華電-電力系統(tǒng)博士入學(xué)考試必備-歷年電力系統(tǒng)分析答案復(fù)習(xí)過程

1、華北電力大學(xué)(北京) 2005 年博士研究生入學(xué)考試試題( B)解答下列各題(每題 10 分，共 100 分)1、近幾年我國多數(shù)地區(qū)出現(xiàn)了“電荒”現(xiàn)象，各地不得不采取拉閘限電措施，而10 年前我國的電力還是供大于求，你如何分析這種現(xiàn)象？對電力的規(guī)劃和發(fā)展有何良策？ 答案 1：出現(xiàn)電荒'的原因：在“九五”期間特別是電力供應(yīng)過剩之后，人們對電力 工業(yè)是否應(yīng)成為先行工業(yè)，有了不同的看法和不同的聲音，這成為導(dǎo)致 2002 年開始出現(xiàn)較 大范圍缺電的重要原因之一。 再加上多年來只高度重視電源， 對電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展有所忽視。 即 既有電源容量不足、又有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱問題，造成了電力短缺。建議措施包括：建

2、立電力安全危機管理機制，確保電網(wǎng)運行安全；進一步加強需求管 理；深化電價改革， 盡快形成分環(huán)節(jié)電價機制； 完善宏觀調(diào)控， 深化電力項目審批制度改革， 解決無序建設(shè)難題；加強協(xié)調(diào)，確保電煤供應(yīng)；合理安排機組檢修，提高設(shè)備健康水平；協(xié) 調(diào)好水力調(diào)運與發(fā)電關(guān)系，提高水能利用率等。答案 2：產(chǎn)生電荒'的原因： (1)煤電價格沖突，凸顯體制困局； (2) 高耗能行業(yè)告訴 增長，使電力供應(yīng)對經(jīng)濟增長的支撐能力下降；(3)電力投資連年偏低，造成電力供應(yīng)能力不足； (4)持續(xù)高溫、干旱和水電不足，增加了隨機性缺電；(5) 省間電力壁壘困擾電力供應(yīng)。建議措施：加快電力建設(shè)同時抑制不合理需求；開發(fā)和節(jié)約并

3、舉；加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度， 租金產(chǎn)業(yè)升級； 西電東送以資源換市場； 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟， 實行清潔生產(chǎn)；多元化開發(fā)電力資 源。2、什么是電力系統(tǒng)的可靠性？有哪些主要的研究內(nèi)容？ 答案：電力系統(tǒng)可靠性是對電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標準和所需數(shù)量不間斷地向電力用 戶供應(yīng)電力和電能量之能力的度量。電力系統(tǒng)可靠性包括充裕度和安全性兩個方面。充裕度是指電力系統(tǒng)維持連續(xù)供給用戶總的電力需求和總的電能量的能力，同時考慮 到系統(tǒng)元件的計劃停運及合理的期望非計劃停運。 充裕度又稱靜態(tài)可靠性， 也就是在靜態(tài)條 件下，電力系統(tǒng)滿足用戶對電力和電能量的能力。安全性是指電力系統(tǒng)承受突然發(fā)生的擾動，例如突然短路或未預(yù)料到的短路或丟失系

4、 統(tǒng)元件現(xiàn)象的能力。 安全性也稱動態(tài)可靠性， 即在動態(tài)條件下電力系統(tǒng)經(jīng)受住突然擾動， 并 不簡短地向用戶提供電力和電能量的能力。電力系統(tǒng)規(guī)模很大，習(xí)慣上將電力系統(tǒng)分成若干子系統(tǒng)，可根據(jù)這些子系統(tǒng)的功能特 點分別評估各子系統(tǒng)的可靠性。可分為：(1) 發(fā)電系統(tǒng)可靠性：是對統(tǒng)一并網(wǎng)后的全部發(fā)電機組按可接受標準及期望數(shù)量，滿足 電力系統(tǒng)負荷電力和電能量需求之能力的度量。(2) 發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性：是由統(tǒng)一并網(wǎng)后運行的發(fā)電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)綜合組成的發(fā)輸電 系統(tǒng)按可接受標準和期望數(shù)量向供電點供應(yīng)電力和電能量之能力。 其可靠性包括充裕度和安 全性兩方面。(3) 輸電系統(tǒng)可靠性：是對從電源點輸送電力到供電點按可接

5、受標準及期望數(shù)量滿足供 電負荷電力和電能量需求之能力的度量。其可靠性包括充裕度和安全性兩方面。(4) 配電系統(tǒng)可靠性：是對供電點到用戶，包括配電變電所、高低壓配電線路及接戶線 在內(nèi)的整個配電系統(tǒng)及設(shè)備按可接受標準及期望數(shù)量滿足供電電力和電能量需求之能力的 度量。（5）發(fā)電廠變電所電氣主接線可靠性：是對在組成主接線系統(tǒng)的元件（斷路器、變壓器、 隔離開關(guān)、 母線） 可靠性的指標已知和可靠性準則給定的條件下，評估整個主接線系統(tǒng)可靠性準則滿足供電電力和電能量需求之能力的度量。電力系統(tǒng)可靠性是通過通過定量的可靠性指標來度量的。 一般可以由故障對電力用戶造 成的不良影響的概率、 頻率、持續(xù)時間、 故障引起

6、的期望電力損失及期望電能量損失等指標 描述，不同的子系統(tǒng)可以有專門的可靠性指標。3、電力系統(tǒng)的潮流計算有哪些常規(guī)算法？有哪些擴展算法？答案 1：常規(guī)算法有：高斯 -賽德爾法、牛頓 -拉夫遜法、快速解耦法。擴展算法有：保 留非線性潮流算法、最小化潮流算法、最優(yōu)潮流算法。高斯-賽德爾法 （G_S法）。算法特點： 在系統(tǒng)病態(tài)的情況下， 收斂困難； 計算速度緩慢； 程序編制簡便靈活。牛頓-拉夫遜法 （N_L 法），其實是非線性方程或非線性方程組的多次線性逼近。算法特點：平方收斂；對初值很敏感，需要其他算法為其提供初值；對函數(shù)的平滑性敏感，所處理 的函數(shù)越接近線性，收斂性越好；對以節(jié)點導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的

