电力系统稳态分析
电力系统仿真及其稳态分析
电力系统仿真及其稳态分析第一章：引言随着电力工业的发展，当今电力系统已经成为一种复杂且大规模的系统，其中不乏各种电力设备和控制装置。
这些设备和装置之间的相互作用是一个相当复杂的交互过程，因此在实际运行中不可避免地涉及到了各种各样的问题。
解决这些问题，传统的试错法已经不再适用了，因为它们效率低下且需要花费相当的时间和成本。
在此基础上，电力系统仿真技术的应用越来越受到电力工业的广泛关注。
本研究将介绍电力系统仿真及其稳态分析方面的最新进展。
第二章：电力系统仿真的概述电力系统仿真是指将电力系统的信息和数据输入计算机，通过建立电力系统的模型，进行分析、计算、模拟操作和评估电力系统的性能，得到相应的仿真结果。
电力系统仿真技术可以用于评估电力系统的可靠性、有效性和经济性，同时可以在预测电力系统的性能、优化电力系统的设计和运行过程中提供有效的参考。
电力系统仿真可以从以下几个方面来进行分类：1. 基于时域仿真的电力系统仿真时域仿真是指按照一定的时间序列，采用数值解法计算系统在每一时刻的电气状态和运行情况，是电力系统仿真的最基础和最常用的方法。
时域仿真包括传统电力系统稳态计算、暂态分析、电力质量分析、稳定性分析、动态分析等。
2. 基于频域仿真的电力系统仿真频域仿真是指将电力信号转化为频域信号，然后采用频域分析方法来研究电力系统的性能，主要用于分析电力系统的干扰和谐波问题。
3. 基于混合仿真的电力系统仿真混合仿真是指将时域仿真和频域仿真结合起来，采用相应的算法分析电力系统的多种问题，如短路分析和电气气体放电分析。
4. 基于物理仿真的电力系统仿真物理仿真是指基于物理方程，建立电力系统的三维几何模型，然后进行物理仿真。
物理仿真可以用于评估电气设备的结构和性能，和防止电气设备的损坏和失效。
第三章：电力系统稳态分析的概述电力系统稳态分析是指为研究电力系统稳定运行所进行的分析，包括对电力系统各项参数和各种现象的计算和分析。
电力系统的稳态分析主要可分为三个方面：1. 电力系统的电压稳态分析电压稳态是电力系统稳定运行的基本条件，电力系统电压稳态分析是指对电力系统中各个节点的电压波形、相位、幅值等特性进行分析，以保证电力系统的正常运行。
电力系统稳态分析-各知识点(详细版)
Ij
. (k )
Pjs jQ s j
(k )
Uj
i 1 j 1
U j Z ij I j Z ij I j
j i
. (k )
n
. ( k 1)
4、 牛顿法潮流雅克比矩阵的特点，其稀疏结构和节点导纳矩阵的关系； 极坐标及直角类型的修正方程式，有以下特点： a) b) c) d) 修正方程式的数目分别为 2(n-1)-m 个及 2(n-1)个，在 PV 节点所占的比例不大时， 两者的方程式数目基本接近 2(n-1)个。 雅可比矩阵的元素都是节点电压的函数；每次迭代，雅可比矩阵都需要重新形成。 雅可比矩阵的非对角元是否为零决定于相应的节点导纳阵元素 Yij 是否为零。 和节点导纳矩阵具有相同稀疏结构的分块雅可比矩阵在位置上对称，但雅可比矩阵 不对称。 5、 快速解耦潮流和牛顿法潮流的关系，基本快速解耦潮流与 XB 和 BX 型快速解耦潮流潮流 在系数矩阵求取上有哪些异同，对大 R/X 比值病态问题如何处理。 （1）快速解耦潮流和牛顿法潮流的关系：
Pi ei Gij e j Bij f j f i Gij f j Bij e j
ji ji
Qi f i Gij e j Bij f j ei Gij f j Bij e j
ji ji
潮流方程的极坐标形式:
Pi U i U j Gij cos ij Bij sin ij
确定方法；
fi(x)＝gi(x)－bi＝0 或 f(x)＝0
构造标量函数
n n
F ( x ) fi ( x ) 2 ( gi ( x ) bi ) 2
i 1 i 1
电力系统稳态分析课后答案
电力系统稳态分析一、单项选择题(本大题共10分，共 10 小题，每小题 1 分)1. 丰水季节，宜作为调频电厂的是( )。
A. 热电厂B. 核电厂C. 有调节性能的水电厂D. 中温中压火电厂2. 隐极式发电机的有功功率功角关系为( )。
A.B.C.D.3. 按线路长度计算功率的初分布的条件是( )。
A. 网络中所有导线单位长度的电阻相同 B. 网络中所有导线单位长度的电抗相同 C. 网络中所有导线单位长度的电纳相同 D. 网络中所有导线单位长度的阻抗相同4. 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. 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 5. 若网络中共有n个节点，其中有1个平衡节点，有m 个PV节点，其余为PQ节点，则极坐标形式牛顿-拉夫逊潮流算法的修正方程组中待求状态变量的个数为( )。
A. n-m-1个电压相角和m个电压幅值B. n-1个电压相角和m个电压幅值C. n-1个电压相角和n-m-1个电压幅值D. n-1个电压相角和n-m个电压幅值6. 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. 输电效率B. 最大负荷利用小时数C. 线损率D. 网损率7. 运用牛顿-拉夫逊迭代法时应使选择的初值( )。
