电力系统暂态分析总复习

第一章同步发电机突然三相短路的分析第一节短路的一般概念第二节同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流的近似分析第三节同步发电机的基本方程第四节同步发电机的暂态参数和效电路第五节同步发电机的次暂态参数和效电路第八节自动励磁调节对短路电流的影响第二节同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析同步发电机突然短路后定、转子电流分量及对应关系I∞、I’、I’’的概念重点：短路电流的变化特点及其原因第二节同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析（四）定子、转子回路电流分量对应关系与衰减定子：基频交流电流直流电流2倍频交流电流励磁：励磁电流附加直流电流基频交流电流D绕组：附加直流电流基频交流电流Q绕组：基频交流电流第二节同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析定子：基频交流电流直流电流2倍频交流电流励磁：励磁电流附加直流电流基频交流电流D绕组：附加直流电流基频交流电流Q绕组：基频交流电流两个衰减过程T’d、T’’d一个衰减过程Ta第二节同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析d0qdXEII'''d0qdXEIId0qdXEII空载短路电流公式第二节同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析X当很大时，显然XXXXXXX'dddd0qdXEII'''d0qdXEIId0qdXEIIIII'''III'''fσfσfσ变化过程第二节同步发电机突然三相短路后的物理过程及短路电流近似分析d0/XEI'''d0qdXEIId0qdXEII'''d0qXEI空载负载结论：负载短路电流小于空载短路电流负载短路电流与空载短路电流的比较第三节同步发电机的基本方程abc坐标下电感系数的特点派克变换的物理意义、目的、研究方法及其应用重点：掌握dq0坐标下的发电机基本方程及其特点磁链方程QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMML第三节同步发电机的基本方程三、派克变换及其应用拉氏变换从时域变换到频域，微分方程变为代数方程对称分量变换从不对称空间变换到对称空间派克变换把变系数微分方程变换为常系数微分方程傅立叶变换、小波变换等等综合相量sincosmqmdIiIi显然t0t000diqi为直流第三节同步发电机的基本方程派克变换矩阵P212121120sin120sinsin120cos120coscos32abcdq0Piidq01abciPi派克变换实现了不同坐标系电流的等价变换0000110000dqQDf0qdQDf0qdQDff0qdssppppppiiiiiiRRRRRRuuuu派克方程的简化忽略电阻、忽略S、忽略定子回路电磁暂态过程第四、五节同步发电机参数和等值电路内容：正常运行时的电压方程和相量图。暂态参数和等值电路次暂态暂态参数和等值电路第四、五节同步发电机参数和等值电路重点：掌握同步发电机电抗xd、xd＇、xd＂,同步发电机电势Eq、Eq＇、Eq＂,同步发电机时间常数Td＇、Td＂、Ta、Tf物理意义、计算方法和等值电路，并比较其大小。第四、五节同步发电机参数和等值电路掌握同步发电机暂态电势、次暂态电势不突变的原因。重点：虚构电动势的概念根据虚构电动势绘制相量图虚构电动势dqdqQiXXEEQdqqqEiXRiuQqdqqdqdjjjjjEiiXiiRuuqdqqdQjjjjiiXRuuEqddqdqqqqdqddEiXRiRiuiXRiRiu代入组合qdqqdQjjjjiiXRuuE以相量表示IZUEQqQjEEQqdjuuUqdjiiIqqjXRZQE在虚轴（j）轴上dqdqQiXXEEqQXIjUIZUEqddqqiXuE''qXIj'd'XIjUEdqdqQiXXEE第二章电路系统故障的计算机算法第一节概述第二节电力系统故障计算的等效网络第三节对称短路计算第四节简单不对称故障计算第五节复杂故障的计算方法第二、三节电力系统故障计算机计算会列写用于短路计算的导纳型节点方程重点：掌握阻抗矩阵元素的求解方法对称故障时故障处短路电流计算对称故障时非故障处短路电流计算fffffIZUU00fffIzUfffffzZUI0第四章电力系统运行稳定性的基本概念和各元件的机电特性第一节电力系统运行稳定性的基本概念第二节同步发电机组的机电特性第三节发电机励磁系统与原动机系统数学模型第一节电力系统运行稳定性的基本概念电力系统稳定的基本概念静态稳定、暂态稳定、动态稳定的定义重点：系统失稳的原因、失稳后现象、不稳定的危害稳定的分类及其原因第一节电力系统运行稳定性的基本概念电力系统运行稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，能否经过一定时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。如果能够，则认为系统在该正常运行状态下是稳定的。