7、G_S 法呈病態(tài)的系統(tǒng)， N_L 法一般都能可靠收斂?？焖俳怦罘?（PQ 分解法）：用兩個階數(shù)幾乎減半的方程組來代替原方程組，顯著減少了內(nèi)存量和計算量；迭代矩陣為常數(shù)陣，只需形成求解一次，大大縮短每次迭代所需時間；迭 代矩陣對稱，可形成上下三角存儲，減少內(nèi)存量和計算量；基于以上原因， PQ 法內(nèi)存所需 量是 N_L 法的 60%，每次迭代所需時間為 N_L 法的 20%；線性收斂，收斂次數(shù)多于 N_L 法，但總的計算速度仍能大幅度提高；對于 R/X 過大的病態(tài)條件以及線路特別重載的情況 下，可能不收斂，一般適用于 110kv 及以上的電網(wǎng)；由于算法的精確程度取決于e，PQ 分解法的近似處理只影

8、響計算過程，并不影響結(jié)果的精度。保留非線性潮流算法。 特點及性能： 采用恒定雅克比矩陣； 修正量總是相對于初始估計 值；對初值敏感；計算速度比 N_L 法快，比 PQ 分解法慢；內(nèi)存耗量較大。最小化潮流算法： 常規(guī)的潮流計算問題歸結(jié)為求解一個非線性代數(shù)方程組， 通過與電力 系統(tǒng)固有物理特性相結(jié)合，已經(jīng)提出了多種求解該方程組的有效算法。但是在實際計算中， 對于一些病態(tài)系統(tǒng)， 卻往往會出現(xiàn)計算過程的振蕩或甚至不收斂的現(xiàn)象。 潮流計算問題在數(shù) 學(xué)上也可以表示為求解一個由潮流方程構(gòu)成的函數(shù)的最小值問題， 并以此來代替代數(shù)方程組 的直接求解。用這種方法計算潮流的一個顯著特點是從原理上保證了計算過程永遠不

9、會發(fā) 散。基于數(shù)學(xué)規(guī)劃的潮流計算在內(nèi)存需要量和計算速度方面都大大遜色于各種常規(guī)潮流計算 法。最優(yōu)潮流算法： 就是當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及負荷情況給定時， 通過控制變量的優(yōu)選， 所找 到的能滿足所指定的約束條件， 并使系統(tǒng)的某一個性能指標或目標函數(shù)達到最優(yōu)時的潮流分 布。最優(yōu)潮流與基本潮流的不同點： 基本潮流的控制變量是給定的， 而最優(yōu)潮流中的控制變 量通過優(yōu)選得到； 最優(yōu)潮流除了要滿足潮流等式約束外， 還必須滿足大量的不等式約束條件； 基本潮流計算是求解非線性代數(shù)方程組， 而最優(yōu)潮流是一個非線性規(guī)劃問題； 基本潮流僅僅 完成計算功能， 而最優(yōu)潮流可以根據(jù)實際需要自動優(yōu)選控制變量， 具有指導(dǎo)系統(tǒng)進行優(yōu)

10、化調(diào) 整的決策功能。直流潮流法。隨即潮流法。三相潮流法。4、電力市場中通常采用可用輸電能力（ ATC ）來衡量輸電線的有功傳輸能力，請解釋一下什么是 ATC ？Available Transfer Capability答案 1：ATC 是指在現(xiàn)有的輸電合同基礎(chǔ)上， 實際物理輸電網(wǎng)絡(luò)中剩余的、 可用于商業(yè) 使用的傳輸容量。答案 2：ATC 是在已有的協(xié)議基礎(chǔ)上， 在實際輸電系統(tǒng)中可以用于進一步商業(yè)活動的富 余輸電能力。數(shù)學(xué)上， ATC可以表示為線路最大輸電能力 TTC 減去輸電可靠性裕度 TRM ，減去容量 效益裕度 CBM ，再減去現(xiàn)存輸送協(xié)議 ETC 。5、用戶電力技術(shù)( Customer

11、Power )是應(yīng)用電力電子技術(shù)解決用戶電能質(zhì)量問題的一種方 法，請簡單說明之。答案： IEEE 對于用戶電力技術(shù)的描述為：在中壓配電網(wǎng)中利用電力電子技術(shù)或靜止控 制器給對電能質(zhì)量變化敏感的用戶提供一定水平可靠性或質(zhì)量的電能。用戶電力或稱定制電力技術(shù)是站在供電部門為電力用戶提供服務(wù)的角度出發(fā)，它是根 據(jù)用戶對供電可靠性或電能質(zhì)量的要求， 由供電部門采用電力電子技術(shù)或靜止控制器提高其 供電可靠性和供電質(zhì)量， 最終提供滿足用戶需求的電能。 對于特定的用戶， 特別是大負荷用 戶，如果供電部門能夠采用用戶電力技術(shù)為其供電， 則避免用戶自己建立獨立的電廠、 備用 的發(fā)電設(shè)備等， 因而可以大大提高經(jīng)濟性。

12、所以理解用戶電力技術(shù)，應(yīng)該從供電可靠性、電 能質(zhì)量水平以及經(jīng)濟性并站在供電部門的角度來理解。用戶電力技術(shù)可以使電力用戶在供電可靠性和電能質(zhì)量上得到的益處主要有：(1) 無(或極少有)電力中斷。(2) 電壓降臨的幅度和持續(xù)時間在允許范圍內(nèi)。(3) 過電壓的幅度和持續(xù)時間在允許范圍內(nèi)。(4) 電壓諧波含量低。(5) 相間不平衡度小(6) 在允許范圍內(nèi)的負荷波動、非線性和低功率因數(shù)對母線電壓無明顯影響 用戶電力技術(shù)的核心是能夠?qū)?yīng)的電力進行控制、變換， 為用戶或負荷提供滿足電能質(zhì)量指標及安全、 經(jīng)濟、 可靠運行等要求的電能。 完成這種控制與變換的關(guān)鍵是各具特色的 電力電子器件及其控制電路。目前已經(jīng)

