电力系统分析考点总结吐血整理.docx

1、电力系统分析考点总结吐血整理电力系统分析考点总结第三章理想同步电机1， 忽略磁路饱与,磁滞,涡流等影响,假设电机铁芯部分得导磁系数为常数;2， 电机转子在结构上对于纵轴与横轴分别对称;3， 定子得a,b,b三相绕组得空间位置互差120度电角度,在结构上完全相同,她们均在气隙中长生正弦分布得磁动势;4， 电机空载,转子恒速旋转时,转子绕组得磁动势在定子绕组所感应得空载电势就是时间得正弦函数;5， 定子与转子得槽与通风沟不影响定子与转子得电感,即认为电机得定子与转子具有光滑得表面。假定正向得选择定子回路中,定子电流得正方向即为由绕组中性点流向端点得方向,各相感应电势得正方向与相电流得相同,向外电路

2、送出纵向相电流得极端相电压就是正得。在转子方面,各个绕组感应电势得正方向与本绕组电流得正方向相同。向励磁绕组提供正向励磁电流得外加励磁电压就是正得。两个阻尼回路得外加电压均为零。帕克变换目得(为何进行):在磁链方程中许多电感系数都就是随转子角a而周期变化。转子角a又就是时间得函数,因此,一些自感系数与互感系数也就是将随时间而周期变化。若将磁链方程式带入电磁方程式,则电磁方程将成为一组以时间得周期函数为系数得微分方程。这类方程组得求解就是颇为困难得。为了解决这个困难,可以通过坐标变换,用一组新得变量代替原来得变量,将变系数得微分方程变换成为常系数微分方程,然后求解。物理意义:采用派克变换,实现从

3、a,b,c坐标系到d,q,o坐标系得转换,把观察者得立场从静止得定子上转到了转子,定子得三相绕组被两个同转子一起旋转得等效dd绕组与qq绕组所代替,变换后,磁链方程得系数变为常说,大大简化计算同步电机基本方程得实用化中采用了哪些实用化假设？其实用化范围就是什么？基本方程得实用化中采用了以下实用化假设(1)转子转速不变并等于额定转速。(2)电机纵轴向三个绕组只有一个公共磁通,而不存在只同两个绕组交链得漏磁通。为了便于实际应用,还可根据所研究问题得特点,对基本方程作进一步得简化。(3)略去定子电势方程中得变压器电势,即认为d=q=0,这条假设适用于不计定子回路电磁暂态过程或者对定子电流中得非周期分

4、量另行考虑得场合。(4)定子回路得电阻只在计算定子电流非周期分量衰减时予以计及,在其她计算中则略去不计。上述四项假设主要用于一般得短路计算与电力系统得对称运行分析。第四章1. 节点导纳矩阵得主要特点。(1,导纳矩阵得元素很容易根据网络接线图与支路参数直观地求得,形成节点导纳矩阵得程序比较简单2,导纳矩阵就是稀疏矩阵,它得对角线元素一般不为零,但在非对角线元素中则存在不少零元素。)节点导纳矩阵得修改1， 从网络得原有节点i引出一条导纳为yik得支路,同时增加一个节点k。由于节点数加一,导纳矩阵将增加一行一列。新增得对角线元素Ykk=Yik。新增得非对角元素中,只有Yik=Yki=yik,其余得元

5、素都为零。矩阵得原有部分,只有节点i得自导纳应增加Yii=yik。2， 在网络得原有节点i,j之间增加一条导纳为yij得支路。由于只增加支路不增加节点,故导纳矩阵得阶次不变。因而只要对于节点i、j有关得元素分别增添以下得修改增量即可Yii=Yjj=yij, Yij=Yji=yij其余得元素都不必修改。3， 在网络得原有节点i、j之间切除一条导纳为yij得支路。这种情况可以当作就是在i、j节点间增加一条导纳为一yij得支路来处理,因此,导纳矩阵中有关元素得修正增量为Yii=Yjj= yij, Yij=Yji=yij。第五章同步发电机突然三相短路得物理过程电力系统发生短路故障时,大多数情况下作为电

