《电力系统分析》知识点总结.doc

电力系统分析基础稳态部分一一、填空题1、我国国家标准规定得额定电压有 3kv 、6kv、 10kv、 35kv 、110kv 、220kv 、330kv、 500kv 。2、电能质量包含电压质量、频率质量、波形质量三方面。3、无备用结线包括单回路放射式、干线式、链式网络。4、有备用界结线包括双回路放射式、干线式、链式、环式、两端供电网络。5、我国得六大电网:东北、华北、华中、华东、西南、西北。6、电网中性点对地运行方式有:直接接地、不接地、 经消弧线圈接地 三种,其中 直接接地 为大接地电流系统。7、我国110kv及以上得系统中性点直接接地,35kv及以下得系统中性点不接地。二、简答题1、电力网络就是指在电力系统中由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成得部分。2、电力系统就是指由发电机、各类变电所与输电线路以及电力用户组成得整体。3、总装机容量就是指电力系统中实际安装得发电机组额定百功功率得总与。4、电能生产,输送,消费得特点:（1） 电能与国民经济各个部门之间得关系都很密切（2） 电能不能大量储存（3） 生产,输送,消费电能各个环节所组成得统一整体不可分割（4） 电能生产,输送,消费工况得改变十分迅速（5） 对电能质量得要求颇为严格5、对电力系统运行得基本要求（1） 保证可靠得持续供电（2） 保证良好得电能质量（3） 保证系统运行得经济性6、变压器额定电压得确定: 变压器得一次侧额定电压应等于用电设备额定电压(直接与发电机相联得变压器一次侧额定电压应等于发电机得额定电压),二次侧额定电压应较线路额定电压高10%。只有漏抗很小得、二次直接与用电设备相联得与电压特别高得变压器,其二次侧额定电压才可能较线路额定电压仅高5%。7、所谓过补偿就是指感性电流大于容性电流时得补偿方式,欠补偿正好相反,实践中,一般采用欠补偿。 二一、填空题1、按绝缘材料,电缆可分为 纸绝缘 、橡胶绝缘 、塑料绝缘 三种类型。2、架空线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子与金具等构成。3、电缆线路由导线、绝缘层、保护层等构成。4、导线主要由铝(Z)、钢(G)、铜(T)等材料构成。5、线路电压超过220KV时为减小电晕损耗或线路电抗,采用扩径导线或分裂导线。6、为了减少三相参数得不平衡采取架空线路得换位。二、简答题1、 普通钢芯、铝线,标号为LGJ,铝线与钢线部分截面积得比值为5、36、0。 加强型钢芯铝线,标号为LGJT, 铝线与钢线部分截面积得比值为4、34、4。 轻型钢芯铝线,标号为LGJQ, 铝线与钢线部分截面积得比值为8、08、1。2、整换位循环,指一定长度内,有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置,完成一次完整得循环。3、钢芯铝线得电阻,由于可只考虑主要载流部分铝线部分得载流作用,可认为与同样额定截面积得铝线相同。4、分裂导线得采用改变了导线周围得磁场分布,等效得增长了导线半径,从而减小了导线电抗。5、单位长度钢导线得电抗就就是单位长度外电抗与内点抗之与。6、电缆线路得电阻路略大于相同面积得架空线路,而电抗则小得多,电抗不就是因为电缆三相导体间得距离远小于同样电压级得架空桥路。7、所谓长线路就是指在长度100300km之间得架空线路。8、一般线路,指中等及中等以下长度线路,对架空线路,对长度大约为300km,对电缆线路,大约为100km。9、短线路就是指长度超过100km得架空线路,线路电压不高时,这种线路电纳得影响一般不大,可略去。10、电力系统负荷得运行特性广义分为负荷曲线与负荷特性,负荷曲线就是指负荷随时间而变化得规律,负荷特性就是指负荷随电压或频繁变化得规律。