电力系统分析总结

1、有发电厂中的电气部分、各类变电所、输配电线路及各种类型的用电器组成的整体，称为电力系统

2、按电压等级的高低，电力网可分为：1低压电网（<1kv） 2中低电网（1<V<10kv） 3高压网（35kv<V<220kv） 4、超高电网（330~750KV） 5、特高压网（V>1000kv）

3、负荷的分类：1.按物理性能分：有功负荷、无功负荷 2.按电力生产与销售过程分：发电负荷、供电负荷、和用电负荷 3.按用户性质分：工业、农业、交通运输业和人民生活用电负荷 4.按负荷对供电的可靠性分：一级、二级、三级负荷

4、我国电力系统常用的4种接地方式：1.中性点接地 2.中性点经消弧线圈接地 3.中性点直接接地 4.中性点经电阻的电抗接地 小电流接地方式：（1.2） 优点：①可靠性能高 ②单相接地时，不易造成人身或轻微轻微的人身和设备安全事故 缺点：经济性差、容易引起谐振，危及电网的安全运行。 大接地电流方式：（3.4） 优点：①能快速的切除故障、安全性能好 ②经济性好。 缺点：系统供电可靠性差（任何一处故障全跳）

5、消弧线圈的工作原理：在单相接地时，可以线圈的电流Il补偿接地点的容性电流消除接地的不利影响 补偿方式：① 全补偿：Ik=Il时，Ie=0.容易发生谐振，一般不用 ②负补偿，Il< Ik时，Ie为纯容性，易产生谐振过电压 ③过补偿：Il>Ik时，Ie为纯感性，一般都采用过电压法。

6、架空线路的组成：①导线、②避雷线、③杆塔、④绝缘子、⑤金具

7、电力网的参数一般分为两类：一类是由元件结构和特性所决定的参数，称为网络参数，如R、G、L等；另一类是系统的运行状态所决定的参数，称为运行参数，如I、V、P等。

8、分裂导线用在什么场合，有什么用处？ 一般用在大于350kv的架空线路中。可避免电晕的产生和增大传输容量。

9、导线是用来反映的架空线路的泄漏电流和电晕所引起的有功损耗的参数。

10、三绕组变压器的绕组排列方式：①中、高、低 ②低、中、高 排列原则：①高压绕组电压高，故绝缘要求也高，一般在最外层、 ②升压变压器一般采用：----

11、标么值：是指实际有名值与基准值得的比值。优点：可以用来简化计算 缺点：同一实际值可能对应着多个不同的标么值。基准值的选取：①基准值的单位应与有名值的单位相同、②所选取的基准值物理量之间应符合电路的基本关系、 ③P33

12、短路：指一切不正常的相与相之间的或相与地面之间的通路。 形式：①三相电路、②单相短路接地、③两相短路、④两相短路接地。

13、短路计算的任务; ①在选择电气设备时，要保证电气设备要有足够的动稳定性和热稳定性，这都

要以短路计算为依据。②为了合理地配置各种继电保护装，并正确整定其参数，必须进行短路电流的计算。③在设计发电厂的变电所的主接线时，需要对各种可能的设计方案进行详细的技术经济比较，以便确定最优设计方案，这也要以短路计算为依据。④进行电力系统暂态稳定的计算，也包含一些电流计算的内容。

14、无穷大电源：是一种为了理论上简化分析的需要，所假定的可以输出无穷大的功率的电源。 特点：①电源频率和电压保持不变、②电源的内阻为零。

15、短路要做的假设：①由无穷大电源供电、②短路前处于稳态、③电路三相对称。

16、短路电流实际上包括两个分量：①是周期性分量，即稳态短路电流，它是短路电流中的强迫分量，其幅值Im取决于电源电动势的幅值和电路参数。②是非周期分量，它是短路电流中的自由分量，按指数形式衰减。

17、短路冲击电流：是指短路电流中最大可能的瞬时值，同非周期分量有关。

18、对称分量法：是将一组不对称的三相量看成三组不同的对称三相量之和。 三相量为：①正序分量：各相量的绝对值相等、相互之间有120°的相位，且与系统在正常对称运行下的相序相同。Ib1=Ia1?e-j120、Ic1= Ia1?ej120; ②负序分量：各相量的绝对值相等，相互之间有120°的相位差但与正常运行时的相许相反，以A相为基准相，有Ib2=Ia2?ej120、Ic2=Ia2?ej-120；③零序分量：各相量的绝对值相等，相位相同，也即Ia0=Ib0=Ic0。

19、力系统元件的序参数：同步发电机的负序和零序阻抗：正序电抗、负序电抗、零序电抗。

20、电网中各发电机之间合并的条件：①发电机的特性（类型、参数等）是否大致相同， ②发电机到短路点的电气距离是否大致相等。

21、短路功率主要用来校验断路器的切断能力。

22、不对称故障：①纵向故障：指的是网络中的两个相邻节点k和k′之间出现不正常的断开或三相阻抗不相等的情况。②横向故障：

23、非全相断线：是指一相断线和两相断线的非全线断线形式。 非全相断线的运行是在故障口出现了某种不对称状态，系统的其余某部分的参数还是三相对称的，可以运用对称分量法进行分析。

