是由多输入多输出电源和负载组成，缺少电容分量导致电源不能满足负载的电感成分，必须通过延迟公共电压板或转移核心来完成，因而需要额外的控制技术。
Ⅲ型模式是由多输入多输出电源和负载组成，其中二者之间不存在补偿电容，但可以共同大范围地控制发电量、充电、放电等。
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原有对角元修改：
? Yii
?
1 ( k??2
?
1
k
2 ?
)YT
? Yjj ? 0
原有非对角元修改：
yT / k?
i
j
YT
(1 ? k? ) k? 2
YT
( k? ? 1) k?
? Yij
?
? Yji
?
?( 1 ? k??
1 k? )YT
11
4.2 功率方程及其迭代解法
? ?
U
? 2
S%1 ? U&1Y11?U&1? ? U&1Y1?2U&2?
(a)
? Yij ? ? Yji ? ? yij
i
yij
j
8
（3）在原有网络的节点i、j之间切除一支路。
如图所示，设原有网络中节点i 、j之间切除导纳为yij 支路， 相当与在节点i 、j之间增加一条导纳为? yij 的支路，与节
点i 、j有关的元素作修改如下：
原有对角元修改：
? Yii ? ? yij ? Yjj ? ? yij
1
4.1 电力网络数学模型
电力网络的数学模型：网络参数、变量、相关关系组合成可 以反映网络性质的数导纳矩阵
节点电压方程 : 即：
I&B ? Y&B U&B
I&B :节点注入电流的列向量，节点注入电流是各节点电
源电流(流入节点为正）和负荷电流（流出节点为正）之和，
4
（2）非对角元 Yij ：称为互导纳，Yij ? I&j /U&i ，为节点i
施加单位电压 U&i ? 1 ，其他节点全部接地，节点j的注入电 流；
节点i、j之间的互导纳 Yij 数值上就等于连接节点i、j支路
导纳的负值。 互导纳的求取
??
Y12 ? ( I1/ U 2 ), Y12 ? Y21 ? ? y12
??
Y32 ? ( I 3 / U 2 ), Y32 ? Y23 ? ? y23
Yij ? Yji 即YB 是对称矩阵
当i、j不直接相连，则 Yij ? Yji ? 0
常有i、j不直接相连，YB是稀疏矩
阵
5
4.1.2 节点导纳矩阵的形成和修改
一、节点导纳矩阵的形成:
1. 节点导纳矩阵是方阵，其阶数就等于网络中除参考节点外的 节点数n。
节点i的自导纳 Yii 数值上就等于该节点直接连接的所有支
路导纳之和。
3
自导纳的求取
例如左图，取i=2，在节点2接电 压源，节点1，3的电压源短接， 可得
??
Y22 ? (I 2/ U 2 )
节点2的自导纳 Y22 数值上就等 于节点2直接连接的所有支路导 纳的总和。
Y 22 ? y 20 ? y 12 ? y 23
2. 节点导纳矩阵的对角元Yii（自导纳）就等于各该节点所连接 支路导纳的总和。
3. 节点导纳矩阵的非对角元Yij（互导纳）等于连接节点i，j支 路导纳的负值。
4. 节点导纳矩阵是稀疏矩阵，其各行非零非对角元数就等于与 该行对应节点所连接的不接地之路数。
5. 节点导纳矩阵一般是对称矩阵，这是网络的互易特性决定的。 从而，一般只要求取这个矩阵的上三角或下三角。
原有非对角元修改：
? Yij ? ? Yji ? yij
i
? yij
j
（4）原有网络节点i、j之间的导纳由yij 改变为 yi?j 。 这种情况相当于在原有网络节点i 、j之间切除一条 yij 支路，并增加一条 yi?j 支路，如图所示：
原有对角元修改：
? Yii
?
y
?
ij
?
yij
? Yjj ? yi?j ? yij
原有对角元修改：? Yii ? yij
7
（2）在原有网络的节点i、j之间增加一支路。
如图所示，设原有网络中节点i 、j之间增加支路，其导
纳为 yij 。因未新增加节点，节点导纳矩阵的阶数不变，
但与节点i 、j有关的元素修改如下：
原有对角元修改：
? Yii ? yij
? Yjj ? yij
原有非对角元修改：
节点电压方程：
迭代解非线性方程组 I B
? YBU B
???S%?U&I&? ?
?S ??U
?? ?? B
?
YBU B
一、功率方程和变量、节点的分类
1、功率方程
等值电源功率
S%L1 ? PL1 ? jQ L1
S%G1 ? PG1 ? jQG1
S%G2 ? PG2 ? jQG2
U&1
S%L2 ? PL2 ? jQL2
第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法
本章的主要内容 ?数学模型： 1）描述网络结构和参数的节点导纳矩阵 2）计算电压分布的节点功率平衡方程式 3）计算功率分布的支路功率和节点注入功率表达式 ?潮流计算的定解条件：节点分类 ?潮流计算的一般步骤 ?节点功率平衡方程式的求解方法 1）牛顿—拉夫逊迭代法，2） P-Q分解法
6
6. 网络中的变压器运用 ? 型等值电路图表示。
二、节点导纳矩阵的修改 （1）从原有网络引出一支路，同时增加一节点。
如图所示，设i为原有网络中节点，j为新增加节点，新增
加支路到导纳为 yij 。则因新增加一节点，节点导纳矩阵
将增加一阶。
新增对角元：Yjj ? yij
y ij
i
j
新增非对角元：Yij ? Yji ? ? yij
节点注入电流
I&1 ? I&G1 ? I&L1 S%1 ? S%G1 ? S%L1
y10 y12 y20
I&2 ? I&G2 ? I&L2
S%2 ? S%G 2 ? S%L2
U&2
节点注入功率
等值负荷功率
I&1 ?
Y11U&1 ?
Y12U&2
?
S1? U1?
I&2
?
Y21U&1
?
Y22U&2
?
S2?
原有非对角元修改：
? Yij ? ? Yji ? yij ? yi?j
i
yi?j ? yij
j
（5）原有网络节点i、j之间变压器变比由 k? 改变为 k?? 。
节点i 、j之间变压器的等值电路如图
为当变k?比的由变k压? 器变，为增k??加时一，台相变当比于为在节k??点的i、变j压之器间，切经除推一导台节变点比i 、
规定流向网络的方向为正；对于联络节点
I&i ? 0
U&B :节点电压的列向量，取大地为参考点，编号为0，节
点电压 U&i 为节点i的对地电压。
2
? YB :n×n阶节点导纳矩阵；
?Y11 Y12 K
YB
?
??Y21 ?M
Y22 M
K O
? ?Yn1
Yn2
K
Y1n ?
Y2n
? ?
M?
? Ynn ?
（1）对角元 Yii ：称为自导纳，Yii ? I&i /U&i ，为节点i施加单位 电压 U&i ? 1 ，其他节点全部接地，节点i的注入电流；