第一篇：環境系統分析課程總結

環境系統分析

環境系統分析是以環境質量的變化規律、污染物對人體和生態的影響、環境自凈能力以及有關環境工程技術原理為依據，運用系統工程學的理論和方法，研究如何建立起一個合理的環境污染預防控制系統的數學模型，并研究如何利用它來分析各種污染控制過程可調因素（或各種可替換方案）對環境目標或費用、能耗等的影響，以及尋求最優決策方案。

環境系統分析的理論基礎和專門技術基礎。理論基礎：環境科學、環境經濟學、環境工程學和系統工程學的基本理論（如運籌學）。專門技術基礎：數學建模、計算科學、環境影響評估方法、生命周期評估、系統化的圖與網絡分析方法。

《環境系統分析》是我國高等學校環境工程、環境科學專業的一門專業基礎課，課程任務和教學目標包括：1．使學生了解污染物在水體和大氣中的遷移、擴散和變化規律，建立相應的環境系統模型；

2．使學生掌握建立環境數學模型的一般知識；3．使學生了解湖泊、水庫水體富營養化的原因和水體富營養化的控制技術；4．使學生掌握區域性環境污染控制系統規劃的基本原理和方法；5．使學生建立采用最優化技術求解水污染控制系統規劃問題的概念，并有能力解決一般性問題。本門課程一共有十一個章節，主要內容有：環境系統分析概論、數學模型概述、環境質量基本模型、水體水質模型、流域非點源模型、大氣質量模型、環境質量評價方法與模型以及環境規劃，還有環境決策分析。其中，水體水質模型主要指內陸水體模型，包括湖泊水庫水質模型和河流水質模型；環境規劃包括水環境規劃和大氣環境規劃。

通過對這門課程的學習，我們對環境系統的分析方法有了一定的了解，它的最大特征是追求環境系統的最優化。

環境系統分析的最優化方法的選用主要有對確定性問題，可采用線性規劃、動態規劃、非線性規劃、整體規劃等。對非確定性問題，可用馬爾可夫過程，排隊論，對策論等方法進行最優化。有的系統優化問題還應用網絡理論、圖論和模糊數學等進行最優化。

根據本書前言部分介紹這門課程的學科基礎包括數學、運籌學、環境科學與環境工程學等，內容較為豐富，通過選用其中的不同章節，可以適用于環境那個科學與工程專業的本科與研究生教學要求，也可以作為參與環境質量評價、規劃、管理等的技術人員的參考書。個人認為，這本書所講內容大部分以計算方法為主，通過運用不同模型求解各種環境條件下某種污染物的濃度或者對不同環境進行合理規劃。

第二篇：電力系統分析課程總結

電力系統分析課程總結

本課程是“電氣工程及其自動化”專業電力方向的一門學科基礎必修課。通過對本課程的學習，使學生較全面了解電力系統的基本原理和分析方法，為今后從事電力工程設計、運行和維護打下良好的基礎。課程教學基本要求是掌握電力系統穩定性分析；電力系統故障分析；發電廠及變電所一、二次系統；電力系統無功功率和電壓調整分析；電力系統的有功功率和頻率調整；電力系統經濟性；電力系統的靜態穩定；電力系統的暫態穩定；接地和接零概念等電力系統基本理論和知識。掌握以下基本技能輸電線路和變壓器參數計算；電壓和功率分布計算；短路電流計算；常見電力系統繼電保護裝置整定和計算；電氣設備和導線選擇。應具有的基本能力具有參加電力工程設計、運行、維護工作所必需的理論知識和技能，為進一步更深入學習和實踐打下基礎。

“《電力系統分析》重點課程”課題于2005年申請并獲得批準后，課題組成員經常組織教學研究的討論和經驗交流，如：集體備課，相互觀摩、聽課，在教學實踐中結合我校特點和實驗室條件編寫了習題集和實驗指導書，并發表了多篇教學改革的論文。經過多方面的努力，在教務處等許多部門的幫助下，圓滿地完成課題所提出的優秀課程中期任務。

經過對電氣工程及其自動化專業01級、02級、03級及專升本ZB03級、ZB05級等多屆學生的教學實踐，課題研究取得了令人滿意的成果。

電力系統分析課程是高等學校電氣類專業的一門重要技術基礎課，它涉及的基礎理論和知識面較廣，在同類課程中占有十分重要的地位，該專業是我校新設置專業，目前《電力系統分析》課程已經達到合格課程標準。電力系統分析課程主要介紹了電力系統的基本計算和穩態、暫態分析方法，主要內容有 電力系統潮流計算、電壓調整、頻率調整、短路電流計算、暫態穩定、靜態穩定和提高穩定的措施、電力系統的一次系統、二次系統、一次設備的選擇。《電力系統分析》是電氣工程及其自動化專業的主干課程，是電氣工程及其自動化專業碩士研究生入學必考的專業課，也是學習后續專業課《高電壓技術》、《發電廠電氣部分》、《繼電保護》的重要理論基礎，同現代電力電子技術、現代控制理論等領域密切相關，因此本課程的內容也隨著相關技術的發展而不斷更新和發展。因此，本課程的建設具有非常重要的意義。《電力系統分析》課程組共有教師有5人，人員構成為：查叢梅副教授、李燕斌講師、徐其迎講師、裴素萍助教，是一支結構合理的教學梯隊，其中有的教師具有10年以上講授《電力系統分析》課程的經歷。《電力系統分析》課程組統一安排課程的教學、科研以及相關的學生實驗、答疑、批改作業等任務。青年教師均通過崗前培訓并有專人指導，傳、幫、帶效果顯著。課程組的教師們治學嚴謹，教學效果良好，普遍受到學生們的好評。學生評教均為85分以上。師資隊伍中具有碩士學位教師三人，有一人為在讀博士研究生，還有一人正在攻讀碩士研究生。

《電力系統分析》課程的中文教材采用楊淑英主編，中國電力出版社出版的《電力系統概論》，這本教材是普通高等教育“十五”規劃教材。課程教學中推薦教學參考書為《電力系統工程基礎》，熊信銀主編，華中科技大學出版社；電力系統分析》（上冊），諸駿偉主編，水利電力出版社；《電力系統分析》（下冊），夏道止主編，水利電力出版社；《電力系統分析》，孟祥萍、高燕，高等教育出版社。

本課程有自編配套的習題集、實驗指導書和選用的參考教材等教學輔助材料。并在教學實踐中編寫了完整的教學課件，可供網上學習和課外輔導使用。

《電力系統分析》課程理論性強,不易理解，加強本課程的實驗環節有助于加深對理論知識的理解，通過對本課程的學習，使學生了解并掌握電力系統組成、分析、計算、及選擇設備等方面的知識，培養學生分析問題與解決問題的能力。通過實驗教學環節，使學生了解并掌握電力系統分析基本實驗的原理和方法，初步掌握對電力系統分析進行一般操作的動手能力和對實驗數據的分析能力，既能幫助學生增強感性認識，加深理解，強化系統概念，又能培養學生自己動手操作，獨立思考的習慣，使之進一步提高分析問題與解決問題的能力。我們結合長沙同慶電氣信息有限公司的TQDB—Ⅲ多功能微機保護與變電站綜合自動化實驗培訓系統和華中科技大學電力自動技術研究所的WDT—Ⅱ電力系統綜合自動化實驗臺整理編寫了電力系統綜合實驗指導書，作為實驗參考。實驗室基本滿足教學大綱和實驗大綱要求的實驗教學條件，實驗開出率達到100%。

考核方式一直是教育模式和教學方法的指揮棒，有什么樣的考核方式必然會有什么樣的教學方法，而長期以來一直憑借期末考試一張卷的模式作為評價學生學習情況是導致應試教育的根源，在面向素質教育、培養高素質創新型人才的今天，必須從應試教育的模式中解脫出來，強調和加強學生的綜合能力的培養。在考核方式上我們進行了必要的改革，將考試成績分為平時成績、考試成績。平時成績占20%，主要包括學習態度、課堂參與情況、出勤情況、學習主動性、完成作業、課程實驗及運用所學專業知識解決問題的能力等。考試成績占80%，采用自編試題庫A、B卷同時統一命題，不僅A、B卷的試題不出現重復，而且3年內，試題不重復率達到70%。在命題中，分為基本要求部分和提高部分，前者占三分之二，主要考核學生掌握基本知識的情況；后者占三分之一，重在考核學生的綜合分析能力。在考試后，采用流水評卷的方式，按照評分標準嚴格閱卷，真實客觀地打分。在試卷評閱后，科學地對考卷情況進行分析研究，分析學生對課程內容的理解和掌握程度，為調整下一學的課堂教學內容和進度提供必要的參考信息。通過05-06-2學期教學實踐，學生考試成績分布基本合理，最高分人數最低分人數都很少，大部分學生成績都集中在七、八十分，60-69分人數稍顯多，試卷中失分較多的題目有第六大題、計算題的第一小題和第三小題，第一小題為基本概念題，但書上沒有類似的題目，有一定綜合性，本題為7分，平均失分為3—4分，反映出學生綜合應用知識的能力還有些欠缺。第三小題為綜合性題目，基本涵蓋了教材第三章的內容，計算量較大，相當多的同學能夠列出計算公式，但基本計算能力差，不能得出正確的計算結果，反映了學生的基本計算能力和知識應用能力不夠扎實。

《電力系統分析》課程有齊全的教學文件和教學檔案，并且一直是嚴格執行教學大綱和教學計劃。

目前，學生獲取知識的能力較過去相比有明顯的提高，特別是在實踐能力、人際交往溝通能力和對社會的適應能力提高等諸方面較為顯著。尚顯不足的是，自學能力不強，應用知識的能力相對較弱，因此，如何提高課堂教學和實驗教學效果，激發學生學習知識的興趣和熱情，提高學生用所學過的知識去分析問題、解決問題的能力，要求我們要去大膽實踐和逐步完善。

課堂教學是理論教學的主體，直接關系到教學質量的高低。以基本概念、基本方法為主線，由淺入深地引出要點；因材施教，根據不同層次的學生適當調整講課內容和深度；將電力系統的最新研究成果和動態介紹給學生等等，都是我們在課堂教學中一貫努力做到的。為提高教學效果和水平，我們在課程內容設計上做了大量工作。課程建設小組成員對各章的基本內容都進行了深入剖析，找出其關鍵內容、重點和難點。課后要求學生閱讀參考書和做一些概念性強的習題，這樣可以使學生鞏固對課堂上所學知識的理解和掌握，同時對學生也有一定的約束力和督促作用。而教師則可通過課堂練習和課后作業的信息反饋，了解學生對已學內容的理解和掌握情況，并依此及時糾正學生在對基本概念和方法理解上的偏差、調整課堂教學的進度。另外，我們加強了網絡課堂建設，充分利用校園網絡和網絡教學多媒體課件進行網上輔助教學。