24、潮流计算的几个量：①电压降落：指供电支路首末端电压的相位差；②电压损耗：指供电支路首末端两端电压的数量差，即为（U1-U2）；③电压偏移：指电网中某点的实际电压U与其额定电压UN之差，有时用百分数表示，即：电压偏移=（U-Un）/Un*100% ; ④电压调整：指线路末端在空载时的电压U20与负载时的电压U2的数量差。由于输电线路的电容效应，特别是超高压输电线路的电容效应，在空载时线路末端电压值上升较大。

25、电源输出的功率由两部分组成：①一部分与负荷和线路阻抗有关、②第二部分与负荷无关，只与两端电源的电压差和线路阻抗有关，称为循环功率。

26、通过对负荷节点的功率流向的分析会发现：①有的负荷只需要单方向提供电力就能满足负荷供电的要求，②而有的负荷必须从两个方向或两个以上方向同时同时提供电力才能满足负荷的供电要求。这种必须同时从两个方向或以上提供电力才能满足负荷供电要求的负荷节点，称为功率分点。

27、闭式网络中电压最低点的判断：功率分点就是整个电力网电压的最低点。①在较高电压级的电网中，由于X>>R，此时电压最低点往往是无功功率分点。②在较低电压级的电网中，由于R>>X,此时电压最低点往往是有功功率分点。

28、潮流计算的主要内容：①电流和分布的计算、②节点电压和电压损耗的计算、③功率损耗的计算。

29、对每个节点i来讲，通常有四个变量：①发电机发出的有功功率和无功功率、②电压幅值和相位

30、根据电力系统的实际运行条件，一般将节点分为以下三种类型：①PQ节点：这类节点P和Q是给定的，节点电压（幅值、相位）是待求量。电力系统中的绝大多数节点属于这一类型。②PU节点：这类节点是P和U是给定的，节点的Q和电压的相位待求。③平衡节点：平衡节点只有一个，它的电压幅值U和相位已给定，P和Q为待求量。

31、①平衡节点：在潮流分布算出之，网络中的功率损耗是未知的。因此网络中至少有一个节点的P不能给定，这个节点承担了系统的有功功率平衡，故称为平衡节点。②基准节点：必须选定一个节点，指定电压相位为0，作为计算各点电压相位的参考。这个节点称为基准节点。习惯上把基准节点和平衡节点选为同一点，称为平衡节点。

32、高斯—塞得尔潮流计算步骤： P130 功率因数：cos＠=Pmax/Sn

33、每一次选代中，对于PU节点，必须作以下几项计算：①修正节点电压、②计算节点无功功率、③无功功率超限检查。

34、几种常见的无功功率电源：①同步发电机、②同步调相机及同步电动机、③并联电容器、④静止无功功率补偿器svc、⑤ 高压输电线的充电功率。

35、中枢点电压的调节方式：①逆调压：对于中枢点至各负荷点的供电线路较长，各负荷变化规律大致相同，且负荷波动较大的网络中，在最大负荷时，线路上电压损耗增大，适当提高中枢电压以抵偿增大的电压损耗防止负荷点的电压过低；在最小负荷时，线路上电压损耗减小，适当降低中枢点电压以防止负荷点的电压过高。这种在最大负荷时提高中枢电压，在最负荷时降低中枢点电压的调压方式i，称为逆调压。②顺调压：对于负荷变化较小哦，线路不长的网络，在允许电压偏移范围内，最大负荷时，电压可以低一些；最小负荷时，电压可以搞一些，这种方式称为顺调节。③恒调压：对于负荷变动较小，供电线路上电压损耗也较小的电力网络，无论是最大负荷还是最小负荷，只要中枢点电压维持在允许电压偏移范围内的某一个或较小范围内，就是可以保证各负荷点的电压质量。

36、变压器的分接头：一般设在高压和中压绕组上。对于6300kv?A 及以下的变压器中，高压侧有三个分接头。每个分接头可使电压变化5%，各分接头电压分别为：0.95Un、Un、1.05Un。对于容量为8000kv?A 及以上的变压器，高压侧有5个分接头。各分接头电压分别为：0.95Un、0.975Un、Un、1.025Un、1.05Un，记为：Un（+/-）2*2.5%

37、绕组变压器：三绕组变压器除高压侧有分接头外，一般中压侧也有分接头可供选择。首先根据低压侧母线的调压要求，在高—低压绕组之间进行计算，选取高压侧的分接头电压，即变比Uth/Un;然后根据中压侧母线的调压要求及选取的高压侧分接头电压Uth在高—中压侧绕组之间进行计算，选取中压侧的分接头电压Utm。确定变比为Uth/Utm/Un1

38、频率的一次调整：当负荷波动时，将引起频率的变化。这时发电机组的出力在调速器的作用下，也将作适当的调整；负荷从系统中吸收的实际功率也将作一定调整，从而在新的频率下，达到新的功率平衡。

39、频率的二次调整：一次调整是由调速器来调节，其结果是发电机增加的输入功率小于实际增加的负荷功率，此时频率仍旧小于fn。为了使系统稳定运行在fn下，此时用自动调频装置去调整，使发电机的静态曲线向上平移，直至系统发电机组的输入功率能符合负荷功率的增长的需要使系统频率运行于fn上。 序参数：对称的三相电路中流过不同序列的电流时，所遇到的阻抗是不同的，然而同一相序的电压和电流间仍符合欧姆定律。

