电力系统分析理论-1.pdf

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1、1SCUSCU-SEEISEEI-TqliuTqliu1 120102010-9 9-8 8电力系统分析理论电力系统分析理论Theory of Power System AnalysisAutum 2010 Liu Tianqi20102010-9 9-8 8SCUSCU-SEEISEEI-TqliuTqliu2 2序电力工业的重要性电力系统的发展电力系统的组成涉及的主要学科知识本课程学习内容组成组成？Scu:2010.08.31.Scu:2010.08.31.20102010-9 9-8 8SCUSCU-SEEISEEI-TqliuTqliu3 3电力工业的重要性美加大停电严重缺电电力工业的

2、重要性2004年2005年冬成都限电情况成都电网日拉闸条次最高达到一天770多条对287户工业用电大户实行停产保民用，对8181家工业用户实行“停三供四”、“停二供五”等系列限电措施拉闸条次降到每天不到400条次，从1月6日起，8181户企业轮流用电。20102010-9 9-8 8SCUSCU-SEEISEEI-TqliuTqliu5 5电力工业的重要性不能满足成都地区270万千瓦左右的负荷和4800多万千瓦时的电量需求，每日负荷缺口仍然高达65万千瓦，电量缺口也在1200万千瓦时左右2008年最大需求负荷430万千瓦，最大需求电量为8300万千瓦时1月2027日最大缺口电量2000万千瓦时

3、暴风雪加大用电缺口暴风雪加大用电缺口（2008）四川目前缺电的主要原因，是电煤供应情况没有得到根本好转，火电厂因缺煤停机约300万千瓦；来水减少，各大水电厂水库水位超计划消落；华中电网遭受风暴、冰雪影响造成四川外购电量下降近一半。21日开始，二滩电站送出的线路多处被寒冰覆盖，架空地线断裂，部分覆冰设计值为10毫米的线路目前最严重的地段已超40毫米，四川电网险象环生。21日凌晨5时42分，500千伏普天线事故跳闸，21时45分试送电不成功，线路转检修，后经巡线发现多处架空地线因覆冰导致弧垂下降，对导线安全距离不足，无法送电。26日，500千伏普洪二线事故、500千伏普洪一线相继跳闸，试送电不成功

4、。受此影响，2627日，二滩电站送出的4回500千伏线路相继跳闸且强送电不成功。主网损失二滩电站日发电量约3000万千瓦时，全网日可供电量仅2亿千瓦时左右。20102010-9 9-8 8SCUSCU-SEEISEEI-TqliuTqliu6 6涉及的学科知识数学电子学计算机科学信息科学大系统及控制理论能源与电力系统Scu:2010.09.02.Scu:2010.09.02.220102010-9 9-8 8SCUSCU-SEEISEEI-TqliuTqliu7 7联系紧密的先修课程：数学、线性代数数值分析及计算方法电路原理电机学*发电厂20102010-9 9-8 8SCUSCU-SEEIS

5、EEI-TqliuTqliu8 81.目的：了解、掌握电力系统分析计算的原理和方法2.主要内容1.目的：了解、掌握电力系统分析计算的原理和方法2.主要内容电 力 系 统 分 析 理 论电 力 系 统 分 析 理 论2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu9?bV=ab?aV=?abS=电压过低吗？如果电压过低或过高，怎么办？电压过低吗？如果电压过低或过高，怎么办？负荷变化，对系统频率有何影响？如何将频率控制在负荷变化，对系统频率有何影响？如何将频率控制在50HZ附近？附近？LDS2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu10abLDS切断容量满足要求吗？切断容量满足要求吗？有时为什么会发

6、生大面积停电？如何分析和判断电力系统运行的稳定性？可以采取什么措施？有时为什么会发生大面积停电？如何分析和判断电力系统运行的稳定性？可以采取什么措施？2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu11无论在电力无论在电力系统规划设计系统规划设计中，还是在电力系统中，还是在电力系统实时运行实时运行中，都需要知道：中，都需要知道：各母线电压、各输电线路上的传输功率？电网的电压损耗和电能损耗？各母线电压、各输电线路上的传输功率？电网的电压损耗和电能损耗？电力系统电压和频率是如何规定的？如何将电压和频率控制在规定范围？电力系统电压和频率是如何规定的？如何将电压和频率控制在规定范围？发生短路故障时的短路电