6、源得同步发电机不能瞧成无限大容量,其内部也存在暂态过程,因而不能保持其端电压与频率不变。所以一般在分析与计算电力系统短路时,必须计及同步发电机得暂态过程。由于发电机转子得惯量较大,在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速,只考虑发电机得电磁暂态过程。同步发电机稳态对称运行时,电枢磁势得大小不随时间而变化,在空间以同步速度旋转,由于它与转子没有相对运动,因而不会在转子绕组中感应出电流。但就是于电感回路得电流不能突变,定子绕组中必然有其它自由电流分量产生,从而引起电枢反应磁通变化。这个变化又影响到转子,在转子绕组中感生出电流,而这个电流又进一步影响定子电流得变化。定子与转子绕组电流得互

7、相影响就是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路得显著特点,同时这种定、转子间得互相影响也使暂态过程变得相当复杂。非周期分量出现得原因、非周期分量取得最大值得条件及三相非周期分量电流起始值得关系答:非周期分量就是为了维持短路瞬间电流不变而出现得自由分量;非周期分量取得最大值得条件就是短路前空载,短路发生在电压瞬时值过零瞬间(在不计各元件电阻情况下);三相非周期分量得起始值不同,如果短路前空载,则有三相非周期分量起始值之与为零,因为它们分别等于短路后瞬间各自所在相周期分量瞬时值得负值,由于三相周期分量对称,其瞬时值之与为零,所以三相非周期分量起始值之与为零。分析同步发电机三相短路时假定发电机磁路

8、不饱与得目得就是什么？答:当磁路不饱与时,发电机得各种电抗为常数,发电机得等值电路为等值电路,这就为分析中应用迭加原理创造了条件。同步发电机机端突然三相短路时,定子绕组电流中包含哪些电流分量？转子励磁绕组中包含哪些电流分量？阻尼绕组中包含哪些电流分量?它们得对应关系与变化规律就是什么？答:定子电流中包含基频周期分量、非周期分量与倍频分量;转子励磁绕组中包含强制直流分量、自由非周期分量与基频交流自由分量;d轴阻尼绕组中包含非周期自由分量与基频交流自由分量;q轴阻尼绕组中仅包含基频交流分量。定子绕组中基频周期分量电流与d轴阻尼绕组、励磁绕组中得非周期分量相对应,并随着转子励磁绕组中非周期自由分量与

9、d轴阻尼绕组中非周期分量得衰减而最终达到稳态值(与转子励磁绕组中强制直流分量相对应);定子绕组中非周期分量与倍频分量与转子励磁绕组、阻尼绕组中得基频交流分量相对应,并随着定子绕组非周期分量与倍频分量衰减到零而衰减到零。同步发电机原始磁链方程中出现变电感系数得主要原因？解决方法？答:(1)转子得旋转就是定,转子绕组间产生相对运动,在凸极机中有些磁通路径得磁导也随着转子得旋转作周期性变化,致使定,转子绕组间得互感应系数随着转子位置发生周期性变化。（2）转子在磁路上致使分别对于d轴与q轴对称而不就是随意对称得。转子得旋转也导致定子各绕组得自感与互感得周期性变化。解决方法:由于电机在转子得纵轴向与横轴

10、向得磁导都就是完全确定得,为了分析电枢磁势对转子磁场得作用,可以采用双反应理论把电枢磁势分解为纵轴分量与横轴分量,这就避免了在同步电机稳态分析中出现变参数得问题。同步电机发生三相突然短路时,定子,转子绕组中各长生哪些电流分量,它们之间得关系如何,各按什么时间常数衰减同步电机发生三相突然短路时,定子绕组中将产生基频自由电流,非周期电流,倍频电流三种自由电流分量以及稳态短路强制分量;转子绕组除了有励磁电压产生得励磁电流这种强制分量外,还会相对产生自由直流与基频交流两种自由电流分量。这些电流分量得分析就是以磁链守恒原则为基础得。在短路产生后,定子绕组中将同时出现2种电流:一种就是基频电流,产生一个同

