电力系统分析朱一纶课后答案

电力系统分析朱一纶课后答案

电力系统分析朱一纶课后答案

【篇一：高等电力系统分析 课后习题】

>课后习题

第一部分：电力网络方程

? 对于一个简单的电力网络，计算机实现节点导纳矩阵 节点导纳矩阵的修改方法。

? 编制ldu分解以及因子表求解线性方程组 消元，回代。

? 试对网络进行等值计算。

多级电网参数的标么值归算，主要元件的等值电路。 第二部分：潮流计算

简单闭式网络潮流的手算方法步骤 第三部分：短路计算

对称分量法简单不对称故障边界条件计算，复合序网的形成。 第四部分：同步机方程 派克变换

同步电机三相短路的物理过程分析 第五部分：电力系统稳定概述

? 什么是电力系统的稳定问题？什么是功角稳定和电压稳定？

广义的电力系统稳定性实际上指的就是电力系统的供电可靠性，如果系统能够满足对负荷的不间断的、高质量的供电要求，系统就是稳定的，否则系统就是不稳定的。通常所说的电力系统稳定性实际上专指系统的功角稳定。

电力系统的功角稳定指的是系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。

电力系统的电压稳定性是电力系统维持负荷电压于某一规定的运行极限(如不低于额定电压的70%)之内的能力，它与系统的电源配置，网络结构，运行方式及负荷特性等因素有关，带自动负荷调节分接头的变压器也对系统的电压稳定性有十分显著的影响。 ? 电力系统送端和受端稳定的特点是什么？

送端指电源，其稳定性主要是系统的各台发电机维持同步运行的能力，即功角稳定。

受端稳定一般指负荷节点的电压稳定性和频率稳定性。电动机负荷则是一个以微分方程描述的动态元件，其无功功率与电压的平方成正比，电压下降时，其吸收的无功功率会显著下降。当电压低于系统的临界电压时可能出现电压崩溃。

? 常用的电力系统稳定计算的程序都有哪些？各有什么特点？ 常用仿真程序：

1. psasp中国电科院（pscad属于系统级仿真软件） 2. bpa美国

3. powerworld simulator美国 4. urostag法国和比利时 5. netomac德国西门子公司

6. pscad/emtdc (pscad属于装置级仿真软件)

7. pss/e美国 8. matlab

9. rtds实时仿真器

? 大停电的影响是什么？

? 什么是电力系统的三道防线？ 1. 第一道防线：继电保护速断

2. 第二道防线：切机、快关、电气制动、快速励磁调节等 3. 第三道防线：低频减载甩负荷、解列

? 简述提高电力系统静态稳定和暂态稳定的主要措施有哪些？ 静态稳定：

1. 采用自动励磁调节装置； 2. 采用导线；

3. 提高线路的额定电压等级； 4. 改善系统结构、减小电气距离； 5. 采用串联补偿设备； 6. 采用并联补偿设备。 暂态稳定：

1. 故障的快速切除和自动重合闸装置的应用； 2. 发电机采用快速强行励磁装置； 3. 采用电气制动；

4. 变压器中性点经小电阻接地； 5. 通过快关和切机减小原动机出力；

6. 高压直流（hvdc）输电联络线的控制。 ? 什么是电网可用输电能力（atc）？ 第六部分：直接法稳定分析

? 怎样用直接法判断单机无穷大系统的稳定性？ 通过构造能量函数

? 直接法分析稳定有何特点？ 1. 计算速度快

2. 能够给出稳定裕度

? 直接法对稳定的评价结果怎样？ 1. 比较保守

? 熟悉本次课的有关概念。

? 针对2例题，试采用数值积分法求解之。 ? 应用直接法分析有关例题的稳定性。 ? 解释相关失稳模式的含义。

对于一个n机系统，有2n?1?1种失稳模式。对于一个特定运行工况下的特定故障，在所有的失稳模式中，必有一种是真正合理的，即实际系统将以这种模式趋于失稳，称为相关失稳模式。对于某一系统，其失稳模式与故障地点和故障类型等有紧密关系。

