第一篇：2014年9月份考試電力系統(tǒng)暫態(tài)分析第二次作業(yè)

2014年9月份考試電力系統(tǒng)暫態(tài)分析第二次作業(yè)

一、多項選擇題（本大題共60分，共 20 小題，每小題 3 分）

1.提高靜態(tài)穩(wěn)定措施之一是減少線路電抗，下列哪些措施可減少線路電抗？ A.加串聯(lián)電抗 B.采用分裂導線 C.串聯(lián)電容補償 D.提高線路額定電壓等級

2.轉(zhuǎn)移電抗的計算方法有（）。A.網(wǎng)絡化簡法 B.單位電流法 C.牛頓法

D.利用轉(zhuǎn)移電抗的定義利用節(jié)點導納矩陣計算

3.下面所列各項措施中，可以提高簡單電力系統(tǒng)發(fā)電機并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性的有（）。A.架空輸電線路架設避雷線 B.電力系統(tǒng)中性點經(jīng)小電阻接地 C.架空輸電線路采用分裂導線 D.線路串聯(lián)電容器 E.電力系統(tǒng)系統(tǒng)中性點直接接地

4.電力系統(tǒng)短路故障計算主要求取的物理量是（）。A.電壓 B.功率 C.電流 D.容量

5.下列說法正確的是（）。A.裝設重合閘裝置對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性沒影響

B.改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)能提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性 C.及時切除短路故障，能提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 D.用小干擾法可進行暫態(tài)穩(wěn)定判斷

6.下列故障形式中非對稱的短路故障為（）A.單相接地短路 B.兩相短路

C.三相短路 D.兩相接地短路

7.下列哪些是理想同步發(fā)電機的假設條件？（）A.繞組對稱性 B.磁勢呈正弦分布 C.電壓不變 D.磁路不飽和

8.關于靜態(tài)穩(wěn)定，正確的是（）。A.與靜態(tài)穩(wěn)定臨界點相對應的發(fā)電機電磁功率稱為同步發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定極限功率 B.靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)，正常運行情況下要求 C.靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)在事故后運行情況下不小于10% D.靜態(tài)穩(wěn)定可用等面積定則進行判斷

9.電力系統(tǒng)干擾分小干擾和大干擾，其中下面屬于大干擾的是（）。A.短路故障 B.發(fā)電機組的投入 C.單個電燈的開關 D.發(fā)電機功率的波動

10.關于電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時的負序電流，下述說法中正確的是（）。

A.只要發(fā)生不對稱短路，短路電流中就一定包含負序電流 B.只有在中性點直接接地電網(wǎng)中，發(fā)生接地短路才會有負序電流出現(xiàn) C.不管電力網(wǎng)中性點采用何種運行方式，只要發(fā)生不對稱短路就會有負序電流出現(xiàn) D.發(fā)生接地短路時，短路電流中不會有負序電流出現(xiàn) E.只有三相短路情況下，短路電流中才會出現(xiàn)負序電流

11.簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是（）。A.按等面積法則 B.按δc.lim＜180° C.按dP/dδ ＞0 D.按V∞＞0.8

12.電力系統(tǒng)的復雜故障的特點有（）。A.橫向故障 B.不對稱故障 C.不同地點同時發(fā)生 D.易于控制

13.目前常用的提高系統(tǒng)靜穩(wěn)定的措施是（）。A.減少發(fā)電機或變壓器的電抗 B.采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置 C.減少線路電抗 D.線路串聯(lián)電容補償 E.改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu) F.改變運行方式

14.關于輸電線路的零序電抗的描述，正確的是（）。A.雙回架空輸電線路每回每相的零序電抗大于單回架空線路的零序電抗 B.架空輸電線路的零序電抗大于其正序電抗 C.架空輸電線路的零序電抗大于其負序電抗 D.具有架空地線的輸電線路的零序電抗小于無架空地線的輸電線路

15.關于短路故障的說法，下列正確的是（）。A.發(fā)生概率最大的是單相接

地故障 B.對暫態(tài)穩(wěn)定性影響最大的是三相短路故障 C.兩相短路故障電流小于三相短路故障電流 D.單相短路故障時，故障相電壓幅值變?yōu)殚_始的一半

16.具有阻尼繞組的凸極式同步發(fā)電機，機端發(fā)生三相短路時，電磁暫態(tài)過程中定子繞組中存在（）。A.基頻交流分量 B.工頻分量 C.倍頻分量 D.非周期分量

17.斷線的特點有（）。A.產(chǎn)生負序和零序電流 B.對旋轉(zhuǎn)電機造成影響 C.造成大的電流 D.對通訊造成干擾

18.發(fā)電機突然三相短路時，關于定子短路電流的描述，正確的是（）。A.直流分量，三相大小不等 B.直流分量衰減規(guī)律相同，衰減時間常數(shù)為Ta C.交流分量，三相相等 D.交流分量的幅值按兩個時間常數(shù)T"d、T'd衰減至穩(wěn)態(tài)短路電流

19.關于電力系統(tǒng)穩(wěn)定的描述正確的是（）。A.靜態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)在運行中受到微小擾動后，獨立地恢復到它原來的運行狀態(tài)的能力叫靜態(tài)穩(wěn)定 B.暫態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)受到較大的擾動后各發(fā)電機是否能繼續(xù)保持同步運行的問題 C.系統(tǒng)中各發(fā)電機之間的相對功角失去穩(wěn)定性時，系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定 D.電壓穩(wěn)定與頻率穩(wěn)定屬于暫態(tài)穩(wěn)定研究范圍

20.關于序電流的說法，正確的是（）。A.故障處正序電流，三相短路的比單相接地短路的大 B.故障處正序電流，三相短路的比單相接地短路的小 C.故障處負序電流，三相短路的比單相接地短路的大 D.故障處負序電流，三相短路的比單相接地短路的小

二、判斷題（本大題共40分，共 20 小題，每小題 2 分）

1.快速切除故障有利于改善簡單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

2.短路故障屬于電力系統(tǒng)大干擾。

3.三相變壓器負序電抗與其正序電抗相同。

4.兩相斷線屬于橫向斷線的一種。

5.同步發(fā)電機負序電抗與其正序電抗相同。

6.短路瞬間任何閉合回路的磁鏈保持不變。

7.小干擾法不能用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的分析。

8.當電源內(nèi)阻抗小于電源與短路點之間的短路阻抗的10%時，可以視為無限大電源。

9.系統(tǒng)發(fā)生兩相接地短路故障時，復合序網(wǎng)的連接方式為正序、負序、零序串聯(lián)。

10.電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，不僅短路點三相參數(shù)不對稱，電力系統(tǒng)其他部分三相參數(shù)也將成為三相不對稱的。

11.電力系統(tǒng)的零序等效阻抗越大，接地短路時短路點的零序電壓越高。

12.短路計算時的計算電抗是以發(fā)電機的額定容量為基準的電抗標幺值。

13.自耦變壓器的零序電抗通常不會為無窮大。

14.短路沖擊電流出現(xiàn)在短路發(fā)生后約半個周期。

15.對稱分量法只能用于線性電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算。

16.變壓器的正序等值電路、負序等值電路和零序等值電路完全相同。

17.計算電抗是歸算到發(fā)電機額定容量的外接電抗的標幺值和發(fā)電機縱軸次暫態(tài)電抗的標幺值之和

18.三相短路達到穩(wěn)定狀態(tài)時，短路電流中的非周期分量已衰減到零，不對稱短路達到穩(wěn)定狀態(tài)時，短路電流中的負序和零序分量也將衰減到零。

19.電力系統(tǒng)中發(fā)生概率最多的短路故障是三相短路。

20.同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子的慣性時間常數(shù)反映了轉(zhuǎn)子慣性的大小。