反之，若系统不能回到原来的运行状态或者不能建立一个新的稳态运行状态，则说明系统的状态变量没有一个稳态值，而是随着时间不断增大或振荡，系统是不稳定的。稳定的基本概念第一节电力系统运行稳定性的基本概念静态稳定：是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失步或自发振荡，自动恢复到初始运行状态的能力。暂态稳定：是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机组保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行状态的能力。动态稳定：是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程运行稳定性的能力第二节同步发电机组的机电特性发电机转子运动方程掌握发电机组的惯性时间常数及物理意义。重点：推导隐极机以Eq、E’q、E’、UG表示的有功功率表达式功率极限、暂态磁阻功率的概念隐极机、凸极机功率极限的区别)(1dd)1(ddeTJ*0*PPTtωωωtδ)(1dd)1(ddeTJ0PPTtωωωtδ转子运动方程)(1dd)1(ddeTJ0PPTtωωωtδ发电机转子运动方程式，是电力系统稳定性分析计算中最基本的方程，方程式初看似乎简单，但它的右函数，即机械功率和电磁功率却是复杂的非线性函数。在实际的多机电力系统中，电磁功率不单与本台发电机的电磁特性、励磁调节系统特性等有关，而且还与其他发电机的电磁特性、负荷特性、网络结构等有关，它是电力系统稳定性分析计算中最为复杂的部分。可以说，电力系统稳定性计算的复杂性和工作量，取决于发电机电磁转矩(或功率)的描述和计算。（一）简单系统中发电机的功率1.隐极同步发电机的功—角特性qqddqdqde)j)(j(ReReIUIUIIUUIUPdqdddqq0xIUxIUE(l)以空载电动势和同步电抗表示发电机δxUEPEsindqq功率极限暂态磁阻功率（2）以暂态电动势和暂态电抗表示发电机δxxxxUδxUEPEsin22sin'dd'dd2'd'qq'功率极限出现在功角大于90度时第二节同步发电机组的机电特性暂态磁阻功率的出现带来了功角特性计算的复杂化，在工程近似计算中往往采取进一步的简化'E'qE''d''sinδxUEPE经典发电机模型δxxEUδExxIδδsin1arcsinarcsind'd'''ddq'δxxxxUδxUEPEsin22sinqdqd2dqq磁阻功率磁阻功率的影响：（1）使功率极限略有增加；（2）使极限功率在δ90°时出现第三节发电机励磁系统与原动机系统的数学模型一、发电机励磁系统及其数学模型自动调节励磁系统发电机主励磁系统和自动调节励磁装置的合称。主励磁系统是从励磁电源到发电机励磁绕组的励磁主回路自动调节励磁装置根据发电机的运行参数，如端电压、电流等自动地调节主励磁系统的励磁电压。（一）主励磁系统及其数学模型主励磁系统直流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统静止励磁系统主励磁系统常规励磁系统快速励磁系统第五章电力系统的静态稳定性第一节简单电力系统的静态稳定第二节简单电力系统静态稳定性分析的小干扰法第三节自动调节励磁系统对静态稳定性的影响第五节提高电力系统静态稳定性的措施第一节简单电力系统的静态稳定一、简单电力系统小干扰后的物理过程二、静态稳定判据三、静稳极限与静稳储备系数四、凸极机与隐极机静稳极限的区别重点：第一节简单电力系统的静态稳定0ddPEa点：0EP00EP00EPb点：0EP00EP00EP简单系统静态稳定判据：ddPE称为整步功率系数第一节简单电力系统的静态稳定δxUEδPcosdddqe静稳极限静稳储备系数%10000MpPPPKMP0PδxxxxUδxUEPEsin22sinqdqd2dqq0ddPE第二节简单电力系统静态稳定性分析的小干扰法一、李雅普诺夫稳定判断准则二、小干扰法公式推导过程三、阻尼对静态稳定的影响重点：第二节简单电力系统静态稳定性分析的小干扰法李雅普诺夫稳定性判断原则是，若线性化方程中的A矩阵没有零值和实部为零值的特征值，则非线性系统的稳定性可以完全由线性化方程的稳定性来决定。即1)若A矩阵的所有特征值均为负实数或实部为负的复数，则系统是稳定的2)若A矩阵的特征值出现一个正实数或一个实部为正的复数，则系统是不稳定的，前者对应于非周期性的失稳，后者则对应于周期性的振荡失稳3)若A矩阵特征值出现零根或实部为零的虚数根，则系统处于稳定的边界，系统状态变量将作周期性的等幅振荡二、小干扰法分析简单系统的静态稳定建立系统数学模型模型偏差化模型线性化计算特征值判断系统稳定性第二节简单电力系统静态稳定性分析的小干扰法（一）列出系统状态变量偏移量的线性状态方程δxUEPTtωωωtδsin1dd1dddqTJ001)sin(1ddd)d(1ddd)d(0dqTJ0δδxUEPTtωtωωωtδtδδeTe00e0dq202e20e0dq0dqeddsindd2!1ddsin)sin(PPPPδδPδxUEδδPδδPδxUEδδxUEP第二节简单电力系统静态稳定性分析的小干扰法ωδδPTωωδ0dd100eJ000dd100eJ0pδPTωp（二）根据特征值判断系统的稳定