电力系统分析(何仰赞15章)PPT课件
合集下载
电力系统分析课件
为了减少电能传输过程中的损失 ，电力系统通常采用高压输电方 式，将电能从发电环节传输至配 电环节，然后再配送给电力用户 。
实时性
电力系统的运行状态需要实时监 控和管理，以确保电能的安全、 稳定和可靠供应。
电力系统的分类
按电压等级分类
电力系统按电压等级可分为高压电力 系统（330kV及以上）、超高压电力 系统（220kV-330kV）、高压电力 系统（110kV-220kV）和低压电力 系统（10kV及以下）。不同电压等 级的电力系统适用于不同的输电和配 电需求。
04
电力系统优化方法
线性规划方法
总结词
一种常用的数学优化方法，用于解决线性问题。
详细描述
通过定义目标函数和约束条件，寻找满足所有约束条件下目标函数最优的解。在电力系统中的应用包 括调度和负荷分配等问题。
非线性规划方法
总结词
一种优化算法，用于解决非线性问题。
详细描述
非线性规划方法考虑了变量的非线性关系， 通过迭代寻找最优解。在电力系统中的应用 包括电压控制、潮流优化等问题。
生物质能发电技术
生物质能是一种可再生的能源。生物质能发电技术利用 生物质能的化学能进行发电。它包括直接燃烧发电和气 化发电两种方式。直接燃烧发电将生物质直接燃烧，驱 动锅炉内的水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机转动， 从而将化学能转化为机械能，再驱动发电机转动，最终 将机械能转化为电能。气化发电将生物质进行气化处理 ，生成燃气后驱动燃气轮机转动，从而将化学能转化为 机械能，再驱动发电机转动，最终将机械能转化为电能 。
时间序列模型，对未来的负荷进行预测。
案例二：电力系统的故障诊断与预防
要点一
总结词
要点二
详细描述
电力系统分析课件(何仰赞_11-15章)
四 电压调整的基本原理
图5.8 简单的电力系统
图中 D点的电压： UD UGK 1 U K
2
PR Qx UGK 1 K2 UN
可采取以下的方法调压： 改变发电压端电压 ； 改变变压器的变比 ； 改变功率分布，主要是改变无功功率的分布； 改变电力网络的参数。
5.4.2改变变压器变比调 压
双绕组降压变压器
变压器阻抗归算至高压侧，由变压器变比的定义可得
最大运行方式 最小运行方式 算术平均值
校验
双绕组升压变压器
升压变压器高压绕组分接头电压的确定 方法与降压变压器相同。
3 改变电力网无功功率分布调压
图5.11中，阻抗为归算到高压侧的线路和变压器总阻抗，忽略线路电 纳和变压器的空载损耗。 变电所未装并联补偿前，电力网首端电压为：
受发电机进相运行时的静态稳定约束的限制
特点： 1. 能平滑输出或吸收无功 2.旋转设备，运行维护复杂 3.有功损耗大，满负荷时达1.5%~5%，负荷越小，比例越高 4.动态响应慢 5.投资大 故渐渐被静止无功补偿装置取代。即使安装也是大容量集中使用
特点： 1. 不能平滑调节，且只能提供，不能吸收无功 2.静止设备，运行维护简单 3.有功损耗小，为0.3%~0.5%，与容量无关 4.调节性能差，系统无功不足时出力反而小 5.投资小 是电力系统中使用最广泛的补偿方式
这种方法简单、经济，且不需增加额外设备。
2改变变压器变比调压
改变变压器的变比就是通过改变绕组间匝数比来实现的， 因此，这种调压措施也常叫利用变压器分接头调压。
分接头设置在双绕组变压器的高压绕组，三绕组变压 器的高压绕组和中压绕组。 一般与绕组额定电压值对应的分接头为主分接头，其 它分接头为附加分接头。
《电力系统分析》课件
频率调整的方法与策略
频率调整的方法
电力系统频率的调整可以通过改变发电机的出力、投切负荷、投切发电机组等方法实现。
频率调整的策略
频率调整的策略包括基于频率偏差的调整、基于负荷预测的调整、基于经济性的调整等。 这些策略各有优缺点，应根据电力系统的实际情况选择合适的策略。
频率调整的自动化
为了实现快速、准确的频率调整，需要建立自动化的频率调整系统。该系统可以根据实时 监测到的频率值，自动调整发电机的出力或投切负荷，以维持频率稳定。
电力系统的组成
电源
包括发电厂、小型发电装置等，负责将各种 一次能源转换为电能。
负荷
各种用电设备，消耗电能并转换为其他形式 的能量。
电网由各种电压等级的输电线路和电线路组成 的网络，负责传输和分配电能。
电力系统的运行和管理
通过调度中心等机构对电力系统的运行进行 管理和控制。
电力系统的基本参数
电压
