电力系统稳态分析温习_2.docx

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1、电力系统稳态分析温习电力系统稳态分析温习陈珩编第一章：电力系统的基本概念概念：1、电力系统就是由发电机、变压器、电力线路和负荷按一定方式组成的生产、传输、分配和消费电能的整体。2、电力网由变压器和线路组成。亦可讲：由输电网和配电网组成3、电力系统运行的基本要求有：可靠持续地供电、优良的电能质量和运行的经济性、环境保护。或称：可靠性、优质性和经济性环保性。4、电能质量指标包含：电压允许偏移5%UN、频率允许偏移0.2Hz和波形允许畸变率约为5%。5、电力系统中一级负荷、二级负荷和三级负荷是根据用户对供电可靠性要求来划分的。6、系统运行经济性的两个考核指标是煤耗率和网损率。7、电力网络的接线方式能

2、够分成无备用接线和有备用接线。8、电力系统无备用接线方式包括单回路放射式、干线式、链式。9、有备用电源接线的五种接线方式为：1两端供电；2环形；3双回路放射式；4双回路干线式；5双回路链式。10、线路的额定电压表示的是线电压。11、平均额定电压约为电网额定电压UN的1.05倍。12、电力系统中性点的运行方式分为：1大电流接地方式：中性点直接接地，发生单相接地立即切除故障，单相接地时非故障相对地电压不变，一般用于110kV及以上电网。2小接地电流方式：中性点不接地及中性点经消弧线圈接地，单相接地时仍可运行2小时，非故障相对地电压值由相电压升至线电压，中性点对地电压由零升至相电压。接地电流等于正常

3、运行时一相对地电容电流的三倍。当网络接地容性电流超过如下数值时，中性点应装设消弧线圈进行补偿。36kV30A；10kV20A；3560kV10A补偿方式：过补偿13、我国电力系统的额定电压等级有：3、6、10、35、110、220、500kV，目前电力系统的最高电压等级是：沟通1000kV，直流800kV习题：1、对于一级负荷比例较大的电力用户，应采用的电力系统接线方式为B。A单电源双回路放射式B双电源供电方式C单回路放射式接线D单回路放射式或单电源双回路放射式2、简单的闭式网络可分为两端供电式网络和AA.环式两大类B.干线式两大类C.放射式两大类D.链式两大类3、标出下列图中变压器T1T4的

4、额定变比和G的额定电压。答：G:10.5kVT1:10.5/242kVT2:220/121/38.5kVT3:35/6.6kVT4:10.5/3.15kV4、电力系统接线如下列图所示，试求：1发电机及各变压器高低侧的额定电压；2设变压器T1工作于+2.5%抽头，T2工作于主抽头，T3工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。解：(1)UGN=10.5kV,T1:10.5/121kVT2:110/38.5kVT3:35/11kV(2)123121(12.5%)111.8110.51102:2.8638.535(15%)3:3.0211TTkTk+=-=：k第二章电力系统各元件的特性和数学模型概念

5、：1、复功率：2、负荷以超前的功率因数运行时吸收容性无功功率发出感性无功。3、决定发电机组运行极限的因素：1定子绕组温升约束。取决于发电机的视在功率。2励磁绕组温升约束。取决于发电机的空载电势。3原动机功率约束。即发电机的额定功率。4其他约束。当发电机以超前功率因数运行进相运行。(cos+jsin)jSUISPQ?*=+%&4、变压器损耗由空载损耗和负载损耗两部分构成。5、扩径导线：人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。6、分裂导线：又称复导线，其将每相导线分成若干根，互相间保持一定的距离。采用分裂导线可减小电晕损耗和线路电抗，但会增加线路电容。7、