課程組經常開展教研活動。近年來，開展的教研活動所涉及的內容有：《電力系統分析》課程教學體系和教學內容與方法的改革、教材建設、實驗室建設、多媒體教學研究與建設等，并在2005年9月從事電力系統分析課程教學的教師參加了“全國電力工程及其自動化教育教學研討年會”，收獲非常大，使我們更加明確了努力的方向。由于改進了教學方法，優化了知識結構，對學生嚴格要求，使學生增長了知識，開闊了眼界，培養了學生運用基本理論分析和解決實際問題的能力，因此在歷屆、各層次的教學過程中均受到學生的好評，取得了良好的教學效果。歷屆考研的學生在這門課程上都取得了很好的成績。

通過對《電力系統分析》的課程建設和教學改革實踐，取得了一定的成果，主要體現在以下幾個方面。

1、我們有非常明確的教學思路，既從課程的體系出發,以系統結構→系統分析→綜合設計作為課程主線,突出電力系統分析與設計的共性規律和基本方法，在課程教學和畢業設計中強調工程背景,注重理論聯系實際，突出能力的培養。

2、《電力系統分析》課程是學習后續專業課的重要理論基礎，在整個電氣工程及其自動化專業課程體系中有承上啟下的作用，通過學生對后續專業課的學習，例如《高電壓技術》、《發電廠電氣部分》、《繼電保護》等課程都反映出學生對電力系統分析的基礎知識掌握的比較好。

3、我們正在開發《電力系統分析》網絡課堂，在網絡中，學生可以利用網絡的交互性、檢索性等特點來選擇自己需要的內容進行獨立學習。基于此，我們已經將教學大綱、教案、習題等教學內容制成網絡版，從而建立一套自主的，有選擇的學習機制，讓學生在課余時間，在網上進行學習，激發其學習的主動性，創造性。

4、我們編寫了習題集，習題與考核是引導學生學習、檢查教學效果、保證教學質量的重要環節，也是體現課程要求規范的重要標志。我們編寫的習題注重基本概念，強調基本訓練，貼近應用實際，能激發學生的學習興趣。

5、在教學過程和畢業設計中，我們注重新型計算機軟件（如：MATLAB）在電力系統中的應用，了解和掌握電力系統新技術和新方向的發展。學生創新意識和應用能力得到加強，有些學生在畢業找工作期間備受用人單位的青睞,他們在新的崗位上,能夠很快適應工作, 表現出良好的科研能力。

6、電氣工程及其自動化專業考取研究生人數逐年增加，歷屆考研的學生在這門課程上都取得了很好的成績。

7、在教學實踐中，積極總結教學經驗和教學方法，發表了多篇教學改革論文。

第三篇：電力系統分析課程總結

電力系統分析課程總結報告

學院（部）： 電氣學院 專業班級：

電氣工程

學生姓名：

**

指導教師：

****

2014年 6 月 28 日

電力系統分析課程總結

目錄

1電力系統概述和基本概念..................................................1

1.1電力系統概述......................................................1 1.2電力系統中性點的接地方式..........................................3 2電力系統元件參數和等值電路..............................................3

2.1電力線路參數和等值電路............................................4 2.2變壓器、電抗器的參數和等值電路....................................4 2.3發電機和負荷的參數及等值電路......................................5 2.4電力網絡的等值電路................................................5 3簡單電力網絡潮流的分析與計算............................................6

3.1電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落..............................6 3.2開式網絡的潮流計算................................................7 3.3環形網絡的潮流分布................................................7 4電力系統潮流的計算機算法................................................7

4.1電力網絡的數學模型................................................8 4.2等值變壓器模型及其應用............................................8 4.3節點導納矩陣的形成和修改..........................................8 4.4功率方程和變量及節點分類..........................................9 4.5高斯-塞德爾法潮流計算.............................................9 4.6牛頓-拉夫遜法潮流計算.............................................9 4.7P-Q分解法潮流計算.................................................9 5電力系統有功功率的平衡和頻率調整.......................................10

5.1電力系統中有功功率的平衡.........................................10 5.2電力系統的頻率調整...............................................11 6電力系統的無功功率平衡和電壓調整.......................................11

6.1電力系統中無功功率的平衡.........................................12 6.2電力系統的電壓管理...............................................12 6.3電力系統的幾種調壓方式...........................................13 6.4電力線路導線截面的選擇...........................................13 7電力系統各元件的序參數和等值電路.......................................14

I

電力系統分析課程總結

7.1對稱分量法.......................................................14 7.2同步發電機的負序電抗和零序電抗...................................14 7.3異步電動機的參數和等值電路.......................................15 7.4變壓器的零序參數和等值電路.......................................15 7.5電力系統的序網絡.................................................15 8電力系統故障的分析與實用計算...........................................15

8.1由無限大容量電源供電的三相短路的分析與計算.......................16 8.2電力系統三相短路的實用計算.......................................16 8.3電力系統不對稱短路的分析與計算...................................16 8.4電力系統非全相運行的分析.........................................17 9機組的機電特性.........................................................17

9.1電力系統運行穩定性的基本概念.....................................17 9.2同步發電機組的運動方程式.........................................17 9.3發電機的功-角特性方程式..........................................18 9.4異步電動機的機電特性.............................................18 9.5自動調節勵磁系統對功-角特性的影響................................18 10電力系統的靜態穩定性..................................................19

10.1電力系統靜態穩定性的基本概念....................................19 10.2小擾動法的基本原理和分析在電力系統靜態穩定性中的應用............19 10.3電力系統電壓、頻率及負荷的穩定性................................20 10.4調節勵磁對電力系統靜態穩定性的影響..............................20 10.5保證和提高電力系統靜態穩定性的措施..............................20 11電力系統的暫態穩定性..................................................21

11.1電力系統暫態穩定性概述..........................................21 11.2簡單電力系統暫態穩定性的定性分析................................22 11.3簡單電力系統暫態穩定性的定量分析................................22 11.4發電機轉子運動方程的數值解法....................................22 11.5提高電力系統暫態穩定性額措施....................................23 致謝.....................................................................23

II

電力系統分析課程總結

1電力系統概述和基本概念

通過本章的學習，對電力系統的各種概念和各種接線方式有了一定的了解，本章主要學習了：

電力系統是由實現電能生產、輸送、分配和消費的各種設備組成的統一整體。電能生產過程的最主要特點是，電能的生產、輸送和消費在同一時刻實現。對電力系統運行的基本要求是，安全、優質、經濟地向用戶供電。電能生產還必須符合環境保護標準。

電力系統中各種電氣設備的額定電壓和額定頻率必須同電力系統的額定電壓和額定頻率相適應。要了解電源設備和用電設備的額定電壓同電力網的額定電壓等級的關系。各種不同電壓等級的電力線路都有其合理的供電容量和供電范圍。

電力網的接線方式反映了電源和電源之間，電源盒負荷之間的聯接關系。不同功能的電力網對其接線方式有不同的要求。

發電廠把別種形式的能量轉換成電能，電能經過變壓器和不同電壓等級的輸電線路輸送并被分配給用戶，再通過各種電氣設備轉換成適合用戶需要的別種能量。這些生產、輸送、分配和消費電能的各種電氣設備連接在一起而組成的整體稱為電力系統。火電廠的汽輪機、鍋爐、供熱管道和熱用戶，水電廠的水輪機和水庫等則屬于與電能生產相關的動力部分。電力系統中輸送和分配電能的部分稱為電力網，它包括升降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路。

在交流電力系統中，發電機、變壓器、輸配電設備都是三相的，這些設備之間的連接狀況，可以用電力系統接線圖來表示。為簡單起見，電力系統接線圖一般畫成單線的。

主要知識點如下總結所示。1.1電力系統概述

一、電力系統概述

1、電力系統的基本概念

（1）電力系統：是指由生產、輸送、分配電能的設備，使用電能的設備以及測量、繼電保護、控制裝置乃至能量管理系統所組成的統一整體。

（2）動力系統：在電力系統的基礎上又加上動力設備，統稱為動力系統。（3）電力網絡：電力系統中，各種電壓等級的輸配電力線路及升降壓變壓器所成為的部分稱為電力網絡。

2、電力系統的發展概況

（1）1882年，英國建成第一座發電廠，原始線路輸送的是低壓直流電。（2）同年，法國人德普列茨提高了直流輸電電壓，被認為是世界上第一個電力系

電力系統分析課程總結

統。

（3）1891年，第一條三相交流輸電線路在德國運行，三相交流輸電使輸送功率、輸電電壓、輸電距離日益增大。

（4）目前，大電力系統不斷涌現，甚至出現全國性和國際性電力系統。（5）我國已建成華東、東北、華中、華北、西北、華南六個跨省電力系統，獨立的省屬電力系統還有山東、福建、海南、四川和臺灣系統。

3、電力接線圖

（1）地理接線圖：按比例顯示電力系統中各發電廠和變電所相對地理位置，它反映電力線路的路徑和相互間的聯接，但不能完全顯示各電力元件間的連接情況。

（2）電氣接線圖：顯示系統中各電力元件之間的電氣聯系，但不能反映發電廠和變電所的相對地理位置。

二、對電力系統運行的基本要求

根據電能生產、輸送、消費的特殊性，對電力系統運行有如下三點要求。

1、保證可靠地持續供電

根據用戶對用電可靠性的要求，將負荷分為三個等級：

第一級負荷 第二級負荷 第三級負荷

電力系統供電的可靠性，就是要保證一級負荷在任何情況下都不停電，二級負荷盡量不停電，三級負荷可以停電。

2、保證良好的電能質量

良好的電能質量有三個指標：電壓質量、頻率質量和波形質量。（1）電壓偏移：一般不超過用電設備額定電壓的±5%。（2）頻率偏移：一般不超過±0.2~ 0.5Hz。

（3）波形畸變率：指各次諧波有效值平方和的方根與基波有效值的百分比。

3、提高系統運行的經濟性

電力系統的經濟指標一般是指火電廠的煤耗以及電廠的廠用電率和電力網的網損率等。

電力系統分析課程總結

1.2電力系統中性點的接地方式

1、大接地電流方式的電力系統

優點：快速切除故障，安全性好；經濟性好

缺點：供電可靠性差

2、小接地電流方式的電力系統

優點：供電可靠性高；安全性好

缺點：經濟性差；易出現諧振電壓 ??①中性點有效接地方式 ???大電流接地方式??②中性點全接地方式 ??（需要斷路器遮斷單 ???