13、得到應(yīng)用的用戶電力控制器種類繁多，可以按照各種標準進行分類。按照裝 置是否具有變流器可以分為三類： 不含任何電力電子開關(guān)的電能質(zhì)量控制器， 通常是指無 源濾波器等通過機械開關(guān)投切的裝置， 如利用電機控制的有載調(diào)節(jié)變壓器等； 采用晶閘管 投切或控制的控制器，如常用的晶閘管投切電容器、用于配電系統(tǒng)的 SVC 裝置、用于切換 雙路電源的固態(tài)控制器以及晶閘管投切或控制的穩(wěn)壓器等； 采用變流器的有源濾波器， 包 括并聯(lián)型有源電力濾波器 (APF) 、用于配電系統(tǒng)的靜止補償器 (DSTATCOM) 、串聯(lián)補償?shù)膭?態(tài)電壓調(diào)節(jié)器 (DVR) ，以及串并聯(lián)混合的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器 (UPQC) 等。6、請解釋

14、什么是電力系統(tǒng)的低頻振蕩'？答案 1：電力系統(tǒng)中發(fā)電機經(jīng)輸電線并列運行時，在擾動下會發(fā)生發(fā)電機轉(zhuǎn)子間的相對 搖擺， 并在缺乏阻尼時引起持續(xù)振蕩， 此時輸電線上功率也會發(fā)生相應(yīng)振蕩。 由于機組的慣 性時間常數(shù)，其振蕩頻率很低，一般為0.22.5Hz ，故稱為低頻振蕩(又稱功率振蕩，機電振蕩)。答案 2：整個原動機、發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子，相對與電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，其振蕩頻率通常 在每分鐘幾個周波至幾十個周波范圍內(nèi)。原因：弱阻尼或負阻尼。重負荷、長距離送點、有強勵磁的大機組。解決措施：減負荷、 PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(勵磁) 、GPSS 調(diào)速側(cè) PSS、其他7、簡述高壓直流輸電( HVDC )系統(tǒng)的

15、概念、特點、和主要應(yīng)用。答案： 高壓直流輸電是將三相交流電通過換流站整流編程直流電， 然后通過直流輸電線 路送往另一個換流站逆變成三相交流電的輸電方式。HVDC 的優(yōu)點： (1)線路造價低、損耗少； (2)不存在穩(wěn)定問題(沒有電抗) ； (3)可以實 現(xiàn)交流系統(tǒng)非同步聯(lián)網(wǎng)； (4)調(diào)節(jié)速度快，運行可靠； (5)限制短路電流； (6) 可方便地進行分 期建設(shè)和增容擴建，有利于發(fā)揮投資效益HVDC 的缺點： (1) 換流站造價高； (2)換流器消耗的無功多； (3)產(chǎn)生大量的諧波； (4) 換流裝置幾乎沒有過載能力； (5) 缺乏高壓直流開關(guān)； (6)直流輸電利用大地(或海水)為回 路而帶來的一些

16、技術(shù)問題； (7) 直流輸電線路難于引出分支線路，絕大部分只用于端對端送 電。HVDC 應(yīng)用場合： (1)遠距離大容量輸電(等價距離) ； (2)非同步聯(lián)網(wǎng)； (3)海底電纜送 電； (4) 用地下電纜向大城市供電； (5)交流系統(tǒng)互聯(lián)或配電網(wǎng)增容時，作為限制短路電流的 措施之一； (6)配合新能源的輸電。8、等面積定則是判斷暫態(tài)穩(wěn)定的基本準則，請簡述其內(nèi)容和物理意義。 答案：9、電力市場條件下，電力生產(chǎn)和運行部門的輔助服務(wù)包含哪些主要內(nèi)容？答案 1：輔助服務(wù)是電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行所必需的， 分為基本輔助服務(wù)和有償輔助服務(wù)。 基本輔助服務(wù)是電力市場主體應(yīng)當(dāng)無償提供的輔助服務(wù)。 有償輔助服務(wù)是電力

17、市場主體在基 本輔助服務(wù)之外提供的其它輔助服務(wù)。 有償輔助服務(wù)在電力市場建設(shè)初期采取補償機制， 電 力市場健全以后實行競爭機制。輔助服務(wù)包括： (1)有功頻率控制( AGC )；(2)旋轉(zhuǎn)備用； (3)非旋轉(zhuǎn)備用； (4)替代備用； (5) 無功及電壓支持； (6)恢復(fù)及黑啟動，即調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、黑啟動。答案 2：輔助服務(wù)是為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和電力供應(yīng)質(zhì)量必不可少的一種服 務(wù)，指除正常電能生產(chǎn)外所提供的頻率控制、備用容量、無功支持、黑啟動等服務(wù)。輔助服務(wù)是相對于電能生產(chǎn)、 輸送和交易的主市場而言的。 目前輔助服務(wù)并沒有一個公 認的統(tǒng)一定義， 不同的學(xué)者對輔助服務(wù)的定義和內(nèi)容的劃分有所

18、不同， 現(xiàn)將有關(guān)輔助服務(wù)的 定義和主要內(nèi)容總數(shù)如下：(一)從輸電的角度將輔助服務(wù)定義為 : 為完成輸電的主要功能將電能從發(fā)電廠輸 送到用戶 , 并保證安全和質(zhì)量所需要采取的所有輔助措施。認為輔助服務(wù)的主要內(nèi)容有: (1)負荷跟蹤與頻率控制 ; (2) 旋轉(zhuǎn)備用 ; (3) 運行備用 ; (4) 無功備用和電壓控制 ; (5) 發(fā)電再計劃 (6) 處理能量不；(二 ) 認為輔助服務(wù)是指那些為滿足輸電的可靠性和經(jīng)濟性要求而必須提供的服務(wù), 包括調(diào)度、電壓和無功功率控制、頻率控制、各種系統(tǒng)備用、穩(wěn)定控制等；(三 ) 從發(fā)電側(cè)考慮 , 認為輔助服務(wù)是發(fā)電廠為保證電力系統(tǒng)安全可靠運行而采取的必 要措施。

