电力系统分析

陈丽丹

目录

  • 1 电力系统的基本概念
    • 1.1 电力系统的组成
    • 1.2 电力系统的额定电压和频率
    • 1.3 对电力系统运行的基本要求
    • 1.4 电力系统的接线方式
    • 1.5 本课程的主要内容
  • 2 电力网各元件的等值电路和参数计算
    • 2.1 架空输电线路的参数
      • 2.1.1 电力线路的结构
      • 2.1.2 架空输电线路的参数-阻抗
      • 2.1.3 架空输电线路的参数-导纳
      • 2.1.4 架空输电线路的参数-分裂导线
    • 2.2 架空输电线路的等值电路
    • 2.3 变压器的一相等值电路和参数
      • 2.3.1 变压器的结构及其短路和开路试验
      • 2.3.2 变压器的等值电路和参数计算
      • 2.3.3 三绕组变压器的参数计算
      • 2.3.4 变压器的π型等值电路
    • 2.4 标幺制
      • 2.4.1 标幺制的概念和基准值的选择
      • 2.4.2 不同基准下标幺值间的换算
      • 2.4.3 多级电压网络各元件参数标幺值的计算
  • 3 电力网络的数学模型-节点导纳矩阵
    • 3.1 节点方程及节点导纳矩阵元素的物理意义
    • 3.2 节点导纳矩阵的修改
    • 3.3 节点导纳矩阵的Matlab实现
    • 3.4 第三单元作业习题讲解
  • 4 电力系统的负荷
    • 4.1 负荷的组成及负荷曲线
    • 4.2 负荷特性与负荷模型
    • 4.3 火神山、雷神山供电系统及思考
    • 4.4 负荷分级及供电要求
  • 5 电力传输的基本概念
    • 5.1 网络元件的电压降落
    • 5.2 网络元件的功率损耗
  • 6 电力系统的潮流计算
    • 6.1 开式网络的电压和功率分布计算
      • 6.1.1 已知末端电压和负荷节点功率时的计算方法
      • 6.1.2 已知首端电压和负荷节点功率时的计算方法
      • 6.1.3 并联支路的处理
      • 6.1.4 两级电压的开式电力网计算
      • 6.1.5 复杂开式网络的潮流计算
    • 6.2 简单闭式网络的功率分布计算
    • 6.3 复杂电力系统潮流计算数学模型
    • 6.4 电力系统潮流计算内容复习
  • 7 电力系统的无功功率平衡和电压调整
    • 7.1 电力系统的无功功率平衡
    • 7.2 电压调整的基本概念
    • 7.3 电压调整的措施
    • 7.4 调压措施的应用
  • 8 电力系统的有功功率平衡和频率调整
    • 8.1 频率调整的必要性
    • 8.2 电力系统的频率特性
      • 8.2.1 系统负荷的有功功率-频率静态特性
      • 8.2.2 发电机组的有功功率-频率静态特性
      • 8.2.3 电力系统的有功功率-频率静态特性
    • 8.3 电力系统的频率调整
      • 8.3.1 一次调频
      • 8.3.2 二次调频
      • 8.3.3 互联系统的频率调整
      • 8.3.4 主调频厂的选择
      • 8.3.5 频率调整和电压调整的关系
    • 8.4 有功平衡和系统负荷在各类电厂间的合理分配
  • 9 电力系统的经济运行
    • 9.1 电力网中的能量损耗
    • 9.2 火电厂间有功功率负荷的经济分配
  • 10 期末复习课
    • 10.1 思考题
    • 10.2 计算题
  • 11 潮流计算Matlab/Python程序设计
    • 11.1 前推回代法计算过程介绍
    • 11.2 程序设计任务
    • 11.3 基于牛拉法的潮流计算程序设计
    • 11.4 基于PQ分解的潮流程序设计
    • 11.5 11.4课程上机报告
  • 12 实际电力系统视频集
    • 12.1 百年电力系列
    • 12.2 电力生产系列
    • 12.3 电力传输系列
    • 12.4 电力就业系列
对电力系统运行的基本要求

本节学习任务

(1)掌握电力系统运行的基本特点;

