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电力系统分析习
2024-01-21
目录
电力系统基本概念与组成
稳态运行分析
故障状态分析
稳定性评估与提高措施
经济运行与优化调度策略
现代电力系统新技术发展趋势
01
电力系统基本概念与组成
Chapter
由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，用于生产、输送、分配和消费电能。
电力系统的定义
实现电能的生产、输送、分配和消费，满足社会生产和生活的用电需求。
电力系统的功能
01
02
03
04
将一次能源转换为电能的过程，包括火力发电、水力发电、核能发电等。
发电环节
将发电厂产生的电能通过高压输电线路输送到负荷中心的过程。
输电环节
将电能从输电网分配到各个用户的过程，包括中压和低压配电网。
配电环节
用户消耗电能的过程，包括工业用电、商业用电、居民用电等。
用电环节
配电设备
包括配电变压器、开关设备、保护设备等，用于将电能分配给各个用户。
输电线路
用于输送电能的导线，通常采用高压输电以减少线路损耗。
断路器
用于在电力系统中切断或接通电流的设备，保证系统的安全运行。
发电设备
汽轮机、水轮机、风力发电机等，将一次能源转换为机械能，再驱动发电机产生电能。
变压器
用于改变交流电压的设备，实现电能的升压或降压。
02
稳态运行分析
Chapter
03
潮流计算的意义
用于评估电力系统的稳态性能，如节点电压、线路功率等，为电力系统的规划、设计和运行提供依据。
01
潮流计算的基本原理
基于电力系统的物理模型和数学方程，通过迭代求解得到系统的稳态运行状态。
02
常用的潮流计算方法
包括牛顿-拉夫逊法、PQ分解法、前推回代法等，各种方法具有不同的特点和适用范围。
在电力系统中，节点电压通常呈现从电源端向负荷端逐渐降低的趋势，同时受到系统阻抗、负荷大小等因素的影响。
节点电压分布规律
有功功率和无功功率在电力系统中的传输和分配遵循一定的规律，如功率流的方向、大小等受到网络结构、电源和负荷特性等因素的影响。
功率分布规律
节点电压和功率之间存在紧密的联系，如节点电压的波动会影响功率的传输和分配，而功率的不平衡也会导致节点电压的偏移。
节点电压和功率的关系
无功功率平衡的意义
01
无功功率在电力系统中起着维持电压水平、提高系统稳定性等重要作用，因此无功功率的平衡对于电力系统的安全运行至关重要。
电压调整的方法
02
为了保证电力系统的电压质量，可以采取多种电压调整措施，如改变发电机端电压、投切电容器或电抗器、调整变压器分接头等。
无功功率平衡与电压调整的关系
03
无功功率的平衡是实现电压稳定调整的前提和基础，而电压调整措施也可以影响无功功率的分布和平衡。
03
故障状态分析
Chapter
任意两相导体与地之间短路，短路电流大小介于单相接地和三相短路之间。
任意两相导体间短路，短路电流较大，对系统稳定性产生较大影响。
三相导体间直接短路，短路电流大，对系统影响严重。
单相导体与地之间短路，短路电流大小与接地方式有关，对系统影响相对较小。
两相短路
三相短路
单相接地短路
两相接地短路
通过选定基准值，将实际物理量转换为标幺值进行计算，简化计算过程。
标幺制法
运算曲线法
电子计算机法
利用预先绘制的运算曲线，根据短路点电压和阻抗计算短路电流。
采用计算机程序进行短路计算，输入系统参数和故障类型，快速得到计算结果。
03
02
01
将不对称的短路电流分解为对称分量，分别计算正序、负序和零序分量，再合成得到实际的短路电流。
对称分量法
在相坐标系下建立电路方程，直接求解得到各相短路电流。
相坐标法
根据对称分量法得到的正序、负序和零序网络，绘制序网图并求解得到各序分量的短路电流。
序网图法
04
稳定性评估与提高措施
Chapter
通过计算系统各节点的电压稳定裕度，评估系统在给定负荷和电源条件下的电压稳定性。
电压稳定性指标
通过分析系统频率响应特性，确定系统在不同扰动下的频率稳定能力。
频率稳定性指标
利用功角曲线和功角稳定裕度等概念，评估系统在受到大扰动后的功角稳定性。
功角稳定性指标
暂态电压稳定性指标
通过分析系统故障后的电压恢复过程，评估系统的暂态电压稳定性。
暂态频率稳定性指标
研究系统故障后的频率变化过程，以及频率恢复的速度和程度，评估系统的暂态频率稳定性。
暂态功角稳定性指标
通过模拟系统故障后的发电机功角摇摆过程，分析系统的暂态功角稳定性。
03
02
01
01
02
03
04
增强系统结构
通过增加输电线路、变压器等设备，优化电网结构，提高系统的传输能力和稳定性。
配置储能装置
在系统中合理配置储能装置，如电池储能、飞轮储能等，提供快速响应的功率支撑，增强系统的稳定性。
采用先进控制技术
应用自动电压控制、频率控制等先进控制技术，改善系统的动态性能，提高稳定性。
加强运
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