《电力系统分析》课 程 学 习 指 导 资 料
《电力系统分析》课 程 学 习 指 导 资 料
编写 刘天琪
适用专业：电气工程及自动化
适用层次：专升本
四 川 大 学 网 络 教 育 学 院
二00三 年 十一 月
《电力系统分析》课程学习指导资料
编写：刘天琪
审稿（签字）：
审批（主管教学负责人签字）：
本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行采用教材《电力系统分析》（上下册）（何仰赞主编，华中理工大学出版社，2002年1月第3版）以及课程学习光盘，并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规律进行编写，适用于电气工程及自动化专业专科升本科学生。
第一部分 课程学习目的及总体要求
一、课程的学习目的
电力系统是一个由大量元件组成的复杂系统。它的规划、设计、建设、运行和管理是一项庞大的系统工程。《电力系统分析》便是这项系统工程的理论基础；是电气工程及自动化专业的必修课；是从技术理论课、基础理论课走向专业课学习和工程应用研究的纽带，具有承上启下的作用。本课程在整个专业教学和培养高质量学生计划中占有十分重要的地位。
该课程充分考虑了电气工程及自动化专业涵盖电力系统及其自动化、继电保护及自动远动、电机与电气，以及工业自动化等专业方向的特点, 教学内容的组织力图满足各专业方向的共同需要，为学生进一步学习相关领域的理论和从事相关领域的工作奠定坚实的基础。通过该课程的学习，既可让学生获得有关电力系统规划、设计、建设、运行和管理的一些具体知识，为后续专业课程及相关专题的学习打下基础，又培养学生综合运用基础知识解决工程实际问题的能力。
该课程主要内容有电力系统的运行状态和特性及其基本要求；电力系统元件模型及其参数计算；电力系统的稳态分析及运行与调整；电力系统三相短路和简单不对称故障的分析计算；电力系统稳定性的分析计算。
二、课程的总体要求
通过该课程的学习要求学生全面掌握电力系统分析计算的基本理论和方法，其中主要内容有：电力系统各元件的基本模型及其参数的计算；电力系统稳态运行分析计算，即电力系统电压和功率分布的计算理论和方法；电力系统稳态运行的电压调整和频率调整；电力系统三相短路和简单不对称故障的分析计算；电力系统暂态稳定和静态稳定的分析计算。
第二部分课程学习的基本要求及重点难点内容分析
第一章 电力系统的基本概念
1、学习要求
（1）应熟悉的内容
电力系统的组成；电力系统的额定电压和额定频率；电力系统的运行要求；电力系统的接线方式等。
（2）应掌握的内容
电力系统的组成和运行要求；电力系统的额定电压和额定频率；电力系统的接线方式。
（3）应熟练掌握的内容
重点要求熟练掌握电力系统的额定电压，特别是如何确定各元件的额定电压。
2、重点难点分析
本章的重点是电力系统各元件的额定电压，难点是变压器额定电压的确定。
3、作业
习题：1-1，1-2
习题解题步骤：
（1） 先确定所给系统包含的各元件的额定电压
（2） 根据变压器变比的定义式，确定各变压器的额定变比。
第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算
1、学习要求
本章介绍了电力线路和变压器的等值电路及参数计算。
（1） 应熟悉的内容
构建电力线路和变压器的等值模型的基本原理和理论。
（2） 应掌握的内容
电力线路和变压器的等值电路及参数计算
（3） 应熟练掌握的内容
在给定相关数据和条件下能计算出相应等值参数和其等值电路，如书中例题2-1、2-4和2-5。本章另一个重要概念是标幺制，要求掌握各元件统一基准下标幺值的计算，如例题2-8，掌握平均额定电压的概念和使用场合。
2、重点难点分析
本章要求重点掌握变压器的等值电路及参数计算；本章的难点在标幺值的概念和制作统一基准标幺值的全网等值电路（含几个电压等级系统的标幺值等值电路）；平均额定电压的概念，制作含理想变压器和不含理想变压器的标幺值等值电路。
3、典型例题分析（解）
例2-1110kV架空输电线路的导线型号为LG-185，导线水平排列，相间距离为4m。求线路参数。
解：线路的电阻
由手册查得LG-185的计算直径为19mm。
线路的电抗
线路的电纳
例2-4有一台SFL120000/110型向10kV网络供电的降压变压器，铭牌给出的试验数据为：ΔPS=135kW，VS%=10.5，ΔP0=22kW，I0%=0.8。试计算归算到高压侧的变压器参数。
解：由型号知，SN=20000kVA，高压侧额定电压VN=110kV 。各参数如下：
例2-8试计算图2-15(a)输电系统各元件电抗的标幺值。已知各元件的参数如下：
发电机SG(N)=30MVA，VG(N)=10.5kV，XG(N)=0.26；变压器T-1ST1(N)=31.5MVA，VS%=10.5，kT1=10.5/121；变压器T-2ST2(N)=15MVA，VS%=10.5，kT2=110/6.6；电抗器VR(N)=6kV，IR(N)=0.3kA，XR%=5；架空线路长80km，每公里电抗为0.4Ω；电缆线路长2.5km，每公里电抗为0.08Ω。
