電力系統(tǒng)暫態(tài)分析：概述

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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(shí)間：夏季學(xué)期、周二(3、4)周四(1、2）上課要求：不遲到、將手機(jī)打到靜音任課教師：王建全13857116930wangjq@zju.edu.cn研究方向：電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制、電力系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用軟件課程基礎(chǔ)：《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》、《電機(jī)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(jì)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

2、建造的最大物理系統(tǒng)，是典型的大規(guī)模、非線性、時(shí)變動(dòng)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(jī)理，建立整個(gè)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(jì)算方法，快速準(zhǔn)確地對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)（正常、警戒、緊急、崩潰和恢復(fù)）作出評(píng)價(jià)。電力系統(tǒng)暫態(tài)運(yùn)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(yùn)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(jī)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(tuán)：華能、華電、國電、大唐、電力投資、三峽開發(fā)總公司

3、；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及以上變電容量22.8億千伏安；2.電力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)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(jī)與負(fù)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(diǎn)：保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的七點(diǎn)要求：第一，電流以接近光速流動(dòng)（29.76萬公里/每秒），

4、且大量存儲(chǔ)很不經(jīng)濟(jì)。因此，電力生產(chǎn)和消費(fèi)需同時(shí)完成。1）保證電力系統(tǒng)的有功平衡自動(dòng)發(fā)電控制（AGC)、負(fù)荷預(yù)測(cè)（LF)、自動(dòng)低頻減載（AUFLS)2.電力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)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、容量充足的無功電源、自動(dòng)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：N－1動(dòng)態(tài)安全分析6）保證可靠運(yùn)行的規(guī)劃、設(shè)計(jì)7）緊急事件預(yù)案：黑啟動(dòng)3.電

5、力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制三道防線第一道防線：繼電保護(hù)（元件保護(hù)，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(yùn)行相當(dāng)于系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組的輸入機(jī)械功率與輸出電磁功率在進(jìn)行一場(chǎng)超級(jí)拔河比賽。系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，就是要使二者保持平衡，使比賽永遠(yuǎn)進(jìn)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(diǎn)，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

6、失負(fù)荷6180萬kw；停電持續(xù)時(shí)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(huì)、政治損失無法估量；直接經(jīng)濟(jì)損失美國在40～100億美元，在加拿大使當(dāng)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(shí)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日美加大停電美國東部時(shí)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4.20

7、03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(jī)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(hù)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(yán)格地分析整個(gè)電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程是極其復(fù)雜，有時(shí)甚至是不可能的。電力系統(tǒng)各種暫態(tài)過程的過渡時(shí)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毫秒之間，而發(fā)電機(jī)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

8、析，可根據(jù)不同的研究對(duì)象，將電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程分為電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程。5.電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析電磁暫態(tài)過程是指電力系統(tǒng)各個(gè)元件電場(chǎng)和磁場(chǎng)以及相應(yīng)的電壓和電流的變化過程，持續(xù)時(shí)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(shí)值變化情況。分析時(shí)需要考慮元件的非線性、電磁耦合、計(jì)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(duì)稱、電暈等因素的影響。而發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化則可忽略不計(jì)。分析電磁暫態(tài)