第一篇：環(huán)境系統(tǒng)分析課程總結(jié)

環(huán)境系統(tǒng)分析

環(huán)境系統(tǒng)分析是以環(huán)境質(zhì)量的變化規(guī)律、污染物對(duì)人體和生態(tài)的影響、環(huán)境自凈能力以及有關(guān)環(huán)境工程技術(shù)原理為依據(jù)，運(yùn)用系統(tǒng)工程學(xué)的理論和方法，研究如何建立起一個(gè)合理的環(huán)境污染預(yù)防控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并研究如何利用它來分析各種污染控制過程可調(diào)因素（或各種可替換方案）對(duì)環(huán)境目標(biāo)或費(fèi)用、能耗等的影響，以及尋求最優(yōu)決策方案。

環(huán)境系統(tǒng)分析的理論基礎(chǔ)和專門技術(shù)基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)：環(huán)境科學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境工程學(xué)和系統(tǒng)工程學(xué)的基本理論（如運(yùn)籌學(xué)）。專門技術(shù)基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)建模、計(jì)算科學(xué)、環(huán)境影響評(píng)估方法、生命周期評(píng)估、系統(tǒng)化的圖與網(wǎng)絡(luò)分析方法。

《環(huán)境系統(tǒng)分析》是我國(guó)高等學(xué)校環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)包括：1．使學(xué)生了解污染物在水體和大氣中的遷移、擴(kuò)散和變化規(guī)律，建立相應(yīng)的環(huán)境系統(tǒng)模型；

2．使學(xué)生掌握建立環(huán)境數(shù)學(xué)模型的一般知識(shí)；3．使學(xué)生了解湖泊、水庫水體富營(yíng)養(yǎng)化的原因和水體富營(yíng)養(yǎng)化的控制技術(shù)；4．使學(xué)生掌握區(qū)域性環(huán)境污染控制系統(tǒng)規(guī)劃的基本原理和方法；5．使學(xué)生建立采用最優(yōu)化技術(shù)求解水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃問題的概念，并有能力解決一般性問題。本門課程一共有十一個(gè)章節(jié)，主要內(nèi)容有：環(huán)境系統(tǒng)分析概論、數(shù)學(xué)模型概述、環(huán)境質(zhì)量基本模型、水體水質(zhì)模型、流域非點(diǎn)源模型、大氣質(zhì)量模型、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法與模型以及環(huán)境規(guī)劃，還有環(huán)境決策分析。其中，水體水質(zhì)模型主要指內(nèi)陸水體模型，包括湖泊水庫水質(zhì)模型和河流水質(zhì)模型；環(huán)境規(guī)劃包括水環(huán)境規(guī)劃和大氣環(huán)境規(guī)劃。

通過對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)，我們對(duì)環(huán)境系統(tǒng)的分析方法有了一定的了解，它的最大特征是追求環(huán)境系統(tǒng)的最優(yōu)化。

環(huán)境系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法的選用主要有對(duì)確定性問題，可采用線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整體規(guī)劃等。對(duì)非確定性問題，可用馬爾可夫過程，排隊(duì)論，對(duì)策論等方法進(jìn)行最優(yōu)化。有的系統(tǒng)優(yōu)化問題還應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)理論、圖論和模糊數(shù)學(xué)等進(jìn)行最優(yōu)化。

根據(jù)本書前言部分介紹這門課程的學(xué)科基礎(chǔ)包括數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)等，內(nèi)容較為豐富，通過選用其中的不同章節(jié)，可以適用于環(huán)境那個(gè)科學(xué)與工程專業(yè)的本科與研究生教學(xué)要求，也可以作為參與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、規(guī)劃、管理等的技術(shù)人員的參考書。個(gè)人認(rèn)為，這本書所講內(nèi)容大部分以計(jì)算方法為主，通過運(yùn)用不同模型求解各種環(huán)境條件下某種污染物的濃度或者對(duì)不同環(huán)境進(jìn)行合理規(guī)劃。

第二篇：電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

本課程是“電氣工程及其自動(dòng)化”專業(yè)電力方向的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較全面了解電力系統(tǒng)的基本原理和分析方法，為今后從事電力工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)打下良好的基礎(chǔ)。課程教學(xué)基本要求是掌握電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；電力系統(tǒng)故障分析；發(fā)電廠及變電所一、二次系統(tǒng)；電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整分析；電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整；電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性；電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定；電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定；接地和接零概念等電力系統(tǒng)基本理論和知識(shí)。掌握以下基本技能輸電線路和變壓器參數(shù)計(jì)算；電壓和功率分布計(jì)算；短路電流計(jì)算；常見電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置整定和計(jì)算；電氣設(shè)備和導(dǎo)線選擇。應(yīng)具有的基本能力具有參加電力工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)工作所必需的理論知識(shí)和技能，為進(jìn)一步更深入學(xué)習(xí)和實(shí)踐打下基礎(chǔ)。

“《電力系統(tǒng)分析》重點(diǎn)課程”課題于2005年申請(qǐng)并獲得批準(zhǔn)后，課題組成員經(jīng)常組織教學(xué)研究的討論和經(jīng)驗(yàn)交流，如：集體備課，相互觀摩、聽課，在教學(xué)實(shí)踐中結(jié)合我校特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室條件編寫了習(xí)題集和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，并發(fā)表了多篇教學(xué)改革的論文。經(jīng)過多方面的努力，在教務(wù)處等許多部門的幫助下，圓滿地完成課題所提出的優(yōu)秀課程中期任務(wù)。

經(jīng)過對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)01級(jí)、02級(jí)、03級(jí)及專升本ZB03級(jí)、ZB05級(jí)等多屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，課題研究取得了令人滿意的成果。

電力系統(tǒng)分析課程是高等學(xué)校電氣類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，它涉及的基礎(chǔ)理論和知識(shí)面較廣，在同類課程中占有十分重要的地位，該專業(yè)是我校新設(shè)置專業(yè)，目前《電力系統(tǒng)分析》課程已經(jīng)達(dá)到合格課程標(biāo)準(zhǔn)。電力系統(tǒng)分析課程主要介紹了電力系統(tǒng)的基本計(jì)算和穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)分析方法，主要內(nèi)容有 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、電壓調(diào)整、頻率調(diào)整、短路電流計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定、靜態(tài)穩(wěn)定和提高穩(wěn)定的措施、電力系統(tǒng)的一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)、一次設(shè)備的選擇。《電力系統(tǒng)分析》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主干課程，是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)碩士研究生入學(xué)必考的專業(yè)課，也是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課《高電壓技術(shù)》、《發(fā)電廠電氣部分》、《繼電保護(hù)》的重要理論基礎(chǔ)，同現(xiàn)代電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論等領(lǐng)域密切相關(guān)，因此本課程的內(nèi)容也隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而不斷更新和發(fā)展。因此，本課程的建設(shè)具有非常重要的意義。《電力系統(tǒng)分析》課程組共有教師有5人，人員構(gòu)成為：查叢梅副教授、李燕斌講師、徐其迎講師、裴素萍助教，是一支結(jié)構(gòu)合理的教學(xué)梯隊(duì)，其中有的教師具有10年以上講授《電力系統(tǒng)分析》課程的經(jīng)歷。《電力系統(tǒng)分析》課程組統(tǒng)一安排課程的教學(xué)、科研以及相關(guān)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)、答疑、批改作業(yè)等任務(wù)。青年教師均通過崗前培訓(xùn)并有專人指導(dǎo)，傳、幫、帶效果顯著。課程組的教師們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，教學(xué)效果良好，普遍受到學(xué)生們的好評(píng)。學(xué)生評(píng)教均為85分以上。師資隊(duì)伍中具有碩士學(xué)位教師三人，有一人為在讀博士研究生，還有一人正在攻讀碩士研究生。

《電力系統(tǒng)分析》課程的中文教材采用楊淑英主編，中國(guó)電力出版社出版的《電力系統(tǒng)概論》，這本教材是普通高等教育“十五”規(guī)劃教材。課程教學(xué)中推薦教學(xué)參考書為《電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)》，熊信銀主編，華中科技大學(xué)出版社；電力系統(tǒng)分析》（上冊(cè)），諸駿偉主編，水利電力出版社；《電力系統(tǒng)分析》（下冊(cè)），夏道止主編，水利電力出版社；《電力系統(tǒng)分析》，孟祥萍、高燕，高等教育出版社。

本課程有自編配套的習(xí)題集、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和選用的參考教材等教學(xué)輔助材料。并在教學(xué)實(shí)踐中編寫了完整的教學(xué)課件，可供網(wǎng)上學(xué)習(xí)和課外輔導(dǎo)使用。

《電力系統(tǒng)分析》課程理論性強(qiáng),不易理解，加強(qiáng)本課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有助于加深對(duì)理論知識(shí)的理解，通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解并掌握電力系統(tǒng)組成、分析、計(jì)算、及選擇設(shè)備等方面的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生了解并掌握電力系統(tǒng)分析基本實(shí)驗(yàn)的原理和方法，初步掌握對(duì)電力系統(tǒng)分析進(jìn)行一般操作的動(dòng)手能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力，既能幫助學(xué)生增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，加深理解，強(qiáng)化系統(tǒng)概念，又能培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)手操作，獨(dú)立思考的習(xí)慣，使之進(jìn)一步提高分析問題與解決問題的能力。我們結(jié)合長(zhǎng)沙同慶電氣信息有限公司的TQDB—Ⅲ多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)系統(tǒng)和華中科技大學(xué)電力自動(dòng)技術(shù)研究所的WDT—Ⅱ電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)整理編寫了電力系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，作為實(shí)驗(yàn)參考。實(shí)驗(yàn)室基本滿足教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)大綱要求的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，實(shí)驗(yàn)開出率達(dá)到100%。

考核方式一直是教育模式和教學(xué)方法的指揮棒，有什么樣的考核方式必然會(huì)有什么樣的教學(xué)方法，而長(zhǎng)期以來一直憑借期末考試一張卷的模式作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況是導(dǎo)致應(yīng)試教育的根源，在面向素質(zhì)教育、培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的今天，必須從應(yīng)試教育的模式中解脫出來，強(qiáng)調(diào)和加強(qiáng)學(xué)生的綜合能力的培養(yǎng)。在考核方式上我們進(jìn)行了必要的改革，將考試成績(jī)分為平時(shí)成績(jī)、考試成績(jī)。平時(shí)成績(jī)占20%，主要包括學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂參與情況、出勤情況、學(xué)習(xí)主動(dòng)性、完成作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)及運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決問題的能力等?？荚嚦煽?jī)占80%，采用自編試題庫A、B卷同時(shí)統(tǒng)一命題，不僅A、B卷的試題不出現(xiàn)重復(fù)，而且3年內(nèi)，試題不重復(fù)率達(dá)到70%。在命題中，分為基本要求部分和提高部分，前者占三分之二，主要考核學(xué)生掌握基本知識(shí)的情況；后者占三分之一，重在考核學(xué)生的綜合分析能力。在考試后，采用流水評(píng)卷的方式，按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格閱卷，真實(shí)客觀地打分。在試卷評(píng)閱后，科學(xué)地對(duì)考卷情況進(jìn)行分析研究，分析學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握程度，為調(diào)整下一學(xué)的課堂教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度提供必要的參考信息。通過05-06-2學(xué)期教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生考試成績(jī)分布基本合理，最高分人數(shù)最低分人數(shù)都很少，大部分學(xué)生成績(jī)都集中在七、八十分，60-69分人數(shù)稍顯多，試卷中失分較多的題目有第六大題、計(jì)算題的第一小題和第三小題，第一小題為基本概念題，但書上沒有類似的題目，有一定綜合性，本題為7分，平均失分為3—4分，反映出學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力還有些欠缺。第三小題為綜合性題目，基本涵蓋了教材第三章的內(nèi)容，計(jì)算量較大，相當(dāng)多的同學(xué)能夠列出計(jì)算公式，但基本計(jì)算能力差，不能得出正確的計(jì)算結(jié)果，反映了學(xué)生的基本計(jì)算能力和知識(shí)應(yīng)用能力不夠扎實(shí)。

《電力系統(tǒng)分析》課程有齊全的教學(xué)文件和教學(xué)檔案，并且一直是嚴(yán)格執(zhí)行教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃。

目前，學(xué)生獲取知識(shí)的能力較過去相比有明顯的提高，特別是在實(shí)踐能力、人際交往溝通能力和對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力提高等諸方面較為顯著。尚顯不足的是，自學(xué)能力不強(qiáng)，應(yīng)用知識(shí)的能力相對(duì)較弱，因此，如何提高課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣和熱情，提高學(xué)生用所學(xué)過的知識(shí)去分析問題、解決問題的能力，要求我們要去大膽實(shí)踐和逐步完善。

課堂教學(xué)是理論教學(xué)的主體，直接關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量的高低。以基本概念、基本方法為主線，由淺入深地引出要點(diǎn)；因材施教，根據(jù)不同層次的學(xué)生適當(dāng)調(diào)整講課內(nèi)容和深度；將電力系統(tǒng)的最新研究成果和動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生等等，都是我們?cè)谡n堂教學(xué)中一貫努力做到的。為提高教學(xué)效果和水平，我們?cè)谡n程內(nèi)容設(shè)計(jì)上做了大量工作。課程建設(shè)小組成員對(duì)各章的基本內(nèi)容都進(jìn)行了深入剖析，找出其關(guān)鍵內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)。課后要求學(xué)生閱讀參考書和做一些概念性強(qiáng)的習(xí)題，這樣可以使學(xué)生鞏固對(duì)課堂上所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，同時(shí)對(duì)學(xué)生也有一定的約束力和督促作用。而教師則可通過課堂練習(xí)和課后作業(yè)的信息反饋，了解學(xué)生對(duì)已學(xué)內(nèi)容的理解和掌握情況，并依此及時(shí)糾正學(xué)生在對(duì)基本概念和方法理解上的偏差、調(diào)整課堂教學(xué)的進(jìn)度。另外，我們加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)課堂建設(shè)，充分利用校園網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)多媒體課件進(jìn)行網(wǎng)上輔助教學(xué)。