? 多机系统的能量函数中，三种势能的物理意义是什么？ 转子位置势能：与转子位置变化成正比； 磁性势能：与导纳矩阵虚部有关； 耗散势能：与导纳矩阵实部有关。

? 直接法对稳定的分析有何应用？其发展方向是什么？ 直接法的研究方向： 1. 完善数学模型； 2. 适应各种扰动；

3. 完善算法，改进速度和精度；

4. 与其它方法结合，优势互补，如专家系统等； 5. 扩展直接法的应用。 直接法的应用：

1. 稳定度的灵敏度分析； 2. 动稳定极限计算； 3. 失稳判断；

4. 启动失稳紧急自动控制； 5. 大系统暂稳分析； 6. 电压稳定分析；

7. 对时域仿真结果进行分析。 第七部分：时域仿真法

? 什么是电力系统暂态稳定分析的时域仿真法？

亦称逐步积分法（step by step）或时域仿真法(time domain

simulation)。将电力系统中各元件模型，根据它们之间的拓扑关系形成全系统的数学模型（非线性的微分和代数方程组），然后以稳态工况即潮流解为初值，求扰动下的数值解，即逐步求得系统状态量和代数量随时间的变化曲线，并根据发电机转子摇摆曲线来判别系统在大扰动下能否保持同步运行，即暂态稳定性。

? 时域仿真法都有哪些优点和缺点，它的主要发展方向是说明？ ：

1. 是目前暂态稳定分析的主流方法；

2. 直观、信息丰富、可获得各种量随时间变化的曲线；

3. 可适应各种元件模型及保护控制模型，可适应各种元件非线性及离散操作、适应有几百台机组、

几千条线路、几千个母线的大规模系统；

4. 可采用数值稳定性好，并有良好工程精度的计算方法；

5. 可采用节点编号优化、稀疏矩阵技术、并行计算技术等方法节省计算机的内存和机时；

6. 可作为各种物理问题及控制对策的时域分析和校验手段等等。 时域仿真法的主要缺点：

1. 逐步积分速度慢、耗费机时；

2. 可以判断稳定与否，但难以给出稳定裕度，不能定量地描写稳定程度；

3. 是离线分析的主要方法，不能实现在线安全分析； 4. 对于大量输出的信息利用率低、效益差；

5. 对于低频振荡问题的分析，只能给出时域信息，无频域信息，物理透明度差，不利于控制对策 的研究等等。

时域仿真法的发展方向：

1. 对于如励磁和调速等控制系统，采用用户自定义的模块化子系统模型；

2. 加入电磁暂态模型，适应越来越多的电力电子设备的计算； 3. 研究提高计算速度的硬件和软件方法； 4. 采用数字＋模拟的混合仿真方式；

5. 进行模型参数的实时测定，以提高计算结果的准确度； 6. 改善人机界面，提高数据库的通用性； 7. 加强对输出结果的分析功能； 8. 适应中长期稳定分析；

9. 考虑概率因素的暂态稳定分析； 10. 与直接法结合的新方法；

11. 研究与模式识别法、人工神经网络法等非模型方法的结合。 ? 稳定分析的数学模型是什么性质的数学模型？分别包括系统中哪些部分的模型？ 微分方程的构成：

1. 发电机磁链及电压方程 2. 发电机转子运动方程 3. 励磁系统方程

4. 原动机及调速系统方程 5. 动态负荷模型 代数方程的构成： 1. 网络方程

2. 发电机稳态电压方程 3. 静态负荷模型

? 小扰动和大扰动稳定在分析方法上各有哪些特点？

小扰动稳定即静态稳定的研究中，研究的是系统对微小干扰的适应能力，或者说考虑的是系统在运行点处维持同步运行的能力，系统是否能够维持静态稳定主要与系统在扰动发生前的运行方式有关，与小干扰的大小及具体发生地点无关，因此，通常可以采用在运行点处线性化后的系统模型进行特征根分析来判别系统的静态稳定性。