相接地故障電流的）? ③中性點經低電抗、中低電阻接地方式 中性點接地方式????①中性點不接地方式 ???小電流接地方式??（單相接地電弧能夠??②中性點經消弧線圈接地方式 ???瞬間熄滅的）

2電力系統元件參數和等值電路

本章主要講述了電力系統元件參數和等值電路，三相交流電力系統常用星形等值電路來模擬，對稱運行時，可用一相等值電路進行分析計算。本章講的是一相等值電路的參數。

架空線路的一相等值參數的計算公式是在三相對稱運行狀態下導出的。在一相等值電感中考慮了相間互感的影響。架空線路的換位可使各相的等值參數接近相等。

采用分裂導線相當于擴大了導線的等效半徑，因而能減小電感，增大電容。雙繞組變壓器等值電路中的電阻、電抗、電導和電納，可根據變壓器銘牌中給出的短路損耗、短路電壓、空載損耗和空載電流這四個數據分別算出。對于三繞組變壓器，電力系統分析課程總結

要了解三個繞組的容量比，對于繞組容量不等的變壓器，如果給出的短路損耗和短路電壓尚未折算為變壓器額定容量下的值，先要進行折算，并將折算值分配給各個繞組，然后再按有關公式計算各繞組的電阻和電抗。

電力系統中習慣采用標幺制，一個物理量的標幺值是指該物理量的實際值與所選基準值的比值。采用標幺制，首先必須選擇基準值。基準值的選擇，原則上不應有什么限制。實際上基準值的選擇總是希望有利于簡化計算和對計算結果的分析評價。

在多級電壓的電力網中，基準功率是全網統一的，基準電壓則按不同電壓等級分別選定，一般選為各級的平均額定電壓。2.1電力線路參數和等值電路

一、電力線路結構簡述

1、架空線路

（1）導線

（2）避雷線

（3）桿塔

（4）絕緣子

（5）金具

2、電纜線路

二、電力線路的參數

三、電力線路的等值電路

由于正常運行的電力系統三相是對稱的，三相參數完全相同，三相電壓、電流的有效值相同，所以可用單相等值電路代表三相。因此，對電力線路只作單相等值電路即可。嚴格地說，電力線路的參數是均勻分布的，但對于中等長度以下的電力線路可按集中參數來考慮。這樣，使其等值電路可大為簡化，但對于長線路則要考慮分布參數的特性。2.2變壓器、電抗器的參數和等值電路

一、雙繞組變壓器的參數和等值電路

1、阻抗

（1）電阻。變壓器的短路損耗Pk可近似地等于額定電流通過變壓器時，高低壓繞組總電阻中的三相有功功率損耗Pr，即Pk=Pr。而三相電阻中的有功功率損耗為

所以

Pr2?3IN2RT?3(SN)R3UNT?SRUN2N2TRT?PUSr2N2N?PUSk2N2N4

電力系統分析課程總結

（2）電抗。在電力系統計算中，對于大容量的變壓器其電抗數值近似等于其阻抗的模的數值，它的電阻可以忽略不計。于是變壓器短路電壓的百分數為

所以二、三繞組變壓器的參數和等值電路

由書中介紹的方法求得電阻、電抗、導納，可得三繞組變壓器的等值電路。

三、自耦變壓器的參數和等值電路

自耦變壓器和普通變壓器的端點條件相同，二者的短路試驗、參數的求法和等值電路的確定也完全相同。

2.3發電機和負荷的參數及等值電路

此節講了兩部分內容，一是發電機的電抗和電動勢，講解了發電機電抗和電動勢的求法，并可得出發電機的等值電路；第二部分講了負荷的功率、阻抗和導納，詳細講述了負荷的功率、阻抗和導納的求法。2.4電力網絡的等值電路

為了調壓的需要，雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組，除主分接頭外，還有若干分接頭可供使用。例如，對于無載調壓變壓器容量一般為6300kVA以下者，有三個分接頭，分別對應電壓為1.05UN、UN、0.95UN，調壓范圍為±5%UN； 容量為8000kVA以上的變壓器有五個分接頭，分別從1.05UN、1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN處引出，調壓范圍為±2×2.5%UN。而變壓器低壓繞組沒有分接頭。

變壓器的額定變比就是主分接頭電壓與低壓繞組額定電壓之比。變壓器實際變比是運行中變壓器的高、中壓繞組實際使用的分接頭電壓與低壓繞組的額定電壓之比。在電力系統計算中，有時采用平均額定電壓之比，此時變壓器各繞組的額定電壓被看作是其所連電力線路的平均額定電壓。因此變壓器的變比將為變壓器兩側電力線路平均額定電壓之比。

此節講了三部分主要內容，一是以有名制表示的等值網絡，主要采用有單位的阻抗、導納、電壓、電流、功率等進行運算；二是以標幺制表示的等值網絡，主要采用沒有單位的阻抗、導納、電壓、電流、功率等進行運算；三是等值網絡的使用和簡化。Uk(%)?3INUZT?100?3INNUXNTXT(%)UNUk(%)UN?Uk?(?)100SN1003IN電力系統分析課程總結

3簡單電力網絡潮流的分析與計算

潮流計算是電力系統分析中一種罪基本的計算，它的任務是對給定的運行條件確定系統的運行狀態，如各母線上的電壓、網絡中的功率分布及功率損耗等。

開式網絡一般是指由一個電源點通過樹狀（輻射狀）網絡向若干個負荷節點供電的網絡。潮流計算的已知條件通常是電源點的電壓和負荷點的功率，待求的是電源點以外的各節點電壓和網絡中的功率分布。可以采用逐步逼近的方法，將每一輪的計算分兩個步驟進行，第一步，從負荷點開始，逆著功率傳送的方向，計算各支路的功率損耗和功率分布；第二步，從電源點開始，順著功率傳送的方向，計算各支路的電壓降落。支路計算順序的確定和兩個步驟的迭代計算都可以很方便的用計算機來完成。

不計網絡損耗時，兩端供電網絡中每個電源點送出的功率都由兩部分組成，第一部分是負荷功率，可按照類似于力學中的力矩平衡公式算出；第二部分是由兩端電壓不等而產生的循環功率。利用節點功率平衡條件找出功率分點后，就可在該點將原網絡拆開，形成兩個開式網絡。

實際電力系統的潮流計算主要采用牛頓-拉夫遜法。按電壓的不同表示方法，牛頓-拉夫遜法潮流計算分為直角坐標形式和極坐標形式兩種。牛頓-拉夫遜法有很好的收斂性，但要求有合適的初值。

P-Q分解法是極坐標形式的牛頓-拉夫遜法潮流計算的一種簡化算法。3.1電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落

本節主要講了四部分主要內容。

一是電力線路的功率損耗和電壓降落，詳細介紹了各個損耗和電壓降落的計算方法。對于電力線路的功率損耗和電壓降落的計算，可用標么制，也可以用有名制。用有名制計算時，每相阻抗、導納的單位分別為Ω、S；功率和電壓的單位為MVA、MW、Mvar和kV,功率角為（o）。而以標么制計算時，δ為rad，所以用rad表示的功率角已是標么值。

二是變壓器的功率損耗和電壓降落，變壓器的功率損耗和電壓降落的計算與電力線路的不同之處在于：

①變壓器以?形等值電路表示，電力線路以?形等值電路表示； ②變壓器的導納支路為電感性，電力線路的導納支路為電容性；

③近似計算中，取U1?U2?UN，可將變壓器的導納用不變的負荷代替，即

?SyT??PyT?j?Q~yT?PU1000U0212N?I0%SNU1100UN22?P01000?jI0%100SN6

電力系統分析課程總結

三是電力網絡的電能損耗，四是運算負荷和運算功率。3.2開式網絡的潮流計算

一、簡單開式網絡的潮流計算，其計算的步驟和內容如下：

1、計算網絡的元件參數

2、潮流計算。

二、變電所較多的開式網絡的潮流分布

當已知末端電壓時，可以用已知末端電壓及末端功率的方法逐段推算至始端，從而算出各支中功率及各點電壓。

當已知始端電壓時，就相當于已知始端電壓和末端負荷的情況：

開始由末端向始端推算時，設全網電壓都為網絡的額定電壓，僅計算各元件中的功率損耗而不用計算電壓，從而求出全網的功率分布；

然后由始端電壓及計算所得的始端功率向末端逐段推算出電壓降落，從而求出各點電壓。此時不必重新計算功率損耗與功率分布。3.3環形網絡的潮流分布

本節主要講解了環形網絡的潮流分布、兩端供電網絡的潮流分布、環形網絡的潮流計算、網絡變換法、環形網絡中的經濟功率分布。

為了降低網絡的功率損耗，可采用的調整控制潮流的手段主要有三種：（1）串聯電阻。其作用是以其容抗抵償線路的感抗。將其串聯在環式網絡中阻抗相對過大的線段上，可起轉移其他重載線段上流通功率的作用。

（2）串聯電抗。其作用與串聯電容相反，主要是限流。將其串聯在重載線段上可避免該線段過載。但由于其對電壓質量和系統運行的穩定性有不良影響，這一手段未曾推廣。

（3）附加串聯加壓器。其作用在于不但可以調電壓大小，還可調電壓的相位角，使環網產生一環流功率，可使強制循環功率與自然分布功率的疊加達到理想值。

4電力系統潮流的計算機算法

第三章討論簡單電力網絡的潮流分布計算，理解了與之相關的各種物理現象。對于復雜電力網絡的潮流計算，一般必須借助電子計算機進行。運用電子計算機，一般要完成以下步驟：

1、建立電力網絡的數學模型

2、確定解算方法

電力系統分析課程總結

3、制定計算流程和編制計算程序

本章將著重討論前兩項，主要闡述在電力系統潮流的實際計算中常用的、基本的方法。

實際電力系統的潮流計算主要采用牛頓-拉夫遜法。按電壓的不同表示方法，牛頓-拉夫遜法潮流計算分為直角坐標形式和極坐標形式兩種。牛頓-拉夫遜法有很好的收斂性，但要求有合適的初值。

P-Q分解法是極坐標形式的牛頓-拉夫遜法潮流計算的一種簡化算法。4.1電力網絡的數學模型

電力網絡的數學模型指的是將網絡有關參數及其相互關系歸納起來，組成可以反映網絡性能的數學方程式組。也就是對電力系統的運行狀態、變量和網絡參數之間相互關系的一種數學描述。有：

1、節點電壓方程

2、回路電流方程

3、割集電壓方程等

節點電壓方程又分為以節點導納矩陣表示的節點電壓方程和以節點阻抗矩陣表示的節點電壓方程。

4.2等值變壓器模型及其應用

一、變壓器為非標準變比時的修正

無論采用有名制或標么制，凡涉及多電壓級網絡的計算，在精確計算時都必須將網絡中所有參數和變量按市價變比歸算到同一電壓等級。實際上，在電力系統計算中總是有些變壓器的實際變比不等于變壓器兩側所選電壓基準值之比，也就是不等于標準變比，而且變壓器的變比在運行中是可以改變的。這將使每改變一次變比都要從新計算元件參數，很不方便。下面將介紹另一種可等值地體現變壓器電壓變換功能的模型。

二、等值變壓器模型

三、等值變壓器模型的應用 4.3節點導納矩陣的形成和修改

一、節點導納矩陣的形成

節點導納矩陣的計算歸納總結如下：

1、節點導納矩陣的階數等于電力網絡中除參考點（一般為大地）以外的節點數。

2、節點導納矩陣是稀疏矩陣，其各行非對角非零元素的個數等于對應節點所連的不接地支路數。

3、節點導納矩陣的對角元素，即各節點的自導納等于相應節點所連支路的導納之

電力系統分析課程總結

和，即

分。

6、對網絡中的變壓器，采用計及非標準變比時以導納表示的等值電路，并將之接入網絡中。然后按此等值電路用前述方法很方便地形成節點導納矩陣。在實際程序中，往往直接計算變壓器支路對節點導納矩陣的影響。