課程組經(jīng)常開展教研活動(dòng)。近年來，開展的教研活動(dòng)所涉及的內(nèi)容有：《電力系統(tǒng)分析》課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容與方法的改革、教材建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、多媒體教學(xué)研究與建設(shè)等，并在2005年9月從事電力系統(tǒng)分析課程教學(xué)的教師參加了“全國(guó)電力工程及其自動(dòng)化教育教學(xué)研討年會(huì)”，收獲非常大，使我們更加明確了努力的方向。由于改進(jìn)了教學(xué)方法，優(yōu)化了知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)學(xué)生嚴(yán)格要求，使學(xué)生增長(zhǎng)了知識(shí)，開闊了眼界，培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用基本理論分析和解決實(shí)際問題的能力，因此在歷屆、各層次的教學(xué)過程中均受到學(xué)生的好評(píng)，取得了良好的教學(xué)效果。歷屆考研的學(xué)生在這門課程上都取得了很好的成績(jī)。

通過對(duì)《電力系統(tǒng)分析》的課程建設(shè)和教學(xué)改革實(shí)踐，取得了一定的成果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1、我們有非常明確的教學(xué)思路，既從課程的體系出發(fā),以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)→系統(tǒng)分析→綜合設(shè)計(jì)作為課程主線,突出電力系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的共性規(guī)律和基本方法，在課程教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)工程背景,注重理論聯(lián)系實(shí)際，突出能力的培養(yǎng)。

2、《電力系統(tǒng)分析》課程是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課的重要理論基礎(chǔ)，在整個(gè)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)課程體系中有承上啟下的作用，通過學(xué)生對(duì)后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，例如《高電壓技術(shù)》、《發(fā)電廠電氣部分》、《繼電保護(hù)》等課程都反映出學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)知識(shí)掌握的比較好。

3、我們正在開發(fā)《電力系統(tǒng)分析》網(wǎng)絡(luò)課堂，在網(wǎng)絡(luò)中，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)的交互性、檢索性等特點(diǎn)來選擇自己需要的內(nèi)容進(jìn)行獨(dú)立學(xué)習(xí)。基于此，我們已經(jīng)將教學(xué)大綱、教案、習(xí)題等教學(xué)內(nèi)容制成網(wǎng)絡(luò)版，從而建立一套自主的，有選擇的學(xué)習(xí)機(jī)制，讓學(xué)生在課余時(shí)間，在網(wǎng)上進(jìn)行學(xué)習(xí)，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，創(chuàng)造性。

4、我們編寫了習(xí)題集，習(xí)題與考核是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、檢查教學(xué)效果、保證教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，也是體現(xiàn)課程要求規(guī)范的重要標(biāo)志。我們編寫的習(xí)題注重基本概念，強(qiáng)調(diào)基本訓(xùn)練，貼近應(yīng)用實(shí)際，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5、在教學(xué)過程和畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們注重新型計(jì)算機(jī)軟件（如：MATLAB）在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，了解和掌握電力系統(tǒng)新技術(shù)和新方向的發(fā)展。學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和應(yīng)用能力得到加強(qiáng)，有些學(xué)生在畢業(yè)找工作期間備受用人單位的青睞,他們?cè)谛碌膷徫簧?能夠很快適應(yīng)工作, 表現(xiàn)出良好的科研能力。

6、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)考取研究生人數(shù)逐年增加，歷屆考研的學(xué)生在這門課程上都取得了很好的成績(jī)。

7、在教學(xué)實(shí)踐中，積極總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)方法，發(fā)表了多篇教學(xué)改革論文。

第三篇：電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)報(bào)告

學(xué)院（部）： 電氣學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：

電氣工程

學(xué)生姓名：

**

指導(dǎo)教師：

****

2014年 6 月 28 日

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

目錄

1電力系統(tǒng)概述和基本概念..................................................1

1.1電力系統(tǒng)概述......................................................1 1.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式..........................................3 2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路..............................................3

2.1電力線路參數(shù)和等值電路............................................4 2.2變壓器、電抗器的參數(shù)和等值電路....................................4 2.3發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)及等值電路......................................5 2.4電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路................................................5 3簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)潮流的分析與計(jì)算............................................6

3.1電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落..............................6 3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算................................................7 3.3環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布................................................7 4電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法................................................7

4.1電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型................................................8 4.2等值變壓器模型及其應(yīng)用............................................8 4.3節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成和修改..........................................8 4.4功率方程和變量及節(jié)點(diǎn)分類..........................................9 4.5高斯-塞德爾法潮流計(jì)算.............................................9 4.6牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算.............................................9 4.7P-Q分解法潮流計(jì)算.................................................9 5電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整.......................................10

5.1電力系統(tǒng)中有功功率的平衡.........................................10 5.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整...............................................11 6電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調(diào)整.......................................11

6.1電力系統(tǒng)中無功功率的平衡.........................................12 6.2電力系統(tǒng)的電壓管理...............................................12 6.3電力系統(tǒng)的幾種調(diào)壓方式...........................................13 6.4電力線路導(dǎo)線截面的選擇...........................................13 7電力系統(tǒng)各元件的序參數(shù)和等值電路.......................................14

I

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

7.1對(duì)稱分量法.......................................................14 7.2同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗和零序電抗...................................14 7.3異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)和等值電路.......................................15 7.4變壓器的零序參數(shù)和等值電路.......................................15 7.5電力系統(tǒng)的序網(wǎng)絡(luò).................................................15 8電力系統(tǒng)故障的分析與實(shí)用計(jì)算...........................................15

8.1由無限大容量電源供電的三相短路的分析與計(jì)算.......................16 8.2電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算.......................................16 8.3電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算...................................16 8.4電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的分析.........................................17 9機(jī)組的機(jī)電特性.........................................................17

9.1電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念.....................................17 9.2同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式.........................................17 9.3發(fā)電機(jī)的功-角特性方程式..........................................18 9.4異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)電特性.............................................18 9.5自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)功-角特性的影響................................18 10電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性..................................................19

10.1電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本概念....................................19 10.2小擾動(dòng)法的基本原理和分析在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性中的應(yīng)用............19 10.3電力系統(tǒng)電壓、頻率及負(fù)荷的穩(wěn)定性................................20 10.4調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響..............................20 10.5保證和提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施..............................20 11電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性..................................................21

11.1電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性概述..........................................21 11.2簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的定性分析................................22 11.3簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的定量分析................................22 11.4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值解法....................................22 11.5提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性額措施....................................23 致謝.....................................................................23

II

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

1電力系統(tǒng)概述和基本概念

通過本章的學(xué)習(xí)，對(duì)電力系統(tǒng)的各種概念和各種接線方式有了一定的了解，本章主要學(xué)習(xí)了：

電力系統(tǒng)是由實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)的各種設(shè)備組成的統(tǒng)一整體。電能生產(chǎn)過程的最主要特點(diǎn)是，電能的生產(chǎn)、輸送和消費(fèi)在同一時(shí)刻實(shí)現(xiàn)。對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是，安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地向用戶供電。電能生產(chǎn)還必須符合環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的額定電壓和額定頻率必須同電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率相適應(yīng)。要了解電源設(shè)備和用電設(shè)備的額定電壓同電力網(wǎng)的額定電壓等級(jí)的關(guān)系。各種不同電壓等級(jí)的電力線路都有其合理的供電容量和供電范圍。

電力網(wǎng)的接線方式反映了電源和電源之間，電源盒負(fù)荷之間的聯(lián)接關(guān)系。不同功能的電力網(wǎng)對(duì)其接線方式有不同的要求。

發(fā)電廠把別種形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓等級(jí)的輸電線路輸送并被分配給用戶，再通過各種電氣設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的別種能量。這些生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體稱為電力系統(tǒng)?；痣姀S的汽輪機(jī)、鍋爐、供熱管道和熱用戶，水電廠的水輪機(jī)和水庫等則屬于與電能生產(chǎn)相關(guān)的動(dòng)力部分。電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)，它包括升降壓變壓器和各種電壓等級(jí)的輸電線路。

在交流電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電設(shè)備都是三相的，這些設(shè)備之間的連接狀況，可以用電力系統(tǒng)接線圖來表示。為簡(jiǎn)單起見，電力系統(tǒng)接線圖一般畫成單線的。

主要知識(shí)點(diǎn)如下總結(jié)所示。1.1電力系統(tǒng)概述

一、電力系統(tǒng)概述

1、電力系統(tǒng)的基本概念

（1）電力系統(tǒng)：是指由生產(chǎn)、輸送、分配電能的設(shè)備，使用電能的設(shè)備以及測(cè)量、繼電保護(hù)、控制裝置乃至能量管理系統(tǒng)所組成的統(tǒng)一整體。

（2）動(dòng)力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上又加上動(dòng)力設(shè)備，統(tǒng)稱為動(dòng)力系統(tǒng)。（3）電力網(wǎng)絡(luò)：電力系統(tǒng)中，各種電壓等級(jí)的輸配電力線路及升降壓變壓器所成為的部分稱為電力網(wǎng)絡(luò)。

2、電力系統(tǒng)的發(fā)展概況

（1）1882年，英國(guó)建成第一座發(fā)電廠，原始線路輸送的是低壓直流電。（2）同年，法國(guó)人德普列茨提高了直流輸電電壓，被認(rèn)為是世界上第一個(gè)電力系

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

統(tǒng)。

（3）1891年，第一條三相交流輸電線路在德國(guó)運(yùn)行，三相交流輸電使輸送功率、輸電電壓、輸電距離日益增大。

（4）目前，大電力系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，甚至出現(xiàn)全國(guó)性和國(guó)際性電力系統(tǒng)。（5）我國(guó)已建成華東、東北、華中、華北、西北、華南六個(gè)跨省電力系統(tǒng)，獨(dú)立的省屬電力系統(tǒng)還有山東、福建、海南、四川和臺(tái)灣系統(tǒng)。

3、電力接線圖

（1）地理接線圖：按比例顯示電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電所相對(duì)地理位置，它反映電力線路的路徑和相互間的聯(lián)接，但不能完全顯示各電力元件間的連接情況。

（2）電氣接線圖：顯示系統(tǒng)中各電力元件之間的電氣聯(lián)系，但不能反映發(fā)電廠和變電所的相對(duì)地理位置。

二、對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求

根據(jù)電能生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)的特殊性，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行有如下三點(diǎn)要求。

1、保證可靠地持續(xù)供電

根據(jù)用戶對(duì)用電可靠性的要求，將負(fù)荷分為三個(gè)等級(jí)：

第一級(jí)負(fù)荷 第二級(jí)負(fù)荷 第三級(jí)負(fù)荷

電力系統(tǒng)供電的可靠性，就是要保證一級(jí)負(fù)荷在任何情況下都不停電，二級(jí)負(fù)荷盡量不停電，三級(jí)負(fù)荷可以停電。

2、保證良好的電能質(zhì)量

良好的電能質(zhì)量有三個(gè)指標(biāo)：電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量。（1）電壓偏移：一般不超過用電設(shè)備額定電壓的±5%。（2）頻率偏移：一般不超過±0.2~ 0.5Hz。

（3）波形畸變率：指各次諧波有效值平方和的方根與基波有效值的百分比。

3、提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般是指火電廠的煤耗以及電廠的廠用電率和電力網(wǎng)的網(wǎng)損率等。

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

1.2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式

1、大接地電流方式的電力系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：快速切除故障，安全性好；經(jīng)濟(jì)性好

缺點(diǎn)：供電可靠性差

2、小接地電流方式的電力系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高；安全性好

缺點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性差；易出現(xiàn)諧振電壓 ??①中性點(diǎn)有效接地方式 ???大電流接地方式??②中性點(diǎn)全接地方式 ??（需要斷路器遮斷單 ???

相接地故障電流的）? ③中性點(diǎn)經(jīng)低電抗、中低電阻接地方式 中性點(diǎn)接地方式????①中性點(diǎn)不接地方式 ???小電流接地方式??（單相接地電弧能夠??②中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式 ???瞬間熄滅的）

2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路

本章主要講述了電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路，三相交流電力系統(tǒng)常用星形等值電路來模擬，對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，可用一相等值電路進(jìn)行分析計(jì)算。本章講的是一相等值電路的參數(shù)。

架空線路的一相等值參數(shù)的計(jì)算公式是在三相對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)下導(dǎo)出的。在一相等值電感中考慮了相間互感的影響。架空線路的換位可使各相的等值參數(shù)接近相等。

采用分裂導(dǎo)線相當(dāng)于擴(kuò)大了導(dǎo)線的等效半徑，因而能減小電感，增大電容。雙繞組變壓器等值電路中的電阻、電抗、電導(dǎo)和電納，可根據(jù)變壓器銘牌中給出的短路損耗、短路電壓、空載損耗和空載電流這四個(gè)數(shù)據(jù)分別算出。對(duì)于三繞組變壓器，電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

要了解三個(gè)繞組的容量比，對(duì)于繞組容量不等的變壓器，如果給出的短路損耗和短路電壓尚未折算為變壓器額定容量下的值，先要進(jìn)行折算，并將折算值分配給各個(gè)繞組，然后再按有關(guān)公式計(jì)算各繞組的電阻和電抗。

電力系統(tǒng)中習(xí)慣采用標(biāo)幺制，一個(gè)物理量的標(biāo)幺值是指該物理量的實(shí)際值與所選基準(zhǔn)值的比值。采用標(biāo)幺制，首先必須選擇基準(zhǔn)值?；鶞?zhǔn)值的選擇，原則上不應(yīng)有什么限制。實(shí)際上基準(zhǔn)值的選擇總是希望有利于簡(jiǎn)化計(jì)算和對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析評(píng)價(jià)。

在多級(jí)電壓的電力網(wǎng)中，基準(zhǔn)功率是全網(wǎng)統(tǒng)一的，基準(zhǔn)電壓則按不同電壓等級(jí)分別選定，一般選為各級(jí)的平均額定電壓。2.1電力線路參數(shù)和等值電路

