电力系统分析考点总结
第三章
理想同步电机
1，忽略磁路饱和，磁滞，涡流等影响，假设电机铁芯部分的导磁系数为常数；2，电机转子在结构上对于纵轴和横轴分别对称；
3，定子的a，b，b三相绕组的空间位置互差120度电角度，在结构上完全相同，他们均在气隙中长生正弦分布的磁动势；
4，电机空载，转子恒速旋转时，转子绕组的磁动势在定子绕组所感应的空载电势是时间的正弦函数；
5，定子和转子的槽和通风沟不影响定子和转子的电感，即认为电机的定子和转子具有光滑的表面。
假定正向的选择
定子回路中，定子电流的正方向即为由绕组中性点流向端点的方向，各相感应电势的正方向和相电流的相同，向外电路送出纵向相电流的极端相电压是正的。在转子方面，各个绕组感应电势的正方向与本绕组电流的正方向相同。向励磁绕组提供正向励磁电流的外加励磁电压是正的。两个阻尼回路的外加电压均为零。帕克变换
目的（为何进行）：在磁链方程中许多电感系数都是随转子角a而周期变化。转子角a又是时间的函数，因此，一些自感系数和互感系数也是将随时间而周期变化。若将磁链方程式带入电磁方程式，则电磁方程将成为一组以时间的周期函数为系数的微分方程。这类方程组的求解是颇为困难的。为了解决这个困难，可以通过坐标变换，用一组新的变量代替原来的变量，将变系数的微分方程变换成为常系数微分方程，然后求解。
物理意义：采用派克变换，实现从a，b，c坐标系到d，q，o坐标系的转换，把观察者的立场从静止的定子上转到了转子，定子的三相绕组被两个同转子一起旋转的等效dd绕组和qq绕组所代替，变换后，磁链方程的系数变为常说，大大简化计算
同步电机基本方程的实用化中采用了哪些实用化假设？其实用化范围是什么？基本方程的实用化中采用了以下实用化假设（1）转子转速不变并等于额定转
速。
（2）电机纵轴向三个绕组只有一个公共磁通，而不存在只同两个绕组交链的漏磁通。为了便于实际应用，还可根据所研究问题的特点，对基本方程作进一步的简化。
（3）略去定子电势方程中的变压器电势，即认为ψ
d =ψ
q
=0，这条假设适用于不
计定子回路电磁暂态过程或者对定子电流中的非周期分量另行考虑的场合。（4）定子回路的电阻只在计算定子电流非周期分量衰减时予以计及，在其他计算中则略去不计。
上述四项假设主要用于一般的短路计算和电力系统的对称运行分析。
第四章
1.节点导纳矩阵的主要特点。（1，导纳矩阵的元素很容易根据网络接线图和支
路参数直观地求得，形成节点导纳矩阵的程序比较简单2，导纳矩阵是稀疏矩阵，它的对角线元素一般不为零，但在非对角线元素中则存在不少零元素。）节点导纳矩阵的修改
1，从网络的原有节点i引出一条导纳为yik的支路，同时增加一个节点k。由于节点数加一，导纳矩阵将增加一行一列。新增的对角线元素Ykk=Yik。新增的非对角元素中，只有Yik=Yki=-yik，其余的元素都为零。矩阵的原有部分，只有节点i的自导纳应增加△Yii=yik。
2，在网络的原有节点i，j之间增加一条导纳为yij的支路。由于只增加支路不增加节点，故导纳矩阵的阶次不变。因而只要对于节点i、j有关的元素分别增添以下的修改增量即可△Yii=△Yjj=yij, △Yij=△Yji=-yij其余的元素都不必修改。
3，在网络的原有节点i、j之间切除一条导纳为yij的支路。
这种情况可以当作是在i、j节点间增加一条导纳为一yij的支路来处理，因此，导纳矩阵中有关元素的修正增量为△Yii=△Yjj=- yij, △Yij=△Yji=yij。
第五章
同步发电机突然三相短路的物理过程
电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。所以一般
在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。但是于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。
非周期分量出现的原因、非周期分量取得最大值的条件及三相非周期分量电流起始值的关系
答：非周期分量是为了维持短路瞬间电流不变而出现的自由分量；非周期分量取得最大值的条件是短路前空载，短路发生在电压瞬时值过零瞬间（在不计各元件电阻情况下）；三相非周期分量的起始值不同，如果短路前空载，则有三相非周期分量起始值之和为零，因为它们分别等于短路后瞬间各自所在相周期分量瞬时值的负值，由于三相周期分量对称，其瞬时值之和为零，所以三相非周期分量起始值之和为零。
分析同步发电机三相短路时假定发电机磁路不饱和的目的是什么？
答：当磁路不饱和时，发电机的各种电抗为常数，发电机的等值电路为等值电路，这就为分析中应用迭加原理创造了条件。
同步发电机机端突然三相短路时，定子绕组电流中包含哪些电流分量？转子励磁绕组中包含哪些电流分量？阻尼绕组中包含哪些电流分量?它们的对应关系和变化规律是什么？
答：定子电流中包含基频周期分量、非周期分量和倍频分量；转子励磁绕组中包含强制直流分量、自由非周期分量和基频交流自由分量；d轴阻尼绕组中包含非周期自由分量和基频交流自由分量；q轴阻尼绕组中仅包含基频交流分量。定子绕组中基频周期分量电流与d轴阻尼绕组、励磁绕组中的非周期分量相对应，并