40、降低网损的技术措施：①提高用户处的功率因数，避免无功功率还距离传送；②在闭式网络中实行功率经济分布；③组织变压器经济运行; ④合理组织各发电厂经济运行；⑤合理选择导线的截面积；⑥调整用户的负荷曲线，调峰节电。⑦合理安排检修计划；⑧适当提高电力网的运行电压水平。

41、等微增率准则：就是运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷，这样就是使系统总的燃料消耗为最小，从而是最经济的。

42、提高电力系统静态稳定性的措施：①减小元件的电抗、②采用自动调节励磁装置、③改善系统的结构和采用中间补偿设备。

 

第二篇：电力系统分析基础知识点总结

电力系统分析基础

                              目录

稳态部分

一．电力系统的基本概念

填空题

简答题

二．电力系统各元件的特征和数学模型

填空题

简答题

三．简单电力网络的计算和分析

填空题

简答题

四．复杂电力系统潮流的计算机算法

       简答题

五．电力系统的有功功率和频率调整

1．电力系统中有功功率的平衡

2．电力系统中有功功率的最优分配

3．电力系统的频率调整

六．电力系统的无功功率和频率调整

1．电力系统的无功功率平衡

2．电力系统无功功率的最优分布

 3．电力系统的电压调整

暂态部分

一．     短路的基本知识

1.  什么叫短路

2.  短路的类型

3.  短路产生的原因

4.  短路的危害

5.  电力系统故障的分类

二．     标幺制

1.  数学表达式

2.  基准值的选取

3.  基准值改变时标幺值的换算

4.  不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算

三．     无限大电源

1.  特点

2.  产生最大短路全电流的条件

3.  短路冲击电流im

4.  短路电流有效值Ich

四．     运算曲线法计算短路电流

1．基本原理

2.计算步骤

3.转移阻抗

4.计算电抗

五．     对称分量法

1.  正负零序分量

2.  对称量和不对称量之间的线性变换关系

3. 电力系统主要元件的各序参数

六．     不对称故障的分析计算

1.  单相接地短路

2.  两相短路

3.  两相接地短路

4.  正序增广网络

七．     非故障处电流电压的计算

1.  电压分布规律

2.  对称分量经变压器后的相位变化

稳态部分

一

一、填空题

1、我国国家标准规定的额定电压有 3kv 、6kv、 10kv、 35kv 、110kv 、220kv 、330kv、 500kv 。

2、电能质量包含电压质量、频率质量、波形质量三方面。

3、无备用结线包括单回路放射式、干线式、链式网络。

4、有备用界结线包括双回路放射式、干线式、链式、环式、两端供电网络。

5、我国的六大电网：东北、华北、华中、华东、西南、西北。

6、电网中性点对地运行方式有： 直接接地、不接地、 经消弧线圈接地 三种，其中 直接接地为大接地电流系统。

7、我国110kv及以上的系统中性点直接接地，35kv及以下的系统中性点不接地。

二、简答题

1、电力网络是指在电力系统中由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。

2、电力系统是指由发电机、各类变电所和输电线路以及电力用户组成的整体。

3、总装机容量是指电力系统中实际安装的发电机组额定百功功率的总和。

4、电能生产，输送，消费的特点：

（1）    电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切

（2）    电能不能大量储存

（3）    生产，输送，消费电能各个环节所组成的统一整体不可分割

（4）    电能生产，输送，消费工况的改变十分迅速

（5）    对电能质量的要求颇为严格

5、对电力系统运行的基本要求

（1）     保证可靠的持续供电

（2）     保证良好的电能质量

（3）     保证系统运行的经济性

6、变压器额定电压的确定：

  变压器的一次侧额定电压应等于用电设备额定电压（直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压应等于发电机的额定电压），二次侧额定电压应较线路额定电压高10%。只有漏抗很小的、二次直接与用电设备相联的和电压特别高的变压器，其二次侧额定电压才可能较线路额定电压仅高5%。