一、電力線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

1、架空線路

（1）導(dǎo)線

（2）避雷線

（3）桿塔

（4）絕緣子

（5）金具

2、電纜線路

二、電力線路的參數(shù)

三、電力線路的等值電路

由于正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)三相是對(duì)稱的，三相參數(shù)完全相同，三相電壓、電流的有效值相同，所以可用單相等值電路代表三相。因此，對(duì)電力線路只作單相等值電路即可。嚴(yán)格地說，電力線路的參數(shù)是均勻分布的，但對(duì)于中等長(zhǎng)度以下的電力線路可按集中參數(shù)來考慮。這樣，使其等值電路可大為簡(jiǎn)化，但對(duì)于長(zhǎng)線路則要考慮分布參數(shù)的特性。2.2變壓器、電抗器的參數(shù)和等值電路

一、雙繞組變壓器的參數(shù)和等值電路

1、阻抗

（1）電阻。變壓器的短路損耗Pk可近似地等于額定電流通過變壓器時(shí)，高低壓繞組總電阻中的三相有功功率損耗Pr，即Pk=Pr。而三相電阻中的有功功率損耗為

所以

Pr2?3IN2RT?3(SN)R3UNT?SRUN2N2TRT?PUSr2N2N?PUSk2N2N4

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

（2）電抗。在電力系統(tǒng)計(jì)算中，對(duì)于大容量的變壓器其電抗數(shù)值近似等于其阻抗的模的數(shù)值，它的電阻可以忽略不計(jì)。于是變壓器短路電壓的百分?jǐn)?shù)為

所以二、三繞組變壓器的參數(shù)和等值電路

由書中介紹的方法求得電阻、電抗、導(dǎo)納，可得三繞組變壓器的等值電路。

三、自耦變壓器的參數(shù)和等值電路

自耦變壓器和普通變壓器的端點(diǎn)條件相同，二者的短路試驗(yàn)、參數(shù)的求法和等值電路的確定也完全相同。

2.3發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)及等值電路

此節(jié)講了兩部分內(nèi)容，一是發(fā)電機(jī)的電抗和電動(dòng)勢(shì)，講解了發(fā)電機(jī)電抗和電動(dòng)勢(shì)的求法，并可得出發(fā)電機(jī)的等值電路；第二部分講了負(fù)荷的功率、阻抗和導(dǎo)納，詳細(xì)講述了負(fù)荷的功率、阻抗和導(dǎo)納的求法。2.4電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路

為了調(diào)壓的需要，雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組，除主分接頭外，還有若干分接頭可供使用。例如，對(duì)于無載調(diào)壓變壓器容量一般為6300kVA以下者，有三個(gè)分接頭，分別對(duì)應(yīng)電壓為1.05UN、UN、0.95UN，調(diào)壓范圍為±5%UN； 容量為8000kVA以上的變壓器有五個(gè)分接頭，分別從1.05UN、1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN處引出，調(diào)壓范圍為±2×2.5%UN。而變壓器低壓繞組沒有分接頭。

變壓器的額定變比就是主分接頭電壓與低壓繞組額定電壓之比。變壓器實(shí)際變比是運(yùn)行中變壓器的高、中壓繞組實(shí)際使用的分接頭電壓與低壓繞組的額定電壓之比。在電力系統(tǒng)計(jì)算中，有時(shí)采用平均額定電壓之比，此時(shí)變壓器各繞組的額定電壓被看作是其所連電力線路的平均額定電壓。因此變壓器的變比將為變壓器兩側(cè)電力線路平均額定電壓之比。

此節(jié)講了三部分主要內(nèi)容，一是以有名制表示的等值網(wǎng)絡(luò)，主要采用有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率等進(jìn)行運(yùn)算；二是以標(biāo)幺制表示的等值網(wǎng)絡(luò)，主要采用沒有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率等進(jìn)行運(yùn)算；三是等值網(wǎng)絡(luò)的使用和簡(jiǎn)化。Uk(%)?3INUZT?100?3INNUXNTXT(%)UNUk(%)UN?Uk?(?)100SN1003IN電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

3簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)潮流的分析與計(jì)算

潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中一種罪基本的計(jì)算，它的任務(wù)是對(duì)給定的運(yùn)行條件確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如各母線上的電壓、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布及功率損耗等。

開式網(wǎng)絡(luò)一般是指由一個(gè)電源點(diǎn)通過樹狀（輻射狀）網(wǎng)絡(luò)向若干個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)供電的網(wǎng)絡(luò)。潮流計(jì)算的已知條件通常是電源點(diǎn)的電壓和負(fù)荷點(diǎn)的功率，待求的是電源點(diǎn)以外的各節(jié)點(diǎn)電壓和網(wǎng)絡(luò)中的功率分布?？梢圆捎弥鸩奖平姆椒?，將每一輪的計(jì)算分兩個(gè)步驟進(jìn)行，第一步，從負(fù)荷點(diǎn)開始，逆著功率傳送的方向，計(jì)算各支路的功率損耗和功率分布；第二步，從電源點(diǎn)開始，順著功率傳送的方向，計(jì)算各支路的電壓降落。支路計(jì)算順序的確定和兩個(gè)步驟的迭代計(jì)算都可以很方便的用計(jì)算機(jī)來完成。

不計(jì)網(wǎng)絡(luò)損耗時(shí)，兩端供電網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)電源點(diǎn)送出的功率都由兩部分組成，第一部分是負(fù)荷功率，可按照類似于力學(xué)中的力矩平衡公式算出；第二部分是由兩端電壓不等而產(chǎn)生的循環(huán)功率。利用節(jié)點(diǎn)功率平衡條件找出功率分點(diǎn)后，就可在該點(diǎn)將原網(wǎng)絡(luò)拆開，形成兩個(gè)開式網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算主要采用牛頓-拉夫遜法。按電壓的不同表示方法，牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算分為直角坐標(biāo)形式和極坐標(biāo)形式兩種。牛頓-拉夫遜法有很好的收斂性，但要求有合適的初值。

P-Q分解法是極坐標(biāo)形式的牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算的一種簡(jiǎn)化算法。3.1電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落

本節(jié)主要講了四部分主要內(nèi)容。

一是電力線路的功率損耗和電壓降落，詳細(xì)介紹了各個(gè)損耗和電壓降落的計(jì)算方法。對(duì)于電力線路的功率損耗和電壓降落的計(jì)算，可用標(biāo)么制，也可以用有名制。用有名制計(jì)算時(shí)，每相阻抗、導(dǎo)納的單位分別為Ω、S；功率和電壓的單位為MVA、MW、Mvar和kV,功率角為（o）。而以標(biāo)么制計(jì)算時(shí)，δ為rad，所以用rad表示的功率角已是標(biāo)么值。

二是變壓器的功率損耗和電壓降落，變壓器的功率損耗和電壓降落的計(jì)算與電力線路的不同之處在于：

①變壓器以?形等值電路表示，電力線路以?形等值電路表示； ②變壓器的導(dǎo)納支路為電感性，電力線路的導(dǎo)納支路為電容性；

③近似計(jì)算中，取U1?U2?UN，可將變壓器的導(dǎo)納用不變的負(fù)荷代替，即

?SyT??PyT?j?Q~yT?PU1000U0212N?I0%SNU1100UN22?P01000?jI0%100SN6

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

三是電力網(wǎng)絡(luò)的電能損耗，四是運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率。3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算

一、簡(jiǎn)單開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算，其計(jì)算的步驟和內(nèi)容如下：

1、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的元件參數(shù)

2、潮流計(jì)算。

二、變電所較多的開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布

當(dāng)已知末端電壓時(shí)，可以用已知末端電壓及末端功率的方法逐段推算至始端，從而算出各支中功率及各點(diǎn)電壓。

當(dāng)已知始端電壓時(shí)，就相當(dāng)于已知始端電壓和末端負(fù)荷的情況：

開始由末端向始端推算時(shí)，設(shè)全網(wǎng)電壓都為網(wǎng)絡(luò)的額定電壓，僅計(jì)算各元件中的功率損耗而不用計(jì)算電壓，從而求出全網(wǎng)的功率分布；

然后由始端電壓及計(jì)算所得的始端功率向末端逐段推算出電壓降落，從而求出各點(diǎn)電壓。此時(shí)不必重新計(jì)算功率損耗與功率分布。3.3環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布

本節(jié)主要講解了環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的潮流分布、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)變換法、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的經(jīng)濟(jì)功率分布。

為了降低網(wǎng)絡(luò)的功率損耗，可采用的調(diào)整控制潮流的手段主要有三種：（1）串聯(lián)電阻。其作用是以其容抗抵償線路的感抗。將其串聯(lián)在環(huán)式網(wǎng)絡(luò)中阻抗相對(duì)過大的線段上，可起轉(zhuǎn)移其他重載線段上流通功率的作用。

（2）串聯(lián)電抗。其作用與串聯(lián)電容相反，主要是限流。將其串聯(lián)在重載線段上可避免該線段過載。但由于其對(duì)電壓質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性有不良影響，這一手段未曾推廣。

（3）附加串聯(lián)加壓器。其作用在于不但可以調(diào)電壓大小，還可調(diào)電壓的相位角，使環(huán)網(wǎng)產(chǎn)生一環(huán)流功率，可使強(qiáng)制循環(huán)功率與自然分布功率的疊加達(dá)到理想值。

4電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法

第三章討論簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算，理解了與之相關(guān)的各種物理現(xiàn)象。對(duì)于復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算，一般必須借助電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行。運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)，一般要完成以下步驟：

1、建立電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型

2、確定解算方法

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

3、制定計(jì)算流程和編制計(jì)算程序

本章將著重討論前兩項(xiàng)，主要闡述在電力系統(tǒng)潮流的實(shí)際計(jì)算中常用的、基本的方法。

實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算主要采用牛頓-拉夫遜法。按電壓的不同表示方法，牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算分為直角坐標(biāo)形式和極坐標(biāo)形式兩種。牛頓-拉夫遜法有很好的收斂性，但要求有合適的初值。

P-Q分解法是極坐標(biāo)形式的牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算的一種簡(jiǎn)化算法。4.1電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型

電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型指的是將網(wǎng)絡(luò)有關(guān)參數(shù)及其相互關(guān)系歸納起來，組成可以反映網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)學(xué)方程式組。也就是對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、變量和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間相互關(guān)系的一種數(shù)學(xué)描述。有：

1、節(jié)點(diǎn)電壓方程

2、回路電流方程

3、割集電壓方程等

節(jié)點(diǎn)電壓方程又分為以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程和以節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程。

4.2等值變壓器模型及其應(yīng)用

一、變壓器為非標(biāo)準(zhǔn)變比時(shí)的修正

無論采用有名制或標(biāo)么制，凡涉及多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算，在精確計(jì)算時(shí)都必須將網(wǎng)絡(luò)中所有參數(shù)和變量按市價(jià)變比歸算到同一電壓等級(jí)。實(shí)際上，在電力系統(tǒng)計(jì)算中總是有些變壓器的實(shí)際變比不等于變壓器兩側(cè)所選電壓基準(zhǔn)值之比，也就是不等于標(biāo)準(zhǔn)變比，而且變壓器的變比在運(yùn)行中是可以改變的。這將使每改變一次變比都要從新計(jì)算元件參數(shù)，很不方便。下面將介紹另一種可等值地體現(xiàn)變壓器電壓變換功能的模型。

二、等值變壓器模型

三、等值變壓器模型的應(yīng)用 4.3節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成和修改

一、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成

節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的計(jì)算歸納總結(jié)如下：

1、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的階數(shù)等于電力網(wǎng)絡(luò)中除參考點(diǎn)（一般為大地）以外的節(jié)點(diǎn)數(shù)。

2、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是稀疏矩陣，其各行非對(duì)角非零元素的個(gè)數(shù)等于對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)所連的不接地支路數(shù)。

3、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的對(duì)角元素，即各節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納等于相應(yīng)節(jié)點(diǎn)所連支路的導(dǎo)納之

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

和，即

分。

6、對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的變壓器，采用計(jì)及非標(biāo)準(zhǔn)變比時(shí)以導(dǎo)納表示的等值電路，并將之接入網(wǎng)絡(luò)中。然后按此等值電路用前述方法很方便地形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。在實(shí)際程序中，往往直接計(jì)算變壓器支路對(duì)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的影響。

二、第二部分介紹節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改。4.4功率方程和變量及節(jié)點(diǎn)分類

該節(jié)主要介紹了功率方程、變量的分類和節(jié)點(diǎn)的分類。實(shí)際計(jì)算時(shí)，對(duì)非線性節(jié)點(diǎn)方程要用迭代法解算。本節(jié)將以最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)列出系統(tǒng)的功率方程，進(jìn)而對(duì)電力系統(tǒng)的變量和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類，為電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法打下基礎(chǔ)。4.5高斯-塞德爾法潮流計(jì)算

對(duì)具有數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)的大電力系統(tǒng)，求解潮流的方程通常是非線性代數(shù)方程。利用電子計(jì)算機(jī)計(jì)算潮流已出現(xiàn)了很多解算方法，多是以迭代計(jì)算為基礎(chǔ)，本節(jié)介紹高斯-塞德爾迭代法。

本節(jié)主要講解了高斯-塞德爾迭代法迭代格式、對(duì)網(wǎng)絡(luò)中PV節(jié)點(diǎn)的考慮、功率及功率損耗的計(jì)算。

4.6牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算

牛頓-拉夫遜法是目前廣泛應(yīng)用的解非線性方程式組的迭代方法，也是目前廣泛采用的電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法，其收斂性好，但該法對(duì)初始值要求比較嚴(yán)格。4.7P-Q分解法潮流計(jì)算

P-Q分解法是從簡(jiǎn)化以極坐標(biāo)表示的牛頓-拉夫遜法潮流修正方程基礎(chǔ)上派生出來的，是考慮到電力系統(tǒng)本身特點(diǎn)的。

Yii??yiij?i4、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的非對(duì)角元素 等于節(jié)點(diǎn) 和 間支路導(dǎo)納的負(fù)值，即