答案：

一、多項選擇題（60分，共 20 題，每小題 3 分）

1.BCD 2.ABD 3.BCD 4.AC 5.BC 6.ABD 7.ABD 8.ABC 9.AB 10.AC 11.ABD 12.BC 13.BCEF 14.ABD 15.ABC 16.ACD 17.ACD 18.ABCD 19.ABC

20.AD

二、判斷題（40分，共 20 題，每小題 2 分）

1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.√ 9.× 10.× 11.√

12.√ 13.√ 14.√ 15.√ 16.× 17.√ 18.× 19.× 20.√

第二篇：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析講義

第八章

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定

第一節(jié)

暫態(tài)穩(wěn)定概述

暫態(tài)穩(wěn)定分析：不宜作線性化的干擾分析，例如短路、斷線、機組切除（負荷突增）、甩負荷（負荷突減）等。

能保持暫態(tài)穩(wěn)定：擾動后，系統(tǒng)能達到穩(wěn)態(tài)運行。

分析暫態(tài)穩(wěn)定的時間段：

起始：0~1s，保護、自動裝置動作，但調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用不明顯，發(fā)電機采用、PT

恒定模型；

中間：1~5s，AVR、PT的變化明顯，須計及勵磁、調(diào)速系統(tǒng)各環(huán)節(jié)；

后期：5s~mins，各種設備的影響顯著，描述系統(tǒng)的方程多。

本書中重點討論起始階段。

基本假定：⑴

網(wǎng)絡中，ω=ω0

（網(wǎng)絡等值電路同穩(wěn)態(tài)分析）

⑵

只計及正序基波分量，短路故障用正序增廣網(wǎng)絡表示

一．物理過程分析

~

發(fā)電機采用E’模型。

故障前：

電源電勢節(jié)點到系統(tǒng)的直接電抗

故障中，jxΔ

故障切除后：

P

PI

PⅢ

f

e

a

PT=P0

k

da

c

b

PⅡ

功角特性曲線為：

δh

δm

δ0

δc

δ

●

故障發(fā)生后的過程為：

運行點變化

原因

結(jié)果

a→b

短路發(fā)生

PT>PE,加速，ω上升，δ增大

b→c

ω上升，δ增大

ω>ω0,動能增加

c→e

故障切除

PT

開始減速，但ω>ω0，δ繼續(xù)增大

e→f

動能釋放

減速，當ωf

=ω0，動能釋放完畢，δm角達最大

f→k

PT

減速δ，減小

經(jīng)振蕩后穩(wěn)定于平衡點k

結(jié)論：

①

若最大搖擺角，系統(tǒng)可經(jīng)衰減的振蕩后停止于穩(wěn)定平衡點ｋ，系統(tǒng)保持暫態(tài)穩(wěn)定，反之，系統(tǒng)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。

②

暫態(tài)穩(wěn)定分析與初始運行方式、故障點條件、故障切除時間、故障后狀態(tài)有關。

③

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析是計算電力系統(tǒng)故障及恢復期間內(nèi)各發(fā)電機組的功率角的變化情況（即δ–ｔ曲線），然后根據(jù)角有無趨向恒定（穩(wěn)定）數(shù)值，來判斷系統(tǒng)能否保持穩(wěn)定，求解方法是非線性微分方程的數(shù)值求解。

P

二．等面積定則

ｄ

a

PT=P0

PI

●故障中，機組輸入的機械功率>發(fā)電機輸出的電磁功率，發(fā)電機加速，c

b

PⅡ

δ

δ0

δc

P

積分得：

左側(cè)＝轉(zhuǎn)子在相對運動中動能的增量；

右側(cè)＝過剩轉(zhuǎn)矩對相對位移所做的功――線下方的陰影面積――稱為加速面積；

●故障切除后

PⅢ

f

da

PT=P0

PⅡ

δc

δ

c

δm

∵

時，∴

右側(cè)＝制動轉(zhuǎn)矩對相對角位移所做的功

＝線上方的陰影面積（稱為減速面積）

●

因減速過程中，轉(zhuǎn)速恢復同步轉(zhuǎn)速（即加速過程中的動能釋放完畢）時δ角達最大，所以加速面積＝減速面積――等面積定則。

等面積定則的應用

PI

P

①

在三狀態(tài)暫態(tài)穩(wěn)定分析中確定極限切除角

PⅢ

δ角搖擺越過δh，則PT>PE，將使δ角

PⅡ

PT=P0

繼續(xù)擴大，系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定。

δhh

δ0

δcm

c

δ

∴δh是最大允許搖擺角。

當加速面積與允許的減速面積相等時，∴

暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)1：，系統(tǒng)能保持暫態(tài)穩(wěn)定，否則不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。

②加速面積、減速面積的應用例――單相重合閘的作用分析

A

B

c

~

A

B

c

~

(2).單相接地

(1).正常運行

A

B

c

A

B

c

~

~

(4).重合成功

(3).選相跳閘

(1).重合成功

A

B

c

A

B

c

~

~

(6).非全相運行

(5).重合失敗

重合閘動作分析：

P

P

PI

允許減速面積

PI

允許減速面積

PⅢ

PⅢ

PT=P0

PT=P0

PⅡ

加速面積

PⅡ

加速面積

δR

δhc

δ0

δc

δ

δ0

δc

δ

δR

(1).重合成功

(2).重合失敗

暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)2：實際加速面積<允許的減速面積。

三．微分方程的數(shù)值解法（搖擺曲線法）

故障中，轉(zhuǎn)子運動方程為：

初始條件：

故障切除后，初始條件：

是已知初始條件，可進行數(shù)值求解的非線性

δm

δc

δ0

tc

微分方程組，求解轉(zhuǎn)子運動方程后，可得搖擺曲線，簡單系統(tǒng)，當δ達δm后開始下降，說明功角特性曲線上運行點開始往平衡點k移動，所以

暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)3：簡單系統(tǒng)中，當δ達δm后開始減小，則系統(tǒng)能保持暫態(tài)穩(wěn)定；δ>180°，系統(tǒng)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。

δ-t曲線的計算方法（微分方程數(shù)值解法）

（二）改進歐拉法

四

提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施

●

縮短電氣距離（即提高靜態(tài)穩(wěn)定的措施）

●

減少功率差額：

1．保護裝置

①

快速切除故障，可減小加速面積；

②

采用自動重合閘，重合成功可增大減速面積；

2．提高發(fā)電機輸出的電磁功率

①

強勵，提高端電壓，增大有功輸出；

②

電氣制動，消耗發(fā)電機有功功率；

3.快速關閉汽門

4.系統(tǒng)失去穩(wěn)定后的措施

⑴

適當設置解列點；

⑵

異步運行再同步。

考核要求：

1、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的物理過程。

2、等面積定則分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。

3、提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施。

例題：

習題

一、簡答題

1.寫出五條提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定運行的主要措施。

1）采用自動重合閘裝置。2）發(fā)電機裝設強行勵磁裝置。3）電氣制動。4）變壓器中性點經(jīng)小電阻接地。5）快速切除故障。

12.什么是電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定?

電力系統(tǒng)的瞬態(tài)穩(wěn)定性，是指電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下受到較大的干擾后，能夠過渡到一個新的運行狀態(tài)或恢復到原來的運行狀態(tài)的能力。

13.試述等面積定則的基本含義。

在加速期間積蓄的動能增量全部耗盡，即加速面積和減速面積大小相等，這就是等面積定則。

14.解釋采用減少原動機輸出功率的方法能夠改善系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

減少了加速面積，增大了減速面積。

15．試用等面積定則分析當自動重合閘成功時為什么可以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性？

增大了減速面積。

二、計算題

1.設已知系統(tǒng)短路前、短路時、短路切除后三種情況的以標幺值表示的功角特性曲線：=2、=0.5、=1.5及輸入發(fā)電機的機械功率=1。求極限切除角。

(6分)設已知系統(tǒng)短路前、短路時、短路切除后三種情況的以標幺值表示的功角特性曲線：、、及輸入發(fā)電機的機械功率。求極限切除角。

由得：

由得：

由

所以，G

E′=1.2

T1

j0.4

P0=0.8

T2

j0.4

Xd′=j0.2

j0.15

j0.15

K(3)

