《交流系统解析实例》课件

交流系统解析实例课程概述本课程目标学习内容础论掌握交流系统分析方法，解决基理、分析方法、实例解问题现应实际工程析、代用课程安排第一部分交流系统基础基本概念1础识掌握交流电基知基本元件2理解电阻、电感、电容特性基本定律3应欧用姆定律和基尔霍夫定律交流电的基本概念正弦交流电时大小和方向随间正弦变化的电流频率和周期数时每秒完成的周期和一个周期所需间相位对描述交流电在周期中的相位置交流电路的基本元件电感储场存磁能量，阻碍电流变化电阻转为热消耗电能化能电容储场压存电能量，阻碍电变化交流电路的基本定律欧姆定律基尔霍夫定律压过节电阻两端电与通电流成正比电流定律点流入电流等于流出电流压闭压为U=I×R电定律合回路电降总和零扩为在交流电路中展U=I×Z相量法相量的定义相量运算转将时转换为数用旋向量表示正弦量域分析复域简计包含幅值和相位角信息化交流电路算相量图观压关直表示电电流系反映相位差和幅值比复数运算在交流电路中的应用电路分析1杂求解复电路复数运算2规则加减乘除运算复数表示3标标直角坐和极坐形式第二部分交流电路分析方法网络理论1节点分析法、回路分析法叠加定理2多源电路的分析方法戴维宁定理3杂络简复网等效化最大功率传输4负载匹配条件分析串联电路RLC电压关系压压总电等于各元件电的相量和阻抗三角形关图R、XL、XC形成的阻抗系相位关系压电流与总电的相位差由阻抗决定并联电路RLC电流关系导纳三角形导纳关总电流等于各支路电流的相量G、BL、BC形成的系图和相位关系压导纳电与总电流的相位差由决定谐振电路串联谐振并联谐振时时XL=XC发生BL=BC发生阻抗最小，电流最大阻抗最大，电流最小压为纯电流与电同相位输入阻抗电阻功率因数计算改善方法为压偿数cosφ，φ电电流相位差并联补电容提高功率因定义经济意义线损有功功率与视在功率之比降低，提高供电能力三相交流电路基本概念三相电源三个相位差120°的交流电源形连接Y线压压电等于相电的√3倍形连接△线电流等于相电流的√3倍第三部分交流系统实例解析实例选择解题方法结果分析简单杂调题从到复，覆盖主强系统性解思路与深入理解电路特性与参数关要电路类型技巧系实例简单电路分析1RC问题描述电阻R=100Ω，电容C=10μF压电源电u=100sin100πt V压求电流和各元件电解题思路计算电容阻抗应用相量法分析关确定相位系实例简单电路分析（续）1RC电容阻抗XC=1/ωC=200Ω总阻抗Z=R-jXC=

223.6∠-

63.4°Ω电流I=U/Z=

0.447∠

63.4°A压电阻电UR=I×R=

44.7∠

63.4°V压电容电UC=I×XC=

89.4∠-

26.6°V实例串联电路2RLC50Ω电阻值消耗有功功率

0.2H电感值储场存磁能量100μF电容值储场存电能量220V电源电压频为率50Hz实例串联电路（续）2RLC实例并联谐振电路3问题描述L=

0.1H，C=10μF，R=100Ω并联解题思路计谐频算振率分析要点谐时振特性阻抗最大实例并联谐振电路（续）3实例功率因数改善4问题描述负载数滞100kW，功率因

0.7后目标数提高功率因至

0.95解题思路计偿算补前后无功功率差值确定方案选择偿合适容量的补电容实例功率因数改善（续）4实例三相平衡负载计算5问题描述解题思路连负载计三相平衡Y接算相电流压线相电380V，相阻抗Z=20+j15Ω确定电流线计求电流和总功率算三相功率实例三相平衡负载计算5（续）相阻抗Z=25∠