解：首先选择基准值。取全系统的基准功率SB=100MVA。为了使标幺值的等值电路中不出现串联理想变压器，选取相邻段的基准电压比kB(I-II)=kT1，kB(II-III)=kT2。这样，只要选出三段中某一段的基准电压，其余两段的基准电压就可以由基准变比确定了。我们选第Ⅰ段的基准电压VB(Ⅰ)=10.5kV，于是
各元件电抗的标幺值为
4、作业
习题：2-4，2-5，2-10，2-11
2-4，2-5解题步骤：
（1）由给定的变压器铭牌参数，换算 、 、 、 的标幺值；
（2）根据给定的额定变比35/11，可以换算得到高压侧和低压侧的各值。
2-10，2-11的解题步骤：
（1）换算在同一额定电压或者同一平均额定电压下各电路元件的标幺值。
（2）作出等值电路。
第三章 同步发电机的基本方程
1、学习要求
（1）应熟悉的内容
同步发电机是电力系统的最重要的元件，它的运行特性对电力系统的运行状态起决定性的影响。电力系统的电磁和机电暂态分析几乎都要始涉及同步电机的暂态过程。通过本章的学习应熟悉根据理想同步电机内部的各电磁量的关系建立的同步电机比较精确而完整的数学模型，为电力系统的暂态研究准备必要的基础知识。
（2）应掌握的内容
本章应掌握派克变换的基本原理和同步电机稳态运行的电势方程、相量图（图3-12）及等值电路；已知发电机机端电压和电流（或功率）确定空载电势 。
（3）应熟练掌握的内容
本章重点熟练掌握同步电机稳态运行的电势方程、相量图（图3-12）及等值电路；已知发电机机端电压和电流（或功率）确定空载电势 ，如例题3-2。
2、重点难点分析
理解派克变换的实质；同步电机稳态运行的电势方程、相量图（图3-12），已知发电机机端电压和电流（或功率）确定空载电势 。
3、典型例题分析
例3-2已知同步电机的参数为：Xd=1.0, Xq=0.6, 。试求在额定满载运行时的电势Eq和EQ。
解：用标幺值计算，额定满载时V=1.0, I=1.0。
(一)先计算EQ。由图3-14的相量图可得
(二)确定 的相位。相量 和 间的相角差
也可以直接计算 同 的相位差
(三)计算电流和电压的两个轴向分量
图3-14电势相量图
(四)计算空载电势Eq
4、作业
习题：3-8
习题涉及知识点：
（1） 与V、I之间的关系，式（3-70）
（2） 和 之间的关系，式（3-69）。
3-8解题思路：
（1）作出相量图，由相量图求得 和 ；
（2）计算 与 的相位差 ，由此可计算 、 和 ；
（3）由已经得到的 与 ，可计算得到 。
第五章 电力系统三相短路的暂态过程
1、学习要求
（1） 应熟悉的内容
电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。发生短路时，系统从一种状态剧变到另一种状态，并伴随产生复杂的暂态现象。通过本章的学习应熟悉突然短路时的电磁暂态现象，恒定电势源电路短路过程的分析，同步发电机突然短路暂态过程的物理分析，以及同步电机常用暂态参数的意义及其应用。
（2） 应掌握的内容
重点掌握三相短路的基本概念：短路冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率；以及同步电机常用暂态参数的意义及其应用，特别是相量图5-11和图5-23，已知发电机机端电压和电流（或功率）确定空载电势、暂态电势和次暂态电势，如例题5-1和5-3。
（3） 应熟练掌握的内容
应熟练掌握短路冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率的计算公式；以及同步电机常用暂态参数的意义及其应用，特别是相量图5-11和图5-23，已知发电机机端电压和电流（或功率）确定空载电势、暂态电势和次暂态电势，如例题5-1和5-3。
2、重点难点分析
无阻尼和有阻尼绕组发电机的短路电流；暂态参数和次暂态参数的意义及其应用；短路冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率。
3、典型例题分析
例5-1就例3-2的同步电机及所给运行条件，再给出 ，试计算电势 。
解：例3-2中已算出EQ=1.41和Id=0.8，因此
根据相量图5-12，可知
图5-12例5-1的电势相量图
电势 同机端电压 的相位差为
例5-3同步发电机有如下的参数： ， ， ， ， ， 。试计算额定满载情况下的 。
解：本例电机参数除次暂态电抗外，都与例5-1的电机的相同，可以直接利用例3-2和例5-1的下列计算结果： 。
根据上述数据可以继续算出
电势相量图示于图5-25。 图5-25例5-3的电势相量图
如果按近似公式(5-56)计算，由相量图4-20可知
同前面的精确计算结果相比较,电势幅值相差甚小，相角误差略大。
4、作业
习题：5-1，5-3
习题5-1的解题步骤：
（2） 求线路参数；
（3） 由短路电流周期分量公式 ，求得 ；
（3） 把 及 代入 的计算公式，可以算得 ；
（4） 短路功率由公式 求得。
习题5-3的解题步骤：
（1）作出同步电机向量图；
（2）由所作向量图求各待求量。
第六章 三相短路电流的实用计算
1、学习要求
（1） 应熟悉的内容
