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1、目目 录录 第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 第第2 2章章 电力系统元件的参数和等值电路电力系统元件的参数和等值电路 第第3 3章章 电力系统短路的基本知识电力系统短路的基本知识 第第4 4章章 电力系统的对称短路电力系统的对称短路 第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路 第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性 第第7 7章章 电力系统的潮流计算电力系统的潮流计算 第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整 第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整 第第1010章章 电力系统的经济运行电力系统的经济运行电力系统分析电力系统
2、分析电力系统分析电力系统分析1.1 1.1 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1.1.11.1.1电力系统的组成电力系统的组成第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 锅炉 汽轮机 发电机 升压变压器 输电线路 降压变压器负荷动力部分电力网电力系统动力系统二、我国电力系统概况二、我国电力系统概况电网分布图电网分布图长江三峡工程概况长江三峡工程概况三、目前电力系统的特点三、目前电力系统的特点大机组、大系统提高了系统的安全性、经济性和电能质量大机组、大系统提高了系统的安全性、经济性
3、和电能质量同时也带来新的技术问题：可能扩大故障范围同时也带来新的技术问题：可能扩大故障范围电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1.1.21.1.2电力系统的发展电力系统的发展直流直流交流交流超高压直流超高压直流一、电力系统的发展一、电力系统的发展电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念选定的枢纽总体布置方案选定的枢纽总
4、体布置方案 电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念返回返回电力系统分析电力系统分析1.1.31.1.3电力系统运行的基本要求电力系统运行的基本要求第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念一、电能生产的特点一、电能生产的特点1.1.发、输、配和用电的连续性发、输、配和用电的连续性2.2.与工农业生产及人民生活的密切相关性与工农业生产及人民生活的密切相关性3.3.暂态过程非常短暂暂态过程非常短暂二、电力系统运行的基本要求二、电力系统运行的基本要求1.1.保证供电的可靠性保证供电的可靠性2.2.保证
5、良好的电能质量保证良好的电能质量3.3.提高系统运行的经济性提高系统运行的经济性1.1.41.1.4电力系统的接线图电力系统的接线图电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念(a)a)放射式放射式 （b b）干线式干线式（c c）树状树状图图1-2 1-2 无备用网络无备用网络电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念（c c）树状树状（b b）干线式干线式(a)a)放射式放射式（d d）环式环式 （e e）两端供电式两端供
6、电式图图1-3 1-3 有备用网络有备用网络电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1.2 1.2 电力系统负荷电力系统负荷1.2.11.2.1负荷分类负荷分类什么是负荷曲线？什么是负荷曲线？负荷曲线是指某一段时间内负荷随时间变化的曲线。负荷曲线是指某一段时间内负荷随时间变化的曲线。1.2.21.2.2负荷曲线负荷曲线负荷曲线怎样分类？负荷曲线怎样分类？(1)(1)(2)(2)(3)(3)电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的
7、基本概念(a)(a)有功功率负荷有功功率负荷几种常用的负荷曲线：几种常用的负荷曲线：1.1.有功日负荷曲线有功日负荷曲线是制定各发电负荷计划及系统调度运行的依据是制定各发电负荷计划及系统调度运行的依据1010100100909080807070606050504040303020200 04 48 81212161620202424T/hT/hP%P%电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念（b b）无功功率负荷）无功功率负荷2.2.无功功率日负荷曲线（阶梯形）无功功率日负荷曲线（阶梯形）Q%Q%0 04
8、48 81212161620202424101010010090908080707060605050404030302020T/hT/h 电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念3.3.有功功率年最大负荷曲线有功功率年最大负荷曲线作用：制定发电设备检修计划的依据作用：制定发电设备检修计划的依据（a a）有功功率年最大负荷曲线有功功率年最大负荷曲线0 02 24 46 68 810101212P Pt/t/月月年初（冬季）年末（冬季）年中（夏季）电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系