3.簡單系統(tǒng)及參數(shù)標么值如圖，若在K點發(fā)生三相短路，故障后經(jīng)一段時間切除故障線路，求使得系統(tǒng)保持暫態(tài)穩(wěn)定的極限切除角。

第三篇：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析重點及答案

單項選擇題

1、短路電流最大有效值出現(xiàn)在（1）。A、短路發(fā)生后約半個周期時；

2、利用對稱分量法分析計算電力系統(tǒng)不對稱故障時，應選（2）相作為分析計算的基本相。B、特殊相

3、關于不對稱短路時短路電流中的各種電流分量，下述說法中正確的是（3）。

C、短路電流中除非周期分量將逐漸衰減到零外，其它電流分量都將從短路瞬間的起始值衰減到其穩(wěn)態(tài)值。

4、不管電力系統(tǒng)發(fā)生什么類型的不對稱短路，短路電流中一定存在（2）。

B、正序分量和負序分量；

5、在簡單電力系統(tǒng)中，如某點的三序阻抗Z?1?Z?2?Z?0,則在該地點發(fā)生不同類型短路故障時，按對發(fā)電機并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性影響從大到小排序，應為（2）。B、三相短路、兩相短路接地、兩相短路、單相接地短路；

6、發(fā)電機－變壓器單元接線，變壓器高壓側(cè)母線上短路時，短路電流沖擊系數(shù)應?。?）。B、1.8；

7、電力系統(tǒng)在事故后運行方式下，對并列運行靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)KP(%)的要求是（3）。C、KP(%)≧10。

8、下述各組中，完全能夠提高電力系統(tǒng)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性的一組是（2）。

B、變壓器中性點經(jīng)小電阻接地、線路裝設重合閘裝置、快速切除線路故障；

9、對于三相三柱式變壓器，其正序參數(shù)、負序參數(shù)和零序參數(shù)的關系是（2）。

B、正序參數(shù)與負序參數(shù)相同，與零序參數(shù)不同；

10、分析計算電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的小干擾法和分析計算電力系統(tǒng)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性的分段計算法，就其實質(zhì)

而言都是為了求（1）。A、??t曲線

1、計算12MW以上機組機端短路沖擊電流時，短路電流沖擊系數(shù)應?。?）。

B、1.9；

2、發(fā)電機三相電壓為：ua作為時間的起點（t?Umsin(?t??)、ub?Umsin(?t???1200)，uc?Umsin(?t???1200)，如將短路發(fā)生時刻?0），當短路前空載、短路回路阻抗角為800（感性）時，B相短路電流中非周期分量取得最大值的條件是（2）

B、??1100；

3、具有阻尼繞組的凸極式同步發(fā)電機，機端發(fā)生三相短路時，電磁暫態(tài)過程中定子繞組中存在（1）。

A、基頻交流分量、倍頻分量和非周期分量；

4、中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路時，故障處短路電流中（3）。

C、可能存在，也可能不存在零序分量，應根據(jù)不對稱短路類型確定。

5、在中性點直接接地的電力系統(tǒng)中，如電力系統(tǒng)某點不對稱短路時的正序電抗、負序電抗和零序電抗的關系為Z?(0)?2Z?(1)?2Z?(2)，則該點發(fā)生單相接地短路、兩相短路、兩相短路接地和三相短路時，按故障處正序電壓從大到小的故障排列順序是（3）。C、單相接地短路、兩相短路、兩相短路接地、三相短路。

6、中性點不接地系統(tǒng)中，同一點發(fā)生兩相短路和兩相短路接地兩種故障情況下，故障相電流的大小關系為（1）。

A、相等；

7、電力系統(tǒng)中，f點發(fā)生兩相經(jīng)過渡阻抗Zf短路時，正序增廣網(wǎng)絡中附加阻抗Z?為（2）

B、Z?(2)

8、電力系統(tǒng)兩相斷線時的復合序網(wǎng)在形式上與（1）的復合序網(wǎng)相同。A、單相金屬性接地短路；

9、電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在受到（2）作用時的穩(wěn)定性。B、大干擾；

10、切除雙回輸電線路中的一回，對電力系統(tǒng)的影響是（2）。

B、既會降低電力系統(tǒng)并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性，也會降低電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性； 判斷：

1、變壓器中性點經(jīng)小電阻接地可以提高接地短路情況下電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性。（√）

2、對稱分量法不能用于非線性電力網(wǎng)的不對稱短路分析。（√）

3、不管電力系統(tǒng)中性點采用什么樣的運行方式，其零序等值電路都是一樣的。（╳）

4、在x?(1)?Zf；

?x?(2)?x?(0)的情況下，三相短路與單相接地短路時故障相的短路電流相同，因此它們對于電力系統(tǒng)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性的影響也相同。（╳）

5、輸電線路采用單相重合閘與采用三相重合閘相比較，單相重合閘更有利于提高單相接地短路情況下電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性。（√）/ 9

6、短路計算時，在任何情況下，變壓器的正序勵磁電抗和零序勵磁電抗都可以視為無窮大。（╳）

7、采用良導體架空地線的架空輸電線路，其正序、負序和零序電抗都比采用鐵磁導體架空地線的架空輸電線路大。（╳）

8、接地短路時，發(fā)電機機端負序電壓最高，短路點零序電壓最高。（╳）

9、在中性點不接地系統(tǒng)中，同一點發(fā)生兩相金屬性短路和兩相金屬性短路接地時，不僅兩種情況下流過故障點的短路電流大小相等，兩種情況下短路點三相對地電壓大小也相同。（╳）

10、小干擾法不能用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的分析。（√）

1、從嚴格的意義上講，電力系統(tǒng)總是處于暫態(tài)過程之中。（√）

2、無限大電源的頻率保持不變，而電壓卻隨著負荷的變化而變化，負荷越大，電源的端電壓越低。（×）

3、不管同步發(fā)電機的類型如何，定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間互感系數(shù)都是變化的。（√）

4、對稱分量法只能用于線性電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算。（√）

5、派克變換前后，發(fā)電機氣隙中的磁場保持不變。（√）

6、具有架空地線的輸電線路，架空地線的導電性能越強，輸電線路的零序阻抗越大。（×）

7、不對稱短路時，發(fā)電機機端的零序電壓最高。（×）

8、同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子的慣性時間常數(shù)TJ反映了轉(zhuǎn)子慣性的大小。（√）

9、短路計算時的計算電抗是以發(fā)電機的額定容量為基準的電抗標幺值。（√）

10、切除部分負荷是在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性有被破壞的危機情況下，采取的臨時措施。（√）

1、分析電力系統(tǒng)機電暫態(tài)過程時，通常認為電磁暫態(tài)過程已經(jīng)結(jié)束，即不再考慮發(fā)電機內(nèi)部的電磁暫態(tài)過程。（√）

2、短路沖擊電流出現(xiàn)在短路發(fā)生后約半個周期。（√）

3、不管發(fā)電機的各個繞組是由超導體還是非超導體構(gòu)成，短路電流中的非周期分量都將逐漸衰減到零。（×）

4、當發(fā)電機定子繞組之間的互感系數(shù)為常數(shù)時，發(fā)電機為隱極機。（√）

5、ABC三相系統(tǒng)中的非周期分量變換到dq0系統(tǒng)中為基頻交流分量。（√）

6、電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，不僅短路點三相參數(shù)不對稱，電力系統(tǒng)其他部分三相參數(shù)也將成為三相不對稱的。（×）

7、不管架空輸電線路是否假設避雷線，其負序電抗都是一樣的。（√）

8、電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱接地短路時，故障處三相電壓不對稱分解出的零序電壓是電力系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電流的原因。（√）

9、小干擾法既可用于電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的分析，也可用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的分析。（×）

10、線路串聯(lián)電容器可以提高電力系統(tǒng)并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性。（√）