6、三相架空输电线采用循环换位的目的是减少三相参数不平衡。8、同一型号的架空三相输电线，相间距离增大，其线路对地电容将减小。9、长线路的等值电路要用分布参数表示。10、标么值是指有名值和基准值的比值。11、采用标么制计算时，只需要选择两个电气量的基准值，其它基准值可根据它们之间的关系导出，通常选择的基准值是功率和电压。12、对多电压等级的电网进行计算时，要作电压等级的归算。13、年最大负荷曲线亦称有功功率年负荷曲线，即表示一年内每月最大有功功率负荷变化的曲线。常用于制订发电设备的检修计划。习题：1、当功率为jQPS+=时功率因数角为?，取基准功率为Sn，则无功功率的标么值为Q/Sn。2、简单电力系

7、统如下图，试作出该系统以标么值表示的等值电路不计电阻、导纳，取SB=100MVA,UB=Uav。各设备的参数如下：解：等值电路为：3、根据凸极式发电机的向量图图2-3或图2-7a，求证图2-7b中.解：由图2-3可知，图2-7b中，OB=Ixd(UN/xd),OD=Ixq(UN/xd),而mOB与OOD类似，故有mO/OO=xd/xq,所以，mO=OO(xd/xq)mO=mO-OO=OO(xd/xq-1)而OO=U2N/xd,代入上式，得mO=U2N(1/xq-1/xd)证毕第三章简单电力网络的计算和分析概念：1、线路功率分布的计算：1阻抗支路的功率损耗2导纳支路的功率损耗2、有功功率流过电抗

8、时，会产生无功损耗；无功功率通过线路电阻时会产生有功功率损耗。3、;PRQXPXQRUUUU+-?=4、线路的电压降落是指线路始末两端电压的向量差；线路的电压损耗是指线路始末两端电压的数量差。5、线路空载的情况下线路末端的电压会高于始端的电压。由于线路与大地之间存在对地电容，线路越长，电容越大，对线路补充大量无功。当线路空载时，线路末端电纳中的容性功率，功率值为212BU,与之对应的电流为12BU。该电流在线路流动时产生的电压降落2BUUX?=-?,此时末端电压高于始端电压。6、有功功率损耗最小时的功率分布按线段的电阻分布。7、有功功率损耗最小时的功率分布按线段的阻抗分布。8、在两端供电网的最

9、初功率分布中，由两个供电点的电压差引起的功率称为循环功率。9、环网潮流的自然分布是按线路的阻抗分布。习题：1、已知一双绕组变压器的容量为31500kVA,额定电压为121/10.5kV,Pk=20kW,Uk%=10.5,P0=10kW,I0%=0.5。若变压器二次侧的功率为5+j10MVA,试求其一次侧的输入功率。解：变压器归算到高压侧由题目可知，该变压器为升压变压器，其等值电路如下：0002222322%0.531.50.010.010.1575()100100510()(0.29548.8)3.048100.5041()110TNTLDLDZTTTNISSPjjjMVAPQSRjXjjMV

10、AU-?=?+=+=+?=+=+=?+一次侧输入功率为：222222112221(j)(j)zPQPQSRXRXUU+?=+=+%2221jj222BBSGUUU?=-%2、计算闭式网络的初步功率时AA.不必考虑电压降落和功率损耗B.必须考虑电压降落C.必须考虑功率损耗D.视情况而定3、为什么电力系统选择高压输电？答：由222()()PQSRjXU+?=?+可知，若输送的功率一样，采用高压输电可降低网损，提高运行的经济性；另外，由()/UPRQXU?=+可知，输送的功率相等时，采用高电压输电能够减少电压损耗，改善电压质量。4、输电系统如题图2所示。已知：每台变压器NS=100MVA，0P=45

11、0kW，OQ=3500kvar，sP=1000kW，sV=12.5%，工作在-5%的分接头；每回线路长250km，1r=0.08/km，1x=0.4/km，1b=2.8610-/Skm；负荷LDP=150MW，cos?=0.85。线路首端电压AV=245kV，试分别计算：输电线路，变压器以及输电系统的电压降落和电压损耗；输电线路首端功率和输电效率；线路首端A，末端B以及变压器低压侧C的电压偏移。图2简单输电系统答：1作出等值电路图，并计算相应的参数归算到220kV侧输电线路双回：S107250108.2212215010250)4.008.0(21)(2146111-?=?=?=+=?+=+=

