電力系統(tǒng)分析考點總結(jié)

第三章

理想同步電機(jī)

1， 忽略磁路飽和，磁滯，渦流等影響，假設(shè)電機(jī)鐵芯部分的導(dǎo)磁系數(shù)為常數(shù)；

2， 電機(jī)轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上對于縱軸和橫軸分別對稱；

3， 定子的a，b，b三相繞組的空間位置互差120度電角度，在結(jié)構(gòu)上完全相同，他們均在氣隙中長生正弦分布的磁動勢；

4， 電機(jī)空載，轉(zhuǎn)子恒速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組的磁動勢在定子繞組所感應(yīng)的空載電勢是時間的正弦函數(shù)；

5， 定子和轉(zhuǎn)子的槽和通風(fēng)溝不影響定子和轉(zhuǎn)子的電感，即認(rèn)為電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子具有光滑的表面。

假定正向的選擇

定子回路中，定子電流的正方向即為由繞組中性點流向端點的方向，各相感應(yīng)電勢的正方向和相電流的相同，向外電路送出縱向相電流的極端相電壓是正的。在轉(zhuǎn)子方面，各個繞組感應(yīng)電勢的正方向與本繞組電流的正方向相同。向勵磁繞組提供正向勵磁電流的外加勵磁電壓是正的。兩個阻尼回路的外加電壓均為零。

帕克變換

目的（為何進(jìn)行）：在磁鏈方程中許多電感系數(shù)都是隨轉(zhuǎn)子角a而周期變化。轉(zhuǎn)子角a又是時間的函數(shù)，因此，一些自感系數(shù)和互感系數(shù)也是將隨時間而周期變化。若將磁鏈方程式帶入電磁方程式，則電磁方程將成為一組以時間的周期函數(shù)為系數(shù)的微分方程。這類方程組的求解是頗為困難的。為了解決這個困難，可以通過坐標(biāo)變換，用一組新的變量代替原來的變量，將變系數(shù)的微分方程變換成為常系數(shù)微分方程，然后求解。

物理意義：采用派克變換，實現(xiàn)從a，b，c坐標(biāo)系到d，q，o坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，把觀察者的立場從靜止的定子上轉(zhuǎn)到了轉(zhuǎn)子，定子的三相繞組被兩個同轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的等效dd繞組和qq繞組所代替，變換后，磁鏈方程的系數(shù)變?yōu)槌Ｕf，大大簡化計算

同步電機(jī)基本方程的實用化中采用了哪些實用化假設(shè)？其實用化范圍是什么？

基本方程的實用化中采用了以下實用化假設(shè) （1）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不變并等于額定轉(zhuǎn)

速。

（2）電機(jī)縱軸向三個繞組只有一個公共磁通，而不存在只同兩個繞組交鏈的漏磁通。為了便于實際應(yīng)用，還可根據(jù)所研究問題的特點，對基本方程作進(jìn)一步的簡化。

（3）略去定子電勢方程中的變壓器電勢，即認(rèn)為ψd=ψq=0，這條假設(shè)適用于不計定子回路電磁暫態(tài)過程或者對定子電流中的非周期分量另行考慮的場合。

（4）定子回路的電阻只在計算定子電流非周期分量衰減時予以計及，在其他計算中則略去不計。

上述四項假設(shè)主要用于一般的短路計算和電力系統(tǒng)的對稱運行分析。

第四章

1. 節(jié)點導(dǎo)納矩陣的主要特點。（1，導(dǎo)納矩陣的元素很容易根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖和支路參數(shù)直觀地求得，形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣的程序比較簡單2，導(dǎo)納矩陣是稀疏矩陣，它的對角線元素一般不為零，但在非對角線元素中則存在不少零元素。）

節(jié)點導(dǎo)納矩陣的修改

1， 從網(wǎng)絡(luò)的原有節(jié)點i引出一條導(dǎo)納為yik的支路，同時增加一個節(jié)點k。由于節(jié)點數(shù)加一，導(dǎo)納矩陣將增加一行一列。新增的對角線元素Ykk=Yik。新增的非對角元素中，只有Yik=Yki=-yik，其余的元素都為零。矩陣的原有部分，只有節(jié)點i的自導(dǎo)納應(yīng)增加△Yii=yik。

2， 在網(wǎng)絡(luò)的原有節(jié)點i，j之間增加一條導(dǎo)納為yij的支路。由于只增加支路不增加節(jié)點，故導(dǎo)納矩陣的階次不變。因而只要對于節(jié)點i、j有關(guān)的元素分別增添以下的修改增量即可△Yii=△Yjj=yij, △Yij=△Yji=-yij其余的元素都不必修改。