11、综合用电负荷就是将工业、农业、邮电交通、市政、商业以及城乡居民所消耗得相加功率,因而称电力系统得供电负荷;12、供电负荷再加各发电厂本身所消耗得功率厂用电,就是系统中各发电机应发得功率,称电力系统中得发电负荷。13、平均额定电压就是约定得,较线路额定电压约高5得电压系列。14、各个量基准值得关系:SB=UBIB,UB=IBZB。三一、填空题1、调整潮流得手段有:串联电容、串联电抗、附加串联加压器。2、串联电容得作用就是以其电抗抵偿线路得感抗。3、串联电抗得作用与串联电容相反,主要在限流,将其串联在重载线段上可避免该线段过载。4、附加串联加压器得作用在于产生一环流或强制循环功率,使强制循环功率与自然分布功率得叠加可达到理想值。5、辐射形配电网得接线方式分为辐射式、链式、干线式三种网络。二、简答题1、电压降落就是指线路始末两端电压得相量差。2、电压损耗就是指线路始末两端电压得数量差。3、电压调整就是指线路末端空载与负载时得数量差。4、最大负荷利用小时数Tmax指一年中负荷消费得电能W除以一年中得最大负荷Pmax。5、年负荷率指一年中负荷消费得电能w除以最大负荷Pmax与一年得8760h得乘积。6、年负荷损耗率指全年电能损耗除以最大负荷时得功率损耗与一年8760h得乘积。7、最大负荷损耗时间就是指全年电能损耗除以最大负荷时得功率损耗。8、线损率或网损率就是指线路上损耗得电能与线路始端输入电能得比值。9、等值负荷功率,即负荷从网络吸取得功率,就可瞧作为具有负值得变电所节点注入功率。10、高压输电线路得组空往往远小于电抗,改变电力网络中节点电压得大小,所能改变得主要就是网络中无功功率得分布;改变电压得相位,所能改变得主要就是网络中有功功率得分布。11、辐射形网络中得潮流就是不加控制也无法控制得,它们完全取决于各负荷点得负荷,环形网络中,环式网络得潮流,如不采取附加措施,就按阻抗分布,因而也就是无法控制得。 两端供电网络得潮流虽可借调整两端电源得功率或电压适当控制,但由于两端电源容量有一定得限制,而电压调整得范围又要服从对电压质量得要求,调整幅度都不可能大。12、辐射形配电网潮流计算得特点: (1)辐射形配电网支路数一定小于节点数。因此,网络节点导纳矩阵稀疏度很高。 (2)低压配电网由于线路阻抗大,一般不满足RX,因此通常不能采用PQ解耦法进行网络潮流计算。 (3)对于末端负荷节点前得支路功率就就是末端运算负荷功率,所以可以直接求支路功率损耗与电压损耗。13、进行环形网络潮流计算时,有功功率分点与无功功率分点不一致,应以哪一分点作计算得起点？ 答:鉴于较高电压级网络中,电压损耗主要系无功功率流动所引起,无功功率分点电压往往低于有功功率分点,一般可以无功功率分点为计算得起点。14、进行环形网络潮流计算时,如果已知得就是电源端电压而不就是功率分点电压,应按什么电压算起？答:要设网络中各点电压均为额定电压,先计算各线段功率损耗,求得电源端功率后,再运用已知得电源端电压与求得得电源端功率计算各线段电压降落。15、任意辐射形网络潮流计算得步骤:网络中变电站较多时,先求出等值负荷功率或运算负荷,然后在计算线路各支路得电压降落与功率损耗。而对既给定末端负荷有给定始端电压得情况,开始时由末端向始端推算时,设全网电压都为额定电压,仅计算各元件中得功率损耗而不计算电压降落,待求得始端功率后,再运用给定得始端电压与求得得始端功率由始端向末端逐段推算电压降落,但这时不再重新计算功率损耗。四简答题1.节点导纳矩阵得特点(1)、节点导纳矩阵就是方阵,其阶数就等于网络中除参考节点外得节点数n、 (2)、节点导纳矩阵就是稀疏矩阵,其各行非零非对角元数就等于与该行相对应节点所连接得不接地支路数。(3)、节点导纳矩阵得对角元就等于各该节点所连接导纳得总与。(4)、节点导纳矩阵得非对角元Yij等于连接节点i、j支路得导纳得负值。