电力系统暂态分析word版
(完整word版)电力系统暂态分析课程设计
电力系统的短路计算可以帮助我们防范好多不用要的损失，随着科学技术的睁开，电力已经和人们的生活亲近相关，而成立结构合理的大型电力系统不但便于电能生产与花销的集中管理、一致调换和分配，减少总装机容量，节约动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区公民经济日益增加的用电需要。
电力系统的规模和技术水平已成为一个国家经济睁开水平的标志之一。
电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障，当发生短路时，其短路电流可达数万安致使十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设施受到严重破环。
为使非故障局部从不正常运行情况下解脱出来，这要求电气设施必定有足够的机械强度和热牢固度，开关电气设施必定具备足够的开断能力。
因此，电力系统短路电流计算是电力系统运行解析，设计计算的重要环节，好多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。
由于电力系统结构复杂，随着生产睁开，技术进步系统日益扩大和复杂化，短路电流计算工作量也随之增大，采用计算机辅助计算势在并行。
我们此次课程设计使用 PSCAD 软件对电力系统进行线路建模，从而计算出不同样短路种类时的短路电流及其波形。
要点字：短路计算； pscad 软件使用；电力系统建模。
目录大纲1 归纳⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 短路故障解析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6不称故障的解析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6三相短路故障解析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7短路流算步⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 3 方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10方案归纳⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10步⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 4 两相短路的仿真解析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12PSCAD 介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12两相短路故障的仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 5⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯161课题归纳1.1 课题要求〔1〕经过课程设计是学生掌握电力系统三相短路计算的根根源理和方法；〔2〕掌握并能熟练运用PSCAD/MATLAB仿真软件；〔3〕成立系统三相接线图的仿真过程；〔5〕编写短路计算流程图；〔4〕得出仿真结果。
电力系统分析第九章 电力系统暂态分析1111
a( o )
N
TJ
P( o )
在一个时间段 t 内，近似的认为加速度为恒定值 a( o ) ，于是在第一个时间段末， 发电机的相对速度和相对角度的增量为 (1) (0) a( o ) t
第九章 电力系统的暂态稳定性
第九章 电力的暂态稳定性 本章要点：
1.简单电力系统暂态稳定的分析和计算 2.复杂电力系统暂态稳定的分析和计算 3.提高暂态稳定性的措施
Northeastern University
第九章 电力的暂态稳定性
电力系统的暂态稳定性：