名詞解釋

1、縱向故障：答：縱向故障指電力系統(tǒng)斷線故障（非全相運行），它包括一相斷線和兩相斷線兩種形式。

2、負序分量：答：是三相同頻不對稱正弦量的分量之一，其特點是三相輻值相等、頻率相同、相位依次相差1200、相序為C－B－A－C。

3、轉(zhuǎn)移阻抗：答：轉(zhuǎn)移阻抗是在經(jīng)網(wǎng)絡等效變換消去除短路點和電源節(jié)點后，所得網(wǎng)形網(wǎng)絡中電源節(jié)點與短路點之間的連接阻抗?；颍弘娫磇與短路點f之間的轉(zhuǎn)移阻抗是在除電動勢

?Ei外，所有電源電動勢都為零情況下，?Ei與流入短路點f的?If的比值，即Zif?Ei?|E???0,j?i?；颍弘娫磇與短路點f之間的轉(zhuǎn)移阻抗是在所有電源電動勢都為零，短路點f施加電動勢Ej?fIfZif?Ef?|E??0,i?G。

i?If?與流入電源點i的電流I?的比值，即時，Efi

4、同步發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性：答：同步發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性指受到大干擾作用后，發(fā)電機保持同步運行的能力，能則稱為暫態(tài)穩(wěn)定，不能則稱為暫態(tài)不穩(wěn)定。

5、等面積定則：答：在暫態(tài)穩(wěn)定的前提下，必有加速面積等于減速面積，這一定則稱為等面積定則。問答題

1、無限大功率電源的特點是什么？無限大功率電源供電情況下，發(fā)生三相短路時，短路電流中包含有哪些電流分量，這些電流分量的變化規(guī)律是什么？ / 9

1、答：無限大功率電源的特點是頻率恒定、端電壓恒定；短路電流中包含有基頻交流分量（周期分量）和非周期分量；周期分量不衰減，而非周期分量從短路開始的起始值逐漸衰減到零。

2、中性點直接接地電力系統(tǒng)，發(fā)生概率最高的是那種短路？對電力系統(tǒng)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性影響最大是那種短路？

2、答：中性點直接接地電力系統(tǒng)，發(fā)生概率最高的是單相接地短路；對電力系統(tǒng)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性影響最大是三相短路。

3、輸電線路裝設重合閘裝置為什么可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性？

3、答：輸電線路裝設重合閘裝置可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性的原因是它增大了受擾運動過程中的最大減速面積。

4、提高和改善電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是什么？具體措施有那些（列出三種以上）？

4、答：提高和改善電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是縮短電氣距離；具體措施有輸電線路采用分裂導線、輸電線路串聯(lián)電容器、改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、發(fā)電機裝設先進的勵磁調(diào)節(jié)裝置、提高電力網(wǎng)的運行電壓或電壓等級等。

5、寫出電力系統(tǒng)發(fā)生兩相金屬性短路時的邊界條件方程，并畫出其復合序網(wǎng)。

5、答：電力系統(tǒng)發(fā)生兩相金屬性短路（以BC兩相短路為例）時的邊界條件方程為：

?????Ifa(1)??Ifa(2)、Ifa(0)?0、Ufa(1)?Ufa(2)

其復合序網(wǎng)如下圖

6、在隱極式發(fā)電機的原始磁鏈方程中，那些電感系數(shù)是常數(shù)？哪些是變化的？變化的原因是什么？

6答：在隱極式發(fā)電機的原始磁鏈方程中，轉(zhuǎn)子各繞組的自感系數(shù)、轉(zhuǎn)子繞組之間的互感系數(shù)、定子繞組的自感系數(shù)、定子各繞組之間的互感系數(shù)均為常數(shù)；定子三相繞組與轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù)是變化的，變化的原因是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對位置的周期性改變。

1、寫出正序增廣網(wǎng)絡中，短路點串入的附加阻抗X?在各種金屬性短路故障情況下的表達式。答：

三相短路：X?=0；單相接地短路：X??X?(2)?X?(0)；兩相短路：X??X?(2)；兩相短路接地：X??X?(2)X?(0)X?(2)?X?(0)。

2、提高電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是什么？具體措施有那些？

答：提高電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是縮短“電氣距離”。具體的措施有：

1）采用分裂導線

2）線路串聯(lián)電力電容器； 3）采用先進的勵磁調(diào)節(jié)裝置； 4）提高輸電線路的電壓等級；

5）改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和選擇適當?shù)南到y(tǒng)運行方式；

3、簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機并列運行暫態(tài)穩(wěn)定的條件是什么？

答：簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機并列運行暫態(tài)穩(wěn)定的條件是受擾運動中加速面積小于最大減速面積。

4、寫出電力系統(tǒng)中f點發(fā)生B相金屬性接地的邊界條件方程，并畫出其復合序網(wǎng)。

答： 1)電力系統(tǒng)中f點發(fā)生B相金屬性接地的邊界條件方程為：

??????Ufb(1)?Ufb(2)?Ufb(0)?0、Ifb(1)?Ifb(2)?Ifb(0)

2)復合序網(wǎng)如下： / 9

5、采用重合閘可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性，以下圖所示的簡單電力系統(tǒng)中f點發(fā)生單相接地短路為例，作圖說明其工作原理。

答：正常運行、單相接地短路、故障線路切除后和重合閘成功后發(fā)電機的功角特性分別如下圖中曲線I、II、III和Ⅳ所示。無重合閘時的情況如圖A；有重合閘時的情況如圖B。

(4分)

由圖可以看到有重合閘與無重合閘相比最大減速面積增大了S?fgh?h，根據(jù)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的條件可知，采用重合閘裝置可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性。

1、無限大功率電源的特點是什么？在什么情況下可以將實際電源視為無限大功率電源？

答：無限大功率電源的特點是：①電源的電壓和頻率保持不變；②電源的內(nèi)阻抗為零。

當實際電源的內(nèi)阻抗占短路回路總阻抗的比例小于10％時，就可以將實際電源視為無限大功率電源。

2、對于下圖所示的電力系統(tǒng)，當同步發(fā)電機的阻尼系數(shù)小于0時，系統(tǒng)將以何種形式失去穩(wěn)定？

答：受到干擾后，系統(tǒng)將發(fā)生自發(fā)振蕩而使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。

3、變壓器三角形側(cè)發(fā)生a、b兩相短路時，星形側(cè)哪相的短路電流最大？簡要說明其原因。

答：變壓器星形側(cè)B相電流最大。AB兩相短路時的各相電流序分量相量圖如下，由圖可以看到B相電流最大。

4、轉(zhuǎn)移電抗與計算電抗有何異同？

答：相同點是：轉(zhuǎn)移電抗和計算電抗都是網(wǎng)絡經(jīng)化簡消去除電源點和短路點之外的所有節(jié)點后，連接短路點與電源點的電抗標幺值。不同/ 9 的是：轉(zhuǎn)移電抗是以統(tǒng)一的功率基準值SB為基準的電抗標幺值；計算電抗是以電源的額定容量SN為基準的電抗標幺值。

5、為什么小干擾法不能用來分析電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性？

答：小干擾法分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的原理是將描述電力系統(tǒng)受擾運動的非線性微分方程在原始運行點按泰勒級數(shù)展開，并略去其中狀態(tài)變量增量的平方項以上的高次項，將描述電力系統(tǒng)受擾運動的非線性微分方程簡化為關于狀態(tài)變量增量的線性微分方程，然后通過求解該線性微分方程，確定狀態(tài)變量的變化規(guī)律（即確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性）。

從上面所述小干擾法分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的原理可知，只有電力系統(tǒng)所受干擾比較小，反映電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的狀態(tài)變量的變化比較小時，略去展開式中含有狀態(tài)變量增量高次項的項才不會產(chǎn)生太大的誤差。如果電力系統(tǒng)所受的干擾比較大，則反映電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的狀態(tài)變量的增量也比較大，此時略去展開式中狀態(tài)變量增量的高次項將造成很大的計算誤差，甚至得出錯誤的結(jié)果。所以小干擾法只能用于分析電力系統(tǒng)受到小干擾作用時，電力系統(tǒng)狀態(tài)變量的變化問題——即電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性問題，而不能用于分析電力系統(tǒng)受到大干擾時，電力系統(tǒng)狀態(tài)變量的變化問題——即電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性問題。作圖題