随着转子励磁绕组中非周期自由分量和d轴阻尼绕组中非周期分量的衰减而最终达到稳态值（与转子励磁绕组中强制直流分量相对应）；定子绕组中非周期分量和倍频分量与转子励磁绕组、阻尼绕组中的基频交流分量相对应，并随着定子绕组非周期分量和倍频分量衰减到零而衰减到零。
同步发电机原始磁链方程中出现变电感系数的主要原因？解决方法？
答：（1）转子的旋转是定，转子绕组间产生相对运动，在凸极机中有些磁通路径的磁导也随着转子的旋转作周期性变化，致使定，转子绕组间的互感应系数随着转子位置发生周期性变化。
（2）转子在磁路上致使分别对于d轴和q轴对称而不是随意对称的。转子的旋转也导致定子各绕组的自感和互感的周期性变化。
解决方法：由于电机在转子的纵轴向和横轴向的磁导都是完全确定的，为了分析电枢磁势对转子磁场的作用，可以采用双反应理论把电枢磁势分解为纵轴分量和横轴分量，这就避免了在同步电机稳态分析中出现变参数的问题。
同步电机发生三相突然短路时，定子，转子绕组中各长生哪些电流分量，它们之间的关系如何，各按什么时间常数衰减
同步电机发生三相突然短路时，定子绕组中将产生基频自由电流，非周期电流，倍频电流三种自由电流分量以及稳态短路强制分量；转子绕组除了有励磁电压产生的励磁电流这种强制分量外，还会相对产生自由直流和基频交流两种自由电流分量。这些电流分量的分析是以磁链守恒原则为基础的。
在短路产生后，定子绕组中将同时出现2种电流：一种是基频电流，产生一个同步旋转地磁势对定子各相绕组产生交变磁链，用以抵消转子主磁场对定子各相绕组产生的交变磁链；另一种是直流，共同产生一个在空间静止的磁势，它对各相绕组分别产生不变的磁链，这样维持定子三相绕组的磁链初值不变。当转子旋转时，由于转子纵轴向和横轴向的磁阻不同，只有在恒定磁势上增加一个适当磁阻变化的具有两倍同步频率的交变分量，才可能得到不变的磁通。因此，定子三相电流中，还应有两倍同步频率的电流，与直流分量共同作用，才能维持定子绕组的磁链初值不变。
突然短路后，定子电流将对转子产生强烈的纯去磁性的电枢反应。为了抵消电枢反应的影响，维持磁链不变，励磁绕组将产生一项直流电流。定子电流倍频
分量所产生的两倍同步速的旋转磁场，也对转子绕组产生同步频率的交流磁链。为了抵消定子直流和倍频电流产生的电枢反应，转子绕组中将出现同步频率的电流。转子绕组中的这项基频电流也要反作用于定子。
各种自由电流分量将随着时间逐步衰减，对于无阻尼绕组的电机和有阻尼绕组电机其衰减的时间常数有所不同。对于无阻尼绕组同步电机，定子自由电流的非周期分量按定子绕组的时间常数Ta衰减，同它有依存关系的定子电流倍频分量以及转子电流的基频分量也按照同一时间常数衰减；励磁绕组的自由电流以及同它有依存关系的定子基频电流的自由分量按照励磁绕组的时间常数Td’衰减。
对于有阻尼绕组同步电机，定子自由电流的非周期分量按定子绕组的时间常数Ta衰减，同它有依存关系的定子电流倍频分量以及转子个绕组中基频电流的也按照同一时间常数衰减；定子横轴基频电流的自由分量同横轴阻尼绕组的自由直流对应，按照横轴阻尼绕组的时间常数Tq’衰减；定子纵轴基频电流的自由分量同励磁绕组和纵轴阻尼绕组的自由直流对应，可以近似分为按不同的时间常数衰减的两个分量，其中迅速衰减的分量称为次暂态分量，时间常数为Td’’，衰减比较缓慢的分量称为暂态分量，其时间常数为Td’,且有Td’>>Td’’。
第十一章
潮流计算三种节点
PQ节点注入有功功率Pi和无功功率Qi是给定的。相当于实际电力系统中的一个负荷节点，或有功和无功功率给定的发电机母线。通常变电所都是这一类型的节点。
PV节点（电压控制母线）有功功率Pi和电压幅值Ui为给定。这种类型节点相当于发电机母线节点，或者相当于一个装有调相机或静止补偿器的变电所母线。一般选择有一定无功储备的发电厂和具有可调无功电源设备的变电所为PV 节点。
平衡节点用来平衡全电网的功率。平衡节点的电压幅值Ui和相角δi是给定的，通常以它的相角为参考点，即取其电压相角为零。一个独立的电力网中只设一个平衡节点。一般选主调频发电厂为平衡节点。
雅克比矩阵的特点：
1矩阵中各元素是节点电压的函数,在迭代过程中,这些元素随着节点电压的变化而变化；
2导纳矩阵中的某些非对角元素为零时,雅可比矩阵中对应的元素也是为零.若0ijY ,则必有
0ijJ
3雅可比矩阵不是对称矩阵
潮流计算的约束条件
答：（1）所有节点电压必须满足 ； （2）所有电源节点的有功功率和无功功率必须满
足 ， ；
（3）某此节点之间电压的相位差应满足
牛顿-拉夫逊法潮流计算基本原理 牛顿-拉夫逊法实质上就是切线法，是一种逐步线性化的方法
潮流计算的基本步骤
答：（1）形成节点导纳矩阵。（2）设定节点电压的初值。（3）将各节点电压初值代入求得修正方程式中的不平衡量。
（4）将各节点电压初值代入求雅可比矩阵的各元素。（5）求解修正方程式，求得各节点电压的增量。
（6）计算各节点电压的新值，返回第3步进入下一次迭代，直到满足收敛判据为止。
（7）最后计算平衡节点功率和线路功率、损耗。
P-Q 分解法潮流计算
P-Q 分解法师极坐标形式牛顿-拉夫逊法潮流计算的一种简化算法。这些简化只涉及修正方程的系数矩阵，并未改变节点功率平衡方程和收敛判据，因而不会降低计算结果的精度。