A. 不等于精确解B. 远大于精确解C. 接近精确解D. 远小于精确解8. 双绕组变压器的电纳( )。
A. 可由空载损耗计算B. 可由短路电压百分值计算C. 可由短路损耗计算D. 可由空载电流百分值计算)。
9. 电力系统电压波动产生的原因有(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. 决定电能生产、输送和消费同时进行的特点是( )。
电力系统的稳态与暂态分析方法
电力系统的稳态与暂态分析方法稳态和暂态是电力系统分析中两个重要的概念。
稳态分析主要用于评估电力系统在正常运行情况下的性能和稳定性，而暂态分析则关注电力系统在发生故障或其他异常情况下的响应和恢复过程。
本文将介绍电力系统中的稳态与暂态分析方法，并探讨其在电力系统规划、运行和故障处理中的应用。
一、稳态分析方法稳态是指电力系统在正常运行情况下，各电压、电流和功率等参数保持在稳定状态的能力。
稳态分析主要涉及电压、功率、功率因数等参数的计算和评估。
常用的稳态分析方法包括潮流计算、负荷流计算、电压稳定性评估等。
1. 潮流计算潮流计算是稳态分析中最基础的方法之一，用于计算电力系统中各节点的电压、电流和功率等参数。
通过潮流计算，可以确定电力系统中各节点的电压稳定程度，评估传输能力和合理分配负载等。
常用的潮流计算方法包括高斯-赛德尔法、牛顿-拉夫逊法等。
2. 负荷流计算负荷流计算是潮流计算的一种特殊形式，用于分析电力系统中负载的分布和负载对系统潮流的影响。
负荷流计算可以帮助确定合理的负载分配方案，提高系统的稳定性和经济性。
3. 电压稳定性评估电压稳定性是一个评估电力系统稳定性的重要指标，特别是在大规模电力系统中。
电压稳定性评估主要通过计算稳态电压变化范围和电压裕度等参数来判断系统的电压稳定性，并采取相应的调整措施。
二、暂态分析方法暂态是指电力系统在出现故障或其他异常情况下，系统中各参数发生瞬时变化并逐渐恢复到正常状态的过程。
暂态分析主要关注电力系统在故障发生后的动态响应和恢复。
常用的暂态分析方法包括短路分析、稳定性分析和电磁暂态分析等。
1. 短路分析短路分析主要用于分析电力系统中发生短路故障时的电流和电压等参数的变化。
通过短路分析，可以确定故障点、故障类型和故障电流等信息，为故障处理和保护设备的选择提供依据。
2. 稳定性分析稳定性分析是评估电力系统在故障发生后是否能够保持稳定运行的一项重要工作。
稳定性分析主要关注系统的动态行为和振荡特性，通过模拟故障后系统的响应来判断系统的稳定性和选择合适的控制策略。
电力系统稳态分析课件
• 一.电力线路结构简述
电力线路按结构可分为
架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电 缆：导线、绝缘层、保护层等
1. 架空线路的导线和避雷线
导 线：主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线：一般用钢线
架空线的标号
×× × × — ×/×
钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积 J 表示加强型，Q表示轻型 J 表示多股线 表示材料，其中：L表示铝、 G表示钢、T表示铜、HL表示 铝合金 例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额 定截面积为50的普通钢芯铝线。
进一步可得到：
x1
0.1445lg
Dm r
0.0157
还可以进一步改写为：
x1
0.1455lg
Dm r'
,r'
0.779r
在近似计算中，可以取架空线路的电抗为 0.40/ km
（3）分裂导线三相架空线路的电抗
分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，等效地增 加了导线半径，从而减少了导线电抗。
分裂导线一般是将每相导线分裂为若干根，布置在正 多角形的顶点上，实际应用中分裂数不超过４根。
❖ 为增加架空线路的性能而采取的措施
目的：减少电晕损耗或线路电抗。
▪ 多股线 其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一
层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推 ▪ 扩径导线
人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不 同之处在于支撑层并不为铝线所填满，仅有6股，起支 撑作用。
▪ 分裂导线 又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保
滚式换位 换位方式
换位杆塔换位
二.电力线路的参数
电力系统稳态分析课后习题答案