9、统的基本概念P PP P1 1P P3 3P P2 2O OTmaxTmaxt1t1t3t3t2t2a af fe ed dc cb bh hi i8760 8760 t/t/月月g g（b b）年持续负荷曲线年持续负荷曲线电力系统分析电力系统分析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念4.4.年持续负荷曲线及最大负荷利用小时数年持续负荷曲线及最大负荷利用小时数 安排发电计划和进行可靠性估算及电网能量损耗计算安排发电计划和进行可靠性估算及电网能量损耗计算全年耗电值全年耗电值为最大负荷利用小时数为最大负荷利用小时数1.3 1.3 电力系统额定电压电力系统额定电压电力系统分析电力系统分
10、析第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1.3.11.3.1电力系统额定电压电力系统额定电压电力线路额定电压电力线路额定电压 =系统额定电压系统额定电压U UN N同步发电机额定电压同步发电机额定电压 =1.05=1.05U UN N变压器额定电压：变压器额定电压：发电机额定电压（升压变压器）发电机额定电压（升压变压器）电力系统额定电压（降压变压器）电力系统额定电压（降压变压器）一次绕组一次绕组U UN N 等于等于系统额定电压系统额定电压5%5%（UkUk%7%3.45时，。4.3.2 应用计算曲线时应注意的几个问题（3）有阻尼绕组与无阻尼绕组的水轮发电机相比较，仅仅次暂态电抗
11、有一定的差别，其他参数均相同。（4）无穷大电源提供的短路电流按下式计算：（1）在短路后瞬间t=0时，计算曲线（或计算图表）上所对应的数据为短路电流的起次暂态电流I。4.3.2 应用计算曲线时应注意的几个问题电电力力系系统统分分析析第第4 4章章 电力系统的对称短路电力系统的对称短路4.3.应用计算曲线时的计算步骤 应用计算曲线时，其计算步骤如下：（1）绘制电力系统的等效电路。、对整个电网取基准功率SB 和基准电压Uav；、发电机的参数做如下处理：电抗采用Xd、电势E=1（在计算的过程中可以不计算）；、负荷忽略不计；、无穷大电源的内抗Xs=0；（2）进行网络化简。将网络中的发电机合并成若干组。求
12、出各等效发电机和无穷大电源对短路点的转移电抗。（3）、将各转移电抗转化为计算电抗。计算电抗是以各发电机的额定参数为基准的标幺值计算电抗是以各发电机的额定参数为基准的标幺值电电力力系系统统分分析析第第4 4章章 电力系统的对称短路电力系统的对称短路（4）根据各等效发电机的计算电抗和指定的短路时刻t查曲线，分别得出各等效发电机向短路点提供的短路电流周期分量的标幺值。（5）对无穷大电源的处理。（6）计算短路点的短路电流周期分量的有效值（有名值）电电力力系系统统分分析析第第4 4章章 电力系统的对称短路电力系统的对称短路第5章电力系统的不对称短路5.1 对称分量法5.2 电力系统元件的序参数5.3 变
13、压器的接线方式与零序电流的关系5.4 电力系统各序网络的制定5.5 简单不对称短路的分析与计算5.6 非全相断线的分析与计算什么是对称分量法？在三相电路中，常常需要把一组不对称的相量分解成三组对称分量，这三组对称分量分别叫做正序分量、负序分量和零序分量，这就是对称分量法。正序分量A、B、C三相对称，相序为顺时针负序分量A、B、C三相对称，相序为逆时针零序分量A、B、C三相完全相等电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.1.4 已知正序、负序、零序分量可以求总量简写为已知正序、负序和零序分量，求总量的向量图电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系
14、统的不对称短路电力系统的不对称短路5.1.6 对称分量法在不对称短路中的应用电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路对称分量法再不对称短路中的应用电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.2.1 同步发电机的序参数1.正序参数：2.负序电抗的定义：施加在发电机定子绕组的基频负序电压与流入定子绕 组的基频负序电流之比。汽轮发电机和有阻尼绕组的水轮发电机无阻尼绕组的水轮发电机3.零序电抗的定义：施加在发电机定子绕组的基频零序电压与流入定子绕组的基频零序电流之比。5.2 电力系统元件的序参数电力系统分析电力系统分析第第
15、5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.2.2 异步电动机的序参数负序电抗零序电抗1.输电线路的序阻抗静止元件：正序阻抗=负序阻抗变压器：输电线路：5.2.3 静止元件的序参数异步电动机正序电抗电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路二次侧任意接线二次侧任意接线一次侧为角接的变压器一次侧为星接的变压器结论：变压器零序电抗5.3 变压器的接线方式与零序电流的关系5.3.1 一次侧为角接的变压器5.3.2 一次侧为星接的变压器电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路（a）YN，d的接线图（b）等效电路图