电力系统三相短路计算主要是短路电流周期分量的计算，通过本章应熟悉短路发生瞬间及以后不同时刻短路电流周期分量的计算原理和实用方法。
（2） 应掌握的内容
重点掌握起始次暂态电流和冲击电流的计算，例题6-7；用短路电流计算曲线计算任意指定时刻短路电流周期分量的计算方法和计算步骤，例题6-8。
（3） 应熟练掌握的内
本章应熟练掌握起始次暂态电流和冲击电流的具体含义及其计算方法；转移电抗和计算电抗的概念及其计算方法。
2、重点难点分析
理解起始次暂态电流和冲击电流的具体含义及其计算方法；转移电抗和计算电抗的概念及其计算方法。
3、典型例题分析
例6-7试计算图6-18(a)的电力系统在f点发生三相短路时的冲击电流。系统各元件的参数如下。
发电机G：60MVA， =0.12。调相机SC：5 MVA， =0.2。变压器T-1：31.5MVA，Vs%=10.5；T-2：20MVA，Vs%=10.5；T-3：7.5MVA，Vs%=10.5。线路L-1：60km；L-2：20km；L-3：10km。各条线路电抗均为0.4Ω/km。负荷LD-1：30MVA；LD-2：18MVA；LD-3：6MVA。
解：先将全部负荷计入，以额定标幺电抗为0.35，电势为0.8的电源表示。
（一）选取SB=100MVA和VB=Vav，算出等值网络[图6-18(b)]中各电抗的标幺值如下：
发电机 调相机
负荷LD-1 负荷LD-2
负荷LD-3 变压器T-1
变压器T-2 变压器T-3
线路L-1 线路L-2
线路L-3
取发电机的次暂态电势E1=1.08。调相机按短路前额定满载运行，可得
(d)
图6-18例6-7的电力系统及其等值网络
（二）进行网络化简
（三）起始次暂态电流的计算
由变压器T-3方面供给的为
由负荷LD-3供给的为
（四）冲击电流计算
为了判断负荷LD-1 和LD-2是否供给冲击电流，先验算一下节点b和c的残余电压
a点的残余电压为
线路L–1的电流为
线路L-2的电流为
b点残余电压为
c点残余电压为
因Vb和Vc都高于0.8，所以负荷LD-1和LD-2不会变成电源而供给短路电流。因此，由变压器T-3 方面来的短路电流都是发电机和调相机供给的，可取kim=1.8。而负荷LD-3供给的短路电流则取冲击系数等于1。
短路处电压级的基准电流为
短路处的冲击电流为
在近似计算中，考虑到负荷LD-1 和LD-2离短路点较远，可将它们略去不计。把同步发电机和调相机的次暂态电势都取作 ，此时网络（负荷LD-3除外）对短路点的组合电抗为
因而由变压器T-3方面供给的短路电流为
短路处的冲击电流为
这个数值较前面算得的约小6%。因此，在实用计算中采用这种简化是容许的。
4、作业
习题：6-3，6-4，6-6
习题6-3和6-4的解题步骤：
（1） 首先计算线路和发电机、变压器的等值电抗；
（2） 作出等值电路并化简，求得等值输入电抗；
（3） 求起始次暂态电流；
（4） 由冲击电流和短路电流、短路功率计算公式计算冲击电流和短路电流最大有效值及短路功率。
习题6-6的求解关键是求得转移电抗，计算电抗，以及短路电流有名值得计算。
第七章 电力系统元件的序阻抗和等值电路
1、学习要求
（1）应熟悉的内容
对称分量法是分析不对称故障的常用方法。应熟悉对称分量法是将一组不对称的三相量分解为正序、负序和零序三组对称的相量；在不同序别的对称分量作用下，电力系统的各元件可能呈现不同的特性等有关对称分量法的基本概念和应用。
（2）应掌握的内容
通过本章的学习应掌握发电机、变压器、输电线路和负荷的各序参数，特别是电网元件的零序参数及等值电路。制定序网时，某序网络应包含该序电流通过的所有元件，负序网络的结构与正序网络相同，但为无源网络。三相零序电流大小相同相位相同，必须经过大地（或架空地线、电缆包皮等）形成通路，制订零序网络时，应从故障点开始，仔细查明零序电流的流通情况。
（3）应熟练掌握的内容
本章重点掌握对称分量法的基本概念；应熟练掌握各序等值网络的制定，给定网络和故障点及其各元件序参数时，能制定出对应的各序等值网络，如例题7-4。
2、重点难点分析
本章的重点是零序网络的制定，这也是本章的难点。三相零序电流大小相同相位相同，必须经过大地（或架空地线、电缆包皮等）形成通路，制订零序网络时，应从故障点开始，仔细查明零序电流的流通情况。变压器的零序等值电路只能在Y0侧与系统的零序网络联接，D侧和Y侧都同系统断开，D侧还须自行短接。在一相零序等值网络中，中性点接地阻抗须以其三倍值表示。零序网络也是无源网络。还需特别注意理解对称分量法的具体含义及掌握变压器各序等值电路的确定。
3、典型例题分析
例7-4图7-32(a)所示输电系统，在f点发生接地短路，试绘出各序网络，并计算电源的组合电势EΣ和各序组合电抗X1Σ、X2Σ和X0Σ。系统各元件参数如下。
发电机：SN=120MVA，VN=10.5kV，E1=1.67，X1=0.9，X2=0.45；
变压器T-1：SN=60MVA，Vs%=10.5，kT1=10.5/115；T-2：SN=60MVA，Vs%=10.5，kT2=115/6.3；
线路L每回路：l=105km，x1=0.4Ω/km，x0=3x1；
