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1、 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析（I）Huazhong University of Science and Technology 2013-2014學年度第一學期學年度第一學期 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念 電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的組成 電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率 對電力系統(tǒng)運行的要求對電力系統(tǒng)運行的要求 電力系統(tǒng)的接線方式電力系統(tǒng)的接線方式 電力系統(tǒng)分析課程的主要內容電力系統(tǒng)分析課程的主要內容 Huazhong University of Science and Technology 第一章：電力系統(tǒng)第一章：電力系統(tǒng) 的基本概念的基本概念 電力系統(tǒng)的基本概念電

2、力系統(tǒng)的基本概念系統(tǒng)組成（單線圖）系統(tǒng)組成（單線圖）110kVGGGG水庫=G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器輸電網絡輸電網絡及設備及設備 發(fā)電廠發(fā)電廠及設備及設備 用電設備用電設備 配電網絡配電網絡及設備及設備 電力網電力網 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念電力網額定電壓等級電力網額定電壓等級 110kVGGGG水庫=G鍋

3、爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器單回架空輸電線路輸電能力單回架空輸電線路輸電能力 1000 kV 28005000MW 600km 750 kV 20002500MW 500km 500 kV 10001500MW 150850km 330 kV 200800 MW 200600km 220 kV 100500 MW 100300km 110 kV

4、 1050 MW 50150km 35 kV 210 MW 2050 km 10 kV 0.22 MW 620 km 6 kV 0.11.2MW 415 km 20 kV 近年開始采用近年開始采用 問題：為問題：為什么采用什么采用不同電壓不同電壓等級？等級？電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念設備額定電壓設備額定電壓 110kVGGGG水庫=G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕

5、變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器輸電線輸電線路路 1000 kV 750 kV 500 kV 330 kV 220 kV 發(fā)電機發(fā)電機 20 kV 18 kV 15.75kV 13.8 kV 10.5 kV 3.15 kV 用電設備用電設備:380/220V 3kV,6kV,10kV 配電線配電線路路 110 kV 35 kV 10 kV 6 kV 20 kV 一次繞組：一次繞組：10.5kV 二次繞組二次繞組:121kV22.5%一次繞組：一次繞組：35kV22.5%二次繞組：二次繞組：6.6kV 一次繞組一次繞組:10kV22.5%二次繞組：二次繞組：400V 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基

6、本概念變壓器抽頭額定電壓變壓器抽頭額定電壓 110kVGGGG水庫=G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器10.5kV+5%254kV升壓變壓器：242kV 2x2.5%/10.5kV+2.5%248kV主抽頭 242kV-2.5%236kV-5%230kV11kV220 kV 主抽頭231 kV+5%214.5kV-2.5%225.5kV+2.5%

7、209 kV-5%降壓變壓器：220kV 2x2.5%/11kV中高壓側設置分抽頭，可通過變中高壓側設置分抽頭，可通過變比調節(jié)進行系統(tǒng)運行電壓調整；比調節(jié)進行系統(tǒng)運行電壓調整；變壓器實際變比：分抽頭額定線變壓器實際變比：分抽頭額定線電壓電壓/低壓側額定線電壓低壓側額定線電壓 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念對電力系統(tǒng)運行的要求對電力系統(tǒng)運行的要求 110kVGGGG水庫=G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞

8、組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器安全安全：保證安全可靠供電：保證安全可靠供電 優(yōu)質優(yōu)質：合乎要求的電能質量：合乎要求的電能質量 經濟經濟：良好的經濟性：良好的經濟性 環(huán)保環(huán)保：盡可能減小對環(huán)境的有害影響：盡可能減小對環(huán)境的有害影響 電能不能大量存儲，發(fā)輸配用電能不能大量存儲，發(fā)輸配用實時平衡；實時平衡；暫態(tài)過程短暫快速；暫態(tài)過程短暫快速；供電突然中斷后果嚴重；供電突然中斷后果嚴重；系統(tǒng)頻率：系統(tǒng)頻率：500.20.5Hz 用戶供電電壓允許偏差用戶供電電壓允許偏差 35kV及以上：及以上：5%10kV及以下：及以下：7%供電電壓波形畸變率供電電壓波形畸變率 610

9、kV:4%；0.38kV:5%電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的接線方式電力系統(tǒng)的接線方式 110kVGGGG水庫=G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器發(fā)電廠主接線發(fā)電廠主接線 無備用無備用：開式網絡：開式網絡 變電所變電所 主接線主接線 有備用有備用：環(huán)形網絡環(huán)形網絡 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念直流輸電直流輸電 Invert

10、er_ACIbusInverterRectifier0.5968 H2.5 ohm0.5968 H2.5 ohm26.0 uFRbusRectifier_ACVAVA交流系統(tǒng)交流系統(tǒng) 換流站換流站 直流輸電線路直流輸電線路 換流站換流站 交流系統(tǒng)交流系統(tǒng) 電壓等級電壓等級（kV）額定電流額定電流（A）輸送容量輸送容量（MW）經濟輸送距離經濟輸送距離（km）1000 4500 9000 大于大于2500 800 4500 7200 14002500 660 3000 4000 10001400 500 3000 3000 小于小于1000 電力系統(tǒng)分析課程的主要內容電力系統(tǒng)分析課程的主要內容 1

