电力系统分析(第六章).
《电力系统分析理论》课件第6章 同步发电机的基本方程
第六章 同步发电机的基本方程
用傅里叶系数表示，取基波：
LabLba[m0 m2co2s(a300)] LbcLcb[m0 m2co2s(a900)] LcaLac[m0 m2co2s(a1500)]
d q
i 0
32cso1iansa
coas(120)
sina(120)
1
coas(120)
sina(120)
1
ia ib ic
2
2
2
或缩记为：
id0 qPaibc
(61)7
第六章 同步发电机的基本方程
利用逆变换，可以得到：
coas coas(120)
sina sina(120)
电流的正方向与磁链的正方向符
a
dy
+
a
+
D
Q
D
ω
fQ
c +D +x
合右手螺旋定则，定子各绕组中 b
D
c
电流的正方向与磁链的正方向符
+z
b
合右手螺旋定则
q
第六章 同步发电机的基本方程
➢ 感应电势：与电流正方向 一致
➢ 定子电流：中性点流向机 v f 端
➢ 定子电压：电流流出端为 正
➢ 转子电压：提供正向电流 的励磁电压是正的
vf
f
Rf
0
0
if
00
D Q
0
0 0
RD 0
0 RQ
iD iQ
v为各绕组端电i为 压各 ；绕组电流；
(61)
电力系统分析第6章(电力系统的经济运行)
6.1 电力系统的负荷和负荷曲线
6.1.1 负荷分类 6.1.2 负荷曲线
6.1 电力系统的负荷和负荷曲线
6.1.1 负荷分类
负荷定义 电力系统的负荷是指电力系统所有用电设
备消耗功率的总和(电力系统的综合用电负荷)。
负荷分类 负荷按物理性能划分
有功负荷
无功负荷
6.1 电力系统的负荷和负荷曲线
负荷按电能可分为:
据。
Pmax
Pmin
有功日负荷曲线
阶梯形有功日负荷曲线
•
9、经验显示，市场自己会说话，市场永远是对的，凡是轻视市场能力的人，终究会吃亏的！21.10.2021.10.20Wednesday, October 20, 2021
•
10、判断对错并不重要，重要的在于正确时获取了多大利润，错误时亏损了多少。21:03:4321:03:4321:0310/20/2021 9:03:43 PM
6.3.1电力网电能损耗和网损率
在给定的时间（日、月、季或年）内，系统中所有发电厂 的总发电量同厂用电量之差，称为供电量。
所有送电、变电和配电环节损耗的电量，称为电力网的损耗 电量。简称网损。
在同一时间内，电力网损耗电量占供电量的百分比，称为 电力网的网损率，即
网损率＝电力网损耗电量 供电量
100％
•
14、有些事情是不能等待的。假如你必须战斗或者在市场上取得最有利的地位，你就不能不冲锋、奔跑和大步行进。2021年10月20日星期三下午9时3分43秒21:03:4321.10.20
•
15、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more。2021年10月下午9时3分21.10.2021:03October 20, 2021
电力系统稳态分析第六章new
35kV及以下系统，②可以忽略不计,线路消耗无功功率；
110kV及以上系统，轻(空)载时，① ②都不能忽略，此 时②大于①，输电线路成为无功电源；
传输功率较大时，①大于②，线路要消耗无功功率。 8
二、无功功率电源
1、发电机 ➢发电机是电力系统基本的有功电源，也是重要的无功电源。
定子温升、 并列运行稳
TSC--TCR
基本少要等求于：负系荷电无统所源功中需提功和的的供率的之无无功功电功无荷功之源率负和可和以网发络网损出络耗中无之的的功和无无功功功损无备功用率耗应。该大于或至
Q GC Q LD Q LQ res
Qres 0表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用；
Qres 0 表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。
无功功率平衡计算的前提是系统的电压水平正常。
无功备用容量一般为无功负荷的 7%~15%。
当系统无功电源充足时 ，可以维持系统在较高 的电压水平下运行。
发电机无功
无功电源不足时，应增设无功补偿 装置，并尽可能装在负荷中心，做 到无功功率的就地平衡，以减少无 功功率在网络中的传输引起的网络 功率损耗和电压损耗。
12
缺点： 旋转机械，运行维护比较复杂； 有功功率损耗较大，满负荷时约为额定容量的(1.5~5)%， 容量越小，百分值越大； 小容量的调相机每kVA容量的投资费用也较大。故同步调 相机宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不装设。 同步调相机常安装在枢纽变电所 。
13
3. 电容器
• 按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它供给的
15
高次谐波调 谐电感，与 C串联 滤波
自饱和电抗器静止补偿器SR
固定连接电容器加可控硅控制电抗器 FC--TCR
电力系统分析第六章(1)
(0) I F(1) U F (Z FF(1) Z ) K I I F(2) 2 F(1) I F(0) K 0 I F(1)
Z =Z FF(2) Z FF(0) 3zf
ZFF(q) =ZfF(q) ZkF(q) =Zff(q) Zkk(q) 2Zkf(q) , q 1, 2,0
6.2简单不对称故障计算
6.2.1序网络端口电压方程
I F (1)
U F (1) k1