3， 在網(wǎng)絡(luò)的原有節(jié)點i、j之間切除一條導(dǎo)納為yij的支路。

這種情況可以當(dāng)作是在i、j節(jié)點間增加一條導(dǎo)納為一yij的支路來處理，因此，導(dǎo)納矩陣中有關(guān)元素的修正增量為△Yii=△Yjj=- yij, △Yij=△Yji=yij。

第五章

同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的物理過程

電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，大多數(shù)情況下作為電源的同步發(fā)電機(jī)不能看成無限大容量，其內(nèi)部也存在暫態(tài)過程，因而不能保持其端電壓和頻率不變。所以一般在分析和計算電力系統(tǒng)短路時，必須計及同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)過程。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量較大，在分析短路電流時可以近似地認(rèn)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子保持同步轉(zhuǎn)速，只考慮發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過程。 同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)對稱運行時，電樞磁勢的大小不隨時間而變化，在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)，由于它與轉(zhuǎn)子沒有相對運動，因而不會在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流。但是于電感回路的電流不能突變，定子繞組中必然有其它自由電流分量產(chǎn)生，從而引起電樞反應(yīng)磁通變化。這個變化又影響到轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子繞組中感生出電流，而這個電流又進(jìn)一步影響定子電流的變化。定子和轉(zhuǎn)子繞組電流的互相影響是同步電機(jī)突然短路暫態(tài)過程區(qū)別于穩(wěn)態(tài)短路的顯著特點，同時這種定、轉(zhuǎn)子間的互相影響也使暫態(tài)過程變得相當(dāng)復(fù)雜。

非周期分量出現(xiàn)的原因、非周期分量取得最大值的條件及三相非周期分量電流起始值的關(guān)系

答：非周期分量是為了維持短路瞬間電流不變而出現(xiàn)的自由分量；非周期分量取得最大值的條件是短路前空載，短路發(fā)生在電壓瞬時值過零瞬間（在不計各元件電阻情況下）；三相非周期分量的起始值不同，如果短路前空載，則有三相非周期分量起始值之和為零，因為它們分別等于短路后瞬間各自所在相周期分量瞬時值的負(fù)值，由于三相周期分量對稱，其瞬時值之和為零，所以三相非周期分量起始值之和為零。

分析同步發(fā)電機(jī)三相短路時假定發(fā)電機(jī)磁路不飽和的目的是什么？

答：當(dāng)磁路不飽和時，發(fā)電機(jī)的各種電抗為常數(shù)，發(fā)電機(jī)的等值電路為等值電路，這就為分析中應(yīng)用迭加原理創(chuàng)造了條件。

同步發(fā)電機(jī)機(jī)端突然三相短路時，定子繞組電流中包含哪些電流分量？轉(zhuǎn)子勵磁繞組中包含哪些電流分量？阻尼繞組中包含哪些電流分量?它們的對應(yīng)關(guān)系和變化規(guī)律是什么？

答：定子電流中包含基頻周期分量、非周期分量和倍頻分量；轉(zhuǎn)子勵磁繞組中包含強制直流分量、自由非周期分量和基頻交流自由分量；d軸阻尼繞組中包含非周期自由分量和基頻交流自由分量；q軸阻尼繞組中僅包含基頻交流分量。定子繞組中基頻周期分量電流與d軸阻尼繞組、勵磁繞組中的非周期分量相對應(yīng)，并隨著轉(zhuǎn)子勵磁繞組中非周期自由分量和d軸阻尼繞組中非周期分量的衰減而最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)值（與轉(zhuǎn)子勵磁繞組中強制直流分量相對應(yīng)）；定子繞組中非周期分量和倍頻分量與轉(zhuǎn)子勵磁繞組、阻尼繞組中的基頻交流分量相對應(yīng)，并隨著定子繞組非周期分量和倍頻分量衰減到零而衰減到零。

同步發(fā)電機(jī)原始磁鏈方程中出現(xiàn)變電感系數(shù)的主要原因？解決方法？

答：（1）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)是定，轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生相對運動，在凸極機(jī)中有些磁通路徑的磁導(dǎo)也隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)作周期性變化，致使定，轉(zhuǎn)子繞組間的互感應(yīng)系數(shù)隨著轉(zhuǎn)子位置發(fā)生周期性變化。

