電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

1、.電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)報(bào)告學(xué)院（部）：電氣學(xué)院專業(yè)班級：電氣工程學(xué)生姓名：*指導(dǎo)教師：*2014年 6月 28 日.目錄1電力系統(tǒng)概述和基本概念 .11.1電力系統(tǒng)概述 .11.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式 .32電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路 .32.1電力線路參數(shù)和等值電路 .42.2變壓器、電抗器的參數(shù)和等值電路 .42.3發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)及等值電路 .52.4電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路 .53簡單電力網(wǎng)絡(luò)潮流的分析與計(jì)算 .63.1電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落 .63.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算 .73.3環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布 .74電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法 .74.1電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型 .84.

2、2等值變壓器模型及其應(yīng)用 .84.3節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成和修改 .84.4功率方程和變量及節(jié)點(diǎn)分類 .94.5高斯 - 塞德爾法潮流計(jì)算 .94.6牛頓 - 拉夫遜法潮流計(jì)算 .94.7P-Q 分解法潮流計(jì)算 .95電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整 .105.1電力系統(tǒng)中有功功率的平衡 .105.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 .116電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調(diào)整 .116.1電力系統(tǒng)中無功功率的平衡 .126.2電力系統(tǒng)的電壓管理 .126.3電力系統(tǒng)的幾種調(diào)壓方式 .136.4電力線路導(dǎo)線截面的選擇 .137電力系統(tǒng)各元件的序參數(shù)和等值電路 .14.7.1對稱分量法 .147.2同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電

3、抗和零序電抗 .147.3異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)和等值電路 .157.4變壓器的零序參數(shù)和等值電路 .157.5電力系統(tǒng)的序網(wǎng)絡(luò) .158 電力系統(tǒng)故障的分析與實(shí)用計(jì)算 .158.1由無限大容量電源供電的三相短路的分析與計(jì)算 .168.2電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算 .168.3電力系統(tǒng)不對稱短路的分析與計(jì)算 .168.4電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的分析 .179 機(jī)組的機(jī)電特性 .179.1電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念 .179.2同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式 .179.3發(fā)電機(jī)的功 - 角特性方程式 .189.4異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)電特性 .189.5自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對功 - 角特性的影響 .1810 電力系統(tǒng)的靜

4、態(tài)穩(wěn)定性 .1910.1電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本概念 .1910.2小擾動(dòng)法的基本原理和分析在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性中的應(yīng)用.1910.3電力系統(tǒng)電壓、頻率及負(fù)荷的穩(wěn)定性 .2010.4調(diào)節(jié)勵(lì)磁對電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 .2010.5保證和提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施 .2011 電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 .2111.1電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性概述 .2111.2簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的定性分析 .2211.3簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的定量分析 .2211.4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值解法 .2211.5提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性額措施 .23致謝 .23.電力系統(tǒng)概述和基本概念通過本章的學(xué)習(xí)，對電力系統(tǒng)的各種概

5、念和各種接線方式有了一定的了解，本章主要學(xué)習(xí)了：電力系統(tǒng)是由實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)的各種設(shè)備組成的統(tǒng)一整體。電能生產(chǎn)過程的最主要特點(diǎn)是，電能的生產(chǎn)、輸送和消費(fèi)在同一時(shí)刻實(shí)現(xiàn)。對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是，安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地向用戶供電。電能生產(chǎn)還必須符合環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的額定電壓和額定頻率必須同電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率相適應(yīng)。要了解電源設(shè)備和用電設(shè)備的額定電壓同電力網(wǎng)的額定電壓等級的關(guān)系。各種不同電壓等級的電力線路都有其合理的供電容量和供電范圍。電力網(wǎng)的接線方式反映了電源和電源之間，電源盒負(fù)荷之間的聯(lián)接關(guān)系。不同功能的電力網(wǎng)對其接線方式有不同的要求。發(fā)電廠把別種形式

6、的能量轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓等級的輸電線路輸送并被分配給用戶， 再通過各種電氣設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的別種能量。這些生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體稱為電力系統(tǒng)。火電廠的汽輪機(jī)、鍋爐、供熱管道和熱用戶，水電廠的水輪機(jī)和水庫等則屬于與電能生產(chǎn)相關(guān)的動(dòng)力部分。電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)，它包括升降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路。在交流電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電設(shè)備都是三相的，這些設(shè)備之間的連接狀況，可以用電力系統(tǒng)接線圖來表示。 為簡單起見，電力系統(tǒng)接線圖一般畫成單線的。主要知識點(diǎn)如下總結(jié)所示。1.1 電力系統(tǒng)概述一、電力系統(tǒng)概述1

7、、電力系統(tǒng)的基本概念（1）電力系統(tǒng)：是指由生產(chǎn)、輸送、分配電能的設(shè)備，使用電能的設(shè)備以及測量、繼電保護(hù)、控制裝置乃至能量管理系統(tǒng)所組成的統(tǒng)一整體。（2）動(dòng)力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上又加上動(dòng)力設(shè)備，統(tǒng)稱為動(dòng)力系統(tǒng)。（3）電力網(wǎng)絡(luò)：電力系統(tǒng)中，各種電壓等級的輸配電力線路及升降壓變壓器所成為的部分稱為電力網(wǎng)絡(luò)。2、電力系統(tǒng)的發(fā)展概況（1）1882 年，英國建成第一座發(fā)電廠，原始線路輸送的是低壓直流電。（2）同年，法國人德普列茨提高了直流輸電電壓，被認(rèn)為是世界上第一個(gè)電力系.統(tǒng)。（3）1891 年，第一條三相交流輸電線路在德國運(yùn)行，三相交流輸電使輸送功率、輸電電壓、輸電距離日益增大。（4）目前，大電力

8、系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，甚至出現(xiàn)全國性和國際性電力系統(tǒng)。（5）我國已建成華東、東北、華中、華北、西北、華南六個(gè)跨省電力系統(tǒng)，獨(dú)立的省屬電力系統(tǒng)還有山東、 、四川和臺灣系統(tǒng)。3、電力接線圖（1）地理接線圖：按比例顯示電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電所相對地理位置，它反映電力線路的路徑和相互間的聯(lián)接，但不能完全顯示各電力元件間的連接情況。（2）電氣接線圖：顯示系統(tǒng)中各電力元件之間的電氣聯(lián)系，但不能反映發(fā)電廠和變電所的相對地理位置。二、對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求根據(jù)電能生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)的特殊性，對電力系統(tǒng)運(yùn)行有如下三點(diǎn)要求。1、保證可靠地持續(xù)供電根據(jù)用戶對用電可靠性的要求，將負(fù)荷分為三個(gè)等級：第一級負(fù)荷第二級負(fù)荷第三級