I F (2)
I F (0)
U F (2) k2
f1
计算前，先做潮流分析， 然后形成系统故障计算的节点导纳矩阵(注意与潮流分析节点导纳矩阵的不同)并计 算节点阻抗矩阵的有关参数。 在起始次暂态电流的计算中，同步电机用其次暂态参数表示的阻抗与电流源相量并 联的等值电路处理，其中电流源相量由系统的运行状态按下式计算,式中E”表示同 步电机的复合次暂态电势相量。
U i (1) Zij (1) I j (1) Zif(1) I F(1) Zik(1) I F(1) U i(0) ZiF(1) I F(1) (1)
jG
ZiF(1) Zif(1) Zik(1)
Uf(1) Uf(0) ZfF(1) I F(1)
f2
I F (1)
I F (2)
I F (0)
f 0 U F (0) k0
U F(q) U f (q) U k (q)
q 1, 2,0
U i (2) ZiF(2) I F(2) U i (0) ZiF(0) I F(0)
电力系统故障分析第六章电力系统纵向不对称故障分析教案
各序电流、电压分量求出后，根据对称分量合成公式就可方便求出断相 处各相电流电压 .（略）
已知负荷电流，从复合序网出发，应用叠加定理来计算也很方便： (a)=(b)+（c)
IAL
E AM
EAM Z M 1
IAL
N1
EAN
+
F1
F1
Z M1
I A1
(1)
IAL
Z N1
E AN
以A相为基准相，用序分量表示为
1& & (1) (1) (1) (1) & & I I I I A1 A2 A0 A 3 (1) (1) (1) U & & & U U A1 A2 A0 0
复合序网：与单相接地类似。
EAM
M1
(1) I A1
UF
表示；参数计算上也不同，在图中有 (6-2)
EA1＝EAM EAN E Z11 Z M1 Z N1，Z 22 Z M 2 Z N 2，Z 00 Z M0 Z N0
根据序电压方程和边界条件就可以计算端口电压，电流等。 按给定条件，分析计算纵向不对称故障,一般用两种方式解决，分别为按
以A相为基准相，用序分量表示为
(1.1) (1.1) (1.1) & & I& A1 ＋I A2 I A0 0 & 1 & (1.1) (1.1) (1.1) (1.1) & & U A1 U A2 U A0 U A 3
作出复合序网，在断相处正序、负序、零序网络相并联 ：
电力系统分析第六章(2)
S(1)
& I S(2)
− k1
f2
+ & U
zS
S(2)
1:n s(2)
& I S(0)
− k2
f0 + zS & U S(0) − k0
1:n s(0)
(a)
& I P(1)
f1 + zP & U P(1) − k1 f2 + & U zP
P(2)
串联型故障的边界条件
1:n p(1)
& I P(1)
6.3复杂故障的计算 6.3复杂故障的计算
6.3.2多重故障计算
& & & U S(1) = U s(1) − U s′(1) & &′ & & = (U s(0) − U s(0) ) − (Z sS(1) − Z s′S(1) )I S(1) − (Z sP(1) − Z s′P(1) )I P(1) & (0) & & = U S − ZSS(1) I S(1) − ZSP(1) I P(1) & & & U = U −U ′
6.3复杂故障的计算 6.3复杂故障的计算
6.3.2多重故障计算 假定系统中同时发生了一处串联型故障和一处并联型故障，并通过其计算过程 介绍多重故障的计算思路。其中串联型故障端口记为端口S，并联型故障端口 记为端口P。描述两重故障的序网络二端口如图所示，发生上述两重故障相当 于从故障端口分别向各序网络注入了故障电流的该序分量。
6.3复杂故障的计算 6.3复杂故障的计算
6.3.1不对称故障的通用边界条件
& & & U F(1) +U F(2) +U F(0) =0
《电力系统暂态分析》第六章提纲
第六章 电力系统静态稳定第一节 概述一、运动系统稳定性的一般定义运动系统都存在稳定性问题。
定义如下：一个运动系统处于平衡状态，若遭受某种扰动，经过一定的时间变化后，能恢复到原有平衡状态或新的平衡状态下运行，则称该运动系统是稳定的，否则是不稳定的。
【例6-1】b二、电力系统稳定性的特定含义电力系统中发电机都是同步发电机，电力系统的平衡状态是指所有发电机以同步（相同）速度运行。
当电力系统处于某种平衡状态（即发电机以相同速度）运行，遭受某种扰动后，发电机的速度发生变化，经历一定时间速度的变化，若所有发电机能恢复到同步（相同）速度下运行，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。
在正常运行时（平衡状态），发电机输入机械功率T P 等于发电机发出的电磁功率E P （机械损耗很小，因此忽略不计），即E T P P =，发电机保持恒定速度运行。
当受到某种扰动（例如：负荷波动，导线发热、电阻变化、短路、切除线路等），发电机输出功率E P 要发生变化，但T P 不能跟随变化（因为调速系统由机械组成，不能瞬间完成），导致输入与输出功率不平衡，从而引起速度的变化。
受扰动各发电机E P 变化不一样，因此各发电机速度变化不一样，经过一段时间调整，若能够恢复到相同速度下运行，则系统是稳定的，否则是不稳定的。
三、电力系统稳定性的分类按扰动量的大小，电力系统稳定分为⎩⎨⎧大扰动下的稳定—暂态稳定小扰动下的稳定—静态稳定小扰动—如负荷正常变化、导线发热引起参数变化等。
