電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第1章課件

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)楊向真greenleaf_yxz@163.com電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析2023/5/111電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)2前言1.課程內(nèi)容2.考核方式2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)3課程內(nèi)容教材《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》，陳珩主編，中國(guó)電力出版社，2010年內(nèi)容各元件以及電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型；潮流計(jì)算；經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行。2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)4課程內(nèi)容前修課程《電路理論》、《電機(jī)學(xué)》、《電氣工程概論》后續(xù)課程《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》、《發(fā)電廠電氣部分》、《繼電保護(hù)》……參考資料《電力系統(tǒng)分析》，何仰贊、溫增銀主編，華中科技大學(xué)出版社，2002年《電力系統(tǒng)分析》，褚俊偉主編，中國(guó)電力出版社，2003年2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)5考核方式筆試

120分鐘，100分，70%令人糾結(jié)的平時(shí)成績(jī)平時(shí)100分，30%考勤100分，20%；（A：100分；B：80分；C：60分；D：0分）作業(yè)100分，50%（A：100分；B：80分；C：60分；D：0分）課堂提問(wèn)100分，30%（A：100分；B：80分；C：60分；

D：0分）2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)6第一章電力系統(tǒng)的基本概念1.1電力系統(tǒng)概述1.4電力系統(tǒng)工程學(xué)科和電力系統(tǒng)分析課程1.2電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求1.3電力系統(tǒng)的結(jié)線方式和電壓等級(jí)PS的形成和發(fā)展現(xiàn)代電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的基本參量和結(jié)線圖

183118822023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)71.1早期電力系統(tǒng)（PS）的形成1891法拉第-電磁感應(yīng)，原始的交流發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：電機(jī)制造和電力輸送技術(shù)的發(fā)展集中在直流電，100V~400V缺點(diǎn):輸電電壓低，輸送距離近，功率小法國(guó)人M.德波列茨將位于彌斯巴赫煤礦的蒸汽機(jī)發(fā)出的直流電輸送到57km外的慕尼黑，并用以驅(qū)動(dòng)水泵，形成世界上第一個(gè)電力系統(tǒng)特點(diǎn)：Vdc1500~2000V，P=1.5kW，包含了發(fā)電、輸電、用電設(shè)備德國(guó)人建立了一個(gè)：發(fā)電—升壓—傳輸—降壓—用戶(hù)的小型電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的發(fā)展取得了重大突破特點(diǎn)：凸顯了三相交流制的優(yōu)越性？電力系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，僅僅數(shù)十年，一些國(guó)家甚至出現(xiàn)了全國(guó)性和跨國(guó)性的電力系統(tǒng)，逐步形成現(xiàn)代電力系統(tǒng)2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)8現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)輸電電壓—超過(guò)1000kV輸送距離—超過(guò)1000km輸送功率—超過(guò)5000MW高度自動(dòng)化

—能量管理系統(tǒng)高壓直流輸電—HVDC徹底解決同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性問(wèn)題，進(jìn)一步提高輸送能力2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)9現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)電源的構(gòu)成

煤、石油、天然氣、核能、水能風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等負(fù)荷的構(gòu)成電動(dòng)機(jī)、電燈電熱電爐、整流裝置電動(dòng)汽車(chē)這些特點(diǎn)對(duì)電力系統(tǒng)有哪些影響？各種新能源發(fā)電并入電網(wǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)電、配電、繼電保護(hù)、調(diào)度管理、穩(wěn)定性分析等都帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，是目前國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)行業(yè)的重要研究方向2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)10現(xiàn)代電力系統(tǒng)火力發(fā)電廠三峽水電廠變壓器高壓輸電線路2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)11現(xiàn)代電力系統(tǒng)燃料電池發(fā)電風(fēng)力發(fā)電海上風(fēng)力發(fā)電光伏發(fā)電2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)12現(xiàn)代電力系統(tǒng)_一次系統(tǒng)&二次系統(tǒng)發(fā)電用電輸電變電配電RTURTURTU數(shù)據(jù)采集和傳輸應(yīng)用服務(wù)器電網(wǎng)調(diào)度測(cè)量保護(hù)控制裝置2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)13電力系統(tǒng)的定義廣義的電力系統(tǒng)應(yīng)該是包括生產(chǎn)電能的設(shè)備、輸配變電設(shè)備、消耗電能的設(shè)備、二次系統(tǒng)設(shè)備的統(tǒng)一整體。

