电力系统的静态和暂态稳定性

电力系统的静态和暂态稳定性
电力系统的静态和暂态稳定性

电力系统的静态和暂态稳定性

电力系统的静态稳定性是研究电力系统在某一运行方式下,遭受微小扰动时的稳定性问题。对于瞬时性和永久性干扰都能回到或接近原始状态,则电力系统是静态稳定的。静态不稳定的现象可以是同步发电机的非周期性失步(或称滑行失步,缺乏足够的同步力矩引起;或是缺乏足够的阻尼产生振荡失步)或同步发电机间自发不断增大的振荡。

电力系统暂态稳定性是电力系统在一个特定的大干扰下,能恢复到原始或接近原始运行方式,并保持同步发电机同步运行能力。大干扰一般指短路故障,一般假定这些故障出现在线路上,也可以考虑发生在变压器或母线上。在发生这些故障后,可以借断路器故障开关元件来消除故障。

电力系统稳定分为三个电量的稳定:电压稳定、频率稳定、功角稳定。

励磁系统提高电力系统的稳定主要是提高电压的稳定,其次是提高功角稳定。频率稳定由调速器负责。

功角稳定又分为三种:静态稳定、暂态稳定和动态稳定。

静态稳定是系统受到小扰动后系统的稳定性;

暂态稳定是大扰动后系统在随后的1-2个周波的稳定性;

动态稳定是小扰动后或者是大扰动1-2周波后的,并且采取技术措施后的稳定性,也就是PSS研究的稳定性。

提高暂态稳定性有两种方法

1、减小加速面积:加快故障切除时间

2、增大减速面积:提高励磁电压响应比;提高强励电压倍数,使故障切除后的发电机内电势Eq迅速上升,增加功率输出,以达到增加减速面积的目的。

动态稳定性:

当发电机与系统的外接电抗较小,并且发电机的输出功率较低时,系数K5为正,这时A VR 的作用是引入了一个负的同步转矩和一个正的阻尼转矩,有利于动态稳定;

当发电机与系统的外接电抗较大,并且发电机的输出功率较高时,系数K5为负,这时A VR 的作用是引入了一个正的同步转矩和一个负的阻尼转矩不利于动态稳定;

最新电力系统稳态分析考试试题

三.简答题:(每小题5分,共25分) 1、对电力系统的基本要求是什么? 2、对调频电厂的基本要求是什么?什么电厂最适宜担负系统调频电厂? 3、什么叫功率分点?标出下图所示电力系统的功率分点。 4、在下图所示的电路中,变压器的实际变比如图所示,并联运行的两台变压器中有无循环 功率存在?为什么?如果循环功率存在的话,请指出循环功率的方向。 5、在无功电源不足引起电压水平普遍偏低的电力系统中,能否通过改变变压器变比调压? 为什么? 四.计算题:(共50分) 1、某35KV电力系统采用中性点经消弧线圈接地的运行方式,已知35KV线路长度为100公里,线路每相的对地电容为,单相接地时流过接地点的电流为3.6安培,求消弧线圈的 电感值。(10分) 2、110kv降压变压器铭牌数据为: ①计算变压器的参数(归算到110KV侧); ②画出变压器的形等值电路。(10分) 3、某地方电力网的等值电路如下图,有关参数均已标于图中,求网络的初步功率分布标出 其功率分点,并计算其经济功率分布。(10分) 4、联合电力系统的接线图及参数如下,联络线的功率传输限制为300MW,频率偏移超出才进行二次调频,当子系统A出现功率缺额200MW时,如系统A不参加一次调频,联络线 的功率是否越限?(10分)

5、某降压变电所装有一台容量为10MVA,电压为的变压器。已知:最大负荷时变压器高压侧电压为114KV,归算到高压侧的变压器电压损耗为5KV;最小负荷时变压器高压侧电压为115KV,归算到高压侧的变压器电压损耗为3KV。现要求在低压母线上实行顺调压(最大负荷时要求电压不低于线路额定电压的倍;最小负荷时要求电压不高于线路额定电压的 倍),试选择变压器的分接头。(10分) 三.简答题:(每小题5分,共25分) 1、答:对电力系统的基本要求有:满足用户对供电可靠性的要求(2分);具有良好的电能质量(2分);电力系统运行的经济性要好(1分)。(意思对即可得分) 2、答:对调频厂的基本要求是①具有足够的调节容量;(1分)②调节速度要快;(1分) ③调节过程的经济性要好(1分)。具有调节库容的大型水电厂最适宜作为调频电厂(2分)。 3、答:电力系统中如果某一负荷点的负荷功率由两侧电源供给,则该负荷点就是功率分点,功率分点又分为有功功率分点和无功功率分点(3分),分别用“▼”和“▽”标注。图示电力系统中负荷点2为有功功率分点(1分),负荷点3为无功功率分点(1分)。 4、答:有循环功率存在(3分)。因为上述网络实际上是一个多电压等级环网,两台变压 器的变比不匹配(如取绕行方向为顺时针方向,则,所以存在循环功率(1分);循环功率的方向为逆时针方向(1分)。 5、答:不能(3分),因为改变变压器的变比并不能改善电力系统无功功率平衡状态(2分)。 四.计算题:(共50分) 1、解: 单相接地短路时的原理电路图和相量图如下:

1、2章电力系统稳态分析作业答案

1、电力系统的结线方式及特点? 答:无备用结线:单回路放射式、干线式、链式网络;优点是简单、经济、运行方便。缺点是供电可靠性差,不适用于一级负荷占很大比重的场合。有备用结线:双回路放射式、干线式、链式、环式和两端供电网络;优点是供电可靠性和电压质量高。缺点是可能不够经济。 2、电力系统中性点的运行方式有哪些?我国电力系统中性点的运行方式如何? 答:中性点分为两类:即直接接地和不接地;在我国,110KV 及以上的系统中性点直接接地,60KV 以下的系统中性点不接地。 3、什么叫分裂导线?为什么要用这种导线? 答:分裂导线又称复导线,就是将每相导线分成若干根,相互保持一定距离。这种分裂导线可使导线周围的电、磁场发生很大变化,减少电晕和线路电抗,但线路电容也将增大。 4、架空线路全换位的作用? 答:架空线路使用的绝缘子是分针式和悬式两种;作用是减少三相数的不平衡。 5、一条110kV 架空线路长150km ,导线为150-LGJ ,导线的直径为16.72mm ,水平排列,导线间距为 4m 。 试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳,画出等值电路图; 6、1)画出变压器Γ型等值电路模型写出出参数计算公式;(2)画出变压器π型电路模型并写出参数计算公式。 7、系统接线如图所示,如果已知变压器1T 归算至121kV 侧的阻抗为2.95+j 48.7Ω,2T 归算至110kV 侧的阻抗为Ω+4.4848.4j ,3T 归算至35kV 侧的阻抗为Ω+188.9127.1j ,输电 线路的参数已标于图中,试分别作出元件参数用有名值和标么值表示的等值电路。 6 T 2 10kV T 1T 3 110kV 35kV 10kV 习题8图 31.5MV A 10.5/121kV 20MV A 110/38.5kV 10MV A 35/11kV 6.6+j8Ω 10.5+j20.8Ω 1 ~ 2 3 4 5

电力系统暂态稳定实验

电力系统暂态稳定实验 一、实验目的 1 ?通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解,使课堂理论教学与实践结合,提高学生的感性认识。 2?学生通过实际操作,从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施 3?用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图,并进行分析。 二、原理与说明 电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后,各发电机能否继续保持同步运行的问题。在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。 正常运行时发电机功率特性为:P1=( Eo x Uo)x sin S i/X1 ; 短路运行时发电机功率特性为:P2=( Eo x Uo)x sin S 2X2 ; 故障切除发电机功率特性为:P3 =( Eo x Uo)x sin S 3/X3 ; 对这三个公式进行比较,我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。而系统保持稳定条件 是切除故障角S c小于S max S max可由等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理,由于不同短路状态下,系统阻抗X2不同,同时切除故障线路不同也使X3不同,S max也不同,使对故障切除的时间要求也不同。 同时,在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势,使发电机功率特性中Eo增加,使S max增加,相应故障切除的时间也可延长;由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多,发生瞬间单相故障时采用自动重 合闸,使系统进入正常工作状态。这二种方法都有利于提高系统的稳定性。 三、实验项目与方法 (一)短路对电力系统暂态稳定的影响 1 ?短路类型对暂态稳定的影响 本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路,两相相间短路,两相接 地短路和三相短路试验。 固定短路地点,短路切除时间和系统运行条件,在发电机经双回线与“无穷大”电网联网运行时,某一回线发生某种类型短路,经一定时间切除故障成单回线运行。短路的切除时间在微机保护装置中设定,同时要设定重合闸是否投切。 在手动励磁方式下通过调速器的增 (减)速按钮调节发电机向电网的出力,测定不同短路运行时能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率,并进行比较,分析不同故障类型对暂态稳定的影响。将实验结果与理论分析结果进行分析比较。P max为系统可以稳定输出的极限,注意观察有功表 的读数,当系统出于振荡临界状态时,记录有功表读数,最大电流读数可以从YHB-川型微机保护 装置读出,具体显示为: GL- 三相过流值 GA- A相过流值

风电水电互补电力系统稳定性分析与计算

风电——水电互补电力系统稳定性分析与计算 摘要 本文介绍了含风力发电的风电一水电互补电力系统如何处理风力发电参数,进行稳定性分析与计算的方法,并结合新疆阿勒泰地区布尔津风电一水电互补电力系统计算实例验证其方法的正确性及可行性。 引言 近年来,由于当代科学技术的发展,加之能源短缺和环境保护等方面的影响,人类正在致力于寻找可再生的,取之不尽,用之不竭又是洁净的绿色能源,而水能与风能是绿色能源中最有发展潜力和前景的品种。同时水能与风能又都容易转化为能源的更高级形式一电能,其经济效益显著。 由于风力资源的随机性和季节性使风力发电的出力不平稳,风力发电不具备有功调节和无功调节的能力。风电的缺点也就是无风就无电,影响到风电的连续及稳定性。为了解决风电的连续性和稳定性问题就需要有一个互补系统。 在我国西北、华北、东北等内陆风区,风资源的季节分布特色大多为冬春季风大、夏秋季风小,与水能资源夏秋季丰水、冬春季枯水的季节分布正好形成互补特性,这是构建风能一水能互补系统的基础条件。如果在上述地区内,以带有蓄水调节水库的水电站为依托,在风资源丰富的地点建设适当容量的风电场,两者以电网连接实现季节性能量互补,以水库做为能源调剂手段,就能够实现风能与水能这两种最佳绿色能源的联姻,充分发挥绿色能源的优势,以风一水联手供电取代传统的水一火联合供电,这将是人类能源利用形式的历史性突破。由于阿勒泰地区的风资源和水资源具有极强的互补性,更由于阿勒泰地区具有较大的水电装机容量,而且其中有三个电站带有库容可观的调节水库,因此在该地区突破传统限制,在风电装机大大超出电网容量10%的条件下建设水电一风电互补系统,在技术上和经济上都是可行的。在我国类似阿勒泰那样资源条件的地区还有很多,都可以构建水电一风电互补系统解决供电问题,这将是对现有禁区的重要突破,有可能为阿勒泰及有类似条件地区的电源建设找到一条最为多快好省的途径。 1问题的提出 在电力系统中,传统的发电方式为水力发电和火力发电,一般均为同步电机。目前,风力发电这一新成员加入电网,一般都采用电容励磁感应异步发电机。使其分析计算复杂化。风电的加入使电网的稳定性受到影响。对风力发电机如何给定运行条件,如何建立数学模型、如何确定参数,是进行含风力发电的风电一水电互补电力系统静态和暂态及动态稳定性分析和计算的关键。本文介绍了含风力发电的风电一水电互补电力系统如何处理风力发电参数,进行稳定计算的方法。 2风力发电机的处理 电力系统是由发电厂、输电网络及电力负荷三大部分组成的能量生产、传输和使用系统。在过去的几十年间,同步发电机(水轮发电机或汽轮发电机)、输电网络及负荷的稳定计算已经成熟。只有风力发电技术在国内外都属于研究阶段,建立适合潮流计算、暂稳、动稳和静稳