11、10kVGGGG水庫=G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器系統(tǒng)地講系統(tǒng)地講述述電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)運行狀況運行狀況分分析計算的原析計算的原理和方法理和方法 發(fā)電機變量發(fā)電機變量 功功 率：率：PG+jQG 電電 壓：壓：VGG 電電 流：流：IG 磁磁 鏈：鏈：電動勢：電動勢：功功 角：角：電力網變量：電力網變量：Iij 支路功率：支路功率：Pij+j

12、Qij 節(jié)點電壓：節(jié)點電壓：Vii Pij+jQij Vii PLD+jQLD 負荷變量：負荷變量：PLD+jQLD VLDLD ；ILD 短路計算短路計算 潮流計算潮流計算 穩(wěn)定計算穩(wěn)定計算 運行變量運行變量 系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)參數(shù) 額定參數(shù)額定參數(shù) 電力系統(tǒng)分析（電力系統(tǒng)分析（I）短路計算短路計算 110kVGGGG水庫=G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕變壓器三繞組變壓器三繞

13、組變壓器基于電路分析方法基于電路分析方法（CH6，CH8）系統(tǒng)各元件采用等系統(tǒng)各元件采用等值電路表示值電路表示；運行變量運行變量：電流：電流 阻抗計算阻抗計算 元件各序電抗的物元件各序電抗的物理意義及計算方法理意義及計算方法 標幺參數(shù)的歸算標幺參數(shù)的歸算 系統(tǒng)輸入阻抗、轉系統(tǒng)輸入阻抗、轉移阻抗、計算電抗移阻抗、計算電抗 節(jié)點導納矩陣或節(jié)節(jié)點導納矩陣或節(jié)點阻抗矩陣計算點阻抗矩陣計算 （CH4）發(fā)電機：發(fā)電機：基本方程式基本方程式 突然短路的物理突然短路的物理過程過程 等值電路及參數(shù)等值電路及參數(shù) CH3，CH5 輸電線路及變壓器輸電線路及變壓器 等值電路及參數(shù)等值電路及參數(shù) CH2，CH7 負荷

14、負荷等值電路及等值電路及參數(shù)參數(shù)CH6、CH7 電力系統(tǒng)分析（電力系統(tǒng)分析（II）潮流計算潮流計算 110kVGGGG水庫=G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器電力網各元件電力網各元件等值電路和等值電路和Y陣陣 發(fā)電機和負荷發(fā)電機和負荷節(jié)點注入功率節(jié)點注入功率 潮流方程：潮流方程：節(jié)節(jié)點注入功率與節(jié)點注入功率與節(jié)點電壓之間的數(shù)點電壓之間的數(shù)學關系學

15、關系 潮流方程求解潮流方程求解非線性代數(shù)方程非線性代數(shù)方程Newton法等法等 關注運行變量關注運行變量功率和電壓功率和電壓 電壓無功優(yōu)化電壓無功優(yōu)化、經濟運行、穩(wěn)、經濟運行、穩(wěn)定計算等的基礎定計算等的基礎 發(fā)電機：發(fā)電機：節(jié)點節(jié)點注注入功率：入功率：PG+jQG 電電 壓：壓：VGG Pij+jQij Vii PLD+jQLD 負荷：負荷：節(jié)點節(jié)點注入注入功率：功率：PLD+jQLD 電壓：電壓：VLDLD 電力網變量：電力網變量：支路功率：支路功率：Pij+jQij 節(jié)點電壓：節(jié)點電壓：Vii 電力系統(tǒng)分析（電力系統(tǒng)分析（II）穩(wěn)定計算穩(wěn)定計算 110kVGGGG水庫=G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐

16、G鍋爐鍋爐G鍋爐鍋爐熱負荷熱負荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX發(fā)電機發(fā)電機調相機調相機電動機電動機電燈電燈汽汽、水輪機水輪機雙繞組變壓器雙繞組變壓器自藕變壓器自藕變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器電力網各元件電力網各元件等值電路和等值電路和Y陣陣 發(fā)電機：發(fā)電機：轉子轉子運動方程和運動方程和Park方程方程 負荷：負荷：電動機電動機方程式和方程式和ZIP 暫態(tài)穩(wěn)定：暫態(tài)穩(wěn)定：非非線性微分數(shù)值計線性微分數(shù)值計算，分段計算法算，分段計算法、改進歐拉法等、改進歐拉法等 靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定：小：小擾動線性化方程擾動線性化方程特征值分析特征值分析 運行變量：運行變量：發(fā)發(fā)電機功角電機功角 Pij+jQij Vii PLD+jQLD 電力網變量：電力網變量：Y陣陣 支路功率：支路功率：Pij+jQij 節(jié)點電壓：節(jié)點電壓：Vii 發(fā)電機：發(fā)電機：功功 率：率：PG+jQG 電電 壓：壓：VGG 電電 流：流：IG 磁磁 鏈：鏈：電動勢：電動勢：功功 角：角：負荷：負荷：轉差：轉差：s 功率功率：PLD+jQLD 電壓：電壓：VLD