大扰动稳定即电力系统的暂态稳定性，不仅与系统在扰动前的运行方式有关，而且与扰动的类型、地点及持续时间有关，因此为了分析系统的暂态稳定性必须对系统在特定扰动下的机电动态过程进行详细的分析，所以一般采用的是对全系统非线性状态方程的数值积分法进行对系统动态过程的时域仿真，通过对计算得到的系统运行参数(如转子角)的动态过程的分析判别系统的暂态稳定性。

? 用时域仿真法进行暂态稳定分析时的主要步骤是什么？ ? 数值积分法中仿真步长越小越好吗？（数值稳定性问题） 第八部分：小扰动稳定与低频振荡

? 什么是低频振荡？简单说明低频振荡的频率是多少。

电力系统在动态过程中可能出现多种类型的振荡，如电磁振荡、机械振荡、机电振荡及机电扭振互作用等。常见的机电振荡是发电机组间功率的动态振荡。振荡时的能量是通过电气联系传递的，表现为发电机的电气功率和功角的变化。当振荡较严重时，系统不能维持同步运行，稳定破坏。机电振荡的频率较低，一般在0.2-2.5范围内，通常称为低频振荡。

? 查找有关资料，解释什么是“汽容效应”和“水锤效应”？

“水锤效应”是指在水管内部，管内壁光滑，水流动自如。当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力。由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏

作用，这就是正水锤。相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。 ? 为什么有强行励磁会使系统出现负阻尼？ 见袁季修 p132

? 综述抑制低频振荡的主要措施。

一次系统中减小送端和受端间的电气距离，增强网架，减少重负荷线路；二次系统中采用电力系统稳定器作励磁附加控制，适当整定pss 参数可以提供抑制低频振荡的附加阻尼力矩。 ? 你认为pmu的应用前景如何？ 第九部分：次同步谐振与扭振 ? 何谓次同步谐阵和扭振？

发电机的大轴可以看成若干集中质量块的弹性连接，次同步振荡饿物理本质是受扰轴系中的各质块在同步旋转的同时，有相对的扭转振荡，从而造成轴系的疲劳损坏，这种扭振频率一般高于低频振荡而低于同步频率，称为次同步振荡。

? 两种不同类型的振荡为什么会产生共振？

表现为电磁振荡和机械系统扭振的相互作用。如电力系统中出现频率为 (fe低于同步频率fn)的电磁振

荡，发电机定子电流中的频率为fe人的电流分量将在以fn速度旋转的转子直流绕组中产生频率为(fn一fe)的交变力矩，如果轴系的自然振荡频率f＝fn一fe人，则将引起轴系的扭转谐振。这种机电扭振互作用通常称为次同步谐振，可能严重损坏机组。 第十部分：hvdc

? 请说明hvdc的主要技术优势和缺点是什么？ hvdc的技术优势：

1. 没有稳定问题，可以提高互联系统的稳定水平； 2. 可以作为大系统互联的分割点；

3. 能实现多目标控制，如定电压控制、定功率控制、定电流控制等，而且相应速度快；

4. 输电线电压分布平稳，没有无功问题，没有充电功率，不需要电抗器补偿；

5. 可以联系两个不同频率的系统； 6. 输送相同功率时，线路造价低； 7. 线路有功损耗小； 8. 适合长距离输电； 9. 适宜海底电缆输电； 10. 能系统的短路电流； 11. 调节速度快，运行可靠； 12. 两端输电方式易于扩建。 hvdc的缺点：

