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策略暫態(tài)過程分析與穩(wěn)定性評估控制策略與優(yōu)化調(diào)度技術(shù)實驗設(shè)計與仿真驗證電力系統(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、分配和消費的系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的定義實現(xiàn)電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和消費，滿足社會生產(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)生的電能通過高壓輸電線路送往負荷中心的過程。在負荷中心將高壓電能降低為適合用戶使用的低壓電能，并進行分配的過程。用戶消耗電能的過程，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、汽輪機、水輪機等，用于將一次能源轉(zhuǎn)換為電能。包括高壓輸電線路、變壓器、斷路器等，用于將電能從發(fā)電廠送往負荷中心。包括配電變壓器、配電線路、開關(guān)設(shè)備等，用于將電能分配給各個用戶。包括電動機、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)備我國電力工業(yè)經(jīng)歷了從計劃經(jīng)濟到市場經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)了從缺電到供需基本平衡的發(fā)展。目前，我國電力裝機容量和發(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，我國電網(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。國內(nèi)電力工業(yè)發(fā)展概況世界各國電力工業(yè)發(fā)展不平衡，發(fā)達國家電力工業(yè)起步較早，已經(jīng)形成了完善的電力系統(tǒng)和市場機制。發(fā)展中國家電力工業(yè)發(fā)展相對滯后，但近年來也加快了發(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)展帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。國外電力工業(yè)發(fā)展概況國內(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、變壓器、輸電線路等）的電壓、電流和功率等參數(shù)在長時間內(nèi)保持相對穩(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)定性和安全性的評估。穩(wěn)態(tài)分析方法主要包括潮流計算、負荷建模與特性分析、無功功率平衡及電壓調(diào)整等。潮流計算定義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)和運行條件，通過求解一組非線性方程組，得到系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓、各支路的功率分布以及系統(tǒng)的功率損耗等穩(wěn)態(tài)運行參數(shù)。潮流計算方法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，被廣泛應(yīng)用于大型電力系統(tǒng)的潮流計算中。潮流計算應(yīng)用03用于評估電力系統(tǒng)的運行狀況、優(yōu)化系統(tǒng)運行方式、制定調(diào)度計劃等。潮流計算原理及方法123根據(jù)負荷的用電特性和變化規(guī)律，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，用于描述負荷與電力系統(tǒng)之間的相互作用和影響。負荷建模研究負荷在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的變化規(guī)律及其對系統(tǒng)電壓、頻率等參數(shù)的影響。負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)計和運行提供重要依據(jù)。負荷建模與特性分析的意義負荷建模與特性分析無功功率平衡在電力系統(tǒng)中，無功功率的平衡對于維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和保證電能質(zhì)量具有重要意義。無功功率的平衡主要通過發(fā)電機、無功補償裝置等設(shè)備的合理配置和調(diào)度來實現(xiàn)。電壓調(diào)整為了保證電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，需要對系統(tǒng)電壓進行調(diào)整。電壓調(diào)整的主要方法包括改變發(fā)電機端電壓、調(diào)整變壓器分接頭位置、投切無功補償裝置等。無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)定運行，提高電能質(zhì)量和供電可靠性。同時，合理的無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)濟性。無功功率平衡及電壓調(diào)整故障分析與保護策略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。故障類型設(shè)備絕緣損壞、外力破壞、運行人員誤操作等。故障原因通過保護裝置的電流、電壓等電氣量變化以及非電氣量變化（如油溫升高等）來判斷故障類型和位置。故障識別方法故障類型及原因識別03短路計算的方法采用標(biāo)幺制法進行短路計算，通過等效電源法或網(wǎng)絡(luò)變換法簡化計算過程。01短路計算的目的確定短路電流的大小和特性，為電氣設(shè)備選擇和保護整定提供依據(jù)。02短路計算的基本假設(shè)系統(tǒng)無限大、電源電勢不變、不計電磁暫態(tài)過程等。短路計算原理與方法繼電保護裝置的配置原則根據(jù)設(shè)備的重要性和故障類型配置相應(yīng)的保護裝置，保證保護的可靠性、選擇性、靈敏性和速動性。繼電保護裝置的整定原則根據(jù)被保護設(shè)備的參數(shù)和故障類型整定保護定值，保證保護裝置在故障發(fā)生時能夠正確動作。繼電保護裝置的作用在電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，自動、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)定運行。繼電保護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保護誤動分析某發(fā)電廠發(fā)電機定子接地保護誤動分析某輸電線路距離保護拒動分析某變電站母線差動保護誤動分析暫態(tài)過程分析與穩(wěn)定性評估04暫態(tài)過程定義在電力系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動或發(fā)生故障時，從一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)的過程稱為暫態(tài)過程。暫態(tài)過程分類根據(jù)擾動的大小和性質(zhì)，暫態(tài)過程可分為大擾動暫態(tài)過程和小擾動暫態(tài)過程。大擾動暫態(tài)過程包括短路、斷線、切機等嚴(yán)重故障，小擾動暫態(tài)過程則包括負荷變化、電壓波動等較小的影響。暫態(tài)過程基本概念及分類當(dāng)同步發(fā)電機突然短路時，會產(chǎn)生很大的短路電流。通過計算短路電流的大小和波形，可以了解發(fā)電機的暫態(tài)響應(yīng)特性。