19、電廠的輔助服務(wù)包括 : (1) 發(fā)電廠失去廠用電時機組啟動能力 ; (2) 發(fā)電機調(diào)節(jié)特性 系統(tǒng)頻率控制 ; (3) 發(fā)電機無功能力系統(tǒng)電壓控制；(四 ) 也從發(fā)電側(cè)角度來考慮 , 認為輔助服務(wù)是發(fā)電廠為保證電力系統(tǒng)安全可靠運行能 力而采取的必要措施。主要內(nèi)容有 : (1) 發(fā)電廠的頻率偏差調(diào)整和控制 ; (2) 發(fā)電廠的 AGC;(3) 發(fā)電廠額外增發(fā)無功容量 ; (4) 發(fā)電廠提高自啟動能力；(五 ) 從運行管理的角度出發(fā) , 把在當(dāng)日的實時運行中 , 由于一些不可預(yù)測和不可控制 的原因 , 如交易的臨時變動、負荷的隨機波動以及機組的強迫停運等 , 為保證供電質(zhì)量和可行性而要求有一個有功、

20、無功的實時平衡服務(wù)以及其它的運行服務(wù) , 稱為輔助服務(wù)；(六 ) 提出了輔助服務(wù)的定義 : 輔助服務(wù)是由控制設(shè)備和操作員執(zhí)行的有關(guān)功能,這些功能是發(fā)、 控、輸、配電用以支持基本的發(fā)電容量、 電能供應(yīng)和電力傳輸服務(wù)。 主要內(nèi)容有 :( 1) 計劃和調(diào)度 ; (2) 負荷跟蹤 ; (3) 旋轉(zhuǎn)備用 ; (4) 運行備用 ; (5) 能量平衡 ; (6) 替代備用 ; (7) 電 壓控制；(七) 認為輔助服務(wù)包括 : (1) 有功備用和頻率控制 ; (2) 無功備用和電壓控制 ; (3) 黑啟 動。華北電力大學(xué)(北京)2005 年博士研究生入學(xué)考試試題( A ) 解答下列各題(每題 10 分，共 1

21、00 分)1. 2003年 8 月 14日，美加部分地區(qū)發(fā)生了大停電事故，這次事故震動了全世界，請簡述 事故的起因是什么？談?wù)劥笸ｋ娊o我們的教訓(xùn)是什么？答案 1：2. 電力系統(tǒng)可靠性、安全性、和穩(wěn)定性各有什么含義？簡述各自的主要研究內(nèi)容。答案： 安全和穩(wěn)定是電力系統(tǒng)正常運行所不可缺少的最基本條件，它們是兩個不同的基本概念。安全是指運行中的所有電力設(shè)備必須在不超過它們的允許電流、 電壓和頻率的幅值和時 間限額內(nèi)運行， 不安全的后果可能導(dǎo)致電力設(shè)備的損壞； 而穩(wěn)定則是指電力系統(tǒng)可以連續(xù)向 負荷正常供電的狀態(tài)。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行是指當(dāng)電力系統(tǒng)受到擾動后， 能自動地回復(fù)到原來 的運行狀態(tài)， 或者憑借控

22、制設(shè)備的作用過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)運行。 在電網(wǎng)運行中， 必須同時 滿足同步運行穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性的三種穩(wěn)定性要求。3. 通過功率方程說明為什么潮流計算的數(shù)學(xué)模型是非線性的？應(yīng)該采用什么樣的數(shù)學(xué)方 法求解？(1)I YUnIiYijU j(i 1,2, ,n) (2)j1(3)(4)(5)Ii Pi jQiiUiPi jQiUinYijU jj1將式(3)代入式 (2)得Ui ei jfi或Ui Uiej iYij Gij jBij將式(5)代入式 (4)得功率方程：Qifi(Gijej Bij fj) ei(Gij fj Bijej )Pi UiU j(Gij cos ij Bij

23、sin ij)極坐標形式為：i 1,2, , n)ei(Gijej Bij fj)fi (Gij fj Bijej )Qi Ui U j(Gij sin ij Bij cos ij )ji4. 簡述保證電力系統(tǒng)安全的三道防線'是什么？答案： 電網(wǎng)運行的三道防線是新的 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則 在現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還未進行 大的改善條件下，在“ N-1 ”方式下，電力系統(tǒng)受到不同擾動時，要求在發(fā)生穩(wěn)定破壞時， 能夠保住主要地區(qū)的用電， 充分考慮三相短路等各種歷史上出現(xiàn)過的事故幾率， 采取加快切 斷故障時間 (0.1s)等措施， 減少穩(wěn)定破壞事故， 從而為保證電網(wǎng)穩(wěn)定可靠供電而提出的要求， 具體包括

24、：(1) 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生常見的概率高的單一故障時，電力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定運行，同時保持對 用戶的正常供電。 其單一故障包括： 單相瞬時接地故障重合成功； 同級電壓的兩回及以上線 路，任一回路單相故障重合不成功； 同級電壓的兩回及以上線路， 任一回路三相故障斷開不 重合等。(2) 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生了性質(zhì)較嚴重但概率較低的單一故障時，要求電力系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行， 但允許損失部分負荷 (或直接切除某些負荷，或因頻率下降而使負荷自然降低) 。其單一故障包括： 單相永久接地故障重合不成功； 母線故障； 同桿并架雙回線的異名兩相同時發(fā)生單相 接地故障重合不成功，雙回線三相同時跳開；直流輸電線路雙極故障等。(3) 當(dāng)電網(wǎng)

25、發(fā)生了性質(zhì)較罕見的多重故障 (包括單一故障同時繼電保護動作不正確等 )時， 電力系統(tǒng)可能不能保持穩(wěn)定運行， 但必須有預(yù)定的措施以盡可能縮小故障影響范圍和縮短影 響時間。 包括故障時開關(guān)拒動； 故障時繼電保護、 自動裝置誤動或拒動； 自動裝置調(diào)節(jié)失靈； 失去大容量發(fā)電廠以及其他偶然因素等。5. 電能質(zhì)量包含哪些內(nèi)容？電能質(zhì)量的指標有什么特點？ 答案：電能質(zhì)量的定義：導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差， 其內(nèi)容包括穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量和暫態(tài)電能質(zhì)量。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量：電壓偏差、 頻率偏差、 三相不平 衡度、 諧波、 電壓波動與閃變； 暫態(tài)電能質(zhì)量： 暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓、 電壓暫升、 暫降

