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文檔簡(jiǎn)介
1、電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ) 目錄穩(wěn)態(tài)部分一.電力系統(tǒng)的基本概念填空題簡(jiǎn)答題二.電力系統(tǒng)各元件的特征和數(shù)學(xué)模型填空題簡(jiǎn)答題三.簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析填空題簡(jiǎn)答題四.復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法簡(jiǎn)答題五.電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整1 .電力系統(tǒng)中有功功率的平衡2 .電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配3 .電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整六.電力系統(tǒng)的無(wú)功功率和頻率調(diào)整1 .電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡2 .電力系統(tǒng)無(wú)功功率的最優(yōu)分布3 .電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整暫態(tài)部分一.短路的基本知識(shí)1 .什么叫短路2 .短路的類型3 .短路產(chǎn)生的原因4 .短路的危害5 .電力系統(tǒng)故障的分類二.標(biāo)幺制1 .數(shù)學(xué)表達(dá)式2 .基準(zhǔn)值的選取3 .基準(zhǔn)值改
2、變時(shí)標(biāo)幺值的換算4 .不同電壓等級(jí)電網(wǎng)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算三.無(wú)限大電源1 .特點(diǎn)2 .產(chǎn)生最大短路全電流的條件3 .短路沖擊電流im4 .短路電流有效值Ich四.運(yùn)算曲線法計(jì)算短路電流1 .基本原理2 .計(jì)算步驟3 .轉(zhuǎn)移阻抗4 .計(jì)算電抗五.對(duì)稱分量法1 .正負(fù)零序分量2 .對(duì)稱量和不對(duì)稱量之間的線性變換關(guān)系3 .電力系統(tǒng)主要元件的各序參數(shù)六.不對(duì)稱故障的分析計(jì)算1 .單相接地短路2 .兩相短路3 .兩相接地短路4 .正序增廣網(wǎng)絡(luò)七.非故障處電流電壓的計(jì)算1 .電壓分布規(guī)律2 .對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后的相位變化穩(wěn)態(tài)部分 一、填空題1、我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定電壓有3kv、6kv. IQkv
3、35kv、UOkv、220kv、330kv、5OOkv o2、電能質(zhì)量包含電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、波形質(zhì)量三方面。3、無(wú)備用結(jié)線包括單回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)。4、有備用界結(jié)線包括雙回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)健h(huán)式、兩端供電網(wǎng)絡(luò)。5、我國(guó)的六大電網(wǎng):東北、華北、華中、華東、西南、西北。6、電網(wǎng)中性點(diǎn)對(duì)地運(yùn)行方式有:直接接地、不接地、經(jīng)消弧線圈接地三種,其中直接接地 為大接地電流系統(tǒng)。7、我國(guó)UOkv及以上的系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地,35kv及以下的系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地。二、簡(jiǎn)答題1、電力網(wǎng)絡(luò)是指在電力系統(tǒng)中由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分。2、電力系統(tǒng)是指由發(fā)電機(jī)、各類變電所和輸電
4、線路以及電力用戶組成的整體。3、總裝機(jī)容量是指電力系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定百功功率的總和。4、電能生產(chǎn),輸送,消費(fèi)的特點(diǎn):(1)電能與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門之間的關(guān)系都很密切(2)電能不能大量?jī)?chǔ)存(3)生產(chǎn),輸送,消費(fèi)電能各個(gè)環(huán)節(jié)所組成的統(tǒng)一整體不可分割(4)電能生產(chǎn),輸送,消費(fèi)工況的改變十分迅速(5)對(duì)電能質(zhì)量的要求頗為嚴(yán)格5、對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求(1)保證可靠的持續(xù)供電(2)保證良好的電能質(zhì)量(3)保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性6、變壓器額定電壓的確定:變壓器的一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于用電設(shè)備額定電壓(直接和發(fā)電機(jī)相聯(lián)的變木器一次側(cè)額定 電壓應(yīng)等于發(fā)電機(jī)的額定電壓),二次側(cè)額定電壓應(yīng)較線路額定電壓高1