第十五章
同步运行状态：所有并联运行的同步电机都有相同的电角速度。表征运行状态的参数具有接近于不变数值。
电力系统同步稳定性：电力系统在运行中收到微笑的或大的扰动后能否继续保持系统中同步电机间同步运行的问题称为电力系统同步稳定性。电力系统同步稳定)
,2,1(max min n i V V V i i i =≤≤max min Gi Gi Gi P P P ≤≤max min G i G i G i Q Q Q ≤≤max j i j i δδδδ-<-
性是根据受扰后系统中并联运行的同步发电机转子之间的相对位移角的变化规律来判断的，因此，这种性质的稳定性又称为功角稳定性。
功角概念：功角在电力系统稳定问题的研究中占有特别重要的地位。它除了表示电势和电压之间的相位差，即表征系统的电磁关系之外，还表明了各发电机转子间的相对运动。
功角特性：角度δ为电势E q 与电压V 之间的相位角。因为传输功率的大小与相
位角δ密切相关，因此又称δ为功角或功率角。传输功率与功角的关系P e =f （δ）称为功角特性或功率特性。
电力系统静态稳定性：电力系统在运行中收到微小扰动后吗，独立回复到它原来的运行状态的能力。
判别系统在给定的平衡点运行时是否具有静态稳定： 极限形式δ
d dP
e >0。 暂态稳定：电力系统在正常运行时，收到一个大的扰动后，能从原来的运行状态，不失去同步地过度到新的运行状态，并在新运行状态下稳定的运行。
惯性时间常数：反映发电机转子机械惯性的重要参数，是转子在额定转速下的动能的两倍除以基准功率。
暂态稳定判据：可以用电力系统受大扰动后功角随时间变化的特性作为暂态稳定的判据。
第十六章
凸极式发电机功率特性：与隐极发电机不同，多了一项与发电机电势，即与励磁无关的两倍功角的正弦项，该项是由于发电机纵、横轴磁阻不同而引起的，故又称为磁阻功率。磁阻功率的出现，使功率与功角成非正弦关系。
网络接线及参数对功率特性的影响1.串联电阻的影响：由于串联电阻的存在，发电机的功率特性P Eq (δ)，与无电阻时相比，向上移动了E q 2/Z sin α，向右移
动了α角。而系统的功率特性P V (δ)正好相反，向下移动了V 2/z sin α，向左
移动了α角。2.并联电阻：由于α12<0，发电机的功率特性P Eq 向上移动了
Eq 2/11Z sin α11，但向左移动了一个12α的角度；而P V 则向下移动22
2Z V sin α22，
向右移动了12α的角度。3.并联电抗：与未接电抗器时的极限P Eqm =∑d q X V E 相比，由于X 12>X d ∑，所以在电势E q 和电压V 与并联电抗接入前相同时，接入并联电抗
将使功率极限减小。
无调节励磁时发电机端电压的变化
当不调节磁力而保持电势Eq 不变时，随着发电机输出功率的缓慢增加，功角δ也增大，发电机端电压V G 便要减小。直接联接两个不变电势节点间的输电系统
中任一点的电压，随着两个电势间的相角增大，其值均要减小，减小的程度取决于改点与两个电势间的电气距离。当两个不变电势大小相等时，两电势间的电气距离的中点，其电压减小最多。两个电势间的相角为0°或360°时，电气中点的电压最高；两电势间的相角为180°时，电器中点的电压最低。相角为180°时电压最低的点称为振荡中心。
自动励磁调节器对功率特性的影响
发电机装设自动励磁调节器后，当功角增大、V G 下降时，调节器将增大励磁电流，
使发电机电势Eq 增大，直到端电压恢复（或接近）整定值V G0为止。由功率特性
P Eq =∑
d q X V E sin δ可以看出，调节器使Eq 随功角δ增大而增大，故功率特性与功角δ不再是正弦关系了。它在δ＞90°的某一范围内，仍然具有上升的性质。这是因为在δ＞90°附近，当δ增大时，Eq 的增大要超过sin δ的减小。实际上，一般的励磁调节器并不能完全保持V G 不变，因而V G 将随功率P 及功角δ的增大而
有所下降。但Eq 则将随P 及δ的增大而增大。在实际计算中，可以根据调节器的性能，认为它能保持发电机内的某一个电势为恒定，并以此作为计算功率特性的条件（通常称为发电机的计算条件或叫维持电压的能力）
复杂电力系统功率特性特点：1.任一发电机输出的电磁功率，都与所有发电机的电势及电势间的相对角有关，因而任一发电机运行状态的变化，都要影响到所有其余发电机的运行状态。2.任一发电机的功角特性，是它与其余所有发电机的转子间相对角的函数，是多变函数，因而不能在 P-δ平面上画出功角特性。同时公交极限的概念也不明确，一般也不能确定其功率极限。
第十七章
暂态稳定分析计算的基本假设？原因？
基本假设
1、忽略发电机定子电流的非周期分量和与它相对应的转子电流的周期分量. 原因一方面由于定子非周期分量电流衰减时间常数很小，另一方面，所产生的转矩以同步频率作周期变化，其转矩近似为，所产生的转矩以同步频率作周期变化，其转矩近似为0，由于转子机械惯性较大，因而对转子整体相对运动影响很小。
2、发生不对称短路故障时,不计零序和负序电流对转子运动的影响. 原因负序分量平均转矩近似为0；零序不产生转矩。