电力系统稳态分析(陈珩)作业答案

电力系统稳态分析(陈珩) 作业答案 标准化文件发布号:(9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

第一章电力系统的基本概念 1.思考题、习题 1-1.电力网、电力系统和动力系统的定义是什么 答:由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的网络称为电力网。 把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起组成的整体称为电力系统。 发电厂的动力部分和电力系统合在一起称为动力系统。 1-2.对电力系统运行的基本要求是什么 答:(1)保证可靠地的持续供电(2)保证良好的电能质量(3)保证系统运行的经济性。(4)环保性。 1-3.何为电力系统的中性点其运行方式如何它们有什么特点我国电力系统中性点运行情况如何 答:星型连接的变压器或发电机的中性点就是电力系统的中性点。中性点的运行方式有直接接地和不接地以及中性点经消弧线圈接地。 直接接地供电可靠性低。系统中一相接地,接地相电流很大,必须迅速切除接地相甚至三相。不接地供电可靠性高,对绝缘水平的要求也高。系统中一相接地时,接地相电流不大,但非接地相对地电压升高为线电压。 我国110kV及以上的系统中性点直接接地,60kV及以下系统中性点不接地。 1-4.中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时,各相对地电压有什么变化单相接地电流的性质如何怎样计算 中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时,接地相电压为0,非接地相电压升高 倍,即升高为线电压。单项接地电流为容性。接地相的对地电容电流应为其 倍非接地相对地电容电流,也就等于正常运行时一相对地电容电流的3倍。(可画向量图来解释) 1-5.消弧线圈的工作原理是什么补偿方式有哪些电力系统一般采用哪种补偿方式为什么 消弧线圈就是电抗线圈。中性点不接地系统中一相接地时,接地点的接地相电流属容性电流,通过装消弧线圈,接地点的接地相电流中增加了一个感性分量,它和容性电流分量相抵消,减小接地点的电流。使电弧易于熄灭,提高了供电可靠性。

电力系统暂态稳定性

10 电力系统暂态稳定性 10. 1习题 1) 什么是电力系统暂态稳定性? 2)电力系统大扰动产生的原因是什么? 3)为什么正常、短路、短路切除三种状态各自的总电抗不同?对单机无限大供电系统为什么Ⅰ<Ⅲ<Ⅱ?PⅠ·max>PⅢ·max>PⅡ·max? 4)短路情况下Ⅱ如何计算? 5)什么是加速面积?什么是减速面积?什么是等面积定则? 6)单机无限大供电系统,设系统侧发生三相短路,试问短路时功率极限是多少? 7)什么是极限切除角? 8)若系统发生不对称短路,短路切除后最大可能减速面积大于短路切除前的加速面积,系统能否暂态稳定?若最大可能减速面积小于加速面积发生什么不稳定? 9)分段法中t=0时和故障切除时过剩功率如何确定? 10)写出分段法的计算步骤。 11)为什么说欧拉法是折线法?每段折线如何确定? 12)改进欧拉法在何处做了改进? 13)写出改进欧拉法的计算步骤。 14)用图解说明单相自动重合闸为什么可以提高暂态稳定性? 15)试说明快关汽轮机汽门、连锁切机有何相同与不同? 16)提高电力系统暂态稳定的具体措施有哪些种?原理是什么? 17)提高电力系统暂态稳定的措施在正常运行时是否投入运行? 18)解列点的选择应满足什么要求? 19)异步运行时为什么系统需要有充足的无功功率?什么是振荡中心? 设已知系统短路前、短路时、短路切除后三种情况的以标幺值表示的功角特性曲线:=2、=0.5、=1.5及输入发电机的机械功率=1。 求极限切除角。 20)供电系统如图10- 1所示,各元件参数: 发电机G:P N=240MW,U N=10.5kV,,,X2=0.44,T J =6S,发 电机G电势以E‘表示;变器T1的S N为300MVA,U N为10.5/242kV,X T1=0.14 T2的S N为 280MVA,U N为220/121kV,X T2=0.14电力线路长l=230km每回单位长度的正序电抗X1= 0.42Ω/km,零序电抗X0=4X1。 P=220MW

