電力系統(tǒng)分析(I)復(fù)習(xí)

1、 Huazhong University of Science and Technologyp 形式形式：閉卷考試：閉卷考試p 題型題型：簡(jiǎn)答題與計(jì)算題：簡(jiǎn)答題與計(jì)算題p 答疑答疑： 2014年年1月月15日星期三下午日星期三下午02:3005:00，地點(diǎn)：西九樓，地點(diǎn)：西九樓318（文勁宇老師、石東源老師）（文勁宇老師、石東源老師） 2013年年1月月15日星期三晚上日星期三晚上07:0009:30，地點(diǎn)：西九樓，地點(diǎn)：西九樓318（林湘寧老師、孫海順老師）（林湘寧老師、孫海順老師）p 評(píng)分評(píng)分：考試成績(jī)：考試成績(jī)：80%，平時(shí)成績(jī)：，平時(shí)成績(jī)：20%2013-2014學(xué)年度第一學(xué)期學(xué)年度第

2、一學(xué)期電力系統(tǒng)分析（電力系統(tǒng)分析（I）考試說(shuō)明）考試說(shuō)明1. 主要內(nèi)容主要內(nèi)容電力系統(tǒng)短路計(jì)算（故障分析）電力系統(tǒng)短路計(jì)算（故障分析）（1）三相短路計(jì)算；）三相短路計(jì)算；（2）不對(duì)稱故障計(jì)算，包括不對(duì)稱短路和非全相斷線；）不對(duì)稱故障計(jì)算，包括不對(duì)稱短路和非全相斷線；2. 短路故障類型短路故障類型（1）對(duì)稱三相短路：）對(duì)稱三相短路：f（3）（2）不對(duì)稱短路：）不對(duì)稱短路： f（1） ， f（2） ， f（1,1）（3）非全相斷線：?jiǎn)蜗鄶嗑€，兩相斷線；）非全相斷線：?jiǎn)蜗鄶嗑€，兩相斷線；課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容3. 短路計(jì)算的目的和任務(wù)短路計(jì)算的目的和任務(wù)（1）設(shè)備選擇和校驗(yàn)：）設(shè)備選擇和校驗(yàn)： 熱

3、穩(wěn)定度；電動(dòng)力穩(wěn)定度；斷路器容量選擇等熱穩(wěn)定度；電動(dòng)力穩(wěn)定度；斷路器容量選擇等（2）繼電保護(hù)整定計(jì)算：）繼電保護(hù)整定計(jì)算： 故障類型與故障電流特征、故障電壓電流分布計(jì)算；故障類型與故障電流特征、故障電壓電流分布計(jì)算；（3）鄰近通信線路干擾）鄰近通信線路干擾課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容4. 對(duì)稱三相短路計(jì)算的內(nèi)容對(duì)稱三相短路計(jì)算的內(nèi)容（1）起始次暫態(tài)電流計(jì)算）起始次暫態(tài)電流計(jì)算 短路電流周期分量的起始值（短路瞬間）短路電流周期分量的起始值（短路瞬間）（2）短路沖擊電流計(jì)算）短路沖擊電流計(jì)算 短路電流最大可能瞬時(shí)值短路電流最大可能瞬時(shí)值（3）短路后任意時(shí)刻短路電流周期分量）短路后任意時(shí)刻短路電流周期分

4、量課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容5. 對(duì)稱三相短路計(jì)算的原理與方法對(duì)稱三相短路計(jì)算的原理與方法（1）制定等值電路制定等值電路 發(fā)發(fā) 電電 機(jī)：機(jī)： 等值電勢(shì)源支路等值電勢(shì)源支路 輸電線路：輸電線路： PI型等值電路，參數(shù)的物理意義，參數(shù)典型值型等值電路，參數(shù)的物理意義，參數(shù)典型值 變變 壓壓 器：器： 銘牌參數(shù)，短路電壓比的概念；銘牌參數(shù)，短路電壓比的概念；PI型等值電路型等值電路 負(fù)負(fù) 荷：荷： 等值電勢(shì)源；恒定阻抗等值電勢(shì)源；恒定阻抗 外部系統(tǒng)等值：外部系統(tǒng)等值： 進(jìn)行局部系統(tǒng)短路計(jì)算時(shí)，外部未知電源系統(tǒng)的進(jìn)行局部系統(tǒng)短路計(jì)算時(shí)，外部未知電源系統(tǒng)的等值電勢(shì)及等值電抗參數(shù)近似方法（根據(jù)短路容量估算