7、所谓过补偿是指感性电流大于容性电流时的补偿方式，欠补偿正好相反，实践中，一般采用欠补偿。

  二

一、填空题

1、按绝缘材料，电缆可分为  纸绝缘 、橡胶绝缘 、塑料绝缘  三种类型。

2、架空线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等构成。

3、电缆线路由导线、绝缘层、保护层等构成。

4.、导线主要由铝（Z）、钢（G）、铜（T）等材料构成。

5、线路电压超过220KV时为减小电晕损耗或线路电抗，采用扩径导线或分裂导线。

6、为了减少三相参数的不平衡采取架空线路的换位。

二、简答题

1、⑴ 普通钢芯、铝线，标号为LGJ,铝线和钢线部分截面积的比值为5.3~6.0。

   ⑵ 加强型钢芯铝线，标号为LGJT, 铝线和钢线部分截面积的比值为4.3~4.4。

   ⑶ 轻型钢芯铝线，标号为LGJQ, 铝线和钢线部分截面积的比值为8.0~8.1。

2、整换位循环，指一定长度内，有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。

3、钢芯铝线的电阻，由于可只考虑主要载流部分——铝线部分的载流作用，可认为与同样额定截面积的铝线相同。

4、分裂导线的采用改变了导线周围的磁场分布，等效的增长了导线半径，从而减小了导线电抗。

5、单位长度钢导线的电抗就是单位长度外电抗和内点抗之和。

6、电缆线路的电阻路略大于相同面积的架空线路，而电抗则小得多，电抗不是因为电缆三相导体间的距离远小于同样电压级的架空桥路。

7、所谓长线路是指在长度100~300km之间的架空线路。

8、一般线路，指中等及中等以下长度线路，对架空线路，对长度大约为300km,对电缆线路，大约为100km。

9、短线路是指长度超过100km的架空线路，线路电压不高时，这种线路电纳的影响一般不大，可略去。

10、电力系统负荷的运行特性广义分为负荷曲线和负荷特性，负荷曲线是指负荷随时间而变化的规律，负荷特性是指负荷随电压或频繁变化的规律。

11、综合用电负荷是将工业、农业、邮电交通、市政、商业以及城乡居民所消耗的相加功率，因而称电力系统的供电负荷；

12、供电负荷再加各发电厂本身所消耗的功率——厂用电，是系统中各发电机应发的功率，称电力系统中的发电负荷。

13、平均额定电压是约定的，较线路额定电压约高5％的电压系列。

14、各个量基准值的关系：S_B=U_BI_B，U_B=I_BZ_B。

三

一、填空题

1、调整潮流的手段有：串联电容、串联电抗、附加串联加压器。

2、串联电容的作用是以其电抗抵偿线路的感抗。

3、串联电抗的作用与串联电容相反，主要在限流，将其串联在重载线段上可避免该线段过载。

4、附加串联加压器的作用在于产生一环流或强制循环功率，使强制循环功率与自然分布功率的叠加可达到理想值。

5、辐射形配电网的接线方式分为辐射式、链式、干线式三种网络。

二、简答题

1、电压降落是指线路始末两端电压的相量差。

2、电压损耗是指线路始末两端电压的数量差。

3、电压调整是指线路末端空载与负载时的数量差。

4、最大负荷利用小时数Tmax指一年中负荷消费的电能W除以一年中的最大负荷Pmax。

5、年负荷率指一年中负荷消费的电能w除以最大负荷Pmax与一年的8760h的乘积。

6、年负荷损耗率指全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗与一年8760h的乘积。

7、最大负荷损耗时间是指全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗。

8、线损率或网损率是指线路上损耗的电能与线路始端输入电能的比值。

9、等值负荷功率，即负荷从网络吸取的功率，就可看作为具有负值的变电所节点注入功率。

10、高压输电线路的组空往往远小于电抗，改变电力网络中节点电压的大小，所能改变的主要是网络中无功功率的分布；改变电压的相位，所能改变的主要是网络中有功功率的分布。

11、辐射形网络中的潮流是不加控制也无法控制的，它们完全取决于各负荷点的负荷，环形网络中，环式网络的潮流，如不采取附加措施，就按阻抗分布，因而也是无法控制的。

    两端供电网络的潮流虽可借调整两端电源的功率或电压适当控制，但由于两端电源容量有一定的限制，而电压调整的范围又要服从对电压质量的要求，调整幅度都不可能大。

12、辐射形配电网潮流计算的特点：

   （1）辐射形配电网支路数一定小于节点数。因此，网络节点导纳矩阵稀疏度很高。

   （2）低压配电网由于线路阻抗大，一般不满足R<<X，因此通常不能采用P-Q解耦法进行网络潮流计算。

   （3）对于末端负荷节点前的支路功率就是末端运算负荷功率，所以可以直接求支路功率损耗和电压损耗。

13、进行环形网络潮流计算时，有功功率分点和无功功率分点不一致，应以哪一分点作计算的起点？

   答：鉴于较高电压级网络中，电压损耗主要系无功功率流动所引起，无功功率分点电压往往低于有功功率分点，一般可以无功功率分点为计算的起点。

14、进行环形网络潮流计算时，如果已知的是电源端电压而不是功率分点电压，应按什么电压算起？

答：要设网络中各点电压均为额定电压，先计算各线段功率损耗，求得电源端功率后，再运用已知的电源端电压和求得的电源端功率计算各线段电压降落。

15、任意辐射形网络潮流计算的步骤：网络中变电站较多时，先求出等值负荷功率或运算负荷，然后在计算线路各支路的电压降落和功率损耗。而对既给定末端负荷有给定始端电压的情况，开始时由末端向始端推算时，设全网电压都为额定电压，仅计算各元件中的功率损耗而不计算电压降落，待求得始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始端向末端逐段推算电压降落，但这时不再重新计算功率损耗。

四

简答题

1．节点导纳矩阵的特点

（1）、节点导纳矩阵是方阵，其阶数就等于网络中除参考节点外的节点数n.