3、忽略暂态过程中发电机的附加损耗. 原因这些附加损耗对转子的加速度有一定的制动作用，但其数值不大，忽略它们使计算结果略保守
4、不考虑频率变化对系统参数的影响. 原因：发电机的转速偏离同步转速不多，可以考虑频率变化对系统参数的影响
引起电力系统大扰动的主要原因
（1）负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等；
（2）切除或投入系统的主要元件，如发电机、变压器及线路等；
（3）发生短路故障，短路故障扰动最严重，作为检验系统是否具有暂态稳定的条件。
等面积定则
答：当加速面积和减速面积大小相等时，转子动能增量为零，发电机重新恢复到同步速度。当不考虑振荡中的能量损耗时，可以再功角特性上，根据等面积定则简便地确定最大摇摆角δ
,并判断出系统稳定性。最大可能的减速面积大于加
max
速面积，是保持暂态稳定的条件。
极限切除角
当最大可能的减速面积小于加速面积时，如果减小切除角δ
,这既减小了加速面
C
积，又增大了最大可能减速面积。。这就有可能使原来不能保持暂态稳定的系统变成能保持暂态稳定了。如果在某一切除角时，最大可能的减速面积与加速面积
大小相等，则系统处于稳定的极限情况。这个角度称为极限切除角δ
C·lim
简单电力系统暂态稳定判断的极值比较法
为了判断系统的暂态稳定性，还必须知道转子抵达极限切除角所用的时间，即所
谓切除故障的极限允许时间（简称为极限切除时间t
c·lim ）若δ
C
＜δ
C·lim
，系统是
暂态稳定的，若t
c ＜t
c·lim
，系统是暂态稳定的。
复杂电力系统暂态稳定的近似计算的简化假设：
（1）发电机用电抗x'
d
及其后的电势E'表示，E'=常数，而且用E'的相位δ'代替转子的“绝对”角δ；
（2）符合用恒定阻抗表示；
（3）不考虑原动机的调节作用，即P
T
=常数。
复杂系统暂态稳定计算的特点：1。发电机转子运动方程也是用每一台发电机的
“绝对”角δ
i 和“绝对”角速度Δω
i
来描述的，计算公式简单。2.发电机的电
磁功率是n-1个相对角δ
ij
的函数。3.对复杂电力系统不能再用等面积定则来确
定极限切除角，而是按给定的故障切除时间t
c 进行计算，算到t=t
c
时刻，以系
统再发生一次扰动来处理，从而算出发电机的摇摆曲线。
复杂电力系统暂态稳定的判断：系统受到大的干扰后各发电机之家能否继续保持同步运行，是根据各发电机转子之间相对角的变化特性来判断的。在相对角中，只要有一个相对角随时间变化趋势是不断增大的，系统是不稳定的。如果所有相对角经过振荡之后都能稳定在某一值，则系统是稳定的。
第十八章
运动稳定性的基本概念：对一个动力学系统通常是用一组微分方程来描述其运动状态的。例如，电力系统用转子运动方程来描述发电机转子的机械运动；用同步电机的基本方程——派克方程来描述发电机的电磁运动等等。动力学系统的运动状态及其性质，是由这些微分方程组的解来表征的。未受扰运动的稳定性必须通过受扰运动的性质来判断。
李雅普诺夫稳定性判断原则：
（1）若线性化方程A矩阵的所有特征值的实部均为负值，线性化方程的解释稳定的，则非线性系统也是稳定的。
（2）若线性化方程的A矩阵至少有一个实部为正值的特征值，线性化方程的解是不稳定的，则非线性系统也是不稳定的。
（3）若线性化方程的A矩阵有零值或实部为零的特征值，则非线性系统的稳定
性需要计及非线性部分R(ΔX)才能判定。
一个非线性系统的稳定性，当扰动很小时，可以转化为线性系统来研究它。这种方法称为小扰动法。微小扰动的静态稳定性是研究电力系统在平衡点附近的“邻域”特性问题，而大扰动的暂态稳定性是研究电力系统从一个平衡点向另一个新的平衡点（或经多次大扰动后回到原来的平衡点）的过渡特性问题。
用小扰动法分析计算电力系统静态稳定的步骤：1.列些电力系统各元件的微分方程以及联系各元件关系的代数方程。2.分别对微分方程和代数方程线性化。3.消去方程中的非状态变量，求出线性化小扰动状态方程及矩阵A。4.进行给定运行情况的初态计算，确定A矩阵个元素的值。5.确定或判断A矩阵特征值实部的符号，判断系统在给定的运行条件下是否具有静态稳定性。方法有二：直接求出A矩阵的所有特征值；求出式的特征方程，有特征方程的系数间接判断特征值实部的符号。
参考轴选择:为了消除零特征值,在复杂电力系统中,必须用相对角作为变量;当不存在比例于”绝对”速度的阻尼项时,还必须以相对速度作为变量,也就是说,要以某一台发电机的转子作为参考轴来列写小扰动方程
简单电力系统静态稳定判据
1.不计阻尼作用时判据为 S
Eq =
d
dP
＞0，与此相对应的用运行参数表示的稳定
判据为δ
＜90°
2.计阻尼作用时（1）综合阻尼系数D＞0时，正阻尼当S
Eq >0，且D2>4S
Eq
T
J
/
ωN时，系统是稳定的。通常称为过阻尼的情况。当S Eq>0，但D2<4S Eq T J/ωN时，是一个衰减的震荡，系统稳定。当S Eq<0时，系统不稳定，非周期失去稳定。（2）D<0，负阻尼，将是一个振幅不断增大的振荡。通常称为周期性的失去稳定，有时又称自发振荡。
在D<0导致自发振荡而失去稳定的过程中，发电机工作点在P-δ平面上讲围绕平衡点作逆时针方向旋转。
自动励磁调节器对简单系统静态稳定的影响.
