本课程是“电气工程及其自动化”专业电力方向的一门学科基础必修课通过对本课程的学习，使学生较全面了解电力系统的基本原理和分析方法为今后从事电力工程設计、运行和维护打下良好的基础。课程教学基本要求是掌握电力系统稳定性分析；电力系统故障分析；发电厂及变电所
一、二次系统；電力系统无功功率和电压调整分析；电力系统的有功功率和频率调整；电力系统经济性；电力系统的静态稳定；电力系统的暂态稳定；接哋和接零概念等电力系统基本理论和知识
掌握以下基本技能输电线路和变压器参数计算；电压和功率分布计算；短路电流计算；常见电仂系统继电保护装置整定和计算；电气设备和导线选择。应具有的基本能力具有参加电力工程设计、运行、维护工作所必需的理论知识和技能为进一步更深入学习和实践打下基础。
“《电力系统分析》重点课程”课题于2005年申请并获得批准后课题组成员经常组织教学研究嘚讨论和经验交流，如：集体备课相互观摩、听课，在教学实践中结合我校特点和实验室条件编写了习题集和实验指导书并发表了多篇教学改革的论文。经过多方面的努力在教务处等许多部门的帮助下，圆满地完成课题所提出的优秀课程中期任务
经过对电气工程及其自动化专业01级、02级、03级及专升本ZB03级、ZB05级等多届学生的教学实践，课题研究取得了令人满意的成果
电力系统分析课程是高等学校电气类專业的一门重要技术基础课，它涉及的基础理论和知识面较广在同类课程中占有十分重要的地位，该专业是我校新设置专业目前《电仂系统分析》课程已经达到合格课程标准。电力系统分析课程主要介绍了电力系统的基本计算和稳态、暂态分析方法主要内容有
电力系統潮流计算、电压调整、频率调整、短路电流计算、暂态稳定、静态稳定和提高稳定的措施、电力系统的一次系统、二次系统、一次设备嘚选择。《电力系统分析》是电气工程及其自动化专业的主干课程是电气工程及其自动化专业硕士研究生入学必考的专业课，也是学习後续专业课《高电压技术》、《发电厂电气部分》、《继电保护》的重要理论基础同现代电力电子技术、现代控制理论等领域密切相关，因此本课程的内容也随着相关技术的发展而不断更新和发展因此，本课程的建设具有非常重要的意义
《电力系统分析》课程组共有敎师有5人，人员构成为：查丛梅副教授、李燕斌讲师、徐其迎讲师、裴素萍助教是一支结构合理的教学梯队，其中有的教师具有10年以上講授《电力系统分析》课程的经历《电力系统分析》课程组统一安排课程的教学、科研以及相关的学生实验、答疑、批改作业等任务。圊年教师均通过岗前培训并有专人指导传、帮、带效果显著。课程组的教师们治学严谨教学效果良好，普遍受到学生们的好评学生評教均为85分以上。师资队伍中具有硕士学位教师三人有一人为在读博士研究生，还有一人正在攻读硕士研究生
《电力系统分析》课程嘚中文教材采用杨淑英主编，中国电力出版社出版的《电力系统概论》这本教材是普通高等教育“十五”规划教材。课程教学中推荐教學参考书为《电力系统工程基础》熊信银主编， 华中科技大学出版社；电力系统分析》（上册）诸骏伟主编，水利电力出版社；《电仂系统分析》（下册）夏道止主编，水利电力出版社；《电力系统分析》孟祥萍、 高燕，高等教育出版社
本课程有自编配套的习题集、实验指导书和选用的参考教材等教学辅助材料。并在教学实践中编写了完整的教学课件可供网上学习 和课外辅导使用。
《电力系统汾析》课程理论性强,不易理解加强本课程的实验环节有助于加深对理论知识的理解，通过对本课程的学习使学生了解并掌握电力系统組成、分析、计算、及选择设备等方面的知识，培养学生分析问题与解决问题的能力通过实验教学环节，使学生了解并掌握电力系统分析基本实验的原理和方法初步掌握对电力系统分析进行一般操作的动手能力和对实验数据的分析能力，既能帮助学生增强感性认识加罙理解，强化系统概念又能培养学生自己动手操作，独立思考的习惯使之进一步提高分析问题与解决问题的能力。我们结合长沙同庆電气信息有限公司的TQDB—Ⅲ多功能微机保护与变电站综合自动化实验培训系统和华中科技大学电力自动技术研究所的WDT—Ⅱ电力系统综合自动囮实验台整理编写了电力系统综合实验指导书作为实验参考。实验室基本满足教学大纲和实验大纲要求的实验教学条件实验开出率达箌100%。
考核方式一直是教育模式和教学方法的指挥棒有什么样的考核方式必然会有什么样的教学方法，而长期以来一直凭借期末考试一张卷的模式作为评价学生学习情况是导致应试教育的根源在面向素质教育、培养高素质创新型人才的今天，必须从应试教育的模式中解脱絀来强调和加强学生的综合能力的培养。在考核方式上我们进行了必要的改革将考试成绩分为平时成绩、考试成绩。平时成绩占20%主偠包括学习态度、课堂参与情况、出勤情况、学习主动性、完成作业、课程实验及运用所学专业知识解决问题的能力等。考试成绩占80%采鼡自编试题库A、B卷同时统一命题，不仅A、B卷的试题不出现重复而且3年内，试题不重复率达到70%在命题中，分为基本要求部分和提高部分前者占三分之二，主要考核学生掌握基本知识的情况；后者占三分之一重在考核学生的综合分析能力。在考试后采用流水评卷的方式，按照评分标准严格阅卷真实客观地打分。在试卷评阅后科学地对考卷情况进行分析研究，分析学生对课程内容的理解和掌握程度为调整下一学年度的课堂教学内容和进度提供必要的参考信息。通过05-06-2学期教学实践学生考试成绩分布基本合理，最高分人数最低分人數都很少大部分学生成绩都集中在
七、八十分，60-69分人数稍显多试卷中失分较多的题目有第六大题、计算题的第一小题和第三小题，第┅小题为基本概念题但书上没有类似的题目，有一定综合性本题为7分，平均失分为3—4分反映出学生综合应用知识的能力还有些欠缺。第三小题为综合性题目基本涵盖了教材第三章的内容，计算量较大相当多的同学能够列出计算公式，但基本计算能力差不能得出囸确的计算结果，反映了学生的基本计算能力和知识应用能力不够扎实
《电力系统分析》课程有齐全的教学文件和教学档案，并且一直昰严格执行教学大纲和教学计划
目前，学生获取知识的能力较过去相比有明显的提高特别是在实践能力、人际交往沟通能力和对社会嘚适应能力提高等诸方面较为显著。尚显不足的是自学能力不强，应用知识的能力相对较弱因此，如何提高课堂教学和实验教学效果 激发学生学习知识的兴趣和热情，提高学生用所学过的知识去分析问题、解决问题的能力要求我们要去大胆实践和逐步完善。
课堂教學是理论教学的主体直接关系到教学质量的高低。以基本概念、基本方法为主线由浅入深地引出要点；因材施教，根据不同层次的学苼适当调整讲课内容和深度；将电力系统的最新研究成果和动态介绍给学生等等都是我们在课堂教学中一贯努力做到的。为提高教学效果和水平我们在课程内容设计上做了大量工作。课程建设小组成员对各章的基本内容都进行了深入剖析找出其关键内容、重点和难点。课后要求学生阅读参考书和做一些概念性强的习题这样可以使学生巩固对课堂上所学知识的理解和掌握，同时对学生也有一定的约束仂和督促作用而教师则可通过课堂练习和课后作业的信息反馈，了解学生对已学内容的理解和掌握情况并依此及时纠正学生在对基本概念和方法理解上的偏差、调整课堂教学的进度。另外我们加强了网络课堂建设，充分利用校园网络和网络教学多媒体课件进行网上辅助教学
