电力系统稳态分析复习资料教学文案
电力系统稳态分析 复习 自学讲义 第二部分
取得极值条件：
C* P T 1.k dF 1 dP T 1.k k 0 C* PH 2.k 2 dW2 dP H 2.k k 0
C k ( P T 1.k P H 2.k P L.k ) 0
*
(k 1、 2m) (k 1、 2m) (k 1、 2m)
C ( PGi PLi ) 0
* i 1 i 1 n n
（2）
（3）等耗量微
即：
dF dP G1 dF dP G 2 dF dP Gn
1 2 n
P P
i 1 Gi i 1
n
n
Li
0
增率准则
（4）
4、例题1
二、能源消耗受限制（既有火电厂，又有水电 厂）时，有功负荷的最优分配（一水一火）
1、目标
在整个运行时间段内满足用户的电力需求，合理分配水火电
厂的负荷，使总燃料消耗量最少。
2、最优分配原则
目标函数： 等约束条件：
F F1 ( PT 1 )dt F1 ( PT 1.k )tk
第十五讲 电力系统的有功功率平衡 与频率调整
主讲 马瑞
负荷的变化将引起频率的相应变化，电力系统的有功功率 和频率调整大体上分一次、二次、三次调整。
频率的一次调整（或称为一次调频）指由发电机组的调 速器进行的，是对一次负荷变动引起的频率偏移作调整。 频率的二次调整（或称为二次调频）指由发电机组的调 频器进行的，是对二次负荷变动引起的频率偏移作调整。
PH 减小
PT
越大，水轮发电机分配得到的出力 PH 越小，耗水量 2 越小。反之，允许的耗水量越大 K ，则 的取值应越小。 2
电力系统静态稳定教学文案
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．了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。
二、原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。
为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。
因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。
实验用一次系统接线图如图2所示。
图2 一次系统接线图本实验系统是一种物理模型。
原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。
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。
三、实验项目和方法1．单回路稳态对称运行实验在本章实验中，原动机采用手动模拟方式开机，励磁采用手动励磁方式，然后启机、建压、并网后调整发电机电压和原动机功率，使输电系统处于不同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等），观察记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点及数值范围，为电压损耗、电压降落、沿线电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。
电力系统稳定性分析教案
电力系统稳定性分析教案一、教学目标1、使学生理解电力系统稳定性的基本概念和分类。
2、帮助学生掌握电力系统静态稳定性和暂态稳定性的分析方法。
3、引导学生学会运用数学模型和仿真工具来评估电力系统的稳定性。
4、培养学生分析和解决电力系统稳定性相关问题的能力。
二、教学重难点1、重点电力系统静态稳定性和暂态稳定性的概念和原理。
影响电力系统稳定性的因素及其作用机制。
电力系统稳定性分析的数学模型和计算方法。
2、难点暂态稳定性分析中的时域仿真方法和等面积定则的应用。
复杂电力系统的建模和稳定性分析。
三、教学方法1、课堂讲授：讲解电力系统稳定性的基本概念、原理和分析方法。
2、案例分析：通过实际电力系统的案例，加深学生对稳定性问题的理解。
3、小组讨论：组织学生分组讨论电力系统稳定性相关的问题，培养学生的团队合作和解决问题的能力。
4、实验教学：利用电力系统仿真软件，让学生进行实际的稳定性分析实验，提高学生的实践能力。
四、教学过程1、课程导入（约 15 分钟）介绍电力系统在现代社会中的重要性，以及电力系统稳定性对可靠供电的影响。
举例说明电力系统失稳可能导致的严重后果，如大面积停电等，引发学生对电力系统稳定性问题的关注。
2、电力系统稳定性的基本概念（约 30 分钟）定义电力系统稳定性，包括功角稳定性、电压稳定性和频率稳定性。