（1）比例式励磁调节器可以提高和改善系统静态稳定性。其扩大了稳定运行范围，发电机可以运行在SEq<0，即δ>90°的一定范围内，也增大了稳定极限功率，提高了输送能力。（2）具有比例式励磁调节器的发电机不能运行
在SEq<0 情况下。（3）放大倍数的整定值是应用比例式励磁调节器要特别注意的问题。（4）多参数的比例式调节器比单参数的优越。可以用其中的一个参数的调节（如按电流偏差调节）来扩大稳定域，而用另一个参数的调节（如按电压偏差调节）来提高功率极限，从而使稳定极限得到较大的增加。
改进励磁调节器的几种途径
由于发电厂没有近距离的负荷，发电机的端电压可以允许有较大的变动。这样，自动励磁调节器在电力系统中的主要作用便从维持发电机端电压、保证电能质量转变为提高电力系统稳定性了。励磁调节器可能会产生负阻尼效应，使得调节器的放大系数不能整定得过大，需要改进，目的是设法削弱和克服励磁调节器所产生的负阻尼效应，抑制和防止电力系统发生自发振荡。
（1）对励磁调节系统进行参数补偿
（2）按运行参数偏差的导数来调节励磁
（3）开发新型的励磁调节系统
静态稳定储备系数K
sm(P)
的计算问题
为保证电力系统运行的安全性，不能允许电力系统运行在稳定的极限附近，而要留有一定的的裕度，这个裕度通常用稳定储备系统来表示。以有功功率表示的静
态稳定储备系数为K
sm(P) P
sl
-P
G0
/P
G0
×100％正常方式下，需控制在10%～20%之间；
特殊方式或事故后运行方式，需控制≥10%。实用上认为系统在不发生自发振荡的前提下，用dP/dδ>0作为静态稳定判据来计算储备系数，这意味着用功率极
限Pm来代替稳定极限P
sl ，改用K
sm(P)
=P
m
-P
G0
/P
G0
×100％计算K
sm(P)
时，首先根据发
电机装设的励磁调节器特性和整定的参数，确定发电机的计算条件，然后根据给
定的运行方式，进行潮流计算，求出发电机的电势及此时的功率P
G0
，接着根据
计算条件，计算功率特性和功率极限，最后用式子计算K
sm(P)
，检验它是否满足规定的要求。
第十九章
提高系统稳定性和输送能力的一般原则是：尽可能多地提高电力系统的功率极限；抑制自发振荡的发生；极可能减小发电机相对运动的振荡幅度。可以采取下面措施：
1，改善电力系统基本元件的特性和参数
2，采用附加装置提高电力系统稳定性
3，改善电力系统运行方式以及其他措施
改善电力系统基本元件的特性和参数：
1，改善发电机及其励磁调节系统的特性
2，改善原动机的调节特性
3，减小变压器的电抗
4，改善几点保护和开关设备的特性
5，改善数电线路的特性（1提高输电线路的额定电压，2改变输电线结构以减小电抗）
6，采用直流输电
采用附加装置提高电力系统的稳定性
1，输电线路采用串联电容补偿
2，输电线路的并联电抗补偿
3，输电线路设置开关站
4，中继同步调相机
5，变压器中性点经小阻抗接地；中性点经小电阻接地对稳定性的影响：中性点经小电阻接地时，功率特性中增加了一项固有功率，与此同时，由于接地电阻Rg的存在，零序组合阻抗增大，短路附加阻抗也增大，因而转移阻抗减小，从而功率特性的第二项的幅值也增大，这样，功率特性将向上和向左移动，功率极限提高了，有利于暂态稳定。变压器中性点接入小电抗后，可以增大零序组合电抗，从而增大X△，减小短路状态下的转移阻抗，提高功率特性。6，发电机采用电气制动；在系统发生短路故障后，有控制地在加速的发电机端投入电阻负荷，则可以增加发电机的电磁功率，产生制动作用从而达到提高暂态稳定的目的。这种做法称为电气制动，接入的电阻称为制动电阻
改善运行条件以及其他措施：
1，正确制定电力系统运行参数的数值
2，合理选择电力系统的运行接线
3，切除部分发电机及部分负荷
4，高压直流数电功率的快速调节
5，减小系统稳定破坏所带来的损失和影响
电力系统分析（大题部分） 14年和15年考过的题应该不会再考，今年考 调压的可能性非常的大，其次是潮流计 算，最优 网损，最优有功分配。不过每个专题的大题都应该掌握，以下列出最经典的题， 记住做题步骤，理解做题方法，掌握以后基本可以应试。 14年15年的考题的解答放在了 相应的板块中。 一.元件参数： 本节本质：只需要把公式记下来会算即可，知道算出来以后 变压器的等值电路、线路的n 型等值电路 如何画。 1. 线路参数计算： 如果考会给这些已知量：电阻率p （铝31.5），导线截面积S （如LGJ-400,截面积 就是 400），导线长度（km ）,直径d 或者半径r （公式里是半径），三相导线的几何平 均距离Dm （Dm 是三根导线互相之间距离乘积，开个三次根号，如ABC 三相相邻间隔4 米, 那么Dm=U X 4 X 8）。有了上述这些可以算出导线的等值电路。 先算出每千米导线的电阻r ，电抗X ，电纳b ，最后乘以长度。 公式如下： 电阻：r = p / S 亠丄、 Dm 电抗：x = 0.1445lg + 0.0157 r 用算出来的乘以长度，得出线路参数 R,X,B ，单位是欧姆Q 和西门子S 。 等值电路: 2. 变压器参数计算: 如果考会给这些已知量：额定容量S N ,短路损耗P k ,阻抗电压百分数U%空载损耗 P 。，空载电流 电纳: 7.58 弄X10
百分数I。％以及变比，如220kv/11kv。 直接带入公式计算： 厂P K U2 R T = X' 11000S N S N 2 7 U K% U N2 X T = X 1100 S N P0 S N Gr = X —2 I000S N U N2 I 0% S N B T = X —2 100 U N2 上述U N的选择：高压侧低压侧都可，按高压侧电压带入，算出来的参数是高压侧的，同理低压侧。比如220KV/11KV的变压器，如果末端电压10KV。变压器参数计算时，UN带入的是高压侧电压220,那么整条线路进行潮流计算的时候电压等级就是220，末端电压 需要归算，即乘以变压器的变比（归算只需看从这头到那头经过多少变压器，乘以变比即可），10X 220/11=200，在计算中，末端电压就是200kV。 等值电路： 注意是G-jB，线路是正的，这里是负的。 二?简单电力网潮流计算： 大纲中只要求开式网计算，但是14年15年都考了超纲内容，环网还是看一下比较好, 加了*号，有精力要看一下，实在没时间就舍弃吧。 本节本质：对于单电源线路运用三个公式求出每个节点的电压，功率。对于环网和双电源网络，还需掌握额外几个公式。有可能结合第一节的内容来考，考到可能性较高。 题型有三种，已知首端或末端电压及此节点的功率（即电压功率在一个节点）；已知首端电压和末端功率，或末端电压首端功率（即电压功率不在一个节点）；
