电力系统暂态分析

电力系统暂态分析 讲义 Power System Transient Analysis Lecture Teaching Material：《电力系统暂态分析》第二版，李光琦编 Class Hour：51 Applying Class：电气工程及其自动化专业2001级 Teacher：杭乃善 目 录 绪论 ············································································ 1 第一章 电力系统故障分析的基本知识 ············································· 1 第一节 概述 ·························································· 1 第二节 标幺制 ························································ 1 第三节 无限大功率电源供电的三相短路分析 ····························· 4 第一章 小结 ··························································· 7 第二章 同步发电机突然三相短路分析 ················································ 8 第1节 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流近似分析 ············ 8 第2节 同步发电机的基本方程、 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 和等值电路 ·························· 12 第3节 应用同步发电机基本方程（拉氏运算形式）分析突然三相短路电流 ··· 22 第4节 自动调节励磁装置对短路电流的影响 ····························· 37 第二章 小结 ·························································· 37 第三章 三相短路的实用计算 ······················································ 41 第1节 周期电流起始值的计算 ········································· 41 第2节 运算曲线法 ··················································· 46 第3节 计算机算法原理 ··············································· 47 第四章 对称分量法及元件的各序参数和等值电路 ···································· 48 第1节 对称分量法 ··················································· 48 第2节 在不对称故障分析中的应用 ····································· 48 第3节 同步发电机的负序、零序电抗 ··································· 51 第4节 异步电机的正、负、零序电抗 ··································· 52 第5节 变压器的零序电抗和等值电路 ··································· 52 第6节 输电线路的零序阻抗和等值电路 ································· 56 第7节 零序网络的构成 ··············································· 59 第五章 不对称短路的分析计算 ··················································· 60 第一节 不对称短路时故障处的短路电流和电压 ··························· 60 第二节 非故障处电流、电压的计算 ····································· 65 第六章 稳定性问题概述和各元件的机电特性 ········································ 66 第1节 概述 ························································· 66 第2节 同步发电机组的机电特性 ······································· 67 第3节 自动调节励磁系统的原理和数学模型 ····························· 73 第六章 小结 ························································· 74 第七章 电力系统静态稳定 ························································ 75 第1节 简单系统的静态稳定 ·········································· 75 第2节 负荷的静态稳定 ·············································· 75 第3节 小干扰法分析简单系统的静态稳定 ······························ 75 第4节 自动调节励磁系统对静态稳定的影响 ···························· 77 第5节 提高静态稳定的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ·········································· 80 第八章 电力系统暂态稳定 ························································ 80 第一节 暂态稳定概述 ················································· 80 第2节 简单系统的暂态稳定分析 ······································· 80 第3节 自动调节系统对暂态稳定的影响 ································ 84 第4节 提高暂态稳定的措施 ·········································· 87 复 习 ········································································· 87 绪论(Introduction) Transient Analysis：暂态分析，瞬变、过渡、暂时 物理特点：由一个状态（初始状态）变化到另一状态（终止状态）的过程分析， 数学特点：用微分方程描述的过程分析。 应用：电力系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、规划、控制等； 第1章 电力系统故障分析的基本知识 第1节 概述 故障，事故，短路故障：正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。 1．故障类型（电力系统故障分析中） 名称 图示 符号 ⑴ 三相短路 f（3） f ：fault ⑵ 二相短路 f（2） ⑶ 单相短路接地 f（1） ⑷ 二相短路接地 f（1。1） ⑸ 一相断线 ⑹ 二相断线 形式上又可称为短路故障、断线故障（非全相运行） 分析 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 上：不对称故障、对称故障（f（3）） 计算方法上：并联型故障、串联性故障 简单故障：在电力系统中只发生一个故障。 复杂故障：在电力系统中的不同地点（两处以上）同时发生不对称故障。 第2节 标幺制 一 标幺值(P.U.) 标幺值= 二 基准值的选取 ·基准值的选取有一定的随意性，工程中一般选择惯用值（SB=100MVA、SB=1000MVA、UB=UN） ·三相电路中基准值的基本关系 稳态分析： ， 其中：SB：三相功率 UB：线电压 IB：星形等值电路中的相电流 ZB：单相阻抗 短路分析中：ZB：单相阻抗---故障分析中的等值电路计算与稳态分析相同 IB：星形等值电路中的相电流 UB：相电压？ 三 基准值改变时标幺值的计算 已知以设备本身额定值为基准值的标幺值 ，求以系统基准值SB、UB为基准时的标幺值 例如：已知US%，STN，求在系统基准容量SB时的标幺值电抗？ ● 额定容量SN小，则电抗x*（B）大，小机组、小变压器的电抗大； ● 简单网络计算中，选取SB=STN（SN），可减少参数的计算量。 四．变压器联系的不同电压等级电网中元件参数标幺值的计算 （一）准确计算法 ①选定SB、UB1 ②UB2=UB1*121/10.5 ③UB3=UB2*6.6/110 作等值电路： jxG* jxT1 jxL jxT2 jxR 取基准电压=额定电压，可简化计算 变压器电抗可由任一侧计算 线路电抗就地处理更方便 即，准确计算法有3种， ⑴ 阻抗归算法； （阻抗按变压器实际变比归算，简单网络较方便） ⑵ 就地处理法； （基准电压按变压器实际变比归算，大网络计算较方便） ⑶ 在就地处理中，取定各段的基准电压（不一定按变压器实际变比作基准电压归算），则可出现1：k*的理想变压器，然后再将1：k*变压器用π形等值电路表示。 （二） 近似计算法 ● 平均额定电压Uav=1.05UN, 若取SB=100MVA，UB=Uav UN 6 10 35 110 220 500 Uav 6.3 10.5 37 115 230 550 ZB IB 成为工程中惯用的基准值。 ● 假定变压器的变比均为平均额定电压的变比，且取各段基准电压均为相应段的平均额定电压，此时的参数计算称为近似计算法，即有以下简单计算 电压越高，电抗越小（电抗与电压的平方成反比） 习题1：一简单电力系统接线如下图所示，取SB=220MVA，UB（110）=115kV，试用精确法和近似法分别计算其等值电路。 