电力系统仿真软件：DIgSILENT二次开发_（2）.电力系统基础知识.docx

PAGE1

PAGE1

电力系统基础知识

1.电力系统概述

1.1电力系统的组成

电力系统由发电、输电、变电、配电和用电五个主要部分组成。每个部分都有其独特的功能和作用，共同确保电力的可靠供应和高效利用。

发电：发电厂将各种能源（如煤炭、天然气、核能、水能、风能等）转换为电能。

输电：通过高压输电线路将电能从发电厂传输到变电站。

变电：变电站将高压电能转换为适合配电的中低压电能。

配电：通过中低压配电线路将电能分配到各个用户。

用电：用户消耗电能进行各种生产和生活活动。

1.2电力系统的主要设备

电力系统中涉及的主要设备包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、继电器等。这些设备在电力系统的运行中起着至关重要的作用。

发电机：将机械能转换为电能，常见的发电机有水轮发电机、汽轮发电机、风力发电机等。

变压器：用于电压的升高或降低，常见的变压器有单相变压器和三相变压器。

断路器：用于在正常或故障状态下切断电路，保护电力系统设备。

隔离开关：用于在维护或检修时隔离电路。

电流互感器：用于测量电路中的电流，常见的电流互感器有电磁式和电子式。

电压互感器：用于测量电路中的电压，常见的电压互感器有电磁式和电子式。

继电器：用于控制和保护电路，常见的继电器有电磁继电器和固态继电器。

1.3电力系统的运行方式

电力系统的运行方式包括正常运行、故障运行和特殊运行。正常运行是指电力系统在规定的技术参数范围内稳定运行；故障运行是指系统中出现故障时的运行状态，需要采取措施尽快恢复；特殊运行是指在特殊情况下（如检修、试验等）的运行方式。

1.4电力系统的稳定性

电力系统的稳定性是指系统在受到扰动后，能够恢复到稳定状态的能力。电力系统的稳定性分为静态稳定和暂态稳定。静态稳定是指系统在小扰动下的稳定能力；暂态稳定是指系统在大扰动下的稳定能力。

1.5电力系统的可靠性

电力系统的可靠性是指系统在规定的时间内和规定的条件下，完成预定功能的能力。可靠性评估通常包括设备的可靠性、系统的可靠性以及运行方式的可靠性。

2.电力系统的基本参数

2.1电压等级

电力系统的电压等级分为高压、中压和低压。高压通常指110kV及以上，中压指35kV至110kV，低压指35kV以下。

2.2频率

电力系统的标准频率为50Hz或60Hz。频率的稳定对于系统的正常运行至关重要。

2.3功率因数

功率因数是指实际消耗的有功功率与视在功率的比值。提高功率因数可以减少无功功率的传输，提高系统的效率。

2.4电力负荷

电力负荷是指电力系统中的用电设备在某一时刻消耗的电功率。负荷的特性包括恒定负荷、变化负荷和随机负荷。

2.5电力系统的损耗

电力系统的损耗包括技术损耗和管理损耗。技术损耗是由于设备效率、线路电阻等原因造成的电能损失；管理损耗是由于人为因素、计量误差等原因造成的电能损失。

3.电力系统的数学模型

3.1发电机模型

发电机的数学模型包括静态模型和动态模型。静态模型主要用于稳态分析，动态模型用于暂态和动态分析。

3.1.1静态模型

静态模型通常包括发电机的电压-电流特性、功率-频率特性等。例如，发电机的电压-电流特性可以表示为：

V

其中，V是发电机端电压，E是发电机内部电动势，I是发电机输出电流，Xd和Rd

3.1.2动态模型

动态模型包括发电机的转子运动方程、电动势方程等。例如，发电机的转子运动方程可以表示为：

d

其中，ω是转子角速度，Pm是机械输入功率，Pe是电磁输出功率，H是发电机的惯性常数，D是阻尼系数，ω

3.2变压器模型

变压器的数学模型包括静态模型和动态模型。静态模型主要用于稳态分析，动态模型用于暂态和动态分析。

3.2.1静态模型

变压器的静态模型通常包括电压-电流关系、阻抗关系等。例如，变压器的电压-电流关系可以表示为：

V

其中，V1和V2分别是变压器的输入电压和输出电压，N1和

3.2.2动态模型

变压器的动态模型包括磁通方程、电流方程等。例如，变压器的磁通方程可以表示为：

?

其中，?1是初级绕组的磁通，L1是初级绕组的电感，i

3.3输电线路模型

输电线路的数学模型包括静态模型和动态模型。静态模型主要用于稳态分析，动态模型用于暂态和动态分析。

3.3.1静态模型

输电线路的静态模型通常包括电阻、电感、电容等参数。例如，输电线路的电压降可以表示为：

V

其中，V1和V2分别是线路的输入电压和输出电压，I是线路的电流，Z是线路的电阻，X

3.3.2动态模型

输电线路的动态模型包括波过程模型、分布式参数模型等。例如，分布式参数模型可以表示为：

?

?

其中，Vx,t和Ix,t分别是线路在位置x和时间t的电压和电流，L

3.4