16、结论：YN，d的接线变压器零序电抗5.3.3 变压器的接线方式为YN,d电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.3.4 变压器的接线方式为YN,yn（a）YN,yn的接线图（b）等效电路图电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.4电力系统各序网络的制订 与对称短路的等值网络基本相同；短路点电压为 ；变压器中性点接地电抗不起作用；所含的元件与正序网络基本相同，用负序参数表示；发电机负序电势为零；短路点电压为 ；与变压器的接线形式有关；短路点电压为 ；5.4.1正序网络网络的制定5.4.2 负序网络网络的制定5
17、.4.3 零序网络网络的制定电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路（a）系统接线图（b）正序网络（c）负序网络（d）零序网络5.5 简单不对称短路的分析与计算5.5.1 单相接地短路1.短路点K的边界条件2.利用对称分量法展开得电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路在近似计算中，一般有 。当 ，则单相接地短路电流大于同一地点的三相短路电流；当 ，则单相接地短路电流小于同一地点的三相短路电流。单相短路的复合序网电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.5.2 两相短路两相
18、短路的示意图1.短路点K的边界条件2.利用对称分量法展开得电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路两相短路的复合序网电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.5.3 两相短路接地1.短路点K的边界条件2.利用对称分量法展开得两相短路接地示意图电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路两相短路接地的复合序网电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路短路电流的计算通式为与短路类型有关。单相短 路接地 两相 短路 两相短 路接地 三相 短路短路
19、电流的正序分量计算通式为正序等效定则：在简单电力系统中，当发生不对称短路时其短路电流的正序分量 与在短路点k各相接入附加电抗 后发生的三相短路电流相等。与短路类型有关。5.5.4 正序等效定则电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.6 非全相断线的分析与计算5.6.1 纵向故障指网络中的两个相邻节点k和k之间出现的不正常断开或三相阻抗不相等的情况。是故障口kk的开路电压；、分别是正序、负序、零序网络从故障口kk处看进去的等效阻抗。非全相断线用对称分量法分析电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.6.2 单相
20、（A相）断线故障处的原始边界条件利用对称分量法展开得故障处的各序电流为单相断线的复合序网电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路非故障相的电流为故障相的断口电压为电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路5.6.3 两相（B、C相）断线故障处的原始边界条件利用对称分量法展开得故障处的各序电流为非故障相的电流为故障相的断口电压为两相断线的复合序网电力系统分析电力系统分析第第5 5章章 电力系统的不对称短路电力系统的不对称短路第6章 电力系统的稳定性6.1电力系统的稳定性的一般概念6.2发电机转子之间的空间相对位置6.3
21、 电力系统的静态稳定性6.4 电力系统的暂态稳定性6.5 提高电力系统稳定性的技术措施6.1电力系统的稳定性的一般概念6.2发电机转子之间的空间相对位置6.2.1电力系统的功角特性曲线图6-1简单电力系统及其等值电路同步：发电机组之间的同步运行状态，就是每台发电机发出的交流电的频率均相等，即每台发电机的电气转速均相等。图6-7 简单电力系统的功角特性电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性发电机和无穷大电源之间的转移电抗为发电机的输送到无穷大电源功率为又即代入（1）式得功角特性曲线表达式图6-3 电力系统的功角特性曲线电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力
22、系统的稳定性电力系统的稳定性6.2.2 发电机转子之间的相对位置图6-4 各发电机转子的空间位置图6-5发电机转子之间的相对位置电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性6.3 电力系统的静态稳定性6.3.1 电力系统的静态稳定性的定义当电力系统受到微小扰动时，能够自动地恢复到原来的运行状态的能力，成为电力系统的静态稳定性。6.3.2 电力系统静态稳定性的分析两电源之间的转移电抗为发电机的输出功率为图6-6 简单电力系统及等效电路（a）简单电力系统（b）等效电路图6-7 简单电力电力系统的功角特性电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳
23、定性图6-8 a点受扰动时的摇摆曲线图6-9 摇摆曲线发散的情况电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性6.3.3 电力系统静态稳定性的判据当 时，系统静态稳定；当 时，系统静态不稳定；静态稳定储备系数极限功率；某一运行方式下的输送功率；电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性6.4 电力系统的暂态稳定性6.4.1电力系统暂态稳定性的定义当电力系统受到较大的扰动后，电力系统能够不失步从一种稳态过渡到另一种稳态的能力，称为电力系统的暂态稳定性。6.4.2电力系统各种运行方式下的功角特性曲线（1）系统正常运行。功率特性曲线为图6-10
24、 简单电力系统电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性（a）（b）（c）图6-11简单电力系统等效电路（a）正常运行时等效电路（b）短路发生时等效电路（c）短路切除后等效电路（2）当电力系统发生短路时。功率特性曲线为电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性（3）当电力系统短路切除后。功率特性曲线为图6-12 转子相对运动及摇摆曲线 图6-13 摇摆曲线发散的情况电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性6.4.4等面积准则发电机转子在bc段所做的正功与在dg段所做的负功是完全相等，这就是等面积定则。储
25、存动能释放动能图6-14 等面积准则电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性5.电力系统暂态稳定性的实用判据当最大可能的减速面积大于加速面积时，系统稳定。当最大可能的减速面积小于加速面积时，系统不稳定。当最大可能的减速面积等于加速面积时，系统处于临界状态。电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性6.5 提高电力系统稳定性的技术措施6.5.1 提高电力系统静态稳定性（1）安装自动励磁装置（2）减小线路电抗（3）提高线路额定电压等级（4）改善线路结构，加强系统联系6.5.2 提高电力系统的暂态稳定性（1）快速切除故障（2）采用自动重合
26、闸装置（3）强行励磁（4）减小原动机输出的机械功率图6-15 自动重合闸成功时电电力力系系统统分分析析第第6 6章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性第7章 电力系统的潮流计算7.1 电力网中功率损耗的计算7.2 电力网中电压降落及电压损耗的计算7.3 开式网络的潮流计算7.4 简单闭式网络的潮流计算7.5电力网络的数学模型7.6 功率方程7.1 7.1 电力网中功率损耗的计算电力网中功率损耗的计算7.1.1负荷功率的表示法 电力系统负荷多以有功功率P和无功功率Q来表示，并以复数表示为 设电流 滞后于电压 的角度为 ，则上式可写成讨论：对于感性负载 ，；对于容性负载 ，。电力系统分析电力系统分
27、析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.1.2 网络元件的功率损耗 1.电力线路的功率损耗（1）电力线路阻抗支路上的功率损耗（2）电力线路导纳支路上的功率损耗线路导纳支路末端单相功率损耗线路导纳支路首端单相功率损耗图 电力线路的形等值电路电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算（3）电力线路中的功率计算电力线路阻抗支路末端流出的功率为电力线路首端流入功率为电力线路阻抗支路首端流入的功率为2.变压器的功率损耗电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.2 电力网中电压降落及电压损耗的计算7.2.1电力线路的
28、电压降落及电压损耗电压降落的横分量电压降落的纵分量当 ，可忽略电阻，上述公式可化简为（1）电压降落：电力线路的首末端、或电力网任意两节点间电压的向量差。图7-2 U1、U2 和dU2三者之间的相量关系电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算（2）电压损耗：电力线路首末端或电力网任意两节点间电压的代数差。电压损耗近似等于电压的纵分量大小结论电压降落的纵分量纵分量取决于所输送的无功功率无功功率的大小；电压降落的横分量横分量主要取决于所输送的有功功率有功功率的大小。纵分量纵分量主要影响电压的大小电压的大小，横分量横分量主要影响电压的相角电压的相角。电力系统分析电力
29、系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.2.2 变压器的电压降落和电压损耗例7-1有一降压变电所，等值电路及参数如图所示，变压器变比为110/11kv，末端负荷为（20+j10）MVA，首端电压为108kv，试计算变压器首端功率及末端电压。108kV(2.04+j3.18)（20+j10）MVA（0.044+j0.32)MVA电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.3 7.3 开式网络的潮流计算开式网络的潮流计算(a)(a)无备用方式无备用方式(b)(b)有备用方式有备用方式 1 1放射式；放射式；2 2干线式；干线式；3 3链式