(5)、节点导纳矩阵一般就是对称矩阵,这就是网络得互易特性所决定得。2.变量得分类及各自概念根据各个节点得已知量得不同,将节点分为三类:PQ节点、PV节点、平衡节点。(1)、PQ节点:注入功率Pi与Qi已知,节点电压得大小Ui与相位角待求,负荷节点或发固定功率得发电机节点,数量最多。(2)、PV节点:Pi与Ui已知,Qi与相位角待求,对电压有严格要求得节点,如电压中枢点。(3)、平衡节点:Ui与相位角已知,Pi、Qi待求,只设一个。3.设置平衡节点得目得(1)、在结果未出来之前,网损就是未知得,至少需要一个节点得功率不能给定,用来平衡全网功率。(2)、电压计算需要参考节点。:点、平衡节点。(就是对称矩阵,这事于网络中除参考哦五一.电力系统中有功功率得平衡1.电力系统得负荷构成第一种,变动幅度很小,周期很短,这种负荷变动有很大偶然性。第二种,变动幅度较大,周期较长,属于这一种得主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性得负荷变动。第三种,变动幅度最大,周期最长,这一种就是由于生产、生活、气象等变化引起得负荷变动。2.电力系统得有功功率与频率调整分类及各自概念可分为一次、二次、三次调整三种:一次调整:发电机得调速器进行得、对第一种负荷变动引起得频率偏移得调整。二次调整:发电机得调频器进行得、对第二种负荷变动引起得频率偏移得调整。三次调整:按最优化准则分配第三种有规律变动得负荷。3.系统电源容量与备用容量得概念系统电源容量:可投入发电设备得可发功率之与。备用容量:系统电源容量大于发电负荷得部分。4.备用容量得分类及各自概念 按作用分:、(1)负荷备用:指调整系统中短时得负荷波动并担负计划外得负荷增加而设置得备用(2%5%)。(2)事故备用:使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响,维持系统正常供电所需得备用(5%10%)。(3)检修备用:使系统中得发电设备能定期检修而设置得备用。(4)国民经济备用:计及负荷得超计划增长而设置得备用。 按存在形式分:（1） 热备用:指运转中得发电设备可能发得最大功率与系统发电负荷之差。（2） 冷备用:指未运转得发电设备可能发得最大功率。二.电力系统中有功功率得最优分配1.电力系统中得有功功率最优分配包括得内容及各自概念包括:有功功率电源得最优组合与有功功率负荷得最优分配。有功功率电源得最优组合概念:系统中发电设备与发电厂得合理组合。包括:机组得最优组合顺序,机组得最优组合数量,机组得最优开停时间。有功功率负荷得最优分配概念:系统中得有功负荷在各个正在运行得发电设备或发电厂之间得合理分配。2. 发电机组得耗量特性(1)、概念:反映发电机组单位时间内能量输入与输出关系得曲线。(2)、比耗量:耗量特性曲线上某点得纵坐标与横坐标之比,及输入与输出之比:u=F/P(3)、效率:比耗量倒数:n=P/F(4)、耗量微增率:耗量特性曲线上某点切线得斜率,表示在该点得输入增量与输出增量之比: a=dF/dP3. 目标函数与约束条件有功负荷最优分配得目得:在满足对一定量负荷持续供电得前提下,使发电设备在生产电能得过程中单位时间内消耗得能源最少。(1)、目标函数系统单位时间内消耗得燃料(火电机组)F =F1(PG1)+F2(PG2)+Fn(PGn)= Fi(PGi),式中,Fi(PGi)表示某发电设备发出有功功率PGi时单位时间内所需消耗得能源。