《電力系統(tǒng)分析》知識點總結

電力系統(tǒng)分析基礎穩(wěn)態(tài)部分一一、填空題1、我國國家標準規(guī)定的額定電壓有 3kv 、6kv、 10kv、 35kv 、110kv 、220kv 、330kv、 500kv 。2、電能質量包含電壓質量、頻率質量、波形質量三方面。3、無備用結線包括單回路放射式、干線式、鏈式網(wǎng)絡。4、有備用界結線包括雙回路放射式、干線式、鏈式、環(huán)式、兩端供電網(wǎng)絡。5、我國的六大電網(wǎng)：東北、華北、華中、華東、西南、西北。6、電網(wǎng)中性點對地運行方式有：直接接地、不接地、 經(jīng)消弧線圈接地 三種，其中 直接接地 為大接地電流系統(tǒng)。7、我國110kv及以上的系統(tǒng)中性點直接接地，35kv及以下的系統(tǒng)中性點不接地。二、簡答題1、電力網(wǎng)絡是指在電力系統(tǒng)中由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設備所組成的部分。2、電力系統(tǒng)是指由發(fā)電機、各類變電所和輸電線路以及電力用戶組成的整體。3、總裝機容量是指電力系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定百功功率的總和。4、電能生產(chǎn)，輸送，消費的特點：（1） 電能與國民經(jīng)濟各個部門之間的關系都很密切（2） 電能不能大量儲存（3） 生產(chǎn)，輸送，消費電能各個環(huán)節(jié)所組成的統(tǒng)一整體不可分割（4） 電能生產(chǎn)，輸送，消費工況的改變十分迅速（5） 對電能質量的要求頗為嚴格5、對電力系統(tǒng)運行的基本要求（1） 保證可靠的持續(xù)供電（2） 保證良好的電能質量（3） 保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性6、變壓器額定電壓的確定： 變壓器的一次側額定電壓應等于用電設備額定電壓（直接和發(fā)電機相聯(lián)的變壓器一次側額定電壓應等于發(fā)電機的額定電壓），二次側額定電壓應較線路額定電壓高10%。只有漏抗很小的、二次直接與用電設備相聯(lián)的和電壓特別高的變壓器，其二次側額定電壓才可能較線路額定電壓僅高5%。7、所謂過補償是指感性電流大于容性電流時的補償方式，欠補償正好相反，實踐中，一般采用欠補償。 二一、填空題1、按絕緣材料，電纜可分為 紙絕緣 、橡膠絕緣 、塑料絕緣 三種類型。2、架空線路由導線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等構成。3、電纜線路由導線、絕緣層、保護層等構成。4.、導線主要由鋁（Z）、鋼（G）、銅（T）等材料構成。5、線路電壓超過220KV時為減小電暈損耗或線路電抗，采用擴徑導線或分裂導線。6、為了減少三相參數(shù)的不平衡采取架空線路的換位。二、簡答題1、 普通鋼芯、鋁線，標號為LGJ,鋁線和鋼線部分截面積的比值為5.36.0。 加強型鋼芯鋁線，標號為LGJT, 鋁線和鋼線部分截面積的比值為4.34.4。 輕型鋼芯鋁線，標號為LGJQ, 鋁線和鋼線部分截面積的比值為8.08.1。2、整換位循環(huán)，指一定長度內，有兩次換位而三相導線都分別處于三個不同位置，完成一次完整的循環(huán)。3、鋼芯鋁線的電阻，由于可只考慮主要載流部分鋁線部分的載流作用，可認為與同樣額定截面積的鋁線相同。4、分裂導線的采用改變了導線周圍的磁場分布，等效的增長了導線半徑，從而減小了導線電抗。5、單位長度鋼導線的電抗就是單位長度外電抗和內點抗之和。6、電纜線路的電阻路略大于相同面積的架空線路，而電抗則小得多，電抗不是因為電纜三相導體間的距離遠小于同樣電壓級的架空橋路。7、所謂長線路是指在長度100300km之間的架空線路。8、一般線路，指中等及中等以下長度線路，對架空線路，對長度大約為300km,對電纜線路，大約為100km。9、短線路是指長度超過100km的架空線路，線路電壓不高時，這種線路電納的影響一般不大，可略去。10、電力系統(tǒng)負荷的運行特性廣義分為負荷曲線和負荷特性，負荷曲線是指負荷隨時間而變化的規(guī)律，負荷特性是指負荷隨電壓或頻繁變化的規(guī)律。