30、链式电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.3.1 发电厂的运算功率和变电所的运算负荷图7-5 变电所的运算负荷计算示意图图7-5 变电所的运算功率计算示意图电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算3.发电厂的运算功率发电厂的输出功率减去升压变压器的功率损耗称为发电厂的等值电源功率。4.运算功率 发电厂的等值电源功率减去发电厂输出母线上所有相连线路的充电功率的一半称为发电厂的运算电源功率，简称运算功率。1.变电所的运算负荷指变电所的二次负荷功率加上变压器的功率损耗称为变电所的等值负荷功率。2.运算负荷变电所的等值电负荷
31、功率加上变电所所有相连线路的充电功率的一半称为变电所的运算负荷功率，简称运算负荷。电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.3.2开式网络的潮流计算方法 计算步骤：1、计算电力网各元件参数，作电力网等值电路。2、计算变电所的运算负荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应的节点上，从而组成了只包括运算负荷和运算功率及网络参数的等值网络。3、如果已知电源电压和末端负荷，由末端向首端逐段计算功率损耗，这种情况 由于各点电压未知，可用电网额定电压代替实际电压，求取电力网的功率分布。求得电源功率后，再运用已知电源电压和求得的首端功率向末端逐段求电压降落，计算出各点电压
32、。此过程不必重新计算功率损耗，在110kv的高压电网中也可忽略电压降落的横分量。4如果已知末端电压和负荷，从末端开始逐段交替计算电压降落和功率损耗。向电源端推算功率分布和各节点电压。如果有变压器，还应进行电压归算。电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.4 7.4 简单闭式网络的潮流计算简单闭式网络的潮流计算AcbbcA1A2(a)环式网络(b)两端供电网络图 简单的闭式网络电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.4.1两端供电网络的初步功率分布计算a、b为两个供电电源，设U1U2。忽略网络中功率损耗，都用相同的电
33、压计算功率，令图7-8 两端供电网络的等值网络每个电源送出的功率=供载功率+循环功率电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算如果沿两端供电线路上接有N个负荷，则上式简化为对于均一网电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.4.2两端供电网络的最终潮流分布计算（1）功率分点求出了功率分布之后，有的负荷功率是由两个方向流入的，如图7.4.2中的C 点，这样的点叫功率分点，并用 标出。（2）两端供电网络的最终潮流分布计算如果已知功率分点电压，由功率分点将电网解开为两个开式网络。从功率分点分别由两侧逐段向电源端推算电压降落和功率
34、损耗。当出现有功功率分点和无功功率分点不一致时，一般可从无功功率分点为计算的起点。如果已知电源电压，此时仍由功率分点将电网解开为两个开式网络。此时与已知末端负荷和首端电压的开式网络的潮流计算相同。电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.5电力网络的数学模型7.5.1节点电压方程及节点导纳矩阵电力网络的数学模型指的是由网络有关参数和变量及其相互关系组成、可反映网络性能的数学方程式。L1L3L2123SG1G1G2SG2SD3SD1（a）三母线系统y4123y5y6（b）等值电路电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算各母
35、线的节点功率为列出节点电压方程整理得（b）等值电路y4y6y2y3y5y1132电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算若令写成矩阵形式节点电流列向量节点电压列向量N母线系统的节点方程一般形式电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.5.2 节点导纳矩阵的形成和特点（1）节点导纳矩阵是稀疏矩阵。（2）节点导纳矩阵是方阵，结束等于除参考点外的节点数。（3）节点导纳矩阵的某对角元素等于该节点所连接的导纳的总和。（4）节点导纳矩阵的非对角元素Yij等于连接节点i、j支路导纳的负值。（5）节点导纳矩阵一般是对称矩阵。（6）网络中
36、的变压器用形等值电路表示，仍按上述原则计算。电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.6 功率方程7.6.1 功率方程的导出系统中各节点注入电流与注入功率以标幺值表示的关系式将 代入上式，得节点电压方程直角坐标系下的节点电压和导纳可写成代入功率方程得电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算节点电压以极坐标形式表示极坐标系下的有功功率和无功功率表达式电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.6.2 节点的分类1.PQ节点有功功率P和无功功率Q给定，待求量是节点电压U和。变电所都属于这一