Yij?Yji??yij??1zij5、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是對(duì)稱方陣，因此一般只需要求取這個(gè)矩陣的上三角或下三角部

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

5電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整

頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在額定頻率下的有功功率平衡，并留有必要的備用容量，是保證頻率質(zhì)量的基本前提。要了解有功功率平衡的基本內(nèi)容及各種備用容量的作用。

負(fù)荷變化將引起頻率偏移，系統(tǒng)中凡裝有調(diào)速器，又尚有可調(diào)容量的發(fā)電機(jī)組都自動(dòng)參與頻率調(diào)整，這就是頻率的一次調(diào)整，只能做到有差調(diào)節(jié)。頻率的二次調(diào)整由主調(diào)頻廠承擔(dān)，調(diào)頻機(jī)組通過調(diào)頻器移動(dòng)機(jī)組的功率頻率靜特性，改變機(jī)組的有功輸出以承擔(dān)系統(tǒng)的負(fù)荷變化，可以做到無差調(diào)節(jié)。主調(diào)頻廠應(yīng)有足夠的調(diào)整容量，具有能適應(yīng)負(fù)荷變化的調(diào)整速度，調(diào)整功率時(shí)還應(yīng)符合安全與經(jīng)濟(jì)原則。

利用負(fù)荷和機(jī)組的功率頻率靜特性可以分析頻率的調(diào)整過程和調(diào)整結(jié)果。全系統(tǒng)的頻率是統(tǒng)一的，調(diào)頻問題涉及整個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)線路有功功率不超出容許范圍時(shí)，有功電源的分布不會(huì)妨礙頻率的調(diào)整。而無功功率平衡和調(diào)壓?jiǎn)栴}則宜于接地區(qū)解決。

在進(jìn)行各類電廠的負(fù)荷分配時(shí)，應(yīng)根據(jù)各類電廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，力求做到合理利用國(guó)家動(dòng)力能源，盡量降低發(fā)電能耗和發(fā)電成本。5.1電力系統(tǒng)中有功功率的平衡

一、頻率變化對(duì)用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響

系統(tǒng)頻率的變化將引起工業(yè)用戶的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，這將影響產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)頻率降低，使電動(dòng)機(jī)有功功率降低，將影響所有的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的出力。頻率的不穩(wěn)定，將會(huì)影響電子設(shè)備的準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)頻率的變化，對(duì)發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)本身也十分有害。發(fā)電廠的廠用機(jī)械多使用異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，系統(tǒng)頻率降低使電動(dòng)機(jī)出力降低，若頻率降低過多，將使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)引起嚴(yán)重后果。

二、電力系統(tǒng)中有功功率的平衡和備用容量

1、頻率的一次調(diào)整（或稱為一次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的，是對(duì)一次負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。

2、頻率的二次調(diào)整（或稱為二次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn)行的，是對(duì)二次負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。

3、頻率的三次調(diào)整（或稱為三次調(diào)頻）是對(duì)三次負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。將在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，按照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠之間進(jìn)行分配。

三、各類發(fā)電廠的特點(diǎn)及合理組合

四、有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

5.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率——頻率靜態(tài)特性

當(dāng)頻率變化時(shí)，電力系統(tǒng)中的有功功率負(fù)荷也將發(fā)生變化。當(dāng)電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中有功負(fù)荷隨頻率的變化特性稱為負(fù)荷的有功功率-頻率靜態(tài)特性。

二、頻率的一次調(diào)整

由于負(fù)荷突增，發(fā)電機(jī)組功率不能及時(shí)變動(dòng)而使機(jī)組減速，系統(tǒng)頻率下降，同時(shí)，發(fā)電機(jī)組功率由于調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負(fù)荷功率因其本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少，經(jīng)過一個(gè)衰減的振蕩過程，達(dá)到新的平衡。

三、頻率的二次調(diào)整

當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)幅度較大（0.5%~1.5%），周期較長(zhǎng)（幾分鐘），僅靠一次調(diào)頻作用不能使頻率的變化保持在允許范圍內(nèi)，這時(shí)需要籍調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)頻器動(dòng)作，以使發(fā)電機(jī)組的功頻特性平行移動(dòng)，從而改變發(fā)電機(jī)的有功功率以保持系統(tǒng)頻率不變或在允許范圍內(nèi)。

四、調(diào)頻廠的選擇 調(diào)頻廠須滿足的條件：

1、調(diào)整的容量應(yīng)足夠大；

2、調(diào)整的速度應(yīng)足夠快；

3、調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性能應(yīng)該好；

4、注意系統(tǒng)內(nèi)及互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題。通過分析各種電廠的特點(diǎn)，調(diào)頻廠的選擇原則為：

1、系統(tǒng)中有水電廠時(shí)，選擇水電廠做調(diào)頻廠；

2、當(dāng)水電廠不能做調(diào)頻廠時(shí)，選擇中溫中壓火電廠做調(diào)頻廠。

6電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調(diào)整

電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平同無功功率平衡密切相關(guān)。為了確保系統(tǒng)的運(yùn)行電壓具有正常水平，系統(tǒng)擁有的無功功率電源必須滿足正常電壓水平下的無功需求，并留有必要的備用容量?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)在不同的運(yùn)行方式下可能分別出現(xiàn)無功不足和無功過剩的情況，都應(yīng)有相應(yīng)的解決措施。

從改善電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)損考慮，必須盡量做到無功功率的就地平衡，盡量減少無功功率的長(zhǎng)距離的和跨電壓級(jí)的傳送，這是實(shí)現(xiàn)有效的電壓調(diào)整的基本條件。

要掌握各種調(diào)壓手段的基本原理，具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，適用條件，以及與別種措

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

施的配合應(yīng)用等問題。

電壓質(zhì)量問題可以分地區(qū)解決。將中樞點(diǎn)電壓控制在合理的范圍內(nèi)，在輔以各種分散安排的調(diào)壓措施，就可以將各用戶處的電壓保持在容許的偏移范圍內(nèi)。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的電壓和無功功率控制應(yīng)以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為目標(biāo)。本章主要是從保證電壓質(zhì)量方面討論了無功功率平衡和電壓調(diào)整的問題。

必須指出，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，系統(tǒng)運(yùn)行條件日趨復(fù)雜。對(duì)電力系統(tǒng)的無功平衡和電壓質(zhì)量問題也要有新的認(rèn)識(shí)。

在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工況下，不僅要做好供求關(guān)系緊張條件下的無功功率平衡，也要妥善解決無功功率供過于求時(shí)的平衡問題。隨著超高壓輸電線路的發(fā)展和城市電網(wǎng)中電纜線路的增多，無功功率過剩的問題將會(huì)日顯突出。

在電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程中，充分利用無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償提供電壓支持，是改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段。對(duì)新型無功補(bǔ)償裝置的合理控制還能阻尼系統(tǒng)的功率振蕩。

在改善電壓質(zhì)量方面，無功補(bǔ)償不能只限于減小系統(tǒng)的電壓偏移，還能更全面的提高電壓質(zhì)量。

6.1電力系統(tǒng)中無功功率的平衡

一、無功功率負(fù)荷和無功功率損耗

1、無功功率負(fù)荷

無功功率負(fù)荷是以滯后功率因數(shù)運(yùn)行的用電設(shè)備（主要是異步電動(dòng)機(jī)）所吸收的無功功率。一般綜合負(fù)荷的功率因數(shù)為0.6-0.9。

2、電力系統(tǒng)的無功損耗

二、無功功率電源

電力系統(tǒng)的無功功率電源包括同步發(fā)電機(jī)、同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器和靜止補(bǔ)償器等。

三、無功功率的平衡

電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求：系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。6.2電力系統(tǒng)的電壓管理

一、中樞點(diǎn)電壓管理

電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓得目的，就是要采取各種措施，使用戶處的電壓偏移保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。但由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷較多，如對(duì)每個(gè)用電設(shè)備電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，不僅不經(jīng)濟(jì)而且無必要。因此，電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可通過監(jiān)視、調(diào)整電壓中樞點(diǎn)電壓來實(shí)現(xiàn)。

電壓中樞點(diǎn)是指某些可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線。因?yàn)?/p>

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

很多負(fù)荷都由這些中樞點(diǎn)供電，如能控制住住這些電的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移。于是，電力系統(tǒng)電壓調(diào)整問題也就轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＷC各中樞點(diǎn)的電壓偏移不超出給定范圍的問題。

二、電壓調(diào)整的基本原理

擁有較充足的無功功率電源是保證電纜系統(tǒng)有較好的運(yùn)行電壓水平的必要條件，但是要使所有用戶的電壓質(zhì)量都符合要求，還必須采用各種調(diào)壓手段。

電壓調(diào)整的措施：

1、調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓VG；

2、改變變壓器的變比k1、k2；

3、改變功率分布P+jQ（主要是Q），使電壓損耗△V變化；

4、改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX（主要是X），改變電壓損耗△V。6.3電力系統(tǒng)的幾種調(diào)壓方式

一、改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)壓

這種調(diào)壓手段是一種不需要耗費(fèi)投資，且是最直接的調(diào)壓方法，應(yīng)首先考慮采用。發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整是借助于調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓，以改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁電流，就可以改變發(fā)電機(jī)定子端電壓。

二、改變變壓器變比調(diào)壓

三、改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率分布調(diào)壓

當(dāng)電力系統(tǒng)中無功電源不足時(shí)，就不能單靠改變變壓器變比調(diào)壓。而需要在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)對(duì)所缺無功進(jìn)行補(bǔ)償，這樣也就改變了電力網(wǎng)中無功功率的分布。6.4電力線路導(dǎo)線截面的選擇

電力線路導(dǎo)線的投資在電力線路總投資中所占的比重較大，在一般35~110Kv架空電力線路中，導(dǎo)線投資約占30%左右。正確地選擇電力線路的導(dǎo)線截面，對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高電能的質(zhì)量至關(guān)重要。

一、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面

二、按機(jī)械強(qiáng)度的要求選擇導(dǎo)線最小容許截面

二、按機(jī)械強(qiáng)度的要求選擇導(dǎo)線最小容許截面

三、按導(dǎo)線的長(zhǎng)期發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面

四、按電暈臨界電壓選擇導(dǎo)線截面

五、按容許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面

六、選擇導(dǎo)線截面基本方法的應(yīng)用：

工廠電力網(wǎng)——持續(xù)容許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度

中、低壓配電力網(wǎng)——（長(zhǎng)線路）容許電壓損耗（短線路）容許電流損耗

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

農(nóng)村電力網(wǎng)——容許電壓損耗 區(qū)域電力網(wǎng)——經(jīng)濟(jì)電流密度

7電力系統(tǒng)各元件的序參數(shù)和等值電路

對(duì)稱分量法是分析電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障的有效方法。在三相參數(shù)對(duì)稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量具有獨(dú)立性。

電力系統(tǒng)各元件零序和負(fù)序電抗的計(jì)算是本章的重點(diǎn)。某元件的各序電抗是否相同，關(guān)鍵在于，該元件通一不同序的電流時(shí)，所產(chǎn)生的磁通將遇到什么樣的磁阻，各相之間將產(chǎn)生怎樣的互感影響。各相磁路獨(dú)立的三相靜止元件的各序電抗相等，靜止元件的正序電抗和負(fù)序電抗相等。由于相間互感的助增作用，架空線路的零序電抗要大于正序電抗，架空地線的存在又使輸電線的零序電抗有所減小。

變壓器的各序漏抗相等，變壓器的零序勵(lì)磁電抗則同其貼心結(jié)構(gòu)有關(guān)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的各序電抗互不相等。

制訂序網(wǎng)時(shí)，某序網(wǎng)絡(luò)應(yīng)包含該序電流通過的所有元件，負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與正序網(wǎng)絡(luò)相同，但為無源網(wǎng)絡(luò)。

三相零序電流大小同相位，必須經(jīng)過大地形成通路，制訂序網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)從故障點(diǎn)開始，仔細(xì)查明序網(wǎng)絡(luò)電流的通路情況。變壓器的零序等值電路只能在YN側(cè)與系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，d側(cè)和Y側(cè)都同系統(tǒng)斷開，d側(cè)還須自行短接。在一相零序網(wǎng)絡(luò)中，中性點(diǎn)接地阻抗須以其三倍值表示。零序網(wǎng)絡(luò)也是無源網(wǎng)絡(luò)。7.1對(duì)稱分量法

對(duì)稱分量法：由一組不對(duì)稱三相系統(tǒng)的三個(gè)相量可以分解出三相對(duì)稱的正序、負(fù)序、零序；反之由三相對(duì)稱的正序、負(fù)序、零序也可以合成一組不對(duì)稱三相系統(tǒng)的相量。

7.2同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗和零序電抗

一、同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗

定義：發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的負(fù)序電壓的同步頻率分量與流入定子繞組負(fù)序電流的同步頻率分量的比值。

二、同步發(fā)電機(jī)的零序電抗

定義：施加在發(fā)電機(jī)端的零序電壓的同步頻率分量與流入定子繞組的零序電流的同步頻率的分量的比值。由定子繞組的漏抗確定。

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

7.3異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)和等值電路

一、異步電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)和等值電路

二、異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)序和零序參數(shù) 7.4變壓器的零序參數(shù)和等值電路

1、零序電壓施加在變壓器繞組的三角形側(cè)或不接地星形側(cè)時(shí)，無論另一側(cè)繞組的接線方式如何，變壓器中都沒有零序電流流通。這種情況下，變壓器的零序電抗X0= ∞。

2、零序電壓施加在繞組連接成接地星形一側(cè)時(shí)，大小相等，相位相同的零序電流將通過三繞組經(jīng)中性點(diǎn)流入大地，構(gòu)成回路。但在另一側(cè)，零序電流流通的情況則隨該側(cè)的接線方式而異。7.5電力系統(tǒng)的序網(wǎng)絡(luò)