解释静态稳定性和暂态稳定性的区别与联系。
介绍电力系统稳定性的评价指标，如功角差、电压偏差、频率偏差等。
3、电力系统静态稳定性分析（约 45 分钟）推导简单电力系统的静态稳定判据，即功率极限与静态稳定储备系数。
分析影响静态稳定性的因素，如发电机电抗、线路电抗、系统运行方式等。
通过实例计算，让学生掌握静态稳定性的分析方法。
4、电力系统暂态稳定性分析（约 60 分钟）讲解暂态稳定性分析的基本思路和方法，包括时域仿真法和等面积定则法。
以简单电力系统为例，应用等面积定则分析暂态稳定性。
介绍暂态稳定性分析中考虑的主要元件模型，如发电机、变压器、线路等。
电力系统稳态分析教学资料02例课件
Pkund软件还提供了多种输出和可视化选项，帮助用 户直观地了解仿真结果和分析数据，为电力系统的规 划和优化提供有力支持。
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SUMMAR Y
涉及知识点： 电力系统稳态分析的基本概念、数学模型的建立、参数分析方法等。
案例二：某发电厂的稳态分析
发电厂运行状态评估
该案例以某发电厂的运行数据为基础，通过稳态分析方法，评估发电厂的运行状态，包括 各机组的出力、效率、污染物排放等。
涉及知识点： 发电厂运行管理、机组性能测试、污染物排放控制等。
案例三：某城市电网的稳态分析
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电力系统稳态分析教 学资料02例课件
目录
CONTENTS
• 电力系统稳态分析概述 • 电力系统元件模型与参数 • 电力系统稳态计算方法 • 电力系统稳态分析案例 • 电力系统稳态分析软件介绍
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ANALYSIS
随着能源结构的不断变化和可再生能源的大规模接入，电力系统稳态分
析对于优化资源配置、协调能源发展和促进电力系统的可持续发展具有
重要意义。
电力系统稳态分析的基本方法
潮流分析
负荷建模
通过潮流分析可以求解出电力系统中 各节点的电压、电流、功率等参数， 了解系统中各元件的运行特性和电力 电量平衡情况。
负荷建模是建立电力系统负荷的数学 模型的过程，通过对负荷特性的准确 描述，为电力系统稳态分析和仿真提 供基础数据。
详细描述
变压器模型通常采用理想变压器模型，忽略励磁电流和磁滞效应。参数包括额定容量、额定电压比、短路阻抗和 效率等。这些参数用于描述变压器的电气特性，以及在稳态分析中计算变压器的输入输出功率和电压调节。
资料电力系统稳态分析
一．基本概念
最大负荷——指规定时间内，电力系统总有功 功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦 （MW）、吉瓦（GW）为单位计。
额定频率——按国家标准规定，我国所有交流 电力系统的额定功率为50Hz。
最高电压等级——是指该系统中最高的电压等 级电力线路的额定电压。
按对供电可靠性的要求将负荷分为三级
电力网络——是由变压器、电力线路等变换、 输送、分配电能设备所组成的部分。
动力系统 图1-1
一．基本概念
总装机容量——指该系统中实际安装的 发电机组额定有功功率的总和，以千瓦 （KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW） 为单位计。
年发电量——指该系统中所有发电机组 全年实际发出电能的总和，以千瓦时 （KWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时 （GWh）为单位计。
备的绝缘、通信的干扰、继电保护等
1.中性点不接地系统
C(或Xc)—各相对比地之间是空气层，空气是绝缘 介质，组成分散电容 (存在电场效应) 为了方便讨论，认为：
1) 三相系统对称（即电源中性点的电位为零） 2) 对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考 虑 3) 假设三相系统完全对称，则负荷电流 三相 对称。 4) 当导线经过完全换位后，Ca=Cb=Cc=C，则对 地附加电容电流对称 5) 中性点与地电位一致
当发生单相接地故障时：
电压发生变化: 故障相电压下降（零） 非故障相上升（线电压）
对地电流（电容性）发生变化：为原来单 相对地电容电流的3倍。
结论
绝缘水平按线电压设计
三相系统仍然对称，可以继续运行2小时
因存在接地容性电流，故在接地点有电弧. 若接地电流不大电弧会自行熄灭.
