《電力系統(tǒng)分析》課程概論信電學(xué)院電氣系2022/12/8任課教師介紹張曉zhangxiao@、535330798(qq辦)公室:南湖信電樓-B427江蘇省電力傳動(dòng)與自動(dòng)控制工程中心202室苗長(zhǎng)新miaochangxin@126.co力系統(tǒng)分析概論1.課程定位2.研究對(duì)象3.知識(shí)體系4.學(xué)科發(fā)展熱點(diǎn)5.教學(xué)內(nèi)容6.課程要求7.參考書(shū)1.課程定位電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)核心課程080801電機(jī)與電器080802電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化

080803高電壓與絕緣技術(shù)

080804電力電子與電力傳動(dòng)

080805電工理論與新技術(shù)

電力學(xué)科的基礎(chǔ)課程電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè)研究生入學(xué)考試專業(yè)課程2.研究對(duì)象—電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、負(fù)荷構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。它包括以電動(dòng)和機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。電力系統(tǒng)的元件分兩類： 一類是電力元件（一次元件），包括生產(chǎn)、變換、輸送與分配、消費(fèi)電能的元件。 一類是控制元件（二次元件），包括發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、調(diào)速器、繼電器、保護(hù)設(shè)備等。本課程主要研究對(duì)象為電力系統(tǒng)一次系統(tǒng)，即電力一次元件組成的網(wǎng)絡(luò)。

3.知識(shí)體系課程所涉及的知識(shí)是電氣工程學(xué)科電源側(cè)的主要內(nèi)容，構(gòu)成電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化方向基礎(chǔ)知識(shí)的主體，主要內(nèi)容包括：電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)介紹電力系統(tǒng)的基本常識(shí)電力系統(tǒng)分析是本課程的核心內(nèi)容分析研究電力系統(tǒng)在正常和故障狀態(tài)下的運(yùn)行規(guī)律電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備設(shè)備認(rèn)識(shí)與選型3.1電力系統(tǒng)分析知識(shí)電力工業(yè)發(fā)展概況電能系統(tǒng)的概念、組成電能質(zhì)量的內(nèi)涵：電壓、頻率、波形三相電能系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式電氣安全接地電能系統(tǒng)的運(yùn)行、監(jiān)視、控制與保護(hù)系統(tǒng)3.2電力系統(tǒng)分析的研究?jī)?nèi)容傳統(tǒng)地，電力系統(tǒng)分析的研究?jī)?nèi)容包括：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析分為：電磁暫態(tài)過(guò)程機(jī)電暫態(tài)過(guò)程*瞬變過(guò)程分析（在后續(xù)《電氣設(shè)備故障診斷》課程中學(xué)習(xí)）3.2.1電力系統(tǒng)分析方法概述電力系統(tǒng)分析實(shí)際上是電路理論、磁路理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。其分析計(jì)算的一般過(guò)程是：首先將待求物理系統(tǒng)進(jìn)行分析簡(jiǎn)化，抽象出等效電路，然后確定其數(shù)學(xué)模型（建立求解方程），最后用數(shù)學(xué)方法求解，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。具體的說(shuō)：在進(jìn)行理論分析前，首先分析運(yùn)行變量，確定合適的狀態(tài)變量。然后選擇合適的電力元件模型。判斷問(wèn)題，依據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的電路關(guān)系建立電路方程；依據(jù)電力元件的磁路關(guān)系建立磁鏈方程；依據(jù)機(jī)電元件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立運(yùn)動(dòng)方程。求解聯(lián)合方程組，分析計(jì)算結(jié)果，完成電力網(wǎng)的分析。 3.2.1電力系統(tǒng)分析方法概述電力系統(tǒng)分析方法： (1)電力系統(tǒng)的描述運(yùn)行參量比如：P、Q、V、I、f、相位角θ、功角δ系統(tǒng)物理參數(shù)比如：R、X、B、G (2)電力系統(tǒng)建模電力元件的建模 （發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器、負(fù)荷等）的穩(wěn)態(tài)模型、暫態(tài)模型；電力系統(tǒng)的建模電路模型、磁路模型；直流穩(wěn)態(tài)模型（標(biāo)量方程）、交流穩(wěn)態(tài)模型（向量方程）、暫態(tài)模型（微分方程）

