1、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析,課程說明：,參考書： 電力系統(tǒng)分析 韓禎祥 主編,考試形式：閉卷,課程性質(zhì)： 專業(yè)模塊課,上課時間：夏季學(xué)期、周二(3、4) 周四(1、2）,上課要求：不遲到、將手機打到靜音,任課教師：王建全研究方向：電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制、電力系統(tǒng)高級應(yīng)用軟件,課程基礎(chǔ)：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電機學(xué)、電路原理,電力系統(tǒng)分析 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 徐政 主編,線性代數(shù)、計算方法,電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 李光琦 主編,電力系統(tǒng)暫態(tài)分析,電力系統(tǒng)示意圖,電力系統(tǒng)暫態(tài)分析,電力系統(tǒng)是人類有歷以來所建造的最大物理系統(tǒng)，是典型的大規(guī)模、非線性、時變動態(tài)系統(tǒng)。,電力系統(tǒng)分析就是通過分析系統(tǒng)中各元件的物理機

2、理，建立整個電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，研究求解電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的計算方法，快速準確地對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)（正常、警戒、緊急、崩潰和恢復(fù)）作出評價。,電力系統(tǒng)暫態(tài)運行可以用一組非線性微分代數(shù)方程組描述：,電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行可以用一組非線性代數(shù)方程組描述：,1. 中國電力系統(tǒng)的基本情況,2012年底全國裝機容量11.45億千瓦,其中水電占21.7；,火電占71.5,六大發(fā)電集團：華能、華電、國電、大唐、電力投資、三峽開發(fā)總公司；,我國目前有二大電網(wǎng)公司：國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司(廣東、廣西、云南、貴州、海南）,2012年底全國220kV以上輸電線路長度超50.7萬公里；,2012年底全國220kV及以上

3、變電容量22.8億千伏安；,2. 電力系統(tǒng)的基本特點及要求,第二，電力系統(tǒng)中沒有安裝控制交流電力傳輸功率的控制裝置。每條輸電線路的傳輸功率，按照發(fā)電機與負荷之間的阻抗分配。而不能象水、油、氣傳輸系統(tǒng)一樣，通過控制閥門來調(diào)節(jié)流量的大小。,電力傳輸?shù)亩筇攸c：,保證電網(wǎng)安全可靠運行的七點要求：,第一，電流以接近光速流動（29.76萬公里/每秒），且大量存儲很不經(jīng)濟。因此，電力生產(chǎn)和消費需同時完成。,1）保證電力系統(tǒng)的有功平衡 自動發(fā)電控制（AGC)、負荷預(yù)測（LF) 、 自動低頻減載（AUFLS),2. 電力系統(tǒng)的基本特點及要求,2）保證電力系統(tǒng)的無功平衡，維持預(yù)定的電壓 分布合理、容量充足的無功

4、電源、自動電壓調(diào)節(jié)（AVR)、 維持電壓穩(wěn)定控制（VS),3）監(jiān)視系統(tǒng)潮流，確保輸電線路和電力設(shè)備滿足熱穩(wěn)極限,4）保持系統(tǒng)穩(wěn)定：電壓穩(wěn)定極限、功角穩(wěn)定極限、 安全穩(wěn)定控制,5）保持預(yù)想事故下的穩(wěn)定性：N1動態(tài)安全分析,6）保證可靠運行的規(guī)劃、設(shè)計,7）緊急事件預(yù)案：黑啟動,3. 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制三道防線,第一道防線：繼電保護（元件保護，將故障元件與系統(tǒng)中隔離）,第二道防線：安全穩(wěn)定控制 安全穩(wěn)定緊急控制、安全穩(wěn)定預(yù)防控制,第三道防線：振蕩解列、低頻、低壓減載,電力系統(tǒng)的運行相當于系統(tǒng)中所有發(fā)電機組的輸入機械功率與輸出電磁功率在進行一場超級拔河比賽。系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，就是要使二者保持平衡，

5、使比賽永遠進行下去。,3. 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制三道防線,4. 2003年8月14日美加大停電,2003年8月14日下午4點，在北美電力系統(tǒng)（美國、加拿大）發(fā)生有史以來最大的停電事故；,5000萬人用電受到影響，損失負荷6180萬kw；,停電持續(xù)時間在美國部分地區(qū)超過4天，在加拿大部分地區(qū)超過一周；,社會、政治損失無法估量；,直接經(jīng)濟損失美國在40100億美元，在加拿大使當月GDP下降0.7%；,4. 2003年8月14日美加大停電,4. 2003年8月14日美加大停電,美國東部時間2003年8月13日晚上9：21分大停電之前美國東北部和加拿大部分地區(qū)的衛(wèi)星照片,4. 2003年8月14日美加

6、大停電,美國東部時間2003年8月14日晚上9：03分大停電之后美國東北部和加拿大部分地區(qū)的衛(wèi)星照片,4. 2003年8月14日美加大停電,4. 2003年8月14日美加大停電,4. 2003年8月14日美加大停電,5. 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)分析,電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、配電、用電等設(shè)備及其輔助控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)組成的大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)。,如此龐大、復(fù)雜系統(tǒng)的暫態(tài)過程，需要極高維數(shù)的非線性微分方程組來描述。要全面嚴格地分析整個電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程是極其復(fù)雜，有時甚至是不可能的。,電力系統(tǒng)各種暫態(tài)過程的過渡時間差異非常之大，如雷擊過電壓的過渡過程是幾十微秒、操作過電壓的過渡過程從幾百微秒到100

7、毫秒之間，而發(fā)電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置變化的暫態(tài)過程則可持續(xù)數(shù)十秒。,為了簡化分析，可根據(jù)不同的研究對象，將電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程分為電磁暫態(tài)過程和機電暫態(tài)過程。,5. 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)分析,電磁暫態(tài)過程是指電力系統(tǒng)各個元件電場和磁場以及相應(yīng)的電壓和電流的變化過程，持續(xù)時間通常從幾微秒到幾秒鐘。,電磁暫態(tài)過程變化非?？?，主要分析各元件電流和電壓瞬時值變化情況。分析時需要考慮元件的非線性、電磁耦合、計及輸電線路分布參數(shù)引起的波過程，還要考慮線路三相結(jié)構(gòu)的不對稱、電暈等因素的影響。而發(fā)電機的轉(zhuǎn)速變化則可忽略不計。,分析電磁暫態(tài)過程的目的是為了選擇電力系統(tǒng)各元件設(shè)備、確定限制短路電流的措施、合理配置各種繼電保護裝置以及整定繼電保護定值。,5. 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)分析,機電暫態(tài)過程是指電力系統(tǒng)發(fā)電機和電動機電磁轉(zhuǎn)矩變化引起的電機轉(zhuǎn)子機械運動變化的過程，持續(xù)時間通常在幾秒到十幾秒。,機電暫態(tài)過程分析，主要分析各發(fā)電機功角及角頻率隨時間變化的情況，用以判斷系統(tǒng)的