1. 换流站造价较高；

2. 换流器运行时消耗无功较多； 3. 可控硅元件过载能力差； 4. 整流设备是谐波源； 5. 无直流断路器；

6. 对大地和海水回路中的金属物体有腐蚀作用； 7. 只能实现两端直流，无多端直流；

8. 接地技术复杂；

9. 在绝缘方面比交流要求高。 ? 说明hvdc主要有哪些应用？ hvdc的应用：

1. 远距离大功率送电； 2. 海底电缆送电；

3. 交流系统间的非同步联络；

4. 互联大系统短路电流的措施； 5. 向大城市高密度负荷中心供电； 6. 提高互联系统的稳定水平； 7. 适合一些新能源发电。

? 两端直流输电系统主要分为几种类型？ 1. 单极一线一地制 2. 单极两线制 3. 双极两线一地制 4. 双极两线制 5. 双极三线制

【篇二：电力系统报告】

名 称 某冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计 院 部 名 称 龙蟠学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级m10电气工程及其自动化 学 生 姓 名盛雨学 号 1021107025课程设计地点课程设计学时指 导 教 师朱一纶

金陵科技学院教务处制 第 1 页 目 录

1负荷计算和无功功率补偿 . 3 2变电所位置和型式的选择 4

3变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择 4短路电流计算

5电所一次设备的选择与校验 6变电所高低线路的选择

7变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 8防雷和接地装置的整定 9结论 参考文献 5 5 6

7 8 813 14 第 2 页

《电力系统分析》课程设计

某冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计 一．负荷计算和无功功率补偿 1．负荷计算

根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的p30、q30、s30、i30，然格。

i30=s30/un=1231.3/1.732*380=1.87ka

同理，如上计算，分别算出其余车间及部门的计算负荷，并列出表格如下： 第 3 页

各车间变电所计算负荷如下： 2． 无功功率补偿

无功功率补偿前：取k?p=0.9 k?q=0.9 ar p30总=23kw q30总=2945kv ∴补偿前，这时变压器容量选4000kva （1）无功补偿装置容量： （2）补偿后的的计算负荷为：

=2650-142.68=2507.32kvars30=3456kva p30=2378kwq30 二．变电所位置和型式的选择

变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定： a) 接近电源侧 第 4 页

b) 进出线方便 c) 设备运输方便 d) 尽量接近负荷中心 e) 不应设在有剧烈振动或高温的场所 f) 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所

g) 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻． h) 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正

上方或正下方． 变电所的总体布置，应满足以下要求：

1．便于运行维护和检修 2．保证运行安全 3．便于进出线 4．节约土地和建筑费用 5．适应发展要求

依据上述原则和要求，总降压变电所位置如图某冶金机械修造厂总降压变电所总平面图所示（附）

三．变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择

电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其主要功能是将电力系统的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。在该厂采用两台变压器非并列运行，一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用，此时两台变压器均按最大负荷时变压器负荷率为100%考虑，所以st可选为4000kva,其对应的符号为：sl7-4000 当两台变压器并列运行时，其中每台变压器容量的选择应满足以下两个条件：

st=(0.6~0.7) s30和 st≥s30(i?ii)，这里不涉及该种情况。 主接线方案：

由于采用双回电源进线，总降压变电所主变压器一般都在两台或两台以上，在这种情况下变电所高压侧多采用桥型接线，由于供电线路短，用户负荷变化大，主变压器需要频繁操作，因此采用外桥。由于装设两台变压器，因此变压器低压侧可以采用单母线分段接线方式，一般分两段。 第 5 页

【篇三：电力系统分析课程设计黄代飞0921116049】

复杂电力系统的建模与分析

课 程 名 称 电力系统分析课程设计 院 部 名 称 龙蟠学院 专 业电气工程及其自动化班 级 m09电气工程及其自动化Ⅱ班 学 生 姓 名 黄代飞 学 号 0921116049 课程设计地点c208 课程设计学时 16学时 指 导 教 师朱 一 纶 金陵科技学院教务处制 目 录