(3)網(wǎng)絡(luò)分析方法基于手算的近似實(shí)用計(jì)算基于矩陣計(jì)算的計(jì)算機(jī)算法使用EMTP、PSASP、MATLAB、Saber等軟件包進(jìn)行分析計(jì)算3.2.2電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)態(tài)分析主要研究電力力系統(tǒng)在正常常運(yùn)行時(shí)的運(yùn)運(yùn)行規(guī)律，借借以指導(dǎo)電力力系統(tǒng)在正常常運(yùn)行時(shí)的能能量管理與調(diào)調(diào)度。教學(xué)內(nèi)內(nèi)容包括：電力元件的建建模：電氣參參數(shù)及等值電電路電力系統(tǒng)的潮潮流計(jì)算（重點(diǎn)）電力系統(tǒng)的無(wú)無(wú)功功率和電電壓調(diào)整（重點(diǎn)）電力系統(tǒng)的有有功功率和頻頻率調(diào)整（重點(diǎn)）電力系統(tǒng)的經(jīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電力元件的建建模將電力元件抽抽象化，使用用物理參數(shù)和和電路模型等等值描述元件件的輸入輸出出規(guī)律包括：發(fā)電機(jī)機(jī)、輸電線路路、變壓器、、負(fù)荷等在穩(wěn)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)過(guò)過(guò)程中的模型型電力系統(tǒng)潮流流計(jì)算穩(wěn)態(tài)分析的核心內(nèi)容，主要研究電電力系統(tǒng)在正正常運(yùn)行時(shí)的的功率分布（（潮流）和電電壓分布。狀態(tài)變量是支路功率和和節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)學(xué)模型是功率形式的的節(jié)點(diǎn)電壓方方程手算法常采用逐節(jié)點(diǎn)點(diǎn)遞推計(jì)算網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗和節(jié)節(jié)點(diǎn)電壓，然然后計(jì)算潮流流分布計(jì)算機(jī)算法可采用多種非非線性方程的的求解方法，，比如牛頓-拉夫遜法等。。電力系統(tǒng)的無(wú)無(wú)功功率和電電壓調(diào)整目的是研究電電力系統(tǒng)電壓壓管理的基本本規(guī)律規(guī)律：電力系系統(tǒng)無(wú)功分布布近似解耦的的影響電網(wǎng)電電壓的分布通過(guò)分析電力力系統(tǒng)無(wú)功功功率和電壓的的關(guān)系，指導(dǎo)導(dǎo)合理選擇電電壓監(jiān)視點(diǎn)和和確定電壓調(diào)調(diào)整措施。電力系統(tǒng)的有有功功率和頻頻率調(diào)整目的是研究電電力系統(tǒng)頻率率管理的基本本規(guī)律規(guī)律：電力系系統(tǒng)有功功率率平衡近似解解耦的影響電電網(wǎng)頻率的變變化通過(guò)分析電力力系統(tǒng)有功功功率和頻率的的關(guān)系，指導(dǎo)導(dǎo)電力系統(tǒng)頻頻率調(diào)整措施施。電力系統(tǒng)的經(jīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)電力系統(tǒng)的的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)運(yùn)運(yùn)行。電力系統(tǒng)的備備用容量和供供大于需的實(shí)實(shí)際情況提供供了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行行的分析前提提。主要了解兩種種經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分分析理論：傳統(tǒng)的基于最最小發(fā)電成本本的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行行理論基于電力市場(chǎng)場(chǎng)的最小購(gòu)電電成本的經(jīng)濟(jì)濟(jì)運(yùn)行理論3.2.3電力系統(tǒng)暫態(tài)態(tài)分析所謂暫態(tài)指電力系統(tǒng)兩兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間間的過(guò)渡過(guò)程程。暫態(tài)分析研究究電力系統(tǒng)在在系統(tǒng)參數(shù)突突變（一般指指故障）后的的運(yùn)行規(guī)律，，主要關(guān)注運(yùn)運(yùn)行變量的變變化規(guī)律，比比如短路電流流的變化規(guī)律律，借以指導(dǎo)導(dǎo)電力系統(tǒng)的的事故處理、、設(shè)備選型和和保護(hù)整定。。