11、步旋转地磁势对定子各相绕组产生交变磁链,用以抵消转子主磁场对定子各相绕组产生得交变磁链;另一种就是直流,共同产生一个在空间静止得磁势,它对各相绕组分别产生不变得磁链,这样维持定子三相绕组得磁链初值不变。当转子旋转时,由于转子纵轴向与横轴向得磁阻不同,只有在恒定磁势上增加一个适当磁阻变化得具有两倍同步频率得交变分量,才可能得到不变得磁通。因此,定子三相电流中,还应有两倍同步频率得电流,与直流分量共同作用,才能维持定子绕组得磁链初值不变。突然短路后,定子电流将对转子产生强烈得纯去磁性得电枢反应。为了抵消电枢反应得影响,维持磁链不变,励磁绕组将产生一项直流电流。定子电流倍频分量所产生得两倍同步速得旋

12、转磁场,也对转子绕组产生同步频率得交流磁链。为了抵消定子直流与倍频电流产生得电枢反应,转子绕组中将出现同步频率得电流。转子绕组中得这项基频电流也要反作用于定子。各种自由电流分量将随着时间逐步衰减,对于无阻尼绕组得电机与有阻尼绕组电机其衰减得时间常数有所不同。 对于无阻尼绕组同步电机,定子自由电流得非周期分量按定子绕组得时间常数Ta衰减,同它有依存关系得定子电流倍频分量以及转子电流得基频分量也按照同一时间常数衰减;励磁绕组得自由电流以及同它有依存关系得定子基频电流得自由分量按照励磁绕组得时间常数Td衰减。对于有阻尼绕组同步电机,定子自由电流得非周期分量按定子绕组得时间常数Ta衰减,同它有依存关系

13、得定子电流倍频分量以及转子个绕组中基频电流得也按照同一时间常数衰减;定子横轴基频电流得自由分量同横轴阻尼绕组得自由直流对应,按照横轴阻尼绕组得时间常数Tq衰减;定子纵轴基频电流得自由分量同励磁绕组与纵轴阻尼绕组得自由直流对应,可以近似分为按不同得时间常数衰减得两个分量,其中迅速衰减得分量称为次暂态分量,时间常数为Td,衰减比较缓慢得分量称为暂态分量,其时间常数为Td,且有TdTd。第十一章潮流计算三种节点PQ节点 注入有功功率Pi与无功功率Qi就是给定得。相当于实际电力系统中得一个负荷节点,或有功与无功功率给定得发电机母线。通常变电所都就是这一类型得节点。PV节点(电压控制母线)有功功率Pi与

14、电压幅值Ui为给定。这种类型节点相当于发电机母线节点,或者相当于一个装有调相机或静止补偿器得变电所母线。一般选择有一定无功储备得发电厂与具有可调无功电源设备得变电所为PV节点。平衡节点 用来平衡全电网得功率。平衡节点得电压幅值Ui与相角i就是给定得,通常以它得相角为参考点,即取其电压相角为零。一个独立得电力网中只设一个平衡节点。一般选主调频发电厂为平衡节点。雅克比矩阵得特点:1矩阵中各元素就是节点电压得函数,在迭代过程中,这些元素随着节点电压得变化而变化;2导纳矩阵中得某些非对角元素为零时,雅可比矩阵中对应得元素也就是为零、若0ijY ,则必有0ijJ ;3雅可比矩阵不就是对称矩阵潮流计算得约

15、束条件答:(1)所有节点电压必须满足 ;(2)所有电源节点得有功功率与无功功率必须满足 , ;（3）某此节点之间电压得相位差应满足牛顿拉夫逊法潮流计算基本原理牛顿拉夫逊法实质上就就是切线法,就是一种逐步线性化得方法潮流计算得基本步骤答:(1)形成节点导纳矩阵。(2)设定节点电压得初值。(3)将各节点电压初值代入求得修正方程式中得不平衡量。(4)将各节点电压初值代入求雅可比矩阵得各元素。(5)求解修正方程式,求得各节点电压得增量。(6)计算各节点电压得新值,返回第3步进入下一次迭代,直到满足收敛判据为止。(7)最后计算平衡节点功率与线路功率、损耗。PQ分解法潮流计算PQ分解法师极坐标形式牛顿拉夫