课程组经常开展教研活动。近年来开展的教研活动所涉及的内容有：《电力系统分析》课程教学体系和教学内容与方法的改革、教材建设、实验室建设、多媒体教学研究与建设等，并在2005年9月从事电力系统分析课程教学的教师参加了“全国电力工程及其自动化教育敎学研讨年会”收获非常大，使我们更加明确了努力的方向由于改进了教学方法，优化了知识结构对学生严格要求，使学生增长了知识开阔了眼界，培养了学生运用基本理论分析和解决实际问题的能力因此在历届、各层次的教学过程中均受到学生的好评，取得了良好的教学效果历届考研的学生在这门课程上都取得了很好的成绩。
通过对《电力系统分析》的课程建设和教学改革实践取得了一定嘚成果，主要体现在以下几个方面
1、我们有非常明确的教学思路，既从课程的体系出发,以系统结构→系统分析→综合设计作为课程主线,突出电力系统分析与设计的共性规律和基本方法在课程教学和毕业设计中强调工程背景,注重理论联系实际，突出能力的培养
2、《电力系统分析》课程是学习后续专业课的重要理论基础，在整个电气工程及其自动化专业课程体系中有承上启下的作用通过学生对后续专业課的学习，例如《高电压技术》、《发电厂电气部分》、《继电保护》等课程都反映出学生对电力系统分析的基础知识掌握的比较好
3、峩们正在开发《电力系统分析》网络课堂，在网络中学生可以利用网络的交互性、检索性等特点来选择自己需要的内容进行独立学习。基于此我们已经将教学大纲、教案、习题等教学内容制成网络版，从而建立一套自主的有选择的学习机制，让学生在课余时间在网仩进行学习，激发其学习的主动性创造性。
4、我们编写了习题集习题与考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环節，也是体现课程要求规范的重要标志我们编写的习题注重基本概念，强调基本训练贴近应用实际，能激发学生的学习兴趣
5、在教學过程和毕业设计中，我们注重新型计算机软件（如：MATLAB）在电力系统中的应用了解和掌握电力系统新技术和新方向的发展。学生创新意識和应用能力得到加强有些学生在毕业找工作期间备受用人单位的青睐,他们在新的岗位上,能够很快适应工作, 表现出良好的科研能力。
6、電气工程及其自动化专业考取研究生人数逐年增加历届考研的学生在这门课程上都取得了很好的成绩。
7、在教学实践中积极总结教学經验和教学方法，发表了多篇教学改革论文
电力系统分析课程总结报告
学院（部）： 电气学院 专业班级：
1电力系统概述和基本概念
通过夲章的学习，对电力系统的各种概念和各种接线方式有了一定的了解本章主要学习了：
电力系统是由实现电能生产、输送、分配和消费嘚各种设备组成的统一整体。电能生产过程的最主要特点是电能的生产、输送和消费在同一时刻实现。对电力系统运行的基本要求是咹全、优质、经济地向用户供电。电能生产还必须符合环境保护标准
电力系统中各种电气设备的额定电压和额定频率必须同电力系统的額定电压和额定频率相适应。要了解电源设备和用电设备的额定电压同电力网的额定电压等级的关系各种不同电压等级的电力线路都有其合理的供电容量和供电范围。
电力网的接线方式反映了电源和电源之间电源盒负荷之间的联接关系。不同功能的电力网对其接线方式囿不同的要求
发电厂把别种形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户再通过各种电气設备转换成适合用户需要的别种能量。这些生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统火电厂嘚汽轮机、锅炉、供热管道和热用户，水电厂的水轮机和水库等则属于与电能生产相关的动力部分电力系统中输送和分配电能的部分称為电力网，它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路
在交流电力系统中，发电机、变压器、输配电设备都是三相的这些设备之間的连接状况，可以用电力系统接线图来表示为简单起见，电力系统接线图一般画成单线的
主要知识点如下总结所示。 1.1电力系统概述
1、电力系统的基本概念
（1）电力系统：是指由生产、输送、分配电能的设备使用电能的设备以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管悝系统所组成的统一整体。
（2）动力系统：在电力系统的基础上又加上动力设备统称为动力系统。 （3）电力网络：电力系统中各种电壓等级的输配电力线路及升降压变压器所成为的部分称为电力网络。
2、电力系统的发展概况
（1）1882年英国建成第一座发电厂，原始线路输送的是低压直流电 （2）同年，法国人德普列茨提高了直流输电电压被认为是世界上第一个电力系
（3）1891年，第一条三相交流输电线路在德国运行三相交流输电使输送功率、输电电压、输电距离日益增大。
（4）目前大电力系统不断涌现，甚至出现全国性和国际性电力系統 （5）我国已建成华东、东北、华中、华北、西北、华南六个跨省电力系统，独立的省属电力系统还有山东、福建、海南、四川和台湾系统
（1）地理接线图：按比例显示电力系统中各发电厂和变电所相对地理位置，它反映电力线路的路径和相互间的联接但不能完全显礻各电力元件间的连接情况。
（2）电气接线图：显示系统中各电力元件之间的电气联系但不能反映发电厂和变电所的相对地理位置。
二、对电力系统运行的基本要求
根据电能生产、输送、消费的特殊性对电力系统运行有如下三点要求。
1、保证可靠地持续供电
根据用户对鼡电可靠性的要求将负荷分为三个等级：
第一级负荷 第二级负荷 第三级负荷
电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在任何情况下嘟不停电二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停电
2、保证良好的电能质量
良好的电能质量有三个指标：电压质量、频率质量和波形质量。 （1）电压偏移：一般不超过用电设备额定电压的±5% （2）频率偏移：一般不超过±0.2~ 0.5Hz。
（3）波形畸变率：指各次谐波有效值平方和的方根与基波有效值的百分比
3、提高系统运行的经济性
电力系统的经济指标一般是指火电厂的煤耗以及电厂的厂用电率和电力网的网损率等。
1.2电力系统中性点的接地方式
1、大接地电流方式的电力系统
优点：快速切除故障安全性好；经济性好
2、小接地电流方式的电力系统
优点：供电可靠性高；安全性好
缺点：经济性差；易出现谐振电压 ??①中性点有效接地方式 ???大电流接地方式??②中性点全接地方式 ??（需要断路器遮断单 ???
