化而变化;
2导纳矩阵中的某些非对角元素为零时,雅可比矩阵中对应的元素也是为零.若0ijY
,则必有0ijJ
3雅可比矩阵不是对称矩阵 潮流计算的约束条件
答:(1)所有节点电压必须满足 ;Vimin?Vi?Vimax(i? 1,2?,n)(2)所有电源节点的有功功率和无功功率必须满足 , ;
(3)某此节点之间电压的相位差应满足 牛顿-拉夫逊法潮流计算基本原理
PGimin?PGi?PGimaxQGimin?QGi?QGimax?i??j??i??jmax牛顿-拉夫逊法实质上就是切线法,是一种逐步线性化的方法 潮流计算的基本步骤
答:(1)形成节点导纳矩阵。(2)设定节点电压的初值。(3)将各节点电压初值代入求得修正方程式中的不平衡量。
(4)将各节点电压初值代入求雅可比矩阵的各元素。(5)求解修正方程式,求得各节点电压的增量。
(6)计算各节点电压的新值,返回第3步进入下一次迭代,直到满足收敛判据为止。
(7)最后计算平衡节点功率和线路功率、损耗。 P-Q分解法潮流计算
P-Q分解法师极坐标形式牛顿-拉夫逊法潮流计算的一种简化算法。这些简化只涉及修正方程的系数矩阵,并未改变节点功率平衡方程和收敛判据,因而不会降低计算结果的精度。 第十五章
同步运行状态:所有并联运行的同步电机都有相同的电角速度。表征运行状态的参数具有接近于不变数值。
电力系统同步稳定性:电力系统在运行中收到微笑的或大的扰动后能否继续保持系统中同步电机间同步运行的问题称为电力系统同步稳定性。电力系统同步稳定性是根据受扰后系统中并联运行的同步发电机转子之间的相对位移角的变化规
律来判断的,因此,这种性质的稳定性又称为功角稳定性。
功角概念:功角在电力系统稳定问题的研究中占有特别重要的地位。它除了表示电势和电压之间的相位差,即表征系统的电磁关系之外,还表明了各发电机转子间的相对运动。
功角特性:角度δ为电势Eq与电压V之间的相位角。因为传输功率的大小与相位角δ密切相关,因此又称δ为功角或功率角。传输功率与功角的关系Pe=f(δ)称为功角特性或功率特性。
电力系统静态稳定性:电力系统在运行中收到微小扰动后吗,独立回复到它原来的运行状态的能力。
判别系统在给定的平衡点运行时是否具有静态稳定: 极限形式
dPe>0。 d?暂态稳定:电力系统在正常运行时,收到一个大的扰动后,能从原来的运行状态,不失去同步地过度到新的运行状态,并在新运行状态下稳定的运行。
惯性时间常数:反映发电机转子机械惯性的重要参数,是转子在额定转速下的动能的两倍除以基准功率。
暂态稳定判据:可以用电力系统受大扰动后功角随时间变化的特性作为暂态稳定的判据。 第十六章
凸极式发电机功率特性:与隐极发电机不同,多了一项与发电机电势,即与励磁无关的两倍功角的正弦项,该项是由于发电机纵、横轴磁阻不同而引起的,故又称为磁阻功率。磁阻功率的出现,使功率与功角成非正弦关系。
网络接线及参数对功率特性的影响1.串联电阻的影响:由于串联电阻的存在,发电机的功率特性PEq(δ),与无电阻时相比,向上移动了Eq2/Zsinα,向右移动了α角。而系统的功率特性PV(δ)正好相反,向下移动了V2/
zsinα,向左
移动了α角。2.并联电阻:由于α12<0,发电机的功率特性PEq向上移动了Eq2/Z11sinα11,但向左移动了一个?12的角度;而PV则向下移动
V2sinα22,Z22EqV相比,?Xd向右移动了?12的角度。3.并联电抗:与未接电抗器时的极限PEqm=
由于X12>Xd∑,所以在电势Eq和电压V与并联电抗接入前相同时,接入并联电抗将使功率极限减小。
无调节励磁时发电机端电压的变化
当不调节磁力而保持电势Eq不变时,随着发电机输出功率的缓慢增加,功角δ也增大,发电机端电压VG 便要减小。直接联接两个不变电势节点间的输电系统中任一点的电压,随着两个电势间的相角增大,其值均要减小,减小的程度取决于改点与两个电势间的电气距离。当两个不变电势大小相等时,两电势间的电气距离的中点,其电压减小最多。两个电势间的相角为0°或360°时,电气中点的电压最高;两电势间的相角为180°时,电器中点的电压最低。相角为180°时电压最低的点称为振荡中心。 自动励磁调节器对功率特性的影响
发电机装设自动励磁调节器后,当功角增大、VG 下降时,调节器将增大励磁电流,使发电机电势Eq增大,直到端电压恢复(或接近)整定值VG0为止。由功率特性PEq=