电力系统静态稳定

活跃的研究领域 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

活跃的研究领域 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。 2.双回路对称运行与单回路对称运行比较实验 按实验1的方法进行实验2的操作,只是将原来的单回线路改成双回路运行。将实验1的结果与实验2进行比较和分析。 表3-1

电力系统稳态分析作业答案

第一章电力系统的基本概念 1.思考题、习题 1-1.电力网、电力系统和动力系统的定义是什么 答:由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的网络称为电力网。 把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起组成的整体称为电力系统。 发电厂的动力部分和电力系统合在一起称为动力系统。 1-2.对电力系统运行的基本要求是什么 答:(1)保证可靠地的持续供电(2)保证良好的电能质量(3)保证系统运行的经济性。(4)环保性。 1-3.何为电力系统的中性点其运行方式如何它们有什么特点我国电力系统中性点运行情况如何答:星型连接的变压器或发电机的中性点就是电力系统的中性点。中性点的运行方式有直接接地和不接地以及中性点经消弧线圈接地。 直接接地供电可靠性低。系统中一相接地,接地相电流很大,必须迅速切除接地相甚至三相。不接地供电可靠性高,对绝缘水平的要求也高。系统中一相接地时,接地相电流不大,但非接地相对地电压升高为线电压。 我国110kV及以上的系统中性点直接接地,60kV及以下系统中性点不接地。 1-4.中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时,各相对地电压有什么变化单相接地电流的性质如何怎样计算 中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时,接地相电压为0 倍,即升高为线电压。单项接地电流为容性。接地相的对地电容电流应为其它两非接地相电容电流之和, 倍非接地相对地电容电流,也就等于正常运行时一相对地电容电流的3倍。(可画向量图来解释) 1-5.消弧线圈的工作原理是什么补偿方式有哪些电力系统一般采用哪种补偿方式为什么 消弧线圈就是电抗线圈。中性点不接地系统中一相接地时,接地点的接地相电流属容性电流,通过装消弧线圈,接地点的接地相电流中增加了一个感性分量,它和容性电流分量相抵消,减小接地点的电流。使电弧易于熄灭,提高了供电可靠性。 补偿方式有欠补偿和过补偿,欠补偿就是感性电流小于容性电流的补偿方式,过补偿就是感性电流大于容性电流的补偿方式。电力系统一般采用过补偿方式。因为随着网络的延伸,电流也日益增大,以致完全有可能使接地点电弧不能自行熄灭并引起弧光接地过电压,所以一般采用过补偿。 1-6.目前我国电力系统的额定电压等级有哪些额定电压等级选择确定原则有哪些 答:我国电力系统的额定电压等级有3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、154kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV。 额定电压等级选择确定原则有:用电设备的额定电压=系统额定电压。发电机的额定电压比系

电力系统静态稳定

第十章 电力系统静态稳定 一 例题 例10-1 如图10-7示出一简单电力系统,并给出了发电机(隐极机)的同步电抗、变压器电抗和线路电抗标幺值(均以发电机额定功率为基准值)。无限大系统母线电压为1∠0°。如果在发电机端电压为1.05时发电机向系统输送功率为0.8,试计算此时系统的静态稳定储备系数。 解 此系统的静稳定极限即对应的功率极限为 q d E X ∑ u= 11.3 q E ? 下面计算空载电势q E 。 (1)计算UG 的相角0G σ 电磁功率表达式为 E p =001 1.05 sin sin 0.80.3 G G G T L UU X X σσ?==+ 求得 0G σ=13.21o (2)计算电流

? (3)计算q E 例10-2 简单系统如图10-10所示,试考察此系统的稳定性.A点所接负荷当电压为1.0时的容量为0.5MVA,功率因数为0.8(参数折算到同一基准值). 图10-10 系统接线图 解系统等效网络如图10-11所示. 根据已知条件计算参数

A 点电压为 A U == 1.128= 二 习题 1. 何为电力系统静态稳定性?

2.简单电力系统静态稳定的实用判据是什么? 3.何为电力系统静态稳定储备系数和整步功率因数? 4.如何用小干扰法分析简单电力系统的静态稳定性? 5.提高电力系统静态稳定性的措施主要有哪些? 6. 简单电力系统如图10-4所示,各元件参数如下:(1)发电机G,PN=250MW, cosφN=0.85,UN=10.5KV,Xd=1.0Ω,Xq=0.65Ω,Xd’=0.23Ω;(2)变压器T1,SN=300MVA,uk%=15,KT1=10.5/242;(3)变压器T2,SN=300MVA,uk%=15,KT2=220/121。(4)线路,l=250km,UN=220KV,X1=0.42Ω/km;(5)运行初始状态为U0=115KV,P[0]=220 MW, cosφ[0]=0.98。 (1)如发电机无励磁调节,Eq=Eq[0]=常数,试求功角特性PEq(δ),功率极 限PEqm,δEqm,并求此时的静态稳定储备系数Kp%;(2)如计及发电机励磁调节,Eq’=Eq’(0)=常数,试作同样内容计算。 图10-4 简单系统图 [答案:(1)Eq为常数时, PEq=1.16sinδ+0.085sin2δ, δm=82.35°,PEqm=1.172,Kp=33.18%;(2) Eq’为常数时, PEq’=1.58sinδ-0.21sin2δ, δm=103.77°, PE‘qm=1.63,Kp=84.9%;] 7. 简单电力系统的元件参数及运行条件与题6相同,但须计及输电线路的电阻,r1=0.07Ω/km.试计算功率特性PEq(δ),功率极限PEqm和δEqm。 [答案:取Sn=220MVA, PEq(δ)=0.0636+1.2sin(δ-1.13°); PEqm=1.264; δEqm=90.13°] 8 最简单电力系统有如下的参变量: Xd=Xq=0.982,Xd’=0.344,X1=0.504 Xd∑=Xq∑=1.486, X‘d∑=0.848 TJ=7.5s,Td’=2.85s,Te=2s Pe(0)=1.0,Eq(0)=1.972, δ0=49°,U=1.0

