電力系統(tǒng)分析(I)復(fù)習(xí)教材

電力系統(tǒng)分析(I)復(fù)習(xí)教材匯報(bào)人：AA2024-01-22目錄contents電力系統(tǒng)基本概念與組成穩(wěn)態(tài)分析方法與原理故障分析與保護(hù)策略暫態(tài)過(guò)程分析與穩(wěn)定性評(píng)估控制策略與優(yōu)化調(diào)度技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證電力系統(tǒng)基本概念與組成01由發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)、傳輸、分配和消費(fèi)的系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的定義實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和消費(fèi)，滿(mǎn)足社會(huì)生產(chǎn)和生活的用電需求。電力系統(tǒng)的功能電力系統(tǒng)定義及功能發(fā)電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)發(fā)電、輸電、配電和用電環(huán)節(jié)01020304將一次能源轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程，包括火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電等。將發(fā)電廠產(chǎn)生的電能通過(guò)高壓輸電線(xiàn)路送往負(fù)荷中心的過(guò)程。在負(fù)荷中心將高壓電能降低為適合用戶(hù)使用的低壓電能，并進(jìn)行分配的過(guò)程。用戶(hù)消耗電能的過(guò)程，包括工業(yè)用電、商業(yè)用電、居民用電等。電力系統(tǒng)組成要素包括發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、水輪機(jī)等，用于將一次能源轉(zhuǎn)換為電能。包括高壓輸電線(xiàn)路、變壓器、斷路器等，用于將電能從發(fā)電廠送往負(fù)荷中心。包括配電變壓器、配電線(xiàn)路、開(kāi)關(guān)設(shè)備等，用于將電能分配給各個(gè)用戶(hù)。包括電動(dòng)機(jī)、照明設(shè)備、家用電器等，用于消耗電能。發(fā)電設(shè)備輸電設(shè)備配電設(shè)備用電設(shè)備我國(guó)電力工業(yè)經(jīng)歷了從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)了從缺電到供需基本平衡的發(fā)展。目前，我國(guó)電力裝機(jī)容量和發(fā)電量均居世界前列，形成了以煤電為主導(dǎo)、多元發(fā)展的電源結(jié)構(gòu)。同時(shí)，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)不斷完善，特高壓輸電技術(shù)取得重大突破，智能電網(wǎng)建設(shè)加快推進(jìn)。國(guó)內(nèi)電力工業(yè)發(fā)展概況世界各國(guó)電力工業(yè)發(fā)展不平衡，發(fā)達(dá)國(guó)家電力工業(yè)起步較早，已經(jīng)形成了完善的電力系統(tǒng)和市場(chǎng)機(jī)制。發(fā)展中國(guó)家電力工業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后，但近年來(lái)也加快了發(fā)展步伐。全球范圍內(nèi)，可再生能源發(fā)電比重不斷提高，智能電網(wǎng)和分布式能源等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為電力工業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。國(guó)外電力工業(yè)發(fā)展概況國(guó)內(nèi)外電力工業(yè)發(fā)展概況穩(wěn)態(tài)分析方法與原理02

穩(wěn)態(tài)分析基本概念穩(wěn)態(tài)指電力系統(tǒng)中各元件（如發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線(xiàn)路等）的電壓、電流和功率等參數(shù)在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。穩(wěn)態(tài)分析研究電力系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)條件下的運(yùn)行特性，包括電壓、電流、功率的分布和平衡，以及系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的評(píng)估。穩(wěn)態(tài)分析方法主要包括潮流計(jì)算、負(fù)荷建模與特性分析、無(wú)功功率平衡及電壓調(diào)整等。潮流計(jì)算定義01根據(jù)給定的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)和運(yùn)行條件，通過(guò)求解一組非線(xiàn)性方程組，得到系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的電壓、各支路的功率分布以及系統(tǒng)的功率損耗等穩(wěn)態(tài)運(yùn)行參數(shù)。潮流計(jì)算方法02主要包括牛頓-拉夫遜法、PQ分解法、前推回代法等。其中，牛頓-拉夫遜法具有收斂速度快、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大型電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算中。潮流計(jì)算應(yīng)用03用于評(píng)估電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式、制定調(diào)度計(jì)劃等。潮流計(jì)算原理及方法123根據(jù)負(fù)荷的用電特性和變化規(guī)律，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，用于描述負(fù)荷與電力系統(tǒng)之間的相互作用和影響。負(fù)荷建模研究負(fù)荷在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中的變化規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)電壓、頻率等參數(shù)的影響。負(fù)荷特性分析有助于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的準(zhǔn)確性和可靠性，為電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供重要依據(jù)。負(fù)荷建模與特性分析的意義負(fù)荷建模與特性分析無(wú)功功率平衡在電力系統(tǒng)中，無(wú)功功率的平衡對(duì)于維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和保證電能質(zhì)量具有重要意義。無(wú)功功率的平衡主要通過(guò)發(fā)電機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償裝置等設(shè)備的合理配置和調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。電壓調(diào)整為了保證電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，需要對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行調(diào)整。