12、lbBjjljxrZAC等值电路变压器两台：)(25.301002202005.1221100%21)(42.2100220200010002110002122122221=?=?=?=NNsTNNsTSUUXSUPR负荷：MVA96.92)85.0(arccos(tg150)s(arccos(cotgLDLD=?=?PQ2假设UA=UB=UC=220kV，计算网络的功率分布输电系统首端的功率为：输电效率为：%48.94%10077.158150%10012=?=?PP3用求出的功率分布和已知的首端电压计算网络的电压分布输电线路的电压降落为：kV62.27j38.30+=?LU&输电线路的电压

13、损耗为：%0.13%10022039.216245%100=?-=?-NBAUUU变压器的电压降落为：kVj19.9341.17+=?TU&变压器的电压损耗为：%46.7%10022098.19939.216%100=?-=?-NCBUUU输电系统的电压降落为：输电系统的电压损耗为：A、B、C的电压偏移分别为：第四章复杂电力系统潮流的计算机算法概念：1、电力系统潮流是指在某一时间断面下，电力系统中节点电压和支路功率的稳态分布。2、电力系统的潮流分布是用各节点的电压和线路功率或电流来表示。3、电力系统导纳矩阵的阶数等于独立节点数。4、自导纳等于该节点直接连接的所有支路导纳的总和；互导纳等于连接节

14、点i，j支路导纳的负值。5、节点导纳矩阵的特点1对称性；2强对角性；3高度稀疏。电网的节点越多，稀疏程度越高。6、潮流计算常用的算法有：高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法。1高斯-赛德尔迭代法：对初值不敏感，收敛性较好。但为一阶收敛，迭代次数较多。2牛顿-拉夫逊法：具有平方收敛性，对初值的选择要求较高，需接近准确解，否则可能不收敛，迭代很快，但稳定性不高。3P-Q分解法：由混合坐标形式的牛顿-拉夫逊法改良而来。与牛顿-拉夫逊法相比，其具有如下特点：以一个n-1阶和一个m-1阶系数矩阵B和B代替原有的n+m-2阶系数矩阵J，提高了计算速度，降低了对存储容量的要求;以迭代经过中保持不

15、变的系数矩阵替代起变化的系数矩阵J，能加快计算速度；以对称的常数系数矩阵代替不对称的系数矩阵J，使求逆的运算量和所需的存储容量均大为减少；具有线性收敛特性，与牛顿-拉夫逊法相比，当收敛到同样的精度时，需要迭代的次数较多；只适用于110kV及以上的电网计算。由于35kV及下面电压等级线路的r/x比值较大，可能出现迭代计算不收敛的情况。7、潮流计算中，电压相位角约束条件是由系统运行的稳定性决定的，电压数值约束条件UiminUiUimax是由电压质量决定的。8、在计算机潮流计算的三类节点PQ、PV、平衡节点中，数量最多的一类是PQ节点。PQ节点的给定量为注入功率Pi、Qi,待求量是节点电压大小Ui和

16、相位角i;PV节点的给定量为注入有功功率Pi和节点电压大小Ui,待求量是注入无功功率Qi和相位角i;平衡节点的给定量为该节点电压大小Us和相位角s,待求量为该节点的注入功率Ps、Qs。平衡节点是电压参考点，它的另一个角色是相角参考点。9、当可调无功功率电源已经到达上限或者下限时，PV节点将转化为PQ节点。10、解潮流方程的方法是迭代法数值方法11、牛顿法潮流方程是由节点电压方程推导出来的。12、用牛顿-拉夫逊法进行潮流计算，修正方程求解的是节点电压修正量。13、n个节点的电力系统，其中平衡节点1个，PQ节点(m-1)个，PV节点n-m个。(1)用直角坐标表示的牛顿法的修正方程的维数J矩阵的阶数