5、0%。只有漏抗很小 的、二次直接與用電設(shè)備相聯(lián)的和電壓特別高的變壓器,其二次側(cè)額定電壓才可能較線路額 定電壓僅高5%o7、所謂過補(bǔ)償是指感性電流大于容性電流時(shí)的補(bǔ)償方式,欠補(bǔ)償正好相反,實(shí)踐中,一般采 用欠補(bǔ)償。一、填空題1、按絕緣材料,電纜可分為紙絕緣、橡膠絕緣、塑料絕緣三種類型。2、架空線路由昱線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等構(gòu)成。3、電纜線路由導(dǎo)線、絕緣層、保護(hù)層等構(gòu)成。4.、導(dǎo)線主要由鋁(Z)、鋼(G)、銅(T)等材料構(gòu)成。5、線路電壓超過220KV時(shí)為減小電暈損耗或線路電抗,采用擴(kuò)徑導(dǎo)線或分裂導(dǎo)線。6、為了減少三相參數(shù)的不平衡采取架空線路的換位。二、簡(jiǎn)答題1、普通鋼芯、鋁線,標(biāo)號(hào)為L(zhǎng)
6、GJ,鋁線和鋼線部分截面積的比值為5.36.0。(2)加強(qiáng)型鋼芯鋁線,標(biāo)號(hào)為L(zhǎng)GJT,鋁線和鋼線部分截面積的比值為4.34.4。輕型鋼芯鋁線,標(biāo)號(hào)為L(zhǎng)GJQ,鋁線和鋼線部分截面積的比值為8.08.1。2、整換位循環(huán),指一定長(zhǎng)度內(nèi),有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個(gè)不同位置,完成一次 完整的循環(huán)。3、鋼芯鋁線的電阻,由于可只考慮主要載流部分一一鋁線部分的載流作用,可認(rèn)為與同樣額 定截面積的鋁線相同。4、分裂導(dǎo)線的采用改變了導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)分布,等效的增長(zhǎng)了導(dǎo)線半徑,從而減小了導(dǎo)線電 抗。5、單位長(zhǎng)度鋼導(dǎo)線的電抗就是單位長(zhǎng)度外電抗和內(nèi)點(diǎn)抗之和。6、電纜線路的電阻路略大于相同面積的架空線路,而電抗則小
7、得多,電抗不是因?yàn)殡娎|三相 導(dǎo)體間的距離遠(yuǎn)小于同樣電壓級(jí)的架空橋路。7、所謂長(zhǎng)線路是指在長(zhǎng)度100300km之間的架空線路。8、一般線路,指中等及中等以下長(zhǎng)度線路,對(duì)架空線路,對(duì)長(zhǎng)度大約為300km,對(duì)電纜線路, 大約為lOOkmo9、短線路是指長(zhǎng)度超過100km的架空線路,線路電壓不高時(shí),這種線路電納的影響一般不大, 可略去。10、電力系統(tǒng)負(fù)荷的運(yùn)行特性廣義分為負(fù)荷曲線和負(fù)荷特性,負(fù)荷曲線是指負(fù)荷隨時(shí)間而變化 的規(guī)律,負(fù)荷特性是指負(fù)荷隨電壓或頻繁變化的規(guī)律。11、綜合用電負(fù)荷是將工業(yè)、農(nóng)業(yè)、郵電交通、市政、商業(yè)以及城鄉(xiāng)居民所消耗的相加功率,因而稱電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷;12、供電負(fù)荷再加各發(fā)電廠
8、本身所消耗的功率一一廠用電,是系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)的功率,稱 電力系統(tǒng)中的發(fā)電負(fù)荷。13、平均額定電壓是約定的,較線路額定電壓約高5%的電壓系列。14、各個(gè)量基準(zhǔn)值的關(guān)系:Sb=UbIb,Ub=IbZBo一、填空題1、調(diào)整潮流的手段有:串聯(lián)電容、串聯(lián)電抗、附加串聯(lián)加壓器。2、串聯(lián)電容的作用是以其電抗抵償線路的感抗。3、3聯(lián)電抗的作用與串聯(lián)電容相反,主要在限流,將其串聯(lián)在重載線段上可避免該線段過載。4、附加串聯(lián)加壓器的作用在于產(chǎn)生一環(huán)流或強(qiáng)制循環(huán)功率,使強(qiáng)制循環(huán)功率與自然分布功率 的疊加可達(dá)到理想值。5、輻射形配電網(wǎng)的接線方式分為磁式、鏈?zhǔn)?、干線式三種網(wǎng)絡(luò)。二、簡(jiǎn)答題1、電壓降落是指線路始末兩端電
9、壓的相量差。2、電壓損耗是指線路始末兩端電壓的數(shù)量差。3、電壓調(diào)整是指線路末端空載與負(fù)載時(shí)的數(shù)量差。4、最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax指一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能W除以一年中的最大負(fù)荷Pmaxo5、年負(fù)荷率指一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能w除以最大負(fù)荷Pmax與一年的8760h的乘積。6、年負(fù)荷損耗率指全年電能損耗除以最大負(fù)荷時(shí)的功率損耗與一年8760h的乘積。7、最大負(fù)荷損耗時(shí)間是指全年電能損耗除以最大負(fù)荷時(shí)的功率損耗。8、線損率或網(wǎng)損率是指線路上損耗的電能與線路始端輸入電能的比值。9、等值負(fù)荷功率,即負(fù)荷從網(wǎng)絡(luò)吸取的功率,就可看作為具有負(fù)值的變電所節(jié)點(diǎn)注入功率。10、高壓輸電線路的組空往往遠(yuǎn)小于電抗,改變電力