9、負(fù)荷電力系統(tǒng)供電的可靠性，就是要保證一級負(fù)荷在任何情況下都不停電，二級負(fù)荷盡量不停電，三級負(fù)荷可以停電。2、保證良好的電能質(zhì)量良好的電能質(zhì)量有三個(gè)指標(biāo)：電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量。（1）電壓偏移：一般不超過用電設(shè)備額定電壓的5%。（2）頻率偏移：一般不超過 0.2 0.5Hz。（3）波形畸變率：指各次諧波有效值平方和的方根與基波有效值的百分比。3、提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般是指火電廠的煤耗以及電廠的廠用電率和電力網(wǎng)的網(wǎng)損率等。.1.2 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式中性點(diǎn)有效接地方式大電流接地方式中性點(diǎn)全接地方式（需要斷路器遮斷單中性點(diǎn)接地方式相接地故障電流的）中性點(diǎn)經(jīng)低電抗、 中

10、 低電阻接地方式中性點(diǎn)不接地方式小電流接地方式（單相接地電弧能夠中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式瞬間熄滅的）1、大接地電流方式的電力系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：快速切除故障，安全性好；經(jīng)濟(jì)性好缺點(diǎn)：供電可靠性差2、小接地電流方式的電力系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高；安全性好缺點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性差；易出現(xiàn)諧振電壓電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路本章主要講述了電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路，三相交流電力系統(tǒng)常用星形等值電路來模擬，對稱運(yùn)行時(shí)，可用一相等值電路進(jìn)行分析計(jì)算。本章講的是一相等值電路的參數(shù)。架空線路的一相等值參數(shù)的計(jì)算公式是在三相對稱運(yùn)行狀態(tài)下導(dǎo)出的。在一相等值電感中考慮了相間互感的影響。架空線路的換位可使各相的等值參數(shù)接近相等。采用分裂

11、導(dǎo)線相當(dāng)于擴(kuò)大了導(dǎo)線的等效半徑，因而能減小電感，增大電容。雙繞組變壓器等值電路中的電阻、電抗、電導(dǎo)和電納，可根據(jù)變壓器銘牌中給出的短路損耗、短路電壓、空載損耗和空載電流這四個(gè)數(shù)據(jù)分別算出。對于三繞組變壓器，.要了解三個(gè)繞組的容量比，對于繞組容量不等的變壓器，如果給出的短路損耗和短路電壓尚未折算為變壓器額定容量下的值，先要進(jìn)行折算，并將折算值分配給各個(gè)繞組，然后再按有關(guān)公式計(jì)算各繞組的電阻和電抗。電力系統(tǒng)中習(xí)慣采用標(biāo)幺制， 一個(gè)物理量的標(biāo)幺值是指該物理量的實(shí)際值與所選基準(zhǔn)值的比值。采用標(biāo)幺制，首先必須選擇基準(zhǔn)值?；鶞?zhǔn)值的選擇，原則上不應(yīng)有什么限制。實(shí)際上基準(zhǔn)值的選擇總是希望有利于簡化計(jì)算和對計(jì)算

12、結(jié)果的分析評價(jià)。在多級電壓的電力網(wǎng)中，基準(zhǔn)功率是全網(wǎng)統(tǒng)一的，基準(zhǔn)電壓則按不同電壓等級分別選定，一般選為各級的平均額定電壓。2.1 電力線路參數(shù)和等值電路一、電力線路結(jié)構(gòu)簡述1、架空線路（1）導(dǎo)線（2）避雷線（3）桿塔（4）絕緣子（5）金具2、電纜線路二、電力線路的參數(shù)三、電力線路的等值電路由于正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)三相是對稱的，三相參數(shù)完全相同，三相電壓、電流的有效值相同，所以可用單相等值電路代表三相。因此，對電力線路只作單相等值電路即可。嚴(yán)格地說，電力線路的參數(shù)是均勻分布的，但對于中等長度以下的電力線路可按集中參數(shù)來考慮。這樣，使其等值電路可大為簡化，但對于長線路則要考慮分布參數(shù)的特性。2.2

13、變壓器、電抗器的參數(shù)和等值電路一、雙繞組變壓器的參數(shù)和等值電路1、阻抗（1）電阻。變壓器的短路損耗Pk 可近似地等于額定電流通過變壓器時(shí)，高低壓繞組總電阻中的三相有功功率損耗Pr，即 Pk=Pr。而三相電阻中的有功功率損耗為S N22() R TSP r 3 I N R T 33 U NU2N2R TN所以22R TP r U NP k U N22S NS N.（2）電抗。在電力系統(tǒng)計(jì)算中，對于大容量的變壓器其電抗數(shù)值近似等于其阻抗的模的數(shù)值，它的電阻可以忽略不計(jì)。于是變壓器短路電壓的百分?jǐn)?shù)為U3INZT3INXTk (%)U N100U N所以U k (%) U NXT1003INU k (

14、%) U N ()100 SN二、三繞組變壓器的參數(shù)和等值電路由書中介紹的方法求得電阻、電抗、導(dǎo)納，可得三繞組變壓器的等值電路。三、自耦變壓器的參數(shù)和等值電路自耦變壓器和普通變壓器的端點(diǎn)條件相同，二者的短路試驗(yàn)、參數(shù)的求法和等值電路的確定也完全相同。2.3 發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)及等值電路此節(jié)講了兩部分內(nèi)容，一是發(fā)電機(jī)的電抗和電動(dòng)勢，講解了發(fā)電機(jī)電抗和電動(dòng)勢的求法，并可得出發(fā)電機(jī)的等值電路；第二部分講了負(fù)荷的功率、阻抗和導(dǎo)納，詳細(xì)講述了負(fù)荷的功率、阻抗和導(dǎo)納的求法。2.4 電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路為了調(diào)壓的需要，雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組，除主分接頭外，還有若干分接頭可供使用。例

15、如，對于無載調(diào)壓變壓器容量一般為 6300kVA 以下者，有三個(gè)分接頭，分別對應(yīng)電壓為 1.05UN、 UN、 0.95UN，調(diào)壓范圍為 5%UN；容量為 8000kVA 以上的變壓器有五個(gè)分接頭， 分別從 1.05UN、1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN 處引出，調(diào)壓范圍為 22.5%UN。而變壓器低壓繞組沒有分接頭。變壓器的額定變比就是主分接頭電壓與低壓繞組額定電壓之比。變壓器實(shí)際變比是運(yùn)行中變壓器的高、中壓繞組實(shí)際使用的分接頭電壓與低壓繞組的額定電壓之比。在電力系統(tǒng)計(jì)算中，有時(shí)采用平均額定電壓之比，此時(shí)變壓器各繞組的額定電壓被看作是其所連電力線路的平均額定電壓。因此變壓器