（2）轉(zhuǎn)子在磁路上致使分別對于d軸和q軸對稱而不是隨意對稱的。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)也導(dǎo)致定子各繞組的自感和互感的周期性變化。

解決方法：由于電機(jī)在轉(zhuǎn)子的縱軸向和橫軸向的磁導(dǎo)都是完全確定的，為了分析電樞磁勢對轉(zhuǎn)子磁場的作用，可以采用雙反應(yīng)理論把電樞磁勢分解為縱軸分量和橫軸分量，這就避免了在同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析中出現(xiàn)變參數(shù)的問題。

同步電機(jī)發(fā)生三相突然短路時，定子，轉(zhuǎn)子繞組中各長生哪些電流分量，它們之間的關(guān)系如何，各按什么時間常數(shù)衰減

同步電機(jī)發(fā)生三相突然短路時，定子繞組中將產(chǎn)生基頻自由電流，非周期電流，倍頻電流三種自由電流分量以及穩(wěn)態(tài)短路強制分量；轉(zhuǎn)子繞組除了有勵磁電壓產(chǎn)生的勵磁電流這種強制分量外，還會相對產(chǎn)生自由直流和基頻交流兩種自由電流分量。這些電流分量的分析是以磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t為基礎(chǔ)的。

在短路產(chǎn)生后，定子繞組中將同時出現(xiàn)2種電流：一種是基頻電流，產(chǎn)生一個同步旋轉(zhuǎn)地磁勢對定子各相繞組產(chǎn)生交變磁鏈，用以抵消轉(zhuǎn)子主磁場對定子各相繞組產(chǎn)生的交變磁鏈；另一種是直流，共同產(chǎn)生一個在空間靜止的磁勢，它對各相繞組分別產(chǎn)生不變的磁鏈，這樣維持定子三相繞組的磁鏈初值不變。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由于轉(zhuǎn)子縱軸向和橫軸向的磁阻不同，只有在恒定磁勢上增加一個適當(dāng)磁阻變化的具有兩倍同步頻率的交變分量，才可能得到不變的磁通。因此，定子三相電流中，還應(yīng)有兩倍同步頻率的電流，與直流分量共同作用，才能維持定子繞組的磁鏈初值不變。

突然短路后，定子電流將對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生強烈的純?nèi)ゴ判缘碾姌蟹磻?yīng)。為了抵消電樞反應(yīng)的影響，維持磁鏈不變，勵磁繞組將產(chǎn)生一項直流電流。定子電流倍頻分量所產(chǎn)生的兩倍同步速的旋轉(zhuǎn)磁場，也對轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生同步頻率的交流磁鏈。為了抵消定子直流和倍頻電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)，轉(zhuǎn)子繞組中將出現(xiàn)同步頻率的電流。轉(zhuǎn)子繞組中的這項基頻電流也要反作用于定子。

各種自由電流分量將隨著時間逐步衰減，對于無阻尼繞組的電機(jī)和有阻尼繞組電機(jī)其衰減的時間常數(shù)有所不同。 對于無阻尼繞組同步電機(jī)，定子自由電流的非周期分量按定子繞組的時間常數(shù)Ta衰減，同它有依存關(guān)系的定子電流倍頻分量以及轉(zhuǎn)子電流的基頻分量也按照同一時間常數(shù)衰減；勵磁繞組的自由電流以及同它有依存關(guān)系的定子基頻電流的自由分量按照勵磁繞組的時間常數(shù)Td’衰減。

對于有阻尼繞組同步電機(jī)，定子自由電流的非周期分量按定子繞組的時間常數(shù)Ta衰減，同它有依存關(guān)系的定子電流倍頻分量以及轉(zhuǎn)子個繞組中基頻電流的也按照同一時間常數(shù)衰減；定子橫軸基頻電流的自由分量同橫軸阻尼繞組的自由直流對應(yīng)，按照橫軸阻尼繞組的時間常數(shù)Tq’衰減；定子縱軸基頻電流的自由分量同勵磁繞組和縱軸阻尼繞組的自由直流對應(yīng)，可以近似分為按不同的時間常數(shù)衰減的兩個分量，其中迅速衰減的分量稱為次暫態(tài)分量，時間常數(shù)為Td’’，衰減比較緩慢的分量稱為暫態(tài)分量，其時間常數(shù)為Td’,且有Td’>>Td’’。

第十一章

潮流計算三種節(jié)點

PQ節(jié)點 注入有功功率Pi和無功功率Qi是給定的。相當(dāng)于實際電力系統(tǒng)中的一個負(fù)荷節(jié)點，或有功和無功功率給定的發(fā)電機(jī)母線。通常變電所都是這一類型的節(jié)點。