17、是2n-2;(2)用极坐标表示的牛顿法的修正方程的维数是2n-2-(n-m)=n-2+m。(3)用混合坐标表示的牛顿法的修正方程的维数是n-2+m。14、P-Q分解法：由混合坐标形式的牛顿-拉夫逊法改良而来。与牛顿-拉夫逊法相比，其具有如下特点：1以一个n-1阶系数矩阵B和一个m-1阶系数矩阵B代替原有的n+m-2阶系数矩阵J;2系数矩阵为对称的常数矩阵；3系数矩阵在迭代经过中保持不变；4与牛顿-拉夫逊法相比，迭代一次所需的时间较短，当收敛到同样的精度时，需要迭代的次数较多。总的计算速度仍快于牛顿-拉夫逊法。习题：1、1000节点的电力系统，其中平衡节点1个，PV节点150个，用极坐标表示的牛

18、顿法的修正方程的维数是1848；用直角坐标表示的牛顿法的修正方程的维数是1998。2、电力系统有400个节点，其中平衡节点1个，PV节点80个，用混合坐标表示的牛顿法求解潮流时，其修正方程有718阶。3、关于节点导纳矩阵Y,下面讲法错误的是B。A是复数方阵B一定存在与其对应的阻抗矩阵C是稀疏阵D既包含元件特性约束，又包含网络拓扑约束4、对于存在RX的电力网络，能否能够采用P-Q分解法进行潮流计算？为什么？答：一般不行。由于在P-Q分解法中，简化的根据是RX,进而BijGij,以致cosijijBsinijijG，则可将sinijijG略去。若存在RX的情况，则不知足简化条件，将导致潮流不收敛。

19、5、P-Q分解法是由什么方法改良发展而来的？它进行了哪几方面的改良？简化的条件是什么？修正方程是什么？答：1PQ分解法是在混合坐标形式NR迭代法基础上的改良形式，该方法利用电力系统的一些特有的运行特性，对牛顿-拉夫逊法进行简化。1考虑到电力系统中有功功率分布主要受节点电压相角的影响，无功功率分布主要受节点电压幅值的影响，所以忽略了电压幅值变化对有功功率的影响以及电压相位变化对无功功率分布的影响，即以为雅克比矩阵中：N=0，J=0，P=H,Q=LU-1U2)电力系统正常运行时线路两端的电压相位角一般变化不大不超过10200；3架空线路的电抗远大于电阻；4节点无功功率相应的导纳Q/U2远小于该节点

20、的自导纳的虚部。2修正方程6、网络构造如下列图所示。各参数单位均为S，求：1网络的导纳矩阵；2假如2-3支路的导纳由j5变为j10，导纳矩阵怎样修改？解：1变压器型等值电路参数为等值电路如下：2网络的节点导纳矩阵为3修改后的节点导纳矩阵7、网络构造如下列图所示。各参数单位均为S，求网络的导纳矩阵。10分解：1变压器型等值电路参数为等值电路如下：2网络的节点导纳矩阵为8、写出用牛顿-拉夫逊法求解潮流的计算步骤。解：a、构成节点导纳矩阵；b、设各节点电压的初值(0)(0);iiU、c、将各节点电压的初值代入极坐标下的潮流方程中，求修正方程式中的不平衡量(0)(0)0iiiPQU?2、；d、将各节点