2. 中性点经消弧线圈接地系统
适用范围：二级负荷
电力系统稳态分析课程教案
《电力系统稳态分析》课程教案第一章电力系统的基本概念一．基本概念二．电力系统的结线方式三．电压等级及适用范围四．电力系统中性点的运行方式五．各类发电厂的运行特点一．基本概念电力系统——是由发电厂、输电线、配电系统及负荷组成的。
是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。
1⏹电力网络——是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。
⏹总装机容量——指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。
⏹年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。
⏹最大负荷——指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。
⏹额定频率——按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。
⏹最高电压等级——是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。
按对供电可靠性的要求将负荷分为三级⏹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。
⏹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。
2二．电力系统的结线方式包括单回路放射式、干线式和链式网络优点：简单、经济、运行方便无备用结线缺点：供电可靠性差适用范围：二级负荷包括双回路放射式、干线式和链式网络优点：供电可靠性和电压质量高有备用结线缺点：不经济适用范围：电压等级较高或重要的负荷三．电压等级及适用范围⏹说明：⏹用电设备的容许电压偏移一般为±5%；⏹沿线路的电压降落一般为10%；⏹在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为5%。
⏹电力网络中电压分布采取的措施：⏹取用电设备的额定电压为线路额定电压，使所有设备能在接近它们的额定电压下运行；3⏹取线路始端电压为额定电压的105%；⏹取发电机的额定电压为线路额定电压的105%；⏹变压器分升压变和降压变考虑一次侧接电源，取一次侧额定电压等于用电设备额定电压；二次侧接负荷，取二次侧额定电压等于线路额定电压。
电力系统稳态分析教学资料01例课件
假设四
电力系统的电压是恒定 的，不考虑电压的波动
。
稳态分析的重要意义
意义一
意义二
意义三
意义四
为电力系统规划和设计提供依 据，确保系统能够满足负荷需 求，并具备足够的稳定性和安 全性。
为电力系统运行和控制提供依 据，帮助调度员制定合理的运 行方案和控制策略，确保系统 运行的经济性和稳定性。
为电力系统故障诊断和预防提 供依据，通过对稳态数据的分 析，发现系统可能存在的隐患 和问题，采取相应的措施进行 预防和解决。
分析。
CHAPTER 05
电力系统稳态分析软件介绍
PSS/E软件介绍
PSS/E是一款功能强大的电力系统稳态分析软件，广泛应用于电力系统的规划、设 计和运行等领域。
该软件提供了丰富的模型库和工具箱，支持多种电力系统和设备的建模，包括发电 机、变压器、线路、负荷等。
PSS/E软件具有友好的用户界面和强大的计算能力，能够进行精确的稳态分析，为 电力系统工程师提供可靠的决策支持。
电网
由输电线路和变电所组成，负 责将电能传输到用户。
负荷
指电力系统的用户，包括工业 、商业和居民等。
调节系统
用于调节和控制电力系统的运 行状态。
电力系统的元件模型
发电机
用数学模型描述发电机的运行 特性。
变压器
用数学模型描述变压器的运行 特性。
输电线路
用数学模型描述输电线路的电 气特性。
负荷
用数学模型描述负荷的运行特 性。
的需求。
Pkund软件介绍
Pkund是一款基于Windows平台的电力系统稳态分析软件，具有简单易 用和高效的特点。
该软件支持多种稳态分析方法，如潮流计算、短路计算、负荷建模等， 能够处理各种类型的电力系统和设备。