5、電抗等值電勢(shì)及等值電抗參數(shù)近似方法（根據(jù)短路容量估算電抗XS，ES = 1.0）課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容5. 對(duì)稱三相短路計(jì)算的原理與方法（續(xù)）對(duì)稱三相短路計(jì)算的原理與方法（續(xù)）（1）制定等值電路（續(xù)）制定等值電路（續(xù)） 短路計(jì)算的等值電路簡(jiǎn)化原則短路計(jì)算的等值電路簡(jiǎn)化原則 各電勢(shì)源支路等值電勢(shì)的確定各電勢(shì)源支路等值電勢(shì)的確定 等值電路參數(shù)標(biāo)幺化計(jì)算：等值電路參數(shù)標(biāo)幺化計(jì)算：SB ，VB = Vav（2）計(jì)算起始次暫態(tài)電流）計(jì)算起始次暫態(tài)電流 節(jié)點(diǎn)方程方法：生成節(jié)點(diǎn)方程方法：生成Y陣，陣，LDU分解因子表，計(jì)算分解因子表，計(jì)算Z陣元素，計(jì)算陣元素，計(jì)算If 利用轉(zhuǎn)移阻抗：計(jì)算短路點(diǎn)故障電流；利

6、用轉(zhuǎn)移阻抗：計(jì)算短路點(diǎn)故障電流； 電路等值化簡(jiǎn)方法電路等值化簡(jiǎn)方法課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容5. 對(duì)稱三相短路計(jì)算的原理與方法（續(xù)）對(duì)稱三相短路計(jì)算的原理與方法（續(xù)）（3）計(jì)算沖擊電流）計(jì)算沖擊電流沖擊系數(shù)的選取沖擊系數(shù)的選取 同步發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)：同步發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)：1.91.8 各種容量異步電動(dòng)機(jī)：各種容量異步電動(dòng)機(jī)：1.31.8 綜合負(fù)荷：綜合負(fù)荷：1.0 注意校驗(yàn)用電勢(shì)源支路表示的負(fù)荷支路是否提供短路電流注意校驗(yàn)用電勢(shì)源支路表示的負(fù)荷支路是否提供短路電流 沖擊電流為瞬時(shí)值，基準(zhǔn)電流為有效值，應(yīng)乘以沖擊電流為瞬時(shí)值，基準(zhǔn)電流為有效值，應(yīng)乘以2IB（4）故障后任意時(shí)刻的

7、短路電流周期分量計(jì)算）故障后任意時(shí)刻的短路電流周期分量計(jì)算（此項(xiàng)考試不作要求）（此項(xiàng)考試不作要求） 利用計(jì)算曲線，計(jì)算電抗的概念利用計(jì)算曲線，計(jì)算電抗的概念課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容算例：算例：f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路計(jì)算點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路計(jì)算 6-2 起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實(shí)用計(jì)算起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實(shí)用計(jì)算 b a XT1 XG XL1 XL2 XT2 XSC EG c ELD1 ELD3 ELD2 ESC f XL3 XLD2 XLD3 XLD1 I 3LDI 4. 計(jì)算發(fā)生三相短路時(shí)計(jì)算發(fā)生三相短路時(shí)故障故障點(diǎn)的點(diǎn)的短路沖擊電流短路沖擊電流 (1) 驗(yàn)算負(fù)荷節(jié)點(diǎn)殘余電壓，判

8、斷負(fù)荷是否提供短路電流驗(yàn)算負(fù)荷節(jié)點(diǎn)殘余電壓，判斷負(fù)荷是否提供短路電流 (2) 選取沖擊系數(shù)，計(jì)算沖擊電流：選取沖擊系數(shù)，計(jì)算沖擊電流：-22imimim LDLDikIkI1LDI1GI1GI2LDI2I1I00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-1-0.500.511.52iap ip iap0 iim iim=1+exp(-0.01/Ta)Ipm=kimIpm 00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-1-0.500.511.52iap ip iap0 iim iim=1+exp(-0.01/Ta)Ipm=k

9、imIpm 00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-1-0.500.511.52iap ip iap0 iim iim=1+exp(-0.01/Ta)Ipm=kimIpm 6. 不對(duì)稱短路計(jì)算不對(duì)稱短路計(jì)算（1）對(duì)稱分量法及其在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用）對(duì)稱分量法及其在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用（2）序網(wǎng)制定）序網(wǎng)制定序網(wǎng)方程序網(wǎng)方程 制定序網(wǎng)的原則；序網(wǎng)包含序電流流通的元件制定序網(wǎng)的原則；序網(wǎng)包含序電流流通的元件 發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序等值電路及參數(shù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序等值電路及參數(shù) 負(fù)荷的負(fù)序等值電路及參數(shù)負(fù)荷的負(fù)序等值電路及參數(shù) 單回輸電線路零序等值電路與參