负荷LD-1 ：SN=60MVA，X1=1.2，X2=0.35；LD-2 ：SN=40MVA，X1=1.2，X2=0.35。
图7-32电力系统结线图(a)及(b)正序、(c)负序、(d)零序网络
解：(一)参数标幺值的计算
选取基准功率SB=120MVA和基准电压VB=Vav，计算出各元件的各序电抗的标幺值(计算过程从略)计算结果标于各序网络图中。
(二)制订各序网络
正序和负序网络，包含了图中所有元件[见图7-32(b)、(c)]。因零序电流仅在线路L和变压器T-1中流通，所以零序网络只包含这两个元件[见图7-32(d)]。
(三)进行网络化简，求正序组合电势和各序组合电抗。
正序和负序网络的化简过程示于图7-33。
对于正序网络，先将支路1和5并联得支路7，它的电势和电抗分别为
，
将支路7、2和4相串联得支路9，其电抗和电势分别为
，E9=E7=1.22
将支路3和支路6串联得支路8，其电抗为
X8=X3+X6=0.21+3.6=3.81
将支路8和支路9并联得组合电势和组合电抗分别为
，
对于负序网络
，
，
对于零序网络
(a) (b)
图7-33正序(a)和负序(b)网络的化简过程
4、作业
习题：7-3，7-5
解题思路同例7-4。
第八章 电力系统不对称故障的分析和计算
1、学习要求
简单故障是指电力系统的某处发生一种故障的情况；简单不对称故障包括单相接地短路、两相短路、两相短路接地、单相断开和两相断开等。本章系统地介绍了这几种不对称故障的分析计算方法。
（1）应熟悉的内容
简单不对称故障的基本概念和分析计算方法；
（2）应掌握的内容
正序等效定则；复合序网的制定；用复合序网对各种不对称故障的分析计算；电压和电流对称分量经变压器后的相位变换；
（3）应熟练掌握的内容
单相接地短路、两相短路和两相短路接地故障的复合序网（图8-2、图8-5和图8-8）及其分析计算方法，如例题8-1，以及短路处的电流电压相量图，图8-3，图8-6和图8-9；正序等效定则的应用。
2、重点难点分析
复合序网的制定：根据各种简单不对称故障，用经序量表示的边界条件来制定复合序网。单相短路复合序网等效成正、负、零序网串联；两相短路复合序网等效成正、负序并联；两相短路接地等效成正、负、零序网的并联。
正序等效定则：根据各种简单不对称故障，总结出统一的正序分量算式：
式中： 表示附加电抗，其值随短路的型式不同而不同，上角标 是代表短路类型的符号。
公式表明了一个很重要的概念：在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量，与在短路点每一相中加入附加电抗 而发生三相短路时的电流相等。
3、典型例题分析
例题8-1
计算各种不对称短路时的短路电流的方法与步骤(结合例7-4)：
a) 参数标幺值的计算；
b) 绘出各序网络；
c) 进行网络化简，求正序等值电势和各序输入电抗；
d) 计算附加电抗 和 的值；
确定各种短路情况下的短路电流。
例8-1对例7-4的输电系统，试计算f点发生各种不对称短路时的短路电流。
解：在例7-4 的计算基础上，再算出各种不同类型短路时的附加电抗 和 值，即能确定短路电流。对于单相短路
，
115kV侧的基准电流为
因此，单相短路时
对于两相短路
对于两相短路接地
4、作业
习题：8-1，8-11
解题思路和步骤同例8-1。
（下册）
第十章 电力传输的基本概念
（电力网的电压和功率分布）
1、学习要求
这一章介绍了交流电力系统有关功率传输的基本概念，包括了网络元件的电压降落和功率损耗。
（1）应熟悉的内容
交流电力系统有关功率传输的基本概念，包括网络元件的电压降落和功率损耗的概念和计算方法。
（2）应掌握的内容
电压降落、电压损耗和电压偏移的概念。
（3）应熟练掌握的内容
网络元件的电压降落和功率损耗的计算。
2、重点难点分析
电压降落相量分解的两种方法：选相量 和 为参考轴得到两套纵、横分量的公式。切记，用这两套公式计算纵、横分量时，要取同一点的电压和功率。
注意电压降落和功率损耗的计算公式均采用电压和功率进行计算，而不是用电压和电流。
第十一章 电力系统的潮流计算
（电力网的电压和功率分布）
1、学习要求
本章以第十章介绍的网络元件的电压降落和功率损耗计算为基础，介绍了开式网络和简单闭式电力网电压和功率分布的基本原理和方法。
本章还介绍了以计算机为工具的复杂电力系统稳态潮流计算的数学模型和基本算法——牛顿拉夫逊法和PQ分解法。
（1）应熟悉的内容
电力系统潮流计算的概念、数学模型、基本原理和相应的程序框图。
（2）应掌握的内容
牛顿拉夫逊法的基本原理及其极坐标形式的修正方程、PQ分解法是如何从牛顿拉夫逊法简化而来及其使用特点，图11-27和图11-30。
（3）应熟练掌握的内容
开式网络和简单闭式网络的功率分布、电压分布的分析和计算。
2、重点难点分析
在计算网络功率分布时，要掌握节点运算负荷的计算方法，并用来简化网络。在开式网络中不计网损时功率分布是确定的。未知各节点电压时，可按额定电压计算各元件的功率损耗，然后利用计及网损的功率分布和供电点电压，逐个地计算出各节点电压。例题11-2。