11、綜合用電負荷是將工業(yè)、農(nóng)業(yè)、郵電交通、市政、商業(yè)以及城鄉(xiāng)居民所消耗的相加功率，因而稱電力系統(tǒng)的供電負荷；12、供電負荷再加各發(fā)電廠本身所消耗的功率廠用電，是系統(tǒng)中各發(fā)電機應發(fā)的功率，稱電力系統(tǒng)中的發(fā)電負荷。13、平均額定電壓是約定的，較線路額定電壓約高5的電壓系列。14、各個量基準值的關系：SB=UBIB，UB=IBZB。三一、填空題1、調整潮流的手段有：串聯(lián)電容、串聯(lián)電抗、附加串聯(lián)加壓器。2、串聯(lián)電容的作用是以其電抗抵償線路的感抗。3、串聯(lián)電抗的作用與串聯(lián)電容相反，主要在限流，將其串聯(lián)在重載線段上可避免該線段過載。4、附加串聯(lián)加壓器的作用在于產(chǎn)生一環(huán)流或強制循環(huán)功率，使強制循環(huán)功率與自然分布功率的疊加可達到理想值。5、輻射形配電網(wǎng)的接線方式分為輻射式、鏈式、干線式三種網(wǎng)絡。二、簡答題1、電壓降落是指線路始末兩端電壓的相量差。2、電壓損耗是指線路始末兩端電壓的數(shù)量差。3、電壓調整是指線路末端空載與負載時的數(shù)量差。4、最大負荷利用小時數(shù)Tmax指一年中負荷消費的電能W除以一年中的最大負荷Pmax。5、年負荷率指一年中負荷消費的電能w除以最大負荷Pmax與一年的8760h的乘積。6、年負荷損耗率指全年電能損耗除以最大負荷時的功率損耗與一年8760h的乘積。7、最大負荷損耗時間是指全年電能損耗除以最大負荷時的功率損耗。8、線損率或網(wǎng)損率是指線路上損耗的電能與線路始端輸入電能的比值。9、等值負荷功率，即負荷從網(wǎng)絡吸取的功率，就可看作為具有負值的變電所節(jié)點注入功率。10、高壓輸電線路的組空往往遠小于電抗，改變電力網(wǎng)絡中節(jié)點電壓的大小，所能改變的主要是網(wǎng)絡中無功功率的分布；改變電壓的相位，所能改變的主要是網(wǎng)絡中有功功率的分布。11、輻射形網(wǎng)絡中的潮流是不加控制也無法控制的，它們完全取決于各負荷點的負荷，環(huán)形網(wǎng)絡中，環(huán)式網(wǎng)絡的潮流，如不采取附加措施，就按阻抗分布，因而也是無法控制的。 兩端供電網(wǎng)絡的潮流雖可借調整兩端電源的功率或電壓適當控制，但由于兩端電源容量有一定的限制，而電壓調整的范圍又要服從對電壓質量的要求，調整幅度都不可能大。12、輻射形配電網(wǎng)潮流計算的特點： （1）輻射形配電網(wǎng)支路數(shù)一定小于節(jié)點數(shù)。因此，網(wǎng)絡節(jié)點導納矩陣稀疏度很高。 （2）低壓配電網(wǎng)由于線路阻抗大，一般不滿足RX，因此通常不能采用P-Q解耦法進行網(wǎng)絡潮流計算。 （3）對于末端負荷節(jié)點前的支路功率就是末端運算負荷功率，所以可以直接求支路功率損耗和電壓損耗。13、進行環(huán)形網(wǎng)絡潮流計算時，有功功率分點和無功功率分點不一致，應以哪一分點作計算的起點？ 答：鑒于較高電壓級網(wǎng)絡中，電壓損耗主要系無功功率流動所引起，無功功率分點電壓往往低于有功功率分點，一般可以無功功率分點為計算的起點。14、進行環(huán)形網(wǎng)絡潮流計算時，如果已知的是電源端電壓而不是功率分點電壓，應按什么電壓算起？答：要設網(wǎng)絡中各點電壓均為額定電壓，先計算各線段功率損耗，求得電源端功率后，再運用已知的電源端電壓和求得的電源端功率計算各線段電壓降落。15、任意輻射形網(wǎng)絡潮流計算的步驟：網(wǎng)絡中變電站較多時，先求出等值負荷功率或運算負荷，然后在計算線路各支路的電壓降落和功率損耗。而對既給定末端負荷有給定始端電壓的情況，開始時由末端向始端推算時，設全網(wǎng)電壓都為額定電壓，僅計算各元件中的功率損耗而不計算電壓降落，待求得始端功率后，再運用給定的始端電壓和求得的始端功率由始端向末端逐段推算電壓降落，但這時不再重新計算功率損耗。