电力系统分析课程总结报告 学院（部）：电气学院 专业班级：电气工程 学生姓名： ** 指导教师： **** 2014年 6 月 28 日
目录 1电力系统概述和基本概念 (1) 1.1电力系统概述 (1) 1.2电力系统中性点的接地方式 (3) 2电力系统元件参数和等值电路 (3) 2.1电力线路参数和等值电路 (4) 2.2变压器、电抗器的参数和等值电路 (4) 2.3发电机和负荷的参数及等值电路 ......................................................5 2.4电力网络的等值电路 .....................................................................5 3简单电力网络潮流的分析与计算 .............................................................. 6 3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落 .......................................... 6 3.2开式网络的潮流计算 .................................................................... 7 3.3环形网络的潮流分布 .................................................................... 7 4电力系统潮流的计算机算法 ................................................................... 7 4.1电力网络的数学模型 ..................................................................... 8 4.2等值变压器模型及其应用 .. (8) 4.3节点导纳矩阵的形成和修改 (8) 4.4功率方程和变量及节点分类 (9) 4.5高斯-塞德尔法潮流计算 (9) 4.6牛顿-拉夫逊法潮流计算 (9) 4.7P-Q 分解法潮流计算 (9) 5电力系统有功功率的平衡和频率调整 (10) 5.1电力系统中有功功率的平衡 (10) 5.2电力系统的频率调整 (11) 6电力系统的无功功率平衡和电压调整 (11) 6.1电力系统中无功功率的平衡 (12) 6.2电力系统的电压管理 (12) 6.3电力系统的几种调压方式 (13) 6.4电力线路导线截面的选择 (13) 7电力系统各元件的序参数和等值电路 (14) ???????????????????????????大电流接地方式中性点接地方式小电流接地方式（需要断路器遮断单 相接地故障电 流（单相接地电弧能够瞬间熄灭的）
一．填空题 1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。 2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定 电压的（数值）的差。 3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路 电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为（0.01）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。 5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本 形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。 6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联 电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。 7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。 10、电力系统的调压措施有（改变发电机端电压）、（改变变压器变比）、（借并联补偿设备调压）、（改变输电线路参 数）。 11、某变压器铭牌上标么电压为220±2*2.5%，他共有（5）个接头，各分接头电压分别为（220KV）（214.5KV）（209KV） （225.5KV）（231KV）。 二：思考题 1.电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2） 答: 电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。 电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。 动力系统：电力系统和动力部分的总和。 2.电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5） 答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。但难以表示各主要电机电器间的联系。 电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。 3.电力系统运行的特点和要求是什么？（p5） 答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。（2）电能不能大量储存。(3)生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割。（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。（5）对电能质量的要求颇为严格。 要求：（1）保证可靠的持续供电。（2）保证良好的电能质量。（3）保证系统运行的经济性。 4.电网互联的优缺点是什么？