10、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)電壓的大小,所能改變的主要 是網(wǎng)絡(luò)中無(wú)功功率的分布;改變電壓的相位,所能改變的主要是網(wǎng)絡(luò)中有功功率的分布。11、輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流是不加控制也無(wú)法控制的,它們完全取決于各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷,環(huán)形網(wǎng) 絡(luò)中,環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的潮流,如不采取附加措施,就按阻抗分布,因而也是無(wú)法控制的。兩端供電網(wǎng)絡(luò)的潮流雖可借調(diào)整兩端電源的功率或電壓適當(dāng)控制,但由于兩端電源容量有一 定的限制,而電壓調(diào)整的范圍乂要服從對(duì)電壓質(zhì)量的要求,調(diào)整幅度都不可能大。12、輻射形配電網(wǎng)潮流計(jì)算的特點(diǎn):(1)輻射形配電網(wǎng)支路數(shù)一定小于節(jié)點(diǎn)數(shù)。因此,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣稀疏度很高。(2)低壓配電網(wǎng)由于線路阻抗大,一般不滿足R«X,因
11、此通常不能采用P-Q解耦法進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)潮流計(jì)算。(3)對(duì)于末端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)前的支路功率就是末端運(yùn)算負(fù)荷功率,所以可以直接求支路功率損耗 和電壓損耗。13、進(jìn)行環(huán)形網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算時(shí),有功功率分點(diǎn)和無(wú)功功率分點(diǎn)不一致,應(yīng)以哪一分點(diǎn)作計(jì)算的起點(diǎn)?答:鑒于較高電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)中,電壓損耗主要系無(wú)功功率流動(dòng)所引起,無(wú)功功率分點(diǎn)電壓往往 低于有功功率分點(diǎn),一般可以無(wú)功功率分點(diǎn)為計(jì)算的起點(diǎn)。14、進(jìn)行環(huán)形網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算時(shí),如果已知的是電源端電壓而不是功率分點(diǎn)電壓,應(yīng)按什么電 壓算起?答:要設(shè)網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓均為額定電壓,先計(jì)算各線段功率損耗,求得電源端功率后,再運(yùn) 用已知的電源端電壓和求得的電源端功率計(jì)算各線段電壓降落。15
12、、任意輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的步驟:網(wǎng)絡(luò)中變電站較多時(shí),先求出等值負(fù)荷功率或運(yùn)算負(fù) 荷,然后在計(jì)算線路各支路的電壓降落和功率損耗。而對(duì)既給定末端負(fù)荷有給定始端電壓 的情況,開始時(shí)由末端向始端推算時(shí),設(shè)全網(wǎng)電壓都為額定電壓,僅計(jì)算各元件中的功率 損耗而不計(jì)算電壓降落,待求得始端功率后,再運(yùn)用給定的始端電壓和求得的始端功率山 始端向末端逐段推算電壓降落,但這時(shí)不再重新計(jì)算功率損耗。簡(jiǎn)答題1 .節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的特點(diǎn)(1)、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是方陣,其階數(shù)就等于網(wǎng)絡(luò)中除參考節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)數(shù)n.(2)、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是稀疏矩陣,其各行非零非對(duì)角元數(shù)就等于與該行相對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)所連接的 不接地支路數(shù)。(3)、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的對(duì)角
13、元就等于各該節(jié)點(diǎn)所連接導(dǎo)納的總和。(4)、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的非對(duì)角元Yij等于連接節(jié)點(diǎn)i、j支路的導(dǎo)納的負(fù)值。(5)、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣一般是對(duì)稱矩陣,這是網(wǎng)絡(luò)的互易特性所決定的。2 .變量的分類及各自概念根據(jù)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的已知量的不同,將節(jié)點(diǎn)分為三類:PQ節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)。(1)、PQ節(jié)點(diǎn):注入功率Pi和Qi已知,節(jié)點(diǎn)電壓的大小Ui和相位角待求,負(fù)荷節(jié)點(diǎn)或發(fā) 固定功率的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn),數(shù)量最多。(2)、PV節(jié)點(diǎn):Pi和Ui已知,Qi和相位角待求,對(duì)電壓有嚴(yán)格要求的節(jié)點(diǎn),如電壓中樞 點(diǎn)。(3)、平衡節(jié)點(diǎn):Ui和相位角已知,Pi、Qi待求,只設(shè)一個(gè)。3 .設(shè)置平衡節(jié)點(diǎn)的目的(1)、在結(jié)果未出來(lái)之前,網(wǎng)損是