1、利用對(duì)稱分量法分析電力系統(tǒng)的各種不對(duì)稱故障，首先應(yīng)該繪出與系統(tǒng)各序阻抗相對(duì)應(yīng)的序網(wǎng)絡(luò)，利用序網(wǎng)絡(luò)依次求得待求電量的各序分量之后，再進(jìn)行合成，求得最終結(jié)果。

2、在制定各序網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一般從故障點(diǎn)做起，根據(jù)各序電流的流通路徑，確定各序網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，由各元件的序阻抗構(gòu)成一個(gè)完整的序網(wǎng)絡(luò)。

8電力系統(tǒng)故障的分析與實(shí)用計(jì)算

對(duì)于各種不對(duì)稱短路，都可以對(duì)短路點(diǎn)列寫各序網(wǎng)絡(luò)的電勢(shì)方程，根據(jù)不對(duì)稱短路的不同類型列寫邊界條件方程。聯(lián)立求解這些方程可以求得短路點(diǎn)電壓和電流的各序分量。

簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的另一種有效解法是，根據(jù)故障邊界條件組成復(fù)合序網(wǎng)。在復(fù)合序網(wǎng)中短路點(diǎn)的許多變量被消去，只剩下正序電流一個(gè)待求量。

根據(jù)正序電流的表達(dá)式，可以歸納出正序等效定則，即不對(duì)稱短路時(shí)，短路點(diǎn)正序電流與在短路點(diǎn)每相加入附加電壓而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。

為了計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)的各相電壓和不同支路的各相電流，應(yīng)先確定電流和電壓的各序分量在網(wǎng)絡(luò)中的分布。在將各序量組合成各相量時(shí)，特別注意正序和負(fù)序?qū)ΨQ分量經(jīng)過Y，d接法的變壓器時(shí)要分別轉(zhuǎn)過不同的相位。

不對(duì)稱短路分析計(jì)算的原理和方法，同樣適用于不對(duì)稱斷線故障。必須注意，橫向故障和縱向故障的故障端口節(jié)點(diǎn)的組成是不同的。

為了統(tǒng)一各種不同類型故障數(shù)學(xué)模型的建立方法，引入了端口矩陣的概念。所謂端

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

口，即是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)對(duì)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的注入電流總是大小相等，符號(hào)相反。節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣是端口阻抗矩陣的特例。節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素的物理概念可以延伸到端口阻抗矩陣。

在研究復(fù)雜不對(duì)稱故障時(shí)，為了處理好全系統(tǒng)對(duì)稱分量基準(zhǔn)相的統(tǒng)一性和各處故障特殊相的隨意性，需要在故障邊界條件方程中引入移相系數(shù)。對(duì)于發(fā)生在星形-三角形接法變壓器兩側(cè)的故障，為了考慮正序和負(fù)序分量經(jīng)過變壓器后會(huì)產(chǎn)生不同的相位移動(dòng)，也需要在邊界條件中引入相應(yīng)的移相系數(shù)。

無論哪一類故障，本章都采用網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障口的電勢(shì)方程和故障口邊界條件方程聯(lián)立求解的方法，求出故障口電流和電壓的各序分量之后，再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電流和電壓的分布計(jì)算。

本章和第六章一樣，也是應(yīng)用阻抗矩陣建立故障計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。但是所有的方程式也只涉及與故障口節(jié)點(diǎn)號(hào)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素。因此，在實(shí)際計(jì)算中只需要形成全系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，根據(jù)計(jì)算要求算出與故障口節(jié)點(diǎn)號(hào)相關(guān)的某幾列節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素即可，不必形成全系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣。8.1由無限大容量電源供電的三相短路的分析與計(jì)算

一、無限大容量電源

電源距短路點(diǎn)的電氣距離較遠(yuǎn)時(shí)，由短路而引起的電源送出功率的變化遠(yuǎn)小于電源的容量，則該電源為無限大容量電源。

二、無限大容量電源供電的三相短路暫態(tài)過程的分析

三、短路的沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率

四、無限大容量電源供電的三相短路的電流周期分量有效值的計(jì)算 8.2電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算

電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算，主要是計(jì)算非無限大容量電源供電時(shí)，電力系統(tǒng)三相短路電流周期分量的有效值，該有效值是衰減的。本節(jié)主要學(xué)習(xí)了起始次暫態(tài)電流的計(jì)算、沖擊電流和短路電流最大有效值、電流分布系數(shù)和轉(zhuǎn)移阻抗、應(yīng)用曲線法求任意時(shí)刻短路電流周期分量的有效值、三相短路電流的計(jì)算機(jī)算法。8.3電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算

電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，無論是單相接地短路、兩相短路還是兩相接地短路，只是在短路點(diǎn)出現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，而其它部分三相仍舊是對(duì)稱的。

根據(jù)正序等效定則，不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)的正序電流值等于在短路點(diǎn)每相接入附加阻抗 而發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流值。因此，三相短路的運(yùn)算曲線可以用來確定不對(duì)稱短路過程中任意時(shí)刻的正序電流。其計(jì)算步驟如下：

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

（1）元件參數(shù)計(jì)算及等值網(wǎng)絡(luò)。（2）化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)求各序等值電抗。（3）計(jì)算電流分布系數(shù)。

（4）求出各電源的計(jì)算電抗和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移電抗。（5）查運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流。

（6）若要求提高計(jì)算準(zhǔn)確度，可進(jìn)行有關(guān)的修正計(jì)算。8.4電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的分析

電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行包括單相斷線和兩相斷線，如下圖所示。非全相運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)只在斷口處出現(xiàn)了縱向三相不對(duì)稱，其他部分的結(jié)構(gòu)仍然是對(duì)稱的，故也稱為縱向不對(duì)稱故障。

9機(jī)組的機(jī)電特性

本章介紹了發(fā)電機(jī)的基本方程，為電力系統(tǒng)暫態(tài)過程研究準(zhǔn)備基礎(chǔ)知識(shí)。理想同步電機(jī)內(nèi)各繞組電磁量的關(guān)系可用一組微分方程和一組代數(shù)方程來描述。在a、b、c坐標(biāo)系的磁鏈方程中，有許多系數(shù)是轉(zhuǎn)子角的周期函數(shù)。

在研究電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題時(shí)，有時(shí)還要考慮到自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的作用。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題又可分為電源的穩(wěn)定性和負(fù)荷的穩(wěn)定性，前者是指同步發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性，后者是指異步電動(dòng)機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

要分析電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，首先就要討論同步發(fā)電機(jī)組和異步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電特性。即機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式和同步發(fā)電機(jī)組的功-角特性方程式。其中同步發(fā)電機(jī)組是電力系統(tǒng)最主要的電源，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性起了主導(dǎo)的作用。因此對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究主要是研究同步發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。9.1電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念 穩(wěn)定的基本概念：

電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過一定時(shí)間后回到原來的運(yùn)行狀態(tài)或者過渡到一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的問題。如果能夠，則認(rèn)為系統(tǒng)在該運(yùn)行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。反之，若系統(tǒng)不能回到原來的運(yùn)行狀態(tài)或者不能建立一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，則說明系統(tǒng)的狀態(tài)變量沒有一個(gè)穩(wěn)定值，而是隨著時(shí)間不斷增大或震蕩，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。9.2同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式

本節(jié)主要學(xué)習(xí)了同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式，其轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方程式是電力系統(tǒng)穩(wěn)定

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

性分析和計(jì)算中最基本的方程式。它可以描述電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)間或發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它也是用來判斷電力系統(tǒng)受擾動(dòng)后能否保持穩(wěn)定性的最直接根據(jù)。9.3發(fā)電機(jī)的功-角特性方程式

發(fā)電機(jī)的功-角特性：發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率和功率角的關(guān)系。

一、隱極式發(fā)電機(jī)的功-角特性方程式

1、以空載電動(dòng)勢(shì)和直軸同步電抗表示發(fā)電機(jī)

2、以交軸暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)

二、凸極式發(fā)電機(jī)的功-角特性方程式

1、以空載電動(dòng)勢(shì)和交直軸同步電抗表示發(fā)電機(jī)

2、以交軸暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)

三、多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功-角特性方程式

將整個(gè)系統(tǒng)化簡(jiǎn)為N網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)除了保留發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)以外，已消除了網(wǎng)絡(luò)中全部聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

四、網(wǎng)絡(luò)接線及參數(shù)對(duì)有功功率功-角特性的影響

1、串聯(lián)電抗的影響：功率極限下降了

2、串聯(lián)電阻的影響：

3、并聯(lián)電阻的影響

4、并聯(lián)電抗的影響

五、關(guān)于同步發(fā)電機(jī)的等值電路

對(duì)于隱極式發(fā)電機(jī)，只有以空載電動(dòng)勢(shì)和同步電抗或以直軸暫態(tài)電抗后的電動(dòng)勢(shì) 和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)時(shí)，才能繪出其等值電路

對(duì)于凸極式發(fā)電機(jī)，只有以虛構(gòu)電動(dòng)勢(shì)和交軸同步電抗以等值空載電動(dòng)勢(shì)和等值同步電抗或以直軸暫態(tài)電抗后的電動(dòng)勢(shì)和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)時(shí)，才能繪出其等值電路。

9.4異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)電特性

本節(jié)主要講了異步電動(dòng)機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程式和電磁轉(zhuǎn)矩。9.5自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)功-角特性的影響

一、無自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓的變化

當(dāng)不調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流而保持發(fā)電機(jī)的空載電動(dòng)勢(shì)不變時(shí)，隨著發(fā)電機(jī)輸出有功功率的增加，功率角也要增大，因而發(fā)電機(jī)端電壓下降。

二、自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)功-角特性的影響

由功-角特性方程式，可以看出，由于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用，使空載電動(dòng)勢(shì)

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

隨功率角的增大而增大，從而使與不再是正弦關(guān)系。為了定性分析自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)功-角特性的影響，對(duì)于不同的電動(dòng)勢(shì)值，作出了一組正弦功-角特性曲線族，它們的幅值與空載電動(dòng)勢(shì)成正比。

10電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性

基于運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論的小擾動(dòng)法是分析運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的嚴(yán)格方法。未受擾運(yùn)動(dòng)是否具有穩(wěn)定性，必須通過受擾運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)才能判定；當(dāng)擾動(dòng)很小時(shí)，非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在一定條件下，可以用它的一次近似的線性小擾動(dòng)方程來判定。由于一次近似方程是齊次方程，判定系統(tǒng)是否具有靜態(tài)穩(wěn)定性，只取決于方程的系數(shù)矩陣而不需要求解擾動(dòng)方程，用于電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，可以不必再去注意具有隨機(jī)性質(zhì)的擾動(dòng)形式和初值，這也是電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定與暫態(tài)穩(wěn)定性質(zhì)上的根本差異。以上是學(xué)習(xí)與運(yùn)用小擾動(dòng)法分析計(jì)算電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定必須掌握的重要概念。

本章以簡(jiǎn)單系統(tǒng)為例，針對(duì)簡(jiǎn)單模型和較為精細(xì)模型進(jìn)行分析論述，其處理方法完全可用于實(shí)際電力系統(tǒng)。

功率極限是指發(fā)電機(jī)功率特性的最大值；穩(wěn)定極限是指保持靜態(tài)穩(wěn)定下發(fā)電機(jī)所能輸送的最大功率，不許嚴(yán)格區(qū)分這兩個(gè)重要的概念。還應(yīng)注意，復(fù)雜電力系統(tǒng)不能從理論上求出其功率極限和穩(wěn)定極限。然而，在許多場(chǎng)合下，仍然可以將實(shí)際電力系統(tǒng)近似地簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單系統(tǒng)，應(yīng)用功率極限的概念來定性的估計(jì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

具有等效負(fù)阻尼系數(shù)的電力系統(tǒng)是不能穩(wěn)定運(yùn)行的，其失去穩(wěn)定的形式是周期性的不斷增大振蕩幅度。

自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以提高功率極限和穩(wěn)定運(yùn)行范圍。由于調(diào)節(jié)器的某些環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生負(fù)阻尼作用，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸送功率增大到一定程度，調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼完全抵消并超過系統(tǒng)固有的正阻尼，使系統(tǒng)等效阻尼為負(fù)值時(shí)，系統(tǒng)將自發(fā)振蕩而失去靜態(tài)穩(wěn)定，這使勵(lì)磁調(diào)節(jié)器提高穩(wěn)定性的效果受到限制。10.1電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本概念

電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性指的是正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)承受微小的、瞬時(shí)出現(xiàn)但又立即消失的擾動(dòng)后，恢復(fù)它原有運(yùn)行狀況的能力；或者，這種擾動(dòng)雖不消失，但可用原有的運(yùn)行狀況近似地表示新運(yùn)行狀況的可能性。

10.2小擾動(dòng)法的基本原理和分析在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性中的應(yīng)用

一、小擾動(dòng)法的基本原理

李雅普諾夫運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

二、用小擾動(dòng)法分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性

三、小擾動(dòng)法理論的實(shí)質(zhì)

小擾動(dòng)法是根據(jù)受擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的線性化微分方程式組的特征方程式的根，來判斷未受擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)是否穩(wěn)定的方法。

如果特征方程式的根都位于復(fù)數(shù)平面上虛軸的左側(cè)，未受擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)；反之，只要有一個(gè)根位于虛軸的右側(cè)，未受擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)就是不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。10.3電力系統(tǒng)電壓、頻率及負(fù)荷的穩(wěn)定性

一、電力系統(tǒng)電壓的靜態(tài)穩(wěn)定性

二、電力系統(tǒng)頻率的靜態(tài)穩(wěn)定性

三、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)穩(wěn)定性 10.4調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響

計(jì)及自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)作用時(shí)電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程是非常復(fù)雜的。為了理解調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響，本節(jié)中僅介紹最簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的不連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用，且發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)。然后，對(duì)電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性作簡(jiǎn)單綜述。本節(jié)主要有以下內(nèi)容：

一、不連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響

二、對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的簡(jiǎn)單綜述 10.5保證和提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施

根本措施—縮短“電氣距離”，也就是減小各電氣元件的阻抗，主要是電抗。

一、采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置

如果按運(yùn)行狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)調(diào)節(jié)，則可以維持發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)。這相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的電抗減小為零。