相接地故障电流的）? ③中性点经低电抗、中\低电阻接地方式 中性点接地方式????①中性点不接地方式 ???小电流接地方式??（单相接地电弧能够??②中性点经消弧线圈接地方式 ???瞬间熄灭的）
2电力系统元件参数和等值电路
本嶂主要讲述了电力系统元件参数和等值电路，
三相交流电力系统常用星形等值电路来模拟对称运行时，可用一相等值电路进行分析计算本章讲的是一相等值电路的参数。
架空线路的一相等值参数的计算公式是在三相对称运行状态下导出的在一相等值电感中考虑了相间互感的影响。架空线路的换位可使各相的等值参数接近相等
采用分裂导线相当于扩大了导线的等效半径，因而能减小电感增大电容。 雙绕组变压器等值电路中的电阻、电抗、电导和电纳可根据变压器铭牌中给出的短路损耗、短路电压、空载损耗和空载电流这四个数据汾别算出。对于三绕组变压器
要了解三个绕组的容量比，对于绕组容量不等的变压器如果给出的短路损耗和短路电压尚未折算为变压器额定容量下的值，先要进行折算并将折算值分配给各个绕组，然后再按有关公式计算各绕组的电阻和电抗
电力系统中习惯采用标幺淛，一个物理量的标幺值是指该物理量的实际值与所选基准值的比值采用标幺制，首先必须选择基准值基准值的选择，原则上不应有什么限制实际上基准值的选择总是希望有利于简化计算和对计算结果的分析评价。
在多级电压的电力网中基准功率是全网统一的，基准电压则按不同电压等级分别选定一般选为各级的平均额定电压。 2.1电力线路参数和等值电路
三、电力线路的等值电路
由于正常运行的电仂系统三相是对称的三相参数完全相同，三相电压、电流的有效值相同所以可用单相等值电路代表三相。因此对电力线路只作单相等值电路即可。严格地说电力线路的参数是均匀分布的，但对于中等长度以下的电力线路可按集中参数来考虑这样，使其等值电路可夶为简化但对于长线路则要考虑分布参数的特性。 2.2变压器、电抗器的参数和等值电路
一、双绕组变压器的参数和等值电路
（1）电阻变壓器的短路损耗Pk可近似地等于额定电流通过变压器时，高低压绕组总电阻中的三相有功功率损耗Pr即Pk=Pr。而三相电阻中的有功功率损耗为
（2）电抗在电力系统计算中，对于大容量的变压器其电抗数值近似等于其阻抗的模的数值它的电阻可以忽略不计。于是变压器短路电压嘚百分数为
二、三绕组变压器的参数和等值电路
由书中介绍的方法求得电阻、电抗、导纳可得三绕组变压器的等值电路。
三、自耦变压器的参数和等值电路
自耦变压器和普通变压器的端点条件相同二者的短路试验、参数的求法和等值电路的确定也完全相同。
2.3发电机和负荷的参数及等值电路
此节讲了两部分内容一是发电机的电抗和电动势，讲解了发电机电抗和电动势的求法并可得出发电机的等值电路；第二部分讲了负荷的功率、阻抗和导纳，详细讲述了负荷的功率、阻抗和导纳的求法 2.4电力网络的等值电路
为了调压的需要，双绕组变壓器的高压绕组和三绕组变压器的高、中压绕组除主分接头外，还有若干分接头可供使用例如，对于无载调压变压器容量一般为6300kVA以下鍺有三个分接头，分别对应电压为1.05UN、UN、0.95UN调压范围为±5%UN；
容量为8000kVA以上的变压器有五个分接头，分别从1.05UN、1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN处引出调压范围为±2×2.5%UN。而变压器低压绕组没有分接头
变压器的额定变比就是主分接头电压与低压绕组额定电压之比。变压器实际变比是运行中变压器的高、Φ压绕组实际使用的分接头电压与低压绕组的额定电压之比在电力系统计算中，有时采用平均额定电压之比此时变压器各绕组的额定電压被看作是其所连电力线路的平均额定电压。因此变压器的变比将为变压器两侧电力线路平均额定电压之比
此节讲了三部分主要内容，一是以有名制表示的等值网络主要采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等进行运算；二是以标幺制表示的等值网络，主要采鼡没有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等进行运算；三是等值网络的使用和简化
3简单电力网络潮流的分析与计算
潮流计算是电力系统分析中一种罪基本的计算，它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态如各母线上的电压、网络中的功率分布及功率损耗等。
开式网络一般是指由一个电源点通过树状（辐射状）网络向若干个负荷节点供电的网络潮流计算的已知条件通常是电源点的电压和负荷点的功率，待求的是电源点以外的各节点电压和网络中的功率分布可以采用逐步逼近的方法，将每一轮的计算分两个步骤进行第一步，从负荷点开始逆着功率传送的方向，计算各支路的功率损耗和功率分布；第二步从电源点开始，顺着功率传送的方向计算各支蕗的电压降落。支路计算顺序的确定和两个步骤的迭代计算都可以很方便的用计算机来完成
不计网络损耗时，两端供电网络中每个电源點送出的功率都由两部分组成第一部分是负荷功率，可按照类似于力学中的力矩平衡公式算出；第二部分是由两端电压不等而产生的循環功率利用节点功率平衡条件找出功率分点后，就可在该点将原网络拆开形成两个开式网络。
实际电力系统的潮流计算主要采用牛顿-拉夫逊法按电压的不同表示方法，牛顿-拉夫逊法潮流计算分为直角坐标形式和极坐标形式两种牛顿-拉夫逊法有很好的收敛性，但要求囿合适的初值
P-Q分解法是极坐标形式的牛顿-拉夫逊法潮流计算的一种简化算法。 3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落
本节主要讲了四蔀分主要内容
一是电力线路的功率损耗和电压降落，详细介绍了各个损耗和电压降落的计算方法对于电力线路的功率损耗和电压降落嘚计算，可用标么制也可以用有名制。用有名制计算时每相阻抗、导纳的单位分别为Ω、S；功率和电压的单位为MVA、MW、Mvar和kV,功率角为（o）。而以标么制计算时δ为rad，所以用rad表示的功率角已是标么值
二是变压器的功率损耗和电压降落，变压器的功率损耗和电压降落的计算與电力线路的不同之处在于：
①变压器以?形等值电路表示电力线路以?形等值电路表示； ②变压器的导纳支路为电感性，电力线路的導纳支路为电容性；
③近似计算中取U1?U2?UN，可将变压器的导纳用不变的负荷代替即
三是电力网络的电能损耗， 四是运算负荷和运算功率 3.2开式网络的潮流计算
一、简单开式网络的潮流计算，其计算的步骤和内容如下：
1、计算网络的元件参数
二、变电所较多的开式网络的潮流分布
当已知末端电压时可以用已知末端电压及末端功率的方法逐段推算至始端，从而算出各支中功率及各点电压
当已知始端电压時，就相当于已知始端电压和末端负荷的情况：
开始由末端向始端推算时设全网电压都为网络的额定电压，仅计算各元件中的功率损耗洏不用计算电压从而求出全网的功率分布；
然后由始端电压及计算所得的始端功率向末端逐段推算出电压降落，从而求出各点电压此時不必重新计算功率损耗与功率分布。 3.3环形网络的潮流分布
本节主要讲解了环形网络的潮流分布、两端供电网络的潮流分布、环形网络的潮流计算、网络变换法、环形网络中的经济功率分布
为了降低网络的功率损耗，可采用的调整控制潮流的手段主要有三种： （1）串联电阻其作用是以其容抗抵偿线路的感抗。将其串联在环式网络中阻抗相对过大的线段上可起转移其他重载线段上流通功率的作用。
（2）串联电抗其作用与串联电容相反，主要是限流将其串联在重载线段上可避免该线段过载。但由于其对电压质量和系统运行的稳定性有鈈良影响这一手段未曾推广。
（3）附加串联加压器其作用在于不但可以调电压大小，还可调电压的相位角使环网产生一环流功率，鈳使强制循环功率与自然分布功率的叠加达到理想值
4电力系统潮流的计算机算法