(2)掌握对电力系统运行的基本要求。


作业测试题


电力系统运行的基本特点

电能的生产、输送、分配及使用过程和其他工业部门相比有以下特点

1.电能不能大量储存

虽然蓄电池和电容器等储能元件能够储存少量电能,但对于整个电力系统的能量来说是微不足道的。可以说电能的生产、输送、分配及使用是同时完成的,即发电厂在任何时刻生产的电能恰好等于该时刻用户消耗的电能和输送、分配过程损耗的能量之和。任何一个环节出现故障,都将影响整个电力系统的正常工作。

2.过渡过程非常迅速

由于电力系统存在大量电感、电容元件(包括导体和设备的等值电感和电容),当运行状态发生变化或发生故障时会产生过渡过程。电能是以光速传输的,过渡过程将按该速度迅速波及到系统的其他部分。因此设备正常运行的调整和切换操作,以及故障的切除,必须采取自动装置迅速而准确地完成。

3.电能生产与国民经济各部门和人民生活关系密切

电能是国民经济各部门的主要动力。随着科技的进步和人民生活水平的逐步提高,生活电器的种类不断增多,生活用电量日益增加。电能的供应不足或突发故障都将给国民经济各部门造成巨大损失,给人民生活带来极大的不便。

对电力系统运行的基本要求

1.保证供电的可靠性

中断供电造成的后果往往非常严重,会使各个行业生产停顿,使社会秩序混乱,给人民生活带来不便,甚至危及人身和设备的安全,给国民经济造成巨大的损失。这就要求电力系统在运行中首先要保证可靠,不间断地向电力用户供电。为此,一方面必须保证设备运行可靠,另一方面要提高运行、管理水平。

2.保证供电的电能质量

电能是一种商品,它的质量指标主要有电压、频率和波形。随着经济的发展和人们生活水平的提高,对电能质量的要求越来越高。

(1)电压

系统电压过高或过低,对用电设备运行的技术和经济指标有很大影响,甚至会损坏设备。一般规定电压的允许变化范围为额定电压的±5%。

(2)频率

频率的高低影响电动机的出力,会影响造纸、纺织等行业的产品质量,影响电子钟和一些电子类自动装置的准确性,使某些设备因低频震动而损坏。我国规定频率的允许变化范围为50±(0.2~0.5)Hz。

(3)波形

电力系统供给的电压或电流一般都是较为标准的正弦波,但是在电能的传输过程中回会发生畸变。引起谐波产生的原因很多,如带铁芯设备的饱和、系统的不对称运行、在系统中接入了电子设备和整流设备等。不标准的正弦波必含高次谐波,高次谐波的含量应该十分小。

3.保证电力系统运行的经济性

在电能的生产过程中降低能源消耗,在传输过程中降低损耗是电力系统需要解决的重要问题。常采用的措施有:采用节能的大机组;提高超高压和特高压输电的比重;合理发展电力系统,选用经济运行方式;无功补偿降低线路损耗;采用低损耗变压器等。

4.满足节能与环保的要求

要求电力系统的运行能满足节能与环保的要求,如实行水火电联合经济运行,最大限度地节省燃煤和天然气等一次能源,将火力发电释放到大气中的二氧化硫、二氧化氮等有害气体控制在最低水平,大力发展风力发电、太阳能发电等可再生能源发电,实现可持续发展。

………………………………………

(1)保证供电的安全可靠—减少事故率减少事故率 

(2)保证电能质量保证电能质量—频率、电压、波形

频率、电压随时调频、调压

………………………………………

我国规定的电力系统的额定频率为50Hz,大容量系统允许频率偏差±0.2 Hz,中小容量系统允许频率偏差±0.5 Hz。

………………………………………

  • 电力系统的频率主要取决于有功功率的平衡。

  • 电压主要取决于无功功率的平衡。

  • 可通过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压的稳定。

  • 电力系统的供电电压(或电流)的波形为严格的正弦形。

………………………………………

电压的允许变化范围:

线路额定电压正常运行电压允许变化范围35kv及以上±5%Ue 10kv及以下

±7%Ue低压照明及农业用电、(+5%~ --10%)Ue

完成足够的发生功率和发电量

(3)保证电力系统运行的经济性

相关慕课学习资源

1.学堂在线-三峡大学《电力系统分析》 ;

2.学银在线-华南理工大学电力学院-武志刚老师《电力系统分析》

3.中国大学MOOC-南京工程学院《电力系统分析》

4.爱课程iCourse-清华大学《电力系统分析》