电力系统稳态分析习题课及答案新

1、某电力系统额定频率N f 为 50HZ ,负荷的频率静态特性 **2*3*0.20.40.30.1L P f f f =+++,试求: (1) 当系统频率为50HZ 时,负荷的调节效应系数*L K ; (2) 当系统运行频率为48HZ 时,负荷功率变化的百分数及此时的调节效应系数*L K 。 答: 2、如下图所示,某水电厂通过SFL1-40000/110升压变压器与系统连接,最大负荷与最小负荷时高压母线电压分别为及,要求最大负荷时低压母线的电压不低于10KV ,最小负荷时低压母线的电压不高于11KV ,试选择变压器分接头。 ~m in (1510)S j M VA =+~ max (2821)S j MVA =+(2.138.5)T Z j =+Ω 140000 S F L -2*2.5%/10.5kv ±(10~11)kv (112.09~115.45)kv 3、如图降压变压器的等效电路中,折算到一次侧的阻抗为(2.4440)T T R jX j +=+Ω。已知在 最大负荷和最小负荷时通过变压器的功率分别为~~ max min (2814)(106)S j MVA S j MVA =+=+,,一次侧的电压分别为1max 1min 110113U KV U KV ==和。求二次侧母线的变化不超过~的范围,试选择分接头。 2 1110(12*2.5%)/6.331.5kv kv MVA ± 4、110/11kV 降压变压器折算到一次侧的阻抗为(2.330)j +Ω,已知最大负荷和最小负荷时流

过变压器等效阻抗首端的功率分别为~ max(2412) S j MVA =+, ~ min(126) S j MVA =+,一次侧实 际电压分别为 1max 110 U kV =, 1min 112 U kV =。要求二次侧母线电压在最大负荷时不低于,最小负荷时不高于。确定变压器二次侧所需的无功补偿容量(电容器)。 5、电网结构如图所示,其额定电压为10KV。已知各节点的负荷功率及线路参数如下: ~ 2(0.30.2) S j MVA =+ ~ 3 (0.50.3) S j MVA =+ ~ 4 (0.20.15) S j MVA =+ 12(1.2 2.4) Z j =+Ω 23(1.0 2.0) Z j =+Ω 24(1.5 3.0) Z j =+Ω试作功率和电压计算。

电力系统静态稳定性

9 电力系统静态稳定性 9. 1 习题 1)什么是电力系统稳定性?如何分类? 2)发电机转子d轴之间的相对空间角度与发电机电势之间的相对角度是什么关系?这角度的名称是什么? 3)发电机转子运动方程表示的是什么量与什么量的关系?该方程有几种表示形式?写出时间用秒、角度用弧、速度用弧/秒、功率偏差?P用标幺值表示,及时间、角度用弧,速度、功率偏差?P用标幺值表示的转子转动方程。 4)发电机惯性时间常数的的物理意义是什么?如何计算? 5)什么是发电机的功角特性?以E q 表示的凸极机和隐极机功角特性是否相同?以E q '表示 的凸极机和隐极机功角特性是否相同?如何用简化方法表示功角特性? 6)多机系统功角特性是否可表示两机系统的功角特性?是否能表示成单机对无限大系统的功角特性? 7)什么是异步电动机的转差?异步电动机的转矩和转差有何关系?什么是异步电动机的临界转差? 8)什么是电力系统的负荷电压静特性? 9)具有副励磁机的直流励磁机励磁系统各部分的功用是什么?励磁系统的方程由几部分方程组成? 10)正常运行时发电机转子受什么转矩作用?转速是多少?功率偏差?P 是多少?出现正功率偏差转子如何转?出现负功率偏差转子如何转? 11)为什么稳定运行点一定是功角特性曲线和机械功率P T 直线相交点? 12)发电机额定功率P N ,输入机械功率P T ,功率极限P Eq max ? 是什么关系? 13)什么是电力系统静态稳定性?电力系统静态稳定的实用判据是什么? 14)为什么要有统静态稳定储备?静态稳定储备的多少如何衡量?正常运行时应当留多少储备? 15)已知单机无限大供电系统的系统母线电压、发电机送到系统的功率P+jQ、发电机到系统的总电抗X∑。试说明如何计算空载发电机电势、功率极限、静态稳定储备系?