电力系统正常运行的一个重要标志，乃是系统中的同步电机（主要是发电机） 都处于同步运行状态。所谓同步运行状态是指所有并联运行的同步电动机都有相同 的电角速度。在这种情况下，表征运行状态的参数具有接近于不变的数值，通常称 此情况为稳定运行状态。 电力系统同步运行的稳定性，是根据受扰后中并联运行的同步发电机转子之间 的相对位移角（或发电机电势之间的相角差）的变化规律来判断，因此，这种性质 的稳定性又称为功角稳定性。
当转子由 量为
max max max Wb c M a d c P a d c ( P T P 3 )d
由于 P a 0 ，上式积分为负值。也就是说， 动能增量为负值，这意味着转子储存的动 能减小了，即转速下降了，减速过程中动 能能量所对应的面积称为减速面积， Aedfg 就是减速面积。 显然，当满足
式中 K
N
TJ
Northeastern University
第九章 电力的暂态稳定性
知道了第一段时间段内的功角增量，即可求得第一时间段末，第二时间段开始瞬间 的功角值
电力系统暂态分析第一章
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电力系统暂态分析
Exit
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电力系统暂态分析
• 2. 短路电流有效值
•在短路过程中，任意时刻t的短路电流有效值，是指以时 刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值，即
1 It T
t T / 2 t T / 2
1 2 i dt T
t T / 2 t T / 2
t时刻的周期电流有效值为
I Pt I m / 2
It
2 2 I pt I at
短路电流最大有效值出现在短路后半个周期 t=0.01s 短路电流的最大有效值：
IM
I I
2 m /
m
/
i 2 I
2 2
2 a ( t 0.01) 2 m
I
2
2 m /
(i
• ２）机电暂态过程分析
▪ ω 、s变化 ▪ 分析发电机组转子运动规律 ▪ 电力系统的稳定性
Exit
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电力系统暂态分析
第一篇 电力系统电磁暂态过程分析 （电力系统故障分析）
第一章 电力系统故障分析的基本知识 第二章 同步发电机突然三相短路分析 第三章 电力系统三相短路电流的实用计算 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 第五章 不对称故障的分析计算
C I m|0| sin( |0| ) I m sin Nhomakorabea )
ia I m sin(t ) [ I m|0| sin( |0| ) I m sin( )]e t / Ta
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电力系统暂态分析
• b、c相短路电流表达式
ia I m|0| sin(t |0| )
第二部分电力系统暂态分析
第二部分 电力系统暂态分析电力系统的暂态过程，即涉及到电力系统内部的电磁暂态过程，又涉及到电力系统内部的机械运动中的暂态过程，因此研究它有一定的复杂性。
所谓电力系统的暂态过程包括两种：一种是电磁暂态过程(七、八章)，一种是机电暂态过程（九、十章）。
电力系统的电磁暂态过程，主要与电力系统中发生短路、断路、自动磁励有关，涉及电流、电压随时间的变化。
电力系统的机电暂态过程，主要与系统受到干扰、稳定性破坏、异步运行有关，涉及功率、功率角、旋转电机的转速随时间的变化。
第七章 电力系统对称故障分析计算主要内容提示本章首先以无限大功率电源供电系统发生三相对称短路为例，讨论发生短路后短路电流的变化（暂态）过程，并进行短路冲击电流、短路电流有效值和短路功率的计算。
其次讨论同步发电机的基本方程，同步发电机突然三相短路物理过程及三相短路电流的计算表达式，电力系统三相短路的实用计算方法。