26、、 電壓短時中斷。(1) 電壓偏差：供電電壓對標稱電壓的偏差。 電壓偏差問題屬于基波無功的范疇， 主要與電能傳輸?shù)膶?dǎo)線線徑、 供電距離、 潮流分布、 調(diào)壓手段、 無功補償方式及容量、負荷用電特性等因素有關(guān)， 是電力系統(tǒng)認識較早、研究較 成熟、控制方式手段較完善的電能質(zhì)量指標。電壓偏差產(chǎn)生的實質(zhì)是電流流經(jīng)傳輸網(wǎng)在其內(nèi)阻上產(chǎn)生的壓降所致。(2) 頻率偏差：系統(tǒng)頻率的實際值和標稱值之差。頻率偏差屬于有功功率平衡問題，主要與系統(tǒng)有功儲備、發(fā)電機調(diào)速手段有關(guān)，也是 電力系統(tǒng)認識較早、 研究較成熟、 控制方式手段較完善的電能質(zhì)量指標。 在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運 行方式下，雖然全系統(tǒng)電壓可以各點均不相同，但頻率卻基

27、本上相同。(3) 三相不平衡：三相電力系統(tǒng)中三相的不平衡程度，用電壓或電流負序分量與正序分 量的方均根值百分比表示。該問題主要由負荷的用電特性決定，也與負荷的平衡策略有關(guān)，雖然網(wǎng)絡(luò)拓撲參數(shù)的 不對稱也是其中因素之一， 但電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行情況下影響不大。 一般所說的三相不平衡主要指電壓不平衡度，需要時也可分析三相電流不平衡度。(4) 諧波：對周期性交流分量進行傅立葉級數(shù)分解，得到頻率為基波頻率大于1 整數(shù)倍的分量。首先，諧波頻率是與基波相關(guān)的，因此各種暫態(tài)現(xiàn)象中的高頻諧波分量不屬于諧波的 范疇；另外，間諧波、次諧波均不屬于目前所說的諧波范疇。(5) 電壓波動：電壓方均根值一系列的變動或連續(xù)的改變。

28、電壓波動是一系列電壓變化的集合。電壓變化不同于電壓偏差，它不與電壓的額定值 直接比較， 而是電壓有效值變化曲線上兩個相鄰極值的差對于額定值的變化。 另外， 電壓波 動不僅以幅度為考核指標，同時要考慮其波動頻度。閃變：燈光照度不穩(wěn)定造成的視感。 閃變是以白熾燈照度變化依據(jù)其電壓變化的特征來刻畫電壓波動。閃變是電壓波動的 產(chǎn)物，其實質(zhì)是次諧波作用的結(jié)果。(6) 暫時過電壓：在給定安裝點上持續(xù)時間較長的不衰減或若衰減的振蕩的過電壓。 瞬態(tài)過電壓：持續(xù)時間數(shù)毫秒或更短，通常帶有強阻尼的振蕩或非振蕩的一種過電壓。 從激發(fā)源的位置分析，過電壓分為內(nèi)部過電壓和外部過電壓。從直接誘因分析，過電壓分為工頻過電壓

29、、諧振過電壓、操作過電壓、雷電過電壓等。(7) 電壓暫降 (暫升) ：在電力系統(tǒng)某一點的電壓暫時下降(上升 )，經(jīng)歷半個周期到幾秒鐘的短暫持續(xù)期后恢復(fù)正常。電壓暫降類似于一種功率(主要是無功 )沖擊現(xiàn)象，是伴隨著系統(tǒng)內(nèi)某些暫態(tài)故障、 或電器設(shè)備的暫態(tài)運行工況兒發(fā)生的， 其過程描述一般采用狀態(tài)參數(shù)以微 分方程表示。電壓短時中斷：供電電壓消失一段時間，一般不超過 1min 。短時中斷可認為是 90%100% 幅值的電壓暫降。6. 對同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型進行派克變換的數(shù)學(xué)和物理意義是什么？數(shù)學(xué)意義： 通過坐標變換， 將 a,b,c三個繞組的 i,u,經(jīng)線性變換轉(zhuǎn)換為 d,q,0 坐標系上的量， 從而

30、將變系數(shù)微分方程轉(zhuǎn)換為常系數(shù)微分方程， 大大簡化了計算， 并且還可將計算結(jié)果通過 逆變換還原到 a,b,c 坐標系上。物理意義： park 變換就是將 ia,ib,ic電流投影，等效到 d,q 軸上，將定子上的電流都等效到直 軸和交軸上去。對于穩(wěn)態(tài)來說，等效之后，iq,id 成為一個常數(shù)。實現(xiàn)交 -直流互換，定子與轉(zhuǎn)子繞組的互換，時變與定常的互換，發(fā)電機與變壓器的互換。7. 簡述高壓直流輸電( HVDC )系統(tǒng)的概念、特點、和主要應(yīng)用。8. 等面積定則是判斷暫態(tài)穩(wěn)定的基本準則，請簡述其內(nèi)容和物理意義。 答案：c（P0 P2 ）dm（P3 P0）d左端為過剩轉(zhuǎn)矩對相對角位移所作的功，等于轉(zhuǎn)子在相

31、對運動中動能的增加，為加速面 積；右端為制動轉(zhuǎn)矩對相對角位移所作的功，等于轉(zhuǎn)子動能的減少，為減速面積。暫態(tài)穩(wěn)定的 “等面積定則 ”必須滿足面積 abcd=defg 的條件，轉(zhuǎn)子才能再一次回到同步轉(zhuǎn) 速，功角才不再繼續(xù)增大。面積 abcd 稱為加速面積，面積 defg 稱為減速面積。因此，加速 面積與減速面積相等是保持暫態(tài)穩(wěn)定的條件。在同樣的切除時間條件下，擾動越大，即 P2 越小，加速面積越大，系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平 越低。另外正常運行點越高，也會造成加速面積大于減速面積，使系統(tǒng)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。 加速面積 =減速面積的最高正常運行點就是暫態(tài)穩(wěn)定極限。即P0在一定位置時， abcd=defk 