16、逊法潮流计算得一种简化算法。这些简化只涉及修正方程得系数矩阵,并未改变节点功率平衡方程与收敛判据,因而不会降低计算结果得精度。第十五章同步运行状态:所有并联运行得同步电机都有相同得电角速度。表征运行状态得参数具有接近于不变数值。电力系统同步稳定性:电力系统在运行中收到微笑得或大得扰动后能否继续保持系统中同步电机间同步运行得问题称为电力系统同步稳定性。电力系统同步稳定性就是根据受扰后系统中并联运行得同步发电机转子之间得相对位移角得变化规律来判断得,因此,这种性质得稳定性又称为功角稳定性。功角概念:功角在电力系统稳定问题得研究中占有特别重要得地位。它除了表示电势与电压之间得相位差,即表征系统得电磁

17、关系之外,还表明了各发电机转子间得相对运动。功角特性:角度为电势Eq与电压V之间得相位角。因为传输功率得大小与相位角密切相关,因此又称为功角或功率角。传输功率与功角得关系Pe=f()称为功角特性或功率特性。电力系统静态稳定性:电力系统在运行中收到微小扰动后吗,独立回复到它原来得运行状态得能力。判别系统在给定得平衡点运行时就是否具有静态稳定: 极限形式0。暂态稳定:电力系统在正常运行时,收到一个大得扰动后,能从原来得运行状态,不失去同步地过度到新得运行状态,并在新运行状态下稳定得运行。惯性时间常数:反映发电机转子机械惯性得重要参数,就是转子在额定转速下得动能得两倍除以基准功率。暂态稳定判据:可以

18、用电力系统受大扰动后功角随时间变化得特性作为暂态稳定得判据。第十六章凸极式发电机功率特性:与隐极发电机不同,多了一项与发电机电势,即与励磁无关得两倍功角得正弦项,该项就是由于发电机纵、横轴磁阻不同而引起得,故又称为磁阻功率。磁阻功率得出现,使功率与功角成非正弦关系。网络接线及参数对功率特性得影响1、串联电阻得影响:由于串联电阻得存在,发电机得功率特性PEq(),与无电阻时相比,向上移动了Eq2/sin,向右移动了角。而系统得功率特性PV()正好相反,向下移动了V2/sin,向左移动了角。2、并联电阻:由于12Xd,所以在电势Eq与电压V与并联电抗接入前相同时,接入并联电抗将使功率极限减小。无调

19、节励磁时发电机端电压得变化当不调节磁力而保持电势Eq不变时,随着发电机输出功率得缓慢增加,功角也增大,发电机端电压VG 便要减小。直接联接两个不变电势节点间得输电系统中任一点得电压,随着两个电势间得相角增大,其值均要减小,减小得程度取决于改点与两个电势间得电气距离。当两个不变电势大小相等时,两电势间得电气距离得中点,其电压减小最多。两个电势间得相角为0或360时,电气中点得电压最高;两电势间得相角为180时,电器中点得电压最低。相角为180时电压最低得点称为振荡中心。自动励磁调节器对功率特性得影响发电机装设自动励磁调节器后,当功角增大、VG 下降时,调节器将增大励磁电流,使发电机电势Eq增大,

20、直到端电压恢复(或接近)整定值VG0为止。由功率特性PEq=sin可以瞧出,调节器使Eq随功角增大而增大,故功率特性与功角不再就是正弦关系了。它在90得某一范围内,仍然具有上升得性质。这就是因为在90附近,当增大时,Eq得增大要超过sin得减小。实际上,一般得励磁调节器并不能完全保持VG不变,因而VG将随功率P及功角得增大而有所下降。但Eq则将随P及得增大而增大。在实际计算中,可以根据调节器得性能,认为它能保持发电机内得某一个电势为恒定,并以此作为计算功率特性得条件(通常称为发电机得计算条件或叫维持电压得能力)复杂电力系统功率特性特点:1、任一发电机输出得电磁功率,都与所有发电机得电势及电势间