§7—1无限大功率电源供电系统的三相短路分析所谓无限大功率电源：是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源送出功率的变化量)(Q j P S ∆+∆∆远小于电源所具有的功率S ，即S S ∆， 则称该电源为无限大功率电源，记作∞=S 。
无限大功率电源的特点是： ⑴由于P P ∆，所以认为在短路过程中无限大功率电源的频率恒定，即c f =。
⑵由于Q Q ∆，所以认为在短路过程中无限大功率电源的端电压恒定，即c U =。
⑶内电抗等于零，即0=s X 。
实际上，真正无限大功率电源是没有的，一般在S ∆＜S %3或s X ＜∑X %10的情况下，即可认为电源为无限大功率电源。
一、电力系统三相短路电流的周期分量与非周期分量 由无限大功率电源供电系统的等值电路如图7-1所示。
正常运行时，a 相电压、电流的表达式为： ()αω+=t E u m a sin()()()00sin ϕαω-+=t I i m a＞ ＞ ＞＞u a图 7-1 无限大功率电源供电等值电路(3) ＞ ＞其中()()()220L L R R E I mm '++'+=ωω—为正常回路电流的幅值；()0ϕ—为正常回路阻抗角。
电力系统暂态分析
第二节 同步发电机组的机电特性
一．转子运动方程
Jα = J dΩ = ∆M dt
J：转动惯量；α：角加速度；Ω：机械角速度； 转动惯量； 角加速度； 机械角速度； △M：不平衡转矩
1 2 JΩ o 额定转速下的转子动能 2 S dΩ 2Wk dΩ MB = B 取转矩基准值 J = 2 = ∆M Ω0 dt Ω 0 dt Wk =
′ Eq − Uq Ud Ud + Uq PEq′ = Ud Id + Uq Iq = ′ xdΣ xdΣ ′ EqU EqUd xdΣ − xdΣ ′ ′ U xdΣ − xdΣ U d Uq = sinδ − sin 2δ = − ′ ′ ′ xdΣ xdΣ xdΣ xdΣ 2 xdΣ xdΣ
(二)交流励磁机励磁 ●自并励励磁 （三）主励磁机的方程和框图
u ff i ff r ff uf
G ～
副励绕组中电流 i ff的电磁惯性， ff 将按的时间常数 T ff 的电磁惯性， u 滞后变化，即一阶惯性环节： 滞后变化，即一阶惯性环节：
=
L ff r ff
u ff
1 1 + T ff p
uf
2W k 2 Ω 0 dΩ 2Wk dΩ = = ∆M * S B dt S B Ω 0 dt Ω0
机械角速度Ω与电气角速度ω间的关系为： 机械角速度Ω与电气角速度ω间的关系为： Ω =
ω
p
SB ω0
2W k
d ω p 2W k dω = = ∆M * p dt S Bω 0 dt
取TJ 则
=
2W k ---惯性时间常数 ---惯性时间常数 SB
第二篇 电力系统机电暂态过程 分析
第六章 稳定性问题概述和各元件的 机电特性
电力系统暂态分析 电力系统暂态稳定
第八章 电力系统暂态稳定第一节 暂态稳定概述暂态稳定分析：不宜作线性化的干扰分析，例如（新控制方式）、短路、断线、机组切除（负荷突增）、甩负荷（负荷突减）等。
能保持暂态稳定：扰动后，系统能达到稳态运行。
分析暂态稳定的时间段：起始：0~1s ，保护、自动装置动作，但调节系统作用不明显，发电机采用qE '、PT 恒定模型；中间：1~5s ，AVR 、PT 的变化明显，须计及励磁、调速系统各环节； 后期：5s~mins ，各种设备的影响显著，描述系统的方程多。
基本假定：⑴ 网络中，ω=ω0 （网络等值电路同稳态分析） ⑵ 只计及正序基波分量，短路故障用正序增广网络表示第二节 简单系统的暂态稳定分析一．物理过程分析发电机采用E ’模型。
故障前：221T LT dI x x x x x +++'= 电源电势节点到系统的直接电抗 δsin II x UE P '= 故障中，∆++'++++'=x xx x x x x x x T LT dT LT dII )2)(()2()(2122δsin IIII x UE P '=故障切除后：功角特性曲线为故障发生后的过程为：运行点变化 原因 结果a →b 短路发生 PT>PE, 加速，ω上升，δ增大 b →c ω上升，δ增大 ω>ω0 ,动能增加c →e 故障切除 PT<PE, 开始减速，但ω>ω0 ，δ继续增大 e →f 动能释放 减速，当ωf =ω0，动能释放完毕，δm 角达最大 f →k PT<PE, 减速δ，减小 经振荡后稳定于平衡点k 结论： 若最大摇摆角h m δδ<，系统可经衰减的振荡后停止于稳定平衡点ｋ，系统保持暂态稳定，反之，系统不能保持暂态稳定。