（p7） 答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。 5.我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？ （p8-9） 答：额定电压等级有（kv）：3、6、10、35、110、220、330、500 平均额定电压有（kv）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525 系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。变压器接电源侧为额定电压，接负荷侧比额定电压高10%，变压器如果直接接负荷，则这一侧比额定电压高5%。 6.电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？（p8） S 。当功率一定时电压越高电流越小，导线答：三相功率S和线电压U、线电流I之间的固定关系为
电路分析试题（Ⅰ） 二. 填空（每题1分，共10分） 1．KVL体现了电路中守恒的法则。 2．电路中，某元件开路，则流过它的电流必为。 3．若电路的支路数为b，节点数为n，则独立的KCL方程数 为。 4．在线性电路叠加定理分析中，不作用的独立电压源应将 其。 5．若一阶电路电容电压的完全响应为uc(t)= 8 - 3e-10t V,则电容电压的零输入响应为。 7．若一个正弦电压的瞬时表达式为10cos(100πt+45°)V,则它的周期T 为。 8．正弦电压u1(t)=220cos(10t+45°)V, u2(t)=220sin(10t+120°)V, 则相位差φ12＝。 9．若电感L＝2H的电流i =2 cos(10t+30°)A (设u ,i为关联参考方向)，则它的电压u为。三．求下图单口网络的诺顿等效电路，并画等效电路图。(15分) a b 四．用结点分析法，求各结点电位和电压源功率。(15分) 1 2
五．一阶电路如图，t = 0开关断开，断开前电路为稳态，求t ≥0电感电流i L(t) ,并画出波形。(15分) 电路分析试题（Ⅱ） 二. 填空（每题1分，共10分） 1．电路的两类约束 是。 2．一只100Ω，1w的电阻器，使用时电阻上的电压不得超过 V。 3．含U S和I S 两直流电源的线性非时变电阻电路，若I S单独作用时，R 上的电流为I′，当U S单独作用时，R上的电流为I"，（I′与I" 参考方向相同），则当U S和I S 共同作用时，R上的功率应 为。 4．若电阻上电压u与电流i为非关联参考方向，则电导G的表达式 为。 5．实际电压源与理想电压源的区别在于实际电压源的内 阻。 6．电感元件能存储能。 9．正弦稳态电路中, 某电感两端电压有效值为20V，流过电流有效值为2A，正弦量周期T =πS , 则电感的电感量L ＝。 10．正弦稳态L，C串联电路中, 电容电压有效值为8V , 电感电压有效值 为12V , 则总电压有效值为。 11．正弦稳态电路中, 一个无源单口网络的功率因数为0. 5 , 端口电压u(t) ＝10cos (100t +ψu) V，端口电流i(t) = 3 cos(100t - 10°)A (u,i 为
第一章能量管理系统 1.EMS的含义和作用 1).EMS 是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，是预测、计划、控制和 培训的工具。 2).EMS 主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。 3).EMS 涉及计算机硬软件的各个方面。它最终是通过EMS 应用软件来实现对电力系统 的监视、控制和管理。 2.EMS的主要内容 数据收集级(SCADA) ,能量管理级(GMS&OPS) 包括实时发电控制,系统负荷预测,发 电计划（火电调度计划）,机组经济组合,水电计划（水火电协调计划）,交换功率计划,燃料调度计划,机组检修计划. 网络分析级(NAS)包括实时网络状态分析,网络 结线分析,母线负荷预测,潮流,网络等值,网络状态监视,预想故障分析,安全约束调度,无功优化,最优潮流,短路电流计算,电压稳定分析,暂态分析.培训模拟级。 3.现有EMS存在的问题 1).EMS已得到了广泛的应用，但目前只停留在分布式独立计算分析阶段，多数高级应用 软件都需要人工调用，然后由调度员进行综合决策。2).在电网事故状态下，没有良好的事故分析、定位和恢复手段.3)电力改革使得情况更加复杂。 4.EMS的发展趋势 针对现有的EMS存在的问题，需加入决策系统，增强、扩充了网络分析功能，未来向着调度机器人的方向发展。 第二章电力系统潮流计算 1.潮流计算的定义 2.各种潮流计算的模型和算法的特点、适用范围以及相互之间的区别和联系。
(一) 高斯——塞德尔迭代法 该算法具有存储量小，程序设计简单的优点。 但收敛速度慢，阶梯式逼近时台阶的高度越来越小，以至于迭代次数过多。 算法特点： 1）在系统病态的情况下（重负荷节点负电抗支路较长辐射型线路长短线路接在同一节点上，且长短线路的比值很大），收敛困难。计算速度缓慢每次迭代速度很快，但由于结构松散耦合，节点间相互影响太小，造成迭代次数增加，收敛缓慢。 2）程序编制简便灵活 (二)、牛顿——拉夫逊迭代法（N_L）算法特点 1）平方收敛，开始时收敛比较慢，在几次迭代后，收敛得非常快，其迭代次数和系统的规模关系不大，如果程序设计良好，每次迭代的计算量仅与节点数成正比。 2）对初值很敏感，有时需要其他算法为其提供初值。 3）对函数的平滑性敏感，所处理的函数越接近线性，收敛性越好，为改善功率方程的非线性，实用中可以通过限制修正量的幅度来达到目的。但幅度不能太小。 4）对以节点导纳矩阵为基础的G_S法呈病态的系统，N_L法一般都能可靠收敛。牛顿迭代法有明显的几何解释：收敛速度：平方收敛收敛性：局部收敛 (三)、PQ分解法潮流 N_L法的J阵在每次迭代的过程中都要发生变化，需要重新形成和求解，这占据了N_L法的大部分计算时间，这也是N_L法速度不能提高的原因。 可能性：N_L法可以简化成为定雅可比矩阵法，如果固定的迭代矩阵构造得当，定雅可比矩阵法可以收敛，但只有线性收敛速度。 算法特点 1）用两个阶数几乎减半的方程组代替原方程组，显著减少了内存量和计算量 2）迭代矩阵为常数阵，只需形成求解一次，大大缩短每次迭代所需时间 3）迭代矩阵对称，可上（下）三角存储，减少内存量和计算量 4）基于以上原因，该算法内存需要量为N_L法的60%，每次迭代所需时间为N_L 法的1/5。5）线性收敛，收敛次数多于N_L法，但总的计算速度任能大幅度提高。 6）对R/X过大的病态条件以及线路特别重载的情况下，可能不收敛，一般适用于110kv及以上的电网。 7）由于算法的精确程度取决于 ，P-Q分解法的近似处理只影响计算过程，并不影响结果的精度。 3.影响潮流收敛性的因素以及如何改善潮流计算的收敛性。 （如果计算潮流不收敛，应该采用何种方法改进） 云杰的答案：主要是看潮流方程组本身是否有解，当方程组有解或者无实数解，或者方程组