什么是電力系統(tǒng)?2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)14電力系統(tǒng)的基本參量和結(jié)線圖系統(tǒng)裝機(jī)容量(發(fā)電機(jī)額定有功功率總和,kW/MW/GW

)系統(tǒng)年發(fā)電量(發(fā)電機(jī)全年發(fā)電量總和,MWh/GWh/TWh)年用電量（所有用戶(hù)全年所用電量總和，MWh）最大負(fù)荷(一段時(shí)間內(nèi)有功負(fù)荷最大值,

kW/MW/GW

)2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)15電力系統(tǒng)的基本參量和結(jié)線圖額定頻率（交流工頻：50Hz，60Hz）最高電壓等級(jí)（最高額定電壓，kV）地理結(jié)線圖（顯示該系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理位置，電力線路的路徑以及他們相互間的聯(lián)結(jié)，宏觀印象）電氣結(jié)線圖（顯示該系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機(jī)、電器、線路之間的電氣結(jié)線，細(xì)致了解）同時(shí)參閱2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)16地理結(jié)線圖2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)17地理結(jié)線圖2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)18電氣結(jié)線圖_安徽省電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)分析中提到的電力系統(tǒng)圖，指的是電氣結(jié)線圖2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)191.2電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求電能的特點(diǎn)電能不能大量?jī)?chǔ)存（儲(chǔ)能）電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程非常短促（電力系統(tǒng)暫穩(wěn)態(tài)分析的意義）與國(guó)民經(jīng)濟(jì)及日常生活關(guān)系密切（一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷）可靠I級(jí)負(fù)荷：造成人身事故、設(shè)備損壞、產(chǎn)生次品，生產(chǎn)秩序長(zhǎng)期不能恢復(fù)，人民生活發(fā)生混亂等II級(jí)負(fù)荷：造成大量減產(chǎn)，將使人民生活受到影響等III級(jí)負(fù)荷：不屬于一級(jí)、二級(jí)的負(fù)荷，如小城鎮(zhèn)供電等2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)201.3電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求盡量不間斷供電不間斷供電無(wú)任何要求2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)211.2電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求優(yōu)質(zhì)電壓（無(wú)功功率）≥35kV±5%≤10kV±7%（三相供電）220V單相+7%、-10%頻率（有功功率）±0.2Hz（≥3000MW)±0.5Hz(≤3000MW)

-波形（1）電壓總諧波畸變率和各次諧波電壓含有量不超過(guò)限值（2）各諧波源用戶(hù)注入電力系統(tǒng)的諧波電流不超過(guò)允許值電熱電爐、電力電子設(shè)備第六章第五章2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)221.2電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求經(jīng)濟(jì)燃料成本煤/石油/天然氣廠用電率照明、電動(dòng)設(shè)備網(wǎng)損率輸電線路損耗環(huán)保成本

煤耗率：每生產(chǎn)1kW·h電能所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤重，g/kW·h網(wǎng)損率：電力網(wǎng)絡(luò)中消耗的電能與向電力網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電能的百分比經(jīng)濟(jì)性考核指標(biāo)2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)23

1.3電力系統(tǒng)的結(jié)線方式和電壓等級(jí)一、幾種典型的結(jié)線方式無(wú)備用結(jié)線優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便缺點(diǎn)：供電可靠性差

適用范圍：（1）三級(jí)負(fù)荷（2）一級(jí)負(fù)荷比重不大，且為其單獨(dú)配置備用電源（3）由采用自動(dòng)重合閘裝置架空線路供電的二級(jí)負(fù)荷單回路放射式單回路鏈?zhǔn)姜?dú)立電源負(fù)荷點(diǎn)單回路干線式2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)24有備用結(jié)線類(lèi)型：環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、雙回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)、雙端供電

優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性和電壓質(zhì)量高缺點(diǎn)：不經(jīng)濟(jì)適用范圍：電壓等級(jí)較高或重要的負(fù)荷環(huán)形網(wǎng)絡(luò)雙端供電

1.3電力系統(tǒng)的結(jié)線方式和電壓等級(jí)2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)25電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)電氣設(shè)備額定電壓之間的配合供電設(shè)備：比額定電壓等級(jí)高5%受電設(shè)備：等于額定電壓等級(jí)變壓器一次側(cè)作為受電設(shè)備：（1）升壓變壓器，連接發(fā)電機(jī)，等于發(fā)電機(jī)的額定電壓，即1.05UN（2）降壓變壓器，連接線路，即UN變壓器二次側(cè)作為負(fù)荷的供電設(shè)備：（1）比額定電壓等級(jí)高10%：供電設(shè)備高5%UN+自身5%UN損耗（2）若二次側(cè)輸電距離較短或變壓器阻抗較小時(shí)，可以比額定電壓等級(jí)高5%電力系統(tǒng)電壓等級(jí)：3、6、10、35、110、220、330、5002023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)26電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)用電設(shè)備/線路額