二、第二部分介紹節點導納矩陣的修改。4.4功率方程和變量及節點分類

該節主要介紹了功率方程、變量的分類和節點的分類。實際計算時，對非線性節點方程要用迭代法解算。本節將以最簡單的網絡列出系統的功率方程，進而對電力系統的變量和節點進行分類，為電力系統潮流的計算機算法打下基礎。4.5高斯-塞德爾法潮流計算

對具有數百個節點的大電力系統，求解潮流的方程通常是非線性代數方程。利用電子計算機計算潮流已出現了很多解算方法，多是以迭代計算為基礎，本節介紹高斯-塞德爾迭代法。

本節主要講解了高斯-塞德爾迭代法迭代格式、對網絡中PV節點的考慮、功率及功率損耗的計算。

4.6牛頓-拉夫遜法潮流計算

牛頓-拉夫遜法是目前廣泛應用的解非線性方程式組的迭代方法，也是目前廣泛采用的電力系統潮流的計算機算法，其收斂性好，但該法對初始值要求比較嚴格。4.7P-Q分解法潮流計算

P-Q分解法是從簡化以極坐標表示的牛頓-拉夫遜法潮流修正方程基礎上派生出來的，是考慮到電力系統本身特點的。

Yii??yiij?i4、節點導納矩陣的非對角元素 等于節點 和 間支路導納的負值，即

Yij?Yji??yij??1zij5、節點導納矩陣是對稱方陣，因此一般只需要求取這個矩陣的上三角或下三角部

電力系統分析課程總結

5電力系統有功功率的平衡和頻率調整

頻率是衡量電能質量的重要指標。實現電力系統在額定頻率下的有功功率平衡，并留有必要的備用容量，是保證頻率質量的基本前提。要了解有功功率平衡的基本內容及各種備用容量的作用。

負荷變化將引起頻率偏移，系統中凡裝有調速器，又尚有可調容量的發電機組都自動參與頻率調整，這就是頻率的一次調整，只能做到有差調節。頻率的二次調整由主調頻廠承擔，調頻機組通過調頻器移動機組的功率頻率靜特性，改變機組的有功輸出以承擔系統的負荷變化，可以做到無差調節。主調頻廠應有足夠的調整容量，具有能適應負荷變化的調整速度，調整功率時還應符合安全與經濟原則。

利用負荷和機組的功率頻率靜特性可以分析頻率的調整過程和調整結果。全系統的頻率是統一的，調頻問題涉及整個系統，當線路有功功率不超出容許范圍時，有功電源的分布不會妨礙頻率的調整。而無功功率平衡和調壓問題則宜于接地區解決。

在進行各類電廠的負荷分配時，應根據各類電廠的技術經濟特點，力求做到合理利用國家動力能源，盡量降低發電能耗和發電成本。5.1電力系統中有功功率的平衡

一、頻率變化對用戶和發電廠及系統本身的影響

系統頻率的變化將引起工業用戶的電動機轉速的變化，這將影響產品的質量。當頻率降低，使電動機有功功率降低，將影響所有的轉動機械的出力。頻率的不穩定，將會影響電子設備的準確性。

系統頻率的變化，對發電機及電力系統本身也十分有害。發電廠的廠用機械多使用異步電動機帶動，系統頻率降低使電動機出力降低，若頻率降低過多，將使電動機停止運轉，會引起嚴重后果。

二、電力系統中有功功率的平衡和備用容量

1、頻率的一次調整（或稱為一次調頻）指由發電機組的調速器進行的，是對一次負荷變動引起的頻率偏移作調整。

2、頻率的二次調整（或稱為二次調頻）指由發電機組的調頻器進行的，是對二次負荷變動引起的頻率偏移作調整。

3、頻率的三次調整（或稱為三次調頻）是對三次負荷變動引起的頻率偏移作調整。將在有功功率平衡的基礎上，按照最優化的原則在各發電廠之間進行分配。

三、各類發電廠的特點及合理組合

四、有功功率負荷的最優分配

電力系統分析課程總結

5.2電力系統的頻率調整

一、電力系統負荷的有功功率——頻率靜態特性

當頻率變化時，電力系統中的有功功率負荷也將發生變化。當電力系統處于穩態運行時，系統中有功負荷隨頻率的變化特性稱為負荷的有功功率-頻率靜態特性。

二、頻率的一次調整

由于負荷突增，發電機組功率不能及時變動而使機組減速，系統頻率下降，同時，發電機組功率由于調速器的一次調整作用而增大，負荷功率因其本身的調節效應而減少，經過一個衰減的振蕩過程，達到新的平衡。

三、頻率的二次調整

當負荷變動幅度較大（0.5%~1.5%），周期較長（幾分鐘），僅靠一次調頻作用不能使頻率的變化保持在允許范圍內，這時需要籍調速系統中的調頻器動作，以使發電機組的功頻特性平行移動，從而改變發電機的有功功率以保持系統頻率不變或在允許范圍內。

四、調頻廠的選擇 調頻廠須滿足的條件：

1、調整的容量應足夠大；

2、調整的速度應足夠快；

3、調整范圍內的經濟性能應該好；

4、注意系統內及互聯系統的協調問題。通過分析各種電廠的特點，調頻廠的選擇原則為：

1、系統中有水電廠時，選擇水電廠做調頻廠；

2、當水電廠不能做調頻廠時，選擇中溫中壓火電廠做調頻廠。

6電力系統的無功功率平衡和電壓調整

電力系統的運行電壓水平同無功功率平衡密切相關。為了確保系統的運行電壓具有正常水平，系統擁有的無功功率電源必須滿足正常電壓水平下的無功需求，并留有必要的備用容量。現代電力系統在不同的運行方式下可能分別出現無功不足和無功過剩的情況，都應有相應的解決措施。

從改善電壓質量和減少網損考慮，必須盡量做到無功功率的就地平衡，盡量減少無功功率的長距離的和跨電壓級的傳送，這是實現有效的電壓調整的基本條件。

要掌握各種調壓手段的基本原理，具體的技術經濟性能，適用條件，以及與別種措

電力系統分析課程總結

施的配合應用等問題。

電壓質量問題可以分地區解決。將中樞點電壓控制在合理的范圍內，在輔以各種分散安排的調壓措施，就可以將各用戶處的電壓保持在容許的偏移范圍內。

現代電力系統中的電壓和無功功率控制應以實現電力系統的安全、優質和經濟運行為目標。本章主要是從保證電壓質量方面討論了無功功率平衡和電壓調整的問題。

必須指出，隨著電力系統規模的擴大，系統運行條件日趨復雜。對電力系統的無功平衡和電壓質量問題也要有新的認識。

在電力系統穩態工況下，不僅要做好供求關系緊張條件下的無功功率平衡，也要妥善解決無功功率供過于求時的平衡問題。隨著超高壓輸電線路的發展和城市電網中電纜線路的增多，無功功率過剩的問題將會日顯突出。

在電力系統的暫態過程中，充分利用無功動態補償提供電壓支持，是改善電力系統穩定性的重要手段。對新型無功補償裝置的合理控制還能阻尼系統的功率振蕩。

在改善電壓質量方面，無功補償不能只限于減小系統的電壓偏移，還能更全面的提高電壓質量。

6.1電力系統中無功功率的平衡

一、無功功率負荷和無功功率損耗

1、無功功率負荷

無功功率負荷是以滯后功率因數運行的用電設備（主要是異步電動機）所吸收的無功功率。一般綜合負荷的功率因數為0.6-0.9。

2、電力系統的無功損耗

二、無功功率電源

電力系統的無功功率電源包括同步發電機、同期調相機、并聯電容器和靜止補償器等。

三、無功功率的平衡

電力系統無功功率平衡的基本要求：系統中的無功電源可以發出的無功功率應該大于或至少等于負荷所需的無功功率和網絡中的無功損耗。6.2電力系統的電壓管理

一、中樞點電壓管理

電力系統進行調壓得目的，就是要采取各種措施，使用戶處的電壓偏移保持在規定的范圍內。但由于電力系統結構復雜，負荷較多，如對每個用電設備電壓都進行監視和調整，不僅不經濟而且無必要。因此，電力系統電壓的監視和調整可通過監視、調整電壓中樞點電壓來實現。

電壓中樞點是指某些可以反映系統電壓水平的主要發電廠或樞紐變電所母線。因為

電力系統分析課程總結

很多負荷都由這些中樞點供電，如能控制住住這些電的電壓偏移，也就控制住了系統中大部分負荷的電壓偏移。于是，電力系統電壓調整問題也就轉變為保證各中樞點的電壓偏移不超出給定范圍的問題。

二、電壓調整的基本原理

擁有較充足的無功功率電源是保證電纜系統有較好的運行電壓水平的必要條件，但是要使所有用戶的電壓質量都符合要求，還必須采用各種調壓手段。

電壓調整的措施：

1、調節發電機勵磁電流以改變發電機機端電壓VG；

2、改變變壓器的變比k1、k2；

3、改變功率分布P+jQ（主要是Q），使電壓損耗△V變化；

4、改變網絡參數R+jX（主要是X），改變電壓損耗△V。6.3電力系統的幾種調壓方式

一、改變發電機機端電壓調壓

這種調壓手段是一種不需要耗費投資，且是最直接的調壓方法，應首先考慮采用。發電機的電壓調整是借助于調整發電機的勵磁電壓，以改變發電機轉子繞組的勵磁電流，就可以改變發電機定子端電壓。

二、改變變壓器變比調壓

三、改變網絡中無功功率分布調壓

當電力系統中無功電源不足時，就不能單靠改變變壓器變比調壓。而需要在適當地點對所缺無功進行補償，這樣也就改變了電力網中無功功率的分布。6.4電力線路導線截面的選擇

電力線路導線的投資在電力線路總投資中所占的比重較大，在一般35~110Kv架空電力線路中，導線投資約占30%左右。正確地選擇電力線路的導線截面，對電網的經濟運行，提高電能的質量至關重要。

一、按經濟電流密度選擇導線截面

二、按機械強度的要求選擇導線最小容許截面

二、按機械強度的要求選擇導線最小容許截面

三、按導線的長期發熱條件選擇導線截面

四、按電暈臨界電壓選擇導線截面

五、按容許電壓損耗選擇導線截面

六、選擇導線截面基本方法的應用：

工廠電力網——持續容許電流或經濟電流密度

中、低壓配電力網——（長線路）容許電壓損耗（短線路）容許電流損耗

電力系統分析課程總結

農村電力網——容許電壓損耗 區域電力網——經濟電流密度

7電力系統各元件的序參數和等值電路

對稱分量法是分析電力系統不對稱故障的有效方法。在三相參數對稱的線性電路中，各序對稱分量具有獨立性。

電力系統各元件零序和負序電抗的計算是本章的重點。某元件的各序電抗是否相同，關鍵在于，該元件通一不同序的電流時，所產生的磁通將遇到什么樣的磁阻，各相之間將產生怎樣的互感影響。各相磁路獨立的三相靜止元件的各序電抗相等，靜止元件的正序電抗和負序電抗相等。由于相間互感的助增作用，架空線路的零序電抗要大于正序電抗，架空地線的存在又使輸電線的零序電抗有所減小。