PV節(jié)點（電壓控制母線）有功功率Pi和電壓幅值Ui為給定。這種類型節(jié)點相當(dāng)于發(fā)電機(jī)母線節(jié)點，或者相當(dāng)于一個裝有調(diào)相機(jī)或靜止補償器的變電所母線。一般選擇有一定無功儲備的發(fā)電廠和具有可調(diào)無功電源設(shè)備的變電所為PV節(jié)點。

平衡節(jié)點 用來平衡全電網(wǎng)的功率。平衡節(jié)點的電壓幅值Ui和相角δi是給定的，通常以它的相角為參考點，即取其電壓相角為零。一個獨立的電力網(wǎng)中只設(shè)一個平衡節(jié)點。一般選主調(diào)頻發(fā)電廠為平衡節(jié)點。

雅克比矩陣的特點：

1矩陣中各元素是節(jié)點電壓的函數(shù),在迭代過程中,這些元素隨著節(jié)點電壓的變化而變化；

2導(dǎo)納矩陣中的某些非對角元素為零時,雅可比矩陣中對應(yīng)的元素也是為零.若0ijY=,則必有0ijJ=；

3雅可比矩陣不是對稱矩陣

潮流計算的約束條件

答：（1）所有節(jié)點電壓必須滿足 ；

（2）所有電源節(jié)點的有功功率和無功功率必須滿足 ， ；

（3）某此節(jié)點之間電壓的相位差應(yīng)滿足

牛頓-拉夫遜法潮流計算基本原理

牛頓-拉夫遜法實質(zhì)上就是切線法，是一種逐步線性化的方法

潮流計算的基本步驟

答：（1）形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣。（2）設(shè)定節(jié)點電壓的初值。（3）將各節(jié)點電壓初值代入求得修正方程式中的不平衡量。

（4）將各節(jié)點電壓初值代入求雅可比矩陣的各元素。（5）求解修正方程式，求得各節(jié)點電壓的增量。

（6）計算各節(jié)點電壓的新值，返回第3步進(jìn)入下一次迭代，直到滿足收斂判據(jù)為止。

（7）最后計算平衡節(jié)點功率和線路功率、損耗。

P-Q分解法潮流計算

P-Q分解法師極坐標(biāo)形式牛頓-拉夫遜法潮流計算的一種簡化算法。這些簡化只涉及修正方程的系數(shù)矩陣，并未改變節(jié)點功率平衡方程和收斂判據(jù)，因而不會降低計算結(jié)果的精度。

第十五章

同步運行狀態(tài)：所有并聯(lián)運行的同步電機(jī)都有相同的電角速度。表征運行狀態(tài)的參數(shù)具有接近于不變數(shù)值。

電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定性：電力系統(tǒng)在運行中收到微笑的或大的擾動后能否繼續(xù)保持系統(tǒng)中同步電機(jī)間同步運行的問題稱為電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定性是根據(jù)受擾后系統(tǒng)中并聯(lián)運行的同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的相對位移角的變化規(guī)律來判斷的，因此，這種性質(zhì)的穩(wěn)定性又稱為功角穩(wěn)定性。

功角概念：功角在電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的研究中占有特別重要的地位。它除了表示電勢和電壓之間的相位差，即表征系統(tǒng)的電磁關(guān)系之外，還表明了各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對運動。

功角特性：角度δ為電勢Eq與電壓V之間的相位角。因為傳輸功率的大小與相位角δ密切相關(guān)，因此又稱δ為功角或功率角。傳輸功率與功角的關(guān)系Pe=f（δ）稱為功角特性或功率特性。

電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性：電力系統(tǒng)在運行中收到微小擾動后嗎，獨立回復(fù)到它原來的運行狀態(tài)的能力。

判別系統(tǒng)在給定的平衡點運行時是否具有靜態(tài)穩(wěn)定： 極限形式

>0。

暫態(tài)穩(wěn)定：電力系統(tǒng)在正常運行時，收到一個大的擾動后，能從原來的運行狀態(tài)，不失去同步地過度到新的運行狀態(tài)，并在新運行狀態(tài)下穩(wěn)定的運行。

慣性時間常數(shù)：反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械慣性的重要參數(shù)，是轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下的動能的兩倍除以基準(zhǔn)功率。

暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)：可以用電力系統(tǒng)受大擾動后功角隨時間變化的特性作為暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)。