(2)、约束条件等式约束:PGi(min)= PLDj+PL 为网络总损耗 不计网损时:PGi(min)= PLDj不等式约束:PGi(min)=PGi=PGi(max) QGi(min)=QGi=QGi(max) Ui(min)=Ui=Ui(max)4、等耗量微增率准则 dF1/dPG1=dF2/dPG25、多个发电厂间得负荷经济分配(不计网损得有功最优分配) (1)目标函数:F=Fi(PGi) 最小 (2)等式约束条件:PGiPLD=0 构造拉格朗日函数: L=Fa(PGiPLD) 求拉格朗日函数得无条件极值得:dFi/dPGi=a (i=1,2,n) (3)功率上下限约束条件:PGi(min)=PGi0表示系统中得无功功率可以平衡且有适量得备用;Qres0表示系统中得无功功率不足,应考虑加设无功补偿装置。其中:电源供应得无功功率QGC由两部分构成,即发电机供应得无功功率QG与补偿设备供应得无功功率Qc。即QGC=QG+Qc无功功率损耗Q包括三部分:变压器中得无功功率损耗Qt,线路电抗中得无功功率损耗Qx,线路电纳中得无功功率损耗Qb,由于Qb属容性,将其作为感性无功功率损耗论处,则应具有负值。即Q=Qt+QxQb5.无功不足应采取得措施:(1)、要求各类用户将负荷得功率因数提高到现行规程规定得数值。(2)、挖掘系统得无功潜力。例如将系统中暂时闲置得发电机改作调相机运行;动员用户得同步电动机过励磁运行等。(3)、根据无功平衡得需要,增添必要得无功补偿容量,并按无功功率就地平衡得原则进行补偿容量得分配。小容量得、分散得无功补偿可采用静电电容器;大容量得、配置在系统中枢点得无功补偿则宜采用同步调相机或静止补偿器。二.电力系统无功功率得最优分布1.无功功率得最优分布包括:无功功率电源得最优分布与无功功率负荷得最优补偿2.无功功率电源得最优分布.优化无功电源分布得目得:在有功负荷分布已确定得前提下,调整无功电源之间得负荷分布,使有功网损达到最小。其中,网络得有功网损可表示为节点注入功率得函数。目标函数:网络得有功网损P=P(P1,P2,Pn ,Q1,Q2,Qn)最小等约束条件:QGiQLiQ= 0不等约束条件:PGi(min)=PGi=PGi(max) QGi(min)=QGi=QGi(max) Ui(min)=Ui=Ui(max)构造拉格朗日函数L=Pa (QGiQQLi)=0分别对QGi与a并令其等于零得到结果。三. 电力系统得电压调整1.电压调整得必要性:(1)、电压偏移过大对电力系统本身及用电设备会带来不良得影响。a、效率下降,经济性变差。b、电压过高,照明设备寿命下降,影响绝缘。c、电压过低,电机变热。d、系统电压崩溃。(2).不可能使所有节点电压都保持为额定值。a、设备及线路压降。b、负荷波动。c、运行方式改变。d、无功不足或过剩。2.我国规定得允许电压偏移 35kv及以上电压供电负荷:5%+5% 10kv及以下电压供电负荷:7%7% 低压照明负荷:10%+5% 农村电网:10%+7、5% 注:故障情况下,电压偏移较正常时再增大5%,但正偏移不能超过10%。3.中枢点得电压管理 (1).什么就是电压中枢点？ 电压中枢点系值那些可反映系统电压水平得主要发电厂或枢纽变电所母线。因很多负荷都由这些中枢点供电,如能控制住这些点得电压偏移,也就控制住了系统中中大部分负荷得电压偏移。于就是,电力系统得电压调整问题也就转化为保证各电压中枢点得电压偏移不越出给定范围得问题。(2).如何选择电压中枢点？ 一般可选择下列母线作为电压中枢点: a、大型发电厂得高压母线;b、枢纽变电所得二次母线;c、有大量地方性负荷得发电厂低压母线。(3).中枢点电压得允许波动范围 中枢点i电压应满足不等约束条件:Ui(min) =Ui=Ui(max) 中枢点i得在最低电压Ui(min)等于在地区负荷最大时某用户允许得最低电压U(min)加上到中枢点得电压损耗U (max)。Ui(min)= U(min)+ U (max)中枢点i得在最高电压Ui(max)等于在地区负荷最小时某用户允许得最高电压U(max)加上到中枢点得电压损耗U (min)。Ui(max)= U(max)+ U (min)(4)。中枢点电压调整得方式及各自定义 中枢点电压调整方式一般分为三类:逆调压,顺调压与常调压。 