32、9;就是暫態(tài)穩(wěn)定極限。物理意義： 在上圖中畫出了發(fā)電機在正常運行P1、故障 P2 和故障切除 P3 三種狀態(tài)下的功率特性曲線。假定機械功率 PT 始終保持 P0。圖中 a點表示正常運行時發(fā)電機的運行點。 發(fā)生短路后功率特性立即降為P2，但由于轉(zhuǎn)子的慣性，轉(zhuǎn)子角度不會立即發(fā)生變化，其相對于無限大系統(tǒng)母線 U 的角度 0 仍然保持不變。 因此發(fā)電機的運行點由 a 點突然變至 b 點， 輸出功率顯著減少，而原動機機械功率PT 不變， 故產(chǎn)生較大的過剩功率。 故障情況愈嚴重，P2 功率曲線幅值愈低（三相短路時為零） ，則過剩功率愈大。在過剩轉(zhuǎn)矩的作用下發(fā)電機轉(zhuǎn) 子將加速，其相對速度（相對于同步轉(zhuǎn)速）和

33、相對角度 逐漸增大，使運行點由 b 點向 c點移動。如果故障永久存在下去，則始終存在過剩轉(zhuǎn)矩， 發(fā)電機將不短加速，最終與無限大 系統(tǒng)失去同步。 實際上， 短路后繼電保護轉(zhuǎn)置將迅速動作切除故障線路。 假設(shè)在 c 點時將故 障切除， 則發(fā)電機的功率特性為 P3，發(fā)電機的運行點從 c 點突然變至 e 點（同樣由于 不能 突變）。這時發(fā)電機的輸出功率比原動機的機械功率大，使轉(zhuǎn)子受到制動，轉(zhuǎn)子速度逐漸減 慢。但由于此時的速度已經(jīng)大于同步轉(zhuǎn)速， 所以相對角度還要繼續(xù)增大。 假設(shè)制動過程延續(xù) 到 f 點時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速才會到同步轉(zhuǎn)速，則 角不再增大。但是，在 f 點是不能持續(xù)運行的，因 為這時機械功率和電磁功率仍

34、不平衡，前者小于后者。轉(zhuǎn)子將繼續(xù)減速， 開始減小， 運行 點沿功率特性 P3 由 f 點向 e、 k 點轉(zhuǎn)移。在達到 k 點以前轉(zhuǎn)子一直減速，轉(zhuǎn)子速度低于同步 速。在 k 點雖然機械功率與電磁功率平衡， 但由于這時轉(zhuǎn)子速度低于同步轉(zhuǎn)速， 繼續(xù)減小。 但越過 k 點以后機械功率開始大于電磁功率， 轉(zhuǎn)子又加速， 因而 一直減小到轉(zhuǎn)速恢復(fù)同步 轉(zhuǎn)速后又開始增大。此后運行點沿著P3 開始第二次振蕩。如果振蕩過程中沒有任何能量損耗，則第二次 又將增大至 f 點的對應(yīng)角度 max，以后就一直沿著 P3 往復(fù)不已地振蕩。實 際上， 振蕩過程中總有能量損耗，或者說總存在著阻尼作用，因而振蕩逐漸衰減， 發(fā)電機最

35、后停留在一個新的運行點 k上運行。 k點即故障切除后功率特性 P3與 PT的交點。如果故障線路切除得比較晚，這時在故障線路切除前轉(zhuǎn)子加速已比較嚴重，因此當(dāng)故 障線路切除后， 在到達 f 點時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仍大于同步轉(zhuǎn)速。 甚至在到達 k'時轉(zhuǎn)速還未降至同步 轉(zhuǎn)速，因此 就將越過 k'點對應(yīng)的角度 k'。而當(dāng)運行點越過 k'點后，轉(zhuǎn)子又立即承受加速 轉(zhuǎn)矩， 轉(zhuǎn)速又開始升高， 而且加速度愈來愈大， 將不斷增大，發(fā)電機和無限大系統(tǒng)之間終 將視區(qū)同步。9. 電力市場條件下，電力生產(chǎn)和運行部門的輔助服務(wù)包含哪些主要內(nèi)容？（答案見上）10. 請寫出你碩士學(xué)位論文題目，并簡述主要研

36、究內(nèi)容和貢獻。08 年有一道題是關(guān)于節(jié)能調(diào)度的。答案： 2007 年 12 月 20 號，隨著貴州省正式啟動節(jié)能發(fā)電調(diào)度試點，標志著將對我國 電力市場產(chǎn)生重大影響的節(jié)能調(diào)度政策的開始付諸實施。 2007 年 8 月，由發(fā)展改革委、環(huán) ?？偩?、電監(jiān)會和能源辦聯(lián)合下發(fā)的節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法 （試行）規(guī)定了不同類型發(fā)電的 調(diào)度優(yōu)先級，具體如下：1、無調(diào)節(jié)能力的可再生能源發(fā)電機組； 2、有調(diào)節(jié)能力的可再生能源發(fā)電機組滿足環(huán)保 要求的垃圾發(fā)電機組； 3、核能發(fā)電機組； 4、按“以熱定電”方式運行的燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機組 和資源綜合利用發(fā)電機組； 5、天然氣、煤氣化發(fā)電機組； 6、其他燃煤發(fā)電機組，包括未帶 熱負荷

37、的熱電聯(lián)產(chǎn)機組； 7、燃油發(fā)電機組。同類型火力發(fā)電機組按照能耗水平由低到高排序， 節(jié)能優(yōu)先； 能耗水平相同時， 按照污 染物排放水平由低到高排序。 機組運行能耗水平近期暫依照設(shè)備制造廠商提供的機組能耗參 數(shù)排序，逐步過渡到按照實例數(shù)值排序。節(jié)能調(diào)度的提出， 旨在建立一種以能耗及排放水平為基準的發(fā)電調(diào)度方式， 在發(fā)電能源 消耗方面， 最大限度地發(fā)揮可再生能源及其他清潔能源的作用， 最大限度減少化石燃料的使 用；其核心是 “改變傳統(tǒng)的以平均利用小時數(shù)計劃為指導(dǎo)的發(fā)電量調(diào)度方式， 取而代之是在 保證電網(wǎng)安全的前提下， 按照機組能耗水平排序， 能耗低的機組多發(fā)電， 能耗高的機組少發(fā) 電或不發(fā)電，實現(xiàn)電