第十六章

凸極式發(fā)電機(jī)功率特性：與隱極發(fā)電機(jī)不同，多了一項與發(fā)電機(jī)電勢，即與勵磁無關(guān)的兩倍功角的正弦項，該項是由于發(fā)電機(jī)縱、橫軸磁阻不同而引起的，故又稱為磁阻功率。磁阻功率的出現(xiàn)，使功率與功角成非正弦關(guān)系。

網(wǎng)絡(luò)接線及參數(shù)對功率特性的影響1.串聯(lián)電阻的影響：由于串聯(lián)電阻的存在，發(fā)電機(jī)的功率特性PEq(δ)，與無電阻時相比，向上移動了Eq2/

sinα，向右移動了α角。而系統(tǒng)的功率特性PV(δ)正好相反，向下移動了V2/

sinα，向左移動了α角。2.并聯(lián)電阻：由于α12<0，發(fā)電機(jī)的功率特性PEq向上移動了Eq2/

sinα11，但向左移動了一個

的角度；而PV則向下移動

sinα22，向右移動了

的角度。3.并聯(lián)電抗：與未接電抗器時的極限PEqm=

相比，由于X12>Xd∑，所以在電勢Eq和電壓V與并聯(lián)電抗接入前相同時，接入并聯(lián)電抗將使功率極限減小。

無調(diào)節(jié)勵磁時發(fā)電機(jī)端電壓的變化

當(dāng)不調(diào)節(jié)磁力而保持電勢Eq不變時，隨著發(fā)電機(jī)輸出功率的緩慢增加，功角δ也增大，發(fā)電機(jī)端電壓VG 便要減小。直接聯(lián)接兩個不變電勢節(jié)點間的輸電系統(tǒng)中任一點的電壓，隨著兩個電勢間的相角增大，其值均要減小，減小的程度取決于改點與兩個電勢間的電氣距離。當(dāng)兩個不變電勢大小相等時，兩電勢間的電氣距離的中點，其電壓減小最多。兩個電勢間的相角為0°或360°時，電氣中點的電壓最高；兩電勢間的相角為180°時，電器中點的電壓最低。相角為180°時電壓最低的點稱為振蕩中心。

自動勵磁調(diào)節(jié)器對功率特性的影響

發(fā)電機(jī)裝設(shè)自動勵磁調(diào)節(jié)器后，當(dāng)功角增大、VG 下降時，調(diào)節(jié)器將增大勵磁電流，使發(fā)電機(jī)電勢Eq增大，直到端電壓恢復(fù)（或接近）整定值VG0為止。由功率特性PEq=

sinδ可以看出，調(diào)節(jié)器使Eq隨功角δ增大而增大，故功率特性與功角δ不再是正弦關(guān)系了。它在δ＞90°的某一范圍內(nèi)，仍然具有上升的性質(zhì)。這是因為在δ＞90°附近，當(dāng)δ增大時，Eq的增大要超過sinδ的減小。實際上，一般的勵磁調(diào)節(jié)器并不能完全保持VG不變，因而VG將隨功率P及功角δ的增大而有所下降。但Eq則將隨P及δ的增大而增大。在實際計算中，可以根據(jù)調(diào)節(jié)器的性能，認(rèn)為它能保持發(fā)電機(jī)內(nèi)的某一個電勢為恒定，并以此作為計算功率特性的條件（通常稱為發(fā)電機(jī)的計算條件或叫維持電壓的能力）

復(fù)雜電力系統(tǒng)功率特性特點：1.任一發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率，都與所有發(fā)電機(jī)的電勢及電勢間的相對角有關(guān)，因而任一發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)的變化，都要影響到所有其余發(fā)電機(jī)的運行狀態(tài)。2.任一發(fā)電機(jī)的功角特性，是它與其余所有發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子間相對角的函數(shù)，是多變函數(shù)，因而不能在 P-δ平面上畫出功角特性。同時公交極限的概念也不明確，一般也不能確定其功率極限。

第十七章

暫態(tài)穩(wěn)定分析計算的基本假設(shè)？原因？

基本假設(shè)

1、忽略發(fā)電機(jī)定子電流的非周期分量和與它相對應(yīng)的轉(zhuǎn) 子電流的周期分量. 原因一方面由于定子非周期分量電流衰減時間常數(shù)很小，另一方面，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩以同步頻率作周期變化，其轉(zhuǎn)矩近似為 ， 所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩以同步頻率作周期變化，其轉(zhuǎn)矩近似為0，由于轉(zhuǎn)子機(jī)械慣性 較大，因而對轉(zhuǎn)子整體相對運動影響很小。

