《電力系統暫態分析》

TransientStateAnalysisof(PowerSystem

福州大學電專工程與自動化學院

電力工程條

《電力系統暫態分析》課程教學大綱

適用專業：電力系統及其自動化課程類型：專業課總學時：52+4

編制單位（或執筆者）：電氣工程與自動化學院電力工程系楊耿杰教授

一、課程的地位、性質和任務

《電力系統暫態分析》課程是電力系統及其自動化專業及相近專業的核心專業課

程。通過課程學習使學生能夠掌握電力系統故障和穩定的基本理論和工程計算方法，

為學習發電廠電氣部分、電力系統繼電保護、電力系統自動化等專業課程做專'也知識

準備，并為將來從事電力系統工作打下堅實基礎。

二、課程教學的目的和要求

通過課程教學使學生掌握同步發電機電磁暫態過程的基本理論；掌握故障的基本

知識和序參數、序網的概念；掌握電力系統故障分析的實用計算方法；初步學會分析

電力系統復雜故障；掌握電力系統機電暫態過程的基本概念；學會運用小干擾法分析

電力系統靜態穩定性；掌握簡單電力系統靜態穩定和暫態穩定的計算方法；初步學會

分析復雜電力系統的穩定性。

三、本課程與其他課程的關系

先修課程：高等數學，電路與磁路，電機學，自動控制理論，電力系統穩態分

析；

后續課程：發電廠電氣部分，電力系統繼電保護，電力系統自動化。

四、課時分配表

章節緒論第一章第二章第三章第三章第五章第六章第七章

I學時數I4II478I07

五、教學內容和基本要求

緒論（1學時）

第一章電力系統故障分析的基本知識（4學時）

知識點：故障類型及危害，標幺值，無限大功率電源供電的三相短路電流分析,

沖擊電流（沖擊系數）和最大有效值電流的概念。

第二章同步發電機突然三相短路分析（11學時）

知識點：同步發電機原始方程，坐標變換和派克方程，同步發電機的電動勢、

電抗和等值電路，應用同步發電機基本方程的拉式運.算形式分析突然三相短路電流，

同步發電機三相短路物理過程分析，強行勵磁對短路暫態過程的影響（自學）。

難點：應用同步發電機基本方程的拉式運算形式分析突然三相短路電流，同步

發電機三相短路物理過程分析。

第三章電力系統三相短路的實用計算（4學時）

知識點：短路電流周期分量初始值的計算，應用運算曲線求任意時刻短路點的

短路電流周期分量。

第四章電力系統元件各序參數和等值電路（7學時）

知識點：對稱分量法和序阻抗的概念，同步發電機、異步電動機、變壓器及輸

電線路的序阻抗，電力系統各序網的構成。

難點：自耦變壓器的零序阻抗和零序等值電路，電力系統各序網的構成。

第五章簡單不對稱故障分析計算（8學時）

知識點：橫向不對稱故障的分析計算，短路點過渡阻抗對橫向不對稱故障的影

響，縱向不對稱故障的分析計算，非故障處電流的計算。

第六章電力系統靜態穩定（10學時）

知識點：電力系統穩定的含義、分類及判別穩定的方法，簡單電力系統的靜態

穩定，同步發電機轉子運動方程，同步發電機電磁轉矩，小干擾法分析簡單電力系統

的靜態穩定，自動調節勵磁對靜態穩定的影響，多機系統靜態穩定性的近似分析（自

學），提高靜態穩定的措施。

難點：自動調節勵磁對靜態穩定的影響。

第七章電力系統濟態穩定（7學時）

知識點：簡單電力系統的暫態穩定，自動調節裝置對暫態穩定的影響，復雜系

統暫態穩定的計算（自學），提高暫態穩定性的措施。

難點：復雜系統哲態穩定的計算（自學）。

六、建議教材和教學參考書

教材：楊耿杰，張嫣.《電力系統暫態分析》講義

參考書

[1]何仰贊，溫增銀.電力系統分析（上冊、下冊）（第三版）.武漢:華中科技大

學出版社,2002年.

[2]李光琦.電力系統暫態分析（第三版）.北京:中國電力出版社,2007年.

[3]陳貽,蔣平,萬秋蘭,高山.電力系統分析.北京：中國電力出版社,2005年.