21、电压的初值代入，求解雅克比矩阵中的H、N、J、L，构成J矩阵；e、解修正方程式，求各节点电压的变化量；f、计算各节点电压的新值g、运用各节点电压的新值自第三步开场进入下一次的迭代；h、计算平衡节点的功率和线路功率。在第五章电力系统的有功功率和频率调整概念：1、电力系统的有功功率和频率调整大体上可分为一次、二次、三次调整。所谓一次调整指由发电机的调速器进行的频率调整，二次调整指由发电机的调频器进行的频率调整，三次调整其实是指按最优化准则分配发电负荷。2、电力系统频率的一次调整是有差调整，频率的二次调频可实现无差调整。3、电力系统按存在形式可分为冷备用和热备用。按备用容量的用处可分为负荷备用、事故

22、备用、检修备用和国民经济备用。4、编制估计负荷曲线时，网络损耗和厂用电是两个重要指标。5、在丰水季节，一般宜选用中温中压火电厂为调频厂；在枯水季节，一般宜选用水电厂为调频厂。6、有功负荷在运行的火电机组间最优分配的原则是等微增率准则。7、电力系统的频率主要与有功功率有关，电压主要与无功功率有关。8、负荷波动是频率偏差的根本原因。9、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。其标志着随频率的升降发电机组发出功率减少或增加的多寡。10、发电机的调差系数：单位调节功率的倒数。习题：1、电力系统有功功率电源是A。A发电机B变压器C调相机D电容器2、为了能在实际负荷超过预测值时及时地向增

23、加的负荷供电而设置的备用容量称为B。A国民经济备用B负荷备用C检修备用D事故备用3、下列电力系统负荷波动中，能够预测的是C。A设备投入或退出运行所引起的第一类负荷变化B大容量用电设备投入或退出所引起的第二类负荷变化C生产、生活规律及气象变化所引起的第三类负荷变化D第一、第二类负荷变化4、同步发电机的转速与系统频率之间能否有严格的关系A？A.是B.否C.不一定D.根据发电机的形式而定5、电力系统的一次、二次、三次调频有何区别？答：一次调频对第一类负荷变动引起的频率偏移的调整，是由发电机的调速器进行的调频，不能做到无差调频；二次调频是针对第二类负荷变动引起的频率偏差的调整，由发电机的调频器进行调频

24、，能够实现无差调频；三次调频是针对第三类负荷变动引起的频率偏差的调整，由系统中所有按给定曲线发电的发电机组分担，与前两种调频方式不同，三次调频是事前的调整。6、某电力系统综合负荷的单位调节功率为400MW/Hz,系统负荷增大800MW时，调频电厂经二次调频增发400MW，系统频率变化为0.2Hz，计算系统等值发电机的单位调节功率。解：(PL0-PG0)=(KG+KL)fKG=(PL0-PG0)/f-KL=(800-400)/0.2-400=1600(MW/Hz)答：系统等值发电机的单位调节功率为1600MW/Hz。7、某电厂有两台机组，其耗量特性分别为：F1=0.02P12+2P1+10(t/

25、h),20MWP160MW;F2=0.03P22+3P2+16(t/h),20MWP260MW。求当负荷分别为80MW及65MW的功率经济分配。解：两机组的耗量微增率分别为：(1)当负荷为80MW时，根据等耗量微增率准则，有(2)当负荷为65MW时，根据等耗量微增率准则，有由于约束条件，要求20MWP260MW故，只能取P2=20MW,P1=65-20=45MW7、在某A、B联合系统中，A系统有：发电机KAG1=500MW/HZ,KAG2=400MW/HZ,负荷KAD=100MW/HZ,B系统有：KB=800MW/HZ。正常运行时A系统G1满载，G2未满载，f=49.8HZ,联络线功率PAB=100MW。联络线忽然断开后，A系统G1二次调频减少25MW出力，问：fA=?,fB=?解：当联络线忽然断开，相当于A系统的负荷减少100MW，而B系统的电源功率减少100MW。PA=PDA-PGA=-100(MW)PB=PDB-PGB=100(MW)11250.05()500AGAZAGPfHK-?-?=-=fA=49.8+0.05=49.85(HZ)