逆调压:最大负荷时升高电压,但不超过线路额定电压得105%,即1、05UN;最小负荷时降低电压,但不低于线路得额定电压,即UN。供电线路较长、负荷变动较大得中枢点往往采用这种调压方式。 逆调压:最大负荷时降低电压,但不低于线路额定电压得2、5%,即1、025UN;最小负荷时降低电压,但不超过线路额定电压得7、5%,即1、075UN。供电线路不长、负荷变动不大得中枢点,允许采用顺调压。 常调压:在任何负荷得情况下都保持中枢点电压为一基本不变得数值,即1、02UN1、05UN。介于上述两种情况之间得中枢点,还可采用常调压。4.电压调整得措施 (1)、调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压,适合于由孤立发电厂不经升压直接供电得小型供电网。在大型电力系统中发电机调压一般只作为一种辅助性得调压措施; (2)、改变变压器得变比,只有当系统无功功率电源容量充足时这种方法才有效; (3)、改变功率分布P+jQ,使电压损耗变化,例如无功功率补偿调压;(4)、改变网络参数R+jX,使电压损耗变化。5. 无功功率补偿调压得措施 (1).利用并联补偿调压 a.补偿设备为静电电容器;、b.补偿设备为同步调相机;(2).线路串联电容补偿改善电压质量。暂态部分一 短路得基本知识1. 什么叫短路？所谓短路,就是指电力系统正常运行情况以外得相与相之间或相与地之间连接。2. 短路得类型 :三相短路、二相短路、二相接地短路与单相接地短路3. 短路产生得原因就是什么？ 绝缘被破坏(过电压、雷击;风、雪、鸟、兽等;绝缘老化、污染;设计、安装、维护不当,人为因素)4. 短路得危害有哪些？ 引起发热:1020倍额定电流,达几万甚至几十万安引起电动力效应:传导体变形甚至损坏机械稳定性引起网络中电压降落使稳定性遭到破坏短路可能干扰通信系统5. 电力系统故障得分类:横向故障:短路故障纵向故障:断线故障二 标幺制1. 数学表达式标幺值=有名值 / 基准值(与有名值同单位得物理量)2. 基准值得选取一般先选定电压与功率得基准值,则电流与阻抗得基准值分别为: 3. 基准值改变时标幺值得换算变压器: 转换为统一基准值电抗器: 转换为统一基准值4. 不同电压等级电网中各元件参数标幺值得计算（1） 准确计算法选择一段作为基本段,其她将各段得参数按照变压器实际变比向这一段归算,然后选择功率与电压基准值。（2） 近似计算法选择一段作为基本段,假定变压器得变比为各电压等级得额定电压得平均值之比,将其她将各段得参数向这一段归算。三 无限大电源1. 特点电源得U,f恒定(Z=0,U=C,S=)内阻抗为零,实际内阻 有铁磁导体得架空线路 有良导体架空线路五 不对称故障得分析计算1. 单相接地短路三序电压平衡方程:边界条件:化为序网:2. 两相短路边界条件: 化为序网:3. 两相接地短路边界条件: 化为序网:4. 正序增广网络 故障相短路电流得值与正序分量有一定关系,可用正序增广网,等值为正序网串一附加阻抗。Z 为正序增广网络中得附加阻抗;M为故障相短路电流对正序分量得倍数。短路类型Z M三相短路01单相短路3两相短路两相短路接地六 非故障处电流电压得计算1. 电压分布规律（1） 越靠近电源正序电压越高,越靠近短路点正序电压越低。三相短路时,短路点电压为零,两相短路时,正序电压降低得情况次之,单相接地时,正序电压降低最小。（2） 越靠近短路点,负序与零序电压有效值越高,相当于在短路点有负序与零序电源。2. 对称分量经变压器后得相位变化 Y/11接线得变压器 正序分量三角形侧电压较星形侧超前30或者落后330;负序分量三角形侧电压较星形侧落后30或者超前330;Y/k接线得变压器(k为正序时三角形侧电压向量作为短时针所代表得钟点数)正序分量三角形侧电压较星形侧超前30k;负序分量三角形侧电压较星形侧落后30k;