 (2)、节点导纳矩阵是稀疏矩阵，其各行非零非对角元数就等于与该行相对应节点所连接的不接地支路数。

（3）、节点导纳矩阵的对角元就等于各该节点所连接导纳的总和。

（4）、节点导纳矩阵的非对角元Yij等于连接节点i、j支路的导纳的负值。

（5）、节点导纳矩阵一般是对称矩阵，这是网络的互易特性所决定的。

2．变量的分类及各自概念

根据各个节点的已知量的不同，将节点分为三类：PQ节点、PV节点、平衡节点。

（1）、PQ节点：注入功率Pi和Qi已知，节点电压的大小Ui和相位角待求，负荷节点或发固定功率的发电机节点，数量最多。

（2）、PV节点：Pi和Ui已知，Qi和相位角待求，对电压有严格要求的节点，如电压中枢点。

（3）、平衡节点：Ui和相位角已知，Pi、Qi待求，只设一个。

3．设置平衡节点的目的

（1）、在结果未出来之前，网损是未知的，至少需要一个节点的功率不能给定，用来平衡全网功率。

（2）、电压计算需要参考节点。：点、平衡节点。（是对称矩阵，这事于网络中除参考哦

4．雅可比矩阵的特点

  （1）、雅可比矩阵各元素均是节点电压相量的函数，在迭代过程中，各元素的值将随着节点电压相量的变化而变化。因此，在迭代的过程中要不断重新计算雅可比矩阵各元素的值；

  （2）、雅可比矩阵各非对角元素均与Yij=Gij+jBij有关，当Yij=0，这些非对角元素也为0，将雅可比矩阵进行分块，每块矩阵元素均为2*2阶子阵，分块矩阵与节点导纳矩阵有相同的稀疏性结构；

  （3）、非对称矩阵。

 5．牛顿—拉夫逊法潮流计算的基本步骤

   （1）、形成节点导纳矩阵YB。

   （2）、设各节点电压的初值。

   （3）、将各节点电压的初值代入修正方程式求不平衡量。

   （4）、计算雅可比矩阵各元素。

   （5）、解修正方程式，求各节点电压的变化量。

   （6）、计算各节点电压的新值。

   （7）、运用各节点电压的新值自第三步开始进入下一步迭代。

   （8）、计算平衡节点功率和线路功率。

 6．P—Q分解法潮流计算的基本步骤

    (1)、形成系数矩阵B’、B’’，并求其逆阵。

   （2）、设各节点电压的初值。

   （3）、按式计算有功功率的不平衡量。

   （4）、解修正方程式，求各节点电压相位角的变化量。

   （5）、求各节点电压相位角的新值。

   （6）、按式计算无功功率的不平衡量。

（7）、解修正方程式，求各节点电压大小的变化量。

（8）、求各节点电压大小的新值。

（9）、运用各节点电压的新值自第三步开始进入下一次迭代。

（10）、计算平衡节点功率和线路功率。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       

 

五

一．电力系统中有功功率的平衡

1．电力系统的负荷构成

第一种，变动幅度很小，周期很短，这种负荷变动有很大偶然性。

第二种，变动幅度较大，周期较长，属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷变动。

第三种，变动幅度最大，周期最长，这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。

2．电力系统的有功功率和频率调整分类及各自概念

可分为一次、二次、三次调整三种：

一次调整：发电机的调速器进行的、对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。

二次调整：发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。

三次调整：按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷。

3．系统电源容量和备用容量的概念

系统电源容量：可投入发电设备的可发功率之和。

备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分。

4．备用容量的分类及各自概念

   按作用分：.

（1）负荷备用：指调整系统中短时的负荷波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用（2%～5%）。

（2）事故备用：使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用(5%～10%)。

（3）检修备用：使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。

（4）国民经济备用：计及负荷的超计划增长而设置的备用。

   按存在形式分：

（1）     热备用：指运转中的发电设备可能发的最大功率与系统发电负荷之差。

（2）     冷备用：指未运转的发电设备可能发的最大功率。

二．电力系统中有功功率的最优分配

1．电力系统中的有功功率最优分配包括的内容及各自概念

包括：有功功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配。

有功功率电源的最优组合概念：系统中发电设备和发电厂的合理组合。包括：机组的最优组合顺序，机组的最优组合数量，机组的最优开停时间。

有功功率负荷的最优分配概念：系统中的有功负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。

                                                   

2． 发电机组的耗量特性

(1).概念：反映发电机组单位时间内能量输入和输出关系的曲线。

(2).比耗量：耗量特性曲线上某点的纵坐标和横坐标之比，及输入和输出之比：u=F/P

(3).效率：比耗量倒数：n=P/F

(4).耗量微增率：耗量特性曲线上某点切线的斜率，表示在该点的输入增量和输出增量之比：  a=dF/dP

3． 目标函数和约束条件

有功负荷最优分配的目的：在满足对一定量负荷持续供电的前提下，使发电设备在生产电能的过程中单位时间内消耗的能源最少。

满足条件：

         等式约束   f(x、u、d)=0

         不等式约束   g(x、u、d)<=0

使：    

         目标函数    F=F(x、u、d)最优

(1).目标函数

系统单位时间内消耗的燃料（火电机组）

F∑ =F1(PG1)+F2(PG2)+…+Fn(PGn)= ∑Fi(PGi)，式中,Fi(PGi)表示某发电设备发出有功功率PGi时单位时间内所需消耗的能源。

(2).约束条件

等式约束：∑PGi(min)= ∑PLDj+……PL     为网络总损耗

         不计网损时：∑PGi(min)= ∑PLDj

不等式约束：PGi(min)<=PGi<=PGi(max)

            QGi(min)<=QGi<=QGi(max)

            Ui(min)<=Ui<=Ui(max)