简单电力系统暂态稳定性计算与仿真

中南大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科毕业论文(设计) 论文题目简单电力系统暂态稳定性计算与仿真 学生姓名李妞妞 指导老师 学院中南大学继续教育学院 专业班级电气工程及其自动化2014专升本 完成时间2016年5月1日

毕业论文(设计)任务书 函授站(点): 江西应用工程职业学院继续教育分院专业: 电气工程及其自动化 注:本任务书由指导教师填写并经审查后,一份由学生装订在毕业设计(论文)的封面之后,原件存函授站。

毕业设计(论文)成绩单

摘要 随着电力工业的迅速发展,电力系统的规模日益庞大和复杂,出现的各种故障,会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁,并有可能导致电力系统事故的扩大,从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小,迫切要求运用电力仿真来解决这些问题,依据电网用电供电系统电路模型要求,因此,论文利用MATLAB 的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型,能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。 论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台,通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型,设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。 本文做的主要工作有: (1)Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建 (2)系统故障仿真测试分析 通过实例说明,若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中,快速实现故障的自动诊断、检测,对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。 关键词:电力系统;暂态稳定;MATLAB;单机—无穷大;

电力系统暂态分析要点总结

第一章 1.短路的概念和类型 概念:指一切不正常的相与相与地(对于中性点接地的系统)之间发生通路或同一绕组之间的匝间非 正常连通的情况。类型:三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。 2.电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害? 1)短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流,由于短路电流的电动力效应,导体间将产生巨大的机械应力,可能破坏导体和它们的支架。 2)比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备,会使设备发热增加,可能烧毁设备。 3)短路电流在短路点可能产生电弧,引发火灾。 4)短路时系统电压大幅度下降,对用户造成很大影响。严重时会导致系统电压崩溃,造成电网大面积停电。 5)短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步,破坏系统稳定,造成大面积停电。这是短路故障的最严重后果。 6)发生不对称短路时,不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势,干扰附近的通信线路和信号系统,危及设备和人身安全。 7)不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏,破坏发电机的安全,缩短发电机的使用寿命。3.同步发电机三相短路时为什么进行派克变换? 目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式,从而为研究同步发电机的运行问 题提供了一种简捷、准确的方法。 4.同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零? 变数:因为定子绕组的自感系数、互感系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕 组的相对位置θ角有关,变化周期前两者为π,后者为2π。根本原因是在静止的定子空间有旋转的转子。 常数:转子绕组随转子旋转,对于其电流产生的磁通,其此路的磁阻总不便,因此转子各绕组自感系数 为常数,同理转子各绕组间的互感系数也为常数,两个直轴绕组互感系数也为常数。 零:因为无论转子的位置如何,转子的直轴绕组和交轴绕组永远互相垂直,因此它们之间的互感系数 为零。 5.同步发电机三相短路后,短路电流包含哪些分量?各按什么时间常数衰减? 1)定子短路电流包含二倍频分量、直流分量和交流分量;励磁绕组的包含交流分量和直流分量;D轴 阻尼绕组的包含交流分量和直流分量;Q轴阻尼包含交流分量。 2)定子绕组基频交流分量、励磁绕组直流分量和阻尼绕组直流分量在次暂态时按Td’’和Tq’’衰减,在暂 态情况下按Td’衰减;定子绕组的直流分量、二倍频分量和励磁绕组交流分量按Ta衰减。 6.用物理过程分析同步发电机三相短路后各绕组短路电流包含哪些分量? 短路前,定子电流为iwo,转子电流为ifo;三相短路时,定子由于外接阻抗减小,引起一个强制交流 分量△iw,定子绕组电流增大,相应电枢反应磁链增大。励磁绕组为保持磁链守恒,将增加一个直流分 量△ifɑ,其切割定子使定子产生交流分量△iw’。 定子绕组中iwo,iw,iw’不能守恒,所以必产生一个脉动直流,可将其分解为恒定直流分量和二倍频 交流分量。由于励磁绕组切割定子绕组磁场,因此励磁绕组与定子中脉动直流感应出一个交变电流△ifw。 又因为D轴阻尼与励磁回路平行,所以同样含有交流分量和直流分量。 由于假设定子回路电阻为零,定子基频交流只有直轴方向电枢反应因此Q轴绕组中只有基频交流分量 而没有直流分量。 第四章 1.额定转速同为3000转/分的汽轮发电机和水轮发电机,哪一个启动比较快? 水轮发电机启动较快。 2.水轮机的转动惯量比汽轮机大好几倍,为什么惯性时间常数Tj比汽轮机小? 水轮机极对数多于汽轮机的极对数,由n=60f/p得水轮机的额定转速小于汽轮机的转速,又因为惯性时 间常数为Tj=2.74GD2n2/(1000S B),所以T正比于n2,所以水轮机的Tj比汽轮机小。 3.什么是电力系统稳定性?什么是电力系统静态稳定、暂态稳定?区别? (1)电力系统稳定性:指当电力系统在某一运行状态下突然受到某种干扰后,能否经过一定时间后又