二、減小線路電抗

采用分裂導(dǎo)線，可以減小架空電力線路的電抗。

三、提高電力線路的額定電壓

在電力線路始末端電壓間相位角保持不變的前提下，沿電力線路傳輸?shù)挠泄β蕦⒔频嘏c電力線路額定電壓的平方成正比。換言之，提高電力線路的額定電壓相當(dāng)于減小電力線路的電抗。

四、采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償

五、改善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

11電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性

本章從定性分析和定量計(jì)算兩個(gè)方面論述了電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的分析計(jì)算方法。功角隨時(shí)間變化的特性，是判斷電力系統(tǒng)能否保持暫態(tài)穩(wěn)定的重要依據(jù)，在定性分析中，應(yīng)掌握好以下幾點(diǎn)：

1、不平衡功率的符號(hào)決定了發(fā)電機(jī)加速度的符號(hào)，兩者的符號(hào)相同。

2、加速度的符號(hào)決定了相對(duì)速度的變化方向，但與當(dāng)時(shí)的相對(duì)速度的符號(hào)無關(guān)。加速度為正時(shí)，相對(duì)速度將增大，反之則減小。

3、相對(duì)速度的符號(hào)決定了功角的變化方向，但與當(dāng)時(shí)的加速度的符號(hào)無關(guān)。相對(duì)速度的符號(hào)為正時(shí)，功角將增大，反之則減小。

等面積定則是基于能量守恒原理導(dǎo)出的。發(fā)電機(jī)受大擾動(dòng)后轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)代表動(dòng)能增量的加速面積與減速面積相等時(shí)，轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度達(dá)到零值。應(yīng)用等面積定則，可以確定發(fā)電機(jī)受擾后轉(zhuǎn)子相對(duì)角的振蕩幅度，即確定最大和最小搖擺角，可以判定發(fā)電機(jī)能否保持暫態(tài)穩(wěn)定。

等面積定則雖然是從最簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)引出的，但是其原理對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)也是適用的。

本章介紹的暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)值計(jì)算的兩種方法，都是把時(shí)間分成一個(gè)個(gè)小段，在一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)對(duì)描述暫態(tài)穩(wěn)定過程的方程進(jìn)行近似的求解，以得到一些變量在一系列時(shí)間離散點(diǎn)上的數(shù)值。分段計(jì)算法是把發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)近似看成等加速運(yùn)動(dòng)；改進(jìn)歐拉法則把轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)在一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)近似看成等速運(yùn)動(dòng)。兩種算法具有同等級(jí)的精度。當(dāng)發(fā)電機(jī)采用簡(jiǎn)化模型和負(fù)荷用恒定阻抗模型時(shí)，分段計(jì)算法的計(jì)算量要比歐拉法少得多。

本章還介紹了可用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定實(shí)際計(jì)算的發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)、原動(dòng)機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)、負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)等的數(shù)學(xué)模型。11.1電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性概述

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)承受一定大小的、瞬時(shí)出現(xiàn)但又立即消失的擾動(dòng)后，恢復(fù)到近似它原有運(yùn)行狀況的能力?；蛘哌@種擾動(dòng)不消失，但系統(tǒng)可從原有的運(yùn)行狀況安全的過渡到新的運(yùn)行狀況的能力。

一、大擾動(dòng)的原因

1、負(fù)荷的突然變化

2、切除或投入系統(tǒng)的主要元件

3、電力系統(tǒng)的短路故障，其對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)最為嚴(yán)重。

二、主要短路故障類型

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

1、三相短路，最嚴(yán)重，最危險(xiǎn)。發(fā)生次數(shù)6%-7%

2、兩相接地短路和兩相短路，危險(xiǎn)程度僅次于三相短路，發(fā)生次數(shù)23%-24%。

3、單相短路，影響程度最小，發(fā)生次數(shù)一般可占70%左右。

三、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算中的基本假設(shè)

四、有關(guān)計(jì)算的簡(jiǎn)化規(guī)定

11.2簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的定性分析

首先介紹了各種運(yùn)行情況下的功角特性，然后對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的定性分析。11.3簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的定量分析

一、等面積原則

故障發(fā)生后，從始起角 到故障切除瞬間所對(duì)應(yīng)的角這段時(shí)間里，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子受到過剩轉(zhuǎn)矩的作用而加速。可以證明：過剩轉(zhuǎn)矩對(duì)相對(duì)角位移所作的功等于轉(zhuǎn)子在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能的增加。

等面積定則：加速面積和減速面積相等

1、最大可能減速面積≥加速面積，穩(wěn)定。

2、最大可能減速面積＜加速面積，不穩(wěn)定。

3、加速面積=減速面積： 加速面積與減速面積的計(jì)算

1、初始狀態(tài)。

2、過程劃分及功率特性。

3、新平衡點(diǎn)及不穩(wěn)定平衡點(diǎn)

4、S加，S減。

5、判斷。

二、極限切除角

1、極限切除角時(shí)切除，利用最大可能的減速面積；

2、切除角大于極限切除角，系統(tǒng)失穩(wěn)；

3、切除角小于極限切除角，系統(tǒng)穩(wěn)定。

實(shí)際需要知道的是為保證系統(tǒng)穩(wěn)定必須在多少時(shí)間之內(nèi)切除故障線路，也就是要知道極限切除角對(duì)應(yīng)的極限切除時(shí)間。11.4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值解法

一、分段計(jì)算法

二、改進(jìn)歐拉法

電力系統(tǒng)分析課程總結(jié)

11.5提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性額措施

一、快速切除故障和自動(dòng)重合閘

二、強(qiáng)行勵(lì)磁和快速關(guān)閉汽門

三、電氣制動(dòng)和變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地

四、采用單元接線方式

五、連鎖切機(jī)和切除部分負(fù)荷

六、系統(tǒng)解列、異步運(yùn)行和再同步

致謝

感謝****老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；在這一學(xué)期的學(xué)習(xí)中，楊老師無論在知識(shí)學(xué)習(xí)中，還是在人生道路上都給與我們很大的指導(dǎo)，為我們的未來指明了方向。

第四篇：《環(huán)境系統(tǒng)分析》教學(xué)大綱

《環(huán)境系統(tǒng)分析》教學(xué)大綱

英文名稱:Environmental systematic Analysis 學(xué) 分:2學(xué)分 學(xué) 時(shí):32學(xué)時(shí) 理論學(xué)時(shí):32學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí):0學(xué)時(shí) 教學(xué)對(duì)象:環(huán)境工程專業(yè)

先修課程:高等數(shù)學(xué),最優(yōu)化,環(huán)境科學(xué)與工程基礎(chǔ) 教學(xué)目的: 本課程是環(huán)境工程專業(yè)本科生的選修課程,是一門從理論上探討環(huán)境系統(tǒng)分析基本方法的課程.通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握系統(tǒng)的基本概念和基本理論,了解環(huán)境系統(tǒng)分析與環(huán)境管理的關(guān)系,學(xué)會(huì)用環(huán)境系統(tǒng)分析,預(yù)測(cè),模擬,規(guī)劃的基本方法和技術(shù),形成系統(tǒng)優(yōu)化的環(huán)境保護(hù)及管理思想,為學(xué)生從事環(huán)境管理,環(huán)境規(guī)劃工作提供基本的理論,思想,方法和技術(shù).教學(xué)要求: 本課程教學(xué)與學(xué)習(xí)要側(cè)重于環(huán)境系統(tǒng)分析的基本理論,方法和技術(shù);掌握環(huán)境系統(tǒng)的模型化及模擬技術(shù);能夠?qū)Νh(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)化與綜合分析,為進(jìn)一步的環(huán)境規(guī)劃與管理課程學(xué)習(xí)及今后參與環(huán)境系統(tǒng)決策打下基礎(chǔ).教學(xué)內(nèi)容: 一,緒論(2學(xué)時(shí))系統(tǒng)及其特征,系統(tǒng)分析的基本概念,環(huán)境系統(tǒng)分析的目標(biāo)與任務(wù) 基本要求: 了解系統(tǒng)的分類及其特征,了解系統(tǒng)分析的基本概念,理解環(huán)境系統(tǒng)分析的目標(biāo),任務(wù)與分類.二,系統(tǒng)模型化(4學(xué)時(shí))數(shù)學(xué)模型概念,模型的建立,模型的參數(shù)估值與檢驗(yàn),靈敏度分析 基本要求: 掌握數(shù)學(xué)模型的定義,掌握數(shù)學(xué)模型的建立方法和過程,掌握線性回歸分析,曲線擬合及參數(shù)估計(jì)等數(shù)學(xué)建模問題,掌握數(shù)學(xué)模型的驗(yàn)證與誤差分析方法.重點(diǎn): 數(shù)學(xué)模型的建立方法和過程 難點(diǎn): 模型的參數(shù)估值與檢驗(yàn),數(shù)學(xué)模型誤差分析方法 三,環(huán)境基本模型(6學(xué)時(shí))污染物在環(huán)境介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)特征,基本模型的建立,非穩(wěn)定源排放的解析解,基本模型的穩(wěn)態(tài)解,污染物在均勻流場(chǎng)中的分布特征,環(huán)境質(zhì)量模型的數(shù)值解 基本要求: 掌握污染物在環(huán)境介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)特征,了解環(huán)境基本模型的建立過程,理解并掌握污染物在均勻流場(chǎng)中的分布特征,掌握對(duì)流擴(kuò)散方程的解析解和應(yīng)用方法,以及污染物到達(dá)對(duì)岸和完成橫向均勻混合的距離,了解環(huán)境質(zhì)量模型的數(shù)值解方法.重點(diǎn): 污染物在環(huán)境介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)特征,非穩(wěn)定源排放的解析解以及基本模型的穩(wěn)態(tài)解,污染物在均勻流場(chǎng)中的分布特征 難點(diǎn): 環(huán)境基本模型的建立過程,環(huán)境質(zhì)量模型的數(shù)值解方法 四,河流水質(zhì)模型(6學(xué)時(shí))基本水質(zhì)問題,單一河段水質(zhì)模型,多河段水質(zhì)模型,河口水質(zhì)模型 基本要求: 了解河流中的基本水質(zhì)問題,掌握守恒污染物在均勻流場(chǎng)和非守恒污染物在均勻河流中的兩類水質(zhì)模型的概念和典型模型的解,掌握河流的Streeter-Phelps模型的含義,S-P模型的解和Thomas等改進(jìn)模型,了解河口水質(zhì)模型部分.重點(diǎn): 守恒污染物在均勻流場(chǎng)和非守恒污染物在均勻河流中的兩類水質(zhì)模型的概念和典型模型的解,河流的Streeter-Phelps模型的含義,S-P模型的解和Thomas等改進(jìn)模型 五,湖泊與水庫水質(zhì)模型(2學(xué)時(shí))湖泊水庫的水質(zhì)特征,營(yíng)養(yǎng)源與營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷,箱式水質(zhì)模型,豎向溫度分布模型,綜合水質(zhì)模型 基本要求: 熟悉湖泊和水庫的水質(zhì)特征,理解湖泊與水庫的營(yíng)養(yǎng)源與營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷,了解湖泊,水庫的箱式水質(zhì)模型,豎向溫度分布模型與綜合水質(zhì)模型 重點(diǎn): 湖泊和水庫的水質(zhì)特征,湖泊與水庫的營(yíng)養(yǎng)源與營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷,湖泊與水庫的箱式水質(zhì)模型 難點(diǎn): 湖泊與水庫的箱式水質(zhì)模型,深湖與水庫的溫度模型,湖泊水庫的生物學(xué)模型 六,空氣質(zhì)量模型(4學(xué)時(shí))污染源預(yù)測(cè)和污染源清單,箱式空氣質(zhì)量模型,高架點(diǎn)源擴(kuò)散模型,線源與面源模型,參數(shù) 基本要求: 掌握主要大氣污染物和污染源種類,了解其特點(diǎn);掌握氣溫層結(jié),干絕熱直減率,位溫,逆溫的概念,認(rèn)識(shí)氣溫層結(jié)與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系;掌握各種不同條件下高斯模式的應(yīng)用公式;掌握煙氣抬升高度與地面最大濃度的計(jì)算公式, 學(xué)習(xí)利用常規(guī)氣象資料確定大氣穩(wěn)定度的分級(jí)和獲得大氣湍流擴(kuò)散參數(shù)的方法,認(rèn)識(shí)點(diǎn)源,線源,面源以及特殊氣象條件下大氣污染物擴(kuò)散模式的處理方法.重點(diǎn): 主要大氣污染物和污染源種類,氣溫層結(jié),干絕熱直減率,位溫,逆溫的概念,各種不同條件下高斯模式的應(yīng)用公式,利用常規(guī)氣象資料確定大氣穩(wěn)定度的分級(jí)和獲得大氣湍流擴(kuò)散參數(shù)的方法 難點(diǎn): 點(diǎn)源,線源,面源以及特殊氣象條件下大氣污染物擴(kuò)散模式的處理方法 七,水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃(4學(xué)時(shí))系統(tǒng)構(gòu)成與分類,規(guī)劃的依據(jù),水質(zhì)最優(yōu)規(guī)劃,水資源-水質(zhì)系統(tǒng)規(guī)劃 基本要求: 掌握水污染控制系統(tǒng)的構(gòu)成與分類,理解進(jìn)行水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃的依據(jù),掌握排放口處理最優(yōu)規(guī)劃與水資源-水質(zhì)系統(tǒng)規(guī)劃方法.重點(diǎn): 水污染控制系統(tǒng)的構(gòu)成,規(guī)劃的依據(jù),排放口處理最優(yōu)規(guī)劃方法 難點(diǎn): 排放口處理最優(yōu)規(guī)劃方法,水資源-水質(zhì)系統(tǒng)規(guī)劃方法 八,空氣污染控制系統(tǒng)規(guī)劃(2學(xué)時(shí))空氣污染控制過程及其特點(diǎn),掌握比例下降規(guī)劃與地面濃度控制規(guī)劃方法,空氣質(zhì)量-經(jīng)濟(jì)-能源系統(tǒng)規(guī)劃 基本要求: 掌握大氣污染控制的過程,了解比例下降規(guī)劃與地面濃度控制規(guī)劃方法,理解空氣質(zhì)量-經(jīng)濟(jì)-能源系統(tǒng)規(guī)劃方法.重點(diǎn): 比例下降規(guī)劃方法,地面濃度控制規(guī)劃方法 難點(diǎn): 比例下降規(guī)劃方法,地面濃度控制規(guī)劃方法,空氣質(zhì)量-經(jīng)濟(jì)-能源系統(tǒng)規(guī)劃方法 九,一般決策方法(2學(xué)時(shí))環(huán)境決策的基本概念,常用決策分析工具,最優(yōu)化決策,多目標(biāo)決策 基本要求: 掌握環(huán)境決策的基本概念,理解常用決策分析的主要內(nèi)容與步驟,了解常用的決策分析工具.重點(diǎn): 常用決策分析的主要內(nèi)容與步驟 難點(diǎn): 常用的決策分析工具.參考書: 程聲通,陳毓齡,環(huán)境系統(tǒng)分析,北京:高等教育出版社 1990 高廷耀主編, 水污染控制工程,北京:高等教育出版社,1989 韋鶴平編著,環(huán)境系統(tǒng)工程,上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1993 海思 D A.環(huán)境系統(tǒng)最優(yōu)化,北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1987 列奇 L.G,環(huán)境系統(tǒng)工程.北京:水利出版社,1987