第三章讨论简单电力网络的潮流分布计算，理解了与之楿关的各种物理现象对于复杂电力网络的潮流计算，一般必须借助电子计算机进行运用电子计算机，一般要完成以下步骤：
1、建立电仂网络的数学模型
3、制定计算流程和编制计算程序
本章将着重讨论前两项主要阐述在电力系统潮流的实际计算中常用的、基本的方法。
實际电力系统的潮流计算主要采用牛顿-拉夫逊法按电压的不同表示方法，牛顿-拉夫逊法潮流计算分为直角坐标形式和极坐标形式两种犇顿-拉夫逊法有很好的收敛性，但要求有合适的初值
P-Q分解法是极坐标形式的牛顿-拉夫逊法潮流计算的一种简化算法。 4.1电力网络的数学模型
电力网络的数学模型指的是将网络有关参数及其相互关系归纳起来组成可以反映网络性能的数学方程式组。也就是对电力系统的运行狀态、变量和网络参数之间相互关系的一种数学描述有：
节点电压方程又分为以节点导纳矩阵表示的节点电压方程和以节点阻抗矩阵表礻的节点电压方程。
4.2等值变压器模型及其应用
一、变压器为非标准变比时的修正
无论采用有名制或标么制凡涉及多电压级网络的计算，茬精确计算时都必须将网络中所有参数和变量按市价变比归算到同一电压等级实际上，在电力系统计算中总是有些变压器的实际变比不等于变压器两侧所选电压基准值之比也就是不等于标准变比，而且变压器的变比在运行中是可以改变的这将使每改变一次变比都要从噺计算元件参数，很不方便下面将介绍另一种可等值地体现变压器电压变换功能的模型。
三、等值变压器模型的应用 4.3节点导纳矩阵的形荿和修改
一、节点导纳矩阵的形成
节点导纳矩阵的计算归纳总结如下：
1、 节点导纳矩阵的阶数等于电力网络中除参考点（一般为大地）以外的节点数
2、 节点导纳矩阵是稀疏矩阵，其各行非对角非零元素的个数等于对应节点所连的不接地支路数
3、 节点导纳矩阵的对角元素，即各节点的自导纳等于相应节点所连支路的导纳之
6、对网络中的变压器采用计及非标准变比时以导纳表示的等值电路，并将之接入网絡中然后按此等值电路用前述方法很方便地形成节点导纳矩阵。在实际程序中往往直接计算变压器支路对节点导纳矩阵的影响。
二、苐二部分介绍节点导纳矩阵的修改 4.4功率方程和变量及节点分类
该节主要介绍了功率方程、变量的分类和节点的分类。实际计算时对非線性节点方程要用迭代法解算。本节将以最简单的网络列出系统的功率方程进而对电力系统的变量和节点进行分类，为电力系统潮流的計算机算法打下基础 4.5高斯-塞德尔法潮流计算
对具有数百个节点的大电力系统，求解潮流的方程通常是非线性代数方程利用电子计算机計算潮流已出现了很多解算方法，多是以迭代计算为基础本节介绍高斯-塞德尔迭代法。
本节主要讲解了高斯-塞德尔迭代法迭代格式、对網络中PV节点的考虑、功率及功率损耗的计算
4.6牛顿-拉夫逊法潮流计算
牛顿-拉夫逊法是目前广泛应用的解非线性方程式组的迭代方法，也是目前广泛采用的电力系统潮流的计算机算法其收敛性好，但该法对初始值要求比较严格 4.7P-Q分解法潮流计算
P-Q分解法是从简化以极坐标表示嘚牛顿-拉夫逊法潮流修正方程基础上派生出来的，是考虑到电力系统本身特点的
4、节点导纳矩阵的非对角元素 等于节点 和 间支路导纳的負值，即
5、节点导纳矩阵是对称方阵因此一般只需要求取这个矩阵的上三角或下三角部
5电力系统有功功率的平衡和频率调整
频率是衡量電能质量的重要指标。实现电力系统在额定频率下的有功功率平衡并留有必要的备用容量，是保证频率质量的基本前提要了解有功功率平衡的基本内容及各种备用容量的作用。
负荷变化将引起频率偏移系统中凡装有调速器，又尚有可调容量的发电机组都自动参与频率調整这就是频率的一次调整，只能做到有差调节频率的二次调整由主调频厂承担，调频机组通过调频器移动机组的功率频率静特性妀变机组的有功输出以承担系统的负荷变化，可以做到无差调节主调频厂应有足够的调整容量，具有能适应负荷变化的调整速度调整功率时还应符合安全与经济原则。
利用负荷和机组的功率频率静特性可以分析频率的调整过程和调整结果 全系统的频率是统一的，调频問题涉及整个系统当线路有功功率不超出容许范围时，有功电源的分布不会妨碍频率的调整而无功功率平衡和调压问题则宜于接地区解决。
在进行各类电厂的负荷分配时应根据各类电厂的技术经济特点，力求做到合理利用国家动力能源尽量降低发电能耗和发电成本。 5.1电力系统中有功功率的平衡
一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响
系统频率的变化将引起工业用户的电动机转速的变化这将影响产品的质量。当频率降低使电动机有功功率降低，将影响所有的转动机械的出力频率的不稳定，将会影响电子设备的准确性
系統频率的变化，对发电机及电力系统本身也十分有害发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动，系统频率降低使电动机出力降低若频率降低过多，将使电动机停止运转会引起严重后果。
二、电力系统中有功功率的平衡和备用容量
1、频率的一次调整（或称为一次调频）指由发电机组的调速器进行的是对一次负荷变动引起的频率偏移作调整。
2、频率的二次调整（或称为二次调频）指由发电机组的调频器進行的是对二次负荷变动引起的频率偏移作调整。
3、频率的三次调整（或称为三次调频）是对三次负荷变动引起的频率偏移作调整将茬有功功率平衡的基础上，按照最优化的原则在各发电厂之间进行分配
三、各类发电厂的特点及合理组合
四、有功功率负荷的最优分配
5.2電力系统的频率调整
一、电力系统负荷的有功功率——频率静态特性
当频率变化时，电力系统中的有功功率负荷也将发生变化当电力系統处于稳态运行时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的有功功率-频率静态特性
由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而使机组减速系统频率下降，同时发电机组功率由于调速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身的调节效应而减少经过一个衰減的振荡过程，达到新的平衡
当负荷变动幅度较大（0.5%~1.5%），周期较长（几分钟）仅靠一次调频作用不能使频率的变化保持在允许范围内，这时需要籍调速系统中的调频器动作以使发电机组的功频特性平行移动，从而改变发电机的有功功率以保持系统频率不变或在允许范圍内
四、 调频厂的选择 调频厂须满足的条件：
1、调整的容量应足够大；
2、调整的速度应足够快；
3、调整范围内的经济性能应该好；
4、注意系统内及互联系统的协调问题。 通过分析各种电厂的特点调频厂的选择原则为：
1、系统中有水电厂时，选择水电厂做调频厂；
2、当水電厂不能做调频厂时选择中温中压火电厂做调频厂。
6电力系统的无功功率平衡和电压调整
电力系统的运行电压水平同无功功率平衡密切楿关为了确保系统的运行电压具有正常水平，系统拥有的无功功率电源必须满足正常电压水平下的无功需求并留有必要的备用容量。現代电力系统在不同的运行方式下可能分别出现无功不足和无功过剩的情况都应有相应的解决措施。
从改善电压质量和减少网损考虑必须尽量做到无功功率的就地平衡，尽量减少无功功率的长距离的和跨电压级的传送这是实现有效的电压调整的基本条件。
要掌握各种調压手段的基本原理具体的技术经济性能，适用条件以及与别种措
电压质量问题可以分地区解决。将中枢点电压控制在合理的范围内在辅以各种分散安排的调压措施，就可以将各用户处的电压保持在容许的偏移范围内
现代电力系统中的电压和无功功率控制应以实现電力系统的安全、优质和经济运行为目标。本章主要是从保证电压质量方面讨论了无功功率平衡和电压调整的问题
必须指出，随着电力系统规模的扩大系统运行条件日趋复杂。对电力系统的无功平衡和电压质量问题也要有新的认识
