電力系統學習

電力系統學習

電力系統的一種特性,即它能夠運行於正常運行條件下的平衡狀態,在遭受干擾後仍能夠恢復到可以運行的平衡狀態。

基本介紹

旨在理論上對電力系統進行整體上的建模和分析,建立對電力系統的理論認識。

chapter1:現代電力系統的基本特性

1.1 發展歷史

第一個完整電力系統的締造者——托馬斯*愛迪生

第一台商用的HVDC輸電於1954年在瑞典堅持

1.2 電力系統的結構

1.輸電系統 2.次輸電系統 3.配電系統

1.3 電力系統控制

需要滿足的要求:1.適應符合有功與無功功率的需求

2.成本最低

3.供電質量(包括電壓、頻率、可靠性)

chapter2:電力系統穩定問題導論

2.1電力系統穩定定義:即電力系統的一種特性,即它能夠運行於正常運行條件下的平衡狀態,在遭受干擾後仍能夠恢復到可以運行的平衡狀態。

2.1.1 轉子角穩定

問題的基本因素:同步電機的功率輸出隨其轉子隨其轉子搖擺變化的關係。

穩定性現象

即將系統受到干擾時,描述系統的物理量是一個隨時間變化收斂的函式:

即∑(t→∞)F(t)=const

定理公式

一.磁路定理

二.電磁感應定律

線圈中通過的磁鏈發生變化時,線圈兩端會產生感應電壓,兩種的關係可用下公式表達:

E=-dψ/dt

該公式反映了以下信息:

1.E與ψ的數量關係。

2.E與ψ方向的確定。

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由上圖可以得出等效電路圖:

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三.磁鏈&電流的關係

當磁鏈的正方向與電流的正方向相同時(即符合右手螺旋定則),兩者的關係可以下公式表示:

ψ=Li

當磁鏈的正方向與電流的正方向相反時(與右手螺旋定則相反),則在公式前要加一負號:

ψ=-Li

所以,ψ與i之間的這種關係也可以表示成一種路的形式,當通過線圈的磁鏈由不同部分組成時,而這些磁鏈都是由不同的磁勢產生時,可用公式表示這種關係(ψ_ij表示F_j在第N_i個線圈產生的磁鏈)

所以有:ψ_ij=N_i φ_j

所以所有通過第N_i個線圈的磁鏈可以表示為:

ψ_i=∑(j=0-N)L_ij×I_j

所以,當電路中存在磁路時,可將其表示成磁鏈與電流的關係,然後再由電磁感應定律轉換成電壓和電流間的關係。

四.討論線圈磁電關係及列寫方程的步驟:

1.以每個線圈為基本的研究對象,分析通過該線圈的磁通。

2.列寫磁鏈關於電流的關係式

3.標麼化、折算,並畫等效磁路圖。

4.列寫磁路方程,電路方程,畫等效電路圖。

對於某個線圈,假設第i個線圈,通過該線圈的磁通包括兩部分

1.自身電流產生的磁通(包括主磁通與漏磁通)

2.其它線圈通過第i個線圈磁通的總和。

下面以雙繞組變壓器為例推到其磁電方程

a.原邊線圈1

其包括主磁通 φ_m與漏磁通φ_σ1

其中φ_m=φ_m1+φ_m2

又φ_m1=N_1*i_1*P_m,φ_m2=N_1*i_2*P_m,φ_σ1=N_1*i_1*P_σ1

ψ_1=N_1^2*P_σ1*i_1+N_1^2*P_m*i_1+N_1*N_2*i_2*P_m

=N_1^2*i_1*(P_σ1+P_m)+N_1*N_2*i_2*P_m

同理:

ψ_2=N_2^2*i_2*(P_σ2+P_m)+N_1*N_2*i_1*P_m

令 L_11=N_1^2(P_σ1+P_m) L_12=L_21=N_1*N_2*P_m L_22=N_2^2*(P_σ2+P_m)

可得磁鏈-電流方程式:

ψ_1=L_11*i_1+L_12*i_2

ψ_2=L_21*i_1+L_22*i_2

也可得到電壓方程:

u_1=-pψ_1+i_1*r_1

u_2=-pψ_2+i_2*r_2

通過分析磁鏈電流方程:

ψ_1=N_1^2*P_σ1*i_1+N_1^2*P_m*i_1+N_1*N_2*i_2*P_m

=N_1^2*P_σ1*i_1+N_1^2*P_m*i_1+N1_2*P_m*(N_2*i_2/N_1)

設i_2'=N_2*i_2/N_1

ψ_1=N_1^2*P_σ1*i_1+N_1^2*P_m*i_1+N_1^2*P_m*i_2'

=(L_σ1+L_m1)i_1+L_m1*i_2'

=L_σ1*i_1+L_m1*(i_1+i_2)

可把該種關係表示成等效圖:

(圖)

同理:

ψ_2=N_2^2*i_2*(P_σ2+P_m)+N_1*N_2*i_1*P_m

=N_2^2*(N_2*i_2/N_1)*N_1/N_2+N_1*i_1*Pm

由於ψ與電勢存在著線性關係所以,也應該對其進行等效

k*ψ_2=N_1^2*P_σ2*i_2'+N_1^2*P_m*i_2'+N_1^2*P_m*i_1

ψ_2' = L_σ2'*i_2'+L_m1*i_2'+L_m1*i_1

= L_σ2'*i_2+L_m1*(i_1+i_2')

所以,雙繞組的磁鏈電流關係可以等效為:

圖??

磁鏈電流的關係,對其取導,可得到:

u_1 =L_σ1*di_1/dt+L_m1*(di_1/dt+di_2/dt)
u_2'= L_σ2''*di_2'/dt+L_m1*(di_1/dt+di_2'/dt)

在加上銅耗(r1,r2)及鐵耗(r_m):

u_1=r1*i_1+r_m*(i_1+i_2')+ L_σ1*di_1/dt+L_m1*(di_1/dt+di_2/dt)
u_2'=r2*i_2'+r_m*(i_1+i_2')+L_σ2''*di_2'/dt+L_m1*(di_1/dt+di_2'/dt)

因此,可的到雙繞組的等效電路圖:

(圖)

現在討論同步發電機的電磁關係:

同步發電機的定子磁勢和轉子磁勢是同步旋轉的,在一般情況下,定子磁勢與轉子磁勢是成一定夾角的,所以可以

把定子磁勢分解成兩個互相垂直的磁勢——一個與轉子磁勢方向一致,另一個與轉子磁勢相垂直

分析步驟

電力系統的分析步驟:

1.建立電力系統各模組模型。

2.在模型的基礎上分析系統的性能。

證明方法

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相關人物

編輯者:羅夢澤

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相關理論

高等數學、工程數學

【2】 電力系統穩定與控制

【3】 電機學

【4】 自動控制原理

【5】 複變函數與積分變換 在此處添加文本內容

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