四簡答題1節(jié)點導納矩陣的特點（1）、節(jié)點導納矩陣是方陣，其階數(shù)就等于網(wǎng)絡中除參考節(jié)點外的節(jié)點數(shù)n. (2)、節(jié)點導納矩陣是稀疏矩陣，其各行非零非對角元數(shù)就等于與該行相對應節(jié)點所連接的不接地支路數(shù)。（3）、節(jié)點導納矩陣的對角元就等于各該節(jié)點所連接導納的總和。（4）、節(jié)點導納矩陣的非對角元Yij等于連接節(jié)點i、j支路的導納的負值。（5）、節(jié)點導納矩陣一般是對稱矩陣，這是網(wǎng)絡的互易特性所決定的。2變量的分類及各自概念根據(jù)各個節(jié)點的已知量的不同，將節(jié)點分為三類：PQ節(jié)點、PV節(jié)點、平衡節(jié)點。（1）、PQ節(jié)點：注入功率Pi和Qi已知，節(jié)點電壓的大小Ui和相位角待求，負荷節(jié)點或發(fā)固定功率的發(fā)電機節(jié)點，數(shù)量最多。（2）、PV節(jié)點：Pi和Ui已知，Qi和相位角待求，對電壓有嚴格要求的節(jié)點，如電壓中樞點。（3）、平衡節(jié)點：Ui和相位角已知，Pi、Qi待求，只設一個。3設置平衡節(jié)點的目的（1）、在結果未出來之前，網(wǎng)損是未知的，至少需要一個節(jié)點的功率不能給定，用來平衡全網(wǎng)功率。（2）、電壓計算需要參考節(jié)點。：點、平衡節(jié)點。（是對稱矩陣，這事于網(wǎng)絡中除參考哦五一電力系統(tǒng)中有功功率的平衡1電力系統(tǒng)的負荷構成第一種，變動幅度很小，周期很短，這種負荷變動有很大偶然性。第二種，變動幅度較大，周期較長，屬于這一種的主要有電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負荷變動。第三種，變動幅度最大，周期最長，這一種是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負荷變動。2電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調整分類及各自概念可分為一次、二次、三次調整三種：一次調整：發(fā)電機的調速器進行的、對第一種負荷變動引起的頻率偏移的調整。二次調整：發(fā)電機的調頻器進行的、對第二種負荷變動引起的頻率偏移的調整。三次調整：按最優(yōu)化準則分配第三種有規(guī)律變動的負荷。3系統(tǒng)電源容量和備用容量的概念系統(tǒng)電源容量：可投入發(fā)電設備的可發(fā)功率之和。備用容量：系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負荷的部分。4備用容量的分類及各自概念 按作用分：.（1）負荷備用：指調整系統(tǒng)中短時的負荷波動并擔負計劃外的負荷增加而設置的備用（2%5%）。（2）事故備用：使電力用戶在發(fā)電設備發(fā)生偶然性事故時不受嚴重影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用(5%10%)。（3）檢修備用：使系統(tǒng)中的發(fā)電設備能定期檢修而設置的備用。（4）國民經(jīng)濟備用：計及負荷的超計劃增長而設置的備用。 按存在形式分：（1） 熱備用：指運轉中的發(fā)電設備可能發(fā)的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負荷之差。（2） 冷備用：指未運轉的發(fā)電設備可能發(fā)的最大功率。二電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配1電力系統(tǒng)中的有功功率最優(yōu)分配包括的內容及各自概念包括：有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負荷的最優(yōu)分配。有功功率電源的最優(yōu)組合概念：系統(tǒng)中發(fā)電設備和發(fā)電廠的合理組合。包括：機組的最優(yōu)組合順序，機組的最優(yōu)組合數(shù)量，機組的最優(yōu)開停時間。