變壓器的各序漏抗相等，變壓器的零序勵磁電抗則同其貼心結構有關。旋轉電機的各序電抗互不相等。

制訂序網時，某序網絡應包含該序電流通過的所有元件，負序網絡的結構與正序網絡相同，但為無源網絡。

三相零序電流大小同相位，必須經過大地形成通路，制訂序網絡時，應從故障點開始，仔細查明序網絡電流的通路情況。變壓器的零序等值電路只能在YN側與系統的零序網絡聯接，d側和Y側都同系統斷開，d側還須自行短接。在一相零序網絡中，中性點接地阻抗須以其三倍值表示。零序網絡也是無源網絡。7.1對稱分量法

對稱分量法：由一組不對稱三相系統的三個相量可以分解出三相對稱的正序、負序、零序；反之由三相對稱的正序、負序、零序也可以合成一組不對稱三相系統的相量。

7.2同步發電機的負序電抗和零序電抗

一、同步發電機的負序電抗

定義：發電機端點的負序電壓的同步頻率分量與流入定子繞組負序電流的同步頻率分量的比值。

二、同步發電機的零序電抗

定義：施加在發電機端的零序電壓的同步頻率分量與流入定子繞組的零序電流的同步頻率的分量的比值。由定子繞組的漏抗確定。

電力系統分析課程總結

7.3異步電動機的參數和等值電路

一、異步電動機的次暫態參數和等值電路

二、異步電動機的負序和零序參數 7.4變壓器的零序參數和等值電路

1、零序電壓施加在變壓器繞組的三角形側或不接地星形側時，無論另一側繞組的接線方式如何，變壓器中都沒有零序電流流通。這種情況下，變壓器的零序電抗X0= ∞。

2、零序電壓施加在繞組連接成接地星形一側時，大小相等，相位相同的零序電流將通過三繞組經中性點流入大地，構成回路。但在另一側，零序電流流通的情況則隨該側的接線方式而異。7.5電力系統的序網絡

1、利用對稱分量法分析電力系統的各種不對稱故障，首先應該繪出與系統各序阻抗相對應的序網絡，利用序網絡依次求得待求電量的各序分量之后，再進行合成，求得最終結果。

2、在制定各序網絡時，一般從故障點做起，根據各序電流的流通路徑，確定各序網絡的結構，由各元件的序阻抗構成一個完整的序網絡。

8電力系統故障的分析與實用計算

對于各種不對稱短路，都可以對短路點列寫各序網絡的電勢方程，根據不對稱短路的不同類型列寫邊界條件方程。聯立求解這些方程可以求得短路點電壓和電流的各序分量。

簡單不對稱故障的另一種有效解法是，根據故障邊界條件組成復合序網。在復合序網中短路點的許多變量被消去，只剩下正序電流一個待求量。

根據正序電流的表達式，可以歸納出正序等效定則，即不對稱短路時，短路點正序電流與在短路點每相加入附加電壓而發生三相短路時的電流相等。

為了計算網絡中不同節點的各相電壓和不同支路的各相電流，應先確定電流和電壓的各序分量在網絡中的分布。在將各序量組合成各相量時，特別注意正序和負序對稱分量經過Y，d接法的變壓器時要分別轉過不同的相位。

不對稱短路分析計算的原理和方法，同樣適用于不對稱斷線故障。必須注意，橫向故障和縱向故障的故障端口節點的組成是不同的。

為了統一各種不同類型故障數學模型的建立方法，引入了端口矩陣的概念。所謂端

電力系統分析課程總結

口，即是兩個節點構成的節點對，兩個節點的注入電流總是大小相等，符號相反。節點阻抗矩陣是端口阻抗矩陣的特例。節點阻抗矩陣元素的物理概念可以延伸到端口阻抗矩陣。

在研究復雜不對稱故障時，為了處理好全系統對稱分量基準相的統一性和各處故障特殊相的隨意性，需要在故障邊界條件方程中引入移相系數。對于發生在星形-三角形接法變壓器兩側的故障，為了考慮正序和負序分量經過變壓器后會產生不同的相位移動，也需要在邊界條件中引入相應的移相系數。

無論哪一類故障，本章都采用網絡對故障口的電勢方程和故障口邊界條件方程聯立求解的方法，求出故障口電流和電壓的各序分量之后，再進行網絡內電流和電壓的分布計算。

本章和第六章一樣，也是應用阻抗矩陣建立故障計算的數學模型。但是所有的方程式也只涉及與故障口節點號相關的節點阻抗矩陣元素。因此，在實際計算中只需要形成全系統的節點導納矩陣，根據計算要求算出與故障口節點號相關的某幾列節點阻抗矩陣元素即可，不必形成全系統的節點阻抗矩陣。8.1由無限大容量電源供電的三相短路的分析與計算

一、無限大容量電源

電源距短路點的電氣距離較遠時，由短路而引起的電源送出功率的變化遠小于電源的容量，則該電源為無限大容量電源。

二、無限大容量電源供電的三相短路暫態過程的分析

三、短路的沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率

四、無限大容量電源供電的三相短路的電流周期分量有效值的計算 8.2電力系統三相短路的實用計算

電力系統三相短路的實用計算，主要是計算非無限大容量電源供電時，電力系統三相短路電流周期分量的有效值，該有效值是衰減的。本節主要學習了起始次暫態電流的計算、沖擊電流和短路電流最大有效值、電流分布系數和轉移阻抗、應用曲線法求任意時刻短路電流周期分量的有效值、三相短路電流的計算機算法。8.3電力系統不對稱短路的分析與計算

電力系統中發生不對稱短路時，無論是單相接地短路、兩相短路還是兩相接地短路，只是在短路點出現系統結構的不對稱，而其它部分三相仍舊是對稱的。

根據正序等效定則，不對稱短路時短路點的正序電流值等于在短路點每相接入附加阻抗 而發生三相短路時的短路電流值。因此，三相短路的運算曲線可以用來確定不對稱短路過程中任意時刻的正序電流。其計算步驟如下：

電力系統分析課程總結

（1）元件參數計算及等值網絡。（2）化簡網絡求各序等值電抗。（3）計算電流分布系數。

（4）求出各電源的計算電抗和系統的轉移電抗。（5）查運算曲線計算短路電流。

（6）若要求提高計算準確度，可進行有關的修正計算。8.4電力系統非全相運行的分析

電力系統非全相運行包括單相斷線和兩相斷線，如下圖所示。非全相運行時，系統的結構只在斷口處出現了縱向三相不對稱，其他部分的結構仍然是對稱的，故也稱為縱向不對稱故障。

9機組的機電特性

本章介紹了發電機的基本方程，為電力系統暫態過程研究準備基礎知識。理想同步電機內各繞組電磁量的關系可用一組微分方程和一組代數方程來描述。在a、b、c坐標系的磁鏈方程中，有許多系數是轉子角的周期函數。

在研究電力系統的穩定性問題時，有時還要考慮到自動調節勵磁系統和自動調節轉速系統的作用。電力系統的穩定性問題又可分為電源的穩定性和負荷的穩定性，前者是指同步發電機組的穩定性，后者是指異步電動機組運行的穩定性。

要分析電力系統的穩定性問題，首先就要討論同步發電機組和異步發電機組的機電特性。即機組的轉子運動方程式和同步發電機組的功-角特性方程式。其中同步發電機組是電力系統最主要的電源，對電力系統的穩定性起了主導的作用。因此對電力系統穩定性的研究主要是研究同步發電機組運行的穩定性。9.1電力系統運行穩定性的基本概念 穩定的基本概念：

電力系統運行穩定性問題就是當系統在某一正常運行狀態下受到某種干擾后，能否經過一定時間后回到原來的運行狀態或者過渡到一個新的穩定運行狀態的問題。如果能夠，則認為系統在該運行狀態下是穩定的。反之，若系統不能回到原來的運行狀態或者不能建立一個新的穩定運行狀態，則說明系統的狀態變量沒有一個穩定值，而是隨著時間不斷增大或震蕩，系統是不穩定的。9.2同步發電機組的運動方程式

本節主要學習了同步發電機組的運動方程式，其轉子的運動方程式是電力系統穩定

電力系統分析課程總結

性分析和計算中最基本的方程式。它可以描述電力系統受到擾動后發電機間或發電機與系統間的相對運動，它也是用來判斷電力系統受擾動后能否保持穩定性的最直接根據。9.3發電機的功-角特性方程式

發電機的功-角特性：發電機輸出的電磁功率和功率角的關系。

一、隱極式發電機的功-角特性方程式

1、以空載電動勢和直軸同步電抗表示發電機

2、以交軸暫態電動勢和直軸暫態電抗表示發電機

二、凸極式發電機的功-角特性方程式

1、以空載電動勢和交直軸同步電抗表示發電機

2、以交軸暫態電動勢和直軸暫態電抗表示發電機

三、多機系統中發電機的功-角特性方程式

將整個系統化簡為N網絡，該網絡除了保留發電機節點以外，已消除了網絡中全部聯絡節點。

四、網絡接線及參數對有功功率功-角特性的影響

1、串聯電抗的影響：功率極限下降了

2、串聯電阻的影響：

3、并聯電阻的影響

4、并聯電抗的影響

五、關于同步發電機的等值電路

對于隱極式發電機，只有以空載電動勢和同步電抗或以直軸暫態電抗后的電動勢 和直軸暫態電抗表示發電機時，才能繪出其等值電路

對于凸極式發電機，只有以虛構電動勢和交軸同步電抗以等值空載電動勢和等值同步電抗或以直軸暫態電抗后的電動勢和直軸暫態電抗表示發電機時，才能繪出其等值電路。

9.4異步電動機的機電特性

本節主要講了異步電動機組的運動方程式和電磁轉矩。9.5自動調節勵磁系統對功-角特性的影響

一、無自動調節勵磁電流時發電機端電壓的變化

當不調節發電機的勵磁電流而保持發電機的空載電動勢不變時，隨著發電機輸出有功功率的增加，功率角也要增大，因而發電機端電壓下降。

二、自動調節勵磁系統對功-角特性的影響

由功-角特性方程式，可以看出，由于自動調節勵磁系統的作用，使空載電動勢

電力系統分析課程總結

隨功率角的增大而增大，從而使與不再是正弦關系。為了定性分析自動調節勵磁系統對功-角特性的影響，對于不同的電動勢值，作出了一組正弦功-角特性曲線族，它們的幅值與空載電動勢成正比。

10電力系統的靜態穩定性

基于運動穩定性理論的小擾動法是分析運動系統靜態穩定的嚴格方法。未受擾運動是否具有穩定性，必須通過受擾運動的性質才能判定；當擾動很小時，非線性系統的穩定性，在一定條件下，可以用它的一次近似的線性小擾動方程來判定。由于一次近似方程是齊次方程，判定系統是否具有靜態穩定性，只取決于方程的系數矩陣而不需要求解擾動方程，用于電力系統靜態穩定計算時，可以不必再去注意具有隨機性質的擾動形式和初值，這也是電力系統靜態穩定與暫態穩定性質上的根本差異。以上是學習與運用小擾動法分析計算電力系統靜態穩定必須掌握的重要概念。