电力系统的静态和暂态稳定性

电力系统的静态和暂态稳定性 电力系统的静态稳定性是研究电力系统在某一运行方式下,遭受微小扰动时的稳定性问题。对于瞬时性和永久性干扰都能回到或接近原始状态,则电力系统是静态稳定的。静态不稳定的现象可以是同步发电机的非周期性失步(或称滑行失步,缺乏足够的同步力矩引起;或是缺乏足够的阻尼产生振荡失步)或同步发电机间自发不断增大的振荡。 电力系统暂态稳定性是电力系统在一个特定的大干扰下,能恢复到原始或接近原始运行方式,并保持同步发电机同步运行能力。大干扰一般指短路故障,一般假定这些故障出现在线路上,也可以考虑发生在变压器或母线上。在发生这些故障后,可以借断路器故障开关元件来消除故障。 电力系统稳定分为三个电量的稳定:电压稳定、频率稳定、功角稳定。 励磁系统提高电力系统的稳定主要是提高电压的稳定,其次是提高功角稳定。频率稳定由调速器负责。 功角稳定又分为三种:静态稳定、暂态稳定和动态稳定。 静态稳定是系统受到小扰动后系统的稳定性; 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1-2个周波的稳定性; 动态稳定是小扰动后或者是大扰动1-2周波后的,并且采取技术措施后的稳定性,也就是PSS研究的稳定性。 提高暂态稳定性有两种方法 1、减小加速面积:加快故障切除时间 2、增大减速面积:提高励磁电压响应比;提高强励电压倍数,使故障切除后的发电机内电势Eq迅速上升,增加功率输出,以达到增加减速面积的目的。 动态稳定性: 当发电机与系统的外接电抗较小,并且发电机的输出功率较低时,系数K5为正,这时A VR 的作用是引入了一个负的同步转矩和一个正的阻尼转矩,有利于动态稳定; 当发电机与系统的外接电抗较大,并且发电机的输出功率较高时,系数K5为负,这时A VR 的作用是引入了一个正的同步转矩和一个负的阻尼转矩不利于动态稳定;

基于小扰动法的多机系统静态稳定性分析

基于小扰动法的多机系统静态稳定性分析 【摘要】应用电力系统静态稳定分析方法,针对多机电力系统的静态稳定性进行了研究。根据单机无穷大系统的k1-k6小干扰线性化模型,给出了多机系统静态稳定分析的建模原理。针对一个3机9节点的系统进行了分析与仿真,用matlab软件编制程序,采用特征值分析法判断了其稳定性,利用时域分析法给出了系统受到小扰动时的各个参数变化曲线,仿真结果表明系统是稳定的,与理论分析一致。 【关键词】静态稳定多机系统线性化特征值分析 1 引言 随着用电需求的不断增加,电力系统规模的不断扩大,电力系统的稳定问题日益突出1-2] 干扰稳定性,一般是指电力系统在运行中受到微小的扰动后,独立地恢复到它原来的运行状态的能力。静态稳定分析不仅能判断系统是否稳定,还可获得在小扰动下系统过渡过程的许多信息。 本文采用惯用的电力系统动态稳定分析元件模型来形成非线性 模型,经线性化后化为标准状态方程形式,采用matlab语言编程,采用特征值分析法判断了其稳定性,利用时域分析法给出了系统受到小扰动时的各个参数变化曲线,实现对多机电力系统静态稳定的分析计算。 2 小扰动法基本原理

设有一个不显含时间变量t的非线性系统,其运动方程为:(1) x e是系统的一个平衡状态,若系统受干扰偏离平衡状态,记x=xe+δx,将其带入式(1),并将该式右端展开成泰勒级数,可得(2) 式中,h(δx )为δx的二阶及其以上阶次各项之和。 令 (3) 矩阵a称为雅克比矩阵,它的第i行第j列元素为 (4) 考虑到d xe/dt=0和f(xe )=0,并舍去高阶项h(δx ),便得(5) 这就是原非线性方程的线性近似方程,或者称为线性化的小扰动方程。其稳定性判断原则为:若线性化方程中a矩阵没有零值和实部为零值的特征值,则非线性系统的稳定性可以完全由线性化方程的稳定性来决定。 3 多机系统的数学模型 由于多机系统情况较为复杂,需考虑各个发电机组间的相互影响。为便于分析,我们对多机系统做如下的简化6] (1)原动机的功率恒定,即p m=常数 (2)负荷用恒定阻抗来表示 (3)由于电力网络内部电磁暂态过程和发电机内部电磁暂态过

电力系统稳态分析题库

电力系统稳态分析题库 电力系统稳态分析思考题 第1章 1、请说明火力发电的能量转换过程。 2、电力系统中除火电、水电及核电以外的其它发电形式一般称为“新能源”,你能说出几种新能源 发电形式? 3、火力发电使用的一次能源都有哪些? 4、负荷成分主要是什么? 5、电力系统包括哪些主要组成部分?分别起哪些作用? 6、什么是电力网?什么是动力系统? 7、电力系统常用的结线图有几种? 8、电力系统生产的特点是什么? 9、对电力系统运行的基本要求是什么? 10、电能质量的主要指标是什么? 11、考核电力系统运行经济性的指标是什么? 12、什么是“有备用结线”?什么是“无备用结线”?各有几种形式? 13、我国电力系统3kV以上的额定电压等级是什么? 14、我国电力系统中性点的运行方式是什么? 15、什么是“消弧线圈”?作用原理是什么? 16、升压变和降压变的变比有何区别? 17、我国三峡电站将装设台水轮发电机组,每台额定容量为MW。 18、什么是线路的经济输送功率和输送距离? 19、什么是“黑启动”? 20、*什么是“能量管理系统(EMS)”? 21、*你对电力市场了解多少? 22、*什么是高压直流(HVDC)输电系统?与交流输电相比有哪些优缺点? 23、*什么是灵活交流输电系统(FACTS)? 第2章 1、“数学模型”的含义是什么? 2、什么是发电机的“运行极限图(功率圆图)”? 3、什么是发电机“进相运行”? 4、什么是变压器的铜耗和铁耗? 5、为什么说变压器的铜耗是可变损耗?铁耗是不变损耗? 6、升压三绕组变压器三个绕组由内到外的排列顺序是:中、低、高;降压三绕组变压器三个绕组 由内到外的排列顺序是:低、中、高,为什么? 7、采用扩径导线或分裂导线的主要目的是什么? 8、220kV和500kV线路上每串绝缘子的片数一般为多少?