37、类型节点。2.PV节点有功功率P和电压幅值V给定，待求量是无功功率Q和电压相位。选择有一定无功储备的发电厂和具有可调无功电源设备的变电所作为PV节点。3.平衡节点电压幅值和相角给定，求无功功率和有功功率。该节点承担了系统的有功功率平衡，故称为平衡节点。平衡节点和基准节点通常为一个。系统节点分为以下三种类型：电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流计算7.6.3 功率方程用于潮流计算时的约束条件（1）所有节点电压必须满足（2）所有电源节点的有功功率和无功功率必须满足（3）某些节点的相位差应满足电力系统分析电力系统分析第第7 7章章 电电力力系系统统的的潮流计算潮流
38、计算第8章 电力系统的频率调整8.1 电力系统中有功功率的平衡8.5 主调频厂的选择8.2 电力系统的有功功率-频率特性8.4互连电力系统的频率调整8.3 电力系统的频率调整8.1 电力系统中有功功率的平衡8.1.1 电力系统调整频率的必要性同步发电机的感应电势频率和转速之间存在如下关系：频率同步发电机极对数同步发电机转速，r/min同步发电机的转子运动方程：为同步发电机的点角速度标幺值；惯性时间常数原动机输出功率的标幺值；输出电磁功率标幺值；电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整电力系统频率偏差过大，会产生哪些不利影响？（1）对电力用户的影响。（2）对发
39、电厂及电力系统本身的影响。8.1.2有功功率负荷的变动及其调整策略负荷按变化规律大致分为三种：第一种变动负荷频率的一次调整由发电机调速器完成。第二种变动负荷频率的二次调整发电机组调的调频器完成。第三种变动负荷频率的三次调整有功功率平衡，负荷经济分配。图8-1 有功功率负荷电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整8.1.3有功功率平衡和备用容量备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分称为备用容量。备用容量按发电机运行状态分为热备用和冷备用。备用容量按用途分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。为系统中所有有功功率电源发出的功率；为系统中所有的负荷消耗的
40、有功功率；为系统中各元件总的有功功率损耗；有功功率电源与电力系统发电负荷相平衡电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整8.2 电力系统的有功功率-频率特性8.2.1负荷的有功功率-频率静态特性定义：当电力系统处于稳态运行时，系统中有功功率负荷随频率变化的特性称为负荷的有功功率-频率静态特性。电力系统频率为f时，整个系统的有功功率负荷；系统频率为额定值fN时，整个系统的有功功率负荷；为对应有功功率负荷在 中所占的分额。以标幺值表示的有功功率-频率静态特性图中直线的斜率为用标幺值表示为图8-2综合负荷的有功功率频率静态特性电电力力系系统统分分析析第第8 8章章
41、电力系统的频率调整电力系统的频率调整8.2.2 发电机组的有功功率-频率静态特性称为电力系统有功功率负荷的频率调节效应系数，也称为负荷的单位调节功率。离心飞摆式调速系统工作示意图电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整发电机组的有功功率-频率静态特性的斜率为称为发电机组的单位调节功率，用标幺值表示发电机组的调差系数所以图8-4 发电机组的有功功率-频率静态特性电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整8.2.3 电力系统的有功功率-频率静态特性运行点由O移至O，则有注意：（1）只能通过调整发电机单位调节功率KG来控制KS。K
42、G越大，KS越大，系统频率越稳定。（2）因为当发电机满载时，负荷增加引起的频率下降非常严重，所以需要发电机有备用容量。，称为备用系数。其中称为电力系统的单位调节功率，其标幺值为图8-5 频率的一次调整电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整8.3 电力系统的频率调整8.3.1 频率的一次调整单台发电机频率一次调整特性方程：多台装有调速器的机组并联运行时，其等值单位调节功率有多台发电机的电力系统一次调整的调节特性方程有多台发电机并联参加一次调频的注意事项（1）发电机的单位调节功率不可整定的过大。（2）参加频率一次调整的未满载机组越多，系统地单位调节功率才越大。
43、（3）单位调节功率越大的机组承担的有功出力越多。电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整8.3.2 频率的二次调整电力系统的单位调节功率（1）二次调频是无差调节。（2）频率增量的取值均取为最初运行点频率值或减调整后对应的频率值；取发电机和负荷的功率增量均为正值。（3）二次调整负荷增量由主调频机组承担。图8-6 频率的二次调整电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整8.4互连电力系统的频率调整当 或 时，实现无差调节。由上述互连系统可得式中 分别为A、B两电力系统的功率缺额。求解得电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力