14、未知的,至少需要一個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率不能給定,用來(lái)平衡 全網(wǎng)功率。(2)、電壓計(jì)算需要參考節(jié)點(diǎn)。4 .雅可比矩陣的特點(diǎn)(1)、雅可比矩陣各元素均是節(jié)點(diǎn)電壓相量的函數(shù),在迭代過程中,各元素的值將隨著節(jié)點(diǎn) 電壓相量的變化而變化。因此,在迭代的過程中要不斷重新計(jì)算雅可比矩陣各元素的值;(2)、雅可比矩陣各非對(duì)角元素均與Yij=Gij+jBij有關(guān),當(dāng)Yij=O,這些非對(duì)角元素也為0, 將雅可比矩陣進(jìn)行分塊,每塊矩陣元素均為2*2階子陣,分塊矩陣與節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣有相同的稀 疏性結(jié)構(gòu);(3)、非對(duì)稱矩陣。5 .牛頓一拉夫遜法潮流計(jì)算的基本步驟(1)、形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣YB。(2)、設(shè)各節(jié)點(diǎn)電壓的初值。(3)、將各
15、節(jié)點(diǎn)電壓的初值代入修正方程式求不平衡量。(4)、計(jì)算雅可比矩陣各元素。(5)、解修正方程式,求各節(jié)點(diǎn)電壓的變化量。(6)、計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓的新值。(7)、運(yùn)用各節(jié)點(diǎn)電壓的新值自第三步開始進(jìn)入下一步迭代。(8)、計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率。6 . PQ分解法潮流計(jì)算的基本步驟(1)、形成系數(shù)矩陣B、B'',并求其逆陣。(2)、設(shè)各節(jié)點(diǎn)電壓的初值。(3)、按式計(jì)算有功功率的不平衡量。(4)、解修正方程式,求各節(jié)點(diǎn)電壓相位角的變化量。(5)、求各節(jié)點(diǎn)電壓相位角的新值。(6)、按式計(jì)算無(wú)功功率的不平衡量。(7)、解修正方程式,求各節(jié)點(diǎn)電壓大小的變化量。(8)、求各節(jié)點(diǎn)電壓大小的新值。(9
16、)、運(yùn)用各節(jié)點(diǎn)電壓的新值自第三步開始進(jìn)入下一次迭代。(10)、計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率。電力系統(tǒng)中有功功率的平,1 .電力系統(tǒng)的負(fù)荷構(gòu)成第一種,變動(dòng)幅度很小,周期很短,這種負(fù)荷變動(dòng)有很大偶然性。第二種,變動(dòng)幅度較大,周期較長(zhǎng),屬于這一種的主要有電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖 擊性的負(fù)荷變動(dòng)。第三種,變動(dòng)幅度最大,周期最長(zhǎng),這一種是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。2 .電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整分類及各自概念可分為一次、二次、三次調(diào)整三種:一次調(diào)整:發(fā)電機(jī)的調(diào)速器進(jìn)行的、對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整。二次調(diào)整:發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器進(jìn)行的、對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整。三
17、次調(diào)整:按最優(yōu)化準(zhǔn)則分配第三種有規(guī)律變動(dòng)的負(fù)荷。3 .系統(tǒng)電源容量和備用容量的概念系統(tǒng)電源容量:可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)功率之和。備用容量:系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分。4 .備用容量的分類及各自概念按作用分:.(1)負(fù)荷備用:指調(diào)整系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用(2%5%) o(2)事故備用:使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)不受嚴(yán)重影響,維持系統(tǒng)正常供 電所需的備用(5%10%)。(3)檢修備用:使系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用。(4)國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用:計(jì)及負(fù)荷的超計(jì)劃增長(zhǎng)而設(shè)置的備用。按存在形式分:(1)熱備用:指運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷
18、之差。(2)冷備用:指未運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率。二.電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配1 .電力系統(tǒng)中的有功功率最優(yōu)分配包括的內(nèi)容及各自概念包括:有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配。有功功率電源的最優(yōu)組合概念:系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備和發(fā)電廠的合理組合。包括:機(jī)組的最優(yōu) 組合順序,機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量,機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)間。有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配概念:系統(tǒng)中的有功負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之 間的合理分配。2 .發(fā)電機(jī)組的耗量特性(1) .概念:反映發(fā)電機(jī)組單位時(shí)間內(nèi)能量輸入和輸出關(guān)系的曲線。(2) .比耗量:耗量特性曲線上某點(diǎn)的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)之比,及輸入和輸出之比:u=F/P(3)
19、 .效率:比耗量倒數(shù):n=P/F(4) .耗量微增率:耗量特性曲線上某點(diǎn)切線的斜率,表示在該點(diǎn)的輸入增量和輸出增量之 比:a = dF/dP3 .目標(biāo)函數(shù)和約束條件有功負(fù)荷最優(yōu)分配的目的:在滿足對(duì)一定量負(fù)荷持續(xù)供電的前提下,使發(fā)電設(shè)備在生產(chǎn)電 能的過程中單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源最少。滿足條件:等式約束f(x、u、d)=0不等式約束g(x、u d) <=0使:目標(biāo)函數(shù)F二F(x、u、d)最優(yōu)(1) .目標(biāo)函數(shù)系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料(火電機(jī)組)Fe =F1 (Pgi) +F2(PG2)+-+Fn(PGn) = EFi(Pci),式中,Fi(PGi)表示某發(fā)電設(shè)備發(fā)出有功 功率PGi時(shí)單位時(shí)間內(nèi)
20、所需消耗的能源。(2) .約束條件等式約束:LPGi (min)= LPLDj+Pl為網(wǎng)絡(luò)總損耗不計(jì)網(wǎng)損時(shí):LPGi (min)= LPldj不等式約束:PGi (min) <=Pci<=PGi (max)Qci(min)<=QGi<=Qci(max)Ui(min)<=Ui<=Ui(max)4,等耗量微增率準(zhǔn)則dFl/dPGi=dF2/dPG25.多個(gè)發(fā)電廠間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配(不計(jì)網(wǎng)損的有功最優(yōu)分配)(1)目標(biāo)函數(shù):F=EFi (PGi)最小(2)等式約束條件:LPGi-PLD=O構(gòu)造拉格朗日函數(shù):L=F-a(EPGi-PLD)求拉格朗日函數(shù)的無(wú)條件極值得:d
21、Fi/dPGi=a(i=l,2, , n)(3)功率上下限約束條件:PGi (min)<=Pci<=PGi (max)先不考慮該約束條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配計(jì)算,若發(fā)現(xiàn)越限,越限的發(fā)電廠按極限分配負(fù)荷,其 余發(fā)電廠再按經(jīng)濟(jì)分配。三.電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1 .電力系統(tǒng)頻率變化的影響:.對(duì)用戶的影響:(1) .對(duì)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響:紡織工業(yè)、造紙工業(yè)。(2) .異步電機(jī)功率下降(3) .對(duì)電子設(shè)備的準(zhǔn)確度的影響.對(duì)發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的影響(1) .對(duì)發(fā)電廠廠用機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的影響(2) .對(duì)汽輪機(jī)葉片的影響(3) .對(duì)異步電機(jī)及變壓器勵(lì)磁的影響,增加無(wú)功消耗。2 .負(fù)荷的有功功率一頻率靜態(tài)特性當(dāng)頻率
22、偏離額定值不大時(shí);負(fù)荷的有功功率一頻率靜態(tài)特性用一條近似直線來(lái)表示。直線 的斜率為負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率。負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率:有名值:KL=APt/Af標(biāo)幺值:KL*=APLfN/PLNAf=KLfN/PlA-意義:表示隨頻率的變化負(fù)荷消耗功率增加或減少的多少。3 .發(fā)電機(jī)組的有功功率一頻率靜態(tài)特性(1) .發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率:發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)或電源頻率特性的斜率。KG=-APG/AfKG*=-APGfN/PGNA f = KGf N/PGN(2) .發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù):?jiǎn)挝徽{(diào)節(jié)功率的倒數(shù)。 x=-Af/APGX%= (-PGNAf/APGfN)*100(3) .發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系