1.电力系统各级的平均电压：3.15 ， 6.3，10.5，15.75，37，115，230，345，525（kV） 2.电压降落的纵分量电压降落的横分量 3.电力网络的简化方法：等值电源法，负荷移置法，星网变换 4.节点分类：PQ节点，PV 节点，平衡节点 5.电力系统无功率电源：同步发电机、调相机、静电电容器、静止补偿器。 6.调压措施：发电机调压、改变变压器的变比调压、利用无功补偿设备调压。 7.中枢点调压方式：逆调压、顺调压、常调压。 8.中性点接地方式：直接接地、不接地、从属于不接地方式的经消弧线圈接地。 9.电晕影响：消耗有功功率、泄漏电流。 阻尼绕组的作用：电力系统的扰动起到阻尼的作用。 10.变压器参数：电阻、电抗、电导、电纳。 11.极限切除角：加速面积等于最大可能减速面积时对应的切除角。 12.短路冲击电流：短路电流的最大可能瞬时值。 13.电压降落：指串联阻抗元件首末两端电压的向量差。 14.电力系统：指由发电机、各类变电所和输电线路以及电力用户组成的整体。 15.电力系统运行的基本要求：①保证可靠的持续供电②保证良好的电能质量③保证系统运行的经济性。 16.调整潮流的手段有：串联电容(抵偿线的感抗)、串联电抗（限流）、附加串联加压器。 17.短路：指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间连接。 18.短路的类型：三相短路、二相短路、二相接地短路和单相接地短路。 19.无功负荷的无功特性：分串联之路和并联之路。 20.闭式电力网络分类：简单环式、两端供电式网络。 21.电压降落、电压损耗、电压偏移的定义有所不同：网络元件的电压降落是指元件首末端两点电压的相量差，即；把两点间电压绝对值之差称为电压损耗，用表示，；电压偏移是指网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差，可以用KV表示，也可以用额定电压的百分数表示。若某点的实际电压为V，该处的额定电压为，则用百分数表示的电压偏移为，电压偏移（%） 22.潮流方程中节点的分类及相应的定义：⑴节点可分为：PQ节点、PV节点和平衡节点三种类型。（2）各类节点介绍：①PQ节点的有功功率P和无功功率Q是给定的，节点电压（V，δ）是待求量；②PV节点的有功功率P和电压幅值V是给定的，节点的无功功率Q和电压的相位δ是待求量；③平衡节点在潮流分布算出以前，网络中的功率损失是未知的，因此，网络中至少有一个节点的有功功率P不能给定，这个节点承担了系统的有功功率平衡。 23.潮流计算的基本步骤：①形成节点导纳矩阵②设定节点电压的初值③将各节点电压初值代入求得修正方程式中的不平衡量④将各节点电压初值代入求雅可比矩阵的各元素⑤求解修正方程式，求得各节点电压的增量⑥计算各节点电压的新值，返回第3步进入下一次迭代，直到满足收敛判据为止。⑦最后计算平衡节点功率和线路功率、损耗。 24.降低网损的技术措施：①提高用户的功率因数，减少线路输送的无功功率；②改善网络中的功率分布； ③合理地确定电力网的运行电压水平；④组织变压器的经济运行；⑤对原有电网进行技术改造。 25.等面积定则：发电机受大扰动后转子将产生相对运动,当代表动能增量的加速面积和减速面积大小相等时，转子动能增量为零，发电机重新恢复到同步速度 26.引起电力系统大扰动的主要原因：①负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等②切除或投入系统的主要元件，如发电机、变压器及线路等③发生短路故障，短路故障扰动最严重，作为检验系统是否具有暂态稳定的条件。 27.三相短路电流计算机算法的基本步骤：①输入数据；②形成节点导纳矩阵；③应用节点导纳矩阵计算点的自阻抗、互阻抗Z1k,…Zkk,…Znk。④计算短路点的三相短路电流
三、简答题 31．电力变压器的主要作用是什么? 答：电力变压器的主要作用是升高或降低电压,另外还起到将不同电压等级电网相联系的作用. 32。简单闭式网分为哪些类网络? 答:简单的闭式网可分为两端供电网络(2分)和环形网络(２分）两类(1分)。 33．为什么说当电力系统无功功率不充足时仅靠改变变压器变比分按头来调压并不能改变系统的电压水平？ 答：通过调分接头实质是改变了电力网的无功分布，只能改善局部电压水平,同时却使系统中另个的某些局部电压水平变差并不能改变系统无功不足的状况因此就全系统总体来说并不能改变系统的电压水平。 34。为什么变压器中性点经小电阻接地能够提高当系统发生接地故障进的暂态稳定性? 答：在输电线路送端的变压器经小电阻接地,当线路送端发生不对称接地时，零序电流通过该电阴将消耗部分有功功率起到了电气制动作用,因而是能提高系统的暂态稳定性。 四、简算题 35。某三相单回输电线路，采用LGJ-30０型导线（计算外径25．2m ｍ），已知三相导线正三角形布置,导线间距离D ＝6m ，求每公里线路的电抗值. 解:计算半径：m 106.12mm 6.122 2. 25r 3-?=== 几何均距:D m =D=６m /km 403.0 0157.010 6.126 lg 1445.0 0157.0r D g l 1445.0x 3 m 1Ω=+?=+=- 36.。１10ＫV 单回架空线路,其参数如图所示,线路始端电压为116KV ，末端负荷为15＋j １0M ＶA ，求该电力线路末端电压及始端输出的功率。 解:
3７.某系统发电机组的单位调节功率为７40MＷ/Hｚ，当负荷增大2００MW时,发电机二次调频增发40MＷ,此时频差为0.2Ｈz，求负荷的单位调节功率. 解： ３８．网K点发生两相短路接地,求K点短路电流值。
1、有发电厂中的电气部分、各类变电所、输配电线路及各种类型的用电器组成的整体，称为电力系统 2、按电压等级的高低，电力网可分为：1低压电网（<1kv）2中低电网（1