1、畫出下圖所示電力系統(tǒng)f點發(fā)生接地短路時的零序等值電路。

X(0)3ZnUf(0)

答：電力系統(tǒng)的零序等值電路如下圖

作圖題

2、以下圖所示簡單電力系統(tǒng)f點發(fā)生三相短路為例，作圖說明快速切除故障提高同步發(fā)電機并列運行穩(wěn)定性的原理。

答：故障切除較慢和故障切除速度較快兩種情況下的加速面積和最大減速面積如下圖所示，從圖可以看到快速切除故障一方面減小了加速面積，另一方面增大了最大減速面積，根據(jù)簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性的條件可知，快速切除故障可以提高同步發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性。

圖中：PI－正常運行情況下發(fā)電機的功角特性；PII－故障情況下發(fā)電機的功角特性；

PIII－故障切除后發(fā)電機的功角特性；

作圖題3 畫出下圖所示電力系統(tǒng)f點發(fā)生金屬性接地短路時的零序等值電路。/ 9

4、作圖題 已知電力系統(tǒng)接線如下圖所示，請繪出圖中

f

點發(fā)生單相接地短路時的零序等值電路。

解： f點發(fā)生單相接地短路時的零序等值電路如下：

五、計算題（10分）

下圖所示簡單電力系統(tǒng)f點發(fā)生三相短路時的實際切除角為500，請判斷此系統(tǒng)能否保持暫態(tài)穩(wěn)定。已知以發(fā)電機額定容量為基準的各元件的電抗和系統(tǒng)電壓標幺值為：

xd?1.8、xT1?xT2?0.25、xL?0.5、U?1.0、正常運行時P?0.8、cos??0.8, 不考慮發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)裝置的作用，即認為發(fā)電機的空載電動勢為常數(shù)。

解： 1)利用同步發(fā)電機的正常運行狀態(tài)計算發(fā)電機的空載電動勢

取系統(tǒng)電壓作為參考相量，則電壓降落的縱分量為

?U?PR??QX?QX??UU;電壓降落的橫分量為?U?PX??QR?PX??UU.電壓相量圖如下：

根據(jù)相量圖可得：Eq?(U?QX?2PX)?(?)2UU

將Q?P?tg??0.6、U=1.0、X??Xd?XT1?XL/2?XT2?2.55代入上式得： / 9 Eq?(1?0.6?2.5520.8?2.552)?()?3.25

11EqUXI?2）計算同步發(fā)電機在各種運行狀態(tài)下的功角特性

正常運行時：PI?sin??3.25?1sin??1.275sin?

2.55故障情況下：XII???、PII?0

?EqUXIII?sin??3.25?1sin??1.161sin?2.8 故障切除后：PIII3）計算極限切除角 將?0?sin?1(P00.8、)?sin?1()?0.678（弧度）PIM1.275P00.8)?3.14?sin?1()?2.38（弧度）PIIIM1.161得： ?h?3.14?sin?1(代入?cm?cos?1(P0(?h??0)?PIIIMcos?h?PIIMcos?0)PIIIM?PIIM?cm?cos?1(4）穩(wěn)定性分析 0.8?(2.38?0.678)?1.161cos2.38?1.105(弧度）＝63.350

1.161由于實際的故障切除角小于極限切除角，所以系統(tǒng)能保持暫態(tài)穩(wěn)定。計算題

1、用單位電流法計算下圖所示網(wǎng)絡中各電源與短路點之間的轉(zhuǎn)移阻抗。（圖中各元件參數(shù)為標幺值）

解：

?在下圖中設電流I1?1，則

??UUa?????????Ua?j1、I2??

2、I4?I1?I2?

3、Ub?Ua?I4?j1?j1?j3?j4、I3?b?8j0.5j0.5??I??I??11??U??I??j0.5?j4?j5.5?j9.5 I、Ef34fbf由此可得：

x1f???EEEj9.5j9.5j9.5fff???j9.5、x2f???j4.75、x3f???j1.1875 ???I1I2I81237 / 9

計算題

系統(tǒng)接線如下圖所示，設在一回線路始端突然發(fā)生三相短路，已知原動機機械功率

PT?1.5,雙回線運行時系統(tǒng)的功角特性為PI?3sin?，切除一回線路后系統(tǒng)的功角特性為PIII?2sin?。試求極限切除角?c.m？（15分）

解：

作出正常運行、故障時和故障線路切除后的功角特性曲線如下：（4分）

由正常運行狀態(tài)求得：?0?sin?1P0P1.5?sin?1T?sin?1?300?0.5233(弧度）（3分）PI.MPI.M3根據(jù)故障切除后的功角特性曲線可得：

?h?1800?sin?1則極限切除角?c.mPT1.5?1800?sin?1?131.40?2.2922(弧度)

（3分）

PIII.M2PT(?h??0)?PIII.Mcos?h?PII.Mcos?0PIII.M?PII.M?1?cos?1

1.5?(2.2922?0.5233)?2cos131.40?0?cos?48.290（5分）

2?0計算題

1、隱極式同步發(fā)電機的額定電壓為10.5KV，額定容量為100MW，額定功率因數(shù)為0.85，電抗xd下機端突然發(fā)生三相短路，試計算

（1）短路電流周期分量的起始有效值和穩(wěn)態(tài)有效值。

（2）短路發(fā)生在發(fā)電機A相電壓瞬時值過零時，定子三相繞組中非周期分量的起始值。解：采用標幺制計算，取發(fā)電機額定電壓為基準電壓，發(fā)電機額定容量SN???0.12。發(fā)電機空載情況?2,xd?100?117.65MVA為基準容量，則電流基準值 0.858 / 9 IB?IN?100???0.12。?6.469(KA)，發(fā)電機電抗標幺值為xd?2,xd3UNcos?NEq|0|*?U|0|*?1（1）計算短路電流周期分量的起始有效值和穩(wěn)態(tài)有效值

因為短路前空載，所以發(fā)電機的空載電動勢標幺值，短路電流周期分量起始有效值I???Eq|0|Eq|0|11;短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)有效值?IB??6.469?53.908(KA)I???IB??6.469?3.235(KA)。??xd0.12xd2（2）短路發(fā)生在發(fā)電機A相電壓瞬時值過零時，定子三相繞組中非周期分量的起始值。

由于短路前空載，當短路發(fā)生在A相電壓瞬時值過零時，定子A相繞組非周期分量的起始值為其周期分量起始值的幅值，即|ia?0|?2I???2?53.908?76(KA)|ia?0|?2I??/2?38(KA)。

計算題

；B、C兩相的非周期分量起始值分別為

|ib?0|?2I??/2?38(KA)、2、已知電力系統(tǒng)狀態(tài)方程的特征方程為：?方式失去穩(wěn)定？ 解：

根據(jù)特征方程做勞斯陣列如下：

4 1 －32

5?4?3?3?2?8??10?0。此系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的還是不穩(wěn)定的？如果不穩(wěn)定將以什么根據(jù)勞斯判據(jù)可知，特征方程有一對實部為正的共扼復根，當系統(tǒng)受到小干擾作用時，將周期振蕩地失去穩(wěn)定。/ 9

第四篇：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析教學實施方案

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析教學實施方案

一、課程名稱、屬性、學時及考核方式

1、課程名稱：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

2、課程屬性及類別：專業(yè)課，必修

3、先修及后續(xù)課程：

先修課程：“電路”、“線性代數(shù)”、“電磁場”、“電機學”“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”。后續(xù)專業(yè)課程： “電力系統(tǒng)繼電保護原理”、“電力系統(tǒng)自動裝置原理”、“高電壓技術(shù)”。同期開設課程：“發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)”?！?/p>

4、學時數(shù)：64，其中理論課時58學時，實驗6學時。

5、考核方式：考試

二、教學目標

本課程在“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”內(nèi)容的基礎上基本知識的基礎上，主要討論電力系統(tǒng)故障的分析計算和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。具體教學目標如下：