第五篇：環(huán)境系統(tǒng)分析教案

第一章環(huán)境系統(tǒng)分析概論

一、系統(tǒng)及其特征

系統(tǒng)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上相互獨(dú)立又相互制約的、執(zhí)行特定功能的元素組成的有機(jī)整體。系統(tǒng)的元素又稱為子系統(tǒng)，每一個(gè)系統(tǒng)又是—個(gè)比它更大的系統(tǒng)的子系統(tǒng)。

任何一個(gè)系統(tǒng)都具有整體性、相關(guān)性、目的性、階層性和環(huán)境適應(yīng)性的特征。

二、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化旨在研究系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)之間的分布規(guī)律和分布秩序，為系統(tǒng)模型化奠定基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)模型解析法是研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化的有效工具。

結(jié)構(gòu)模型解析法是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化的常用方法。結(jié)構(gòu)模型解析法從一堆雜亂的元素人手，通過構(gòu)建有向連接圖、相鄰矩陣、可達(dá)性矩陣以及對(duì)矩陣的區(qū)域分解和級(jí)間分解，確定各子系統(tǒng)在系統(tǒng)中的位置，建立系統(tǒng)的遞階結(jié)構(gòu)模型。

三、系統(tǒng)分析方法

系統(tǒng)分析是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行有目的、有步驟的探索和研究過程，它運(yùn)用科學(xué)的方法和工具，確定一個(gè)系統(tǒng)所應(yīng)具備的功能和相應(yīng)的環(huán)境條件，以確定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的最佳方案。

系統(tǒng)分析的基本過程是對(duì)系統(tǒng)的分解和綜合，通?？梢苑譃橄率隽鶄€(gè)階段：明確問題的范圍和性質(zhì)、設(shè)立目標(biāo)、收集資料、建立模型、制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行綜合分析。

系統(tǒng)分析的基本內(nèi)容是系統(tǒng)的模型化、最優(yōu)化和決策分析。

四、環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)分析

在研究人與環(huán)境這個(gè)矛盾統(tǒng)一體時(shí)，把由兩個(gè)或兩個(gè)以上的和環(huán)境保護(hù)、污染與控制有關(guān)的要素組成的有機(jī)整體稱為環(huán)境系統(tǒng)。

環(huán)境系統(tǒng)分析的兩大任務(wù)是：研究環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分之間的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，尋求最佳的污染防治體系；研究環(huán)境質(zhì)量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，尋求經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的途徑。應(yīng)用系統(tǒng)分析方法解決上述環(huán)境問題的顯著特點(diǎn)是通過模型化和最優(yōu)化來協(xié)調(diào)環(huán)境系統(tǒng)中各要素之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)——。

[習(xí)題及題解]

1．什么是系統(tǒng)?一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)具備哪些特征?

2．系統(tǒng)的各種特征在模型化和最優(yōu)化過程中各起什么作用?

3．簡(jiǎn)述系統(tǒng)分析的研究對(duì)象與研究?jī)?nèi)容。

4．簡(jiǎn)述系統(tǒng)分析的基本原理和方法。

5．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化的目的和意義何在?

第二章數(shù)學(xué)模型概述

[內(nèi)容簡(jiǎn)介]

一、定義和分類

根據(jù)對(duì)研究對(duì)象所觀察到的現(xiàn)象及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，歸結(jié)成一套反映數(shù)量關(guān)系的數(shù)學(xué)公式和具體算法，用來描述對(duì)象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這套公式和算法稱為數(shù)學(xué)模型。

數(shù)學(xué)模型可以從不同的角度進(jìn)行分類：

按照變量和時(shí)間的關(guān)系，可以分為動(dòng)態(tài)模型和穩(wěn)態(tài)模型；

按照變量之間的關(guān)系，可以分為線性模型和非線性模型；

按照變量的變化規(guī)律，可以分為確定性模型和隨機(jī)模型；

按照模型的用途，可以分別模擬模型和管理模型；

按照模型中參數(shù)的特征，可以分為集中參數(shù)模型和分布參數(shù)模型。

二、模型的建立

一切應(yīng)用于實(shí)際的模型，都必須滿足下述要求：要有足夠的精度；模型的形式要力求簡(jiǎn)單實(shí)用；模型的依據(jù)要充分；模型中應(yīng)具有可控變量。

—個(gè)模型的建立，大體要經(jīng)歷以下步驟。

1．?dāng)?shù)據(jù)的收集和分析

數(shù)據(jù)收集可以通過兩個(gè)途徑：利用已有數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)采樣。要盡可能多地占有與研究對(duì)象有關(guān)的數(shù)據(jù)和資料，包括與研究對(duì)象直接相關(guān)的數(shù)據(jù)(如大氣環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、污染源數(shù)據(jù)等)和間接相關(guān)的數(shù)據(jù)(如氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃數(shù)據(jù)等)。

對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，通常要繪制成變量的時(shí)間過程線、空間變化曲線或各種表格以分析事物的發(fā)展變化規(guī)律。

要保證數(shù)據(jù)的可靠什。

2．模型結(jié)構(gòu)的選擇

模型的結(jié)構(gòu)可分為白箱、灰箱和黑箱三種。白箱模型即機(jī)理模型，它是以客觀事物的變化規(guī)律為基礎(chǔ)建立起來的?；蚁淠Ｐ陀址Q半機(jī)理模型，若僅知道各因素之間質(zhì)的關(guān)系，并不確切明了量的關(guān)系，還需用一個(gè)或多個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來加以定量化。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)要借助觀測(cè)數(shù)據(jù)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。黑箱模型又稱輸入—輸出模型。它是根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)據(jù)建立各個(gè)變量之間的關(guān)系，而完全不追究其內(nèi)在機(jī)理的純經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

3．參數(shù)估計(jì)

一個(gè)灰箱模型中存在著至少一個(gè)待定參數(shù)，這些參數(shù)的值要根據(jù)實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)加以確定。

4．模型的檢驗(yàn)和修正

用實(shí)測(cè)的輸人—輸出數(shù)據(jù)和已確定了參數(shù)的模型計(jì)算的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定模型是否滿足精度要求。若模型計(jì)算誤差超過了預(yù)定的界限，則可通過修正參數(shù)或調(diào)整模型結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，并需要新估計(jì)參數(shù)和模型驗(yàn)證。

三、模型參數(shù)估計(jì)方法

模型參數(shù)估值通常有基于同歸擬合的方法、基于試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)的方法及基于搜索的方法三類。

1．基于回歸擬合的方法

(1)圖解法

凡給定的公式可以直接描述成一條直線，或經(jīng)適當(dāng)處理后能轉(zhuǎn)換為直線時(shí)，可將自變量和因變量的各對(duì)應(yīng)點(diǎn)繪于直角坐標(biāo)系中，用直尺連成盡可能靠近各個(gè)點(diǎn)的直線。若直線表達(dá)為

y＝b+mx

則上述直線的斜率就是式中的m，y軸上的截距即為式中的6。(2)一元線性回歸分析

線性問歸分析有兩個(gè)假設(shè)：①所有自變量的值均不存在誤差，因變量的值則含有測(cè)量誤差；②與各測(cè)量點(diǎn)擬合最好的直線為能使各點(diǎn)到直線的豎向偏差(因變量偏差)的平方和最小的直線。若模型形式為y＝b+mz，則可得下式：

(3)多元線忭間歸分析

多元線性回歸分析與一元線性回歸分析原理相同。可建交起類似一元線性回歸分析中的目標(biāo)函數(shù)來估計(jì)未知參數(shù)。

2．基于試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)的方法

(1)試驗(yàn)法

物理意義明確的參數(shù)可通過試驗(yàn)測(cè)定的方式輔助確定，比如耗氧速度常數(shù)、復(fù)氧速度常數(shù)等，測(cè)定方法參見后面章節(jié)或環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)書籍。

(2)經(jīng)驗(yàn)公式法

利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算一些使用頻率高的參數(shù)，如復(fù)氧速度常數(shù)、大氣擴(kuò)散方程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差等經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)。

(3)基于搜索的方法

根據(jù)搜索方式的不同，基于搜索的方法可分為網(wǎng)格法(枚舉法)、最優(yōu)化方法和隨機(jī)采樣方法等?；谒阉鞯姆椒ㄟm用于較復(fù)雜模型的參數(shù)估計(jì)以及計(jì)算機(jī)輔助F的參數(shù)自動(dòng)識(shí)別(Auto Calibration)。

網(wǎng)格法

設(shè)有幾個(gè)待定參數(shù)，其中O(i＝1，2，…，n)的搜索區(qū)間為(a；b)。如果把區(qū)間分成m÷等分，分點(diǎn)為O(A＝o，1，2，…，m)，其中口；O＝d／，d；”’＝b，則參數(shù)空間o＝(Jl，O，…，Jn)被劃分成ml，mz，…，m。個(gè)網(wǎng)格。計(jì)算所有網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)，L的目標(biāo)函數(shù)值，選取其中最小值所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值作為最優(yōu)參數(shù)估計(jì)值。

第三章環(huán)境質(zhì)量基本模型

[內(nèi)容簡(jiǎn)介]

一、污染物在環(huán)境介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)特征

污染物進(jìn)人環(huán)境后的運(yùn)動(dòng)形式比較復(fù)雜，既有隨著介質(zhì)的推流遷移運(yùn)動(dòng)，也有污染物質(zhì)點(diǎn)的分散運(yùn)動(dòng)，以及污染物的衰減轉(zhuǎn)化運(yùn)動(dòng)。

1．推流遷移

推流遷移是指污染物在氣流或水流作用下產(chǎn)生的位置移動(dòng)。推流遷移只能改變污染物所處的位置，不能降低污染物的濃度。其遷移通量為：

守恒物質(zhì)進(jìn)人環(huán)境后僅隨介質(zhì)運(yùn)動(dòng)而改變位置，因分散作用不斷向周圍擴(kuò)散而降低其初始濃度，但它在介質(zhì)中的總量不變。

非守恒物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境后，除了隨介質(zhì)流動(dòng)而改變位置，并不斷擴(kuò)散而降低濃度外，還因自身的衰減而不斷降低其總量。

污染物在環(huán)境中的衰減過程墓本上符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，即

dc/dt=kc—一Ac

式中，c為污染物濃度；‘為反應(yīng)時(shí)間；A為污染物降解速度常數(shù)。

二、環(huán)境質(zhì)量基本模型與解析解

1.零維模型

(1)模型形式

第四章內(nèi)陸水域水質(zhì)模型

[內(nèi)容簡(jiǎn)介]

一、基本水質(zhì)問題

污水排人水域之后，從污水排放口到污染物在水域中達(dá)到均勻分布，通常要經(jīng)歷豎向混合和橫向混合兩個(gè)階段。河流中存在著以下的水質(zhì)墓本問題。

①生物化學(xué)分解 水體中的有機(jī)物由于生物降解而消耗河流中的溶解氧。生物化學(xué)反應(yīng)可用一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)式表達(dá)。

②人氣復(fù)氧 水中溶解氧的主要來源是大氣。氧氣由大氣進(jìn)入河水的質(zhì)量傳遞速度與河水中的氧虧成正比。

③光合作用 水牛植物的光合作用是水體中溶解氧的另一個(gè)重要的來源。

④藻類的呼吸作用 藻類的呼吸消耗水中的溶解氧。

⑤底棲動(dòng)物和沉淀物的耗氧 底棲動(dòng)物耗氧的主要原因是由于底泥中的耗氧物質(zhì)返回到水中和底泥頂層耗氧物質(zhì)的氧化分解。

二、湖泊水庫水質(zhì)模型

1．湖泊和水庫的水質(zhì)特征

湖泊和水庫中的水流速很低，停留時(shí)間很長(zhǎng)，它們屬于靜水環(huán)境，具有相對(duì)比較封閉的水生生態(tài)系統(tǒng)。富營(yíng)養(yǎng)化是湖泊和水庫中最基本的水質(zhì)問題。

在水深較大的湖泊和水庫中，水溫和水質(zhì)的豎向分層是常見的水質(zhì)特征。水溫的豎向分布隨四季氣溫的變化呈規(guī)律性變化。在大多數(shù)時(shí)間里，湖泊與水庫的水質(zhì)呈豎向分層狀態(tài)。

2．完全混合模型

完全混合模型又稱箱式模型，是一種從宏觀上研究湖泊、水庫中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)平衡的輸入—產(chǎn)出關(guān)系的模型。