1 课程设计的目的及要求 ................................... 1 1.1课程设计的目的........................................ 1 1.2课程设计的要求........................................ 1 2 课程设计的题目 ......................................... 1 3 课程设计的任

务 ......................................... 3 3.1画出完整等值电路

图 .................................... 3 3.2选择110kv为电压基本级，画出有名值表示的等值电路 ...... 4 3.3选择基准量，并画出标幺值表示等值电路 .................. 8 3.4用标幺值表示等值电路的导纳矩

阵 ....................... 13 4 用p-q分解法对该电路进行潮流分析的步骤 ................ 15 4.1p-q分解法求解步骤： .................................. 15 4.2 具体的相关运算 ...................................... 15 5 课程设计总结 .......................................... 22 6 参考文献 .............................................. 22 1 课程设计的目的及要求 1.1课程设计的目的

通过课程设计进一步提高学生的收集资料、专业制图、综述撰写的能力，培养理论与实际应用结合的能力，开发思考的能力，寻找并解决工程实际问题的能力，为以后的毕业设计与实际工作打下坚实的基础。

1.2课程设计的要求

⑴、必须遵守国家有关电气的标准规范。

⑵、必须严格遵守国家的有关法律、法规、标准。

⑶、满足电力系统的基本要求（电能质量、可靠性、经济性、负荷等级） ⑷、必须从整个地区的电能分配、规划出发，确定整体设计方案。 ⑸、要求学生初步掌握工程设计的程序和方法，特别是工程中用到的电气制

图标准，常用符号，计算公式和编程技巧。

⑹、通过设计一个工程技术课题，设计应用软件，充分提高运用新技术、

新信息、新技术成果和装置的能力。

⑺、在设计过程中，要多思考，多分析，对设计计算内容和结果进行整理和 总结。

2 课程设计的题目

本课题要求对图1所示的电力系统进行建模，要求按稳态分析时的精确模型进行建模： 8+j6mv.a 负载

cos?n?0.8 火电厂

cos?n?0.85xd???0.2 图1

电力系统参数：

⑴发电机的参数如图1所示。

⑵变压器t1:型号sf7-10/110-59-16.5-10.5-1.0，变压器额定容量10mv.a，一次电压110kv，短路损耗59kw，空载损耗16.5kw，阻抗电压百分值uk%?10.5，空载电流百分值i0%?1.0。

变压器t2: 型号sfl7-31.5/110-148-38.5-10.5-0.8，变压器额定容量31.5mv.a，一次电压110kv，短路损耗148kw，空载损耗38.5kw，阻抗电压百分值

uk%?10.5，空载电流百分值i0%?0.8。

变压器t3: 型号sfl7-16/110-86-23.5-10.5-0.9，变压器额定容量16mv.a，一次电压110kv，短路损耗86kw，空载损耗23.5kw，阻抗电压百分值uk%?10.5，空载电流百分值i0%?0.9。 ⑶线路参数： 线路1：钢芯铝绞线lgj-120，截面120mm2，长度为100km，每条线路单位长度的正序电抗x0(1)?0.408?/km，每条线路单位长度的对地电容

b0(1)?2.79?10?6s/km。对下标的说明：x0(1)=x单位长度(正序)；x0(2)=x单位长度(负序)。

线路2：钢芯铝绞线lgj-150，截面150mm2，长度为100km，每条线路单位长度的正序电抗x0(1)?0.401?/km，每条线路单位长度的对地电容

b0(1)?2.85?10?6s/km。

线路3：钢芯铝绞线lgj-185，截面185mm2，长度为100km，每条线路单位长度的正序电抗x0(1)?0.394?/km，每条线路单位长度的对地电容

b0(1)?2.90?10?6s/km。

⑷负载l：容量为8+j6(mv.a)。负载的电抗标幺值为xl*2mw，起动系数为6.5,额定功率因数为0.86。 u2*

?2ql*；电动机为sl* 3 课程设计的任务 3.1画出完整等值电路图 eg2

图2 完整电路图