电力系统稳态分析 复习 自学讲义 第三部分
电压偏移限制在允许的范围之内。
5
③ 在波动负荷附近装设调相机，并在线路首端串联电抗器
R jX
电抗器
一般负荷 冲击负荷
调相机
采取措施前： (U ) PR QX
U
采取措施后： (U ) PR (Q QC )X
若补偿容量选择适当则可将母U
R jX
线的电压波动限制在允许的范围。 ④ 在波动负荷供电线路 上设置静止补偿器
的变比，从而改变二次侧电压达到调压的目的。
容量小于等于6300KVA的无励磁调节变压器一般附有三个分接头；
容量大于等于8000KVA的无励磁调节变压器一般附有五个分接头。
17
2、无励磁调节双绕组变压器分接头的选择
1）降压变压器 按照变比的定义
Kf
N fI n
U fI U IIe
由变压器的等值电路 K U II U IUT
U II
U II
UI
UT
U II
UI
UT
U II
注意到：上述两个公式中的变比均代表变压器的实际变比，从而有：
U fI U I UT
U IIe
U II
U fI
UI
UT U II
U IIe
式中：U I 高压侧实际电压；UT归算到高压侧的变压器电压损耗；U II低e 压侧
额定电压；U
II低压侧实际电压；U
高压绕组（分接头已定）和中压绕组选择中
压绕组分接头。
（详见例题4）
24
5、改变变压器变比调压的适用场所
由于改变变压器变比不能改变电力系统的无功功率供给，即不能改变 电力系统的无功平衡关系，而只是改变电力系统的无功功率分布，所以这 种调压方式不能用于无功不足，而导致系统整体电压水平偏低的电力系 统；只能用于整体电压正常，而局部电压偏低或偏高的电力系统的电压调 整。 例题1、 例题2、 例题3、 例题4
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电力系统稳态分析
一、单项选择题
1. 工业、农业、邮电、交通、市政、商业以及城乡居民所消耗的功率之和是（C）。
A. 厂用电
B. 供电负荷
C. 综合用电负荷
D. 发电负荷
5. 高峰负荷时，电压中枢点的电压升高至105%U N；低谷负荷时，电压中枢点的电压下降为U N的中枢点电压调整方式是（A ）。
A. 逆调压
B. 顺调压
C. 常调压
D. 故障时的调压要求
6. 升压结构三绕组变压器高、中压绕组之间的短路电压百分值（A）。
A. 大于中、低压绕组之间的短路电压百分值
B. 等于中、低压绕组之间的短路电压百分值
C. 小于中、低压绕组之间的短路电压百分值
D. 不大于中、低压绕组之间的短路电压百分值
8. 在原网络的两个节点切除一条支路，节点导纳矩阵的阶数（C）。
A. 增加一阶
B. 增加二阶
C. 不变
D. 减少一阶
7. 线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率的比值，常用百分值表示的是（A）。
A. 输电效率
B. 最大负荷利用小时数
C. 线损率
D. 网损率
9. 电力系统电压波动产生的原因有（B）。
A. 由幅度很小，周期很短的偶然性负荷变动引起
B. 由冲击性或者间歇性负荷引起
C. 由生产和生活的负荷变化引起
D. 由气象变化引起
10. 下列说法不正确的是（B）。
A. 所谓一般线路，是指中等及中等以下长度的线路
B. 短线路是指长度不超过300km的架空线
C. 中长线路是指长度在100~300km之间的架空线路和不超过100km的电缆线路
D. 长线路指长度超过300km的架空线路和超过100km的电缆线路
二、多项选择题
1.导线材料的电阻率略大于材料的直流电阻所考虑的因素有（ABD）。
A. 集肤效应的影响
B. 绞线每股长度略有增长
C. 相间距离略有增大
D. 额定截面积略大于实际截面积
5. 牛顿-拉夫逊迭代法用泰勒级数展开非线性方程后保留（AB ）。
A. 常数项
B. 一阶偏导数项
C. 二阶偏导数项
D. 高阶偏导数项
6. 调相机（AD ）。
A. 投资大和运行维护困难
B. 只能发出感性无功功率
C. 不能连续调节
D. 在一定条件下，当电压降低时发出的无功功率可以上升
7. 产生循环功率的原因是（ABD ）。
A. 双端供电网络两端的电源有电压差