電壓調(diào)整的主要方法包括改變發(fā)電機(jī)端電壓、調(diào)整變壓器分接頭位置、投切無(wú)功補(bǔ)償裝置等。無(wú)功功率平衡及電壓調(diào)整的意義有助于保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電能質(zhì)量和供電可靠性。同時(shí)，合理的無(wú)功功率平衡和電壓調(diào)整還可以降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。無(wú)功功率平衡及電壓調(diào)整故障分析與保護(hù)策略03包括單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路和三相短路等。故障類(lèi)型設(shè)備絕緣損壞、外力破壞、運(yùn)行人員誤操作等。故障原因通過(guò)保護(hù)裝置的電流、電壓等電氣量變化以及非電氣量變化（如油溫升高等）來(lái)判斷故障類(lèi)型和位置。故障識(shí)別方法故障類(lèi)型及原因識(shí)別03短路計(jì)算的方法采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算，通過(guò)等效電源法或網(wǎng)絡(luò)變換法簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。01短路計(jì)算的目的確定短路電流的大小和特性，為電氣設(shè)備選擇和保護(hù)整定提供依據(jù)。02短路計(jì)算的基本假設(shè)系統(tǒng)無(wú)限大、電源電勢(shì)不變、不計(jì)電磁暫態(tài)過(guò)程等。短路計(jì)算原理與方法繼電保護(hù)裝置的配置原則根據(jù)設(shè)備的重要性和故障類(lèi)型配置相應(yīng)的保護(hù)裝置，保證保護(hù)的可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性。繼電保護(hù)裝置的整定原則根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的參數(shù)和故障類(lèi)型整定保護(hù)定值，保證保護(hù)裝置在故障發(fā)生時(shí)能夠正確動(dòng)作。繼電保護(hù)裝置的作用在電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置配置與整定原則案例一案例二案例三案例四典型案例分析某變電站主變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析某發(fā)電廠發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)誤動(dòng)分析某輸電線(xiàn)路距離保護(hù)拒動(dòng)分析某變電站母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析暫態(tài)過(guò)程分析與穩(wěn)定性評(píng)估04暫態(tài)過(guò)程定義在電力系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)或發(fā)生故障時(shí)，從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為暫態(tài)過(guò)程。暫態(tài)過(guò)程分類(lèi)根據(jù)擾動(dòng)的大小和性質(zhì)，暫態(tài)過(guò)程可分為大擾動(dòng)暫態(tài)過(guò)程和小擾動(dòng)暫態(tài)過(guò)程。大擾動(dòng)暫態(tài)過(guò)程包括短路、斷線(xiàn)、切機(jī)等嚴(yán)重故障，小擾動(dòng)暫態(tài)過(guò)程則包括負(fù)荷變化、電壓波動(dòng)等較小的影響。暫態(tài)過(guò)程基本概念及分類(lèi)當(dāng)同步發(fā)電機(jī)突然短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流。通過(guò)計(jì)算短路電流的大小和波形，可以了解發(fā)電機(jī)的暫態(tài)響應(yīng)特性。短路會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的突然變化，進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功角。通過(guò)分析電磁轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律，可以評(píng)估發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性和安全性。同步發(fā)電機(jī)突然短路時(shí)暫態(tài)過(guò)程分析發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩變化短路電流計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷一個(gè)暫態(tài)過(guò)程。通過(guò)分析起動(dòng)過(guò)程中的電流、電壓和轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的變化規(guī)律，可以了解電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和穩(wěn)定性。起動(dòng)過(guò)程分析異步電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)或反轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)發(fā)生暫態(tài)過(guò)程。通過(guò)分析這些過(guò)程中的電流、電壓和轉(zhuǎn)速等參數(shù)的變化規(guī)律，可以評(píng)估電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)性能和反轉(zhuǎn)能力。制動(dòng)與反轉(zhuǎn)過(guò)程分析異步電動(dòng)機(jī)暫態(tài)過(guò)程分析靜態(tài)穩(wěn)定性評(píng)估靜態(tài)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到小擾動(dòng)后能夠恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的能力。通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定裕度、靈敏度等指標(biāo)，可以評(píng)估系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。暫態(tài)穩(wěn)定性評(píng)估暫態(tài)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到大擾動(dòng)后能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力。通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)間、振蕩頻率等指標(biāo)，可以評(píng)估系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。同時(shí)，還可以采用時(shí)域仿真、頻域分析等方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的暫態(tài)穩(wěn)定性分析。