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
电力系统的运行状态
01
02
03
正常运行状态
电力系统在正常条件下运 行，满足负荷需求，各项 参数在规定范围内。
异常运行状态
由于某些原因导致电力系 统部分设备异常运行，但 仍能满足基本需求。
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
电力系统无功功率平衡
无功功率平衡的概念
无功功率平衡是电力系统稳定运行的重要条件，它确保了系统中 的无功电源和无功负荷之间的平衡。
无功功率不平衡的影响
无功功率不平衡会导致电压波动、系统稳定性降低、设备过热等问 题，影响电力系统的正常运行。
电力系统分析(完整版)PPT课件
输电线路优化运行
总结词
输电线路是电力系统的重要组成部分，其优化运行对于提高电力系统的可靠性和经济性具有重要意义 。
详细描述
输电线路优化运行主要涉及对线路的路径选择、载荷分配、无功补偿等方面的优化，通过合理的规划 和管理，降低线路损耗，提高线路的输送效率和稳定性，确保电力系统的安全可靠运行。
分布式电源接入与控制
分布参数线路模型考虑线路的电感和 电容在空间上的分布，用于精确分析 长距离输电线路。
行波线路模型
行波线路模型用于描述行波在输电线 路中的传播特性，常用于雷电波分析 和继电保护。
负荷模型
负荷模型概述
静态负荷模型
负荷是电力系统中的重要组成部分，其模 型用于描述负荷的电气特性和运行特性。
静态负荷模型不考虑负荷随时间变化的情 况，只考虑负荷的恒定阻抗和电流。
电力系统分析(完整版)ppt 课件
• 电力系统概述 • 电力系统元件模型 • 电力系统稳态分析 • 电力系统暂态分析 • 电力系统优化与控制 • 电力系统保护与安全自动装置
01
电力系统概述
电力系统的定义与组成
总结词
电力系统的定义、组成和功能
详细描述
电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的，其功能是将一次能源转 换为电能，并通过输配电网络向用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
无功功率平衡的分析通常需要考虑系统的无功损耗、无功补偿装置的容 量和响应速度等因素。
有功功率平衡
有功功率平衡是电力系统稳态分析的 核心内容，用于确保系统中的有功电 源和有功负荷之间的平衡。
有功功率平衡的分析通常需要考虑系 统的有功损耗、有功电源的出力和负 荷的特性等因素。
有功功率不平衡会导致系统频率波动， 影响电力系统的稳定运行。因此，需 要合理配置有功电源和调节装置，以 维持系统的有功平衡。
15第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念
暂态稳定性分析： 正常运行状态点a，PT=Pe=P0 1. 切除线路瞬间运行于点b
原动机保持 PT=P0 ，则PT>Pe ，发电机加速 。于是送、受端出现正的 相对速度，功角开始增大。发电机工作点由b向c点变动。
2. 达到c点处，转矩平衡，由于转子的惯性，功角将继 续增大而越过点c。之后，当功角继续增大时，PT< Pe ， 发电机开始减速，开始减小并在d点达到零值。 3. 在d点，= ，送、受端恢复同步，功角不再增大 并抵达它的最大值max 。此刻电磁功率仍大于原动机功 率，发电机继续减速，且发电机转速开始小于受端发电 机转速。 由于 < ，功角开始减小，工作点向c点移动。 以后功角在b点而在d点之间等幅振荡 。考虑各种损 耗，则功角变化是一种减幅振荡。 4. 最终稳定运行点为c点，稳定运行功角为c 。 暂态不稳定情况： 从点c开始，转子减速。因为，功角仍增大。若 未降到零时，功角已达到临界角cr(c点)，功角将继 续增大而越过点c，转子上的不平衡转矩又变成加速性质。 于是又开始增加，功角将继续增大，使发电机与受端 系统失去同步，破坏了电力系统的稳定运行。 电力系统的暂态稳定性：指电力系统在正常运行时，受到一 个大的扰动后，能从原来的运行状态(平衡点)，不失去同步 地过渡到新的运行状态，并在新的运行状态下稳定地运行。 暂稳判据：用功角随时间变化的特性作为暂态稳定的判据。
功角特性
15-3 静态稳定的初步概念