16、的變比將為變壓器兩側(cè)電力線路平均額定電壓之比。此節(jié)講了三部分主要內(nèi)容， 一是以有名制表示的等值網(wǎng)絡(luò)， 主要采用有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率等進(jìn)行運(yùn)算；二是以標(biāo)幺制表示的等值網(wǎng)絡(luò)，主要采用沒有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率等進(jìn)行運(yùn)算；三是等值網(wǎng)絡(luò)的使用和簡化。.簡單電力網(wǎng)絡(luò)潮流的分析與計(jì)算潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中一種罪基本的計(jì)算， 它的任務(wù)是對給定的運(yùn)行條件確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如各母線上的電壓、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布及功率損耗等。開式網(wǎng)絡(luò)一般是指由一個(gè)電源點(diǎn)通過樹狀（輻射狀）網(wǎng)絡(luò)向若干個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)供電的網(wǎng)絡(luò)。潮流計(jì)算的已知條件通常是電源點(diǎn)的電壓和負(fù)荷點(diǎn)的功率，待求的是電源點(diǎn)以外的各節(jié)點(diǎn)電壓和

17、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布?？梢圆捎弥鸩奖平姆椒?，將每一輪的計(jì)算分兩個(gè)步驟進(jìn)行，第一步，從負(fù)荷點(diǎn)開始，逆著功率傳送的方向，計(jì)算各支路的功率損耗和功率分布；第二步，從電源點(diǎn)開始，順著功率傳送的方向，計(jì)算各支路的電壓降落。支路計(jì)算順序的確定和兩個(gè)步驟的迭代計(jì)算都可以很方便的用計(jì)算機(jī)來完成。不計(jì)網(wǎng)絡(luò)損耗時(shí)，兩端供電網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)電源點(diǎn)送出的功率都由兩部分組成，第一部分是負(fù)荷功率，可按照類似于力學(xué)中的力矩平衡公式算出；第二部分是由兩端電壓不等而產(chǎn)生的循環(huán)功率。 利用節(jié)點(diǎn)功率平衡條件找出功率分點(diǎn)后， 就可在該點(diǎn)將原網(wǎng)絡(luò)拆開，形成兩個(gè)開式網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算主要采用牛頓- 拉夫遜法。按電壓的不同表示方法，牛頓

18、-拉夫遜法潮流計(jì)算分為直角坐標(biāo)形式和極坐標(biāo)形式兩種。牛頓 - 拉夫遜法有很好的收斂性，但要求有合適的初值。P-Q 分解法是極坐標(biāo)形式的牛頓- 拉夫遜法潮流計(jì)算的一種簡化算法。3.1 電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落本節(jié)主要講了四部分主要內(nèi)容。一是電力線路的功率損耗和電壓降落，詳細(xì)介紹了各個(gè)損耗和電壓降落的計(jì)算方法。對于電力線路的功率損耗和電壓降落的計(jì)算，可用標(biāo)么制，也可以用有名制。用有名制計(jì)算時(shí)，每相阻抗、導(dǎo)納的單位分別為、 S；功率和電壓的單位為 MVA 、MW 、 Mvar 和 kV,功率角為（ o）。而以標(biāo)么制計(jì)算時(shí)，為 rad ，所以用 rad 表示的功率角已是標(biāo)么值。二是變壓器的

19、功率損耗和電壓降落，變壓器的功率損耗和電壓降落的計(jì)算與電力線路的不同之處在于：變壓器以形等值電路表示，電力線路以形等值電路表示；變壓器的導(dǎo)納支路為電感性，電力線路的導(dǎo)納支路為電容性；近似計(jì)算中，取 U 1U 2U N ，可將變壓器的導(dǎo)納用不變的負(fù)荷代替，即22j Q yTP0U 1I0%SNU1P0I 0 %S yTP yT221000j100 SN1000 U N100U N.三是電力網(wǎng)絡(luò)的電能損耗，四是運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率。3.2 開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算一、簡單開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算，其計(jì)算的步驟和內(nèi)容如下： 1、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的元件參數(shù) 2、潮流計(jì)算。二、變電所較多的開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布當(dāng)已知末端電壓時(shí)，

20、可以用已知末端電壓及末端功率的方法逐段推算至始端，從而算出各支中功率及各點(diǎn)電壓。當(dāng)已知始端電壓時(shí)，就相當(dāng)于已知始端電壓和末端負(fù)荷的情況：開始由末端向始端推算時(shí)，設(shè)全網(wǎng)電壓都為網(wǎng)絡(luò)的額定電壓，僅計(jì)算各元件中的功率損耗而不用計(jì)算電壓，從而求出全網(wǎng)的功率分布；然后由始端電壓及計(jì)算所得的始端功率向末端逐段推算出電壓降落， 從而求出各點(diǎn)電壓。此時(shí)不必重新計(jì)算功率損耗與功率分布。3.3 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布本節(jié)主要講解了環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的潮流分布、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)變換法、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的經(jīng)濟(jì)功率分布。為了降低網(wǎng)絡(luò)的功率損耗，可采用的調(diào)整控制潮流的手段主要有三種：（1）串聯(lián)電阻。其作用是以

21、其容抗抵償線路的感抗。將其串聯(lián)在環(huán)式網(wǎng)絡(luò)中阻抗相對過大的線段上，可起轉(zhuǎn)移其他重載線段上流通功率的作用。（2）串聯(lián)電抗。其作用與串聯(lián)電容相反，主要是限流。將其串聯(lián)在重載線段上可避免該線段過載。但由于其對電壓質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性有不良影響，這一手段未曾推廣。（3）附加串聯(lián)加壓器。其作用在于不但可以調(diào)電壓大小，還可調(diào)電壓的相位角，使環(huán)網(wǎng)產(chǎn)生一環(huán)流功率，可使強(qiáng)制循環(huán)功率與自然分布功率的疊加達(dá)到理想值。電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法第三章討論簡單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算，理解了與之相關(guān)的各種物理現(xiàn)象。對于復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算，一般必須借助電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行。運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)，一般要完成以下步驟：1、建立電力網(wǎng)絡(luò)的