本章以簡單系統為例，針對簡單模型和較為精細模型進行分析論述，其處理方法完全可用于實際電力系統。

功率極限是指發電機功率特性的最大值；穩定極限是指保持靜態穩定下發電機所能輸送的最大功率，不許嚴格區分這兩個重要的概念。還應注意，復雜電力系統不能從理論上求出其功率極限和穩定極限。然而，在許多場合下，仍然可以將實際電力系統近似地簡化成簡單系統，應用功率極限的概念來定性的估計電力系統的穩定性。

具有等效負阻尼系數的電力系統是不能穩定運行的，其失去穩定的形式是周期性的不斷增大振蕩幅度。

自動勵磁調節器可以提高功率極限和穩定運行范圍。由于調節器的某些環節會產生負阻尼作用，當發電機輸送功率增大到一定程度，調節器的負阻尼完全抵消并超過系統固有的正阻尼，使系統等效阻尼為負值時，系統將自發振蕩而失去靜態穩定，這使勵磁調節器提高穩定性的效果受到限制。10.1電力系統靜態穩定性的基本概念

電力系統的靜態穩定性指的是正常運行的電力系統承受微小的、瞬時出現但又立即消失的擾動后，恢復它原有運行狀況的能力；或者，這種擾動雖不消失，但可用原有的運行狀況近似地表示新運行狀況的可能性。

10.2小擾動法的基本原理和分析在電力系統靜態穩定性中的應用

一、小擾動法的基本原理

李雅普諾夫運動穩定性理論

電力系統分析課程總結

二、用小擾動法分析簡單電力系統的靜態穩定性

三、小擾動法理論的實質

小擾動法是根據受擾動運動的線性化微分方程式組的特征方程式的根，來判斷未受擾動的運動是否穩定的方法。

如果特征方程式的根都位于復數平面上虛軸的左側，未受擾動的運動是穩定運動；反之，只要有一個根位于虛軸的右側，未受擾動的運動就是不穩定運動。10.3電力系統電壓、頻率及負荷的穩定性

一、電力系統電壓的靜態穩定性

二、電力系統頻率的靜態穩定性

三、電力系統負荷的靜態穩定性 10.4調節勵磁對電力系統靜態穩定性的影響

計及自動調節勵磁系統作用時電力系統的暫態過程是非常復雜的。為了理解調節勵磁對電力系統靜態穩定性的影響，本節中僅介紹最簡單電力系統中發電機的不連續調節勵磁系統的作用，且發電機為隱極機。然后，對電力系統的靜態穩定性作簡單綜述。本節主要有以下內容：

一、不連續調節勵磁對靜態穩定性的影響

二、對電力系統靜態穩定性的簡單綜述 10.5保證和提高電力系統靜態穩定性的措施

根本措施—縮短“電氣距離”，也就是減小各電氣元件的阻抗，主要是電抗。

一、采用自動調節勵磁裝置

如果按運行狀態變量的導數調節，則可以維持發電機端電壓為常數。這相當于發電機的電抗減小為零。

二、減小線路電抗

采用分裂導線，可以減小架空電力線路的電抗。

三、提高電力線路的額定電壓

在電力線路始末端電壓間相位角保持不變的前提下，沿電力線路傳輸的有功功率將近似地與電力線路額定電壓的平方成正比。換言之，提高電力線路的額定電壓相當于減小電力線路的電抗。

四、采用串聯電容器補償

五、改善電力系統的結構

電力系統分析課程總結

11電力系統的暫態穩定性

本章從定性分析和定量計算兩個方面論述了電力系統暫態穩定的分析計算方法。功角隨時間變化的特性，是判斷電力系統能否保持暫態穩定的重要依據，在定性分析中，應掌握好以下幾點：

1、不平衡功率的符號決定了發電機加速度的符號，兩者的符號相同。

2、加速度的符號決定了相對速度的變化方向，但與當時的相對速度的符號無關。加速度為正時，相對速度將增大，反之則減小。

3、相對速度的符號決定了功角的變化方向，但與當時的加速度的符號無關。相對速度的符號為正時，功角將增大，反之則減小。

等面積定則是基于能量守恒原理導出的。發電機受大擾動后轉子將產生相對運動，當代表動能增量的加速面積與減速面積相等時，轉子的相對速度達到零值。應用等面積定則，可以確定發電機受擾后轉子相對角的振蕩幅度，即確定最大和最小搖擺角，可以判定發電機能否保持暫態穩定。

等面積定則雖然是從最簡單的電力系統引出的，但是其原理對復雜系統也是適用的。

本章介紹的暫態穩定數值計算的兩種方法，都是把時間分成一個個小段，在一個步長內對描述暫態穩定過程的方程進行近似的求解，以得到一些變量在一系列時間離散點上的數值。分段計算法是把發電機轉子的相對運動在一個步長內近似看成等加速運動；改進歐拉法則把轉子相對運動在一個步長內近似看成等速運動。兩種算法具有同等級的精度。當發電機采用簡化模型和負荷用恒定阻抗模型時，分段計算法的計算量要比歐拉法少得多。

本章還介紹了可用于電力系統暫態穩定實際計算的發電機、勵磁系統、原動機及其調節系統、負荷及網絡等的數學模型。11.1電力系統暫態穩定性概述

電力系統暫態穩定是指正常運行的電力系統承受一定大小的、瞬時出現但又立即消失的擾動后，恢復到近似它原有運行狀況的能力。或者這種擾動不消失，但系統可從原有的運行狀況安全的過渡到新的運行狀況的能力。

一、大擾動的原因

1、負荷的突然變化

2、切除或投入系統的主要元件

3、電力系統的短路故障，其對系統的擾動最為嚴重。

二、主要短路故障類型

電力系統分析課程總結

1、三相短路，最嚴重，最危險。發生次數6%-7%

2、兩相接地短路和兩相短路，危險程度僅次于三相短路，發生次數23%-24%。

3、單相短路，影響程度最小，發生次數一般可占70%左右。

三、暫態穩定計算中的基本假設

四、有關計算的簡化規定

11.2簡單電力系統暫態穩定性的定性分析

首先介紹了各種運行情況下的功角特性，然后對電力系統暫態穩定性的定性分析。11.3簡單電力系統暫態穩定性的定量分析

一、等面積原則

故障發生后，從始起角 到故障切除瞬間所對應的角這段時間里，發電機轉子受到過剩轉矩的作用而加速。可以證明：過剩轉矩對相對角位移所作的功等于轉子在相對運動中動能的增加。

等面積定則：加速面積和減速面積相等

1、最大可能減速面積≥加速面積，穩定。

2、最大可能減速面積＜加速面積，不穩定。

3、加速面積=減速面積： 加速面積與減速面積的計算

1、初始狀態。

2、過程劃分及功率特性。

3、新平衡點及不穩定平衡點

4、S加，S減。

5、判斷。

二、極限切除角

1、極限切除角時切除，利用最大可能的減速面積；

2、切除角大于極限切除角，系統失穩；

3、切除角小于極限切除角，系統穩定。

實際需要知道的是為保證系統穩定必須在多少時間之內切除故障線路，也就是要知道極限切除角對應的極限切除時間。11.4發電機轉子運動方程的數值解法

一、分段計算法

二、改進歐拉法

電力系統分析課程總結

11.5提高電力系統暫態穩定性額措施

一、快速切除故障和自動重合閘

二、強行勵磁和快速關閉汽門

三、電氣制動和變壓器中性點經小電阻接地

四、采用單元接線方式

五、連鎖切機和切除部分負荷

六、系統解列、異步運行和再同步

致謝

感謝****老師，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；在這一學期的學習中，楊老師無論在知識學習中，還是在人生道路上都給與我們很大的指導，為我們的未來指明了方向。

第四篇：《環境系統分析》教學大綱

《環境系統分析》教學大綱

英文名稱:Environmental systematic Analysis 學 分:2學分 學 時:32學時 理論學時:32學時 實驗學時:0學時 教學對象:環境工程專業

先修課程:高等數學,最優化,環境科學與工程基礎 教學目的: 本課程是環境工程專業本科生的選修課程,是一門從理論上探討環境系統分析基本方法的課程.通過本課程的學習,使學生掌握系統的基本概念和基本理論,了解環境系統分析與環境管理的關系,學會用環境系統分析,預測,模擬,規劃的基本方法和技術,形成系統優化的環境保護及管理思想,為學生從事環境管理,環境規劃工作提供基本的理論,思想,方法和技術.教學要求: 本課程教學與學習要側重于環境系統分析的基本理論,方法和技術;掌握環境系統的模型化及模擬技術;能夠對環境系統進行最優化與綜合分析,為進一步的環境規劃與管理課程學習及今后參與環境系統決策打下基礎.教學內容: 一,緒論(2學時)系統及其特征,系統分析的基本概念,環境系統分析的目標與任務 基本要求: 了解系統的分類及其特征,了解系統分析的基本概念,理解環境系統分析的目標,任務與分類.二,系統模型化(4學時)數學模型概念,模型的建立,模型的參數估值與檢驗,靈敏度分析 基本要求: 掌握數學模型的定義,掌握數學模型的建立方法和過程,掌握線性回歸分析,曲線擬合及參數估計等數學建模問題,掌握數學模型的驗證與誤差分析方法.重點: 數學模型的建立方法和過程 難點: 模型的參數估值與檢驗,數學模型誤差分析方法 三,環境基本模型(6學時)污染物在環境介質中的運動特征,基本模型的建立,非穩定源排放的解析解,基本模型的穩態解,污染物在均勻流場中的分布特征,環境質量模型的數值解 基本要求: 掌握污染物在環境介質中的運動特征,了解環境基本模型的建立過程,理解并掌握污染物在均勻流場中的分布特征,掌握對流擴散方程的解析解和應用方法,以及污染物到達對岸和完成橫向均勻混合的距離,了解環境質量模型的數值解方法.重點: 污染物在環境介質中的運動特征,非穩定源排放的解析解以及基本模型的穩態解,污染物在均勻流場中的分布特征 難點: 環境基本模型的建立過程,環境質量模型的數值解方法 四,河流水質模型(6學時)基本水質問題,單一河段水質模型,多河段水質模型,河口水質模型 基本要求: 了解河流中的基本水質問題,掌握守恒污染物在均勻流場和非守恒污染物在均勻河流中的兩類水質模型的概念和典型模型的解,掌握河流的Streeter-Phelps模型的含義,S-P模型的解和Thomas等改進模型,了解河口水質模型部分.重點: 守恒污染物在均勻流場和非守恒污染物在均勻河流中的兩類水質模型的概念和典型模型的解,河流的Streeter-Phelps模型的含義,S-P模型的解和Thomas等改進模型 五,湖泊與水庫水質模型(2學時)湖泊水庫的水質特征,營養源與營養負荷,箱式水質模型,豎向溫度分布模型,綜合水質模型 基本要求: 熟悉湖泊和水庫的水質特征,理解湖泊與水庫的營養源與營養負荷,了解湖泊,水庫的箱式水質模型,豎向溫度分布模型與綜合水質模型 重點: 湖泊和水庫的水質特征,湖泊與水庫的營養源與營養負荷,湖泊與水庫的箱式水質模型 難點: 湖泊與水庫的箱式水質模型,深湖與水庫的溫度模型,湖泊水庫的生物學模型 六,空氣質量模型(4學時)污染源預測和污染源清單,箱式空氣質量模型,高架點源擴散模型,線源與面源模型,參數 基本要求: 掌握主要大氣污染物和污染源種類,了解其特點;掌握氣溫層結,干絕熱直減率,位溫,逆溫的概念,認識氣溫層結與大氣穩定度的關系;掌握各種不同條件下高斯模式的應用公式;掌握煙氣抬升高度與地面最大濃度的計算公式, 學習利用常規氣象資料確定大氣穩定度的分級和獲得大氣湍流擴散參數的方法,認識點源,線源,面源以及特殊氣象條件下大氣污染物擴散模式的處理方法.重點: 主要大氣污染物和污染源種類,氣溫層結,干絕熱直減率,位溫,逆溫的概念,各種不同條件下高斯模式的應用公式,利用常規氣象資料確定大氣穩定度的分級和獲得大氣湍流擴散參數的方法 難點: 點源,線源,面源以及特殊氣象條件下大氣污染物擴散模式的處理方法 七,水污染控制系統規劃(4學時)系統構成與分類,規劃的依據,水質最優規劃,水資源-水質系統規劃 基本要求: 掌握水污染控制系統的構成與分類,理解進行水污染控制系統規劃的依據,掌握排放口處理最優規劃與水資源-水質系統規劃方法.重點: 水污染控制系統的構成,規劃的依據,排放口處理最優規劃方法 難點: 排放口處理最優規劃方法,水資源-水質系統規劃方法 八,空氣污染控制系統規劃(2學時)空氣污染控制過程及其特點,掌握比例下降規劃與地面濃度控制規劃方法,空氣質量-經濟-能源系統規劃 基本要求: 掌握大氣污染控制的過程,了解比例下降規劃與地面濃度控制規劃方法,理解空氣質量-經濟-能源系統規劃方法.重點: 比例下降規劃方法,地面濃度控制規劃方法 難點: 比例下降規劃方法,地面濃度控制規劃方法,空氣質量-經濟-能源系統規劃方法 九,一般決策方法(2學時)環境決策的基本概念,常用決策分析工具,最優化決策,多目標決策 基本要求: 掌握環境決策的基本概念,理解常用決策分析的主要內容與步驟,了解常用的決策分析工具.重點: 常用決策分析的主要內容與步驟 難點: 常用的決策分析工具.參考書: 程聲通,陳毓齡,環境系統分析,北京:高等教育出版社 1990 高廷耀主編, 水污染控制工程,北京:高等教育出版社,1989 韋鶴平編著,環境系統工程,上海:同濟大學出版社,1993 海思 D A.環境系統最優化,北京:中國環境科學出版社,1987 列奇 L.G,環境系統工程.北京:水利出版社,1987