G T1 l T2 240MW 300MVA 230km 280MVA 10.5kV 10.5/242kV x=0.42Ω/km 220/121kV cosφ=0.80 Us%=14 Us%=14 五 f、ω、t的基准值 fB=fN=50Hz (f*=1) ωB=2ωfB=100π 特点：当f=fN=50Hz时，可有 x*=L* ψ*=I*x* E*=ψ* sinωt=sint* 第三节 无限大功率电源供电的三相短路分析 ● 无限大电源：UG=常数、xG=0、ω=常数 一 暂态过程分析 本书中的一些下标说明： |0| ：故障前瞬间，相当“电路”中的0- 0 ：故障后瞬间，相当“电路”中的0+ p或ω：周期分量（period）、ω：频率为ω的分量 α ：非周期分量 m ：模值（mode） M ：最大值 （maximum） ∞ ：稳态值 （t→∞） 无互感的三相电路如图1-4：P.11 三相电源对称（模相同、相位差120°），三相电路对称（每相阻抗Z=R+jωL）,发生三相短路。 称为对称短路。 对称短路可仅取一相分析，其他两相有模相同、相位差120°的结果。 单相等值电路： 短路前： 短路发生：一阶线性非齐次微分方程 其解=特解+齐次方程的通解 周期分量：ipa 非周期分量： 在起点（t=0+）时刻 即 结论：由 ，短路电流由周期分量和非周期分量组成，较大的周期分量是因电源电势作用于较小的回路阻抗而产生，非周期分量是回路电感中原储存的磁场能量释放而产生，其按回路的时间常数衰减，且 ，状态突然变化瞬间，电感中合成磁链不突变。 负载下突然短路，初始状态的相量图 ua ia|0| 空载下突然短路： ua 二．短路冲击电流和最大有效值电流 （1） 短路冲击电流 短路冲击电流：在最恶劣短路情况下的短路电流的最大瞬时值。 对于G、T、L：x>>R， ， 最恶劣的情况为：Im|0|=0,α=0 即空载运行，电压过零瞬间 冲击电流iM出现在短路发生后1/2周期， f=50Hz, t=0.01s，即有 冲击系数 ，冲击电流对周期电流幅值的倍数（1 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 三种情况的计算方法。 （五）交轴暂态电势 ● 在电压方程 和磁链方程 中 ① 令 ，不计iabc中的直流分量、2倍频分量，只考虑交流分量； ② 令 ， 电阻远小于电抗，忽略电阻对电流幅值计算影响很小，不考虑直流分量更不必考虑其衰减；具有去耦合作用； ③ 定义 ，暂态磁通走励磁绕组的漏磁路。 1． ∴ ，是虚构的电势。 2． 暂态过程中，直流分量 突变，空载电势 是突变的电势， 而暂态过程中 ∴ ，是正比于励磁绕组磁链的不突变的电势。 3． 组成的等值电路 当 且只考虑iabc中的交流（周期）分量时，可得 即有等值电路 短路瞬间， 不突变， ，由 、 的等值电路求得短路电流周期分量起始值 。 二 计及阻尼绕组时的短路电流 （一） 各分量的初始值 计及阻尼绕组、不计电阻时， 、 （二） 的稳态值 则 将从 衰减到 （三）计及电阻后 各分量的衰减 1． 的衰减 讨论分母中 的根，即 的特征根， d轴方向的几个内部分析时间常数介绍： ① ；励磁绕组本身的时间常数（数秒） ② EMBED Equation.3 ；阻尼绕组本身的时间常数（0.1s） ③ 是定子绕组短路、D阻尼绕组开路情况下励磁绕组的时间常数； ④ 是定子绕组短路、励磁绕组开路情况下D阻尼绕组的时间常数； ⑤ ，是定子绕组短路情况下励磁绕组和D阻尼绕组间的漏磁系数； 即 的分子项=0，所以应有 其根所对应的时间常数为： 式中 近似1： 较小，则 ; 所以 ； 近似2： >> 则 ； 式中 ； 是定子绕组开路，励磁绕组短路情况下D阻尼绕组的时间常数； 分析：前提---自由分量在哪个绕组中流过，则其衰减主要由该绕组的电阻所影响； ● ，数值较大，衰减耗能电阻为 ，认为流经励磁绕组，主要影响 的衰减； ● ，数值较小，衰减耗能电阻为 ，认为流经阻尼绕组，主要影响 的衰减； ● 衰减快的分量反映 的作用，当 衰减完毕， 变化仍较少。 则 衰减表达式可写为： 即 2． 直流分量的衰减 q轴方向2个绕组和等值电路如下： 定子短路时（q绕组短接），Q阻尼绕组看入的时间常数为： 3． 中基频交流分量的衰减时间常数 、 对应于iabc中的 、 ，其所对应的磁路的电抗为 则 4．计及各分量衰减后的 式（2-121） （四） 定子三相电流 式中， 式中， 或者 例2-5：再次说明，三相短路电流计算是电抗、电势、时间常数的计算，而这些参数计算的依据是同步机d、q轴方向的三绕组、双绕组等值电路。 （五） 次暂态电势 1． 直轴次暂态电势 原定义： 由d轴磁链方程： 可解得： 定义： 与磁链 、 成正比、不突变的电势 在电压方程 中，令 ，即只考虑定子iabc中的周期分量， 则 或 等值电路： 短路后瞬间基频交流d轴分量为： 2．交轴次暂态电势 原定义： 由q轴磁链方程： 可解得： 定义： 与磁链 成正比、不突变的电势 在电压方程 中，令 ，即只考虑定子iabc中的周期分量， 则 或 等值电路： 短路后瞬间基频交流q轴分量为： 第四节 自动调节励磁装置对短路电流的影响 强行励磁系统示意图 · 当机端电压<0.8UN，立刻改变可控硅的控制角α，使强励励磁电流 为1.8～2.0倍 ，对电力系统运行、保护有明显作用。 · 强励过程的暂态计算是复杂的。 自动励磁调节后，短路电流不是单调衰减到稳态短路电流 ， 第二章小结（学习归纳型） 一．同步发电机的基本方程 1． abc系统基本方程 2．dq0系统的基本方程 磁链方程为： 电压方程为： 等值电路为直流电机模型，详见参考文献[1]、[2] 3 只考虑定子基频交流电流，基本方程可简化为 次暂态过程： 暂态过程： 稳态过程： 全电流形式： ① ② 一般，短路计算使用次暂态模型，稳定计算使用暂态模型。 二．同步发电机的参数 同步发电机参数可由d、q轴方向的等值电路推导而得， d轴等值电路（三绕组变压器） q轴等值电路（双绕组变压器） 1． 电抗（反映定子电流的电抗） ⑴ 同步电抗（稳态）