电力系统静态稳定实验

姓名:郑疆 学号:2013141441114 班级:107 学院:电气信息学院

系统静态稳定实验 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。 2.双回路对称运行与单回路对称运行比较实验 按实验1的方法进行实验2的操作,只是将原来的单回线路改成双回路运行。将实验1的结果与实验2进行比较和分析。 表3-1

提高电力系统静态稳定性的几种措施分析

提高电力系统静态稳定性的几种措施分析 提高电力系统静态稳定性的几种措施分析 摘要:随着电网的不断发展和扩大,电力系统的稳定性问题也逐步得到重视。本文就提高电力系统静态稳定性的几种措施进行了分析。 关键词:电力系统;静态稳定性;措施 稳定性破坏是电网中最为严重的事故之一,大电力系统的稳定破坏事故,往往引起大面积停电,给国民经济造成重大损失。因此,为了保证电力系统运行的安全性,在系统规划、设计和运行过程中都需要稳定性分析。当稳定性不满足规定要求,或者需要进一步提高系统的传输能力时,还需要研究和采取相应的提高稳定措施。本文就提高电力系统静态稳定性的几种措施进行了以下分析。 1 发电机装设自动调节励磁装置 电力系统静态稳定性的研究表明,发电机可能输送的功率极限越高则静态稳定性越高。要增加功率极限,应减少发电机与系统之间的联系,即缩短“电气距离”。而发电机如果装设先进的调节器按运行参数的变化调节励磁就有可能维持发电机端电压为常数,其结果等值于将发电机的电抗减少为零,从而缩短了发电机与系统间的“电气距离”,提高系统的静态稳定性。此外,由于装设自动调节励磁装置价格低廉,效果显著,几乎所有发电机都装设了自动调节励磁装置。 2 降低元件电抗 系统中的电抗有发电机的电抗,变压器的电抗和线路的电抗。发电机装设自动调节励磁装置,可起到减少发电机电抗的作用。变压器的电抗在系统总电抗中所占的比重不大,在选用时可尽量选用电抗较小的变压器即可。而线路电抗在电力系统中所占的比例较大,特别是远距离输电线路所占比重更大,因此这里有实际意义的就是减少线路电抗。具体做法有以下几种。 (1)采用分裂导线系统中输电线采用分裂导线主要目的是为了避免电晕引起的功率损耗和对无线通讯产生干扰,同时,分裂导线也

电力系统稳态分析作业及其复习资料

第一次作业参考答案 1、、电能生产的主要特点有哪些? 答:电能生产的主要特点可以归纳为以下三点。①电能生产的连续性特点;由于电能不能大量储存,电能的生产、输送和消费是同时完成的。②电能生产瞬时性的特点;这是因为电能的传输速度非常快(接近光速),电力系统中任何一点发生故障都马上影响到整个电力系统。③电能生产重要性的特点;电能清洁卫生、易于转换、便于实现自动控制,因此国民经济各部门绝大多数以电能作为能源,而电能又不能储存,所以电能供应的中断或减少将对国名经济产生重大影响。 2、对电力系统运行的基本要求是什么? 答:对电力系统运行的基本要求有:①保证对用户的供电可靠性;②电能质量要好;③电力系统运行经济性要好;④对环境的不良影响要小。 3、电力系统中负荷的分类(I、II、III类负荷)是根据什么原则进行的?各类负荷对供电可靠性的要求是什么? 答:电力系统中负荷的分类是根据用户的重要程度和供电中断或减少对用户所造成的危害的大小来划分的,凡供电中断将导致设备损坏、人员伤亡、产品报废、社会秩序还乱、政治影响大的用户的用电设备称为I类负荷;凡供电中断或减少将导致产品产量下降、人民生活受到影响的用户的用电设备称为II类负荷;I类、II类负荷以外的负荷称为III类负荷。 I类负荷对供电可靠性的要求是任何情况下不得中断供电; II类负荷对供电可靠性的要求是尽可能不中断供电; III类负荷可以停电。 4、标出下图所示电力系统中发电机、变压器的额定电压。(图中已标出线路的额定电压)

答:上述电力系统中发电机、变压器的额定电压如下: G :10.5KV ;T1:10.5/242KV ;T2:220/121/38.5KV ;T3:35/6.3KV 5、为什么110KV 及以上的架空输电线路需要全线架设避雷线而35KV 及以下架空输电线路不需全线架设避雷线? 答:因为110KV 及以上系统采用中性点直接接地的中性点运行方式,这种运行方式的优点是:正常运行情况下各相对地电压为相电压,系统发生单相接地短路故障时,非故障相对地电压仍为相电压,电气设备和输电线路的对地绝缘只要按承受相电压考虑,从而降低电气设备和输电线路的绝缘费用,提高电力系统运行的经济性;缺点是发生单相接地短路时需要切除故障线路,供电可靠性差。考虑到输电线路的单相接地绝大部分是由于雷击输电线路引起,全线路架设避雷线,就是为了减少雷击输电线路造成单相接地短路故障的机会,提高220KV 电力系统的供电可靠性。 35KV 及以下系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地的中性点运行方式,即使雷击输电 线路造成单相接地时,电力系统也可以继续运行,供电可靠性高,所以无需全线架设避雷线。 6、在下图所示的电力系统中已知KV U 10=φ,A U C 3530=φω,如要把单相接地时流过接地点的电流补偿到20A ,请计算所需消弧线圈的电感系数。 解: 单相接地故障时的相量图如下:

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