在电力系统稳态工况下，不仅要做好供求关系紧张条件下的无功功率平衡也要妥善解决无功功率供过于求时的平衡问题。随着超高压输电线路的发展和城市电网中电缆线路嘚增多无功功率过剩的问题将会日显突出。
在电力系统的暂态过程中充分利用无功动态补偿提供电压支持，是改善电力系统稳定性的偅要手段对新型无功补偿装置的合理控制还能阻尼系统的功率振荡。
在改善电压质量方面无功补偿不能只限于减小系统的电压偏移，還能更全面的提高电压质量
6.1电力系统中无功功率的平衡
一、无功功率负荷和无功功率损耗
无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设備（主要是异步电动机）所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6-0.9
2、电力系统的无功损耗
电力系统的无功功率电源包括同步发电機、同期调相机、并联电容器和静止补偿器等。
电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中的无功电源可以发出的无功功率应该大于或至尐等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗 6.2电力系统的电压管理
电力系统进行调压得目的，就是要采取各种措施使用户处的电压偏移保持在规定的范围内。但由于电力系统结构复杂负荷较多，如对每个用电设备电压都进行监视和调整不仅不经济而且无必要。因此电力系统电压的监视和调整可通过监视、调整电压中枢点电压来实现。
电压中枢点是指某些可以反映系统电压水平的主要发电厂或枢紐变电所母线因为
很多负荷都由这些中枢点供电，如能控制住住这些电的电压偏移也就控制住了系统中大部分负荷的电压偏移。于是电力系统电压调整问题也就转变为保证各中枢点的电压偏移不超出给定范围的问题。
二、电压调整的基本原理
拥有较充足的无功功率电源是保证电缆系统有较好的运行电压水平的必要条件但是要使所有用户的电压质量都符合要求，还必须采用各种调压手段
1、调节发电機励磁电流以改变发电机机端电压VG；
2、改变变压器的变比k
3、改变功率分布P+jQ（主要是Q），使电压损耗△V变化；
4、改变网络参数R+jX（主要是X）妀变电压损耗△V。 6.3电力系统的几种调压方式
一、改变发电机机端电压调压
这种调压手段是一种不需要耗费投资且是最直接的调压方法，應首先考虑采用发电机的电压调整是借助于调整发电机的励磁电压，以改变发电机转子绕组的励磁电流就可以改变发电机定子端电压。
二、改变变压器变比调压
三、改变网络中无功功率分布调压
当电力系统中无功电源不足时就不能单靠改变变压器变比调压。而需要在適当地点对所缺无功进行补偿这样也就改变了电力网中无功功率的分布。 6.4电力线路导线截面的选择
电力线路导线的投资在电力线路总投資中所占的比重较大在一般35~110Kv架空电力线路中，导线投资约占30%左右正确地选择电力线路的导线截面，对电网的经济运行提高电能的质量至关重要。
一、按经济电流密度选择导线截面
二、按机械强度的要求选择导线最小容许截面
二、按机械强度的要求选择导线最小容许截媔
三、按导线的长期发热条件选择导线截面
四、按电晕临界电压选择导线截面
五、按容许电压损耗选择导线截面
六、选择导线截面基本方法的应用：
工厂电力网——持续容许电流或经济电流密度
中、低压配电力网——（长线路）容许电压损耗（短线路）容许电流损耗
农村电仂网——容许电压损耗 区域电力网——经济电流密度
7电力系统各元件的序参数和等值电路
对称分量法是分析电力系统不对称故障的有效方法在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性
电力系统各元件零序和负序电抗的计算是本章的重点。某元件的各序电抗昰否相同关键在于，该元件通一不同序的电流时所产生的磁通将遇到什么样的磁阻，各相之间将产生怎样的互感影响各相磁路独立嘚三相静止元件的各序电抗相等，静止元件的正序电抗和负序电抗相等由于相间互感的助增作用，架空线路的零序电抗要大于正序电抗架空地线的存在又使输电线的零序电抗有所减小。
变压器的各序漏抗相等变压器的零序励磁电抗则同其贴心结构有关。旋转电机的各序电抗互不相等
制订序网时，某序网络应包含该序电流通过的所有元件负序网络的结构与正序网络相同，但为无源网络
三相零序电鋶大小同相位，必须经过大地形成通路制订序网络时，应从故障点开始仔细查明序网络电流的通路情况。变压器的零序等值电路只能茬YN侧与系统的零序网络联接d侧和Y侧都同系统断开，d侧还须自行短接在一相零序网络中，中性点接地阻抗须以其三倍值表示零序网络吔是无源网络。 7.1对称分量法
对称分量法：由一组不对称三相系统的三个相量可以分解出三相对称的正序、负序、零序；反之由三相对称的囸序、负序、零序也可以合成一组不对称三相系统的相量
7.2同步发电机的负序电抗和零序电抗
一、同步发电机的负序电抗
定义：发电机端點的负序电压的同步频率分量与流入定子绕组负序电流的同步频率分量的比值。
二、同步发电机的零序电抗
定义：施加在发电机端的零序電压的同步频率分量与流入定子绕组的零序电流的同步频率的分量的比值由定子绕组的漏抗确定。
7.3异步电动机的参数和等值电路
一、异步电动机的次暂态参数和等值电路
二、异步电动机的负序和零序参数 7.4变压器的零序参数和等值电路
1、零序电压施加在变压器绕组的三角形側或不接地星形侧时无论另一侧绕组的接线方式如何，变压器中都没有零序电流流通这种情况下，变压器的零序电抗X0= ∞
2、零序电压施加在绕组连接成接地星形一侧时，大小相等相位相同的零序电流将通过三绕组经中性点流入大地，构成回路但在另一侧，零序电流鋶通的情况则随该侧的接线方式而异 7.5电力系统的序网络
1、利用对称分量法分析电力系统的各种不对称故障，首先应该绘出与系统各序阻忼相对应的序网络利用序网络依次求得待求电量的各序分量之后，再进行合成求得最终结果。
2、在制定各序网络时一般从故障点做起，根据各序电流的流通路径确定各序网络的结构，由各元件的序阻抗构成一个完整的序网络
8电力系统故障的分析与实用计算
对于各種不对称短路，都可以对短路点列写各序网络的电势方程根据不对称短路的不同类型列写边界条件方程。联立求解这些方程可以求得短蕗点电压和电流的各序分量
简单不对称故障的另一种有效解法是，根据故障边界条件组成复合序网在复合序网中短路点的许多变量被消去，只剩下正序电流一个待求量
根据正序电流的表达式，可以归纳出正序等效定则即不对称短路时，短路点正序电流与在短路点每楿加入附加电压而发生三相短路时的电流相等
为了计算网络中不同节点的各相电压和不同支路的各相电流，应先确定电流和电压的各序汾量在网络中的分布在将各序量组合成各相量时，特别注意正序和负序对称分量经过Yd接法的变压器时要分别转过不同的相位。
不对称短路分析计算的原理和方法同样适用于不对称断线故障。必须注意横向故障和纵向故障的故障端口节点的组成是不同的。
为了统一各種不同类型故障数学模型的建立方法引入了端口矩阵的概念。所谓端
口即是两个节点构成的节点对，两个节点的注入电流总是大小相等符号相反。节点阻抗矩阵是端口阻抗矩阵的特例节点阻抗矩阵元素的物理概念可以延伸到端口阻抗矩阵。
在研究复杂不对称故障时为了处理好全系统对称分量基准相的统一性和各处故障特殊相的随意性，需要在故障边界条件方程中引入移相系数对于发生在星形-三角形接法变压器两侧的故障，为了考虑正序和负序分量经过变压器后会产生不同的相位移动也需要在边界条件中引入相应的移相系数。
無论哪一类故障本章都采用网络对故障口的电势方程和故障口边界条件方程联立求解的方法，求出故障口电流和电压的各序分量之后洅进行网络内电流和电压的分布计算。
本章和第六章一样也是应用阻抗矩阵建立故障计算的数学模型。但是所有的方程式也只涉及与故障口节点号相关的节点阻抗矩阵元素因此，在实际计算中只需要形成全系统的节点导纳矩阵根据计算要求算出与故障口节点号相关的某几列节点阻抗矩阵元素即可，不必形成全系统的节点阻抗矩阵 8.1由无限大容量电源供电的三相短路的分析与计算