[4]劉天琪,邱曉燕.電力系統分析理論.北京:科學出版社,2005年.

[5]周榮光.電力系統故障分析.北京:清華大學出版社，1988年.

[6]劉萬順.電力系統故障分析.北京：中國電力出版社,2003年.

[7]陳亞民.電力系統計算程序及其實現.北京：中國水利電力出版社，1995年

[8]韋鋼.電力系統分析要點與習題.北京：中國電力出版社,2004年.

[9]楊淑英.電力系統分析同步訓練.北京：中國電力出版社,2004年.

[10]徐政.電力系統分析學習指導.北京:機械工業出版社,2003年.

[11]楊淑英，鄒永海.電力系統分析復習指導與習題精解（第二版），北京：中國

電力出版社,2008年.

七、考試方式

筆試。閉卷、開卷或半開卷

八、需要說明的問題

無

緒論

一、引言

電力系統是一個由發電機、變壓器、輸電線路、用電設備（負

荷）等元件連接組成的復雜的運動系統。它有兩種基本的運動（或

運行）狀態，即穩態和暫態。

電力系統的運行狀態由運行參量（如電壓、電流、須率、功率

以及電動勢相量間的角位移等）來描述。或者說，運行參量定量地

確定系統的運行狀態。

元件參數直接影響運行參量的大小。元件參數（如電阻、電抗、

電導、電納、阻抗、變壓器變比、時間常數和放大倍數等）由元件

的物理性質決定，代表元件的特性。

二、電力系統的兩種運行狀態

?電力系統穩態：電力系統正常的、三相對稱運行狀態。其運

行參量持續在某一平均值附近變化，由于變化很小，可以近似認定

為常數。其運行的特性一般用代數方程描述。

?電力系統暫態：電力系統從一種穩定運行狀態向另一種穩定

運行狀態的過渡過程。過渡過程中運行參量可能發生較大變化。其

運行的特性一般用微分方程描述。

三、暫態過程產生的原因

電力系統運行中的各種擾動造成的。常見的有短路、斷線故障，

投切元件（包括發電機、變壓器、負荷）等。其中短路故障是最嚴

重的擾動。

U!、暫態過程中運行參量的變化可能對系統造成的

危害

由于斷路器操作引起的過電壓可能危及設備的絕緣；短路故

障引起比正常值大得多的短路電流，其熱效應和電動力可能損壞設

備，而且短路故障改變了網絡結構，從而改變了各發電機組的輸出

功率，造成各發電機組輸入功率和輸出功率不平衡，可能引起發電

機組相互之間失去同步，導致系統解列，甚至造成電力系統大面積

停電事故。因而，必須對電力系統的各種暫態過程進行分析研究，

以確保電力系統安全穩定運行。

五、暫態過程的分類

?波過程：與運行操作（如開關動作）及雷擊時的過電壓有關,

涉及電流、電壓波的傳播。過程最短（微秒?毫秒級）。——高電壓

工程

?電磁暫態過程：與短路（斷線）等故障有關，涉及工頻電流、

電壓幅值隨時間的變化。持續時間較波過程長（毫秒?秒級）——

故障分析

?機電暫態過程：與系統振蕩、穩定性破壞、異步運行等有關,

涉及功率、功率角、旋轉電機轉速等隨時間的變化，過程持續時間

較長（秒?分鐘級）——穩定分析

六、課程簡介

?電力系統故障的基本概念

?電力系統三相短路電流的分析計算

?電力系統不對稱短路電流的分析計算

?電力系統的靜態穩定

?電力系統的暫態穩定

七、課程特點

分析故障后系統中電壓和電流的變化，但不涉及角位移、角速

度等機械量稱為電磁暫態過程（故障分析）。

分析故障后發電機、電動機的機械轉矩和電磁轉矩之間的不平

衡的暫態過程稱為機電暫態過程（穩定分析）。

本課程主要研究電力系統發生故障后的電磁暫態過程和機電暫

態過程。要分析研究電力系統在暫態過程中各元件的模型、尤其是

發電機的暫態過程和數學描述方法及不對稱故障時各元件的序參

數、序網圖都有一定的難度，在學習中應特別注意掌握暫態過程的

物理本質，也要掌握工程計算的基本方法和相應的假設。

八、課程的地位和教學目的

本課程是電力系統