衡真课堂｜电力系统稳态与暂态分析

电力系统稳态运行指电力系统正常的、相对静止的运行状态。

电力系统稳态分析包括三个方面

①电力系统的基本知识和等值网络；

②电力系统正常运行状况的分析和计算；

③电力系统有功功率-频率、无功功率一电压的控制和调整。

电力系统的基本概念包括电力系统的基本结构、电力工业的特点、电力系统规划设计和运行维护的基本要求、电力系统的接线方式、电力系统的中性点运行方式。

电力系统的等值网络中各元件的特性和数学模型，主要有三相输电线路的模型、电力变压器等值电路的数学模型、发电机的数学模型。

电力系统的正常运行状况包括电力系统输电线路的潮流计算、潮流调控、电力系统中的电能损耗计算、复杂电力系统的潮流计算。

电力系统无功功率平衡-电压的控制和调整，电力系统中的无功电源主要有发电机、同步调相机、电力电容器、静止无功补偿器和静止无功发生器。

电力系统有功功率和频率调整主要包括有功负荷的变动规律、电力系统有功功率电源备用、电力系统的频率调整，包括一次调频、二次调频与三次调频。

电力系统暂态过程指电力系统急剧地从一种运行状态向另一种运行状态过渡的过程。

电力系统的暂态过程可划分为三类一波过程、电磁暂态过程和机电暂态过程。

波过程主要与运行操作或雷击时的过电压有关，涉及电流、电压波的传播。这类过程最短暂，属于高电压技术课程的范畴。

电磁暂态过程主要与电力系统中发生短路故障和自励磁有关，涉及电流、电压，有时也涉及功率角随时间的变化。

机电暂态过程主要与电力系统受到各种扰动下系统的振荡、稳定性破坏、异步运行等有关，涉及功率、功率角、旋转电机的转速等随着时间的变化。

电力系统的暂态运行包括无限大功率电源供电的三相短路电流分析、电力系统三相短路的实用计算、电力系统不对称短路的分析与计算。对称分量法求解不对称短路的短路电流计算，电力系统的各需等值网络绘制、正序等效定则的应用以及非故障处电流和电压的计算。

电力系统正常运行情况下，运行、管理和调度人员需要知道在给定运行方式下各母线的电压是否满足要求，系统中的功率分布是否合理，元件是否过载，系统有功、无功损耗各是多少等等情况。为了了解上述运行情况所做的计算，称为系统的潮流计算。主要包括电力网的电压降和功率损耗 、辐射电力网的潮流计算、电力系统中的电能损耗计算。

潮流计算的任务：针对具体的电力网络结构，根据给定的负荷功率和电源母线电压，计算网络中各节点的电压和各支路中的功率及功率损耗。

潮流计算的作用：是电力网规划设计电力系统运行（稳态、短路、稳定等）继电保护、自动装置整定计算做基础。

如：

（1）在负荷已知的情况下，计算和分析系统的运行情况，包括系统中，各个节点的电压是否满足要求和各个元件所通过的功率是否超过其额定值。

（2）如果由潮流计算结果得出的运行情况不佳或不够满意，则需要调整发电机之间的功率分配或改变发电机的电压，重新进行潮流计算，直至运行情况满意为止。

（3）潮流计算结果作为电力系统其他计算的基础，如电力系统短路电流计算，电力系统稳定性计算等。

潮流计算包括简单网络的潮流计算与复杂网络的潮流计算，辐射形电力网的潮流计算、区域网的潮流计算、环形网络的潮流计算。其中，复杂网络的潮流计算主要包括节点电压方程与导纳矩阵和阻抗矩阵，以及电力系统中的各个功率方程，计算潮流计算的方法，主要有高斯-塞德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法以及P-Q分解法。

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