22、數(shù)學(xué)模型2、確定解算方法.3、制定計(jì)算流程和編制計(jì)算程序本章將著重討論前兩項(xiàng)，主要闡述在電力系統(tǒng)潮流的實(shí)際計(jì)算中常用的、基本的方法。實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算主要采用牛頓- 拉夫遜法。按電壓的不同表示方法，牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算分為直角坐標(biāo)形式和極坐標(biāo)形式兩種。牛頓- 拉夫遜法有很好的收斂性，但要求有合適的初值。P-Q 分解法是極坐標(biāo)形式的牛頓- 拉夫遜法潮流計(jì)算的一種簡化算法。4.1 電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型指的是將網(wǎng)絡(luò)有關(guān)參數(shù)及其相互關(guān)系歸納起來， 組成可以反映網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)學(xué)方程式組。也就是對電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、變量和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間相互關(guān)系的一種數(shù)學(xué)描述。有：1、節(jié)點(diǎn)電壓方程2、回路

23、電流方程3、割集電壓方程等節(jié)點(diǎn)電壓方程又分為以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程和以節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程。4.2 等值變壓器模型及其應(yīng)用一、變壓器為非標(biāo)準(zhǔn)變比時(shí)的修正無論采用有名制或標(biāo)么制，凡涉及多電壓級網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算，在精確計(jì)算時(shí)都必須將網(wǎng)絡(luò)中所有參數(shù)和變量按市價(jià)變比歸算到同一電壓等級。實(shí)際上，在電力系統(tǒng)計(jì)算中總是有些變壓器的實(shí)際變比不等于變壓器兩側(cè)所選電壓基準(zhǔn)值之比，也就是不等于標(biāo)準(zhǔn)變比，而且變壓器的變比在運(yùn)行中是可以改變的。這將使每改變一次變比都要從新計(jì)算元件參數(shù)，很不方便。下面將介紹另一種可等值地體現(xiàn)變壓器電壓變換功能的模型。二、等值變壓器模型三、等值變壓器模型的應(yīng)用4.3 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納

24、矩陣的形成和修改一、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的計(jì)算歸納總結(jié)如下：1、 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的階數(shù)等于電力網(wǎng)絡(luò)中除參考點(diǎn)（一般為大地）以外的節(jié)點(diǎn)數(shù)。2、 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是稀疏矩陣，其各行非對角非零元素的個(gè)數(shù)等于對應(yīng)節(jié)點(diǎn)所連的不接地支路數(shù)。3、 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的對角元素，即各節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納等于相應(yīng)節(jié)點(diǎn)所連支路的導(dǎo)納之.和，即Yiiyiij i4、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的非對角元素等于節(jié)點(diǎn)和間支路導(dǎo)納的負(fù)值，即YijYjiyij1zij5、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是對稱方陣，因此一般只需要求取這個(gè)矩陣的上三角或下三角部分。6、對網(wǎng)絡(luò)中的變壓器，采用計(jì)及非標(biāo)準(zhǔn)變比時(shí)以導(dǎo)納表示的等值電路，并將之接入網(wǎng)絡(luò)中。然后按此等值電路用前述方法

25、很方便地形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。在實(shí)際程序中，往往直接計(jì)算變壓器支路對節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的影響。二、第二部分介紹節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改。4.4 功率方程和變量及節(jié)點(diǎn)分類該節(jié)主要介紹了功率方程、變量的分類和節(jié)點(diǎn)的分類。實(shí)際計(jì)算時(shí)，對非線性節(jié)點(diǎn)方程要用迭代法解算。本節(jié)將以最簡單的網(wǎng)絡(luò)列出系統(tǒng)的功率方程，進(jìn)而對電力系統(tǒng)的變量和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類，為電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法打下基礎(chǔ)。4.5 高斯 - 塞德爾法潮流計(jì)算對具有數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)的大電力系統(tǒng)，求解潮流的方程通常是非線性代數(shù)方程。利用電子計(jì)算機(jī)計(jì)算潮流已出現(xiàn)了很多解算方法，多是以迭代計(jì)算為基礎(chǔ)，本節(jié)介紹高斯- 塞德爾迭代法。本節(jié)主要講解了高斯 - 塞德爾迭代法迭代格式、

26、對網(wǎng)絡(luò)中 PV 節(jié)點(diǎn)的考慮、功率及功率損耗的計(jì)算。4.6 牛頓 - 拉夫遜法潮流計(jì)算牛頓 - 拉夫遜法是目前廣泛應(yīng)用的解非線性方程式組的迭代方法，也是目前廣泛采用的電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法，其收斂性好，但該法對初始值要求比較嚴(yán)格。4.7P-Q 分解法潮流計(jì)算P-Q 分解法是從簡化以極坐標(biāo)表示的牛頓 - 拉夫遜法潮流修正方程基礎(chǔ)上派生出來的，是考慮到電力系統(tǒng)本身特點(diǎn)的。.電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在額定頻率下的有功功率平衡，并留有必要的備用容量，是保證頻率質(zhì)量的基本前提。要了解有功功率平衡的基本內(nèi)容及各種備用容量的作用。負(fù)荷變化將引起頻率偏移，系統(tǒng)

27、中凡裝有調(diào)速器，又尚有可調(diào)容量的發(fā)電機(jī)組都自動(dòng)參與頻率調(diào)整，這就是頻率的一次調(diào)整，只能做到有差調(diào)節(jié)。頻率的二次調(diào)整由主調(diào)頻廠承擔(dān)，調(diào)頻機(jī)組通過調(diào)頻器移動(dòng)機(jī)組的功率頻率靜特性，改變機(jī)組的有功輸出以承擔(dān)系統(tǒng)的負(fù)荷變化，可以做到無差調(diào)節(jié)。主調(diào)頻廠應(yīng)有足夠的調(diào)整容量，具有能適應(yīng)負(fù)荷變化的調(diào)整速度，調(diào)整功率時(shí)還應(yīng)符合安全與經(jīng)濟(jì)原則。利用負(fù)荷和機(jī)組的功率頻率靜特性可以分析頻率的調(diào)整過程和調(diào)整結(jié)果。全系統(tǒng)的頻率是統(tǒng)一的，調(diào)頻問題涉及整個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)線路有功功率不超出容許范圍時(shí)，有功電源的分布不會妨礙頻率的調(diào)整。而無功功率平衡和調(diào)壓問題則宜于接地區(qū)解決。在進(jìn)行各類電廠的負(fù)荷分配時(shí)，應(yīng)根據(jù)各類電廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，力