其扰动量很小，因而可以对描述系统运动过程的非线性微分方程进行线性化处理，从而可用线性系统稳定性理论进行分析。
大扰动—如短路、切机、投切线路、投切变压器等。
其扰动量大，因而不能对描述系统运动过程的非线性微分方程进行线性化处理，从而只能用非线性系统稳定性理论进行分析。
四、如何判别稳定1. 以速度，即各机组频率。
2. 以相对转子位置角)(ij t δ的变化过程，即摇摆曲线。
若)(ij t δ能够回复到某一个稳定值则系统是稳定的。
《电力系统分析》第6章习题答案
第六章 思考题及习题答案6-1 电力系统中的无功功率电源有哪些？各有什么特点？答：电力系统的无功功率电源有同步发电机、同步调相机、静电电容器、静止无功补偿器和静止无功发生器等。
同步发电机是最基本的无功功率电源，在额定状态下运行时其发出无功功率为N GN GN S Q ϕsin =，当功率因数变化时，其发出的无功也随之变化，但不能超越P -Q 极限图的范围。
同步调相机是只能发无功功率的发电机，过励磁运行时，向系统供给感性无功功率，起无功电源的作用；欠励磁运行时，从系统吸收感性无功功率，起无功负荷的作用。
欠励磁运行时的容量只有过励磁运行时容量的50％~65％。
静电电容器只能向系统供给感性无功功率，其所供给的无功功率与所在节点电压的平方成正比，在系统发生故障而使电压降低时，其输出的无功功率反而减少。
因此电容器的无功功率调节性能较差，且无法实现输出的连续调节。
静止无功补偿器（SVC ）由静电电容器与电抗器并联组成。
电容器可发出感性无功功率，电抗器可吸收感性无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出或吸收的无功功率。
但SVC 的核心元件是电容器，因此仍存在系统电压降低、急需向系统供应无功功率时，其提供的感性无功功率反而减少的缺点。
静止无功发生器（SVG ）的主体部分是一个电压源型逆变器，通过控制逆变器的输出电压来实现无功功率的动态补偿。
与SVC 相比，其最重要的一个优点是在电压较低时仍可向系统注入较大的无功功率。
6-2 发电机的运行极限是如何确定的？答：同步发电机运行范围受以下因素限制：定子额定电流（额定视在功率）的限制；转子额定电流（空载电势）的限制；原动机出力（额定有功功率）的限制。
发电机运行极限图的具体绘制可参考教材图6-3。
6-3 什么叫电压中枢点？一般选在何处？答：在电力系统的众多节点中，通常选择一些主要的供电点加以监视和控制，如果这些节点的电压满足要求，则系统中大部分节点的电压基本上也能满足要求，这些主要的供电点称为电压中枢点。
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2018/10/13
电力系统分析 第六章
3
（4）对称三相系统：除不对称故障处出现局部的不对称以 外，实际的电力系统通常都当做是对称的。 （5）纯电抗表示:忽略高压输电线的电阻和电容，忽略变压 器的电阻和励磁电流（三相三柱式变压器的零序等值电路除 外），加上所有发电机电势都同相位的条件，这就避免了复 数运算。 （6）金属性短路:短路处相与相（或地）的接触往往经过一 定的电阻（如外物电阻、电弧电阻、接触电阻等），这种电 阻通常称为“过渡电阻”。所谓金属性短路，就是不计过渡 电阻的影响，即认为过渡电阻等于零的短路情况。
快乐可依赖幻想，
第六章 电力系统三相 短路电流的实用计算
幸福却要依靠实际。 ------尚福尔
第六章 电力系统三相短路电流的实用计算
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
6.2 起始次暂态电流和冲击电流的实用计算 6.3 短路电流计算曲线及其应用 6.4 短路电流周期分量的近似计算
三相短路实用计算的基本假设
戴维南定律
Ei V I Zi i 1
m
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电力系统分析 第六章 9
V E i I Zi i 1
m
Z eq
V I
1 1 i 1 Z i
m
V ( 0) E eq
E Z eq i i 1 Z i
m
对于两条有源支路并联
电流分布系数 单位电流法 网络还原法
手算、简单网络
电力系统分析 第六章
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5
一、网络变换与化简 化简目标
输入 阻抗
等值
转移 阻抗
E E E 1 2 m I f Z1 f Z2 f Zmf
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电力系统分析 第六章
E I f Z f
1 Z ij Z i Z j k 1 Z k
m m
1 1 1 1 1 Z1 Z 2 Zi Zm k 1 Z k
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电力系统分析 第六章 8
(2)有源支路的并联变换
m条有源支路并联的网络————→一条有源支路。 等值电抗：所有电势为零时，从端口ab看进去的总阻抗。 等值电源电势：外部电路断开时，端口ab间的开路电压。
z6 z10 z13 z6＋z7＋z10
z7 z10 z14 z6＋z7＋z10
z E z E 1 3 2 9 E 5 z3＋z9
电力系统分析 第六章
z6 z7 z15 z6＋z7＋z10
2018/10/13
电力系统分析 第六章
4
6.1 短路电流计算的基本原理和方法
1. 2.