静态稳定性分析： PT=P0 =constant 初始状态必须是平衡点。 1. 在 a 点运行时，假定受 微小扰动 在a点附近运动具有吸 引力，所以在a点运行是稳 定的。 2. 在 b点运行时，假定受 微小扰动 在b点附近运动具有排 斥力，所以在b点运行是不 稳定的。 电力系统的静态稳定性：电力系统在运行中受到微小 扰动后，独立地恢复到它原来的运行状态的能力。 静稳判据：
电力系统分析完整PPT课件
330、500、750:超高压
>750:特高压
➢ 提高输电电压的利弊：减小载流截面和线路
电抗，利于提高线路功率极限和稳定性，增
加绝缘成本
2020/8/1
南京理工大学
19
1.2我国的电力系统（3）
电力系统的电压与输电容量和输电距离
线路电压(kv) 输送容量(MV) 输送距离(km)
6
0.1~0.2
4~15
2020/8/1
南京理工大学
17
1.2我国的电力系统（1）
• 4个发展阶段
195x：城市电网 196x：省网 1970~1990：区域电网 1990~：区域电网互联
• 电力系统的规模
2004 400GW
2010 535GW
2020 790GW
2020/8/1
南京理工大学
18
1.2我国的电力系统（2）
2020/8/1
南京理工大学
6
教学进度
• 总学时数：56~64
➢ 课堂教学：48~52 ➢ 实践环节：8~12
• 学时分配
➢ 电力系统的基本概念：2~3 ➢ 电网等值：8~10 ➢ 电力系统潮流计算：10~12 ➢ 电力系统运行方式的调整和控制：10 ➢ 电力系统故障分析：10~12 ➢ 电力系统稳定性分析：8~10
• 电磁感应定律 法拉第，1831
• 世界上第一个完整的电力系统 1882，法国
• 三相变压器和三相异步电动机 1891
• 直流电力系统和交流电力系统 爱迪生和西屋
2020/8/1
南京理工大学
13
1.1.2电力系统的组成
• 电力系统 发电厂、输电和配电网络、用户
• 电网、电力系统和动力系统 • 一次设备和二次设备
电力系统分析章课件文稿演示
➢ 对于旋转设备，各序电流会引起不同的电磁过程， 三序阻抗总是不相等的。
10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用
• 应用对称分量法将故障处电压分解为正序、负序、零序三 组对称分量。
• 故障网络分 解为三个独 立的序网：
• 正序网 • 负序网 • 零序网
10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用
无阻尼绕组的水轮发电机：
x2 xd xq 1.4x 5d
（10.6） （10.7）
10.4 异步电动机的负序电抗和零序电抗
• 负序阻抗：
x2 x
（10.8）
• 零序电抗：
由于异步电动机的三相绕组通常接成三角形 或不接地的星形，无零序电流的通路，因而零 序电抗数值为无限大。
10.5 变压器的零序电抗
图10.6 YN，y接线变压器零序等值电路
10.5.1 双绕组变压器
3. YN，yn接线变压器
➢ 如果二次侧除接地的中性点外，没有其它接地点，此时零
序电抗的计算与 Y N , y 相同。
➢ 如果二次侧另外有一个接地点
x0
xI
xm0(xIIx) xm0xIIx
其中：x——为外电路接地电抗。
10.5.1 双绕组变压器
➢ 零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星形侧：
x0
1. YN , d 接线变压器
x0
x
xII xm0 xII xm0
10.5.1 双绕组变压器 （10.9）
图10.5 YN，d接线变压器零序等值电路
2. YN , y接线变压器
x0x xm0
10.5.1 双绕组变压器 （10.10）
图10.7 YN，yn接线变压器零序等值电路
10.5.1 双绕组变压器
10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用
• 应用对称分量法将故障处电压分解为正序、负序、零序三 组对称分量。
• 故障网络分 解为三个独 立的序网：
• 正序网 • 负序网 • 零序网
10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用
无阻尼绕组的水轮发电机：
x2 xd xq 1.4x 5d
（10.6） （10.7）
10.4 异步电动机的负序电抗和零序电抗
• 负序阻抗：
x2 x
（10.8）
• 零序电抗：
由于异步电动机的三相绕组通常接成三角形 或不接地的星形，无零序电流的通路，因而零 序电抗数值为无限大。
10.5 变压器的零序电抗