28、求做到合理利用國家動(dòng)力能源，盡量降低發(fā)電能耗和發(fā)電成本。5.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡一、頻率變化對用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響系統(tǒng)頻率的變化將引起工業(yè)用戶的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，這將影響產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)頻率降低，使電動(dòng)機(jī)有功功率降低，將影響所有的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的出力。頻率的不穩(wěn)定，將會影響電子設(shè)備的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)頻率的變化，對發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)本身也十分有害。發(fā)電廠的廠用機(jī)械多使用異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，系統(tǒng)頻率降低使電動(dòng)機(jī)出力降低，若頻率降低過多，將使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，會引起嚴(yán)重后果。二、電力系統(tǒng)中有功功率的平衡和備用容量1、頻率的一次調(diào)整（或稱為一次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的，是對一次負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏

29、移作調(diào)整。2、頻率的二次調(diào)整（或稱為二次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn)行的，是對二次負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。3、頻率的三次調(diào)整（或稱為三次調(diào)頻）是對三次負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。將在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，按照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠之間進(jìn)行分配。三、各類發(fā)電廠的特點(diǎn)及合理組合四、有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配.5.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率 頻率靜態(tài)特性當(dāng)頻率變化時(shí)，電力系統(tǒng)中的有功功率負(fù)荷也將發(fā)生變化。當(dāng)電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中有功負(fù)荷隨頻率的變化特性稱為負(fù)荷的有功功率 - 頻率靜態(tài)特性。二、 頻率的一次調(diào)整由于負(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

30、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)衰減的振蕩過程，達(dá)到新的平衡。三、頻率的二次調(diào)整當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)幅度較大（ 0.5%1.5%），周期較長（幾分鐘），僅靠一次調(diào)頻作用不能使頻率的變化保持在允許范圍內(nèi)，這時(shí)需要籍調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)頻器動(dòng)作，以使發(fā)電機(jī)組的功頻特性平行移動(dòng)，從而改變發(fā)電機(jī)的有功功率以保持系統(tǒng)頻率不變或在允許范圍內(nèi)。四、 調(diào)頻廠的選擇調(diào)頻廠須滿足的條件：1、調(diào)整的容量應(yīng)足夠大；2、調(diào)整的速度應(yīng)足夠快；3、調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性能應(yīng)該好；4、注意系統(tǒng)內(nèi)及互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題。通過分析各種電廠的特點(diǎn)，調(diào)頻廠的選擇原則為：1、系統(tǒng)中有水電廠

31、時(shí)，選擇水電廠做調(diào)頻廠；2、當(dāng)水電廠不能做調(diào)頻廠時(shí)，選擇中溫中壓火電廠做調(diào)頻廠。電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調(diào)整電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平同無功功率平衡密切相關(guān)。為了確保系統(tǒng)的運(yùn)行電壓具有正常水平，系統(tǒng)擁有的無功功率電源必須滿足正常電壓水平下的無功需求，并留有必要的備用容量?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)在不同的運(yùn)行方式下可能分別出現(xiàn)無功不足和無功過剩的情況，都應(yīng)有相應(yīng)的解決措施。從改善電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)損考慮，必須盡量做到無功功率的就地平衡，盡量減少無功功率的長距離的和跨電壓級的傳送，這是實(shí)現(xiàn)有效的電壓調(diào)整的基本條件。要掌握各種調(diào)壓手段的基本原理，具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，適用條件，以及與別種措施的配合應(yīng)用等問題。.電壓

32、質(zhì)量問題可以分地區(qū)解決。將中樞點(diǎn)電壓控制在合理的范圍內(nèi)，在輔以各種分散安排的調(diào)壓措施，就可以將各用戶處的電壓保持在容許的偏移范圍內(nèi)?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中的電壓和無功功率控制應(yīng)以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、 優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為目標(biāo)。本章主要是從保證電壓質(zhì)量方面討論了無功功率平衡和電壓調(diào)整的問題。必須指出，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，系統(tǒng)運(yùn)行條件日趨復(fù)雜。對電力系統(tǒng)的無功平衡和電壓質(zhì)量問題也要有新的認(rèn)識。在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工況下，不僅要做好供求關(guān)系緊張條件下的無功功率平衡，也要妥善解決無功功率供過于求時(shí)的平衡問題。 隨著超高壓輸電線路的發(fā)展和城市電網(wǎng)中電纜線路的增多，無功功率過剩的問題將會日顯突出。在電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程中

33、，充分利用無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償提供電壓支持，是改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段。對新型無功補(bǔ)償裝置的合理控制還能阻尼系統(tǒng)的功率振蕩。在改善電壓質(zhì)量方面，無功補(bǔ)償不能只限于減小系統(tǒng)的電壓偏移，還能更全面的提高電壓質(zhì)量。6.1 電力系統(tǒng)中無功功率的平衡一、無功功率負(fù)荷和無功功率損耗1、無功功率負(fù)荷無功功率負(fù)荷是以滯后功率因數(shù)運(yùn)行的用電設(shè)備（主要是異步電動(dòng)機(jī)）所吸收的無功功率。一般綜合負(fù)荷的功率因數(shù)為0.6-0.9 。2、電力系統(tǒng)的無功損耗二、無功功率電源電力系統(tǒng)的無功功率電源包括同步發(fā)電機(jī)、同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器和靜止補(bǔ)償器等。三、無功功率的平衡電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求：系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功

34、率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。6.2 電力系統(tǒng)的電壓管理一、中樞點(diǎn)電壓管理電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓得目的，就是要采取各種措施，使用戶處的電壓偏移保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。但由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷較多，如對每個(gè)用電設(shè)備電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，不僅不經(jīng)濟(jì)而且無必要。因此，電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可通過監(jiān)視、調(diào)整電壓中樞點(diǎn)電壓來實(shí)現(xiàn)。電壓中樞點(diǎn)是指某些可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線。因?yàn)楹芏嘭?fù)荷都由這些中樞點(diǎn)供電，如能控制住住這些電的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中.大部分負(fù)荷的電壓偏移。于是，電力系統(tǒng)電壓調(diào)整問題也就轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＷC各中樞點(diǎn)的電壓偏移不超出給定范圍的問題。二