1、掌握電力系統(tǒng)故障的基本知識；掌握無限大功率電源三相短路的特點及其分析計算方法。

2、掌握同步發(fā)電機三相短路的特點和短路電流的近似分析計算；掌握同步發(fā)電機的基本方程、參數(shù)及等值電路。

3、掌握電力系統(tǒng)三相短路實用計算（短路電流周期分量初始值計算；用運算曲線求任意時刻短路電流周期分量；轉(zhuǎn)移阻抗及其求法；計算機計算復雜系統(tǒng)短路電流交流初值原理）。

4、掌握對稱分量法及其在不對稱故障分析中的應用；掌握電力系統(tǒng)各元件的序阻抗及等值電路；掌握電力系統(tǒng)零序網(wǎng)絡的繪制方法。

5、掌握各種不對稱故障的分析計算（不對稱短路時故障處的短路電流和電壓分析計算；不對稱短路時非故障處的電流和電壓的分析計算；非全相運行分析）。

6、掌握電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念和各元件機電特性

7、建立電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的概念；掌握簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的實用判據(jù)；掌握利用小干擾法分析簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的方法步驟；了解提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的方法措施。

8、建立電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的概念；掌握簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的分析計算方法—等面積定則及其應用；了解電力系統(tǒng)提高暫態(tài)穩(wěn)性的方法措施。

三、授課對象及其基本情況

本課程授課對象為電氣工程及其自動化2005級3、4、6班學生組成的教學班。

理論上講，電力05級學生入學高考成績絕大部分在第一批本科錄取控制分數(shù)線之上，基礎應該普遍較好，但根據(jù)上學期“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程的教學與考試情況來看，由于來源地錄取分數(shù)線的巨大差異（如來自北京地區(qū)和偏遠地區(qū)的學生）和學生進校后前兩年學習態(tài)度的差異，學生中存在兩極分化情況，個別學生基礎非常差，為保證這部分學生能夠掌握本課程的基本內(nèi)容，達到本課程的教學目標，同時又保證基礎好的學生有東西可學，教學中擬采取以下措施，一是合理組織教學內(nèi)容，教學中堅持深入淺出的原則，首先講清有關的基本概念和基本的分析計算方法，確?；A較差的學生聽的懂，然后在此基礎上作進一步分析和引導以滿足基礎較好的學生的學習需求。二是在加強對基礎較差學生的輔導；三是對基礎較好的學生適當布置閱讀一些相關文獻，以擴大他（她）們的知識面和掌握知識的深度。

四、授課內(nèi)容及課時安排及重點難點處理

1、總體安排：理論講授58學時、實驗6學時

理論課安排8個單元，各單元學時分配如表1：

2、各章節(jié)主要內(nèi)容及重點難點分析

緒論

主要內(nèi)容：電力系統(tǒng)運行狀態(tài)；決定電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的因素；運行狀態(tài)分類及各種運行狀態(tài)的特點、不同運行狀態(tài)的分析計算原則。教學重點：不同運行狀態(tài)的分析計算原則。

第一章 電力系統(tǒng)故障分析的基本知識

主要內(nèi)容：電力系統(tǒng)的故障類型及其危害；無限大功率電源的概念及其特點；無限大功率電源三相短路時的短路電流及其分量；短路電流周期分量取得最大值的條件；短路沖擊電流及其計算；短路電流最大有效值及其計算。

教學重點：無限大功率電源供電情況下三相短路電流表達式；短路沖擊電流及其計算；短路電流最大有效值及其計算。

教學難點：三相短路電流表達式。

第二章 同步發(fā)電機突然三相短路分析

主要內(nèi)容：同步發(fā)電機三相短路時的內(nèi)部電磁過程；同步發(fā)電機機端三相短路時定子電流和轉(zhuǎn)子電流中的各種分量；同步發(fā)電機的次暫態(tài)參數(shù)、暫態(tài)參數(shù)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)及等值電路；同步發(fā)電機的原始方程、派克變換及同步發(fā)電機的基本方程、利用同步發(fā)電機基本方程分析同步發(fā)電機故障的方法步驟。

教學重點：同步發(fā)電機三相短路時的內(nèi)部電磁過程；同步發(fā)電機機端三相短路時定子電流和轉(zhuǎn)子電流中的各種分量；同步發(fā)電機的次暫態(tài)參數(shù)、暫態(tài)參數(shù)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)及等值電路；派克變換、同步發(fā)電機的基本方程及利用基本方程分析同步發(fā)電機故障的方法步驟。

教學難點：同步發(fā)電機機端三相短路時的短路電流的定性分析；機端三相短路時定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組中的電流分量及其對應關系；同步發(fā)電機的電抗、電動勢及其相量圖和等值電路；paik變換及同步發(fā)電機的基本方程。

第三章 電力系統(tǒng)三相短路的實用計算

主要內(nèi)容：電力系統(tǒng)三相短路實用計算的內(nèi)容及目的；短路電流周期分量起始有效值實用計算；運算曲線法計算短路電流周期分量有效值；三相短路周期分量有效值的計算機計算的原理。

教學重點：短路電流周期分量起始有效值實用計算；運算曲線法計算短路電流周期分量有效值。

教學難點：運算曲線。

第四章 對稱分量法及電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路

主要內(nèi)容：對稱分量法；三序等值網(wǎng)絡；序阻抗的概念；電力系統(tǒng)各元件的各序阻抗和各序等值電路；電力系統(tǒng)三序網(wǎng)絡的構(gòu)成及繪制。教學重點：對稱分量法、變壓器和輸電線路的序阻抗、零序網(wǎng)絡的繪制。教學難點：變壓器和輸電線路的零序參數(shù)和零序等值電路；電力系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡的繪制。

第五章 不對稱故障的分析計算

主要內(nèi)容：不對稱短路的分析計算方法（解析法、復合序網(wǎng)法）；各種不對稱短路時故障處電流和電壓的分析計算；不對稱短路時非故障處電流電壓的計算；正序增廣網(wǎng)絡及其應用；非全相運行的分析計算。

教學重點：不對稱短路的分析計算方法、各種不對稱短路情況下的邊界條件方程和復合序網(wǎng)、各序分量經(jīng)變壓器后的相位變化、正序增廣網(wǎng)絡的應用。

教學難點：利用疊加原理分析電力系統(tǒng)的非全相運行。

第六章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述和各元件的機電特性

主要內(nèi)容：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念；分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的原則；電力系統(tǒng)元件的機電特性及狀態(tài)方程。

教學重點：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念、同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動方程、同步發(fā)電機的功角特性方程、勵磁系統(tǒng)的作用。

教學難點：同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動方程、凸極機的功角特性方程、勵磁系統(tǒng)的作用。

第七章： 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定

主要內(nèi)容：電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的概念；簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的內(nèi)容及實用判據(jù)；小干擾法及其在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析中的應用；提高和改善電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施。

教學重點：電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的概念；簡單電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的實用判據(jù)；小干擾法；提高和改善電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施。

教學難點：電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的概念；阻尼系數(shù) 的物理意義。

第八章 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定

主要內(nèi)容：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的概念；等面積定則及極限切除角、極限切除時間；改進歐拉計算法及其在電力系統(tǒng)暫態(tài)分析中的應用；提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施。

教學重點：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的概念；等面積定則；極限切除時間；轉(zhuǎn)子搖擺方程及改進歐拉法。

教學難點：轉(zhuǎn)子運動方程的求解。

五、教學方法

“電力系統(tǒng)暫態(tài)分析”作為《電力工程及其自動化》專業(yè)的一門重要的專業(yè)課和本專業(yè)其它后續(xù)專業(yè)課程的基礎，它與后續(xù)專業(yè)課程聯(lián)系緊密、理論性很強。要求學生具有較為扎實的電磁知識、電機學知識和數(shù)學知識。從教學的主要目的來看，要求學生在掌握各種電力系統(tǒng)故障情況下電流、電壓的組成和變化、電力