2、發(fā)生不對稱短路故障時,不計零序和負(fù)序電流對轉(zhuǎn)子運動的影響. 原因負(fù)序分量平均轉(zhuǎn)矩近似為0；零序不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

3、忽略暫態(tài)過程中發(fā)電機(jī)的附加損耗. 原因 這些附加損耗對轉(zhuǎn)子的加速度有一定的制動作用，但其數(shù)值不大，忽略它們使計算結(jié)果略保守

4、不考慮頻率變化對系統(tǒng)參數(shù)的影響. 原因：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏離同步轉(zhuǎn)速不多，可以考慮頻率變化對系統(tǒng)參數(shù)的影響

引起電力系統(tǒng)大擾動的主要原因

（1）負(fù)荷的突然變化，如投入或切除大容量的用戶等；

（2）切除或投入系統(tǒng)的主要元件，如發(fā)電機(jī)、變壓器及線路等；

（3）發(fā)生短路故障，短路故障擾動最嚴(yán)重，作為檢驗系統(tǒng)是否具有暫態(tài)穩(wěn)定的條件。

等面積定則

答：當(dāng)加速面積和減速面積大小相等時，轉(zhuǎn)子動能增量為零，發(fā)電機(jī)重新恢復(fù)到同步速度。當(dāng)不考慮振蕩中的能量損耗時，可以再功角特性上，根據(jù)等面積定則簡便地確定最大搖擺角δmax,并判斷出系統(tǒng)穩(wěn)定性。最大可能的減速面積大于加速面積，是保持暫態(tài)穩(wěn)定的條件。

極限切除角

當(dāng)最大可能的減速面積小于加速面積時，如果減小切除角δC,這既減小了加速面積，又增大了最大可能減速面積。。這就有可能使原來不能保持暫態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)變成能保持暫態(tài)穩(wěn)定了。如果在某一切除角時，最大可能的減速面積與加速面積大小相等，則系統(tǒng)處于穩(wěn)定的極限情況。這個角度稱為極限切除角δC·lim

簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定判斷的極值比較法

為了判斷系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，還必須知道轉(zhuǎn)子抵達(dá)極限切除角所用的時間，即所謂切除故障的極限允許時間（簡稱為極限切除時間tc·lim）若δC＜δC·lim，系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，若tc＜tc·lim，系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的。

復(fù)雜電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的近似計算的簡化假設(shè)：

（1）發(fā)電機(jī)用電抗x'd及其后的電勢E'表示，E'=常數(shù)，而且用E'的相位δ'代替轉(zhuǎn)子的“絕對”角δ；

（2）符合用恒定阻抗表示；

（3）不考慮原動機(jī)的調(diào)節(jié)作用，即PT=常數(shù)。

復(fù)雜系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算的特點：1。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程也是用每一臺發(fā)電機(jī)的“絕對”角δi和“絕對”角速度Δωi 來描述的，計算公式簡單。2.發(fā)電機(jī)的電磁功率是n-1個相對角δij的函數(shù)。3.對復(fù)雜電力系統(tǒng)不能再用等面積定則來確定極限切除角，而是按給定的故障切除時間tc進(jìn)行計算，算到t=tc時刻，以系統(tǒng)再發(fā)生一次擾動來處理，從而算出發(fā)電機(jī)的搖擺曲線。

復(fù)雜電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的判斷：系統(tǒng)受到大的干擾后各發(fā)電機(jī)之家能否繼續(xù)保持同步運行，是根據(jù)各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間相對角的變化特性來判斷的。在相對角中，只要有一個相對角隨時間變化趨勢是不斷增大的，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。如果所有相對角經(jīng)過振蕩之后都能穩(wěn)定在某一值，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

第十八章

運動穩(wěn)定性的基本概念：對一個動力學(xué)系統(tǒng)通常是用一組微分方程來描述其運動狀態(tài)的。例如，電力系統(tǒng)用轉(zhuǎn)子運動方程來描述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械運動；用同步電機(jī)的基本方程——派克方程來描述發(fā)電機(jī)的電磁運動等等。動力學(xué)系統(tǒng)的運動狀態(tài)及其性質(zhì)，是由這些微分方程組的解來表征的。未受擾運動的穩(wěn)定性必須通過受擾運動的性質(zhì)來判斷。