B. 两台并列运行的变压器的变比不同
C. 两回并列运行的输电线路的长度不同
D. 环网中变压器的变比不匹配
8. 原子能电厂原则上应持续承担额定容量负荷的原因是（AB ）。
A. 一次投资大
B. 运行费用小
C. 可调容量大
D. 可调速度快
9. 实际中，三绕组变压器各绕组的容量比组合有（ACD ）。
A. 100/100/100
B. 50/100/100
C. 100/50/100
D. 100/100/50
10. 确定电力系统结线的基本原则有（ABCD ）。
A. 可靠、优质、经济
B. 运行灵活
C. 操作安全
D. 便于发展
三、判断题
2.手算潮流时，在求得各母线电压后，应按相应的变比参数和变量归算至原电压级。
(√) 4. 我国交流电力系统的额定频率是50Hz。
(√)
6. 若末端电压一定，低谷负荷时，由于线路的电压损耗小，中枢点电压应提高。
(×)
10. 对整个电力系统来说，所有发电机组发出的无功功率应等于所有负荷无功功率和网络总无功损耗之和。
(×)
1. 校验所选变压器分接头时，如电压偏移不满足要求，允许不超过低压母线要求电压的±d%/2。
(√)
7. 牛顿-拉夫逊迭代法的基本原理是用泰勒级数展开非线性方程组，略去二阶及以上的高阶项得到线性修正方程组，通过一次求解修正方程组和修正未知量就可得到未知量的精确解。
(×)
四、名词解释
1. 热电厂的强迫功率
参考答案：
热电厂的强迫功率是由热负荷决定的技术最小负荷。
5. 潮流计算
参考答案：
潮流计算是指为求得潮流分布的计算。
6. 最大负荷
参考答案：
最大负荷一般指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值。
五、计算题
4. 一个简单电力网络的节点导纳矩阵为
网络中支路2-1为一台变压器，其导纳为-j10，变比为1.05:1，理想变压器接在节点2。
试计算支路2-1的变压器变比改变为0.95:1时的节点导纳矩阵。
参考答案：
[P_DAFDAA3EDFA2B8C2A0D00B8951CDB0B0]
6. 一台有载调压降压变压器变比为110±8×1.25%/11kV，归算到110kV侧的阻抗为8＋j100Ω。
该变压器高压母线电压在最大负荷20+j10MV A时为110kV；在最小负荷11+j6MV A 时为113kV。
试选择有载调压变压器分接头，使其低压母线电压满足在最大负荷时为10.5kV，最小负荷时为10kV的要求。
参考答案：
8. 一回110kV线路向变电所供电。
取基准值S B=100，U B=110，标么值参数为：110kV线路Z L=0.1+j0.2，Y L=j0.02；变压器Z T=0.02+j0.3，Y T=0.0006-j0.004。
若110kV线路始端电压标么值为1.05，变电所末端负荷标么值为0.2+j0.1。
试计算整个系统的输电效率和变电所末端母线电压（不计电压降落横分量）。
参考答案：
六、问答题
1. 简述计及功率损耗时环形网络潮流计算的步骤。
参考答案：
首先，计算不计功率损耗时的功率分布，确定功率分点；然后，在无功分点将环形网络解开成为两个辐射形网络，把流入无功分点的功率作为辐射形网络的末端功率；最后，从无功分点开始，按辐射形网络分别从两侧逐段向电源推算电压降落和功率损耗。
5. 什么是联合电力系统的联络线功率控制问题？
参考答案：
联合电力系统的联络线功率控制问题是指频率的二次调整由调频厂机组承担，功率变动幅度大。
如果调频厂不在负荷中心，在进行二次调整时它与系统间的联络线上流通功率可能超出允许值。
因此联络线功率控制问题从本质上讲是频率的二次调整问题。
6. 雅可比矩阵的特点有哪些？
参考答案：
元素是节点电压的函数；方阵；不对称矩阵；按2×2阶子阵分块时与节点导纳有相同的稀疏结构。
潮流计算的目的是什么？
(1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平年的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、
调压的要求。
(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。