4.等耗量微增率准则

    dF1/dPG1=dF2/dPG2

5.多个发电厂间的负荷经济分配(不计网损的有功最优分配)

 （1）目标函数：F=∑Fi(PGi) 最小

 （2）等式约束条件：∑PGi-PLD=0

    构造拉格朗日函数： L=F-a(∑PGi-PLD)   求拉格朗日函数的无条件极值得：dFi/dPGi=a (i=1,2,…，n)

 （3）功率上下限约束条件：PGi(min)<=PGi<=PGi(max)

    先不考虑该约束条件进行经济分配计算，若发现越限，越限的发电厂按极限分配负荷，其余发电厂再按经济分配。

三． 电力系统的频率调整

1.电力系统频率变化的影响：

  .对用户的影响：

  （1）.对异步电机转速的影响：纺织工业、造纸工业。

  （2）.异步电机功率下降

  （3）.对电子设备的准确度的影响

  .对发电厂和电力系统的影响

   (1).对发电厂厂用机械设备运行的影响

   (2).对汽轮机叶片的影响

   (3).对异步电机及变压器励磁的影响,增加无功消耗。

2. 负荷的有功功率—频率静态特性

    当频率偏离额定值不大时，负荷的有功功率—频率静态特性用一条近似直线来表示。直线的斜率为负荷的单位调节功率。

负荷的单位调节功率：

有名值：KL=△PL/△f

 标幺值：KL*=△PLfN/PLN△f=KLfN/PLN

    意义：表示随频率的变化负荷消耗功率增加或减少的多少。

3.发电机组的有功功率—频率静态特性

   (1).发电机的单位调节功率：发电机组原动机或电源频率特性的斜率。

        KG=-△PG/△f

        KG*=-△PGfN/PGN△f=KGfN/PGN

   (2).发电机的调差系数：单位调节功率的倒数。

       x=-△f/△PG

       x%=(-PGN△f/△PGfN)*100

   (3).发电机的单位调节功率与调差系数的关系：

        KG*=100/x%

        KG=1/x=100PGN/fNx%

4.频率的一次调整

  (1).概念：由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而使机组减速，系统频率下降，同时，发电机组功率由于调速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身的调节效应而减少，经过一个衰减的震荡过程，达到新的平衡。

  (2).系统的单位调节功率：计及发电机和负荷的调节效应时，引起频率单位变化时的负荷增量。对于系统有若干台机组参加一次调频：Ks=∑KG+KL=-△PL0/△f

  (3).注意：取功率的增大或频率的上升为正；为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的单位调节功率；对于满载机组，不再参加调整。

5.频率的二次调整

  (1).概念：通过操作调频器，使发电机组的频率特性平行的移动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波动范围内。

  (2).当系统负荷增加时，负荷增量可分解为以下三部分：

       a.由于进行二次调整，发电机组增发的功率△PG;

       b.由于调速器的调整作用而增大的发电机组的功率-KG△f;

       c.由于负荷本身的调节效应而减少的负荷功率KL△f。

(3).系统的单位调节功率：  对于系统有n台机组，且由第n台机组担负二次调频的任务时：Ks=∑KG+KL=-(△PL0-△PG0)/ △f

(4).无差调节概念：

若 △PL0=△PG0 ，即发电机组如数增发了负荷功率的原始增量，则△f=0,即所谓的无差调节。                                                 

^六

一．电力系统的无功功率平衡

1．频率调整和电压调整的相同点和不同点：

调频：正常稳态运行时，全系统频率相同，频率调整集中在发电厂，调频手段只有调整原动机功率一种。

调压：电压水平全系统各点不同，电压调整可分散进行，调压手段多种多样。

2．变压器和电力线路中的无功功率损耗是怎样的？

   变压器：分为两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。其中，励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流的百分值，约为1%~2%；绕组漏抗中损耗，在变压器满载时，基本上等于短路电压的百分值，约为10%。因此，对一台变压器或一级变压的网络而言，在额定满载下运行时，无功功率损耗将达额定容量的13%。对多电压级网络而言，变压器中无功功率损耗是相当可观的。

   电力线路：分为两部分，并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的损耗与线路电压的平方成正比，呈容性；串联电抗中的损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此，线路究竟消耗容性或感性无功功率不能肯定。一般情况下，35kv及以下系统消耗无功功率；110kv及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源，传输功率较大时，消耗无功功率。

 3．无功功率电源有哪些？各自特点？

    发电机、同步调相机、静电电容器、及静止补偿器，后三种又称为无功补偿装置。  

同步调相机：相当于只能发无功功率的发电机。在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时从系统吸取感性无功功率而起无功负荷的作用，可降低系统电压。

静电电容器：只能向系统供应感性无功功率，它所供给的感性无功功率与其端电压的平方成正比。

静止补偿器：由静电电容器和电抗器并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑的改变输出或吸收的无功功率。

4．电力系统无功功率平衡的基本要求：

   系统中的无功电源可以发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。

∑QGC-∑QL-△Q∑= Qres

Qres>0表示系统中的无功功率可以平衡且有适量的备用；

Qres<0表示系统中的无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。

其中：

电源供应的无功功率QGC由两部分构成，即发电机供应的无功功率QG和补偿设备供应的无功功率Qc。

即∑QGC=∑QG+∑Qc

无功功率损耗△Q∑包括三部分：变压器中的无功功率损耗△Qt，线路电抗中的无功功率损耗△Qx，线路电纳中的无功功率损耗△Qb，由于△Qb属容性，将其作为感性无功功率损耗论处，则应具有负值。