教學(xué)內(nèi)容包括括：電力系統(tǒng)故障障過(guò)程認(rèn)識(shí)電磁暫態(tài)過(guò)程程分析（短路路計(jì)算）機(jī)電暫態(tài)過(guò)程程分析（穩(wěn)定定性分析）電力系統(tǒng)故障障過(guò)程認(rèn)識(shí)故障分類短路故障：三三相短路、兩兩相短路、兩兩相短路接地地、單相短路路接地?cái)嗑€故障故障后電力系系統(tǒng)的響應(yīng)過(guò)過(guò)程故障后發(fā)電機(jī)機(jī)定轉(zhuǎn)子各繞繞組電流的暫暫態(tài)過(guò)程分析析基于磁鏈?zhǔn)睾愫阍戆l(fā)電機(jī)的次暫暫態(tài)模型、暫暫態(tài)模型、穩(wěn)穩(wěn)態(tài)模型各繞組的電流流分量及其變變化規(guī)律電磁暫態(tài)過(guò)程程分析電磁暫態(tài)過(guò)程程指電力系統(tǒng)的的擾動(dòng)尚未對(duì)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)速產(chǎn)生明明顯影響的情情況下的變化化過(guò)程分析。。電磁暫態(tài)過(guò)程程分析主要研研究短路和斷斷線故障，所所以常被稱為為電力系統(tǒng)故障障分析。完整的研究方方法：電路的的微分方程和和磁鏈方程的的聯(lián)立求解實(shí)用計(jì)算方法法：建立暫態(tài)態(tài)時(shí)的類穩(wěn)態(tài)態(tài)模型，只分分析故障初始始狀態(tài)下的短短路電流，然然后近似得到到描述短路的的幾個(gè)特征量量值；數(shù)學(xué)模模型是電路的的類穩(wěn)態(tài)向量量方程。對(duì)于不對(duì)稱故故障，要使用用對(duì)稱分量法法，建立網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的正序、負(fù)負(fù)序和零序模模型，在序量量求解后在還還原為相的量量值。電磁暫態(tài)過(guò)程程分析電磁暫態(tài)過(guò)程程分析的教學(xué)學(xué)內(nèi)容電力系統(tǒng)對(duì)稱稱短路計(jì)算電力系統(tǒng)不對(duì)對(duì)稱短路計(jì)算算電力系統(tǒng)的斷斷線分析機(jī)電暫態(tài)過(guò)程程分析機(jī)電暫態(tài)過(guò)程程指電力系統(tǒng)的的擾動(dòng)已經(jīng)對(duì)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)速產(chǎn)生明明顯影響的情情況下的變化化過(guò)程分析。。其典型特征征是頻率失去去同步。機(jī)電暫態(tài)過(guò)程程分析主要研研究電網(wǎng)在強(qiáng)強(qiáng)擾動(dòng)下，發(fā)發(fā)電機(jī)發(fā)電頻頻率與電網(wǎng)頻頻率存在偏差差的情況下的的運(yùn)行規(guī)律。。作為特征，，主要分析能能否維持系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定的問(wèn)題題，所以常被被稱為電力系統(tǒng)穩(wěn)定定性分析。完整的研究方方法：運(yùn)動(dòng)的的穩(wěn)定性分析析。電力系統(tǒng)穩(wěn)定定性分析內(nèi)容容：關(guān)于本質(zhì)穩(wěn)定定的問(wèn)題（靜靜態(tài)穩(wěn)定性））：基于小擾擾動(dòng)的近似線線性穩(wěn)定性分分析、李亞普普諾夫穩(wěn)定性性分析。關(guān)于系統(tǒng)抗擾擾性的分析（（暫態(tài)穩(wěn)定性性）：簡(jiǎn)單系系統(tǒng)的等面積積定則、多機(jī)機(jī)系統(tǒng)求解發(fā)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的的搖擺曲線（（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子子運(yùn)動(dòng)方程的的歐拉法求解解）3.4電力力系系統(tǒng)統(tǒng)電電氣氣設(shè)設(shè)備備電氣氣設(shè)設(shè)備備的的認(rèn)認(rèn)識(shí)識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、功功能能、、分分類類、、基基本本原原理理包括括：：發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)、、變變壓壓器器、、電電力力線線路路、、開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)設(shè)設(shè)備備、、避避雷雷器器、、互互感感器器等等電器器設(shè)設(shè)備備選選型型的的知知識(shí)識(shí)選型型理理論論：：絕絕緣緣問(wèn)問(wèn)題題、、發(fā)發(fā)熱熱問(wèn)問(wèn)題題、、受受力力問(wèn)問(wèn)題題各種種設(shè)設(shè)備備的的選選型型條條件件設(shè)備備選選型型的的計(jì)計(jì)算算條條件件*電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)PS的主主要要研研究究?jī)?nèi)內(nèi)容容PS規(guī)劃劃、、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)及及可可靠靠性性PS暫態(tài)態(tài)過(guò)過(guò)程程、、穩(wěn)穩(wěn)定定性性及及安安全全性性分分析析PS繼電電保保護(hù)護(hù)、、人人工工智智能能在在電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)中中的的應(yīng)應(yīng)用用。。