23、:Kg*=100/x%Kg= 1 /x= 1 OOPGN/fNx%4 .頻率的一次調(diào)整(1) .概念:由于負(fù)荷突增,發(fā)電機(jī)組功率不能及時(shí)變動(dòng)而使機(jī)組減速,系統(tǒng)頻率下降,同時(shí), 發(fā)電機(jī)組功率由于調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大,負(fù)荷功率因其本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少,經(jīng)過 一個(gè)衰減的震蕩過程,達(dá)到新的平衡。(2) .系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率:計(jì)及發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)時(shí),引起頻率單位變化時(shí)的負(fù)荷增 量。對(duì)于系統(tǒng)有若干臺(tái)機(jī)組參加一次調(diào)頻:Ks= EKG+KL=-APLo/Af(3) .注意:取功率的增大或頻率的上升為正;為保證調(diào)速系統(tǒng)本身運(yùn)行的穩(wěn)定,不能采用過大的單位調(diào)節(jié)功率:對(duì)于滿載機(jī)組,不再參加調(diào)整。5 .頻率
24、的二次調(diào)整(1) .概念:通過操作調(diào)頻器,使發(fā)電機(jī)組的頻率特性平行的移動(dòng),從而使負(fù)荷變化引起的頻 率偏移在允許的波動(dòng)范圍內(nèi)。(2) .當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí),負(fù)荷增量可分解為以下三部分:a.由于進(jìn)行二次調(diào)整,發(fā)電機(jī)組增發(fā)的功率APg;b.由于調(diào)速器的調(diào)整作用而增大的發(fā)電機(jī)組的功率-KGZXf;c.由于負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少的負(fù)荷功率KLAfo(3) .系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率:對(duì)于系統(tǒng)有n臺(tái)機(jī)組,且由第n臺(tái)機(jī)組擔(dān)負(fù)二次調(diào)頻的任務(wù)時(shí):Ks= L Kg+Kl=" (APlo-APgo) / Af(4) .無(wú)差調(diào)節(jié)概念:若Plo二Pg。,即發(fā)電機(jī)組如數(shù)增發(fā)了負(fù)荷功率的原始增量,則4(),即所謂的無(wú)差
25、調(diào) 節(jié)。八一.電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡1 .頻率調(diào)整和電壓調(diào)整的相同點(diǎn)和不同點(diǎn):調(diào)頻:正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),全系統(tǒng)頻率相同,頻率調(diào)整集中在發(fā)電廠,調(diào)頻手段只有調(diào)整原動(dòng)機(jī) 功率一種。調(diào)壓:電壓水平全系統(tǒng)各點(diǎn)不同,電壓調(diào)整可分散進(jìn)行,調(diào)壓手段多種多樣。2 .變壓器和電力線路中的無(wú)功功率損耗是怎樣的?變壓器:分為兩部分,即勵(lì)磁支路損耗和繞組漏抗中損耗。其中,勵(lì)磁支路損耗的仃分值基 本上等于空載電流的百分值,約為1%2%;繞組漏抗中損耗,在變壓器滿載時(shí),基本上等于 短路電壓的百分值,約為10%o因此,對(duì)一臺(tái)變壓器或一級(jí)變壓的網(wǎng)絡(luò)而言,在額定滿載下運(yùn) 行時(shí),無(wú)功功率損耗將達(dá)額定容量的13%。對(duì)多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)而言,
26、變壓器中無(wú)功功率損耗是相 當(dāng)可觀的。電力線路:分為兩部分,并聯(lián)電納和串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率損耗。并聯(lián)電納中的損耗與線路 電壓的平方成正比,呈容性;串聯(lián)電抗中的損耗與負(fù)荷電流的平方成正比,呈感性。因此,線 路究竟消耗容性或感性無(wú)功功率不能肯定。一般情況下,35kv及以下系統(tǒng)消耗無(wú)功功率; 110"及以上系統(tǒng),輕載或空載時(shí),成為無(wú)功電源,傳輸功率較大時(shí),消耗無(wú)功功率。3 .無(wú)功功率電源有哪些?各自特點(diǎn)?發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器、及靜止補(bǔ)償器,后三種乂稱為無(wú)功補(bǔ)償裝置。同步調(diào)相機(jī):相當(dāng)于只能發(fā)無(wú)功功率的發(fā)電機(jī)。在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí),它向系統(tǒng)供給感性無(wú)功 功率而起無(wú)功電源的作用,能提高系統(tǒng)電壓
27、;在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)從系統(tǒng)吸取感性無(wú)功功率而起無(wú) 功負(fù)荷的作用,可降低系統(tǒng)電壓。靜電電容器:只能向系統(tǒng)供應(yīng)感性無(wú)功功率,它所供給的感性無(wú)功功率與其端電壓的平方 成正比。靜止補(bǔ)償器:由靜電電容器和電抗器并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無(wú)功功率,電抗器可吸收無(wú) 功功率,兩者結(jié)合起來(lái),再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置,就能夠平滑的改變輸出或吸收的無(wú)功功率。 4.電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的基本要求:系統(tǒng)中的無(wú)功電源可以發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無(wú)功功率和網(wǎng)絡(luò)中的 無(wú)功損耗。LQgc-LQl-AQe= QresQres>0表示系統(tǒng)中的無(wú)功功率可以平衡且有適量的備用;Qres<0表示系統(tǒng)中的無(wú)功功率不足,應(yīng)
