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电力系统分析课程总结

由天下分享时间：2024/12/21 21:17:27 加入收藏我要投稿点赞

3、制定计算流程和编制计算程序

本章将着重讨论前两项，主要阐述在电力系统潮流的实际计算中常用的、基本的方法。

实际电力系统的潮流计算主要采用牛顿-拉夫逊法。按电压的不同表示方法，牛顿-拉夫逊法潮流计算分为直角坐标形式和极坐标形式两种。牛顿-拉夫逊法有很好的收敛性，但要求有合适的初值。

P-Q分解法是极坐标形式的牛顿-拉夫逊法潮流计算的一种简化算法。电力网络的数学模型

电力网络的数学模型指的是将网络有关参数及其相互关系归纳起来，组成可以反映网络性能的数学方程式组。也就是对电力系统的运行状态、变量和网络参数之间相互关系的一种数学描述。有：

1、节点电压方程 2、回路电流方程 3、割集电压方程等

节点电压方程又分为以节点导纳矩阵表示的节点电压方程和以节点阻抗矩阵表示的节点电压方程。等值变压器模型及其应用

一、变压器为非标准变比时的修正

无论采用有名制或标么制，凡涉及多电压级网络的计算，在精确计算时都必须将网络中所有参数和变量按市价变比归算到同一电压等级。实际上，在电力系统计算中总是有些变压器的实际变比不等于变压器两侧所选电压基准值之比，也就是不等于标准变比，而且变压器的变比在运行中是可以改变的。这将使每改变一次变比都要从新计算元件参数，很不方便。下面将介绍另一种可等值地体现变压器电压变换功能的模型。二、等值变压器模型三、等值变压器模型的应用节点导纳矩阵的形成和修改一、节点导纳矩阵的形成

节点导纳矩阵的计算归纳总结如下：

1、节点导纳矩阵的阶数等于电力网络中除参考点（一般为大地）以外的节点数。 2、节点导纳矩阵是稀疏矩阵，其各行非对角非零元素的个数等于对应节点所连的不接地支路数。

3、节点导纳矩阵的对角元素，即各节点的自导纳等于相应节点所连支路的导纳之

和，即分。

6、对网络中的变压器，采用计及非标准变比时以导纳表示的等值电路，并将之接入网络中。然后按此等值电路用前述方法很方便地形成节点导纳矩阵。在实际程序中，往往直接计算变压器支路对节点导纳矩阵的影响。二、第二部分介绍节点导纳矩阵的修改。功率方程和变量及节点分类

该节主要介绍了功率方程、变量的分类和节点的分类。实际计算时，对非线性节点方程要用迭代法解算。本节将以最简单的网络列出系统的功率方程，进而对电力系统的变量和节点进行分类，为电力系统潮流的计算机算法打下基础。高斯-塞德尔法潮流计算

对具有数百个节点的大电力系统，求解潮流的方程通常是非线性代数方程。利用电子计算机计算潮流已出现了很多解算方法，多是以迭代计算为基础，本节介绍高斯-塞德尔迭代法。

本节主要讲解了高斯-塞德尔迭代法迭代格式、对网络中PV节点的考虑、功率及功率损耗的计算。牛顿-拉夫逊法潮流计算

牛顿-拉夫逊法是目前广泛应用的解非线性方程式组的迭代方法，也是目前广泛采用的电力系统潮流的计算机算法，其收敛性好，但该法对初始值要求比较严格。分解法潮流计算

P-Q分解法是从简化以极坐标表示的牛顿-拉夫逊法潮流修正方程基础上派生出来的，是考虑到电力系统本身特点的。

Yii??yiij?i4、节点导纳矩阵的非对角元素等于节点和间支路导纳的负值，即

Yij?Yji??yij??1zij5、节点导纳矩阵是对称方阵，因此一般只需要求取这个矩阵的上三角或下三角部

5电力系统有功功率的平衡和频率调整

频率是衡量电能质量的重要指标。实现电力系统在额定频率下的有功功率平衡，并留有必要的备用容量，是保证频率质量的基本前提。要了解有功功率平衡的基本内容及各种备用容量的作用。

负荷变化将引起频率偏移，系统中凡装有调速器，又尚有可调容量的发电机组都自动参与频率调整，这就是频率的一次调整，只能做到有差调节。频率的二次调整由主调频厂承担，调频机组通过调频器移动机组的功率频率静特性，改变机组的有功输出以承担系统的负荷变化，可以做到无差调节。主调频厂应有足够的调整容量，具有能适应负荷变化的调整速度，调整功率时还应符合安全与经济原则。