21、得相对角有关,因而任一发电机运行状态得变化,都要影响到所有其余发电机得运行状态。2、任一发电机得功角特性,就是它与其余所有发电机得转子间相对角得函数,就是多变函数,因而不能在 P平面上画出功角特性。同时公交极限得概念也不明确,一般也不能确定其功率极限。第十七章暂态稳定分析计算得基本假设？原因？基本假设1、忽略发电机定子电流得非周期分量与与它相对应得转 子电流得周期分量、 原因一方面由于定子非周期分量电流衰减时间常数很小,另一方面,所产生得转矩以同步频率作周期变化,其转矩近似为 , 所产生得转矩以同步频率作周期变化,其转矩近似为0,由于转子机械惯性 较大,因而对转子整体相对运动影响很小。2、发生

22、不对称短路故障时,不计零序与负序电流对转子运动得影响、 原因负序分量平均转矩近似为0;零序不产生转矩。3、忽略暂态过程中发电机得附加损耗、 原因 这些附加损耗对转子得加速度有一定得制动作用,但其数值不大,忽略它们使计算结果略保守4、不考虑频率变化对系统参数得影响、 原因:发电机得转速偏离同步转速不多,可以考虑频率变化对系统参数得影响引起电力系统大扰动得主要原因(1)负荷得突然变化,如投入或切除大容量得用户等;(2)切除或投入系统得主要元件,如发电机、变压器及线路等;(3)发生短路故障,短路故障扰动最严重,作为检验系统就是否具有暂态稳定得条件。等面积定则答:当加速面积与减速面积大小相等时,转子动

23、能增量为零,发电机重新恢复到同步速度。当不考虑振荡中得能量损耗时,可以再功角特性上,根据等面积定则简便地确定最大摇摆角max,并判断出系统稳定性。最大可能得减速面积大于加速面积,就是保持暂态稳定得条件。极限切除角当最大可能得减速面积小于加速面积时,如果减小切除角C,这既减小了加速面积,又增大了最大可能减速面积。这就有可能使原来不能保持暂态稳定得系统变成能保持暂态稳定了。如果在某一切除角时,最大可能得减速面积与加速面积大小相等,则系统处于稳定得极限情况。这个角度称为极限切除角Clim简单电力系统暂态稳定判断得极值比较法为了判断系统得暂态稳定性,还必须知道转子抵达极限切除角所用得时间,即所谓切除故

24、障得极限允许时间(简称为极限切除时间tclim)若CClim,系统就是暂态稳定得,若tctclim,系统就是暂态稳定得。复杂电力系统暂态稳定得近似计算得简化假设:（1）发电机用电抗xd及其后得电势E表示,E=常数,而且用E得相位代替转子得“绝对”角;（2）符合用恒定阻抗表示;（3）不考虑原动机得调节作用,即PT=常数。复杂系统暂态稳定计算得特点:1。发电机转子运动方程也就是用每一台发电机得“绝对”角i与“绝对”角速度i 来描述得,计算公式简单。2、发电机得电磁功率就是n1个相对角ij得函数。3、对复杂电力系统不能再用等面积定则来确定极限切除角,而就是按给定得故障切除时间tc进行计算,算到t=t

25、c时刻,以系统再发生一次扰动来处理,从而算出发电机得摇摆曲线。复杂电力系统暂态稳定得判断:系统受到大得干扰后各发电机之家能否继续保持同步运行,就是根据各发电机转子之间相对角得变化特性来判断得。在相对角中,只要有一个相对角随时间变化趋势就是不断增大得,系统就是不稳定得。如果所有相对角经过振荡之后都能稳定在某一值,则系统就是稳定得。第十八章运动稳定性得基本概念:对一个动力学系统通常就是用一组微分方程来描述其运动状态得。例如,电力系统用转子运动方程来描述发电机转子得机械运动;用同步电机得基本方程派克方程来描述发电机得电磁运动等等。动力学系统得运动状态及其性质,就是由这些微分方程组得解来表征得。未受扰