38、能生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗最小化，從而達到節(jié)能的目的。 ”節(jié)能調(diào)度的背景： 1、節(jié)能減排是大勢所趨。電力行業(yè)作為主要能源消耗型行業(yè)，節(jié)能 減排效益十分顯著，理應(yīng)成為優(yōu)化調(diào)整的對象；2、電力供應(yīng)相對富余。經(jīng)過近幾年來在電源建設(shè)方面投入的增多，全國開始出現(xiàn)電力供應(yīng)相對富余的態(tài)勢，為節(jié)能調(diào)度提供了可能， 同時也是通過政策調(diào)控促進發(fā)電機組更新?lián)Q代的良好時機；3、電網(wǎng)建設(shè)投入增多。電網(wǎng)建設(shè)的投入增多， 使得實施節(jié)能調(diào)度后電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)的配套投入能夠保證， 避免出現(xiàn)在發(fā)電側(cè) 節(jié)能調(diào)度，卻因電網(wǎng)受阻無法實施的情況。華北電力大學(xué)（北京）2003 年博士研究生入學(xué)考試試題（ A ）解答下列各題（每題 10 分，共 100

39、分）1、從安全角度來看，電力系統(tǒng)運行的五種狀態(tài)是什么？簡述每種狀態(tài)的特點。 正常狀態(tài)：在正常狀態(tài)下，電力系統(tǒng)應(yīng)該滿足電力系統(tǒng)的等式約束和不等式約束。 在正常狀態(tài)下， 電力系統(tǒng)中的總的有功和無功功率出力能和負荷總的有功和無功功率的 需求達到平衡； 電力系統(tǒng)的各母線電壓和頻率均在正常運行的允許偏移范圍內(nèi)； 各電源設(shè)備 和輸變電設(shè)備均在額定的限額內(nèi)運行。 在這種狀態(tài)下， 系統(tǒng)有足夠的儲備， 即發(fā)電及輸變電 設(shè)備均有足夠的備用余量和必要的調(diào)節(jié)手段， 使系統(tǒng)能承受正常的干擾而不產(chǎn)生影響正常運 行的后果。警戒狀態(tài)： 電力系統(tǒng)在正常狀態(tài)下往往可能受到一系列大小不等的干擾，這些干擾的積累效應(yīng)， 使電力系統(tǒng)總的

40、安全水平逐漸降低而進入警戒狀態(tài)。 如發(fā)電機出力備用減少， 輸送 能力降低， 干擾幾率增大。在警戒狀態(tài)下，各種約束條件還是滿足的， 但系統(tǒng)的安全儲備大 大減少了，對外界干擾的抵抗能力削弱了。在警戒狀態(tài)時，應(yīng)及時采取預(yù)防性的控制措施， 使系統(tǒng)盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)。緊急狀態(tài)： 電力系統(tǒng)在遭受一個足夠嚴重的干擾后， 運行參數(shù)將偏離正常運行狀態(tài)， 某 些不等式約束條件已不能滿足， 電力系統(tǒng)將進入緊急狀態(tài)。 造成正常運行方式破壞的原因可 能有： 電力系統(tǒng)元件短路，電力系統(tǒng)元件斷開，發(fā)電機失步等。在緊急狀態(tài)時電力系統(tǒng)中出 線的主要危急現(xiàn)象有：頻率下降，電壓下降，線路或變壓器斷開和過負荷，穩(wěn)定問題。故障狀態(tài)：

41、電力系統(tǒng)的部分元件過負荷、 或部分母線電壓或系統(tǒng)頻率超出允許范圍而未 能有效控制的一種失穩(wěn)狀態(tài)。恢復(fù)狀態(tài)： 重新建立電力系統(tǒng)正常狀態(tài)的一系列活動， 這個過程可能包括發(fā)電機組的啟動、再同步、輸電線路重新投運、負荷恢復(fù)供電，以及系統(tǒng)中解列部分的重新并網(wǎng)等工作。2、電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性各有什么含義？簡述各自的主要研究內(nèi)容。3、通過功率方程說明為什么潮流計算的數(shù)學(xué)模型是非線性的？應(yīng)該采用什么樣的數(shù)學(xué)方 法求解。4、電力系統(tǒng)正常運行時既要保持有功平衡，也要保持無功平衡，試從電源、負荷及管理、 控制方面說明保證有功平衡和無功平衡的主要特點。所謂無功平衡就是指在電網(wǎng)運行的每一個時刻， 電網(wǎng)中各無

42、功電源所發(fā)出的無功功率要 等于電網(wǎng)中各個環(huán)節(jié)上的無功功率損耗和用戶所消耗的無功功率之和。 無功功率平衡直接關(guān) 系到電網(wǎng)的運行電壓水平， 電網(wǎng)的無功功率平衡時維持電網(wǎng)電壓水平的首要條件， 電網(wǎng)無功 電源的配置與電網(wǎng)調(diào)壓措施的實施是一密不可分的整體， 二者相輔相成。 當(dāng)電網(wǎng)無功電源充 足時，電網(wǎng)運行電壓就高，當(dāng)電網(wǎng)無功電源不足時，電網(wǎng)運行電壓就低。無功電源包括同步發(fā)電機、同步調(diào)相機、電力電容器、并聯(lián)電抗器、靜止補償器、同步 電動機進相運行、異步電動機同步化、高壓電纜和高壓輸電線的電容等。無功負荷包括變壓器、感應(yīng)電動機、 電抗器、 感應(yīng)電熱設(shè)備、 電焊機等所消耗的勵磁功 率，再就是電網(wǎng)中各環(huán)節(jié)的輸電