短路會導(dǎo)致發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩的突然變化，進而影響發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和功角。通過分析電磁轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律，可以評估發(fā)電機的穩(wěn)定性和安全性。同步發(fā)電機突然短路時暫態(tài)過程分析發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩變化短路電流計算異步電動機在起動過程中會經(jīng)歷一個暫態(tài)過程。通過分析起動過程中的電流、電壓和轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的變化規(guī)律，可以了解電動機的起動性能和穩(wěn)定性。起動過程分析異步電動機在制動或反轉(zhuǎn)時也會發(fā)生暫態(tài)過程。通過分析這些過程中的電流、電壓和轉(zhuǎn)速等參數(shù)的變化規(guī)律，可以評估電動機的制動性能和反轉(zhuǎn)能力。制動與反轉(zhuǎn)過程分析異步電動機暫態(tài)過程分析靜態(tài)穩(wěn)定性評估靜態(tài)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到小擾動后能夠恢復(fù)到原來運行狀態(tài)的能力。通過計算系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定裕度、靈敏度等指標(biāo)，可以評估系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。暫態(tài)穩(wěn)定性評估暫態(tài)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到大擾動后能夠保持穩(wěn)定運行的能力。通過計算系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定時間、振蕩頻率等指標(biāo)，可以評估系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。同時，還可以采用時域仿真、頻域分析等方法對系統(tǒng)進行詳細的暫態(tài)穩(wěn)定性分析。系統(tǒng)穩(wěn)定性評估指標(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)線功率控制、頻率與聯(lián)絡(luò)線偏差控制等模式，根據(jù)系統(tǒng)需要選擇合適的控制模式。AGC基本原理通過實時監(jiān)測電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率，調(diào)整發(fā)電機組的出力，以維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定和聯(lián)絡(luò)線功率在計劃值附近。AGC性能指標(biāo)評價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，通過對這些指標(biāo)的分析可以評估AGC策略的有效性。自動發(fā)電控制（AGC）策略在滿足系統(tǒng)負荷需求和運行約束的前提下，通過優(yōu)化發(fā)電機組的組合和出力分配，實現(xiàn)系統(tǒng)運行成本的最小化。經(jīng)濟調(diào)度目標(biāo)經(jīng)濟調(diào)度的基本原理是等微增率準(zhǔn)則，即當(dāng)各發(fā)電機組的邊際成本相等時，系統(tǒng)達到經(jīng)濟運行狀態(tài)。等微增率準(zhǔn)則經(jīng)濟調(diào)度的實現(xiàn)方法包括優(yōu)先順序法、動態(tài)規(guī)劃法、遺傳算法等，這些方法各有優(yōu)缺點，適用于不同規(guī)模的電力系統(tǒng)。實現(xiàn)方法經(jīng)濟調(diào)度原理及實現(xiàn)方法需求側(cè)管理是指通過采取一系列措施，引導(dǎo)用戶改變用電方式，提高用電效率，減少不合理用電需求，從而優(yōu)化資源配置，改善和保護環(huán)境。DSM概念及意義包括負荷管理、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)運行的經(jīng)濟性和可靠性。DSM技術(shù)措施通過實施需求側(cè)管理，可以實現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置，降低系統(tǒng)運行成本，提高電力供應(yīng)的安全性和可靠性。DSM實施效果需求側(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)的運行方式和管理模式，提高電力系統(tǒng)的運行效率、安全性和可靠性，推動能源革命和可持續(xù)發(fā)展。智能電網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響智能電網(wǎng)是指采用先進的通信技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)，構(gòu)建具備高度自動化、信息化和互動化特征的電力系統(tǒng)。智能電網(wǎng)定義及特點未來智能電網(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)展趨勢實驗設(shè)計與仿真驗證06根據(jù)課程要求和知識點，確定實驗?zāi)康暮皖A(yù)期結(jié)果。明確實驗?zāi)康脑O(shè)計實驗方案仿真驗證根據(jù)實驗?zāi)康模O(shè)計合理的實驗方案，包括實驗步驟、所需設(shè)備、測量方法等。在實驗前，通過仿真軟件對實驗方案進行驗證，確保實驗的可行性和準(zhǔn)確性。030201實驗設(shè)計思路和方法論述MATLAB/Simulink仿真環(huán)境介紹通過MATLAB/Simulink可以方便地搭建電力系統(tǒng)的仿真模型，進行電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析、控制策略設(shè)計等。MATLAB/Simulink在電力系統(tǒng)分析中的應(yīng)用MATLAB是一種高級編程語言和環(huán)境，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)分析、可視化等。MATLAB簡介Simulink是MATLAB的一個附加包，提供圖形化建模和仿真環(huán)境，用于動態(tài)系統(tǒng)的建模、仿真和分析。Simulink簡介案例一簡單電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析實驗?zāi)康恼莆蘸唵坞娏ο到y(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析方法。實驗步驟搭建簡單電力系統(tǒng)的仿真模型，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和運行條件，進行穩(wěn)態(tài)仿真，并分析仿真結(jié)果。典型實驗案例展示和討論討論：通過穩(wěn)態(tài)分析，可以了解電力系統(tǒng)的基本運行特性和性能指標(biāo)，為后續(xù)的控制策略設(shè)計提供基礎(chǔ)。典型實驗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。實驗?zāi)康拇罱òl(fā)電機、變壓器、負載等元件的電力系統(tǒng)仿真模型，設(shè)置故障類型和參數(shù)，進行暫態(tài)仿真，并分析仿真結(jié)果。實驗步驟通過暫