系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性和電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性以及提高和改善電力系統(tǒng)靜、暫態(tài)穩(wěn)定性的措施外，還要求學生很好地掌握電力系統(tǒng)故障和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析計算方法，特別是工程計算方法。此外本課程理論分析和計算占主要，且學習難度較大，在學生不了解這些分析計算的其用途的情況下，很難提高學生的學習興趣。根據(jù)以上情況，并根據(jù)所安排的學時數(shù)以及本課程教學目標，擬采用以下教學方法：

1、聯(lián)系實際進行教學，并注意介紹本課程內(nèi)容在后繼專業(yè)課程中的應用情況，提高學生的學習興趣。

2、講授中注意深入淺出，以便使基礎差的學生能夠聽懂，掌握本課程的基本知識，實現(xiàn)本課程的教學目標，又要使基礎較好的同學有東西學。

3、本課程圖表很少，即使用到的一些圖也是很簡單的等值電路和分析用的相量圖，根據(jù)過去經(jīng)驗本課程不適合采用多媒體教學手段，常規(guī)教學手段更有利于學生掌握理解本課程內(nèi)容（如分析用的相量圖邊講邊畫就比畫出后講解效果好）。

4、為提高學生綜合分析解決實際問題的能力和工程計算能力，在布置作業(yè)時應注意多設計一些綜合性較強的分析題目和計算題目。

六、考核與成績評定

閉卷考試；總評成績按期末考試80％、平時成績20％評定。

七、教材與主要參考書

1、教材：

《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》（第三版）.李光琦.北京：中國電力出版2007年1月

2、主要參考書：

①《電力系統(tǒng)分析》（第二版）于永源 北京 中國電力出版社 2004年 ②《電力系統(tǒng)分析學習指導》 徐 政 北京 機械工業(yè)出版社 2003年

③《電力系統(tǒng)分析與設計(Power System Analysis and Design)》（英文版）(美)J.鄧肯.格洛弗（J.Duncan Glovver）,穆盧庫特拉S.薩爾馬

（Mulukutla.S.Sarma）北京 機械工業(yè)出版社 2004、7

④《電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)》王新學 北京 水電出版社 1985年

⑤《電力系統(tǒng)分析》何仰贊、溫增銀 武漢 華中科技大學出版社 2002年1月

⑥《電力系統(tǒng)故障分析》 劉萬順 北京 水利電力出版社 1986年

八、教案制定依據(jù)

本教案根據(jù)長沙理工大學“電力工程及其自動化”專業(yè)《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》教學大綱（2005）和教務處下達的教學時數(shù)編制。

第五篇：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析要點總結(jié)

第一章

概念：指一切不正常的相與相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）之間發(fā)生通路或同一繞組之間的匝間非正常連通的情況。類型：三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相接地短路。

2.電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障會對系統(tǒng)本身造成什么危害？

1）短路故障是短路點附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，由于短路電流的電動力效應，導體

間將產(chǎn)生巨大的機械應力，可能破壞導體和它們的支架。

2）比設備額定電流大許多倍的短路電流通過設備，會使設備發(fā)熱增加，可能燒毀設備。

3）短路電流在短路點可能產(chǎn)生電弧，引發(fā)火災。

4）短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，對用戶造成很大影響。嚴重時會導致系統(tǒng)電壓崩潰，造成電網(wǎng)大面積

停電。

5）短路故障可能造成并列運行的發(fā)電機失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大面積停電。這是短路故障的最嚴重后果。

6）發(fā)生不對稱短路時，不平衡電流可能產(chǎn)生較大的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應出很大的電動勢，干擾附

近的通信線路和信號系統(tǒng)，危及設備和人身安全。

7）不對稱短路產(chǎn)生的負序電流和電壓會對發(fā)電機造成損壞，破壞發(fā)電機的安全，縮短發(fā)電機的使用壽命。

目的是將同步發(fā)電機的變系數(shù)微分方程式轉(zhuǎn)化為常系數(shù)微分方程式，從而為研究同步發(fā)電機的運行問題提供了一種簡捷、準確的方法。

4.同步發(fā)電機磁鏈方程的電感系數(shù)矩陣中為什么會有變數(shù)、常數(shù)或零？

變數(shù)：因為定子繞組的自感系數(shù)、互感系數(shù)以及定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間的互感系數(shù)與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的相對位置θ角有關，變化周期前兩者為π，后者為2π。根本原因是在靜止的定子空間有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。常數(shù)：轉(zhuǎn)子繞組隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，對于其電流產(chǎn)生的磁通，其此路的磁阻總不便，因此轉(zhuǎn)子各繞組自感系數(shù)為常數(shù)，同理轉(zhuǎn)子各繞組間的互感系數(shù)也為常數(shù)，兩個直軸繞組互感系數(shù)也為常數(shù)。

零：因為無論轉(zhuǎn)子的位置如何，轉(zhuǎn)子的直軸繞組和交軸繞組永遠互相垂直，因此它們之間的互感系數(shù)為零。

5.同步發(fā)電機三相短路后，短路電流包含哪些分量？各按什么時間常數(shù)衰減？

1）定子短路電流包含二倍頻分量、直流分量和交流分量；勵磁繞組的包含交流分量和直流分量；D軸阻尼繞組的包含交流分量和直流分量；Q軸阻尼包含交流分量。

2）定子繞組基頻交流分量、勵磁繞組直流分量和阻尼繞組直流分量在次暫態(tài)時按Td’’和Tq’’衰減，在暫態(tài)情況下按Td’衰減；定子繞組的直流分量、二倍頻分量和勵磁繞組交流分量按Ta衰減。

6.用物理過程分析同步發(fā)電機三相短路后各繞組短路電流包含哪些分量？

短路前，定子電流為iwo，轉(zhuǎn)子電流為ifo；三相短路時，定子由于外接阻抗減小，引起一個強制交流分量△iw，定子繞組電流增大，相應電樞反應磁鏈增大。勵磁繞組為保持磁鏈守恒，將增加一個直流分量△ifɑ，其切割定子使定子產(chǎn)生交流分量△iw’。

定子繞組中iwo，iw，iw’不能守恒，所以必產(chǎn)生一個脈動直流，可將其分解為恒定直流分量和二倍頻交流分量。由于勵磁繞組切割定子繞組磁場，因此勵磁繞組與定子中脈動直流感應出一個交變電流△ifw。又因為D軸阻尼與勵磁回路平行，所以同樣含有交流分量和直流分量。

由于假設定子回路電阻為零，定子基頻交流只有直軸方向電樞反應因此Q軸繞組中只有基頻交流分量而沒有直流分量。

第四章

1.額定轉(zhuǎn)速同為3000轉(zhuǎn)/分的汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機，哪一個啟動比較快？

水輪發(fā)電機啟動較快。

水輪機極對數(shù)多于汽輪機的極對數(shù)，由n=60f/p得水輪機的額定轉(zhuǎn)速小于汽輪機的轉(zhuǎn)速，又因為慣性時間常數(shù)為Tj=2.74GD2n2/（1000SB），所以T正比于n2，所以水輪機的Tj比汽輪機小。

（1）電力系統(tǒng)穩(wěn)定性：指當電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下突然受到某種干擾后，能否經(jīng)過一定時間后又

恢復到原來的運行狀態(tài)或者過渡到一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。（2）靜態(tài)穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)收到小干擾后，不發(fā)生非周期性失步或自發(fā)振蕩，自動恢復到初始運行狀態(tài)的能力。（3）暫態(tài)穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)收到小的或大的干擾后，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力。（4）區(qū)別：靜態(tài)穩(wěn)定中，受到的干擾很小，可以用平衡狀態(tài)量上疊加一個小偏移量來表示，轉(zhuǎn)子運動方程可以線性化，能用小干擾法和特征值等線性方法分析問題；暫態(tài)穩(wěn)定中，由于受到大干擾，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，不能將轉(zhuǎn)子運動方程線性化，只能使用數(shù)值方法分析問題。

第五章

D>0時，當Δω>0，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步速，阻尼功率PD為正，阻止轉(zhuǎn)速升高。當Δω<0，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步速，阻尼功率為負，阻止轉(zhuǎn)速進一步降低。故正阻尼對系統(tǒng)穩(wěn)定性有利。D<0時，與上述相反，促使系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)。