不计网络损耗时，两端供电网络中每个电源点送出的功率由两部分组成，第一部分是负荷功率，可按照类似于力学中的力矩平衡公式算出；第二部分是由两端电压不等而产生的循环功率。利用节点功率平衡条件找出功率分点后，可在该点将原网络拆开、形成两个开式网络，再计算计及功率损耗的功率分布和电压分布。例题11-3。
带变压器的环网中，当变压器的变比不匹配时将出现环路电势，并产生相应的循环功率，要求了解循环功率的产生和计算方法，以及循环功率对环网功率分布的影响，例题11-4。
切记：分清网络额定电压和元件额定电压；在计算功率分布时，要用网络的额定电压，在计算电压分布时，首端要用给定的电压计算。
3、典型例题分析
例11-2(开式网）：已知供电点的电压，负荷节点功率，求电压分布、功率分布和功率损耗等。步骤：
a) 计算网络参数及制定等值网络；
b) 计算运算负荷；
c) 计算功率分布、功率损耗(用网络额定电压 ，从末端往首端算)；
d) 计算电压分布(从首端用已知点的电压 往末端推)。
例11-2 如图11-6(a)所示一简单系统，额定电压为110kV的双回输电线路，长度为80km，采用LGJ-150导线，其单位长度的参数为：r=0.21Ω/km，x=0.416Ω/km，b=2.74×10-6S/km。变电所中装有两台三相110/11kV的变压器，每台的容量为15MVA，其参数为：ΔP0=40.5kW，ΔPs=128kW，Vs%=10.5，I0%=3.5。母线A的实际运行电压为117kV，负荷功率：SLDb=30+j12MVA，SLDc=20+j15MVA。当变压器取主抽头时，求母线c的电压。
解：（一）计算参数并作出等值电路
输电线路的等值电阻、电抗和电纳分别为
图11-6输电系统接线图及其等值电路
由于线路电压未知，可用线路额定电压计算线路产生的充电功率，并将其等分为两部分，便得
将ΔQB分别接于节点A和b，作为节点负荷的一部分。
两台变压器并联运行时，它们的等值电阻、电抗及励磁功率分别为
变压器的励磁功率也作为接于节点b的一种负荷，于是节点b的总负荷
节点c的功率即是负荷功率 Sc=20+j15MVA
这样就得到图11-6(b)所示的等值电路。
（二）计算由母线A输出的功率
先按电力网的额定电压计算电力网中的功率损耗。变压器绕组中的功率损耗为
由图3-11(b)可知
线路中的功率损耗为
于是可得
由母线A输出的功率为
（三）计算各节点电压
线路中电压降落的纵分量和横分量分别为
利用公式（3-11）可得b点电压为
变压器中电压降落的纵、横分量分别为
归算到高压侧的c点电压
变压所低压母线c的实际电压
如果在上述计算中都不计电压降落的横分量，所得结果为
， ，
与计及电压降落横分量的计算结果相比，误差很小。
例11-3(闭式网)：步骤同上，只在b)和c)间增了两步：寻找功率分点；将闭式网拆成开式网。
4、作业
习题：11-1，11-4，11-5，11-8
第十二章 电力系统的无功平衡和电压调整
1、学习要求
本章介绍了电力系统各元件的无功功率电压特性、无功功率平衡和电压水平的关系，以及各种调压措施的原理和方法。
（1）应熟悉的内容
电力系统无功平衡和电压调整的基本概念；无功电源种类和特点。
（2）应掌握的内容
无功功率平衡与电压水平的关系；电压调整的基本原理和调压措施；各种调压措施效果的比较及优缺点。
（3）应熟练掌握的内容
中枢点的调压方式——逆调压、顺调压和常调压；改变变压器变比调压，例题12-3和12-4；利用无功功率补偿调压，例题12-5；并联补偿和串联补偿的比较。
2、重点难点分析
本章重点是中枢点调压方式，改变变压器变比调压和利用无功功率补偿调压；难点在对电压水平与无功功率平衡关系的理解(见图12-12)，电源的 曲线是开口现下的抛物线，负荷的 曲线是随 递增的曲线，两则的交点为无功平衡点。当负荷增加时，电源无功输出没有增加，而负荷吸收的无功增加，两则的交点定在电压小的地方，即电压下降了。若无功电源充足，使电源的 曲线上升，则电压增大。因此，应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。
3、典型例题分析
例12-3：选择降压变压器分接头。步骤：
a) 计算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗；
b) 计算在最大、最小负荷时高压侧的电压；
c) 取算术平均值，选择最接近平均值的分接头；
d) 校验所选分接头低压母线的实际电压。
例12-3降压变压器及其等值电路如图12-20(a)、(b)所示。归算至高压侧的阻抗为 。已知在最大和最小负荷时通过变压器的功率分别为 和 高压侧的电压分别为V1max=110kV和V1min=113kV。要求低压母线的电压变化不超出6.0~6.6kV的范围，试选择分接头。
图12-20 降压变压器及其等值电路
解：先计算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗
假定变压器在最大负荷和最小负荷运行时低压侧的电压分别取为V2max=6kV和V2min=6.6kV, 则由式（12-13）和（12-14）可得
取算术平均值
选最接近的分接头 。按所选分接头校验低压母线的实际电压。