暂态稳定分析与初始运行方式、故障点条件、故障切除时间、故障后状态有关。
电力系统暂态稳定分析是计算电力系统故障及恢复期间内各发电机组的功率角i δ的变化情况（即δ–ｔ曲线），然后根据i δ角有无趋向恒定（稳定）数值，来判断系统能否保持稳定，求解方法是非线性微分方程的数值求解。
电力系统暂态分析 (13)
电力系统机电暂态过程
▪ 提高暂态稳定性的措施
✓ 提高发电机输出的电磁功率
• 对发电机施行强行励磁：当系统发生 故障使发电机端电压低于85%额定电 压时，迅速大幅增加励磁，提高发电 机电势，增加输出的电磁功率。
▪ 复杂系统的暂态稳定分析
✓ 大扰动后各发电机转子运动的特点
• 突然短路瞬间，位于送端的 发电机电磁功率比原动机功 率小，转子加速，转速高于 同步转速，绝对功角增大；
• 位于受端的发电机电磁功率 大于原动机功率，转子减速， 转速低于同步转速，绝对功 角减小；两发电机间相对功 角急剧增大。
电力系统机电暂态过程
✓ 设置解列点
• 解列点的选择应使解列后系统各部分的电源和负荷大致 平衡，否则解列后某些部分系统的频率和电压可能会过 分降低或者升高，影响各部分系统的稳定工作和供电的 可靠性；
• 复杂系统的解列点可能不只一处，而且随着运行方式的 变化，解列点也应作相应的变动；这种把系统分解成几 个部分的解列措施是不得已的临时措施，一旦各部分参 数调整好后应尽快重新并列运行。
电力系统暂态 分析
电力系统机电暂态过程
▪ 自动调节系统对暂态稳定的影响
✓ 调速系统的作用
• 快关汽门：在汽轮发电机 转子上出现严重的电气和 机械功率不平衡时，调速 系统超速保护动作，快速 关闭汽轮机主汽门，大大 减小了原动机机械功率输 出，减小了加速面积，增 加了减速面积，有助于提 高暂态稳定性。
电力系统机电暂态过程
▪ 复杂系统的暂态稳定分析
✓ 电力系统暂态稳定分析的直接法
电力系统暂态分析第三版)
其解=特解+齐次方程的通解
ia
Im
sin(t
)
I m 0
sin(
0
)
Im
sin(
)
t
e Ta
根据三相线路的对称性：
ib
Im sin(t
120o ) Im 0
sin(
0
1200 ) Im sin(
1200 )
的相电流; ZB：单相阻抗。而他们之间有二个约束
方程分别为SB 3UB IB UB 3IBZB
给定二个量后，余者可由这二个方程唯一地解 出。
三、基准值改变时标幺值的换算
进行电力系统计算时，必须取统一的基准 值。
若已知以设备本身额定值为基准值的标幺 值X*(N)，求以系统基准值SB、UB为基准时的标 幺值X*(B).
假设在图中己选定第1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
准值相电压基淮值分别为SB和UB1。其他各段的 基准电压分别为：UB2=UB1*121/10.5； UB3=UB2*6.6/110
作等值电路：
jxG jxT1
jxL
jxT2 jxR
取基准电压=额定电压，可简化计算
xG*( B)
电力系统的短路故障大多数发生在架空线 路部分
短路对电力系统的正常运行和电气设备有 很大的危害：
1、短路电流值大大增加，短路点的电弧有 可能烧坏电气设备，短路电流通过电气设备中 的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损 坏。
2、导体也会受到很大的电动力的冲击，致 使导体变形，甚至损坏。
3、短路还会引起电网中电压降低，特别是 靠近短路点处的电压下降得最多，结果可能使 部分用户的供电受到破坏。
电力系统暂态分析（自己总结的）