定線電壓（kV）交流發(fā)電機(jī)線電壓（kV）變壓器線電壓（kV）一次繞組二次繞組3610351102203305003.156.310.515.753及3.156及6.310及10.515.7535110220330500

3.15及3.36.3及6.610.5及1138.5121242345及363525及550電力系統(tǒng)的額定電壓等級(jí)1.05倍1倍1.05倍1.05倍1.1倍1倍1.1倍2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)27電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式負(fù)荷ABCCCCICb.中性點(diǎn)不接地負(fù)荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)a.中性點(diǎn)直接接地在我國(guó)：110kV及以上的系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地60kV及以下的系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地單相接地時(shí)，接地相電流很大，為避免損壞設(shè)備，需迅速切除接地相甚至三相特點(diǎn)：供電可靠性低單相接地時(shí)，非接地相對(duì)地電壓升高為線電壓，需提高設(shè)備絕緣特點(diǎn)：可靠性高，但絕緣水平要求高2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)28電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式負(fù)荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPELc.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中心點(diǎn)不接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時(shí)，較大的容性電流可能使接地點(diǎn)電弧不能自行熄滅并引起弧光接地過(guò)電壓，甚至發(fā)生嚴(yán)重的系統(tǒng)性事故加裝消弧線圈（電抗線圈）的原理：增加感性電流分量，抵消容性電流分量，減小接地點(diǎn)電流，使電弧易于自行熄滅，提高供電可靠性需加裝消弧線圈的中性點(diǎn)：3~6kV網(wǎng)絡(luò)容性電流>30A10kV網(wǎng)絡(luò)容性電流>20A35~60kV網(wǎng)絡(luò)容性電流>10A2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)29

1.4電力系統(tǒng)工程學(xué)科和電力系統(tǒng)分析課程

電力系統(tǒng)的工程學(xué)科的范疇電力系統(tǒng)理論：面向現(xiàn)代電力系統(tǒng)的理論，是其它各個(gè)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。輸配電技術(shù)：輸配電技術(shù)主要涉及超高壓輸電線路、遠(yuǎn)距離交直流輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及提高輸電線路輸送能力的方法等方面的研究。電力系統(tǒng)規(guī)劃：遠(yuǎn)景負(fù)荷預(yù)測(cè)、電源規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、可靠性分析、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)平衡等方面的問(wèn)題。2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)30

1.4電力系統(tǒng)工程學(xué)科和電力系統(tǒng)分析課程電力系統(tǒng)的工程學(xué)科的范疇電力系統(tǒng)運(yùn)行：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析、暫態(tài)過(guò)程分析、安全性分析、電能質(zhì)量管理、運(yùn)行方式優(yōu)化等方面的內(nèi)容。電力系統(tǒng)保護(hù)：故障分析、元件保護(hù)、線路保護(hù)、系統(tǒng)性故障保護(hù)和過(guò)電壓及其防護(hù)等方面的問(wèn)題。電力系統(tǒng)控制：數(shù)據(jù)采集、個(gè)別變量的調(diào)節(jié)、電能質(zhì)量控制、運(yùn)行優(yōu)化控制、安全性控制、能量管理系統(tǒng)等方面的問(wèn)題。2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)31電力系統(tǒng)分析課程電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)指系統(tǒng)正常的、相對(duì)靜止的運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電量與負(fù)荷相等；所有運(yùn)行設(shè)備的電流/電壓/頻率、波形在允許范圍內(nèi)；所有發(fā)電機(jī)在負(fù)荷正常變動(dòng)和小擾動(dòng)時(shí)保持同步;運(yùn)行變量的變化特性與時(shí)間無(wú)關(guān)，描述其特性的是代數(shù)方程。2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)32電力系統(tǒng)分析課程電力系統(tǒng)暫態(tài)指電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行狀態(tài)向另一種狀態(tài)過(guò)渡的過(guò)程。特指電力系統(tǒng)非正常的、變化較大以至引起系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)向另一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)過(guò)渡的變化過(guò)程。電力系統(tǒng)暫態(tài)中的運(yùn)行變量與時(shí)間有關(guān)，描述其特性的是微分方程。2023/5/11電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析合肥工業(yè)大學(xué)33電力系統(tǒng)分析課