7、流有多大？开关的切断容量是否满足要求？发生短路故障时的短路电流有多大？开关的切断容量是否满足要求？发生故障后，系统能否继续同步运行？是否引起功率振荡，进而发生大面积停电？发生故障后，系统能否继续同步运行？是否引起功率振荡，进而发生大面积停电？2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu1232010-9-8SCU-SEEI-Tqliu13主要参考书:1 韩祯祥韩祯祥主编，主编，电力系统分析电力系统分析。浙江大学出版社出版，。浙江大学出版社出版，19932 何仰赞何仰赞等，等，电力系统分析（上下册）电力系统分析（上下册）。武汉：华中理工大学出版社出版，第三版。武汉：华中理工大学出版社出版，第三版

8、3 陈珩陈珩，电力系统稳态分析电力系统稳态分析。北京：水利电力出版社出版。北京：水利电力出版社出版4 李光琦，电力系统暂态分析李光琦，电力系统暂态分析。北京：水利电力出版社出版。北京：水利电力出版社出版Http:/2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu14主要参考书:Elements of Power System Analysis./Stevenson,W.D.,McGraw-Hill Book Co.1982Electric Power Systems/Weedy,B.M.,.John Wiley&Sons.1987Power System Stability and Control

9、./Kundur Prabha.New York:McGraw-Hill Book Co.1994 Power systems analysis/Arthur R.Bergen,Vijay Vittal.Upper Saddle River,N.J.:Prentice Hall,c2000.Power system analysis and design/J.Duncan Glover,Mulukutla S.2008（第4版）2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu15主要参考中文期刊：电力系统自动化电力系统及其自动化学报电网技术中国电力中国电机工程学报南方电网技术电力系统控制与保护电气

10、应用电力系统自动化电力系统及其自动化学报电网技术中国电力中国电机工程学报南方电网技术电力系统控制与保护电气应用2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu16主要参考外文期刊：1.IEEE Transactions on Power SystemsIEEE 电力系统汇刊2.IEEE Transactions on Power DeliveryIEEE 输电汇刊3.IEEE Transactions on Energy Conversion IEEE 能源转换汇刊4.IEE Proceeding-Generation Transmission and DistributionIEEC辑：发电、输

11、电与配电2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu17小资料IEEE电气与电子工程师学会电气与电子工程师学会（Institute of electrical and Electronic Engineers,IEEE）1963年由美国电气工程师学会（AIEE，American Institute of Electrical Engineers成立于1884年）和无线电工程师学会（IRE，Institute of Radio Engineers成立于1912年）合并组成。总部设在美国纽约。1999年会员达36.5万人，分布在150个国家和地区，是一个国际性学术组织。39 societies 个

12、专业分学会(PES-Power Engineering Society)and 3technical councils,学会还按10个地区划分，共有300多个地方分部。IEEE北京分部于1985年成立。2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu18第一章 电力系统概述 电力系统及其发展电力系统及其发展 电力系统的负荷和电力系统的负荷和负荷曲线负荷曲线 电力系统的电力系统的额定电压额定电压和额定频率和额定频率 电力传输的接线方式电力传输的接线方式 电力系统运行特点和要求电力系统运行特点和要求Scu:2010.09.02.Scu:2010.09.02.42010-9-8SCU-SEEI-Tqli

13、u191.2 电力系统的负荷和负荷曲线一、一、电力系统的负荷电力系统的负荷Load of power system电力系统的负荷就是系统中所有用电设备电力系统的负荷就是系统中所有用电设备消耗功率消耗功率的总和，也称电力系统综合用电负荷的总和，也称电力系统综合用电负荷,表表1-7二、二、负荷曲线：负荷曲线：负荷曲线负荷曲线就是用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律就是用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律1.日负荷曲线日负荷曲线Daily load curve一天的总耗电量日平均负荷一天的总耗电量日平均负荷=240PdtAd=24024124PdtAPdav2010-9-8SCU-SEE