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2.4.2 基本方程的拉氏运算形式和运算电抗一、不计阻尼绕组时基本方程的拉氏运算形式，运算电抗和暂态电抗二、计及阻尼绕组时基本方程的拉氏运算形式，运算电抗和暂态电抗2.5 应用同步发电机基本方程分析突然三相短路电流2.5.1 不计阻尼绕组时的短路电流一、忽略所有绕组的电阻以分析d i 、q i 各电流分量的初始值二、dq i 的稳态值三、计及电阻后的dq i 各分量的衰减1、d i 直流分量的衰减时间常数2、dq i 中基频交流分量的衰减时间常数3、计及各分量衰减的dq i四、定子三相短路电流五、交轴暂态电动势2.5.2 计及阻尼绕组时的短路电流一、dq i 各分量的初始值二、dq i 的稳态直流三、计及电阻后的dq i 各分量的衰减1、d i 直流分量的衰减2、q i 直流分量的衰减3、dq i 中基频交流分量的衰减时间常数四、定子三相短路电流五、次暂态电动势1、交轴次暂态电动势''Eq 2、直轴次暂态电动势''Ed2.6自动调节励磁装置对短路电流的影响3 第三章电力系统三相短路电流的实用计算3.1短路电流交流分量初始值计算3.1.1计算的条件和近似3.1.2简单系统''I计算3.1.3复杂系统计算3.2计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理3.2.1等值网络3.2.2用节点阻抗矩阵的计算方法3.2.3用节点导纳矩阵的计算方法一、应用节点导纳矩阵计算短路电流的原理二、三角分解法求导纳型节点方程3.2.4短路点在线路上任意处的计算公式3.3其他时刻短路电流交流分量有效值的计算3.3.1运算曲线法一、方法的基本原理二、运算曲线的制定三、应用运算曲线计算的步骤四、合并电源简化计算五、转移阻抗3.3.2应用计算系数计算一、无限大功率电源二、发电机和异步电动机4 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4.1对称分量法4.2对称分量法在不对称故障分析中的应用4.3同步发电机的负序和零序电抗4.3.1同步电机不对称短路时的高次谐波电流4.3.2同步发电机的负序电抗4.3.3同步发电机的零序电抗4.4异步电动机的负序和零序电抗4.5变压器的零序电抗和等值电路4.5.1双绕组变压器一、YNd接线变压器二、YNy接线变压器三、YNyn接线变压器4.5.2三绕组变压器4.5.3自耦变压器4.6输电线路的零序阻抗和电纳4.6.1输电线路的零序阻抗一、单根导线——大地回路的自阻抗二、双回路架空输电线路的零序阻抗三、架空地线的影响四、电缆线路的零序阻抗4.6.2架空线路的零序电容（电纳）一、分析导线电容的基本公式二、单回线路的零序电容三、同杆双回路的零序电容4.7零序网络的构成5 第五章不对称故障的分析计算5.1各种不对称短路时故障处的短路电流和电压5.1.1单相接地短路[(1)f]5.1.2两相短路[(2)f]5.1.3两相接地短路[(11)f，]5.1.4正序增广网络的应用一、正序增广网络二、应用运算曲线求故障处正序短路电流5.2非故障处电流、电压的计算5.2.1计算各序网中任意处各序电流、电压5.2.2对称分量经变压器后的相位变化5.3非全相运行的分析计算5.3.1三序网络及其电压方程5.3.2一相断线5.3.3两相断线5.4计算机计算程序原理框图第二篇电力系统机电暂态过程分析（电力系统的稳定性）6 第六章电力系统稳定性问题概述和各元件机电特征6.1概述6.2同步发电机组的机电特性6.2.1同步发电机组转子运动方程6.2.2发电机的电磁转矩和功率一、简单系统中发电机的功率二、隐极同步发电机的功-角特性三、凸极式发电机的功-角特性四、发电机功率的一般近似表达式6.2.3电动势变化过程的方程式6.3自动调节励磁系统的作用原理和数学模型6.3.1主励磁系统一、直流励磁机励磁二、交流励磁机励磁三、他励直流励磁机的方程和框图6.3.2自动调节励磁装置及其框图6.3.3自动调节励磁系统的简化模型6.4负荷特性6.4.1恒定阻抗（导纳）6.4.2异步电动机的机电特性——变化阻抗一、异步电动机转子运动方程二、异步电动机转差率的变化——等值阻抗的变化6.5柔性输电装置特性6.5.1静止无功补偿器（SVC）一、晶闸管控制的电抗器二、晶闸管投切的电容器三、SVC的静态特性和动态模型6.5.2晶闸管控制的串联电容器（TCSC）一、基本原理二、导通阶段三、关断阶段7 