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电力系统分析基础

汇报人：AA

2024-01-22

目录

contents

电力系统概述

电力系统稳态分析

电力系统暂态分析

电力系统优化与控制

电力系统仿真与实验

电力系统前沿技术与发展趋势

电力系统概述

01

电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，用于将一次能源转换为电能并输送给用户。

定义

包括发电、输电、变电、配电和用电等环节，以及相应的控制、保护和调度自动化系统。

组成

03

现代阶段

以智能电网和清洁能源为主导，注重环保、高效和可持续发展。

01

初期阶段

以直流电和小规模交流电为主，主要用于照明和简单动力设备。

02

发展阶段

随着工业革命的推进，交流电和大规模电力系统逐渐兴起，实现了电能的远距离传输和分配。

全球电力系统规模不断扩大，互联互通程度加深，可再生能源比重增加，但仍面临能源转型、供需平衡、网络安全等挑战。

现状

未来电力系统将向更加智能、清洁、高效、安全的方向发展，包括智能电网、微电网、分布式能源、储能技术等领域的创新与应用。同时，电力系统也将更加注重环保、社会责任和可持续发展等方面。

趋势

电力系统稳态分析

02

优点是具有较快的收敛速度和较高的计算精度；缺点是对于病态系统或初值选择不当时，可能出现收敛失败的情况。

牛顿-拉夫逊法的优缺点

将非线性方程线性化，通过迭代求解得到方程的近似解。

牛顿-拉夫逊法的基本思想

将电力系统的节点电压方程转化为非线性方程组，利用牛顿-拉夫逊法进行迭代求解，得到满足精度要求的节点电压解。

牛顿-拉夫逊法在潮流计算中的应用

1

2

3

将电力系统的节点功率分为有功功率和无功功率两部分，分别进行求解。

PQ分解法的基本思想

根据电力系统的特点，将有功功率和无功功率的求解过程进行简化，提高计算效率。

PQ分解法在潮流计算中的应用

优点是计算量较小，适用于大规模电力系统的潮流计算；缺点是对于某些特殊系统结构或运行方式，可能存在较大的误差。

PQ分解法的优缺点

通过潮流计算确定电力系统的稳态运行状态，为电力系统的规划与设计提供依据。

电力系统规划与设计

电力系统运行与控制

电力系统故障分析与处理

实例分析

通过实时潮流计算了解电力系统的实时运行状态，为电力系统的调度与控制提供支持。

通过潮流计算分析电力系统故障前后的状态变化，为故障的定位与处理提供帮助。

以某地区电网为例，介绍潮流计算在电力系统规划、设计、运行与控制等方面的具体应用。

电力系统暂态分析

03

包括三相短路、两相短路、单相接地短路等，各种短路的电流、电压特点及其影响。

短路类型及特点

短路电流计算

短路故障的后果

运用电路原理和电力系统参数，计算各种短路条件下的短路电流。

分析短路对电力系统设备、运行和稳定性的影响。

03

02

01

阐述电力系统在受到大扰动后，保持同步运行的能力。

暂态稳定的概念

介绍时域仿真法、直接法、EEAC等暂态稳定分析方法及其优缺点。

暂态稳定分析方法

探讨通过改变系统运行方式、采用自动重合闸、装设稳定控制装置等措施提高暂态稳定性。

提高暂态稳定性的措施

电磁暂态过程的概念

阐述电力系统中由于开关操作或故障引起的快速电磁暂态过程。

电磁暂态过程的仿真分析

运用数值计算方法对电磁暂态过程进行仿真分析，如有限元法、有限差分法等。

电磁暂态过程的数学模型

建立描述电磁暂态过程的数学模型，如微分方程、差分方程等。

电力系统保护设计

故障诊断与定位

系统恢复与重构

实例分析

01

02

03

04

运用暂态分析结果，为电力系统保护设备提供整定依据。

通过分析故障录波数据，实现故障的快速诊断和定位。

在电力系统发生故障后，运用暂态分析结果指导系统恢复和重构过程。

结合具体案例，展示暂态分析在电力系统中的应用及其效果。

电力系统优化与控制

04

目标函数

以系统总发电成本最小或经济效益最大为目标，考虑网络约束和发电机出力约束。

维持系统电压在允许范围内，保证系统安全稳定运行。

控制目标

通过调整发电机端电压、变压器分接头位置和无功补偿设备投切等方式实现。

控制手段

根据系统实时运行状态，采用基于规则、基于优化或基于学习的控制策略，实现自动电压控制。

控制策略

提高系统阻尼，抑制低频振荡，保证系统在小扰动下的稳定性。

功能作用

通过检测发电机功角和角速度的变化，产生附加的阻尼控制信号，作用于发电机的励磁系统或汽门开度，从而增加系统阻尼。

工作原理

根据系统模型和稳定器参数对系统稳定性的影响，采用根轨迹法、频率响应法或时域仿真法等方法进行设计。

设计方法

在满足系统负荷需求和运行约束的条件下，通过优化算法求解各发电机组的出力计划，使得系统总运行成本最低。

经济调度

根据系统频率和联络线功率的偏差，通过自动调整发电机组的出力，维持系统频率和联络线功率在允许范围内。

自动发电控制

在满