28、考慮加設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。其中:電源供應(yīng)的無(wú)功功率Qgc由兩部分構(gòu)成,即發(fā)電機(jī)供應(yīng)的無(wú)功功率QG和補(bǔ)償設(shè)備供應(yīng)的無(wú)功 功率Qco即 Z Qgc= L Qg+ L Qc無(wú)功功率損耗Qx包括三部分:變壓器中的無(wú)功功率損耗Qt,線路電抗中的無(wú)功功率損耗 Qx,線路電納中的無(wú)功功率損耗Qb,由于Qb屬容性,將其作為感性無(wú)功功率損耗論處, 則應(yīng)具有負(fù)值。即L =AQt+AQx-AQb5 .無(wú)功不足應(yīng)采取的措施:(1)、要求各類用戶將負(fù)荷的功率因數(shù)提高到現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定的數(shù)值。(2)、挖掘系統(tǒng)的無(wú)功潛力。例如將系統(tǒng)中暫時(shí)閑置的發(fā)電機(jī)改作調(diào)相機(jī)運(yùn)行;動(dòng)員用戶的 同步電動(dòng)機(jī)過勵(lì)磁運(yùn)行等。(3)、根據(jù)無(wú)功平衡的需要,增
29、添必要的無(wú)功補(bǔ)償容量,并按無(wú)功功率就地平衡的原則進(jìn)行 補(bǔ)償容量的分配。小容量的、分散的無(wú)功補(bǔ)償可采用靜電電容器:大容量的、配置在系統(tǒng)中樞 點(diǎn)的無(wú)功補(bǔ)償則宜采用同步調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償器。二.電力系統(tǒng)無(wú)功功率的最優(yōu)分布1 .無(wú)功功率的最優(yōu)分布包括:無(wú)功功率電源的最優(yōu)分布和無(wú)功功率負(fù)荷的最優(yōu)補(bǔ)償2 .無(wú)功功率電源的最優(yōu)分布.優(yōu)化無(wú)功電源分布的目的:在有功負(fù)荷分布已確定的前提下,調(diào)整無(wú)功電源之間的負(fù)荷分 布,使有功網(wǎng)損達(dá)到最小。其中,網(wǎng)絡(luò)的有功網(wǎng)損可表示為節(jié)點(diǎn)注入功率的函數(shù)。目標(biāo)函數(shù):網(wǎng)絡(luò)的有功網(wǎng)損PE二PElPLP?,Pn,Ql,Q2,Qn)最小等約束條件:LQGi-ZQLi-AQL=O不等約束條件:
30、PGi (min) <=Pci<=PGi (max)Qci (min) <=QGi<=QGi (max)Ui(min)<=Ui<=Ui(max)構(gòu)造拉格朗日函數(shù) L=/XPE-a (EQGi-AQE-SQLi)=O分別對(duì)QGi和a并令其等于零得到結(jié)果。三.電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整1 .電壓調(diào)整的必要性:(1) .電壓偏移過大對(duì)電力系統(tǒng)本身及用電設(shè)備會(huì)帶來(lái)不良的影響。a.效率下降,經(jīng)濟(jì)性變差。b.電壓過高,照明設(shè)備壽命下降,影響絕緣。c.電壓過低,電機(jī)變熱。d.系統(tǒng)電壓崩潰。(2) .不可能使所有節(jié)點(diǎn)電壓都保持為額定值。a.設(shè)備及線路壓降。b.負(fù)荷波動(dòng)。c.運(yùn)行方式
31、改變。d.無(wú)功不足或過剩。2 .我國(guó)規(guī)定的允許電壓偏移35kv及以上電壓供電負(fù)荷:-5%+5%10kv及以下電壓供電負(fù)荷:-7%7%低壓照明負(fù)荷:-10%+5%農(nóng)村電網(wǎng):-10%+7. 5%注:故障情況下,電壓偏移較正常時(shí)再增大5樂但正偏移不能超過10%。3 .中樞點(diǎn)的電壓管理U).什么是電壓中樞點(diǎn)?電壓中樞點(diǎn)系值那些可反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線。因很多負(fù)荷 都由這些中樞點(diǎn)供電,如能控制住這些點(diǎn)的電壓偏移,也就控制住了系統(tǒng)中中大部分負(fù)荷的電 壓偏移。于是,電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整問題也就轉(zhuǎn)化為保證各電壓中樞點(diǎn)的電質(zhì)偏移不越出給定 范圍的問題。(2) .如何選擇電壓中樞點(diǎn)?一般可選擇
32、下列母線作為電壓中樞點(diǎn):a.大型發(fā)電廠的高壓母線;b.樞紐變電所的二次母線;c.有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠低壓母線。(3) .中樞點(diǎn)電壓的允許波動(dòng)范圍中樞點(diǎn)i電壓應(yīng)滿足不等約束條件:Ui(min) <=Ui<=Ui(max)中樞點(diǎn)i的在最低電壓Ui(min)等于在地區(qū)負(fù)荷最大時(shí)某用戶允許的最低電壓U(min)加上到中 樞點(diǎn)的電壓損耗(max)o Ui(min)= U(min)+ AU (max)中樞點(diǎn)i的在最高電壓Ui(max)等于在地區(qū)負(fù)荷最小時(shí)某用戶允許的最高電壓U(max)加上到 中樞點(diǎn)的電壓損耗(min)o Ui(max)= U(max)+ AU (min)(4)o中樞點(diǎn)電壓