EqVsinδ可以看出,调节器使Eq随功角δ增大而增大,故功率特性与功角Xd?δ不再是正弦关系了。它在δ>90°的某一范围内,仍然具有上升的性质。这是因为在δ>90°附近,当δ增大时,Eq的增大要超过sinδ的减小。实际上,一般的励磁调节器并不能完全保持VG不变,因而VG将随功率P及功角δ的增大而有所下降。但Eq则将随P及δ的增大而增大。在实际计算中,可以根据调节器的性能,认为它能保持发电机内的某一个电势为恒定,并以此作为计算功率特性的条件(通常称为发电机的计算条件或叫维持电压的能力)
复杂电力系统功率特性特点:1.任一发电机输出的电磁功率,都与所有发电机的电势及电势间的相对角有关,因而任一发电机运行状态的变化,都要影响到所有其余发电机的运行状态。2.任一发电机的功角特性,是它与其余所有发电机的转子间相对角的函数,是多变函数,因而不能在 P-δ平面上画出功角特性。同时公交极限的概念也不明确,一般也不能确定其功率极限。 第十七章
暂态稳定分析计算的基本假设?原因? 基本假设
1、忽略发电机定子电流的非周期分量和与它相对应的转 子电流的周期分量. 原因一方面由于定子非周期分量电流衰减时间常数很小,另一方面,所产生的转矩以同步频率作周期变化,其转矩近似为 , 所产生的转矩以同步频率作周期变化,其转矩近似为0,由于转子机械惯性 较大,因而对转子整体相对运动影响很小。
2、发生不对称短路故障时,不计零序和负序电流对转子运动的影响. 原因负序分量平均转矩近似为0;零序不产生转矩。
3、忽略暂态过程中发电机的附加损耗. 原因 这些附加损耗对转子的加速度有一定的制动作用,但其数值不大,忽略它们使计算结果略保守
4、不考虑频率变化对系统参数的影响. 原因:发电机的转速偏离同步转速不多,可以考虑频率变化对系统参数的影响 引起电力系统大扰动的主要原因
(1)负荷的突然变化,如投入或切除大容量的用户等; (2)切除或投入系统的主要元件,如发电机、变压器及线路等;
(3)发生短路故障,短路故障扰动最严重,作为检验系统是否具有暂态稳定的条件。 等面积定则
答:当加速面积和减速面积大小相等时,转子动能增量为零,发电机重新恢复到同步速度。当不考虑振荡中的能量损耗时,可以再功角特性上,根据等面积定则简便地确定最大摇摆角δ
max
,并判断出系统稳定性。最大可能的减速面积大于加
速面积,是保持暂态稳定的条件。 极限切除角
当最大可能的减速面积小于加速面积时,如果减小切除角δC,这既减小了加速面积,又增大了最大可能减速面积。。这就有可能使原来不能保持暂态稳定的系统变成能保持暂态稳定了。如果在某一切除角时,最大可能的减速面积与加速面积大小相等,则系统处于稳定的极限情况。这个角度称为极限切除角δ简单电力系统暂态稳定判断的极值比较法
为了判断系统的暂态稳定性,还必须知道转子抵达极限切除角所用的时间,即所谓切除故障的极限允许时间(简称为极限切除时间tc·lim)若δC<δ
C·lim
C·lim
,系统是
暂态稳定的,若tc<tc·lim,系统是暂态稳定的。 复杂电力系统暂态稳定的近似计算的简化假设:
(1)发电机用电抗x'd及其后的电势E'表示,E'=常数,而且用E'的相位δ'代替转子的“绝对”角δ; (2)符合用恒定阻抗表示;
(3)不考虑原动机的调节作用,即PT=常数。
复杂系统暂态稳定计算的特点:1。发电机转子运动方程也是用每一台发电机的“绝对”角δi和“绝对”角速度Δωi 来描述的,计算公式简单。2.发电机的电磁功率是n-1个相对角δ
ij
的函数。3.对复杂电力系统不能再用等面积定则来确
定极限切除角,而是按给定的故障切除时间tc进行计算,算到t=tc时刻,以系统再发生一次扰动来处理,从而算出发电机的摇摆曲线。
复杂电力系统暂态稳定的判断:系统受到大的干扰后各发电机之家能否继续保持同步运行,是根据各发电机转子之间相对角的变化特性来判断的。在相对角中,只要有一个相对角随时间变化趋势是不断增大的,系统是不稳定的。如果所有相对角经过振荡之后都能稳定在某一值,则系统是稳定的。 第十八章
运动稳定性的基本概念:对一个动力学系统通常是用一组微分方程来描述其运动状态的。例如,电力系统用转子运动方程来描述发电机转子的机械运动;用同步电机的基本方程——派克方程来描述发电机的电磁运动等等。动力学系统的运动状态及其性质,是由这些微分方程组的解来表征的。未受扰运动的稳定性必须通过受扰运动的性质来判断。 李雅普诺夫稳定性判断原则:
(1)若线性化方程A矩阵的所有特征值的实部均为负值,线性化方程的解释稳定的,则非线性系统也是稳定的。
(2)若线性化方程的A矩阵至少有一个实部为正值的特征值,线性化方程的解是不稳定的,则非线性系统也是不稳定的。
(3)若线性化方程的A矩阵有零值或实部为零的特征值,则非线性系统的稳定性需要计及非线性部分R(ΔX)才能判定。
一个非线性系统的稳定性,当扰动很小时,可以转化为线性系统来研究它。这种