利用负荷和机组的功率频率静特性可以分析频率的调整过程和调整结果。全系统的频率是统一的，调频问题涉及整个系统，当线路有功功率不超出容许范围时，有功电源的分布不会妨碍频率的调整。而无功功率平衡和调压问题则宜于接地区解决。

在进行各类电厂的负荷分配时，应根据各类电厂的技术经济特点，力求做到合理利用国家动力能源，尽量降低发电能耗和发电成本。电力系统中有功功率的平衡

一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响

系统频率的变化将引起工业用户的电动机转速的变化，这将影响产品的质量。当频率降低，使电动机有功功率降低，将影响所有的转动机械的出力。频率的不稳定，将会影响电子设备的准确性。

系统频率的变化，对发电机及电力系统本身也十分有害。发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动，系统频率降低使电动机出力降低，若频率降低过多，将使电动机停止运转，会引起严重后果。

二、电力系统中有功功率的平衡和备用容量

1、频率的一次调整（或称为一次调频）指由发电机组的调速器进行的，是对一次负荷变动引起的频率偏移作调整。

2、频率的二次调整（或称为二次调频）指由发电机组的调频器进行的，是对二次负荷变动引起的频率偏移作调整。

3、频率的三次调整（或称为三次调频）是对三次负荷变动引起的频率偏移作调整。将在有功功率平衡的基础上，按照最优化的原则在各发电厂之间进行分配。三、各类发电厂的特点及合理组合四、有功功率负荷的最优分配

电力系统的频率调整

一、电力系统负荷的有功功率——频率静态特性

当频率变化时，电力系统中的有功功率负荷也将发生变化。当电力系统处于稳态运行时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的有功功率-频率静态特性。二、频率的一次调整

由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而使机组减速，系统频率下降，同时，发电机组功率由于调速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身的调节效应而减少，经过一个衰减的振荡过程，达到新的平衡。三、频率的二次调整

当负荷变动幅度较大（%~%），周期较长（几分钟），仅靠一次调频作用不能使频率的变化保持在允许范围内，这时需要籍调速系统中的调频器动作，以使发电机组的功频特性平行移动，从而改变发电机的有功功率以保持系统频率不变或在允许范围内。四、调频厂的选择调频厂须满足的条件： 1、调整的容量应足够大； 2、调整的速度应足够快； 3、调整范围内的经济性能应该好； 4、注意系统内及互联系统的协调问题。通过分析各种电厂的特点，调频厂的选择原则为： 1、系统中有水电厂时，选择水电厂做调频厂；

2、当水电厂不能做调频厂时，选择中温中压火电厂做调频厂。

6电力系统的无功功率平衡和电压调整

电力系统的运行电压水平同无功功率平衡密切相关。为了确保系统的运行电压具有正常水平，系统拥有的无功功率电源必须满足正常电压水平下的无功需求，并留有必要的备用容量。现代电力系统在不同的运行方式下可能分别出现无功不足和无功过剩的情况，都应有相应的解决措施。

从改善电压质量和减少网损考虑，必须尽量做到无功功率的就地平衡，尽量减少无功功率的长距离的和跨电压级的传送，这是实现有效的电压调整的基本条件。

要掌握各种调压手段的基本原理，具体的技术经济性能，适用条件，以及与别种措施的配合应用等问题。

电压质量问题可以分地区解决。将中枢点电压控制在合理的范围内，在辅以各种分散安排的调压措施，就可以将各用户处的电压保持在容许的偏移范围内。

现代电力系统中的电压和无功功率控制应以实现电力系统的安全、优质和经济运行为目标。本章主要是从保证电压质量方面讨论了无功功率平衡和电压调整的问题。

必须指出，随着电力系统规模的扩大，系统运行条件日趋复杂。对电力系统的无功平衡和电压质量问题也要有新的认识。

在电力系统稳态工况下，不仅要做好供求关系紧张条件下的无功功率平衡，也要妥善解决无功功率供过于求时的平衡问题。随着超高压输电线路的发展和城市电网中电缆线路的增多，无功功率过剩的问题将会日显突出。

在电力系统的暂态过程中，充分利用无功动态补偿提供电压支持，是改善电力系统稳定性的重要手段。对新型无功补偿装置的合理控制还能阻尼系统的功率振荡。

在改善电压质量方面，无功补偿不能只限于减小系统的电压偏移，还能更全面的提高电压质量。

电力系统中无功功率的平衡一、无功功率负荷和无功功率损耗