高壓壓直直流流輸輸電電HVDC大功功率率電電力力電電子子器器件件的的整整流流、、逆逆變變技技術(shù)術(shù)的的應(yīng)應(yīng)用用交直直流流混混合合輸輸電電是是未未來(lái)來(lái)的的理理想想輸輸電電模模式式靈活活交交流流輸輸電電技技術(shù)術(shù)FACTS以靜靜止止無(wú)無(wú)功功補(bǔ)補(bǔ)償償SVC、靜靜止止調(diào)調(diào)相相器器Statcom、綜綜合合潮潮流流控控制制器器UPFC、可可控控串串聯(lián)聯(lián)補(bǔ)補(bǔ)償償TCSC、有有源源電電力力濾濾波波器器APF等為為核核心心實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的的可可以以靈靈活活調(diào)調(diào)整整交交流流電電網(wǎng)網(wǎng)的的功功率率分分布布和和電電壓壓分分布布的的綜綜合合技技術(shù)術(shù)。。智能能電電網(wǎng)網(wǎng)*電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的最最新新研研究究動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)熱點(diǎn)點(diǎn)研研究究方方向向：：配網(wǎng)網(wǎng)自自動(dòng)動(dòng)化化靈活活交交流流輸輸電電技技術(shù)術(shù)（（FACTS）高壓壓直直流流輸輸電電（（HVDC）和和大大電電網(wǎng)網(wǎng)互互連連技技術(shù)術(shù)人工工智智能能在在電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)中中的的應(yīng)應(yīng)用用智能能電電網(wǎng)網(wǎng)（（smartgrid、intelligentgrid）與教教材材相相應(yīng)應(yīng)的的教教學(xué)學(xué)內(nèi)內(nèi)容容電力力系系統(tǒng)統(tǒng)基基本本知知識(shí)識(shí)電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的參參數(shù)數(shù)及及等等值值電電路路潮流流計(jì)計(jì)算算調(diào)壓壓分分析析調(diào)頻頻分分析析短路路計(jì)計(jì)算算穩(wěn)定定性性分分析析電力力系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)備備選選型型涉及及的的章章節(jié)節(jié)分分布布介介紹紹（（課課本本））課程程要要求求了解解電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的基基本本常常識(shí)識(shí)---識(shí)記記掌握握電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)基基本本分分析析方方法法---理解解基本本掌掌握握電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)電電氣氣設(shè)設(shè)備備的的選選型型知知識(shí)識(shí)---理解解了解解電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的運(yùn)運(yùn)行行與與管管理理的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)知知識(shí)識(shí)---識(shí)記記**注注意意理理論論知知識(shí)識(shí)與與工工程程實(shí)實(shí)際際的的結(jié)結(jié)合合點(diǎn)點(diǎn)，，重重點(diǎn)點(diǎn)把把握握基基本本理理論論??！主要要參參考考書(shū)書(shū)1.《《電力力系系統(tǒng)統(tǒng)分分析析》，何何仰仰贊贊等等，，華華中中理理工工大大學(xué)學(xué)出出版版社社，，19842.《《電力力系系統(tǒng)統(tǒng)分分析析》，單單淵淵達(dá)達(dá)編編，，機(jī)機(jī)械械工工業(yè)業(yè)出出版版社社，，2001.123.《《電力力系系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)分分析析》，陳陳珩珩等等，，東東南南大大學(xué)學(xué)出出版版社社，，19854.《《電力力系系統(tǒng)統(tǒng)暫暫態(tài)態(tài)分分析析》，李李光光琦琦編編，