35、、電壓調(diào)整的基本原理擁有較充足的無功功率電源是保證電纜系統(tǒng)有較好的運(yùn)行電壓水平的必要條件，但是要使所有用戶的電壓質(zhì)量都符合要求，還必須采用各種調(diào)壓手段。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VG；2、改變變壓器的變比k1、k2；3、改變功率分布P+jQ （主要是 Q），使電壓損耗 V 變化；4、改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX（主要是 X），改變電壓損耗 V。6.3 電力系統(tǒng)的幾種調(diào)壓方式一、改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)壓這種調(diào)壓手段是一種不需要耗費(fèi)投資，且是最直接的調(diào)壓方法，應(yīng)首先考慮采用。發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整是借助于調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓，以改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁電流，就可以改變發(fā)電機(jī)定子端電

36、壓。二、改變變壓器變比調(diào)壓三、改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率分布調(diào)壓當(dāng)電力系統(tǒng)中無功電源不足時(shí)，就不能單靠改變變壓器變比調(diào)壓。而需要在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)對所缺無功進(jìn)行補(bǔ)償，這樣也就改變了電力網(wǎng)中無功功率的分布。6.4 電力線路導(dǎo)線截面的選擇電力線路導(dǎo)線的投資在電力線路總投資中所占的比重較大，在一般35110Kv 架空電力線路中，導(dǎo)線投資約占 30%左右。正確地選擇電力線路的導(dǎo)線截面，對電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高電能的質(zhì)量至關(guān)重要。一、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面二、按機(jī)械強(qiáng)度的要求選擇導(dǎo)線最小容許截面二、按機(jī)械強(qiáng)度的要求選擇導(dǎo)線最小容許截面三、按導(dǎo)線的長期發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面四、按電暈臨界電壓選擇導(dǎo)線截面五、按容許電壓損耗

37、選擇導(dǎo)線截面六、選擇導(dǎo)線截面基本方法的應(yīng)用：工廠電力網(wǎng) 持續(xù)容許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度中、低壓配電力網(wǎng) （長線路）容許電壓損耗（短線路）容許電流損耗農(nóng)村電力網(wǎng) 容許電壓損耗.區(qū)域電力網(wǎng) 經(jīng)濟(jì)電流密度電力系統(tǒng)各元件的序參數(shù)和等值電路對稱分量法是分析電力系統(tǒng)不對稱故障的有效方法。在三相參數(shù)對稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量具有獨(dú)立性。電力系統(tǒng)各元件零序和負(fù)序電抗的計(jì)算是本章的重點(diǎn)。某元件的各序電抗是否相同，關(guān)鍵在于，該元件通一不同序的電流時(shí)，所產(chǎn)生的磁通將遇到什么樣的磁阻，各相之間將產(chǎn)生怎樣的互感影響。各相磁路獨(dú)立的三相靜止元件的各序電抗相等，靜止元件的正序電抗和負(fù)序電抗相等。由于相間互感的助增作用，架空

38、線路的零序電抗要大于正序電抗，架空地線的存在又使輸電線的零序電抗有所減小。變壓器的各序漏抗相等，變壓器的零序勵(lì)磁電抗則同其貼心結(jié)構(gòu)有關(guān)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的各序電抗互不相等。制訂序網(wǎng)時(shí)，某序網(wǎng)絡(luò)應(yīng)包含該序電流通過的所有元件，負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與正序網(wǎng)絡(luò)相同，但為無源網(wǎng)絡(luò)。三相零序電流大小同相位，必須經(jīng)過大地形成通路，制訂序網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)從故障點(diǎn)開始，仔細(xì)查明序網(wǎng)絡(luò)電流的通路情況。變壓器的零序等值電路只能在 YN 側(cè)與系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接， d 側(cè)和 Y 側(cè)都同系統(tǒng)斷開， d 側(cè)還須自行短接。在一相零序網(wǎng)絡(luò)中，中性點(diǎn)接地阻抗須以其三倍值表示。零序網(wǎng)絡(luò)也是無源網(wǎng)絡(luò)。7.1 對稱分量法對稱分量法：由一組不對稱三相系統(tǒng)的

39、三個(gè)相量可以分解出三相對稱的正序、 負(fù)序、零序；反之由三相對稱的正序、負(fù)序、零序也可以合成一組不對稱三相系統(tǒng)的相量。7.2 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗和零序電抗一、同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗定義：發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的負(fù)序電壓的同步頻率分量與流入定子繞組負(fù)序電流的同步頻率分量的比值。二、同步發(fā)電機(jī)的零序電抗定義：施加在發(fā)電機(jī)端的零序電壓的同步頻率分量與流入定子繞組的零序電流的同步頻率的分量的比值。由定子繞組的漏抗確定。.7.3 異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)和等值電路一、異步電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)和等值電路二、異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)序和零序參數(shù)7.4 變壓器的零序參數(shù)和等值電路1、零序電壓施加在變壓器繞組的三角形側(cè)或不接地星形側(cè)時(shí)，無論另一

40、側(cè)繞組的接線方式如何，變壓器中都沒有零序電流流通。 這種情況下，變壓器的零序電抗 X0= 。2、零序電壓施加在繞組連接成接地星形一側(cè)時(shí)，大小相等，相位相同的零序電流將通過三繞組經(jīng)中性點(diǎn)流入大地，構(gòu)成回路。但在另一側(cè)，零序電流流通的情況則隨該側(cè)的接線方式而異。7.5 電力系統(tǒng)的序網(wǎng)絡(luò)1、利用對稱分量法分析電力系統(tǒng)的各種不對稱故障，首先應(yīng)該繪出與系統(tǒng)各序阻抗相對應(yīng)的序網(wǎng)絡(luò)，利用序網(wǎng)絡(luò)依次求得待求電量的各序分量之后，再進(jìn)行合成，求得最終結(jié)果。2、在制定各序網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一般從故障點(diǎn)做起，根據(jù)各序電流的流通路徑，確定各序網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，由各元件的序阻抗構(gòu)成一個(gè)完整的序網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)故障的分析與實(shí)用計(jì)算對于各種不

41、對稱短路，都可以對短路點(diǎn)列寫各序網(wǎng)絡(luò)的電勢方程，根據(jù)不對稱短路的不同類型列寫邊界條件方程。 聯(lián)立求解這些方程可以求得短路點(diǎn)電壓和電流的各序分量。簡單不對稱故障的另一種有效解法是，根據(jù)故障邊界條件組成復(fù)合序網(wǎng)。在復(fù)合序網(wǎng)中短路點(diǎn)的許多變量被消去，只剩下正序電流一個(gè)待求量。根據(jù)正序電流的表達(dá)式，可以歸納出正序等效定則，即不對稱短路時(shí)，短路點(diǎn)正序電流與在短路點(diǎn)每相加入附加電壓而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。為了計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)的各相電壓和不同支路的各相電流， 應(yīng)先確定電流和電壓的各序分量在網(wǎng)絡(luò)中的分布。在將各序量組合成各相量時(shí)，特別注意正序和負(fù)序?qū)ΨQ分量經(jīng)過 Y，d 接法的變壓器時(shí)要分別轉(zhuǎn)過不同的相位