36.9°Ω相电流I相=

15.2∠-

36.9°A线线电流I=

15.2A有功功率P=

13.9kW无功功率Q=

10.4kVar视在功率S=

17.3kVA第四部分交流系统的应用交流发电机原理基本结构工作原理绕组应定子含三相基于电磁感定律转转场导产势子电磁铁或永磁体旋磁切割体生电动主要参数额压转定功率、电、速暂态同步阻抗、特性变压器原理初级绕组连产接电源，生交变磁通铁芯传导提供磁路，磁通次级绕组应势负载感电动，向供电交流电动机同步电动机异步电动机转频严转转转速与电源率格同步子速低于同步速励结简单维需要直流磁构，护方便调数可整功率因启动电流大驱应用于大功率恒速动用最广泛的电机类型输电系统765kV1000kV超高压输电特高压交流压级压北美最高电等中国使用的最高电90%传输效率现代输电系统效率配电系统低压配电中压配电应终连压220/380V，直接供端用户10/35kV，接变电站与配电变器网络结构配电变压器环将压压放射式、形、网格式配电网中降至低供用户使用第五部分交流系统的保护保护的目的保护的特性主要保护类型损选择过防止设备坏性电流保护保障人身安全灵敏性差动保护围限制故障范可靠性距离保护速动性过电流保护原理过时电流超设定值动作时间特性时时定限或反限特性应用场景级线过载各路和设备的短路、保护差动保护变压器差动保护母线差动保护发电机差动保护较压进线应为检测内绕组比变器一次和二次电流差值所有出电流矢量和零部故障距离保护第六部分交流系统的现代化传统电网单向能量流动，集中控制数字化升级传感器、通信和自动化系统智能电网分布式发电，双向能量流动能源互联网多能源互补，高度智能化智能电网智能监测自愈能力时监状态检测实控电网自动并隔离故障双向互动高效运行场用户参与电力市优化能源分配分布式发电太阳能发电风力发电转换为光伏直接发电机械能电能热场光间接发电大型风电和分散式风机续零排放，可持清洁能源受天气影响大输出功率波动电力电子技术在交流系统中的应用静止无功补偿器（）SVC态调节动无功功率柔性交流输电系统（）FACTS稳提高输电能力和系统定性静止同步补偿器（）STATCOM压质改善电量第七部分交流系统的仿真与建模仿真工具模型构建结果分析专软为数应稳业件模拟系统行建立各类元件学模型研究系统响与定性电力系统仿真软件介绍其他软件PSCAD EMTP-RV暂态软暂态级电磁仿真件电力系统分析PowerFactory系统仿真详细开关适合电磁分析精确模拟操作MATLAB/Simulink控制系统分析时现击暂态过短间尺度象研究雷电冲等程交流系统建模基础系统级建模1稳整体性能和定性分析子系统建模2发电、输电、配电子系统元件建模3压线负载发电机、变器、路、仿真实例短路故障分析第八部分交流系统的经济运行成本构成1维环燃料成本、护成本、保成本优化目标2满最小化总运行成本，足供需平衡运行约束3组线机出力限制、路容量限制市场机制4竞辅场价上网、助服务市发电厂经济调度电力市场电力市场模式电价形成机制竞电厂价上网边际电价时双边交易分电价竞阶集中价梯电价场容量市峰谷电价第九部分交流系统的未来发展超高压输电新能源并网混合交直流电网远势距离大容量输电间歇性电源融合优互补的混合系统超高压输电技术±1100kV特高压直流压级世界最高电等1000kV特高压交流中国建成投运3000km输电距离远距离输电能力12GW输送容量单回路输电能力新能源并网技术光伏并网风电并网换术压电力电子变技低电穿越能力并网控制储能系统压频电和率支撑平抑功率波动直流输电系统与交流系统的协调技术混合交直流电网HVDC势长距离输电优交流骨干网异步联网能力直流输电通道术可控性强柔性直流技损协调耗低控制策略第十部分交流系统的工程实践大型发电厂城市配电网新能源微电网杂创术应复系统工程可靠供电保障新技用工程案例大型发电厂设计1总体规划选择厂址，容量确定设备选型组压发电机，主变器电气设计一次系统，二次保护试验验收单试验机，整套启动工程案例城市配电网改造2现状分析改造方案扩供电能力不足，设备老化增容建，自动化改造效益评估实施计划损区可靠性提升，耗降低分分期，不停电施工工程案例新能源微电网建设3能源管理系统1调优化度运行储能与控制2稳平衡供需，定系统能源转换设备3压逆变器，变器发电设备4阵光伏列，风力发电机第十一部分交流系统的安全与稳定性稳定性系统承受扰动能力可靠性续标持供电能力指安全防护络网与物理安全措施电力系统稳定性分析静态稳定性动态稳定性维小扰动下系统自恢复能力大扰动下系统持同步能力稳态时潮流分析域仿真分析暂态数特征值分析方法能量函法电力系统可靠性评估标标指含义目值数SAIFI用户平均停电次1次/年时时SAIDI用户平均停电间2小/年续时时CAIDI用户平均停电持2小/次间ASAI系统可用率

99.9%电力系统安全防护网络安全物理安全频监防火墙防护视控检测入侵门禁系统访问盗报控制防警员加密通信安保人应急预案故障恢复方案练定期演备用系统应挥急指课程总结基础理论交流电基本概念和定律分析方法数应相量法和复运算的用实例解析础杂从基到复电路的全面分析前沿应用现趋势代电力系统的发展结语与展望交流系统的重要性现础代能源系统的基架构技术创新应电力电子、人工智能用绿色发展储术可再生能源与能技融合全球互联跨国电网互联互通。