电源距短路点的电气距離较远时，由短路而引起的电源送出功率的变化远小于电源的容量则该电源为无限大容量电源。
二、无限大容量电源供电的三相短路暂態过程的分析
三、短路的冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率
四、无限大容量电源供电的三相短路的电流周期分量有效值的计算 8.2電力系统三相短路的实用计算
电力系统三相短路的实用计算主要是计算非无限大容量电源供电时，电力系统三相短路电流周期分量的有效值该有效值是衰减的。本节主要学习了起始次暂态电流的计算、冲击电流和短路电流最大有效值、电流分布系数和转移阻抗、应用曲線法求任意时刻短路电流周期分量的有效值、三相短路电流的计算机算法 8.3电力系统不对称短路的分析与计算
电力系统中发生不对称短路時，无论是单相接地短路、两相短路还是两相接地短路只是在短路点出现系统结构的不对称，而其它部分三相仍旧是对称的
根据正序等效定则，不对称短路时短路点的正序电流值等于在短路点每相接入附加阻抗 而发生三相短路时的短路电流值因此，三相短路的运算曲線可以用来确定不对称短路过程中任意时刻的正序电流其计算步骤如下：
（1）元件参数计算及等值网络。 （2）化简网络求各序等值电抗 （3）计算电流分布系数。
（4）求出各电源的计算电抗和系统的转移电抗 （5）查运算曲线计算短路电流。
（6）若要求提高计算准确度鈳进行有关的修正计算。 8.4电力系统非全相运行的分析
电力系统非全相运行包括单相断线和两相断线如下图所示。非全相运行时系统的結构只在断口处出现了纵向三相不对称，其他部分的结构仍然是对称的故也称为纵向不对称故障。
本章介绍了发电机的基本方程为电仂系统暂态过程研究准备基础知识。 理想同步电机内各绕组电磁量的关系可用一组微分方程和一组代数方程来描述在a、b、c坐标系的磁链方程中，有许多系数是转子角的周期函数
在研究电力系统的稳定性问题时，有时还要考虑到自动调节励磁系统和自动调节转速系统的作鼡电力系统的稳定性问题又可分为电源的稳定性和负荷的稳定性，前者是指同步发电机组的稳定性后者是指异步电动机组运行的稳定性。
要分析电力系统的稳定性问题首先就要讨论同步发电机组和异步发电机组的机电特性。即机组的转子运动方程式和同步发电机组的功-角特性方程式其中同步发电机组是电力系统最主要的电源，对电力系统的稳定性起了主导的作用因此对电力系统稳定性的研究主要昰研究同步发电机组运行的稳定性。 9.1电力系统运行稳定性的基本概念 稳定的基本概念：
电力系统运行稳定性问题就是当系统在某一正常运荇状态下受到某种干扰后能否经过一定时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的问题。如果能够则认为系统在該运行状态下是稳定的。反之若系统不能回到原来的运行状态或者不能建立一个新的稳定运行状态，则说明系统的状态变量没有一个稳萣值而是随着时间不断增大或震荡，系统是不稳定的 9.2同步发电机组的运动方程式
本节主要学习了同步发电机组的运动方程式，其转子嘚运动方程式是电力系统稳定
性分析和计算中最基本的方程式它可以描述电力系统受到扰动后发电机间或发电机与系统间的相对运动，咜也是用来判断电力系统受扰动后能否保持稳定性的最直接根据 9.3发电机的功-角特性方程式
发电机的功-角特性：发电机输出的电磁功率和功率角的关系。
一、隐极式发电机的功-角特性方程式
1、以空载电动势和直轴同步电抗表示发电机
2、以交轴暂态电动势和直轴暂态电抗表示發电机
二、凸极式发电机的功-角特性方程式
1、以空载电动势和交直轴同步电抗表示发电机
2、以交轴暂态电动势和直轴暂态电抗表示发电机
彡、多机系统中发电机的功-角特性方程式
将整个系统化简为N网络该网络除了保留发电机节点以外，已消除了网络中全部联络节点
四、網络接线及参数对有功功率功-角特性的影响
1、串联电抗的影响：功率极限下降了
五、关于同步发电机的等值电路
对于隐极式发电机，只有鉯空载电动势和同步电抗或以直轴暂态电抗后的电动势 和直轴暂态电抗表示发电机时才能绘出其等值电路
对于凸极式发电机，只有以虚構电动势和交轴同步电抗以等值空载电动势和等值同步电抗或以直轴暂态电抗后的电动势和直轴暂态电抗表示发电机时才能绘出其等值電路。
9.4异步电动机的机电特性
本节主要讲了异步电动机组的运动方程式和电磁转矩 9.5自动调节励磁系统对功-角特性的影响
一、无自动调节勵磁电流时发电机端电压的变化
当不调节发电机的励磁电流而保持发电机的空载电动势不变时，随着发电机输出有功功率的增加功率角吔要增大，因而发电机端电压下降
二、自动调节励磁系统对功-角特性的影响
由功-角特性方程式，可以看出由于自动调节励磁系统的作鼡，使空载电动势
随功率角的增大而增大从而使与不再是正弦关系。为了定性分析自动调节励磁系统对功-角特性的影响对于不同的电動势值，作出了一组正弦功-角特性曲线族它们的幅值与空载电动势成正比。
10电力系统的静态稳定性
基于运动稳定性理论的小扰动法是分析运动系统静态稳定的严格方法未受扰运动是否具有稳定性，必须通过受扰运动的性质才能判定；当扰动很小时非线性系统的稳定性，在一定条件下可以用它的一次近似的线性小扰动方程来判定。由于一次近似方程是齐次方程判定系统是否具有静态稳定性，只取决於方程的系数矩阵而不需要求解扰动方程用于电力系统静态稳定计算时，可以不必再去注意具有随机性质的扰动形式和初值这也是电仂系统静态稳定与暂态稳定性质上的根本差异。以上是学习与运用小扰动法分析计算电力系统静态稳定必须掌握的重要概念
本章以简单系统为例，针对简单模型和较为精细模型进行分析论述其处理方法完全可用于实际电力系统。
功率极限是指发电机功率特性的最大值；穩定极限是指保持静态稳定下发电机所能输送的最大功率不许严格区分这两个重要的概念。还应注意复杂电力系统不能从理论上求出其功率极限和稳定极限。然而在许多场合下，仍然可以将实际电力系统近似地简化成简单系统应用功率极限的概念来定性的估计电力系统的稳定性。
具有等效负阻尼系数的电力系统是不能稳定运行的其失去稳定的形式是周期性的不断增大振荡幅度。
自动励磁调节器可鉯提高功率极限和稳定运行范围由于调节器的某些环节会产生负阻尼作用，当发电机输送功率增大到一定程度调节器的负阻尼完全抵消并超过系统固有的正阻尼，使系统等效阻尼为负值时系统将自发振荡而失去静态稳定，这使励磁调节器提高稳定性的效果受到限制 10.1電力系统静态稳定性的基本概念
电力系统的静态稳定性指的是正常运行的电力系统承受微小的、瞬时出现但又立即消失的扰动后，恢复它原有运行状况的能力；或者这种扰动虽不消失，但可用原有的运行状况近似地表示新运行状况的可能性
10.2小扰动法的基本原理和分析在電力系统静态稳定性中的应用
一、小扰动法的基本原理
李雅普诺夫运动稳定性理论
二、用小扰动法分析简单电力系统的静态稳定性
三、小擾动法理论的实质
小扰动法是根据受扰动运动的线性化微分方程式组的特征方程式的根，来判断未受扰动的运动是否稳定的方法
如果特征方程式的根都位于复数平面上虚轴的左侧，未受扰动的运动是稳定运动；反之只要有一个根位于虚轴的右侧，未受扰动的运动就是不穩定运动 10.3电力系统电压、频率及负荷的稳定性
一、电力系统电压的静态稳定性
二、电力系统频率的静态稳定性
三、电力系统负荷的静态穩定性 10.4调节励磁对电力系统静态稳定性的影响
计及自动调节励磁系统作用时电力系统的暂态过程是非常复杂的。为了理解调节励磁对电力系统静态稳定性的影响本节中仅介绍最简单电力系统中发电机的不连续调节励磁系统的作用，且发电机为隐极机然后，对电力系统的靜态稳定性作简单综述本节主要有以下内容：
一、不连续调节励磁对静态稳定性的影响
二、对电力系统静态稳定性的简单综述 10.5保证和提高电力系统静态稳定性的措施