42、。不對稱短路分析計(jì)算的原理和方法，同樣適用于不對稱斷線故障。必須注意，橫向故障和縱向故障的故障端口節(jié)點(diǎn)的組成是不同的。為了統(tǒng)一各種不同類型故障數(shù)學(xué)模型的建立方法，引入了端口矩陣的概念。所謂端口，即是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)對，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的注入電流總是大小相等，符號相反。節(jié)點(diǎn).阻抗矩陣是端口阻抗矩陣的特例。 節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素的物理概念可以延伸到端口阻抗矩陣。在研究復(fù)雜不對稱故障時(shí)， 為了處理好全系統(tǒng)對稱分量基準(zhǔn)相的統(tǒng)一性和各處故障特殊相的隨意性，需要在故障邊界條件方程中引入移相系數(shù)。對于發(fā)生在星形 - 三角形接法變壓器兩側(cè)的故障，為了考慮正序和負(fù)序分量經(jīng)過變壓器后會產(chǎn)生不同的相位移動(dòng)，也需要在邊界條件中

43、引入相應(yīng)的移相系數(shù)。無論哪一類故障， 本章都采用網(wǎng)絡(luò)對故障口的電勢方程和故障口邊界條件方程聯(lián)立求解的方法，求出故障口電流和電壓的各序分量之后，再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電流和電壓的分布計(jì)算。本章和第六章一樣，也是應(yīng)用阻抗矩陣建立故障計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。但是所有的方程式也只涉及與故障口節(jié)點(diǎn)號相關(guān)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素。因此，在實(shí)際計(jì)算中只需要形成全系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣， 根據(jù)計(jì)算要求算出與故障口節(jié)點(diǎn)號相關(guān)的某幾列節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素即可，不必形成全系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣。8.1 由無限大容量電源供電的三相短路的分析與計(jì)算一、無限大容量電源電源距短路點(diǎn)的電氣距離較遠(yuǎn)時(shí)， 由短路而引起的電源送出功率的變化遠(yuǎn)小于電源的容量，則該電源

44、為無限大容量電源。二、無限大容量電源供電的三相短路暫態(tài)過程的分析三、短路的沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率四、無限大容量電源供電的三相短路的電流周期分量有效值的計(jì)算8.2 電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算，主要是計(jì)算非無限大容量電源供電時(shí)，電力系統(tǒng)三相短路電流周期分量的有效值，該有效值是衰減的。本節(jié)主要學(xué)習(xí)了起始次暫態(tài)電流的計(jì)算、沖擊電流和短路電流最大有效值、電流分布系數(shù)和轉(zhuǎn)移阻抗、應(yīng)用曲線法求任意時(shí)刻短路電流周期分量的有效值、三相短路電流的計(jì)算機(jī)算法。8.3 電力系統(tǒng)不對稱短路的分析與計(jì)算電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路時(shí)， 無論是單相接地短路、 兩相短路還是兩相接地短路

45、，只是在短路點(diǎn)出現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不對稱，而其它部分三相仍舊是對稱的。根據(jù)正序等效定則，不對稱短路時(shí)短路點(diǎn)的正序電流值等于在短路點(diǎn)每相接入附加阻抗 而發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流值。因此，三相短路的運(yùn)算曲線可以用來確定不對稱短路過程中任意時(shí)刻的正序電流。其計(jì)算步驟如下：（ 1）元件參數(shù)計(jì)算及等值網(wǎng)絡(luò)。.2）化簡網(wǎng)絡(luò)求各序等值電抗。3）計(jì)算電流分布系數(shù)。4）求出各電源的計(jì)算電抗和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移電抗。5）查運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流。6）若要求提高計(jì)算準(zhǔn)確度，可進(jìn)行有關(guān)的修正計(jì)算。8.4 電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的分析電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行包括單相斷線和兩相斷線，如下圖所示。非全相運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)只在斷口處出現(xiàn)了縱向三相不對

46、稱，其他部分的結(jié)構(gòu)仍然是對稱的，故也稱為縱向不對稱故障。機(jī)組的機(jī)電特性本章介紹了發(fā)電機(jī)的基本方程，為電力系統(tǒng)暫態(tài)過程研究準(zhǔn)備基礎(chǔ)知識。理想同步電機(jī)內(nèi)各繞組電磁量的關(guān)系可用一組微分方程和一組代數(shù)方程來描述。在a、b、c 坐標(biāo)系的磁鏈方程中，有許多系數(shù)是轉(zhuǎn)子角的周期函數(shù)。在研究電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題時(shí)，有時(shí)還要考慮到自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的作用。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題又可分為電源的穩(wěn)定性和負(fù)荷的穩(wěn)定性，前者是指同步發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性，后者是指異步電動(dòng)機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。要分析電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，首先就要討論同步發(fā)電機(jī)組和異步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電特性。即機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式和同步發(fā)電機(jī)組的功- 角特

47、性方程式。其中同步發(fā)電機(jī)組是電力系統(tǒng)最主要的電源，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性起了主導(dǎo)的作用。因此對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究主要是研究同步發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。9.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念穩(wěn)定的基本概念：電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過一定時(shí)間后回到原來的運(yùn)行狀態(tài)或者過渡到一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的問題。 如果能夠，則認(rèn)為系統(tǒng)在該運(yùn)行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。反之，若系統(tǒng)不能回到原來的運(yùn)行狀態(tài)或者不能建立一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，則說明系統(tǒng)的狀態(tài)變量沒有一個(gè)穩(wěn)定值，而是隨著時(shí)間不斷增大或震蕩，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。9.2 同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式本節(jié)主要學(xué)習(xí)了同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方

48、程式， 其轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方程式是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和計(jì)算中最基本的方程式。 它可以描述電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)間或發(fā)電機(jī)與.系統(tǒng)間的相對運(yùn)動(dòng)，它也是用來判斷電力系統(tǒng)受擾動(dòng)后能否保持穩(wěn)定性的最直接根據(jù)。 9.3 發(fā)電機(jī)的功 - 角特性方程式發(fā)電機(jī)的功 - 角特性：發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率和功率角的關(guān)系。一、隱極式發(fā)電機(jī)的功 - 角特性方程式1、以空載電動(dòng)勢和直軸同步電抗表示發(fā)電機(jī)2、以交軸暫態(tài)電動(dòng)勢和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)二、凸極式發(fā)電機(jī)的功 - 角特性方程式1、以空載電動(dòng)勢和交直軸同步電抗表示發(fā)電機(jī)2、以交軸暫態(tài)電動(dòng)勢和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)三、多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功- 角特性方程式將整個(gè)系統(tǒng)化簡為N