电力系统节点方程的建立
利用节点阻抗矩阵计算短路电流 网络等值变换 分裂电势源、分裂短路点
计算机实现
利用电势源对短路点的转移阻抗计算短路电流
手算；复杂、 简单网络 网络化简
3.
4.
利用网络结构对称性
Z1
E 1
Z3 Z5
f
Z1
E 2
E 1 E 1
Z3 Z5
f
E 2 E 2
Z4
Z6 Z2
Z4
Z2
Z6
（a ）
E 1
Z1
Z5
f
Z3
E 2
（b ）
E 1
Z2
Z4
E 2
Z6
f
（c ）
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电力系统分析 第六章 12
例6-4 化简求输入阻抗
a E 1
电力系统分析 第六章
Z 23 Z 2 Z 3 Z 31
Z 3 Z1 Z 3 Z1 Z2
7
(1)无源网络的星网变换
1 Y1 2
多支路星形←→网形
1 Y12 Y1i 2
n
Y2
※ 逆变换不成立
m Ym Yi i
Y1m m
Y2m Yim
Y2i
i
Yij YiY j / Y Y Y1 Y2 Yi Ym
Z2
E 1
E 2
Z2f
E eq
Z1
Z1f
Zff
Z11 Z12
Z13
Z13
f
转移阻抗
电力系统分析 第六章
输入阻抗
11Байду номын сангаас
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2、分裂电势源和分裂短路点（重要） 分裂电势源：将连接在一个电源上的各支路拆开，拆 开后各支路分别连接在原电源电势相等的电源上。 分裂短路点：将连接在短路点上的各支路从短路点拆 开，拆开后各支路分别连接在原来的短路点。
6
1. 网络的等值变换
1
参考p254附录Ⅲ－3
(1)无源网络的星网变换 Y←→Δ
1
可逆
Z1
Z12 2 Z23
Z 12
Z31 3
Z1Z 2 Z1 Z 2 Z3 Z2Z3 Z1
Z2 2
Z3 3
Z1 Z2 Z3
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Z 12 Z 12 Z 12
Z 12 Z 31 Z 23 Z 31 Z 12 Z 23 Z 23 Z 31 Z 23 Z 31 Z 23 Z 31
电力系统分析 第六章
2018/10/13
13
E 3
E 5
Z12 Z14 g
E 1
Z9
g
Z3
Z8 Z2 e
Z10
Z7 f Z6
E 4
Z11 Z13 e Z15 f
E 2
z8 z 2 z11 z8＋z2
z9 z3 z12 z3＋z9
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z E z E 1 2 2 8 E 4 z8＋z2
Z1 d Z4 b E2 Z2 e Z3 Z5 g Z7 f
E 2
Z8 Z2 e Z10 Z7 f Z6
E 3
c
E 3
E 1
Z9
g
Z3
Z6
♣ Y→Δ
z8 z1＋z4＋ zz z z z1 z4 ，z9 z1＋z5＋ 1 5 ，z10 z4＋z5＋ 4 5 z5 z4 z1
Z eq
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Z1 Z 2 Z1 Z 2
Z E Z E 2 1 Eeq 1 2 Z1 Z 2
电力系统分析 第六章 10
例1
Z1
E 1
E 2
Z2 Z3 Z4
Z1
E 1
E 2
Z2 Z3 Z8
Z6 Z5 Z7
Z9
f
Z5
Z7 Z10
f
E 1
E 2