图10.6 YN，y接线变压器零序等值电路
10.5.1 双绕组变压器
3. YN，yn接线变压器
➢ 如果二次侧除接地的中性点外，没有其它接地点，此时零
序电抗的计算与 Y N , y 相同。
➢ 如果二次侧另外有一个接地点
x0
xI
xm0(xIIx) xm0xIIx
其中：x——为外电路接地电抗。
10.5.1 双绕组变压器
➢ 零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星形侧：
x0
1. YN , d 接线变压器
x0
x
xII xm0 xII xm0
10.5.1 双绕组变压器 （10.9）
图10.5 YN，d接线变压器零序等值电路
2. YN , y接线变压器
x0x xm0
10.5.1 双绕组变压器 （10.10）
图10.7 YN，yn接线变压器零序等值电路
10.5.1 双绕组变压器
第15章 电力系统运行稳定性的基本概念
Pe P1 P0 0 PT Pe = f (δ) 1 PT
Pe
Eq
δ1
Eq
ωN
o
δ0
δ1
δ
PT ωN
δ0
V
送端和受端两台发电机转子放在一张图上, 当送端发电机转子加速,最后在δ1稳定下来
15.2 功角的概念
功角δ 与发电机转子运动的关系
当有两台机接于无穷大母线时： δ2.δ1，表征两发电机转子q 轴轴线之间的电气夹角 → 表征发电机转子之间的相 对空间位置
概述 功角的概念 发电机电势间相位差——电气量 发电机转子相对位置——机械量，用电气角度表示 静态稳定的初步概念 暂态稳定的初步概念 负荷稳定 电压稳定的概念 发电机转子运动方程式
15.1 概述
基本概念 同步运行：所有并联运行的同步电机（主要是发电机）具有相同的电 角速度 全系统统一频率，发电机并联运行必须严格保持同步 同步电机转子运动状态，不平衡是绝对的，平衡是相对的 电力系统同步稳定问题：电力系统受到大的或小的干扰以后能否继续 保持发电机间同步运行的问题（功率失衡后的暂态过程中，发电机之 间出现相对运动，能否保持同步） 表征发电机同步运行的变量：发电机转子之间的相对位置角（发电机 电势之间的相角差）——功角 电压稳定问题：负荷端电压不可逆转的持续下降导致的稳定性破坏。 主要意义 同步运行是发电机安全可靠发电的先决条件
摘自文献[ P. kundur, Power System Stability and Control ]，36页（共1176页）
15.1 概述
稳定的分类
PSS/E 对 PJM 系统中故障的仿真结果：
0.1秒短路，0.149秒切除故障
15.1 概述
Pe
Eq
δ1
Eq
ωN
o
δ0
δ1
δ
PT ωN
δ0
V
送端和受端两台发电机转子放在一张图上, 当送端发电机转子加速,最后在δ1稳定下来
15.2 功角的概念
功角δ 与发电机转子运动的关系
当有两台机接于无穷大母线时： δ2.δ1，表征两发电机转子q 轴轴线之间的电气夹角 → 表征发电机转子之间的相 对空间位置
概述 功角的概念 发电机电势间相位差——电气量 发电机转子相对位置——机械量，用电气角度表示 静态稳定的初步概念 暂态稳定的初步概念 负荷稳定 电压稳定的概念 发电机转子运动方程式
15.1 概述
基本概念 同步运行：所有并联运行的同步电机（主要是发电机）具有相同的电 角速度 全系统统一频率，发电机并联运行必须严格保持同步 同步电机转子运动状态，不平衡是绝对的，平衡是相对的 电力系统同步稳定问题：电力系统受到大的或小的干扰以后能否继续 保持发电机间同步运行的问题（功率失衡后的暂态过程中，发电机之 间出现相对运动，能否保持同步） 表征发电机同步运行的变量：发电机转子之间的相对位置角（发电机 电势之间的相角差）——功角 电压稳定问题：负荷端电压不可逆转的持续下降导致的稳定性破坏。 主要意义 同步运行是发电机安全可靠发电的先决条件
摘自文献[ P. kundur, Power System Stability and Control ]，36页（共1176页）
15.1 概述
稳定的分类
PSS/E 对 PJM 系统中故障的仿真结果：
0.1秒短路，0.149秒切除故障
15.1 概述
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
66
67
68
69
原式
70
忽略阻尼绕组 令
71
72
73
74
作业3-1， 3-8 J今日交作业
75
76
77
78
79
80
81
82
=?
83
=?