有功功率負荷的最優(yōu)分配概念：系統(tǒng)中的有功負荷在各個正在運行的發(fā)電設備或發(fā)電廠之間的合理分配。2 發(fā)電機組的耗量特性(1).概念：反映發(fā)電機組單位時間內能量輸入和輸出關系的曲線。(2).比耗量：耗量特性曲線上某點的縱坐標和橫坐標之比，及輸入和輸出之比：u=F/P(3).效率：比耗量倒數(shù)：n=P/F(4).耗量微增率：耗量特性曲線上某點切線的斜率，表示在該點的輸入增量和輸出增量之比： a=dF/dP3 目標函數(shù)和約束條件有功負荷最優(yōu)分配的目的：在滿足對一定量負荷持續(xù)供電的前提下，使發(fā)電設備在生產(chǎn)電能的過程中單位時間內消耗的能源最少。(1).目標函數(shù)系統(tǒng)單位時間內消耗的燃料（火電機組）F =F1(PG1)+F2(PG2)+Fn(PGn)= Fi(PGi)，式中,Fi(PGi)表示某發(fā)電設備發(fā)出有功功率PGi時單位時間內所需消耗的能源。(2).約束條件等式約束：PGi(min)= PLDj+PL 為網(wǎng)絡總損耗 不計網(wǎng)損時：PGi(min)= PLDj不等式約束：PGi(min)=PGi=PGi(max) QGi(min)=QGi=QGi(max) Ui(min)=Ui=Ui(max)4.等耗量微增率準則 dF1/dPG1=dF2/dPG25.多個發(fā)電廠間的負荷經(jīng)濟分配(不計網(wǎng)損的有功最優(yōu)分配) （1）目標函數(shù)：F=Fi(PGi) 最小 （2）等式約束條件：PGi-PLD=0 構造拉格朗日函數(shù)： L=F-a(PGi-PLD) 求拉格朗日函數(shù)的無條件極值得：dFi/dPGi=a (i=1,2,，n) （3）功率上下限約束條件：PGi(min)=PGi0表示系統(tǒng)中的無功功率可以平衡且有適量的備用；Qres0表示系統(tǒng)中的無功功率不足，應考慮加設無功補償裝置。其中：電源供應的無功功率QGC由兩部分構成，即發(fā)電機供應的無功功率QG和補償設備供應的無功功率Qc。即QGC=QG+Qc無功功率損耗Q包括三部分：變壓器中的無功功率損耗Qt，線路電抗中的無功功率損耗Qx，線路電納中的無功功率損耗Qb，由于Qb屬容性，將其作為感性無功功率損耗論處，則應具有負值。即Q=Qt+Qx-Qb5無功不足應采取的措施：（1）、要求各類用戶將負荷的功率因數(shù)提高到現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定的數(shù)值。（2）、挖掘系統(tǒng)的無功潛力。例如將系統(tǒng)中暫時閑置的發(fā)電機改作調相機運行；動員用戶的同步電動機過勵磁運行等。（3）、根據(jù)無功平衡的需要，增添必要的無功補償容量，并按無功功率就地平衡的原則進行補償容量的分配。小容量的、分散的無功補償可采用靜電電容器；大容量的、配置在系統(tǒng)中樞點的無功補償則宜采用同步調相機或靜止補償器。二電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布1無功功率的最優(yōu)分布包括：無功功率電源的最優(yōu)分布和無功功率負荷的最優(yōu)補償2無功功率電源的最優(yōu)分布優(yōu)化無功電源分布的目的：在有功負荷分布已確定的前提下，調整無功電源之間的負荷分布，使有功網(wǎng)損達到最小。其中，網(wǎng)絡的有功網(wǎng)損可表示為節(jié)點注入功率的函數(shù)。目標函數(shù)：網(wǎng)絡的有功網(wǎng)損P=P(P1,P2,Pn ,Q1,Q2,Qn)最小等約束條件：QGi-QLi-Q= 0不等約束條件：PGi(min)=PGi=PGi(max) QGi(min)=QGi=QGi(max) Ui(min)=Ui=Ui(max)構造拉格朗日函數(shù)L=P-a (QGi-Q-QLi)=0分別對QGi和a并令其等于零得到結果。三 電力系統(tǒng)的電壓調整1電壓調整的必要性：（1）.電壓偏移過大對電力系統(tǒng)本身及用電設備會帶來不良的影響。a.效率下降，經(jīng)濟性變差。b.電壓過高，照明設備壽命下降，影響絕緣。