第五篇：環境系統分析教案

第一章環境系統分析概論

一、系統及其特征

系統是由兩個或兩個以上相互獨立又相互制約的、執行特定功能的元素組成的有機整體。系統的元素又稱為子系統，每一個系統又是—個比它更大的系統的子系統。

任何一個系統都具有整體性、相關性、目的性、階層性和環境適應性的特征。

二、系統的結構化

系統結構化旨在研究系統內部各個子系統之間的分布規律和分布秩序，為系統模型化奠定基礎。結構模型解析法是研究系統結構化的有效工具。

結構模型解析法是系統結構化的常用方法。結構模型解析法從一堆雜亂的元素人手，通過構建有向連接圖、相鄰矩陣、可達性矩陣以及對矩陣的區域分解和級間分解，確定各子系統在系統中的位置，建立系統的遞階結構模型。

三、系統分析方法

系統分析是對研究對象進行有目的、有步驟的探索和研究過程，它運用科學的方法和工具，確定一個系統所應具備的功能和相應的環境條件，以確定實現系統目標的最佳方案。

系統分析的基本過程是對系統的分解和綜合，通常可以分為下述六個階段：明確問題的范圍和性質、設立目標、收集資料、建立模型、制定評價標準和進行綜合分析。

系統分析的基本內容是系統的模型化、最優化和決策分析。

四、環境系統與環境系統分析

在研究人與環境這個矛盾統一體時，把由兩個或兩個以上的和環境保護、污染與控制有關的要素組成的有機整體稱為環境系統。

環境系統分析的兩大任務是：研究環境系統內部各組成部分之間的對立統一關系，尋求最佳的污染防治體系；研究環境質量和社會經濟發展的對立統一關系，尋求經濟與環境協調發展的途徑。應用系統分析方法解決上述環境問題的顯著特點是通過模型化和最優化來協調環境系統中各要素之間的關系，實現經濟效益、環境效益和社會效益的統——。

[習題及題解]

1．什么是系統?一個系統應具備哪些特征?

2．系統的各種特征在模型化和最優化過程中各起什么作用?

3．簡述系統分析的研究對象與研究內容。

4．簡述系統分析的基本原理和方法。

5．系統結構化的目的和意義何在?

第二章數學模型概述

[內容簡介]

一、定義和分類

根據對研究對象所觀察到的現象及實踐經驗，歸結成一套反映數量關系的數學公式和具體算法，用來描述對象的運動規律，這套公式和算法稱為數學模型。

數學模型可以從不同的角度進行分類：

按照變量和時間的關系，可以分為動態模型和穩態模型；

按照變量之間的關系，可以分為線性模型和非線性模型；

按照變量的變化規律，可以分為確定性模型和隨機模型；

按照模型的用途，可以分別模擬模型和管理模型；

按照模型中參數的特征，可以分為集中參數模型和分布參數模型。

二、模型的建立

一切應用于實際的模型，都必須滿足下述要求：要有足夠的精度；模型的形式要力求簡單實用；模型的依據要充分；模型中應具有可控變量。

—個模型的建立，大體要經歷以下步驟。

1．數據的收集和分析

數據收集可以通過兩個途徑：利用已有數據和現場監測采樣。要盡可能多地占有與研究對象有關的數據和資料，包括與研究對象直接相關的數據(如大氣環境質量數據、污染源數據等)和間接相關的數據(如氣象數據、水文數據、社會經濟發展規劃數據等)。

對所收集的數據進行整理分析，通常要繪制成變量的時間過程線、空間變化曲線或各種表格以分析事物的發展變化規律。

要保證數據的可靠什。

2．模型結構的選擇

模型的結構可分為白箱、灰箱和黑箱三種。白箱模型即機理模型，它是以客觀事物的變化規律為基礎建立起來的。灰箱模型又稱半機理模型，若僅知道各因素之間質的關系，并不確切明了量的關系，還需用一個或多個經驗系數來加以定量化。經驗系數要借助觀測數據或試驗數據確定。黑箱模型又稱輸入—輸出模型。它是根據系統的輸入、輸出數據建立各個變量之間的關系，而完全不追究其內在機理的純經驗模型。

3．參數估計

一個灰箱模型中存在著至少一個待定參數，這些參數的值要根據實際觀測數據或實驗數據加以確定。

4．模型的檢驗和修正

用實測的輸人—輸出數據和已確定了參數的模型計算的輸出數據進行比較，以確定模型是否滿足精度要求。若模型計算誤差超過了預定的界限，則可通過修正參數或調整模型結構加以改進，并需要新估計參數和模型驗證。

三、模型參數估計方法

模型參數估值通常有基于同歸擬合的方法、基于試驗或經驗的方法及基于搜索的方法三類。

1．基于回歸擬合的方法

(1)圖解法

凡給定的公式可以直接描述成一條直線，或經適當處理后能轉換為直線時，可將自變量和因變量的各對應點繪于直角坐標系中，用直尺連成盡可能靠近各個點的直線。若直線表達為

y＝b+mx

則上述直線的斜率就是式中的m，y軸上的截距即為式中的6。(2)一元線性回歸分析

線性問歸分析有兩個假設：①所有自變量的值均不存在誤差，因變量的值則含有測量誤差；②與各測量點擬合最好的直線為能使各點到直線的豎向偏差(因變量偏差)的平方和最小的直線。若模型形式為y＝b+mz，則可得下式：

(3)多元線忭間歸分析

多元線性回歸分析與一元線性回歸分析原理相同。可建交起類似一元線性回歸分析中的目標函數來估計未知參數。

2．基于試驗或經驗的方法

(1)試驗法

物理意義明確的參數可通過試驗測定的方式輔助確定，比如耗氧速度常數、復氧速度常數等，測定方法參見后面章節或環境監測相關書籍。

(2)經驗公式法

利用經驗公式計算一些使用頻率高的參數，如復氧速度常數、大氣擴散方程中的標準偏差等經常采用經驗公式估計。

(3)基于搜索的方法

根據搜索方式的不同，基于搜索的方法可分為網格法(枚舉法)、最優化方法和隨機采樣方法等。基于搜索的方法適用于較復雜模型的參數估計以及計算機輔助F的參數自動識別(Auto Calibration)。

網格法

設有幾個待定參數，其中O(i＝1，2，…，n)的搜索區間為(a；b)。如果把區間分成m÷等分，分點為O(A＝o，1，2，…，m)，其中口；O＝d／，d；”’＝b，則參數空間o＝(Jl，O，…，Jn)被劃分成ml，mz，…，m。個網格。計算所有網格結點，L的目標函數值，選取其中最小值所對應的參數值作為最優參數估計值。

第三章環境質量基本模型

[內容簡介]

一、污染物在環境介質中的運動特征

污染物進人環境后的運動形式比較復雜，既有隨著介質的推流遷移運動，也有污染物質點的分散運動，以及污染物的衰減轉化運動。

1．推流遷移

推流遷移是指污染物在氣流或水流作用下產生的位置移動。推流遷移只能改變污染物所處的位置，不能降低污染物的濃度。其遷移通量為：

守恒物質進人環境后僅隨介質運動而改變位置，因分散作用不斷向周圍擴散而降低其初始濃度，但它在介質中的總量不變。

非守恒物質進入環境后，除了隨介質流動而改變位置，并不斷擴散而降低濃度外，還因自身的衰減而不斷降低其總量。

污染物在環境中的衰減過程墓本上符合一級動力學規律，即

dc/dt=kc—一Ac

式中，c為污染物濃度；‘為反應時間；A為污染物降解速度常數。

二、環境質量基本模型與解析解

1.零維模型

(1)模型形式

第四章內陸水域水質模型

[內容簡介]