10、數(shù)，架空地線對(duì)零序參數(shù)的影響單回輸電線路零序等值電路與參數(shù)，架空地線對(duì)零序參數(shù)的影響 平行雙回輸電線路的零序等值電路平行雙回輸電線路的零序等值電路 變壓器零序等值電路與參數(shù)：星三角連接變壓器，中性點(diǎn)電抗，變壓器零序等值電路與參數(shù)：星三角連接變壓器，中性點(diǎn)電抗，自自耦變壓器（考試不作要求）耦變壓器（考試不作要求）課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容6. 不對(duì)稱短路計(jì)算（續(xù)）不對(duì)稱短路計(jì)算（續(xù)）（3）簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的序分量邊界條件）簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的序分量邊界條件 單相短路單相短路 兩相短路兩相短路 兩相短路接地兩相短路接地 單相斷線單相斷線 兩相斷線兩相斷線 經(jīng)過(guò)渡阻抗短路經(jīng)過(guò)渡阻抗短路 故障特殊相，基準(zhǔn)相的

11、選取故障特殊相，基準(zhǔn)相的選取課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容6. 不對(duì)稱短路計(jì)算（續(xù)）不對(duì)稱短路計(jì)算（續(xù)）（4）故障點(diǎn)短路電流和電壓計(jì)算）故障點(diǎn)短路電流和電壓計(jì)算 計(jì)算故障口電流正序分量：復(fù)合序網(wǎng)，正序等效定則；計(jì)算故障口電流正序分量：復(fù)合序網(wǎng)，正序等效定則； 計(jì)算故障口電流負(fù)序零序分量，電壓各序分量；計(jì)算故障口電流負(fù)序零序分量，電壓各序分量； 計(jì)算故障相電流，以及非故障相電壓；計(jì)算故障相電流，以及非故障相電壓；（5）故障電流電壓分布計(jì)算）故障電流電壓分布計(jì)算 節(jié)點(diǎn)方程方法；節(jié)點(diǎn)方程方法； 電路分析電路分析 序分量經(jīng)星三角連接變壓器的相位變化序分量經(jīng)星三角連接變壓器的相位變化課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容7

12、. 同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型（1）同步電機(jī)原始方程式及其電感系數(shù)的特點(diǎn)）同步電機(jī)原始方程式及其電感系數(shù)的特點(diǎn) 定子繞組自感系數(shù)：定子繞組自感系數(shù)： 凸極機(jī)時(shí)變系數(shù)，隱極機(jī)常數(shù)凸極機(jī)時(shí)變系數(shù)，隱極機(jī)常數(shù) 定子繞組互感系數(shù)：定子繞組互感系數(shù)： 凸極機(jī)時(shí)變系數(shù)，隱極機(jī)常數(shù)凸極機(jī)時(shí)變系數(shù)，隱極機(jī)常數(shù) 轉(zhuǎn)子繞組自感系數(shù)：轉(zhuǎn)子繞組自感系數(shù)： 常數(shù)常數(shù) 轉(zhuǎn)子繞組互感系數(shù)：轉(zhuǎn)子繞組互感系數(shù)： 常數(shù)常數(shù) 定轉(zhuǎn)子繞組互感系數(shù)：時(shí)變系數(shù)定轉(zhuǎn)子繞組互感系數(shù)：時(shí)變系數(shù)（2）同步電機(jī)）同步電機(jī)Park方程式方程式 Park變換；變換；abc坐標(biāo)與坐標(biāo)與dq0坐標(biāo)系中各頻率分量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系坐標(biāo)系中各頻率分量間的對(duì)應(yīng)

13、關(guān)系 同步電機(jī)同步電機(jī)Park方程：方程：Park方程中電感系數(shù)的特點(diǎn)，實(shí)用正方向方程中電感系數(shù)的特點(diǎn)，實(shí)用正方向課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容7. 同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型（續(xù)）同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型（續(xù)）（3）同步電機(jī)突然短路）同步電機(jī)突然短路 突然短路過(guò)程的特點(diǎn)，區(qū)別于恒定電勢(shì)源電路突然短路的特點(diǎn)突然短路過(guò)程的特點(diǎn)，區(qū)別于恒定電勢(shì)源電路突然短路的特點(diǎn) 磁鏈?zhǔn)睾銣?zhǔn)則磁鏈?zhǔn)睾銣?zhǔn)則 同步電機(jī)突然短路的各種短路電流分量及相互之間的依存關(guān)系同步電機(jī)突然短路的各種短路電流分量及相互之間的依存關(guān)系（4）同步電機(jī)突然短路的各電流分量計(jì)算）同步電機(jī)突然短路的各電流分量計(jì)算 磁鏈平衡等值電路磁鏈平衡等值電路 各種短路電流分量之