可见所选分接头能满足调压要求。
例 12-5 解题思路及步骤
(1) 计算补偿前受端低压母线归算到高压侧的电压;
(2) 按最小负荷时无补偿确定变压器的分接头电压;
(3) 按公式（12-21）求补偿容量
(4) 取补偿容量QC=12Mvar，验算最大负荷时受端低压侧的实际电压
选择调相机容量(略)
4、作业
习题：12-2，12-3，12-6
第十三章电力系统的有功平衡和频率调整
1、学习要求
本章介绍了电力系统的静态频率特性、频率调整的原理、有功功率平衡以及系统负荷在各类电厂的合理分配等问题。
（1）应熟悉的内容
电力系统的静态频率特性、频率调整的原理、有功功率平衡以及系统负荷在各类电厂的合理分配等问题。
（2）应掌握的内容
电力系统的静态频率特性和频率调整的基本概念，联合电力系统的频率调整。
（3）应熟练掌握的内容
负荷的频率调节效应、发电机组的单位调节功率和系统的单位调节功率；以及电力系统频率的一次调整和二次调整，例题13-2。
2、重点难点分析
一次调频和二次调频的特点和区别：电力系统的一次调频是由于负荷引起 的偏移，由发电机组的调速器进行调整，它是一种有差调节，不能恢复到原有的 ；而二次调频是必须有调频器参与频率调整，可以实现 的无差调节。
3、典型例题分析
例13-2:求单位调节功率，负荷增加时的稳态频率，频率下降时系统能够承担的负荷增量。重点是熟悉书上的计算公式，记清各公式的含义。直接利用公式就可得出结果。
例13-2某电力系统中，一半机组的容量已完全利用；其余25%为火电厂，有10%备用容量，其单位调节功率为16.6；25%为水电厂，有20%的备用容量，其单位调节功率为25；系统有功负荷的频率调节效应系数KD*=1.5。试求：(1)系统的单位调节功率K*；(2) 负荷功率增加5%时的稳态频率f ；(3) 如频率容许降低0.2Hz，系统能够承担的负荷增量。
解：(一)计算系统的单位调节功率
令系统中发电机的总额定容量等于1，利用公式(13-14)可算出全部发电机组的等值单位调节功率
系统负荷功率
系统备用系数
于是
(二)系统负荷增加5%时的频率偏移为
一次调整后的稳态频率为
(三)频率降低0.2Hz，即△f*=－0.004,系统能够承担的负荷增量
4、作业
习题：13-1，13-5，13-6
第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念
1、学习要求
（1）应熟悉的内容
电力系统稳定性的定义和分类等基本概念。
（2）应掌握的内容
功角的概念，静态稳定、暂态稳定和负荷稳定的初步概念。
（3）应熟练掌握的内容
发电机的功率特性以及同步电机转子运动方程，应熟悉方程式的各种书写形式及各有关变量的单位。
2、本章重点难点分析
功角 在电力系统稳定性的分析中具有十分重要的意义。它既是两个发电机电势间的相位差，又是用电角度表示的两发电机转子间的相对位移角。 角随时间变化的规律反映了同步发电机转子间相对运动的特征，是判断电力系统同步运行稳定性的依据。
第十六章电力系统的电磁功率特性
1、学习要求
（1）应熟悉的内容：
复杂电力系统的功率特性。
（2）应掌握的内容：
自动励磁调节器对功率特性的影响。
（3）应熟练掌握的内容：
简单电力系统的功率特性、各种电势表示的功率特性和网络接线及参数对功率特性的影响。
2、本章重点难点分析
简单电力系统用不同电势表示的功率特性:
用某一电抗后电势表示：
其中电势、电抗、角度的对应关系：
用q轴电势表示：
各电势与电抗的对应关系为：
； ； ；
4、本章作业：16－1 （思考）
第十七章 电力系统暂态稳定性
1、学习要求
（1）应熟悉的内容：
暂态稳定分析计算的基本假设，复杂电力系统暂态稳定的分析计算。
（2）应掌握的内容：
简单电力系统暂态稳定分析计算的基本原理和暂态稳定判据。
（3）应熟练掌握的内容：
等面积定则以及极限切除角的概念，分段计算法的基本原理及应用，以及用极值比较法，在给定的计算条件下判断简单电力系统是否具有暂态稳定，既能计算极限切除角和用分段法计算d（t），例题17－1。
2、本章重点难点分析
等面积定则是基于能量守恒原理导出的。发电机受大扰动后转子将产生相对运动，当代表动能增量的加速面积与减速面积相等时．转子的相对速度增量回到零值。用等面积定则，可以确定发电机受扰后转子相对角的振荡幅度，即确定最大和最小摇摆角dmax和dmin，且可以计算出极限切除角，用于判断发电机能否保持暂态稳定。
本章介绍的暂态稳定数值计算的方法有两种，分段计算法和改进欧拉法。两种方法都是把时间分成一个个小段（即步长），在一个步长内对描述暂态稳定过程的方程进行近似的求解，以得到一些变量在一系列时间离散点上的数值，特别是转子相对角d。两种算法具有同等级的精度。当发电机采用简化模型和负荷用恒定阻抗模型时，分段计算法的计算过量比改进欧拉法少得多。
3、本章典型例题分析
例题（与书上的例17-1略有差别）：简单电力系统如图16-8所示，各元件的参数及初始运行情况均按照例16-1和例16-2给定的条件。假定在输电线路之一的始端发生了两相接地短路，线路两侧开关经0.1s同时切除，试计算极限切除角 ，并用分段计算法计算转子摇摆曲线和极限切除时间 ，判断系统能否保持暂态稳定性。