李雅普諾夫穩(wěn)定性判斷原則：

（1）若線性化方程A矩陣的所有特征值的實部均為負(fù)值，線性化方程的解釋穩(wěn)定的，則非線性系統(tǒng)也是穩(wěn)定的。

（2）若線性化方程的A矩陣至少有一個實部為正值的特征值，線性化方程的解是不穩(wěn)定的，則非線性系統(tǒng)也是不穩(wěn)定的。

（3）若線性化方程的A矩陣有零值或?qū)嵅繛榱愕奶卣髦?，則非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性需要計及非線性部分R(ΔX)才能判定。

一個非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)擾動很小時，可以轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)來研究它。這種方法稱為小擾動法。微小擾動的靜態(tài)穩(wěn)定性是研究電力系統(tǒng)在平衡點附近的“鄰域”特性問題，而大擾動的暫態(tài)穩(wěn)定性是研究電力系統(tǒng)從一個平衡點向另一個新的平衡點（或經(jīng)多次大擾動后回到原來的平衡點）的過渡特性問題。

用小擾動法分析計算電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的步驟：1.列些電力系統(tǒng)各元件的微分方程以及聯(lián)系各元件關(guān)系的代數(shù)方程。2.分別對微分方程和代數(shù)方程線性化。3.消去方程中的非狀態(tài)變量，求出線性化小擾動狀態(tài)方程及矩陣A。4.進(jìn)行給定運行情況的初態(tài)計算，確定A矩陣個元素的值。5.確定或判斷A矩陣特征值實部的符號，判斷系統(tǒng)在給定的運行條件下是否具有靜態(tài)穩(wěn)定性。方法有二：直接求出A矩陣的所有特征值；求出式的特征方程，有特征方程的系數(shù)間接判斷特征值實部的符號。

參考軸選擇:為了消除零特征值,在復(fù)雜電力系統(tǒng)中,必須用相對角作為變量;當(dāng)不存在比例于”絕對”速度的阻尼項時,還必須以相對速度作為變量,也就是說,要以某一臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子作為參考軸來列寫小擾動方程

簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)

1.不計阻尼作用時 判據(jù)為 SEq=

＞0，與此相對應(yīng)的用運行參數(shù)表示的穩(wěn)定判據(jù)為δ0＜90°

2.計阻尼作用時 （1）綜合阻尼系數(shù)D＞0時，正阻尼 當(dāng)SEq>0，且D2>4SEqTJ/ωN時，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。通常稱為過阻尼的情況。 當(dāng)SEq>0，但D2<4SEqTJ/ωN時，是一個衰減的震蕩，系統(tǒng)穩(wěn)定。當(dāng)SEq<0時，系統(tǒng)不穩(wěn)定，非周期失去穩(wěn)定。（2）D<0，負(fù)阻尼，將是一個振幅不斷增大的振蕩。通常稱為周期性的失去穩(wěn)定，有時又稱自發(fā)振蕩。

在D<0導(dǎo)致自發(fā)振蕩而失去穩(wěn)定的過程中，發(fā)電機(jī)工作點在P-δ平面上講圍繞平衡點作逆時針方向旋轉(zhuǎn)。

自動勵磁調(diào)節(jié)器對簡單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的影響.

（1）比例式勵磁調(diào)節(jié)器可以提高和改善系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性。其擴(kuò)大了穩(wěn)定運行范圍，發(fā)電機(jī)可以運行在SEq<0，即δ>90°的一定范圍內(nèi)，也增大了穩(wěn)定極限功率，提高了輸送能力。（2）具有比例式勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)不能運行在 SEq<0 情況下。（3）放大倍數(shù)的整定值是應(yīng)用比例式勵磁調(diào)節(jié)器要特別注意的問題。（4）多參數(shù)的比例式調(diào)節(jié)器比單參數(shù)的優(yōu)越。可以用其中的一個參數(shù)的調(diào)節(jié)（如按電流偏差調(diào)節(jié)）來擴(kuò)大穩(wěn)定域，而用另一個參數(shù)的調(diào)節(jié)（如按電壓偏差調(diào)節(jié)）來提高功率極限，從而使穩(wěn)定極限得到較大的增加。

改進(jìn)勵磁調(diào)節(jié)器的幾種途徑

由于發(fā)電廠沒有近距離的負(fù)荷，發(fā)電機(jī)的端電壓可以允許有較大的變動。這樣，自動勵磁調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)中的主要作用便從維持發(fā)電機(jī)端電壓、保證電能質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣唠娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定性了。勵磁調(diào)節(jié)器可能會產(chǎn)生負(fù)阻尼效應(yīng)，使得調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)不能整定得過大，需要改進(jìn)，目的是設(shè)法削弱和克服勵磁調(diào)節(jié)器所產(chǎn)生的負(fù)阻尼效應(yīng)，抑制和防止電力系統(tǒng)發(fā)生自發(fā)振蕩。