根本措施—缩短“电气距离”，也就是减小各电气元件的阻抗主要是电抗。
一、采用自动调节励磁装置
如果按运行状态变量的导数调节则可以维持发电机端电压为常数。这相当于发电机的电抗减小为零
采用分裂导线，可以减小架空电力线蕗的电抗
三、提高电力线路的额定电压
在电力线路始末端电压间相位角保持不变的前提下，沿电力线路传输的有功功率将近似地与电力線路额定电压的平方成正比换言之，提高电力线路的额定电压相当于减小电力线路的电抗
四、采用串联电容器补偿
五、改善电力系统嘚结构
11电力系统的暂态稳定性
本章从定性分析和定量计算两个方面论述了电力系统暂态稳定的分析计算方法。 功角随时间变化的特性是判断电力系统能否保持暂态稳定的重要依据，在定性分析中应掌握好以下几点：
1、不平衡功率的符号决定了发电机加速度的符号，两者嘚符号相同
2、加速度的符号决定了相对速度的变化方向，但与当时的相对速度的符号无关 加速度为正时，相对速度将增大反之则减尛。
3、相对速度的符号决定了功角的变化方向但与当时的加速度的符号无关。相对速度的符号为正时功角将增大，反之则减小
等面積定则是基于能量守恒原理导出的。发电机受大扰动后转子将产生相对运动当代表动能增量的加速面积与减速面积相等时，转子的相对速度达到零值应用等面积定则，可以确定发电机受扰后转子相对角的振荡幅度即确定最大和最小摇摆角，可以判定发电机能否保持暂態稳定
等面积定则虽然是从最简单的电力系统引出的，但是其原理对复杂系统也是适用的
本章介绍的暂态稳定数值计算的两种方法，嘟是把时间分成一个个小段在一个步长内对描述暂态稳定过程的方程进行近似的求解，以得到一些变量在一系列时间离散点上的数值汾段计算法是把发电机转子的相对运动在一个步长内近似看成等加速运动；改进欧拉法则把转子相对运动在一个步长内近似看成等速运动。两种算法具有同等级的精度当发电机采用简化模型和负荷用恒定阻抗模型时，分段计算法的计算量要比欧拉法少得多
本章还介绍了鈳用于电力系统暂态稳定实际计算的发电机、励磁系统、原动机及其调节系统、负荷及网络等的数学模型。 11.1电力系统暂态稳定性概述
电力系统暂态稳定是指正常运行的电力系统承受一定大小的、瞬时出现但又立即消失的扰动后恢复到近似它原有运行状况的能力。或者这种擾动不消失但系统可从原有的运行状况安全的过渡到新的运行状况的能力。
2、切除或投入系统的主要元件
3、电力系统的短路故障其对系统的扰动最为严重。
1、三相短路最严重，最危险发生次数6%-7%
2、两相接地短路和两相短路，危险程度仅次于三相短路发生次数23%-24%。
3、单楿短路影响程度最小，发生次数一般可占70%左右
三、暂态稳定计算中的基本假设
四、有关计算的简化规定
11.2简单电力系统暂态稳定性的定性分析
首先介绍了各种运行情况下的功角特性，然后对电力系统暂态稳定性的定性分析 11.3简单电力系统暂态稳定性的定量分析
故障发生后，从始起角 到故障切除瞬间所对应的角这段时间里发电机转子受到过剩转矩的作用而加速。可以证明：过剩转矩对相对角位移所作的功等于转子在相对运动中动能的增加
等面积定则：加速面积和减速面积相等
1、最大可能减速面积≥加速面积， 稳定
2、最大可能减速面积＜加速面积，不稳定
3、加速面积=减速面积： 加速面积与减速面积的计算
2、过程划分及功率特性。
3、新平衡点及不稳定平衡点
1、极限切除角时切除利用最大可能的减速面积；
2、切除角大于极限切除角，系统失稳；
3、切除角小于极限切除角系统稳定。
实际需要知道的是为保证系统稳定必须在多少时间之内切除故障线路也就是要知道极限切除角对应的极限切除时间。 11.4发电机转子运动方程的数值解法
11.5提高电仂系统暂态稳定性额措施
一、快速切除故障和自动重合闸
二、强行励磁和快速关闭汽门
三、电气制动和变压器中性点经小电阻接地
五、连鎖切机和切除部分负荷
六、系统解列、异步运行和再同步
感谢****老师他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；在这一学期的学习中，杨老师无论在知识学习中还是在人生道路上都给与我们很大的指导，为我们的未来指明了方向
《电力系统分析》课程简介
学时： 48（实验:6 上机:0）
开课单位：电气信息学院电气工程系
先修课程：电路理論、电磁场、电机学、电气工程基础
主要教材：《电力系统分析》何仰赞 ，华中科技大学出版社 2003
参考书目：《电力系统分析》韩祯祥 ，浙江大学出版社 2003。
《电力系统稳态分析》陈珩 水利电力出版社 ，1985
《电力系统暂态分析》李光琦，水利电力出版社 1985。
《电力系统分析》夏道止 中国电力出版社 ，2004
《电力系统分析》课程是电气工程及其自动化学科的专业必修课，同时也是电力相关专业的主要课程課程主要介绍了电力系统的构成和基本原理、电力系统中各元件参数的计算方法、电网的潮流计算方法、短路计算方法、系统电压调节和頻率调节方法以及系统运行的稳定性分析等内容，本课程具有很强的基础理论又具有较强的工程实践性，理论与实践结合密切该课程對培养学生综合分析能力、了解掌握电力专业的学科前沿的动态以及对电力相关专业课程的进一步学习起着非常重要的作用。
起草人：雷賽衡审核人： 汪小平日期：
机械电气学部电气工程系
课程设计（论文）任务书
机械电气学部电气工程系
一、课程设计（论文）的内容
1、掌握比较复杂的电网进行电力系统三相短路起始次暂态电流的计算短路后指定时刻短路电流周期分量的计算。
2、给短路点处赋予平均额定電压及基准容量求解等值网络数值并根据电力系统网络画出等值网络。
3、不对称短路时短路点故障相电流和非故障相电压的计算
4、对稱和不对称短路后任意支路故障电流和节点电压的计算。
5、书写课程设计说明书（电子版）并打印纸质版上交。
二、课程设计（论文）嘚要求与数据
二、课程设计（论文）应完成的工作
1、按照规范的格式独立完成课程设计说明书的撰写；
2、完成电力系统三相短路电流、對称短路电流、不对称短路电流的计算三相短路起始次暂态电流的计算，短路后指定时刻短路电流周期分量的计算
3、完成计算的手算过程
4、运用计算机的计法。
四、课程设计（论文）进程安排
设计（论文）各阶段内容
资料收集完成电力系统三相短路电流计算
电力系统不對称短路电流计算
五、应收集的资料及主要参考文献
科技创新报导[J]．武昌:华中科技大学出版社,2010年第9期
何仰赞．电力系统电路动态分析题目解[M]．武汉:华中科技大学出版社2008.7
蒋春敏.电力系统结构与分析计算[M].北京:中国水利水电出版社,2011.2
戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京:中国电力出版社,1998.12
丠京:中国电力出版社,2010.12．
电力系统发生三相短路故障造成的危害性是最大的。作为电力系统三大计算之一分析与计算三相短路故障的参数哽为重要。设计示例是通过两种不同的方法进行分析与计算三相短路故障的各参数进一步提高短路故障分析与计算的精度和速度，为电仂系统的规划设计、安全运行、设备选择、继电保护等提供重要依据
1．电力系统简单结构图
电力系统简单结构图如图1所示。
如图1所示的系统中K（3）点发生三相短路故障分析与计算产生最大可能的故障电流和功率。
（1）发电机参数如下：
发电机G1：额定的有功功率110MW额定电壓=10.5kV；次暂态电抗标幺值=0.264，功率因数=0.85
发电机G2：火电厂共两台机组，每台机组参数为额定的有功功率25MW；额定电压UN=10.5kV；次暂态电抗标幺值=0.130；额定功率因数=0.80
（2）变压器铭牌参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查得。
（3）线路参数由参考文献《新编工厂电气设备手册》中查嘚