第七章电力系统静态稳定7.1简单电力系统的静态稳定7.2小干扰法分析简单系统表态稳定7.2.1小干扰法分析简单系统的静态稳定一、列出系统状态变量偏移量的线性状态方程二、根据特征值判断系统的稳定性7.2.2阻尼作用对静态稳定的影响7.3自动调节励磁系统对静态稳定的影响7.3.1按电压偏差比例调节励磁一、列出系统状态方程二、稳态判据的分析三、计及T时系统的状态方程和稳定判据e7.3.2励磁调节器的改进一、电力系统稳定器及强力式调节器二、调节励磁对静态稳定影响的综述7.4多机系统的静态稳定近似分析7.5提高系统静态稳定性的措施7.5.1采用自动调节励磁装置7.5.2减小元件的电抗一、采用分裂导线二、提高线路额定电压等级三、采用串联电容补偿7.5.3改善系统的结构和采用中间补偿设备一、改善系统的结构二、采用中间补偿设备8 第八章电力系统暂态稳定8.1电力系统暂态稳定概述8.2简单系统的暂态稳定性8.2.1物理过程分析一、功率特性的变化二、系统在扰动前的运行方式和扰动后发电机转子的运动情况8.2.2等面积定则8.2.3发电机转子运动方程的求解一、一般过程二、改进欧拉法8.3发电机组自动调节系统对暂态稳定的影响8.3.1自动调节系统对暂态稳定的影响一、自动调节励磁系统的作用二、自动调节系统的作用8.3.2计及自动调节励磁系统作用时的暂态稳定分析8.4复杂电力系统的暂态稳定计算8.4.1假设发电机暂态电动势和机械功率均为常数，负荷为恒定阻抗的近似计算法一、发电机作为电压源时的计算步骤二、发电机作为电流源时的计算步骤8.4.2假设发电机交轴暂态电动势和机械功率为常数一、坐标变换二、发电机电流源与网络方程求解8.4.3等值发电机8.5提高暂态稳定性的措施8.5.1故障的快速切除和自动重合闸装置的应用8.5.2提高发电机输出的电磁功率一、对发电机实行强行励磁二、电气制动三、变压器中性点经小电阻接地8.5.3减少原动机输出的机械功率8.5.4系统失去稳定后的措施一、设置解析点二、短期异步运行和再同步的可能性。
电力系统暂态分析第一章
周期（强制）分量
非周期（自由）分量
❖ 结论：由 ia i pa ，ia短路电流由周期分量和非周期分
量组成，较大的周期分量是因电源电势作用于较小的回路 阻抗而产生，三相幅值相等，相位相差1200；非周期分量 是回路电感中原储存的磁场能量释放而产生，其按回路的
❖ 电流表达式：
短路后交流+ 周期（强制）分量
非周期（自由）分量
t
ia Im sin(t ) Im 0 sin( 0 ) Im sin( ) e Ta
短路后稳态交流
直流分量初值e
t Ta
13
1.3 无限大功率电源供电的三相短路分析
❖ 电流表达式：
t
ia I m sin(t ) I m 0 sin( 0 ) I m sin( ) e Ta
❖ 设计和选择厂站的电气主接线；
❖ 进行电力系统暂态稳定计算的基 础。
7
1.2 短路计算等值电路的建立 1.2.1 标幺值的概念
标幺值
有名值（有单位的物理 量） 基准量（与有名值同单 位的物理量
)
如：
U*
U UB
,
I*
I IB
,
X*
X ZB
P*
P SB
,
Q*
Q SB
,
R*
R ZB
8
1.2.2 基准值的选择
5
1.1 故障概述
1.1.3 短路故障的危害
短路的特征：电流增大，电压下降
❖ 短路电流的电动力效应产生的机械应力，可能造成设
备的机械破坏（与短路电流瞬时值成正比，动稳定、 冲击电流）；
❖ 短路电流的热效应使设备可能过热以致损坏（与短路
电流有效值平方成正比，热稳定度）；
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（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xGf、xSf。