(1)沃倫威德爾模型

①模型的基本形式 假定湖泊、水庫中某種營(yíng)養(yǎng)物的濃度是輸入、輸出和在湖泊、水庫內(nèi)沉積的該種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的量的函數(shù)：

y＝Ic一，CVQC

式中，y為湖泊或水庫的容積，m3；C為某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度，8／m’；／c為某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的總負(fù)荷，g／a；s為營(yíng)養(yǎng)物在湖泊或水庫中的沉積速度常數(shù)，1／a；Q為湖泊或水庫出流的流量，m3／a。

若令帥刷系數(shù)r＝Q，則上述方程為：

dC/dt=Jc

②模型的解析解 給定初始條件，模型解析解為：

[內(nèi)容簡(jiǎn)介]

一、河口及近岸海域水文特征

1．河門水文特征

(1)非穩(wěn)定性棍合

潮汐和風(fēng)的作用，導(dǎo)致河口與近岸水流在半天或一天內(nèi)呈周期性變化，以及小周期的隨機(jī)性變化。流動(dòng)的非恒定性導(dǎo)使水體的混合具有了明顯的時(shí)變特征。

(2)潮汐的抽吸和阻滯作用

潮流除引起小尺度的紊動(dòng)混合外還產(chǎn)生較大尺度的流動(dòng)，包括剪切作用和環(huán)流，對(duì)河口中的混合產(chǎn)生抽吸和阻滯。抽吸作用是河口段污染物的運(yùn)動(dòng)和鹽水上溯的一個(gè)重要機(jī)理，是產(chǎn)生縱向離散的—個(gè)重要部分。

(3)密度分層與斜壓環(huán)流作用

河口中有來自河流的淡水和來自海洋的咸水，在浮力作用下發(fā)生分層流動(dòng)。河流是河口中密度變化的浮力源而潮汐則是密度變化的動(dòng)能源。對(duì)分層的河口而言，密度等值線呈頂部?jī)A向海洋而底部?jī)A向陸地的傾斜狀，潮周平均流速在表層朝向海洋，而在底層朝向陸地，從而在水流內(nèi)部產(chǎn)生—個(gè)因密度變化引起的環(huán)流——斜壓環(huán)流。

2．河口的沖洗時(shí)間

河口的沖洗時(shí)間是指由于上游徑流作用，從河口的某一個(gè)特定位置將污染物輸送到河口外所需時(shí)間。河門沖洗時(shí)間基本反映了污染物進(jìn)入河口后停留的時(shí)間。

河口沖洗時(shí)間的計(jì)算通常采用兩種方法，即淡水分?jǐn)?shù)法和修正進(jìn)潮量法。

下面只介紹淡水分?jǐn)?shù)法。如果將河口分成”段進(jìn)行沖洗時(shí)間的計(jì)算，其公式為：

式中，丁為河段總的沖洗時(shí)間；f為第i河段的淡水分?jǐn)?shù)；R：為第i河段在一個(gè)潮周期上所得的河水水量；P為第i河段在一個(gè)潮周期上的進(jìn)潮量；vJ為第i河段河水的實(shí)際體積。

3．近岸海域水流特征

海流有密度流、風(fēng)生流、潮流，其中起上導(dǎo)作用的是潮流。

(1)潮汐和潮流

潮汐是海面一種長(zhǎng)周期的波動(dòng)現(xiàn)象。由于月球、太陽、地球三者之間相對(duì)位置的變化以及地形的影響，潮汐一般分為半日潮(一日兩次潮)、日潮(一日一次潮)和混合潮三種類型。

潮流是水平水流運(yùn)動(dòng)，同潮汐類似，潮流具有周期性及旋轉(zhuǎn)特性。(2)風(fēng)生流

由于風(fēng)作用引起的海水水平運(yùn)動(dòng)稱之為風(fēng)生流。

對(duì)于近岸海域，當(dāng)已知離海面10m高處的風(fēng)速為v1。(m／s)時(shí)，可用下式估算海面風(fēng)生流流速Vs(m／s)：

Vs＝kVlo

式中，A為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。一般取A＝o．3；當(dāng)風(fēng)向垂直于海岸時(shí)，取A＝o．4；當(dāng)風(fēng)向平行于海岸時(shí)，取A＝0．07。

二、污染物在水體中的混合稀釋

污水在海洋中的物理過程可分為三個(gè)基礎(chǔ)階段：初始稀釋階段，再稀釋和遷移階段，長(zhǎng)期擴(kuò)散和輸移階段。1．初始稀釋

初始稀釋階段是污水與周圍環(huán)境水體在排放口近區(qū)混合過程。這個(gè)過程主要受控于污水的動(dòng)量、浮力和海流條件。污水在出口動(dòng)量和浮力作用下邊上升邊發(fā)生紊動(dòng)混合，當(dāng)被稀釋的污水達(dá)到最大的浮升高度停止上升井水平運(yùn)動(dòng)或當(dāng)射流最大速度衰減到噴口的動(dòng)量再也不能產(chǎn)生顯著的混合時(shí)，初始混合即結(jié)束，此時(shí)達(dá)到的平均稀釋度稱為浮力射流的初始稀釋度。2．污染羽流再稀釋和遷移

再稀釋和遷移階段是指污水場(chǎng)(此時(shí)常稱之為污染羽流)在海流作用下的湍流擴(kuò)散和遷移過程。這一條件主要受控于海流條件及海水湍流強(qiáng)度，并且與污水場(chǎng)初始尺度或擴(kuò)散管長(zhǎng)度有關(guān)。污染羽流再稀釋預(yù)測(cè)常采用Brooks模式。3．長(zhǎng)期擴(kuò)散和輸移階段

長(zhǎng)期擴(kuò)散和輸移階段是指污水中的污染物在誨洋中的被動(dòng)輸移和擴(kuò)散過程。這一過程主要由誨洋中各種尺度的湍渦所控制。4，稀釋度

稀釋度即稀釋后的水體總體積與體積中所包含的污水體積之比。

三、河口水質(zhì)模型 1．河口水質(zhì)基本模型

由質(zhì)量平衡原理可以推導(dǎo)出與河流水質(zhì)模型相似的河口水質(zhì)基本模型，即：

第六章 流域非點(diǎn)源模型

[內(nèi)容簡(jiǎn)介]

一、非點(diǎn)源污染概述

1．定義

狹義的非點(diǎn)源污染指在降雨、徑流的淋溶和沖刷作用下，大氣中、地面和地下的污染物進(jìn)入汀河、湖泊和海洋等水體而造成的污染。

廣義的非點(diǎn)源污染指時(shí)空上無法定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的，與大氣、水文、土壤、植被、地質(zhì)、地貌、地形等環(huán)境條件和人類活動(dòng)密切相關(guān)的，可隨時(shí)隨地發(fā)生的，直接對(duì)大氣、土壤、水構(gòu)成的污染。它包括大氣環(huán)境的非點(diǎn)源、土壤環(huán)境的非點(diǎn)源和水環(huán)境的非點(diǎn)源。與水環(huán)境有關(guān)的非點(diǎn)源污染主要包括人氣干濕沉降、暴雨徑流、底泥二次污染和生物污染等。

2．非點(diǎn)源污染種類和來源

非點(diǎn)源污染物主要包括泥沙、營(yíng)養(yǎng)物(氮和磷)、可降解有機(jī)物(BOD、COD)、有毒有害物質(zhì)(包括重金屬、合成有機(jī)化合物)、溶解性固體、固體廢物等。

非點(diǎn)源污染主要分為兩大類：農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染和城市徑流污染。通常，農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染主要關(guān)注土壤、營(yíng)養(yǎng)元素和農(nóng)藥的流失，而城市徑流污染則主要關(guān)注有毒有害物質(zhì)、有機(jī)物和固體廢物等的污染。

3．非點(diǎn)源污染的危害

非點(diǎn)源污染的危害，不僅表現(xiàn)在其輸出的污染物對(duì)受納水體的污染，也會(huì)對(duì)農(nóng)林牧業(yè)造成破壞，如農(nóng)田土壤侵蝕造成的作物減產(chǎn)、土地退化等。城市徑流污染能夠危害脆弱的城市及其下游的河湖水系，造成富營(yíng)養(yǎng)化。

二、流域非點(diǎn)源的產(chǎn)生與特征

1．非點(diǎn)源污染的特征

非點(diǎn)源發(fā)生機(jī)理復(fù)雜，影響因素眾多。具有以下特點(diǎn)：①受氣象因素控制，發(fā)生時(shí)間上具有隨機(jī)性和間歇性；②污染源的空間分布具有廣泛性；③發(fā)生機(jī)理復(fù)雜，涉及水文學(xué)、水力學(xué)、土壤學(xué)、環(huán)境科學(xué)等多個(gè)學(xué)科；④污染物組成和負(fù)荷影響因素眾多，具有不確定性；⑤非點(diǎn)源污染控制和管理比較困難。

2．非點(diǎn)源污染與水文過程

流域的非點(diǎn)源污染往往伴隨著降雨、徑流過程而產(chǎn)生，與暴雨過程關(guān)系密切。降雨前期地表?xiàng)l件、降雨的強(qiáng)度和歷時(shí)、徑流的發(fā)生過程和發(fā)生量是影響非點(diǎn)源負(fù)荷的主要因素。降雨前期條件直接決定了污染物的類型和潛在污染負(fù)荷，降雨對(duì)地面的沖擊和徑流對(duì)地表的沖刷是污染物脫離土壤、進(jìn)入水休的主要?jiǎng)恿Γ鴱搅髁亢土魉賱t是污染物挾帶能力的主要決定因素。

3．非點(diǎn)源污染模擬的歷史

圖6—1是非點(diǎn)源污染模擬歷史和進(jìn)展。

[內(nèi)容簡(jiǎn)介]

一、大氣污染物的擴(kuò)散過程

1．大氣垂直結(jié)構(gòu)

大氣層在垂向上具有層狀結(jié)構(gòu)。按照大氣溫度的垂向分布，將大氣圈由地表向外依次分為對(duì)流層、平流層、中間層和暖層。其中對(duì)流層是對(duì)人類生產(chǎn)生活影響最大的一層，污染物的遷移擴(kuò)散也主要在這層。

2．大氣運(yùn)動(dòng)特征

大氣運(yùn)動(dòng)特征主要表現(xiàn)為湍流運(yùn)動(dòng)，湍流是一種不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，由若干大大小小的渦旋或湍渦構(gòu)成。大氣湍流的形成與發(fā)展取決于機(jī)械或動(dòng)力的因素形成的機(jī)械湍流及熱力因素形成的熱力湍流，是兩者綜合的結(jié)果。

3．大氣污染物擴(kuò)散過程

污染物質(zhì)廣義的擴(kuò)散過程包括層流、湍流擴(kuò)散、沉降、降雨清洗、光化學(xué)反應(yīng)等過程。因此，影響污染物在大氣中擴(kuò)散的主要因素包括風(fēng)、大氣湍流、大氣穩(wěn)定度、氣溫的鉛直分布和逆溫以及降水與霧等。

4．大氣污染物擴(kuò)散模型分類

按污染物擴(kuò)散狀態(tài)可以分煙流模型、煙團(tuán)模型、箱式模型；按模型推導(dǎo)方法可以分為物理模型和統(tǒng)計(jì)模型；按污染源空間尺度町以分為點(diǎn)、線、面、體擴(kuò)散模型。

二、污染源解析

1．污染源分類

污染源分類見表7—l。

2．大氣污染物

大氣污染物可根據(jù)化學(xué)特性分為無機(jī)氣態(tài)物、有機(jī)氣態(tài)物和顆粒物；根據(jù)生成源可分為—次污染物和二次污染物。

3．污染源源強(qiáng)

(1)預(yù)測(cè)源強(qiáng)的一般模型

Q＝KW：(1一N)

式中，Q為源強(qiáng)，對(duì)瞬時(shí)點(diǎn)源以kg或t計(jì)，對(duì)連續(xù)穩(wěn)定排放點(diǎn)源以kg／h或t／h計(jì)；W，為燃料的消耗量，對(duì)固體燃料以k8或t計(jì)，對(duì)液體燃料以L計(jì)，對(duì)氣體燃料以100m，計(jì)，時(shí)間單位以L或d計(jì)；N為凈化設(shè)備對(duì)污染物的去除效率；K為某種污染物的排放因子，i為污染物的編號(hào)。

(2)燃煤的二氧化硫排放源強(qiáng)一般預(yù)測(cè)模型

Qso：＝KW5(1一V)

式中，Qs。：為二氧化硫排放源強(qiáng)，對(duì)連續(xù)穩(wěn)定排放點(diǎn)源以kg／h或t／h計(jì)；W為燃煤量，以ks／h或t／L計(jì)；V為二氧化硫去除效率，％；S為煤中的全硫分含量，％；K為二氧化硫排放因子，表示煤中硫的轉(zhuǎn)化率為80％。

(3)燃煤煙塵排放源強(qiáng)一般預(yù)測(cè)模型

Qi=WAB(1—V)

式中，Qc為煙塵排放源強(qiáng)，對(duì)連續(xù)穩(wěn)定排放點(diǎn)源以ks／h或t／h計(jì)；A為煤的灰分，％；月為煙氣中煙塵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；"為煙塵去除效率，％。

(4)流動(dòng)源(汽車尾氣)源強(qiáng)模型

式中，Q為汽車尾氣源強(qiáng)，s／(m·s)；n為道路汽車類型總數(shù)；凡為i類型汽車的車流量，輛／h；E為i類型汽車尾氣的綜合排放因子，8／km。

4．污染物排放因子

在污染源源強(qiáng)模式計(jì)算中，污染物排放因子的確定是非常重要的。各種污染物排放因子受燃燒方式和燃燒條件影響很大。

三、箱式大氣質(zhì)量模型

1．單箱模型

單箱模型是計(jì)算一個(gè)區(qū)域或城市大氣質(zhì)量的最簡(jiǎn)單的模型，箱子的平面尺寸就是所研究的區(qū)域或城市的平面，箱子的高度是由地面計(jì)算的混合層高度^。

(1)基本模型