图 1
发电机：SGN =352.5MVA，PGN =300MW，VGN =10.5kV，xd =1.0，xq =0.6， ， ， 。
变压器： ， ， ；
， ， 。
线路： ， ， 。
运行条件： ， ， 。
解题思路:
(17-6)
1. 求对应三种情况的等值电路和等值参数XI XIIXIII
图 2
2. 对应的功率特性,得到PmII和PmIII d0 和dcr
3. 求极限切除角
4. 分段法求 d( t ), 直到d=dc.lim
解：
由例16-1的计算已知原始运行参数及网络的参数：
PT=P0=1.0,
（一）计算功角特性
（1）正常运行时。在此情况下可作系统的等值电路，如图2(a)所示。
功角特性方程为
（2）短路故障时：输电线路始端短路时的负序和零序等值网络的等值电抗分别为
附加电抗为
得到短路时的等值网络如图2(b)，于是
故障时的功角特性为
（3） 故障切除后的系统等值电路如图2(c)。
功角特性方程为
(二) 计算极限切除角
先求δcr
按式(17-6)有
(三) 根据分段计算法求
发电机惯性时间常数
△t取为0.05s，
第一个时间段
第二个时间段
dC
第三个时间段开始瞬间，故障被切除，故
继续进行计算，按照时间与功角的对应关系，可以作出转子摇摆曲线，如图8-25所示。从摇摆曲线上可以找到与极限切除角 对应的极限切除时间 s。因为 ，所以系统能保持暂态稳定。 图3 转子摇摆曲线
例题17－1：用分段计算法计算发电机的摇摆曲线。
先用前几章所学知识计算出正常故障切除后的转移阻抗和功率特性，再用分段计算法计算出每一个步长内的转子相对角d。
4、本章作业
习题：17-1，17-4，17-5。
第十八章电力系统静态稳定性
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容：
自动励磁调节器对静态稳定的影响，小扰动法在复杂电力系统中的应用。
（2）应掌握的内容：
运动稳定性的基本概念，简单电力系统静态稳定的分析过程。
（3）应熟练掌握的内容：简单电力系统静态稳定分析的小扰动法（不计发电机组的阻尼作用和计及发电机组的阻尼作用），包括小扰动方程及其特征根的分析，以及用小扰动法分析计算电力系统静态稳定的步骤；单机无穷大系统和双机系统静态稳定极限和静态稳定储备系数的概念和计算，例题18-2。
2、本章重点难点分析
基于运动稳定性理论的小扰动法是分析运动系统静态稳定的严格方法。未受扰运动是否具有稳定性，必须通过受扰运动的性质才能判定；当扰动很小时，非线性系统的稳定性，在一定条件下，可以用它的一次近似小扰动方程来判定。由于一次近似方程是齐次方程，判定系统是否具有稳定性，只取决于方程的系数矩阵而不需求解扰动方程，用于电力系统静态稳定计算时，可以不必再去注意具有随机性质的扰动形式和初值，这也是电力系统静态稳定和暂态稳定性质上的根本差异。以上是学习和运用小扰动法分析计算电力系统静态稳定必须掌握的重要概念。
3、本章典型例题分析
例 如下图所示电力系统，试分别计算发电机保持 不变时的功率特性和功率极限。各元件参数如下。
图8-9输电系统
发电机：SGN =352.5MVA，PGN =300MW，VGN =10.5kV，xd =1.0，xq =0.6， ， ， 。
变压器： ， ， ；
， ， 。
线路： ， ， 。
运行条件： ， ， 。
解：(一) 网络参数及运行参数计算
取 ， 。为使变压器不出现非标准变比，各段基准电压为
各元件参数归算后的标幺值为
运行参数计算
(二)当保持 常数时
取正号得 。
(三)当保持 常数时
(四)当保持 常数时
极限功率为
例题18－2：计算发电机的功率极限和稳定储备系数
首先根据给定的运行方式，进行潮流计算，求出各台发电机的 、 、 、 以及负荷点的电压。然后即可求出负荷的阻抗以及发电机的电势点的输入阻抗 、 之间的转移阻抗 （用单位电流法或网络变换法），再带入功率特性、功率极限和稳定储备系数的公式即可求解。 解（略）
4、本章作业
习题：18-5，18-6。
第三部分 综合练习题
一、概念题和问答题
1. 如图F-1所示网络，在下列两种情况下，是否会产生循环功率？为什么？
（1） K1=220/10.5, K2=110/10.5, K3=220/110/38.5
（2） K1=242/10.5, K2=121/10.5, K3=230/115/38.5
图F-1
2. 试标出图F-2所示发电机、变压器、负荷的额定电压。
图 F-2
3．什么是派克变换？如何用派克变换将a、b、c坐标系统变换成d、q、0坐标系统？
4．同步电机基本方程为什么采用派克变换，其实质是什么？
5．试写出电力系统各种调压措施的基本原理。
6．电力系统电压调整的主要措施有那几种？当电力系统无功不足时，是否可以只通过改变变压器的变比调压，为什么？
7．什么是一次调频和二次调频？一次调频是否能实现无差调节？
8．电力系统的有功功率和无功功率都不足时，应先调整有功功率还是无功功率，为什么？
9．系统负荷单位调节功率和发电机单位调节功率的意义是什么? 其大小说明什么? 对系统运行频率有何影响?