(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='dx ，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?(2)一、简答（25分）1. 什么是短路？简述短路的现象和危害？2. 什么是短路冲击电流？出现冲击电流的条件是什么？3. 为什么同步发电机定、转子绕组的电感系数矩阵中会有零元素？4. 变压器中性点接小电阻的作用是什么？简要分析理由。
5. 什么是静态稳定、暂态稳定，其主要区别是什么？二、（10分）电力系统接线如图所示，元件参数标于图中，用标么值的近似计算法计算各元件电抗标么值(S B =50MVA ，U B =平均额定电压)。
三、（10分）电力系统接线如图所示，元件参数标于图中，当K 点发生三相短路时，若要使短路后0.2S 的短路功率Sd 不大于100MVA ，试求线路允许的电抗有名值(S B =100MVA ，U B =平均额定电压)？K四、（15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），计算BC 相接地短路时，短路点A 相各序电流有名值及中性点电压。
10.5KV115KV X 1=X 2=0.1X 0=0.2X 1=X 2= 0.1 X 0 = 0.3X 1=X n =0.1KX n五、（15分）试用物理方法分析系统保持静态稳定的条件是 0>δd dP E 。
六、（15分）一简单系统如图所示，已知发电机参数xd=0.2，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U c =1.00，如果在K 点突然发生三相短路，短路后转子角度增加20º时，C 跳开，B 在C 跳开后转子角度增加20º才跳开，试判断该系统能否保持暂态稳定?七、（10分）试画出下图中当f 2点发生不对称接地短路时的零序等值电路图。
(略去各元件电阻和所有对地导纳及变压器励磁导纳)单回X L =0.4 S=无穷大BCU cK1X 03 47 8X 0f 22X m95 6（3）一、简答（25分）6.简述短路的现象和危害？7.列出电力系统的各电压等级及其对应的平均额定电压？8.为什么在分析同步发电机三相短路电流过程时要进行派克变换？9.输电线路中串联电容在电力系统中的作用是什么？5.静态稳定及暂态稳定的区别是什么？二、（15分）已知同步发电机的参数为X d=1.0, X q=0.6, X d΄=0.3, cosΦ=0.85滞后，当电流、电压标么值均为1时，求发电机的空载电势Eq、虚构电势E Q、暂态电势Eq΄和E΄, 并作电流电压相量图。
三、（15分）电力系统接线如图所示，元件参数标于图中，系统S的短路容量为2000MVA当K点发生三相短路时，试计算: （S B=100MVA，U B=平均额定电压）(1)短路点的短路电流周期分量起始值I˝(2)发电机对K点的计算电抗X Gf。
四、（15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；（3）BC相接地短路。
(4)两相短路。
五、（15分）图示系统， 一并联电抗通过一开关挂在线路的中端，参数已在图中给出，求（1）开关断开时，发电机的最大出力；（2）假设E ΄=常数，开关闭合时发电机的最大出力为多少，系统的静态稳定性比原来如何？六、（15分）有一简单系统，已知发电机参数d，E ΄ =1.2，原动机功率5.1=T P ，线路参数如图所示，无穷大电源电压000.1∠=cU ，如果因为保护误动致使断路器B突然跳开，试判断该系统能否保持暂态稳定?七、（15分）试画出下图中当f 1和f 2点分别发生单相接地短路时的零序等值电路图。
(略去各元件电阻和所有对地导纳及变压器励磁导纳)（4）一、简答（18分）1. 同步发电机出口突然发生三相短路后，定子绕组和转子绕组会产生哪些电流分量？各按什么时间常数衰减？2. 说出静态稳定和暂态稳定的区别，并分别说出三种提高静态稳定和暂态稳定的措施。
3. 比较下列几种情况下输电线路阻抗的大小。
(1). 单回输电线零序阻抗 Z (0)和双回输电线零序阻抗Z (0)(2)。
(2).单回输电线零序阻抗 Z (0)和有架空地线的单回输电线零序阻抗Z (0)(w)。
(3). 单回输电线零序阻抗 Z (0) 和单回输电线正序阻抗Z (１) 。