49、網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)除了保留發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)以外，已消除了網(wǎng)絡(luò)中全部聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。四、網(wǎng)絡(luò)接線及參數(shù)對有功功率功- 角特性的影響1、串聯(lián)電抗的影響：功率極限下降了2、串聯(lián)電阻的影響：3、并聯(lián)電阻的影響4、并聯(lián)電抗的影響五、關(guān)于同步發(fā)電機(jī)的等值電路對于隱極式發(fā)電機(jī)，只有以空載電動(dòng)勢和同步電抗或以直軸暫態(tài)電抗后的電動(dòng)勢和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)時(shí)，才能繪出其等值電路對于凸極式發(fā)電機(jī)， 只有以虛構(gòu)電動(dòng)勢和交軸同步電抗以等值空載電動(dòng)勢和等值同步電抗或以直軸暫態(tài)電抗后的電動(dòng)勢和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)時(shí)， 才能繪出其等值電路。9.4 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)電特性本節(jié)主要講了異步電動(dòng)機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式和電磁轉(zhuǎn)矩。9.5 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)

50、對功 - 角特性的影響一、無自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓的變化當(dāng)不調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流而保持發(fā)電機(jī)的空載電動(dòng)勢不變時(shí)，隨著發(fā)電機(jī)輸出有功功率的增加，功率角也要增大，因而發(fā)電機(jī)端電壓下降。二、自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對功- 角特性的影響由功 - 角特性方程式，可以看出，由于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用，使空載電動(dòng)勢隨功率角的增大而增大，從而使與不再是正弦關(guān)系。為了定性分析自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對.功 - 角特性的影響，對于不同的電動(dòng)勢值，作出了一組正弦功 - 角特性曲線族，它們的幅值與空載電動(dòng)勢成正比。電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性基于運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論的小擾動(dòng)法是分析運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的嚴(yán)格方法。 未受擾運(yùn)動(dòng)是否具有穩(wěn)定性，必

51、須通過受擾運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)才能判定；當(dāng)擾動(dòng)很小時(shí)，非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在一定條件下，可以用它的一次近似的線性小擾動(dòng)方程來判定。由于一次近似方程是齊次方程，判定系統(tǒng)是否具有靜態(tài)穩(wěn)定性，只取決于方程的系數(shù)矩陣而不需要求解擾動(dòng)方程，用于電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，可以不必再去注意具有隨機(jī)性質(zhì)的擾動(dòng)形式和初值，這也是電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定與暫態(tài)穩(wěn)定性質(zhì)上的根本差異。以上是學(xué)習(xí)與運(yùn)用小擾動(dòng)法分析計(jì)算電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定必須掌握的重要概念。本章以簡單系統(tǒng)為例，針對簡單模型和較為精細(xì)模型進(jìn)行分析論述，其處理方法完全可用于實(shí)際電力系統(tǒng)。功率極限是指發(fā)電機(jī)功率特性的最大值； 穩(wěn)定極限是指保持靜態(tài)穩(wěn)定下發(fā)電機(jī)所能輸送的最大功率，不許

52、嚴(yán)格區(qū)分這兩個(gè)重要的概念。還應(yīng)注意，復(fù)雜電力系統(tǒng)不能從理論上求出其功率極限和穩(wěn)定極限。然而，在許多場合下，仍然可以將實(shí)際電力系統(tǒng)近似地簡化成簡單系統(tǒng)，應(yīng)用功率極限的概念來定性的估計(jì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具有等效負(fù)阻尼系數(shù)的電力系統(tǒng)是不能穩(wěn)定運(yùn)行的， 其失去穩(wěn)定的形式是周期性的不斷增大振蕩幅度。自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以提高功率極限和穩(wěn)定運(yùn)行范圍。 由于調(diào)節(jié)器的某些環(huán)節(jié)會產(chǎn)生負(fù)阻尼作用，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸送功率增大到一定程度，調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼完全抵消并超過系統(tǒng)固有的正阻尼，使系統(tǒng)等效阻尼為負(fù)值時(shí)，系統(tǒng)將自發(fā)振蕩而失去靜態(tài)穩(wěn)定，這使勵(lì)磁調(diào)節(jié)器提高穩(wěn)定性的效果受到限制。10.1 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本概念電力系統(tǒng)的靜態(tài)

53、穩(wěn)定性指的是正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)承受微小的、 瞬時(shí)出現(xiàn)但又立即消失的擾動(dòng)后，恢復(fù)它原有運(yùn)行狀況的能力；或者，這種擾動(dòng)雖不消失，但可用原有的運(yùn)行狀況近似地表示新運(yùn)行狀況的可能性。10.2 小擾動(dòng)法的基本原理和分析在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性中的應(yīng)用一、小擾動(dòng)法的基本原理李雅普諾夫運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論二、用小擾動(dòng)法分析簡單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性.三、小擾動(dòng)法理論的實(shí)質(zhì)小擾動(dòng)法是根據(jù)受擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的線性化微分方程式組的特征方程式的根，來判斷未受擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)是否穩(wěn)定的方法。如果特征方程式的根都位于復(fù)數(shù)平面上虛軸的左側(cè)，未受擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)；反之，只要有一個(gè)根位于虛軸的右側(cè)，未受擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)就是不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。10.3 電力系統(tǒng)

54、電壓、頻率及負(fù)荷的穩(wěn)定性一、電力系統(tǒng)電壓的靜態(tài)穩(wěn)定性二、電力系統(tǒng)頻率的靜態(tài)穩(wěn)定性三、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)穩(wěn)定性10.4 調(diào)節(jié)勵(lì)磁對電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響計(jì)及自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)作用時(shí)電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程是非常復(fù)雜的。 為了理解調(diào)節(jié)勵(lì)磁對電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響， 本節(jié)中僅介紹最簡單電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的不連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用，且發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)。然后，對電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性作簡單綜述。本節(jié)主要有以下內(nèi)容：一、不連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁對靜態(tài)穩(wěn)定性的影響二、對電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的簡單綜述10.5 保證和提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施根本措施 縮短 “電氣距離 ” ，也就是減小各電氣元件的阻抗，主要是電抗。一、采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置如果