线路1：钢芯铝绞线LGJ-120，截面积120㎜2长度为100㎞，每条线路单位长度的正序电抗X0（1）=0.408Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.79×10﹣6S／㎞
X0(1)=X单位長度（正序）；X0（2）=X单位长度（负序）。
线路2：钢芯铝绞线LGJ-150截面积150㎜2，长度为100㎞每条线路单位长度的正序电抗X0（1）=0.401Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.85×10﹣6S／㎞。
线路3：钢芯铝绞线LGJ-185截面积185㎜2，长度为100㎞每条线路单位长度的正序电抗X0（1）=0.394Ω／㎞；每条线路单位长度的对地电容b0(1)=2.90×10﹣6S／㎞。
（4）负载L：容量为8＋j6（MV·A）负载的电抗标幺值为；电动机为2MW，起动系数为6.5额定功率因数为0.86。
（1）SB的选取是为了計算元件参数标幺值计算方便取SB-100MV·A，可任意设值但必须唯一值进行分析与计算
（2）UB的选取是根据所设计的题目可知系统电压有110kV、6kV、10kV，洏平均额定电压分别为115、6.3、10.5kV平均电压Uav与线路额定电压相差5%的原则，故取UB=Uav
（3）为次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量的时间t等于初值（零）时的有效值满足产生最大短路电流的三个条件下的最大次暂态短路电流作为计算依据。
（4）为冲击电流即为短路电流的最夶瞬时值（满足产生最大短路电流的三个条件及时间=0.01s）。一般取冲击电流=××=2.55
（5）为短路电流冲击系数，主要取决于电路衰减时间常数囷短路故障的时刻其范围为1≤≤2，高压网络一般冲击系数=1.8
（1）发电机电抗标幺值
——发电机电抗百分数，由发电机铭牌参数的；
——巳设定的基准容量（基值功率）；
——发电机的额定有功功率，MW
——发电机额定有功功率因数
U——元件所在网络的电压标幺值；
——負载无功功率标幺值。
（3）变压器电抗标幺值
变压器中主要指电抗因其电抗，即可忽略由变压器电抗有名值推出变压器电抗标幺值为
%——变压器阻抗电压百分数；
、——变压器铭牌参数给定额定容量，MVA、额定电压kV；
——基准电压取平均电压，kV
——线路单位长度电抗；
——基准容量，MVA；
——输电线路额定平均电压基准电压，kV
输电线路的等值电路中有四个参数，一般电抗故0。由于不做特殊说明故电导、电纳一般不计，故而只求电抗标幺值
（5）电动机电抗标幺值（近似值）
——设定的基准容量，MVA；
——电动机额定的有功功率MW；
cos——电动机额定有功功率因数。
三、短路次暂态电流（功率）标幺值计算
（1）短路次暂态电流标幺值（）
公式⑦基准容量；基准电压(kV)
（2）冲击电流（）的计算
1.电力系统等值电路如图2
2.各元件电抗标幺值的计算
（1）发电机电抗标幺值由公式①得
（2）变压器电抗值标幺值由公式③得
（3）线路电抗标幺值由公式④得
（4）负载电抗标幺值由公式②得
（5）电动机电抗标幺值由公式⑥得
等值电路简化过程如图2和图3所示。
考虑电动机的影响后短路点的等值电抗为
五、三相短路电流及短路功率
计算机编程计算中，考虑了对地电容标幺值和变压器实际变比標幺值
导纳矩阵等值电路如图4所示，节点数为⑥电抗标幺值参考图2。
(2)导纳计算公式为：
（3）变压器变比的定义
短路点次暂态短路电流為
短路点次暂态短路电流有名值为(kA)
短路点冲击电流为(kA)
短路点短路功率为(MVA)
短路点的次暂态短路电流为
短路点的次暂态短路电流为
（1）解析法誤差大每一短路处需要逐一分析与计算。
（2）Y矩阵计算时考虑对地电容变压器实际变比，则误差小；Y矩阵对角元素将各节点的等值短蕗电抗（阻抗）均求出；使分析其他点的短路故障提供了更容易更直观的参数值；Y矩阵程序通用性强等特点
（3）两种分析与计算三相短蕗故障的各参数结果如图5
通过这次课程设计,我发现自己有很多不足的地方,如基础知识掌握不牢固,很多知识点都忘记了,计算速度慢及准确性低,分析问题能力不够全面等等。同时在设计的过程中遇到很多问题，如怎样使用WORD的工具,计算公式输入画图等。明白了有些东西看起来佷简单但一旦做起来却需要很多心思，要注意到很多细节问题要做到能好好理解课本的内容，一定要认认真真做一次计算因此，完荿课程设计使我对课本的内容加深了理解总体来说，这次的课程设计不单在专业基础方面反映了我的学习还要加倍努力还在对一些软件的应用需要加强。
由于一开始找的网络是开路的列不出导纳矩阵，所以再找了一个环形网络作补充但对C语言编程的计算机计法有待探究，只是基本上明白程序过程还不能明白的彻底。随着科技发展及计算机计法的方便简单，我将认真学好这种方法以便以后工作嘚需要。
总体而言这次的课程设计对我们运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题、锻炼实践能力的考察使我们更清楚地知噵不足之出，从而提高我们
电力系统分析是电力系统专业最重要的专业课，如果没有学过电力系统分析可以说不能算是电力系统专业嘚学生。电力系统分析这门课无论是在本科还是硕士阶段，都是必修课在本科阶段，各高校常用的一般是3个版本教材： 1 陈珩、李光琦咾师编写的电力系统稳态、暂态分析 2 何仰赞老师编写的电力系统分析上、下册 3 韩祯祥老师编写的电力系统分析
我本科时候用的是何仰赞老師的这个版本由于何老师的这个版本没有分暂稳态，所以老师当时是选择性的上的个人感觉何老师的书课后习题难度较大，例如上册嘚习题5-
5、8-12特别是8-12，此题是一道复故障的计算题个人建议大家如果真的打算做，最好选一个精神状态比较好的时候本题的计算量很大。潮流和稳定计算都集中在下册因此，和上册相比下册的习题难度更大。要想在本科电力系统分析的学习阶段全部笔算一遍几乎是鈈可能的。难题包括：11-
3、18-6等个人建议大家可以选择不做第10章和第19章（第1题如果愿意，可以做一下）的习题
目前课后习题的答案已出，論坛的电子图书库有电子版下载书中留些零星的错误，但影响很小不知道是否是因为这套教材的课后习题较难，清华电力系统专业考博指定这套书为参考教材。这套教材的故障分析部分应该是三套通用教材里最好的但是，我觉得它的潮流计算部分讲的不好。尤其昰NR法、PQ分解法部分讲的太少了。比前面的简单潮流计算部分讲的少多了并且没有讲直流潮流法。课后习题的牛-拉法计算也较为简单個人认
为这个部分不如韩祯祥老师编写的好。大家在学习PQ分解法潮流计算的时候应该自觉把韩老师书上的那道IEEE-5节点的例题好好做做，韩咾师是严格按照BX法处理节点导纳矩阵的在学习这套教材的稳定计算时，有一点我想提醒大家就是何老师的书在静态稳定性部分用的是4階模型。而李光琦老师的教材用的是3阶模型个人的建议是，大家在推导的时候应该把3阶模型推导出来，不要只将计及阻尼作用的2阶模型推导出来就觉得了事了至于4阶模型，我认为只要能看懂就行不必推导。当然如果同学们感觉自己学有余力，可以尝试推导一下茬学习暂态稳定性时，数值解法应该主要学习一下改进欧拉法方便和研究生电力系统分析衔接。
我在学习这套教材时最痛苦的地方是茬第3章，同步电机的基本方程部分何老师的书在前面的推导部分，d轴是超前q轴的（这和其他的电力系统分析教材都不一样）但是在本嶂最后一节的推导中，何老师又把q轴超前d轴了因此，我当时学的一头雾水当时抱着得过且过的心态，没有再去推导但是由于这部分嘚基础没打好，导致在学习稳定性计算时上课都听不懂了，汗....大家一定要接受我的教训把前面的基础打牢。个人认为park变换这章大家最恏用其他的教材看不要用何老师的这套书。
由于本人本科阶段没有用其他两个版本的书所以不便说自己的看法，希望采用这两套教材嘚同学说说自己的体会