84
85
86
87
88
89
90
(
)
91
92
93
94
95
此时绕组不闭合，无所谓磁链守恒
此时绕组闭合，磁链守恒
16
作业：1-2
17
18
19
特别说明： 本章中所涉及的元件参数，都是其单相等值参数。 具体理解： 正常运行的电力系统（交流部分）三相的参数一般来说比较 接近，故可以近似的看作三相的参数是相同的，那么，这中 对称的三相电路可以化为等值的单相电路来求解。本章计算 出的参数，都是单相等值电路中的元件参数。
20
21
就是单相线路自身的电阻，和其他相没有关系，只由导线 自身的材质、长度、截面积、形状、温度相关。
a相磁链由abc三相电流共同产生，只要分别求出各自的磁 链，相加后除以电流即可。由于三相换位，要求平均值。 电感和导线形状及半径、相间距离有关。
电晕引起的，与导线半径、电压大小、外部环境等有关，一般很 小，可忽略不计。
非正常运行的电力系统（比如短路、断线等），可能出现三 相不对称的情况，这时可以采用对称分量法化为三相对称的 情况来求解的，故也能用单相等值电路表示。
由于三相电路有星形接线和三角形接线两种形式，为了统一， 规定：计算的参数全部采用星形接线方式下的参数。如果实 际电路是三角形接线，则要先化为星形，再计算其单相等值 参数。
考虑镜像电荷，把每个电荷产生的点位叠加，再用该相导线上的 电荷除以该导线表面的点位即可。由于三相换位，要求平均值。 电容和导线形状及半径、相间距离、对地高度有关
22
23
24
25
26
反映了线路的自感
反映了线路的互感
27
28
29
30
31
32
长线：多个Π型或T型电路串联，或修正的Π型电路 中线：一个Π型或T型等值电路 短线：忽略导纳
40
41
阻抗的折算
变压器一侧的阻抗只要乘以变比的平方，即可折算到另一侧。
42
43
限流电抗器
44
由于变压器的存在，使各级电路元件只有磁耦合而无电气直接联系，故要归 算。 归算的方法：
方法1 ：直接对有名值归算，再用有名值计算。 方法2 ： 先 对基准值进行归算，再求标么值，再用标么值计算。
标么制算法中可以选取精确的基准值，也可以用近似 的基准值
课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边
113
谢谢聆听
THANK YOU FOR LISTENING 演讲者：XX 时间：202X.XX.XX
114
33
34
长线：多个Π型或T型电路串联，或修正的Π型电路
中线：一个Π型或T型等值电路
短线：忽略导纳
35
36
37
38
不必进行容量折算
4. 三绕组变压器绕组的常用排列方式：（由铁芯向外） 升压变压器：中—低—高 降压变压器：低—中—高
39
特点：电气上可以直接相联，不必进行电压归算，适合计算机编程计
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
动力系统 电力系统加上动力部分
3
4
5
＝
＝
6
7
关于变压器的分接头 的概念：
分接抽头的百分数是以 主抽头额定电压为基准的
8
9
10
11
故，下面首先要求出电阻矩阵和电感矩阵。电阻直接测量即可
得到。
59
60
61
参数是变化的， 要进行变换
62
假设有个通用电流I，使之满足：它在a，b，c，轴上的 投影为各自的瞬时值 则，该电流在d，q轴上的投影就是d轴电流和q轴电流
a轴ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱd轴的夹角
63
d轴旋转的角速度 三相电的电气角速度
64
65
96
97
复习一下同步电机的基本方程
98
令
If恒定， 故Eq 恒定
99
100
回忆
101
102
103
104
105
五个方程，五个未知数
106
考虑其他绕组的互感
107
108
引 入
109
110
111
提问与解答环节
Questions and answers
112
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极 的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们
45
46
47
48
也可以选取平均电压作为基准值进行近似计算
49
115kV 6.3kV
50
115 115
6.3 6.3
0.24
0.64
1.447
0.528 51
作业：2-7 ， 2-9，四周2交作业
52
53
54
55
56
简写为
57
简写为
58
简写为
假设电阻矩阵和电感矩阵都是已知的，则可以由磁链方程求出 磁链的导数（是电流的函数），将其代入到电势方程中去，则可 以得到一个新的方程，该方程不含磁链，只有电压和电流，即表 征发电机电压和电流的相互关系，也叫同步电机的基本方程。
12
13
电力系统就是一个巨大的电路，对这个电路进行分析和控制是研究电力系统的 目的 1：电力系统的基本结构，基本工作原理 2：电力系统中各个元件的数学模型和参数计算 3：稳定运行时的电路物理量计算 4：短路时的电路物理量计算 5：如何调节电压和频率 6： 如何判断电力系统的稳定性
14
例题：
15