14、I-Tqliu20负荷率负荷率km最小负荷系数最小负荷系数maxPPkavm=maxminPP=2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu212.年最大负荷曲线：描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况3.年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax全年耗电量PdtA=87600最大负荷利用小时数 TmaxPdtPPAT=87600maxmaxmax12010-9-8SCU-SEEI-Tqliu22A=PmaxTmax表1-8 各类用户的年最大负荷利用小时数10001500农灌用电60007000三班制

15、企业用电30004500二班制企业用电15002200一班制企业用电20003000户内照明及生活用电Tmax/h负荷类型2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu231.3 电力系统的额定电压和额定频率Rated voltage and Rated frequency1.额定电压和额定频率(50HZ)1.额定电压和额定频率(50HZ)the nominal voltage and nominal frequency2.2.标准额定电压标准额定电压3.3.电气设备的额定电压电气设备的额定电压(发电机,(发电机,变压器变压器,线路),线路)4.电力输送中电压与输送容量的关系4.电力输送中电压与

16、输送容量的关系S=3VIScu:2010.09.07.Scu:2010.09.07.2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu24变压器额定线电压/kV用电设备额定线电压/kV交流发电机额定线电压/kV一次绕组二次绕组33.153 及 3.53.15 及 3.366.36 及 6.36.3 及 6.61010.510 及 10.510.5 及 1113.813.813.815.7515.7515.75181818202020353538.5(60)(60)(66)110110121(154)(154)(169)220220242330330363500500注：括号内为将要淘汰的电压级表1-

17、9 1000V以上的额定电压为什么有两个数？为什么有两个数？13.141518.92118.9213.15为什么是10.5？为什么是10.5？52010-9-8SCU-SEEI-Tqliu25电气设备的额定电压the nominal voltage1.线路Transmission lineVN=(Va+Vb)/22.2.发电机Generator：规定比网络额定电压高5%VaVb2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu263.变压器Transformer一次侧Primary side：相当于用电设备，其额定电压与网络相同，与发电机直接相连时，则与发电机相同二次侧Secondary side：

18、相当于电源相当于电源，其额定电压应比线路高5%，考虑变压器内部内部的电压损耗电压损耗（5%），实际应定为比线路高10%。2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu27用线电压line voltage表示的抽头额定电压220kV升压变压器Step-up transformer降压变压器Step-down transformermain tapping10kV10kV2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu28各级电压架空线路各级电压架空线路overhead line的输送能力的输送能力transmission capacity额定电压kV额定电压kV 输送容量MVA输送容量MVA 输送距离

19、km输送距离km 额定电压kV额定电压kV 输送容量MVA输送容量MVA 输送距离km输送距离km 3 0.1-1.01-3 110 10-50 50-150 6 0.1-1.24-15 220 100-500 100-30010 0.2-2.06-20 330 200-800 200-60035 2-10 20-50 500 1000-1500 150-85060 3.5-30 30-100750 2000-2500 500 以上 表1-42010-9-8SCU-SEEI-Tqliu29补充例题1-1：额定电压的确定10.510.524222012122012138.53511048.235

20、.102421=Nk82.1121220)21(2=Nk714.55.38220)31(2=Nk18.311353=Nk82.11212204=Nk2.245.101.2541=k1.311125.343=k35kV%5+%5.2350.975=34.1252010-9-8SCU-SEEI-Tqliu301.4 电力系统的接线方式一.电力系统的电气连接方式一.电力系统的电气连接方式无备用62010-9-8SCU-SEEI-Tqliu31有备用开式网和闭式网2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu32二三相电力系统中性点运行方式二三相电力系统中性点运行方式neutral point;star

21、 point 变压器Y接法线圈的中性点：不接地，10-35kV系统多属这类情况。经过一个线性电抗线圈，即消弧线圈接地，10-63kV系统有这种方式。直接接地，110kV及以上电压系统和380220V三相四线低压系统都属这类情况。2010-9-8SCU-SEEI-Tqliu331.5 电力系统运行特点和要求1.电力系统的运行特点电力系统的运行特点 电能不能大量的存贮 电力系统的暂态过程非常短促 与各行业和人民生活密切相关2.对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求 提供充足的电能，保证安全可靠的供电 保证良好的电能质量 良好的经济性及环保问题20102010-9 9-8 8SCUSCU-SEEISEEI-TqliuTqliu3434HomeworkHomework：1 1-4 4，1 1-5 5，1 1-6 6第二章第二章