44、系统的频率调整电力系统的频率调整（1）当两系统都参加二次调频，且满足 ，联络线上交换功率等于0。（2）当整个系统功率能够平衡时，联络线交换功率最大。电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整8.5 主调频厂的选择1.主调频厂应满足以下要求：（1）拥有足够的调频容量。（2）具有足够快的调频速度。（3）调整时应满足安全及经济性的要求。（4）不应引起联络线上交换功率的波动或使网络中任何中枢点的电压波动超出允许范围。水电厂适应作主调频厂。2.调频厂用于二次调整的容量为电电力力系系统统分分析析第第8 8章章 电力系统的频率调整电力系统的频率调整第9章 电力系统的电压调整
45、9.1电力系统中无功功率的平衡9.2 电力系统的电压管理9.3 电力系统调整电压的基本原理9.4 利用发电机调压9.7 串联电容器调压9.5 改变变压器的分接头调压9.6 并联无功补偿设备调压9.1电力系统中无功功率的平衡9.1.1电力系统调整电压的必要性1.电力系统的电压偏差35KV以上及特殊用户+5%-5%；10KV以下及高压供电和低压电力用户+7%-7%；低压照明用户+5%-10%。2.电力系统调整电压的必要性（1）对电力用户的不利影响。（2）对电力系统的不利影响。电电力力系系统统分分析析第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整9.1.2 电力系统中的无功功率和无功功率损耗1
46、.无功功率负荷异步电动机消耗的无功功率2.电力系统中的无功功率损耗（1）变压器的无功损耗（2）电力线路上的无功损耗充电功率并联电纳的无功损耗励磁损耗漏抗中损耗励磁电抗消耗无功漏抗消耗的无功功率图9-1 异步电动机的无功功率-电压 静态特性电电力力系系统统分分析析第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整9.1.3 电力系统中的无功功率电源1.同步发电机2.静电电容器3.调相机4.静止无功补偿器电电力力系系统统分分析析第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整9.1.4 无功功率的平衡电力系统无功功率平衡的关系式是所有无功功率电源发出的感性无功功率；是无功负荷消耗的感性无功功
47、率；为电网的无功损耗之和。图9-2 无功功率平衡与电压水平的关系电电力力系系统统分分析析第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整9.2 电力系统的电压管理9.2.1 电压波动的限制措施什么是电压波动和闪变？是反映电压幅值在一定范围内有规则变化时，电压最大值与最小值之差相对于额定电压的百分比，或电压幅值不超过0.9-1.1的一系列随机变化。限制电压波动和闪变的方法（1）由大容量变电所用专用母线或线路向这类负荷供电。（2）在发生电压波动的地点和电源之间装设串联电容器补偿线路等元件的感抗。（3）将一般负荷和波动负荷分开，并在波动负荷的供电线路上设置静止补偿器。波动负荷电源输电系统一般负荷
48、限制电压波动的措施波动负荷电源输电系统一般负荷电电力力系系统统分分析析第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整9.2.2 中枢点的电压管理1.中枢点的电压管理什么是中枢点？电压中枢点是指大型发电厂和枢纽变电所的母线，系统电压管理通常是对电压中枢点的电压进行控制和调整。2.中枢点的调压方式逆调压：最大负荷时升高电压，最小负荷时降低中枢点电压。调压范围105%UN%UN。顺调压：最大负荷时允许中枢点电压降低；最小负荷时允许中枢点电压升高。调压范围102.5%UN 107.5%UN。恒调压：在任何负荷下，中枢点的电压均保持为大约恒定的数值。调压范围（102 105%）UN。逆调压，顺调压
49、，恒调压电电力力系系统统分分析析第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整9.3 电力系统调整电压的基本原理调整用户端电压Ub的措施：（1）调节励磁电流以改变发电机端电压UG。（2）适当选择变压器的变比k。（3）并联无功补偿设备，改变无功功率Q的分布。（4）串联电容器抵偿感抗，改善网络的电抗参数X。图9-11 简单电力系统电压关系图（a）简单电力系统电压关系图（b）等值电路图负荷节点b的电压电电力力系系统统分分析析第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整9.4 利用发电机调压 图 发电机逆调压时的电压分布（a）系统图（b）电压分布 图 多电压级系统中的电压损耗电电力力系系
50、统统分分析析第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整9.5 改变变压器的分接头调压9.5.1降压变压器分接头的选择图 降压变压器及其等值电路（1）最大负荷时，变压器的变比得（2）最小负荷时，选择的高压绕组分接头电压为（3）变压器的分接头取平均值电电力力系系统统分分析析第第9 9章章 电力系统的电压调整电力系统的电压调整9.5.2 升压变压器分接头的选择图 升压变压器及其等值电路 最大、最小负荷时所选变压器的分解头电压为9.5.3 三绕组变压器分接头的选择双绕组变压器分接头选择公式同样适用，同时考虑电源连接情况与电压的要求。9.5.4 有载调压变压器的使用电电力力系系统统分分析析第第