即△Q∑=△Qt+△Qx-△Qb

5．无功不足应采取的措施：

（1）、要求各类用户将负荷的功率因数提高到现行规程规定的数值。

（2）、挖掘系统的无功潜力。例如将系统中暂时闲置的发电机改作调相机运行；动员用户的同步电动机过励磁运行等。

（3）、根据无功平衡的需要，增添必要的无功补偿容量，并按无功功率就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的、配置在系统中枢点的无功补偿则宜采用同步调相机或静止补偿器。

二．电力系统无功功率的最优分布

1．无功功率的最优分布包括：无功功率电源的最优分布和无功功率负荷的最优补偿

2．无功功率电源的最优分布．

优化无功电源分布的目的：在有功负荷分布已确定的前提下，调整无功电源之间的负荷分布，使有功网损达到最小。其中，网络的有功网损可表示为节点注入功率的函数。

目标函数：网络的有功网损△P∑=△P∑(P1,P2,…,Pn ,Q1,Q2,…,Qn)最小

等约束条件：∑QGi-∑QLi-△Q∑= 0

不等约束条件：PGi(min)<=PGi<=PGi(max)

              QGi(min)<=QGi<=QGi(max)

              Ui(min)<=Ui<=Ui(max)

构造拉格朗日函数L=△P∑-a (∑QGi-△Q∑-∑QLi)=0

分别对QGi和a并令其等于零得到结果。

三． 电力系统的电压调整

1．电压调整的必要性：

（1）.电压偏移过大对电力系统本身及用电设备会带来不良的影响。

a.效率下降，经济性变差。

b.电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。

c.电压过低，电机变热。

d.系统电压崩溃。

（2）．不可能使所有节点电压都保持为额定值。

a.设备及线路压降。

b.负荷波动。

c.运行方式改变。

d.无功不足或过剩。

2．我国规定的允许电压偏移

   35kv及以上电压供电负荷：-5%～+5%

   10kv及以下电压供电负荷：-7%～7%

   低压照明负荷：-10%～+5%

   农村电网：-10%～+7.5%

   注：故障情况下，电压偏移较正常时再增大5%，但正偏移不能超过10%。

3．中枢点的电压管理

   (1)．什么是电压中枢点？

      电压中枢点系值那些可反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线。因很多负荷都由这些中枢点供电，如能控制住这些点的电压偏移，也就控制住了系统中中大部分负荷的电压偏移。于是，电力系统的电压调整问题也就转化为保证各电压中枢点的电压偏移不越出给定范围的问题。

(2)．如何选择电压中枢点？

   一般可选择下列母线作为电压中枢点:

       a.大型发电厂的高压母线；

b.枢纽变电所的二次母线；

c.有大量地方性负荷的发电厂低压母线。

(3)．中枢点电压的允许波动范围

  中枢点i电压应满足不等约束条件：Ui(min) <=Ui<=Ui(max)

  中枢点i的在最低电压Ui(min)等于在地区负荷最大时某用户允许的最低电压U(min)加上到中枢点的电压损耗△U (max)。Ui(min)= U(min)+ △U (max)

中枢点i的在最高电压Ui(max)等于在地区负荷最小时某用户允许的最高电压U(max)加上到中枢点的电压损耗△U (min)。Ui(max)= U(max)+ △U (min)

(4)。中枢点电压调整的方式及各自定义

  中枢点电压调整方式一般分为三类：逆调压，顺调压和常调压。

 逆调压：最大负荷时升高电压，但不超过线路额定电压的105%，即1.05UN；最小负荷时降低电压，但不低于线路的额定电压，即UN。供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往采用这种调压方式。

  逆调压：最大负荷时降低电压，但不低于线路额定电压的2.5%，即1.025UN；最小负荷时降低电压，但不超过线路额定电压的7.5%，即1.075UN。供电线路不长、负荷变动不大的中枢点，允许采用顺调压。

    常调压：在任何负荷的情况下都保持中枢点电压为一基本不变的数值，即1.02UN～1.05UN。介于上述两种情况之间的中枢点，还可采用常调压。

4．电压调整的措施

   (1)、调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压，适合于由孤立发电厂不经升压直接供电的小型供电网。在大型电力系统中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施；

   (2)、改变变压器的变比，只有当系统无功功率电源容量充足时这种方法才有效；

   (3)、改变功率分布P+jQ，使电压损耗变化，例如无功功率补偿调压；

(4)、改变网络参数R+jX，使电压损耗变化。

5．  无功功率补偿调压的措施

   （1）．利用并联补偿调压

         a．补偿设备为静电电容器；.

b．补偿设备为同步调相机；

（2）．线路串联电容补偿改善电压质量。

暂态部分

一．    短路的基本知识

1.  什么叫短路？

所谓短路，是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间连接。

2.  短路的类型 ：三相短路、二相短路、二相接地短路和单相接地短路

3.  短路产生的原因是什么？

 绝缘被破坏（过电压、雷击；风、雪、鸟、兽等；绝缘老化、污染；设计、安装、维护不当，人为因素）

4.  短路的危害有哪些？

   引起发热：10~20倍额定电流，达几万甚至几十万安

引起电动力效应：传导体变形甚至损坏—机械稳定性

引起网络中电压降落

使稳定性遭到破坏

短路可能干扰通信系统

5.  电力系统故障的分类：

横向故障：短路故障

纵向故障：断线故障

 