系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)估指標(biāo)和方法控制策略與優(yōu)化調(diào)度技術(shù)05AGC控制模式包括定頻率控制、定聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率控制、頻率與聯(lián)絡(luò)線(xiàn)偏差控制等模式，根據(jù)系統(tǒng)需要選擇合適的控制模式。AGC基本原理通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率，調(diào)整發(fā)電機(jī)組的出力，以維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率在計(jì)劃值附近。AGC性能指標(biāo)評(píng)價(jià)AGC性能的主要指標(biāo)有調(diào)節(jié)速度、調(diào)節(jié)精度、穩(wěn)定性等，通過(guò)對(duì)這些指標(biāo)的分析可以評(píng)估AGC策略的有效性。自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）策略在滿(mǎn)足系統(tǒng)負(fù)荷需求和運(yùn)行約束的前提下，通過(guò)優(yōu)化發(fā)電機(jī)組的組合和出力分配，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行成本的最小化。經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的基本原理是等微增率準(zhǔn)則，即當(dāng)各發(fā)電機(jī)組的邊際成本相等時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。等微增率準(zhǔn)則經(jīng)濟(jì)調(diào)度的實(shí)現(xiàn)方法包括優(yōu)先順序法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、遺傳算法等，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同規(guī)模的電力系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)方法經(jīng)濟(jì)調(diào)度原理及實(shí)現(xiàn)方法需求側(cè)管理是指通過(guò)采取一系列措施，引導(dǎo)用戶(hù)改變用電方式，提高用電效率，減少不合理用電需求，從而優(yōu)化資源配置，改善和保護(hù)環(huán)境。DSM概念及意義包括負(fù)荷管理、能效管理、分布式能源管理等，這些措施可以有效地降低系統(tǒng)峰荷，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。DSM技術(shù)措施通過(guò)實(shí)施需求側(cè)管理，可以實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高電力供應(yīng)的安全性和可靠性。DSM實(shí)施效果需求側(cè)管理（DSM）技術(shù)應(yīng)用智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)及其影響智能電網(wǎng)的發(fā)展將深刻改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和管理模式，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率、安全性和可靠性，推動(dòng)能源革命和可持續(xù)發(fā)展。智能電網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響智能電網(wǎng)是指采用先進(jìn)的通信技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)，構(gòu)建具備高度自動(dòng)化、信息化和互動(dòng)化特征的電力系統(tǒng)。智能電網(wǎng)定義及特點(diǎn)未來(lái)智能電網(wǎng)將朝著更加智能化、自適應(yīng)化、綠色化等方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電力流、信息流和業(yè)務(wù)流的深度融合。智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證06根據(jù)課程要求和知識(shí)點(diǎn)，確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮皖A(yù)期結(jié)果。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案仿真驗(yàn)證根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)步驟、所需設(shè)備、測(cè)量方法等。在實(shí)驗(yàn)前，通過(guò)仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證，確保實(shí)驗(yàn)的可行性和準(zhǔn)確性。030201實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和方法論述MATLAB/Simulink仿真環(huán)境介紹通過(guò)MATLAB/Simulink可以方便地搭建電力系統(tǒng)的仿真模型，進(jìn)行電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析、控制策略設(shè)計(jì)等。MATLAB/Simulink在電力系統(tǒng)分析中的應(yīng)用MATLAB是一種高級(jí)編程語(yǔ)言和環(huán)境，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)分析、可視化等。MATLAB簡(jiǎn)介Simulink是MATLAB的一個(gè)附加包，提供圖形化建模和仿真環(huán)境，用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模、仿真和分析。Simulink簡(jiǎn)介案例一簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆蘸?jiǎn)單電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析方法。實(shí)驗(yàn)步驟搭建簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的仿真模型，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和運(yùn)行條件，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)仿真，并分析仿真結(jié)果。典型實(shí)驗(yàn)案例展示和討論討論：通過(guò)穩(wěn)態(tài)分析，可以了解電力系統(tǒng)的基本運(yùn)行特性和性能指標(biāo)，為后續(xù)的控制策略設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。典型實(shí)驗(yàn)案例展示和討論電力系統(tǒng)的暫態(tài)分析案例二掌握電力系統(tǒng)的暫態(tài)分析方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇罱òl(fā)電機(jī)、變壓器、負(fù)載等元件的電力系統(tǒng)仿真模型，設(shè)置故障類(lèi)型和參數(shù)，進(jìn)行暫態(tài)仿真，并分析仿真結(jié)果。實(shí)驗(yàn)步驟通過(guò)暫