c.電壓過低，電機變熱。d.系統(tǒng)電壓崩潰。（2）不可能使所有節(jié)點電壓都保持為額定值。a.設備及線路壓降。b.負荷波動。c.運行方式改變。d.無功不足或過剩。2我國規(guī)定的允許電壓偏移 35kv及以上電壓供電負荷：-5%+5% 10kv及以下電壓供電負荷：-7%7% 低壓照明負荷：-10%+5% 農(nóng)村電網(wǎng)：-10%+7.5% 注：故障情況下，電壓偏移較正常時再增大5%，但正偏移不能超過10%。3中樞點的電壓管理 (1)什么是電壓中樞點？ 電壓中樞點系值那些可反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線。因很多負荷都由這些中樞點供電，如能控制住這些點的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中中大部分負荷的電壓偏移。于是，電力系統(tǒng)的電壓調整問題也就轉化為保證各電壓中樞點的電壓偏移不越出給定范圍的問題。(2)如何選擇電壓中樞點？ 一般可選擇下列母線作為電壓中樞點: a.大型發(fā)電廠的高壓母線；b.樞紐變電所的二次母線；c.有大量地方性負荷的發(fā)電廠低壓母線。(3)中樞點電壓的允許波動范圍 中樞點i電壓應滿足不等約束條件：Ui(min) =Ui=Ui(max) 中樞點i的在最低電壓Ui(min)等于在地區(qū)負荷最大時某用戶允許的最低電壓U(min)加上到中樞點的電壓損耗U (max)。Ui(min)= U(min)+ U (max)中樞點i的在最高電壓Ui(max)等于在地區(qū)負荷最小時某用戶允許的最高電壓U(max)加上到中樞點的電壓損耗U (min)。Ui(max)= U(max)+ U (min)(4)。中樞點電壓調整的方式及各自定義 中樞點電壓調整方式一般分為三類：逆調壓，順調壓和常調壓。 逆調壓：最大負荷時升高電壓，但不超過線路額定電壓的105%，即1.05UN；最小負荷時降低電壓，但不低于線路的額定電壓，即UN。供電線路較長、負荷變動較大的中樞點往往采用這種調壓方式。 逆調壓：最大負荷時降低電壓，但不低于線路額定電壓的2.5%，即1.025UN；最小負荷時降低電壓，但不超過線路額定電壓的7.5%，即1.075UN。供電線路不長、負荷變動不大的中樞點，允許采用順調壓。 常調壓：在任何負荷的情況下都保持中樞點電壓為一基本不變的數(shù)值，即1.02UN1.05UN。介于上述兩種情況之間的中樞點，還可采用常調壓。4電壓調整的措施 (1)、調節(jié)發(fā)電機勵磁電流以改變發(fā)電機機端電壓，適合于由孤立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型供電網(wǎng)。在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機調壓一般只作為一種輔助性的調壓措施； (2)、改變變壓器的變比，只有當系統(tǒng)無功功率電源容量充足時這種方法才有效； (3)、改變功率分布P+jQ，使電壓損耗變化，例如無功功率補償調壓；(4)、改變網(wǎng)絡參數(shù)R+jX，使電壓損耗變化。5 無功功率補償調壓的措施 （1）利用并聯(lián)補償調壓 a補償設備為靜電電容器；.b補償設備為同步調相機；（2）線路串聯(lián)電容補償改善電壓質量。暫態(tài)部分一 短路的基本知識1. 什么叫短路？所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地之間連接。2. 短路的類型 ：三相短路、二相短路、二相接地短路和單相接地短路3. 短路產(chǎn)生的原因是什么？ 絕緣被破壞（過電壓、雷擊；風、雪、鳥、獸等；絕緣老化、污染；設計、安裝、維護不當，人為因素）4. 短路的危害有哪些？ 引起發(fā)熱：1020倍額定電流，達幾萬甚至幾十萬安引起電動力效應：傳導體變形甚至損壞機械穩(wěn)定性引起網(wǎng)絡中電壓降落使穩(wěn)定性遭到破壞短路可能干擾通信系統(tǒng)5. 電力系統(tǒng)故障的分類：橫向故障：短路故障縱向故障：斷線故障二 標幺制1. 數(shù)學表達式標幺值=有名值 /