一、基本水質問題

污水排人水域之后，從污水排放口到污染物在水域中達到均勻分布，通常要經歷豎向混合和橫向混合兩個階段。河流中存在著以下的水質墓本問題。

①生物化學分解 水體中的有機物由于生物降解而消耗河流中的溶解氧。生物化學反應可用一級動力學反應式表達。

②人氣復氧 水中溶解氧的主要來源是大氣。氧氣由大氣進入河水的質量傳遞速度與河水中的氧虧成正比。

③光合作用 水牛植物的光合作用是水體中溶解氧的另一個重要的來源。

④藻類的呼吸作用 藻類的呼吸消耗水中的溶解氧。

⑤底棲動物和沉淀物的耗氧 底棲動物耗氧的主要原因是由于底泥中的耗氧物質返回到水中和底泥頂層耗氧物質的氧化分解。

二、湖泊水庫水質模型

1．湖泊和水庫的水質特征

湖泊和水庫中的水流速很低，停留時間很長，它們屬于靜水環境，具有相對比較封閉的水生生態系統。富營養化是湖泊和水庫中最基本的水質問題。

在水深較大的湖泊和水庫中，水溫和水質的豎向分層是常見的水質特征。水溫的豎向分布隨四季氣溫的變化呈規律性變化。在大多數時間里，湖泊與水庫的水質呈豎向分層狀態。

2．完全混合模型

完全混合模型又稱箱式模型，是一種從宏觀上研究湖泊、水庫中營養物質平衡的輸入—產出關系的模型。

(1)沃倫威德爾模型

①模型的基本形式 假定湖泊、水庫中某種營養物的濃度是輸入、輸出和在湖泊、水庫內沉積的該種營養物質的量的函數：

y＝Ic一，CVQC

式中，y為湖泊或水庫的容積，m3；C為某種營養物質的濃度，8／m’；／c為某種營養物質的總負荷，g／a；s為營養物在湖泊或水庫中的沉積速度常數，1／a；Q為湖泊或水庫出流的流量，m3／a。

若令帥刷系數r＝Q，則上述方程為：

dC/dt=Jc

②模型的解析解 給定初始條件，模型解析解為：

[內容簡介]

一、河口及近岸海域水文特征

1．河門水文特征

(1)非穩定性棍合

潮汐和風的作用，導致河口與近岸水流在半天或一天內呈周期性變化，以及小周期的隨機性變化。流動的非恒定性導使水體的混合具有了明顯的時變特征。

(2)潮汐的抽吸和阻滯作用

潮流除引起小尺度的紊動混合外還產生較大尺度的流動，包括剪切作用和環流，對河口中的混合產生抽吸和阻滯。抽吸作用是河口段污染物的運動和鹽水上溯的一個重要機理，是產生縱向離散的—個重要部分。

(3)密度分層與斜壓環流作用

河口中有來自河流的淡水和來自海洋的咸水，在浮力作用下發生分層流動。河流是河口中密度變化的浮力源而潮汐則是密度變化的動能源。對分層的河口而言，密度等值線呈頂部傾向海洋而底部傾向陸地的傾斜狀，潮周平均流速在表層朝向海洋，而在底層朝向陸地，從而在水流內部產生—個因密度變化引起的環流——斜壓環流。

2．河口的沖洗時間

河口的沖洗時間是指由于上游徑流作用，從河口的某一個特定位置將污染物輸送到河口外所需時間。河門沖洗時間基本反映了污染物進入河口后停留的時間。

河口沖洗時間的計算通常采用兩種方法，即淡水分數法和修正進潮量法。

下面只介紹淡水分數法。如果將河口分成”段進行沖洗時間的計算，其公式為：

式中，丁為河段總的沖洗時間；f為第i河段的淡水分數；R：為第i河段在一個潮周期上所得的河水水量；P為第i河段在一個潮周期上的進潮量；vJ為第i河段河水的實際體積。

3．近岸海域水流特征

海流有密度流、風生流、潮流，其中起上導作用的是潮流。

(1)潮汐和潮流

潮汐是海面一種長周期的波動現象。由于月球、太陽、地球三者之間相對位置的變化以及地形的影響，潮汐一般分為半日潮(一日兩次潮)、日潮(一日一次潮)和混合潮三種類型。

潮流是水平水流運動，同潮汐類似，潮流具有周期性及旋轉特性。(2)風生流

由于風作用引起的海水水平運動稱之為風生流。

對于近岸海域，當已知離海面10m高處的風速為v1。(m／s)時，可用下式估算海面風生流流速Vs(m／s)：

Vs＝kVlo

式中，A為經驗系數。一般取A＝o．3；當風向垂直于海岸時，取A＝o．4；當風向平行于海岸時，取A＝0．07。

二、污染物在水體中的混合稀釋

污水在海洋中的物理過程可分為三個基礎階段：初始稀釋階段，再稀釋和遷移階段，長期擴散和輸移階段。1．初始稀釋

初始稀釋階段是污水與周圍環境水體在排放口近區混合過程。這個過程主要受控于污水的動量、浮力和海流條件。污水在出口動量和浮力作用下邊上升邊發生紊動混合，當被稀釋的污水達到最大的浮升高度停止上升井水平運動或當射流最大速度衰減到噴口的動量再也不能產生顯著的混合時，初始混合即結束，此時達到的平均稀釋度稱為浮力射流的初始稀釋度。2．污染羽流再稀釋和遷移

再稀釋和遷移階段是指污水場(此時常稱之為污染羽流)在海流作用下的湍流擴散和遷移過程。這一條件主要受控于海流條件及海水湍流強度，并且與污水場初始尺度或擴散管長度有關。污染羽流再稀釋預測常采用Brooks模式。3．長期擴散和輸移階段

長期擴散和輸移階段是指污水中的污染物在誨洋中的被動輸移和擴散過程。這一過程主要由誨洋中各種尺度的湍渦所控制。4，稀釋度

稀釋度即稀釋后的水體總體積與體積中所包含的污水體積之比。

三、河口水質模型 1．河口水質基本模型

由質量平衡原理可以推導出與河流水質模型相似的河口水質基本模型，即：

第六章 流域非點源模型

[內容簡介]

一、非點源污染概述

1．定義

狹義的非點源污染指在降雨、徑流的淋溶和沖刷作用下，大氣中、地面和地下的污染物進入汀河、湖泊和海洋等水體而造成的污染。

廣義的非點源污染指時空上無法定點監測的，與大氣、水文、土壤、植被、地質、地貌、地形等環境條件和人類活動密切相關的，可隨時隨地發生的，直接對大氣、土壤、水構成的污染。它包括大氣環境的非點源、土壤環境的非點源和水環境的非點源。與水環境有關的非點源污染主要包括人氣干濕沉降、暴雨徑流、底泥二次污染和生物污染等。

2．非點源污染種類和來源

非點源污染物主要包括泥沙、營養物(氮和磷)、可降解有機物(BOD、COD)、有毒有害物質(包括重金屬、合成有機化合物)、溶解性固體、固體廢物等。

非點源污染主要分為兩大類：農業非點源污染和城市徑流污染。通常，農業非點源污染主要關注土壤、營養元素和農藥的流失，而城市徑流污染則主要關注有毒有害物質、有機物和固體廢物等的污染。

3．非點源污染的危害

非點源污染的危害，不僅表現在其輸出的污染物對受納水體的污染，也會對農林牧業造成破壞，如農田土壤侵蝕造成的作物減產、土地退化等。城市徑流污染能夠危害脆弱的城市及其下游的河湖水系，造成富營養化。

二、流域非點源的產生與特征

1．非點源污染的特征

非點源發生機理復雜，影響因素眾多。具有以下特點：①受氣象因素控制，發生時間上具有隨機性和間歇性；②污染源的空間分布具有廣泛性；③發生機理復雜，涉及水文學、水力學、土壤學、環境科學等多個學科；④污染物組成和負荷影響因素眾多，具有不確定性；⑤非點源污染控制和管理比較困難。

2．非點源污染與水文過程

流域的非點源污染往往伴隨著降雨、徑流過程而產生，與暴雨過程關系密切。降雨前期地表條件、降雨的強度和歷時、徑流的發生過程和發生量是影響非點源負荷的主要因素。降雨前期條件直接決定了污染物的類型和潛在污染負荷，降雨對地面的沖擊和徑流對地表的沖刷是污染物脫離土壤、進入水休的主要動力，而徑流量和流速則是污染物挾帶能力的主要決定因素。

3．非點源污染模擬的歷史

圖6—1是非點源污染模擬歷史和進展。

[內容簡介]

一、大氣污染物的擴散過程

1．大氣垂直結構

大氣層在垂向上具有層狀結構。按照大氣溫度的垂向分布，將大氣圈由地表向外依次分為對流層、平流層、中間層和暖層。其中對流層是對人類生產生活影響最大的一層，污染物的遷移擴散也主要在這層。

2．大氣運動特征

大氣運動特征主要表現為湍流運動，湍流是一種不規則的運動，由若干大大小小的渦旋或湍渦構成。大氣湍流的形成與發展取決于機械或動力的因素形成的機械湍流及熱力因素形成的熱力湍流，是兩者綜合的結果。

3．大氣污染物擴散過程

污染物質廣義的擴散過程包括層流、湍流擴散、沉降、降雨清洗、光化學反應等過程。因此，影響污染物在大氣中擴散的主要因素包括風、大氣湍流、大氣穩定度、氣溫的鉛直分布和逆溫以及降水與霧等。

4．大氣污染物擴散模型分類

按污染物擴散狀態可以分煙流模型、煙團模型、箱式模型；按模型推導方法可以分為物理模型和統計模型；按污染源空間尺度町以分為點、線、面、體擴散模型。

二、污染源解析

1．污染源分類

污染源分類見表7—l。

2．大氣污染物

大氣污染物可根據化學特性分為無機氣態物、有機氣態物和顆粒物；根據生成源可分為—次污染物和二次污染物。

3．污染源源強

(1)預測源強的一般模型

Q＝KW：(1一N)

式中，Q為源強，對瞬時點源以kg或t計，對連續穩定排放點源以kg／h或t／h計；W，為燃料的消耗量，對固體燃料以k8或t計，對液體燃料以L計，對氣體燃料以100m，計，時間單位以L或d計；N為凈化設備對污染物的去除效率；K為某種污染物的排放因子，i為污染物的編號。

(2)燃煤的二氧化硫排放源強一般預測模型

Qso：＝KW5(1一V)

式中，Qs。：為二氧化硫排放源強，對連續穩定排放點源以kg／h或t／h計；W為燃煤量，以ks／h或t／L計；V為二氧化硫去除效率，％；S為煤中的全硫分含量，％；K為二氧化硫排放因子，表示煤中硫的轉化率為80％。

(3)燃煤煙塵排放源強一般預測模型

Qi=WAB(1—V)

式中，Qc為煙塵排放源強，對連續穩定排放點源以ks／h或t／h計；A為煤的灰分，％；月為煙氣中煙塵的質量分數；"為煙塵去除效率，％。

(4)流動源(汽車尾氣)源強模型

式中，Q為汽車尾氣源強，s／(m·s)；n為道路汽車類型總數；凡為i類型汽車的車流量，輛／h；E為i類型汽車尾氣的綜合排放因子，8／km。

4．污染物排放因子

在污染源源強模式計算中，污染物排放因子的確定是非常重要的。各種污染物排放因子受燃燒方式和燃燒條件影響很大。

三、箱式大氣質量模型

1．單箱模型

單箱模型是計算一個區域或城市大氣質量的最簡單的模型，箱子的平面尺寸就是所研究的區域或城市的平面，箱子的高度是由地面計算的混合層高度^。

(1)基本模型