10．什么是对称分量法? ABC相量和正、负、零序分量的变换关系如何？试举例说明对称分量法在电力系统分析中的应用。
11．试写出用小扰动分析计算电力系统静态稳定的步骤。
12．说明电力系统静态稳定的定义、研究方法和简要步骤。
13．试述等面积定则的基本含义，并用此理论分析比较单相短路和两相短路故障，哪种故障更严重，为什么？
二、计算题
1．图F-3所示35kV网络的功率初分布（不计功率损耗）及最大电压损耗。图中线路导线均为LGJ-95,r1=0.33Ω/km,x1=0.4Ω/km，供电点A的电压为VA=36kV。
（1）计算网络的功率初分布;
（2）若节点A电压为36kV，计及功率损耗，求最低电压点电压和最大电压损耗(不计横向分量)。
图 F-3
2．如图F-4所示110kV输电线路，双回线路并联阻抗 ，两台变压器并联阻抗 ，不计线路充电功率和变压器励磁功率。若线路首端电压保持115kV不变，试合理选择变压器分接头，使C点电压满足逆调压。
图 F-4
3．如图F-5所示，A点电压保持37KV不变，B点的调压要求为10.1KV≤VB≤10.5KV,试配合变压器分接头的选择确定并联补偿电容器的容量。（不计变压器励磁支路和线路对地分布电容,不计功率损耗）。
Smax=10+j8MVA
Smin=0.5 Smax
10+j20W
35kV±2´2.5% /11kV
A
B
图 F-5
4．系统接线如图F-6所示，已知各元件参数如下。
发电机G: SN=100MVA，Xd²=0.14；
变压器 ；
线路 。
试求f点三相短路时的起始次暂态电流、冲击电流、短路电流最大有效值和短路功率的有名值。
图 F-6
5．某系统等值电路及其参数如图F-7所示，图中各元件参数均为统一基准下的标幺值。试分别计算G1、G2和S对f点的转移电抗，以及各电源的计算电抗。(SB=300MVA,VB=Vav)
图 F-7
6．简单系统如题图F-8所示。已知元件参数如下。发电机：SN=60MVA， ，X2=0.19；变压器: SN=60MVA，VS%=10.5。f点分别发生单相接地、两相短路、两相短路接地和三相短路时，试计算短路点短路电流的有名值，并进行比较分析。
题图F-8
7．如图F-9所示网络，已知各元件归算到同一基准值下的标幺值分别为，发电机G： ；变压器T-1、T-2： ；线路L：双回 ， 。初始运行条件如图所示。系统在f点发生单相接地短路，试用等面积定则确定极限切除角，并判断切除角 时，系统能否保持暂态稳定？
图 F-9
8．简单电力系统如图F-10所示。各元件参数如下。
发电机G：PN=250MW, ，VN=10.5kV，Xd=Xq=1.7，
变压器T-1：SN=300MVA，Vs%=15，KT1=10.5/242
变压器T-2：SN=300MVA，Vs%=15，KT2=220/121
线路：L=250km，VN=220kV，x1=0.42Ω/km
运行初始状态为：V0=115kV，P0=220MW， .
发电机无励磁调节，Eq=Eq0=常数，试求功角特性PEq(δ)、功率极限PEqm和静态稳定储备系数Kp。
图F-10
9．简单电力系统接线及参数同题8，发电机装有励磁调节器，能保持 ，试求功角特性 、功率极限 和静态稳定储备系数Kp。若近似的保持 ＝常数，再求功角特性 、功率极限 及此时的Kp。
注：1. 该学习指导资料所列各章节是教学大纲要求掌握和学习的内容，其章节编号均与何仰赞等编《电力系统分析》（2002年3月第三版）书中的章节号所对应。
2．光盘中所讲章节和页码均为何仰赞等编《电力系统分析》（1996年7月出版的修订版）书中的章节号和页码。-%-43846-%--%-46914-%--%-43645-%- 能上传吗？谢谢！！！ 这。。。这。。。广告？ 原帖由 yingfengli 于 2007-12-22 17:06 发表 https://tech.cepsc.com/images/common/back.gif
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