（1）無勵磁調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定極限由SEq=0確定，它與PEq的功率極限一致，為圖中的a點。（2）當發(fā)電機裝有按某運行參數(shù)偏移量調(diào)節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器時，如果放大倍數(shù)選擇合適，可以大致保持Eq′= Eq′|0|=常數(shù)。靜態(tài)穩(wěn)定極限由S′Eq=0確定，它與P′Eq的功率極限一致，即圖中的b點。

（3）當發(fā)電機裝有按兩個運行參數(shù)偏移量調(diào)節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器，例如帶電壓校正器的復式勵磁裝置時，如電流放大倍數(shù)合適，穩(wěn)定極限同樣可與S′Eq=0對應，同時電壓校正器也可使發(fā)電機大致保持恒定，則穩(wěn)定極限運行點為圖中的c點。

（4）在裝有PSS或強力式調(diào)節(jié)器情況下，系統(tǒng)穩(wěn)定極限運行點可達圖中的d點，即PUG的最大功率，對應SUG=0。

（1）提高功率極限

1）采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置

2）減小元件電抗：a．采用分裂導線b.采用串聯(lián)電容補償c.改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設置中間補償設備3）提高線路額定電壓等級（作用：a提高靜態(tài)穩(wěn)定性 b降低網(wǎng)損，提高經(jīng)濟性）（2）間接措施

1）改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：加強系統(tǒng)聯(lián)系，使系統(tǒng)間距減小，穩(wěn)定性更好，成為堅強的電網(wǎng)（如，增加輸電回路數(shù)）

2）采用中間補償設備：裝設靜止補償設備SVC（使節(jié)點電壓為常數(shù)，XdΣ減小，提高靜態(tài)穩(wěn)定性）作用：a.抑制電暈（根本作用）b.提高靜態(tài)穩(wěn)定性 c.調(diào)壓

提高靜穩(wěn)原理：分裂導線電抗小，可以減小線路電抗，提高功率極限，從而提高靜穩(wěn)儲備系數(shù)，提高靜態(tài)穩(wěn)定性。

5.串聯(lián)電容作用？原理？

作用：a.提高靜態(tài)穩(wěn)定性（根本作用）b.調(diào)壓 c.調(diào)控潮流 d.提高線路的輸送能力（尤其風電）提高靜穩(wěn)原理：串聯(lián)電容，是線路電抗減?。╔=Xl—Xc），提高功率極限，從而提高靜穩(wěn)儲備系數(shù)，提高靜態(tài)穩(wěn)定性。

第六章

功角δ隨時間變化的曲線δ(t)稱為搖擺曲線。用途：分析暫態(tài)穩(wěn)定性。

提高暫態(tài)穩(wěn)定性措施（根本原理：大擾動后發(fā)電機機械功率和電磁功率的差額(不平衡功率)）

一、改變制動功率 / 發(fā)電機輸出的電磁功率（即提高Pe）

（一）故障的快速切除

從等面積定則角度解釋，如果快速切除故障縮短了故障的持續(xù)時間，切除故障點的δ左移，減小了加速面積，增加了減速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性。

另一方面，快速切除故障也可以使負荷中的電動機端電壓迅速回升，減小電動機失速或停頓的危險，提高負荷穩(wěn)定性。

（二）三相重合閘（自動重合閘）

瞬時性故障提高暫穩(wěn)：減速面積增加，提高暫穩(wěn)永久性故障降低暫穩(wěn)：加速面積增加，降低暫穩(wěn)

（三）單項自動重合閘

單相接地故障時，采用單項重合閘切除故障后相當

于單相斷線，對暫態(tài)穩(wěn)定性影響最小，此外，增加了 減速面積，提高暫穩(wěn)。

（四）對發(fā)電機施行強行勵磁

使功角特性曲線更高，增加了減速面積。

當系統(tǒng)發(fā)生故障而使發(fā)電機端電壓低于額定電壓85%~90%時迅速而大幅度地增加勵磁，從而提高發(fā)電機電動勢，增加發(fā)電機輸出的電磁功率。減小了發(fā)電機機械功率和電磁功率的差額。提高暫穩(wěn)。

（五）電氣制動

原因：增加了電磁功率，消耗了多余的機械功率，使發(fā)電機機械功率和電磁功率的差額減小，減小了加速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性。

原理：串聯(lián)接入的開關處于常閉狀態(tài)，正常情況下電阻不起作用，故障情況下開關閉和，電阻消耗有功，在Pt不變的情況下Pe增加提高了暫穩(wěn)。

并連接入的開關處于常開狀態(tài)，故障時投入電阻，消耗多余的機械功率，使電磁功率增加，減小差額，提高暫態(tài)穩(wěn)定性。

（六）變壓器中性點經(jīng)小電阻接地

是不對稱接地短路故障時的電氣制動，不對稱故障時，零序電流流過變壓器，中性點電阻引起了附加功率，消耗了故障后多余的機械功率，使故障期間的功角特性曲線更高，使電磁功率增加，減小了差額，提高暫穩(wěn)。

但該措施只針對不對稱故障中的接地故障（因為兩相短路沒有零序分量，對稱故障中性點沒有電流）。

（七）輸電線路設置開關站

1.縮小了切除故障的范圍，使切除故障后的功角特性曲線更高，增加了減速面積，提高了暫穩(wěn)。、2.增設開關站使電網(wǎng)更堅強，穩(wěn)定性能更好。

（八）輸電線路采用強行串聯(lián)電容補償

1.故障后，X=XL—Xc，線路電抗減小，故障時的功角特性曲線更高，加速面積更小，暫態(tài)穩(wěn)定性更高。2.不僅可進行參數(shù)補償，還可向系統(tǒng)提供阻尼，抑制振蕩，提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性。

二、改變原動功率 / 原動機輸出的機械功率（即減小Pt）

(一)快速的自動調(diào)速系統(tǒng)或者快速關閉進汽門

1.發(fā)生短路時，保護裝置或?qū)ｉT的檢測控制裝置使快速汽門動作，使原動機的功率迅速下降，以減小加速面積，并增大可能的減速面積，從而使系統(tǒng)在第一個搖擺周期保持暫態(tài)穩(wěn)定。

2.為了減小發(fā)電機振蕩幅度，在功角開始減小時重新開放汽門。重新開放汽門還可以避免系統(tǒng)失去部分有功電源。

(二)聯(lián)鎖切除部分發(fā)電機

故障時，切除部分發(fā)電機相當于減少了等效發(fā)電機組原動機功率。雖然這時等效發(fā)電機的電抗也增大了，致使功率特性略有下降，但總之，切除一臺發(fā)電機能大大增大可能的減速面積，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

為防止系統(tǒng)頻率和電壓過分下降可能會引起頻率崩潰或電壓崩潰，最終導致系統(tǒng)失去穩(wěn)定，在切除部分發(fā)電機之后，可以連鎖切除部分負荷，或者根據(jù)頻率和電壓下降的情況來切除部分負荷。

加強了系統(tǒng)的聯(lián)絡，選用機組單元接線或擴大單元接線方式向遠方的負荷中心輸電，提高了系統(tǒng)暫態(tài)

穩(wěn)定性，使電網(wǎng)更堅強。

三．系統(tǒng)失穩(wěn)后的措施

（一）設置解列點

把故障區(qū)隔離開來，提高了暫穩(wěn)。

如果所有其他提高穩(wěn)定的措施均不能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，可以將系統(tǒng)分解成幾個獨立部分。

（二）短期異步運行再同步所謂“黑啟動”，是在全電網(wǎng)停電的情況下對電網(wǎng)恢復供電。在全網(wǎng)停電的情況下迅速恢復供電是當務之急。因此，必須事先準備好啟動方案，一旦事件發(fā)生，就能按照負荷類型的重要程度先后以最快的速度迅速恢復全網(wǎng)供電，使系統(tǒng)因停電造成的損失最小。

電壓方程： ?ua?

磁鏈方程：

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