二．    标幺制

1.  数学表达式

标幺值=有名值 / 基准值（与有名值同单位的物理量）

2.  基准值的选取

一般先选定电压和功率的基准值，则电流和阻抗的基准值分别为：

           

3.  基准值改变时标幺值的换算

变压器：

        转换为统一基准值

电抗器：

        转换为统一基准值

4.  不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算

（1）  准确计算法

选择一段作为基本段，其他将各段的参数按照变压器实际变比向这一段归算，然后选择功率和电压基准值。

（2）  近似计算法

选择一段作为基本段，假定变压器的变比为各电压等级的额定电压的平均值之比，将其他将各段的参数向这一段归算。

三．    无限大电源

1.  特点

电源的U，f恒定（Z=0，U=C，S=∞）

内阻抗为零，实际内阻<短路回路总阻抗10%，即由无限个有限功率电源组成

2.  产生最大短路全电流的条件

短路前电路为空载

纯电感电路

初相角

3.  短路冲击电流im

短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值,用于校验电气设备的电动力稳定性

出现在短路发生经过半个周期即t=T/2时

4.  短路电流有效值Ich

以时刻t为中心的一个周期内，瞬时电流的均方根值，用于检验断路器的开断能力。

四．    运算曲线法计算短路电流

1．基本原理

复杂电力系统中，只保留发动机电动势节点和短路点，经过化简消去其他中间节点，形成一个以短路点位中心的辐射行网络，每个辐射支路只含有一个电源，经一个阻抗与短路点相连。按照不同时刻已经转移阻抗的大小查曲线求得短路电流，总合即为总的短路电流。

2.计算步骤

1)  网络化简，得到各电源对短路点的转移阻抗Xif。

2)  将各电源对短路点的转移阻抗Xif归算到各发电机额定参数下，得计算电抗Xjsi。 Xjsi＝ Xif×SNi/SB

3)  查曲线，得到以发电机额定功率为基准值的各电源送至短路点电流的标么值

4)  求得各电流的有名值之和，即为短路点的短路电流。

3.转移阻抗

  任一复杂网络，经网络化简消去了除电源电势和短路点以外的所有中间节点，最后得到的各电源与短路点之间的直接联系阻抗为转移阻抗。

4.计算电抗

  将各电源的转移电抗按照该电源发电机的额定功率归算，即为计算电抗。

五．    对称分量法

1.  正负零序分量

a相超前于b相120度，b相超前于c相120度，称为正序；

a相滞后于b相120度，b相滞后于c相120度，称为负序；

abc同相位，称为零序。

2.  对称量和不对称量之间的线性变换关系

 

3.电力系统主要元件的各序参数

   (1)同步发电机

     同步发电机的负序电抗实用计算中取

同步发电机的零序电抗变化范围为

 (2)异步电动机

   故障时电动机端电压降低，负序电压产生制动转矩，使电动机的转速迅速下降，s增大，接近于1。正序电抗为

   (3)变压器

      A． 双绕组变压器的零序电抗

                         为零序电流提供了通道，三角中有环流

                            无零序电流通道

中性点直接接地，构成回路

         当二次绕组负载侧有接地中性点时：

当二次绕组负载侧有接地中性点时：同Y0/Y

B． 三绕组变压器的零序电抗

   为消三次谐波影响，总有一个绕组接成三角形，通常的接线方式有

 

C． 自耦变压器的零序电抗

   中性点接地，有电的直接联系，接线形式有：

（4）输电线路 

零序电抗与正序电抗比值：无架空地线 > 有铁磁导体的架空线路 > 有良导体架空线路

六．    不对称故障的分析计算

1.  单相接地短路

三序电压平衡方程：

                                

 

边界条件：

化为序网：

2.  两相短路

边界条件：

   化为序网：

3.  两相接地短路

边界条件：

 

   化为序网：

4.  正序增广网络

 故障相短路电流的值和正序分量有一定关系,可用正序增广网,等值为正序网串一附加阻抗。Z Δ为正序增广网络中的附加阻抗；M为故障相短路电流对正序分量的倍数。

七．    非故障处电流电压的计算

1.  电压分布规律

（1）  越靠近电源正序电压越高，越靠近短路点正序电压越低。三相短路时，短路点电压为零，两相短路时，正序电压降低的情况次之，单相接地时，正序电压降低最小。

（2）  越靠近短路点，负序和零序电压有效值越高，相当于在短路点有负序和零序电源。

2.  对称分量经变压器后的相位变化

   Y/△-11接线的变压器

     正序分量三角形侧电压较星形侧超前30°或者落后330°；

负序分量三角形侧电压较星形侧落后30°或者超前330°；

Y/△-k接线的变压器（k为正序时三角形侧电压向量作为短时针所代表的钟点数）

正序分量三角形侧电压较星形侧超前30k°；

负序分量三角形侧电压较星形侧落后30k°；

                                                              总结人：

                                                              刘雪

                                                              王明雨

                                                              郑天娇