33、調(diào)整的方式及各自定義中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式一般分為三類:逆調(diào)壓,順調(diào)壓和常調(diào)壓。逆調(diào)壓:最大負(fù)荷時(shí)升高電壓,但不超過線路額定電壓的105%,即1.05UN;最小負(fù)荷時(shí)降 低電壓,但不低于線路的額定電壓,即Uno供電線路較長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)往往采用 這種調(diào)壓方式。逆調(diào)壓:最大負(fù)荷時(shí)降低電壓,但不低于線路額定電壓的2.5%,即1.025UN;最小負(fù)荷時(shí)降 低電壓,但不超過線路額定電壓的7.5%,即1.075Uno供電線路不長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)不大的中樞點(diǎn), 允許采用順調(diào)壓。常調(diào)壓:在任何負(fù)荷的情況下都保持中樞點(diǎn)電壓為一基本不變的數(shù)值,即1.0251.05UN。 介于上述兩種情況之間的中樞點(diǎn),還可采用常調(diào)
34、壓。4 .電壓調(diào)整的措施(1)、調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓,適合于由孤立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的 小型供電網(wǎng)。在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般只作為一種輔助性的調(diào)壓措施;(2)、改變變壓器的變比,只有當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率電源容量充足時(shí)這種方法才有效;(3)、改變功率分布P+jQ,使電壓損耗變化,例如無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓;(4)、改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX,使電壓損耗變化。5 .無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓的措施(1) .利用并聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓a.補(bǔ)償設(shè)備為靜電電容器;.b.補(bǔ)償設(shè)備為同步調(diào)相機(jī);(2) .線路串聯(lián)電容補(bǔ)償改善電壓質(zhì)量。暫態(tài)部分短路的基本知識(shí)1 .什么叫短路?所謂短路,是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與
35、相之間或相與地之間連接。2 .短路的類型:三相短路、二相短路、二相接地短路和單相接地短路3 .短路產(chǎn)生的原因是什么?絕緣被破壞(過電壓、雷擊;風(fēng)、雪、鳥、獸等;絕緣老化、污染;設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不 當(dāng),人為因素)4 .短路的危害有哪些?引起發(fā)熱:1020倍額定電流,達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安引起電動(dòng)力效應(yīng):傳導(dǎo)體變形甚至損壞一機(jī)械穩(wěn)定性引起網(wǎng)絡(luò)中電壓降落使穩(wěn)定性遭到破壞短路可能干擾通信系統(tǒng)5 .電力系統(tǒng)故障的分類:橫向故障:短路故障縱向故障:斷線故障二.標(biāo)幺制1 .數(shù)學(xué)表達(dá)式標(biāo)幺值二有名值/基準(zhǔn)值(與有名值同單位的物理量)2 .基準(zhǔn)值的選取一般先選定電壓和功率的基準(zhǔn)值,則電流和阻抗的基準(zhǔn)值分別為:! ,
36、z - 4"包 "島3 .基準(zhǔn)值改變時(shí)標(biāo)幺值的換算Us(%)=史40 *100% =產(chǎn) 100 %變壓器:Un_Us(%)Un Sb轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一基準(zhǔn)值可 0電抗器:*100%_4(%)與 4轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一基準(zhǔn)值100 Ub /“4 .不同電壓等級(jí)電網(wǎng)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算(1)準(zhǔn)確計(jì)算法選擇一段作為基本段,其他將各段的參數(shù)按照變壓器實(shí)際變比向這一段歸算,然后 選擇功率和電壓基準(zhǔn)值。(2)近似計(jì)算法選擇一段作為基本段,假定變壓器的變比為各電壓等級(jí)的額定電壓的平均值之比,將其他將各段的參數(shù)向這一段歸算。三.無(wú)限大電源1 .特點(diǎn)電源的 U, f 恒定(Z=0, U=C, S=8)內(nèi)阻抗為零,實(shí)際內(nèi)阻短路回路總阻抗10%,即由無(wú)限個(gè)有限功率電源組成2 .產(chǎn)生最大短路全電流的條件短路前電路為空載純電感電路初相角-=則3 .短路沖擊電流im短路電流在最惡劣短路情況下的最大瞬時(shí)值,用于校驗(yàn)電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定性出現(xiàn)在短路發(fā)生經(jīng)過半個(gè)周期即t=T/2時(shí)4 .短路電流有效值Ich以時(shí)刻t為中心的一個(gè)周期內(nèi),瞬時(shí)電流的均方根值,用于檢驗(yàn)斷路器的開斷能力。運(yùn)算曲線法計(jì)算短路電流1 .基本原理復(fù)雜電力系統(tǒng)中,只保留發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn),經(jīng)過化簡(jiǎn)消去
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