（1）對勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)補償

（2）按運行參數(shù)偏差的導(dǎo)數(shù)來調(diào)節(jié)勵磁

（3）開發(fā)新型的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)

靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)Ksm(P)的計算問題

為保證電力系統(tǒng)運行的安全性，不能允許電力系統(tǒng)運行在穩(wěn)定的極限附近，而要留有一定的的裕度，這個裕度通常用穩(wěn)定儲備系統(tǒng)來表示。以有功功率表示的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)為Ksm(P)

Psl-PG0/PG0×100％正常方式下，需控制在10%～20%之間；特殊方式或事故后運行方式，需控制≥10%。實用上認(rèn)為系統(tǒng)在不發(fā)生自發(fā)振蕩的前提下，用dP/dδ>0作為靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)來計算儲備系數(shù)，這意味著用功率極限Pm來代替穩(wěn)定極限Psl，改用Ksm(P)=Pm-PG0/PG0×100％計算Ksm(P)時，首先根據(jù)發(fā)電機(jī)裝設(shè)的勵磁調(diào)節(jié)器特性和整定的參數(shù)，確定發(fā)電機(jī)的計算條件，然后根據(jù)給定的運行方式，進(jìn)行潮流計算，求出發(fā)電機(jī)的電勢及此時的功率PG0，接著根據(jù)計算條件，計算功率特性和功率極限，最后用式子計算Ksm(P)，檢驗它是否滿足規(guī)定的要求。

第十九章

提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸送能力的一般原則是：盡可能多地提高電力系統(tǒng)的功率極限；抑制自發(fā)振蕩的發(fā)生；極可能減小發(fā)電機(jī)相對運動的振蕩幅度?？梢圆扇∠旅娲胧?/p>

1， 改善電力系統(tǒng)基本元件的特性和參數(shù)

2， 采用附加裝置提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性

3， 改善電力系統(tǒng)運行方式以及其他措施

改善電力系統(tǒng)基本元件的特性和參數(shù)：

1， 改善發(fā)電機(jī)及其勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性

2， 改善原動機(jī)的調(diào)節(jié)特性

3， 減小變壓器的電抗

4， 改善幾點保護(hù)和開關(guān)設(shè)備的特性

5， 改善數(shù)電線路的特性（1提高輸電線路的額定電壓，2改變輸電線結(jié)構(gòu)以減小電抗）

6， 采用直流輸電

采用附加裝置提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

1， 輸電線路采用串聯(lián)電容補償

2， 輸電線路的并聯(lián)電抗補償

3， 輸電線路設(shè)置開關(guān)站

4， 中繼同步調(diào)相機(jī)

5， 變壓器中性點經(jīng)小阻抗接地；中性點經(jīng)小電阻接地對穩(wěn)定性的影響：中性點經(jīng)小電阻接地時，功率特性中增加了一項固有功率，與此同時，由于接地電阻Rg的存在，零序組合阻抗增大，短路附加阻抗也增大，因而轉(zhuǎn)移阻抗減小，從而功率特性的第二項的幅值也增大，這樣，功率特性將向上和向左移動，功率極限提高了，有利于暫態(tài)穩(wěn)定。變壓器中性點接入小電抗后，可以增大零序組合電抗，從而增大X△，減小短路狀態(tài)下的轉(zhuǎn)移阻抗，提高功率特性。

6， 發(fā)電機(jī)采用電氣制動；在系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，有控制地在加速的發(fā)電機(jī)端投入電阻負(fù)荷，則可以增加發(fā)電機(jī)的電磁功率，產(chǎn)生制動作用從而達(dá)到提高暫態(tài)穩(wěn)定的目的。這種做法稱為電氣制動，接入的電阻稱為制動電阻

改善運行條件以及其他措施：

1， 正確制定電力系統(tǒng)運行參數(shù)的數(shù)值

2， 合理選擇電力系統(tǒng)的運行接線

3， 切除部分發(fā)電機(jī)及部分負(fù)荷

4， 高壓直流數(shù)電功率的快速調(diào)節(jié)

5， 減小系統(tǒng)穩(wěn)定破壞所帶來的損失和影響