二、（13分）已知同步发电机的参数为8.0cos ,2.0,6.0,2.1=='==ϕdq d x x x 滞后。
试求额定运行时的空载电势E q 、虚构电势E Q 、暂态电势'E q和'E , 并作电流电压相量图。
三、(13分)电力系统接线和元件参数如图所示，当K 点发生三相短路时，计算（1） 电源G1和G2对K 点的转移阻抗 （2） G1和G2对K 的计算阻抗（3） t=0s 时短路点总电流的标么值及有名值各是多少？ （4） 若依运算曲线查得t=0.2s 电源G1和G2的短路电流标么值分别为2.44和2.05，求t=0.2s 时短路点总电流的有名值为多少？(S B =50MVA ，U B =平均额定电压)。
四、（20分）如图所示的简单系统，当K 点发生A 相接地短路时，求发电机端各相电流和电压的有名值及经阻抗Xn 接地的变压器中性点电压。
（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，设系统短路前空载）10.5KV37KVX 1=X 2=0.1X 0 = 0.3X 1=0.15 KX n ＝0.1五、(16分)已知计及阻尼功率后发电机转子运动方程（增量形式）为：d dt d dt T D dP d J E ∆∆∆∆∆δωωωωδδδ=⋅=-⋅+⎛⎝ ⎫⎭⎪⋅⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪010 试用小干扰法推导该系统保持静态稳定的条件。
六、（20分）一简单系统如图所示，已知发电机参数15.0='dx ，05.0=s x ，'E =1.2，原动机功率5.1=T P ，线路参数如图所示，无穷大电源电压000.1∠=c U ，如果在线路末端断路器C 处突然发生三相短路，短路后转子角度增加︒15时，C 跳开，B 在C 跳开后转子角度增加︒15才跳开，试判断该系统能否保持暂态稳定?（5）一、填空及简答（18分）1. 选择填空: (供选答案均为①变数②常数③零)凸极同步发电机定子各相绕组的自感系数是( )；定子各相绕组间的互感系数是( )；转子各绕组的自感系数是( )；励磁绕组与D轴阻尼绕组间的互感系数是( )；励磁绕组与Q轴阻尼绕组间的互感系数是( )；定子绕组与转子绕组间的互感系数是( )。
4. 同步发电机出口突然发生三相短路后，定子绕组和转子绕组会产生哪些电流分量？各按什么时间常数衰减？5. 说出三种提高电力系统静态稳定性的措施。
二、（12分）已知隐极同步发电机的参数为8.0cos,3.0,0.1=='=ϕddxx滞后。
试求额定运行时的空载电势E q、暂态电势'E q, 并作电流电压相量图三、(12分)电力系统接线如图所示，元件参数标于图中，当K点发生三相短路时，计算发电机G1和G2对K点的转移电抗。
四、（13分）系统接线如图所示, 当f 点发生不对称接地短路故障时, 试作出相应的零序等值网络。
(略去各元件电阻和所有对地导纳及变压器励磁导纳)五、（15分）如图所示的简单系统，当K点发生BC两相接地短路时，求故障点各相电流和电压的有名值。
（注：图中参数为归算到统一基准值下的标么值SB =100MVA ，U B =平均额定电压，设系统短路前空载）X 0 X 1=X 2=0.1X 0 = 0.3X 1=0.15六、(15分) 图示系统， 一并联电抗通过一开关挂在线路的中端，求（1）开关断开时的参数已在图中给出，求发电机的最大出力；（2）假设自动调节励磁装置不动作，开关合上后，发电机的最大出力为多少，系统的静态稳定性比原来如何？七、（15分）有一简单系统，已知发电机参数2.0='dx ，'E =1.2，原动机功率5.1=T P ，线路参数如图所示，无穷大电源电压000.1∠=cU ，如果在线路始端突然发生三相短路，短路后转子角度增加︒30时，才切除故障线路，试判断该系统能否保持暂态稳定?P 0=1 Q 0=0.8U =1.0∠00（本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
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