1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？ 1-2 为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？ 1-3 我国电网的电压等级有哪些？1-5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题：⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。
⑵ 当变压器1T 在+2.5%抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在-2.5%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。
1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。
试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。
1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。
试求：⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。
⑵设变压器1T 工作于+2.5%抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。
2-1 一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ —150，水平排列，其线间距离为4m ，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。
2-9 三相双绕组变压器的型号为SSPL —63000/220，额定容量为63000kV A ，额定电压为242/10.5kV ，短路损耗404=k P kW ，短路电压45.14%=k U ，空载损耗93=o P kW ，空载电流41.2%=o I 。
求该变压器归算到高压侧的参数，并作出等值电路。
2-12 有台容量为20MV A 的三相三绕组变压器，三个线圈的容量比为100/100/50，额定电压为121/38.5/10.5kV ，短路损耗为()8.15221=-k P kW,()5213='-k P kW ，()4732='-k P kW ，空载电流为1.4%=o I ，空载损耗75=o P kW ，短路电压为()5.10%21=-k U ，()18%13=-k U ，()5.6%32=-k U 。
电力系统稳态分析-马士英
第一章电力系统的基本概念第一节电力系统概述一、电力系统、电力网及动力系统的概念1、电力系统由锅炉、反应堆、汽轮机、水轮机，发电机、变压器、线路、用电设备以及其测量、保护、控制装置等按一定规律联系在一起组成的用于电能生产、输送、分配和消费的系统称为电力系统。
P3图1－3为电力系统的示意图（图中未示出测量、保护和控制装置等）。
2、各部分的作用①锅炉（反应堆）、汽轮机（水轮机）、发电机—发电机组作用：生产电能－将其它形式的能量转变成电能；生产过程：在火力发电厂（锅炉－汽轮机－发电机组成火力发电机组）和核电厂（反应堆－汽轮机－发电机组成原子能发电机组），锅炉和反应堆分别将化学能和核能转变成热能；再由汽轮机将热能转变成机械能；最后由发电机将机械能转变成电能。
在水电厂（水轮机－发电机组成水力发电机组），水轮机将水的势能和动能转变成机械能，再由发电机将机械能转变成电能。
需要指出，现代电力系统中除上述三种主要发电厂类型外，还有利用风能、潮汐能、地热和太阳能的各种发电厂。
②变压器：作用：对电压的大小进行变换，以利电能的输送和使用。
升高电压满足大容量远距离输电的需要；降低电压满足用电的需求。
③线路：作用：输送、分配电能。
④用电设备：作用：消耗电能（将电能转化为其它形式的能量）。
2、电力网电力系统中除发电机组和用电设备外的部分，即由变压器和输、配电线路组成的网络，其任务是进行电能的变换、输送和分配。
二、电力系统发展简史电力系统的发展经历了直流→单相交流→三相交流→交直流并存的过程。
它是由不同时期的技术发展水平决定的。
1（简介早期直流输电的情况及其缺点、单相交流输电的组成及其缺点、三相交流输电的优点与存在的问题、交直流输电系统的组成及特点）三、电能生产的特点1、重要性指电能供应的中断或减少将严重影响国民经济的各个部门2、瞬时性指电力系统从一种运行方式过渡到另一种运行方式的过渡过程非常短暂3、连续性电能不能大量储存，其生产、输送、分配、消费是同时进行的，发电厂在任何时刻所生产的电能等于用电设备消费与输送、分配过程中损耗的电能之和四、对电力系统的基本要求由于电能生产的上述特点，对电力系统提出了如下基本要求1、保证供电的可靠性由于国民经济和社会生活的各部门均以电能作为能源，电能又不能大量储存，因此电力系统中供电的中断将使生产停顿，生活混乱、甚至危及人身和设备的安全，造成十分严重的后果，给国民经济带来严重的损失。
电力系统稳态分析
已知末端电压和末端负荷功率
U1
U2 sL