14、間的磁鏈平衡關(guān)系各種短路電流分量之間的磁鏈平衡關(guān)系 起始次暫態(tài)電流、起始暫態(tài)電流、短路穩(wěn)態(tài)電流分量起始次暫態(tài)電流、起始暫態(tài)電流、短路穩(wěn)態(tài)電流分量 各自由電流分量的衰減時(shí)間常數(shù)各自由電流分量的衰減時(shí)間常數(shù)（考試不作要求）（考試不作要求）課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容2. 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路的物理分析無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路的物理分析(5) 定轉(zhuǎn)子繞組各種電流分量及其相互關(guān)系定轉(zhuǎn)子繞組各種電流分量及其相互關(guān)系()abci定子繞組定子繞組 穩(wěn)態(tài)短路電流穩(wěn)態(tài)短路電流 基頻自由電流基頻自由電流 非周期電流非周期電流 倍頻電流倍頻電流fai()abc api0fi(2)abcifi 強(qiáng)制分量強(qiáng)

15、制分量 自由分量自由分量)()()(abcaba ccbiii轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 穩(wěn)態(tài)勵(lì)磁電流穩(wěn)態(tài)勵(lì)磁電流 自由直流自由直流 基頻電流基頻電流5-4 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算1. 短路電流各分量計(jì)算短路電流各分量計(jì)算短路狀態(tài)磁鏈平衡關(guān)系短路狀態(tài)磁鏈平衡關(guān)系 fx adx ax 0f d 0fffaiii ddii aqx ax q qqii +000dddadffaqqqfaddfdfffaqdfxixiixiiiiiiiixxi ()()(2),abcabc apabcqddqiiiiiii000000000coscos(120 )cos(120 )

16、abc00cossindqtt0fffaiii5-4 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算1. 短路電流各分量計(jì)算短路電流各分量計(jì)算短路狀態(tài)磁鏈平衡關(guān)系短路狀態(tài)磁鏈平衡關(guān)系 fx adx ax 0f 0ffaii di aqx ax q qi fx adx ax d fi di aqx ax qi +()00,0abcffadqabcffiiiii()(2)abc apdabcqffiiiiii00abcabcf0,abcdq7. 同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型（續(xù)）同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型（續(xù)）（5）各種電勢(shì)和電抗表示的同步電機(jī)相量方程式及相量圖）各種電勢(shì)和電抗表示的同步電機(jī)相量方

17、程式及相量圖 空載電勢(shì)與同步電抗空載電勢(shì)與同步電抗 等值隱極機(jī)電勢(shì)的定義及其作用等值隱極機(jī)電勢(shì)的定義及其作用 暫態(tài)電勢(shì)與暫態(tài)電抗暫態(tài)電勢(shì)與暫態(tài)電抗 暫態(tài)電抗后的暫態(tài)電勢(shì)暫態(tài)電抗后的暫態(tài)電勢(shì) 次暫態(tài)電勢(shì)與次暫態(tài)電抗次暫態(tài)電勢(shì)與次暫態(tài)電抗 已知發(fā)電機(jī)初始運(yùn)行的機(jī)端電壓電流，計(jì)算各種電勢(shì)已知發(fā)電機(jī)初始運(yùn)行的機(jī)端電壓電流，計(jì)算各種電勢(shì)課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容5-4 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算1. 短路電流各分量計(jì)算短路電流各分量計(jì)算暫態(tài)電抗和暫態(tài)電勢(shì)暫態(tài)電抗和暫態(tài)電勢(shì)dd dadfqq qfad dffx ix ix ix ix i fx adx ax f d

18、 fi di aqx ax q qi + fx adx ax dx dx d di qE dqd dqq qEx ix i,fadadfaffdaqdxxxxxExxx 短路瞬間暫態(tài)電勢(shì)保持不變短路瞬間暫態(tài)電勢(shì)保持不變(2) 縱軸縱軸次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電抗和橫軸橫軸次暫態(tài)電勢(shì)次暫態(tài)電勢(shì) fx adx ax f d fi di Dx D Di dd dadfad Dfad dffad DDad dadfD Dx ix ix ix ix ix ix ix ix i dx d di qE fx adx ax dx Dx /fDfDadfqDxxxxxE橫軸次暫態(tài)電勢(shì)短路瞬間不發(fā)生突變/adadfDx

19、xxxx 縱軸次暫態(tài)電抗 2. 次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電勢(shì)次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電勢(shì)(3) 橫軸橫軸次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電抗和縱軸縱軸次暫態(tài)電勢(shì)次暫態(tài)電勢(shì) qx q qi dE Qx aqx ax qx aqQQdxxE縱橫軸次暫態(tài)電勢(shì)短路瞬間不發(fā)生突變/aaqQqxxxx橫軸次暫態(tài)電抗 qq qaq QQaq qQ Qx ix ix ix i Qx aqx ax Q q Qi qi 2. 次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電勢(shì)次暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電勢(shì) djx dI qV qE qjx qI dV djx I V QE , , , , dqddqxxxxx同步電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)：, , , , QqqqdEEEEE同步電機(jī)運(yùn)行參數(shù)：, , , ,Qdqdqqqddqqddd