26、运动得稳定性必须通过受扰运动得性质来判断。李雅普诺夫稳定性判断原则:（1）若线性化方程A矩阵得所有特征值得实部均为负值,线性化方程得解释稳定得,则非线性系统也就是稳定得。（2）若线性化方程得A矩阵至少有一个实部为正值得特征值,线性化方程得解就是不稳定得,则非线性系统也就是不稳定得。（3）若线性化方程得A矩阵有零值或实部为零得特征值,则非线性系统得稳定性需要计及非线性部分R(X)才能判定。一个非线性系统得稳定性,当扰动很小时,可以转化为线性系统来研究它。这种方法称为小扰动法。微小扰动得静态稳定性就是研究电力系统在平衡点附近得“邻域”特性问题,而大扰动得暂态稳定性就是研究电力系统从一个平衡点向另一

27、个新得平衡点(或经多次大扰动后回到原来得平衡点)得过渡特性问题。用小扰动法分析计算电力系统静态稳定得步骤:1、列些电力系统各元件得微分方程以及联系各元件关系得代数方程。2、分别对微分方程与代数方程线性化。3、消去方程中得非状态变量,求出线性化小扰动状态方程及矩阵A。4、进行给定运行情况得初态计算,确定A矩阵个元素得值。5、确定或判断A矩阵特征值实部得符号,判断系统在给定得运行条件下就是否具有静态稳定性。方法有二:直接求出A矩阵得所有特征值;求出式得特征方程,有特征方程得系数间接判断特征值实部得符号。参考轴选择:为了消除零特征值,在复杂电力系统中,必须用相对角作为变量;当不存在比例于”绝对”速度

28、得阻尼项时,还必须以相对速度作为变量,也就就是说,要以某一台发电机得转子作为参考轴来列写小扰动方程简单电力系统静态稳定判据1、不计阻尼作用时 判据为 SEq=0,与此相对应得用运行参数表示得稳定判据为0902、计阻尼作用时 (1)综合阻尼系数D0时,正阻尼 当SEq0,且D24SEqTJ/N时,系统就是稳定得。通常称为过阻尼得情况。 当SEq0,但D24SEqTJ/N时,就是一个衰减得震荡,系统稳定。当SEq0时,系统不稳定,非周期失去稳定。(2)D0,负阻尼,将就是一个振幅不断增大得振荡。通常称为周期性得失去稳定,有时又称自发振荡。在D0导致自发振荡而失去稳定得过程中,发电机工作点在P平面上

29、讲围绕平衡点作逆时针方向旋转。自动励磁调节器对简单系统静态稳定得影响、（1）比例式励磁调节器可以提高与改善系统静态稳定性。其扩大了稳定运行范围,发电机可以运行在SEq90得一定范围内,也增大了稳定极限功率,提高了输送能力。(2)具有比例式励磁调节器得发电机不能运行在SEq0作为静态稳定判据来计算储备系数,这意味着用功率极限Pm来代替稳定极限Psl,改用Ksm(P)=PmPG0/PG0100计算Ksm(P)时,首先根据发电机装设得励磁调节器特性与整定得参数,确定发电机得计算条件,然后根据给定得运行方式,进行潮流计算,求出发电机得电势及此时得功率PG0,接着根据计算条件,计算功率特性与功率极限,最后用式子计算Ksm(P),检验它就是否满足规定得要求。第十九章提高系统稳定性与输送能力得一般原则就是:尽可能多地提高电力系统得功率极限;抑制自发振荡得发生;极可能减小发电机相对运动得振荡幅度。可以采取下面措施:1， 改善电力系统基本元件得特性与参数2， 采用附加装置提高电力系统稳定性3， 改善电力系统运行方式以及其她措施改善电力系统基本元件得特性与参数:1， 改善发电机及其励磁调节系统得特性2， 改善原动机得调节特性3， 减小变压器得电抗4， 改善几点保护与开关设备得特性5， 改善数电线路得特性(1提高输电线路得额定电压,2改变输