求变压器的功率损耗和首端功率，如图所示：
s1
sZT
sL
U1 YT sYT
U2
变压器中的功率损耗计算
1）变压器阻抗支路上的功率损耗：
SZT
S2 U2
2
ZT
P22 Q22
U
2 2
RT jXT
P22 Q22
U
2 2
RT
j
P22 Q22
U
2 2
XT
s'1 IT s2 sL
j 1
电力网稳态分析的运行变量
1.不可控变量（ p ）：负荷功率
~ SL
2.控制变量（u ）：电源功率
~ SF
x
3.状态变量（ ）：节点电压向量 Ui
则节点功率方程可表示为：
f (x,u, p) 0
电力网节点性质的分类
PQ节点：已知 Pi , Qi，待求 Ui ,i 。
PV节点：已知 Pi ,U i，待求 Qi ,i 。
平衡节点：已知 Ui ,i ，待求 Pi , Qi。
牛顿-拉夫逊法的一般概念
核心：
把非线性方程式（组）的求解过程变成反 复对相应的线性方程式（组）的求解过程，通 常称为逐次线性化过程。
3.4 配电网潮流计算的特点
１、辐射形配电网的支路数一定小于节点数，节点 导纳矩阵的稀疏度很高。
２、电压配电网线路电阻较大，一般不满足R<<X， 因此通常不能采用快速解耦法进行网络潮流计算。
S1 P1 jQ1 Z R jX
1
2
U1
I
U2
电压降落
采用同样的方法可得：
U P1R Q1 X j P1 X Q1R
电力系统的稳态稳定分析与控制
电力系统的稳态稳定分析与控制电力系统是现代社会重要的基础设施之一，是供电网络的组织和管理系统。
稳态稳定分析与控制是确保电力系统运行安全稳定的重要技术手段。
本文将深入探讨电力系统的稳态稳定分析与控制的原理、方法和应用。
一、稳态稳定分析稳态稳定分析是电力系统运行安全稳定的前提。
稳态稳定分析的基本任务是评估电力系统在不同负荷变化和故障条件下的稳定性，并进行风险评估。
稳定性分析主要包括功率平衡分析、电压稳定分析和频率稳定分析等。
1. 功率平衡分析电力系统的功率平衡分析是评估电源和负荷之间的平衡关系，即电力供应与需求之间的匹配度。
通过功率平衡分析可以确定系统的潮流分布，进而评估电力系统的可靠性。
基于功率平衡的分析结果，可以进行优化调度，提高电力系统的运行效率。
2. 电压稳定分析电压稳定是电力系统运行中的一个重要指标，直接关系到用户的用电质量和设备的安全运行。
电压稳定分析主要是通过分析系统中的电压调度、电压调节装置的性能和电气负荷的变化，评估电压控制策略的有效性。
3. 频率稳定分析频率稳定是指电力系统中的频率在一定范围内保持稳定。
频率稳定分析的目标是评估系统匹配发电能力和负荷之间的平衡，并分析系统响应频率变化的能力。
通过频率稳定分析，可以评估电力系统的可靠性和供电质量。
二、稳态稳定控制稳态稳定控制是在稳态稳定分析的基础上，通过采取一系列措施来保证电力系统的稳定运行。
稳态稳定控制主要包括优化调度、电压控制和频率控制等。
1. 优化调度优化调度是根据电力系统的负荷需求和发电机组的性能特点，合理分配和调度电力资源的过程。
通过优化调度，可以实现电力系统的经济性、合理性和稳定性。
优化调度主要包括经济负荷分配、负荷预测和发电机组调度等。
2. 电压控制电压控制是为了保持系统电压在合理范围内稳定。
电压控制主要通过电压调度和电压调节装置来实现。
通过合理的电压控制策略，可以有效消除电压波动和降低电力系统的电压损耗。
3. 频率控制频率控制是确保电力系统频率稳定的重要措施。
陈衍《电力系统稳态分析》参考答案
耗时，可得母线 B 的电压为 110×（11/110）=11kV。若误用升压变压器（相同电压等级下， 升压变压器的额定电压为 10.5/121kV） ， 则母线 B 的电压为 110× （10.5/121） = 9.55kV<11kV。
1
1-5
输电电压、输送功率和输送距离这三者之间具体有什么关系？ 答：对应一定的输送功率和输送距离，有一最合理的输电电压。一般说来，当输送功率
(b)对于 100km 的双回输电线
R
r 0.21 100 100 10.5() 2 2
X
x1 0.416 100 100 20.8() 2 2
G0
(c)等值电路
10.5 j20.8
B 2b1 100 5.467 10 4 ( S )
一定时，输电电压越高，可以输送的距离就越远；当输电距离一定时，输送功率越大，所需 的输电电压就越高。
1-6
电力系统中性点有哪些接地方式？各具什么特点？适用于哪些电压等级的系统？ 答： 电力系统中性点的运行方式有直接接地和不接地两类， 其中不接地方式还包含中性
点经消弧线圈接地。 直接接地系统供电可靠性低。系统中一相接地时，形成短路回路，接地相电流大，要求 迅速切除接地相甚至三相，但非故障相的对地电压不升高。中性点直接接地方式适用于 110kV 及以上的系统。 中性点不接地系统供电可靠性高，但对绝缘水平的要求也高。当系统中一相接地时，不 构成短路回路，接地相电流不大，不必切除接地相，但这时非接地相的对地电压升高为相电 压的 3 倍。中性点不接地方式适用于 60kV 及以下系统。对于 3-60kV 网络，若单相接地时 接地点容性电流超过规定数值，中性点应装设消弧线圈。
150km VA＝220kV