43、線路和變壓器串聯(lián)阻抗支路中電抗上的無功功率損耗。電網(wǎng)的頻率特性由電網(wǎng)的有功負荷平衡決定。 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上可 分為一次、 二次、三次調(diào)整三種。一次調(diào)整： 由發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)頻率靜態(tài)特性的固有能力而 增減發(fā)電機的出力。 二次調(diào)整： 通過運行人員手動調(diào)整或調(diào)度自動化系統(tǒng)自動調(diào)整， 增減發(fā) 電機組的發(fā)電出力。 三次調(diào)整：為使有功功率負荷按最優(yōu)分配即經(jīng)濟負荷分配而進行的調(diào)整。電力系統(tǒng)中的有功功率電源是各類發(fā)電廠的發(fā)電機。 系統(tǒng)電源容量應(yīng)不小于包括網(wǎng)絡(luò)損 耗和廠用電在內(nèi)的系統(tǒng)總發(fā)電負荷。系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負荷的部分成為系統(tǒng)的備用容 量。系統(tǒng)備用容量可分為熱備用和冷備用或負荷備用、 事故

44、備用、 檢修備用和國民經(jīng)濟備用 等。電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配包括有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負荷的最優(yōu) 分配。負荷的最優(yōu)分配按照等耗量微增率準則分配。5、電能質(zhì)量包含那些內(nèi)容？電能質(zhì)量的指標有什么特點？6、對同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型進行派克（ Park）變換的數(shù)學(xué)和物理意義是什么？7、簡述高壓直流輸電（ HVDC ）系統(tǒng)的概念、特點和主要應(yīng)用。8、等面積定則是判斷暫態(tài)穩(wěn)定的基本準則，請簡述其內(nèi)容和物理意義。9、電力市場條件下，電力生產(chǎn)和運行部門的輔助服務(wù)（Auxiliary Service ）包括那些主要內(nèi)容？10、請寫出你碩士學(xué)位論文題目，并簡述主要研究內(nèi)容和貢獻是什么。中國電力科學(xué)研究

45、院2004 年博士研究生入學(xué)考試試題1、2003 年 8 月 14 日，美加部分地區(qū)發(fā)生了大停電事故，這次事故震動了全世界，請簡述 事故的起因是什么？談?wù)劥笸ｋ娊o我們的教訓(xùn)是什么？答案 1：起因： 2003 年 8 月 14號下午， 美國俄亥俄州克利夫蘭市郊外一條過熱的電線下 垂到一棵樹上， 引發(fā)了一系列激烈的連鎖反應(yīng)， 導(dǎo)致了北美有史以來最大規(guī)模的停電。 據(jù)負 責(zé)美加大面積停電事故調(diào)查的北美電力可靠性委員會披露了大停電的一些情況： 這次事故的 原因可能是電壓變化、輸電線故障和發(fā)電廠停電等問題共同造成的。教訓(xùn)：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要合理；具備合適的可靠的繼電保護和安全自動裝置；無功電源和電壓 控制； 防止

46、負荷大量轉(zhuǎn)移引起的惡性連鎖反應(yīng)； 建立好最后一道防線， 防止長時間大面積停 電和對最重要用戶的破壞性停電。答案 2：教訓(xùn)： (1) 控制適當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)規(guī)模； (2) 對陳舊的電網(wǎng)的改善：加強日常維護；保證 足夠的備用容量；發(fā)展分散配置電網(wǎng)；開發(fā)分散式電源； (3)研發(fā)新的自動控制技術(shù)； (4) 提 高運行人員素質(zhì)； (5) 加強管制，采用統(tǒng)一分層管理，促進信息協(xié)調(diào)；(6)加強經(jīng)濟、政策的引導(dǎo)作用； (7)建立緊急事故防御體系。結(jié)論：改革和發(fā)展與安全應(yīng)當(dāng)是并行不悖、相輔相成的，電力系統(tǒng)體制改革的推進不是 以犧牲電力系統(tǒng)安全、 可靠性為代價， 相反，改革和發(fā)展的目的之一就是要實現(xiàn)更高的安全、 可靠性這

47、一目標。 同時電力系統(tǒng)的安全也是電力改革能否順利進行的重要條件和成功與否的 重要標志。在電力市場化的今天，在電力改革的過渡時期會給電力可靠性帶來一定的風(fēng)險。 面對眾多的重大事故， 在今后的發(fā)展過程中必須認識到電力系統(tǒng)的改革和發(fā)展必須高度重視 安全問題。2、高斯 -賽德爾迭代法和牛頓拉夫遜迭代法是常規(guī)的潮流計算方法，請介紹一下最優(yōu)潮流 (OPF)算法的原理及其應(yīng)用。3、簡述電力系統(tǒng)中主要有那些控制？并簡單介紹其控制原理，你認為那種控制是最完美的？答案 1：勵磁控制、調(diào)速控制、 AGC 控制、有載調(diào)壓變壓器分接頭控制、無功補償裝 置自動投切、直流輸電控制、 FACTS 控制、自動重合閘、開關(guān)投切、

48、汽門和蝶閥控制、低 周減載等。4、寫出 dp0 坐標下的同步發(fā)電機的磁鏈方程和電壓方程，簡述派克(Park)變換在同步發(fā)電機建模及分析中的作用是什么？5、暫態(tài)穩(wěn)定分析的基本數(shù)學(xué)模型是什么？簡述等面積定則的原理及其在暫態(tài)穩(wěn)定分析中的 應(yīng)用。相分量法和序分量法的特點，以及相互間的區(qū)別與聯(lián)系 相分量法是客觀存在的。 因此相分量法能夠準確反映出電力網(wǎng)絡(luò)的所有實際問題， 故障 處理方法直觀實用。 由于相坐標空間里元件參數(shù)存在耦合問題， 相分量計算方法的計算量比 較大，同時復(fù)雜的耦合關(guān)系也使得相分量法在網(wǎng)絡(luò)處理上不同于單相的情況， 比采用單相網(wǎng) 絡(luò)的分析計算技術(shù)要困難的多。 方便的系統(tǒng)運行描述和準確的系統(tǒng)

49、參數(shù)仿真是相分量法最大 的優(yōu)勢。序分量是相分量經(jīng)過數(shù)學(xué)變換得到的， 序分量法通過坐標變換使在相坐標空間存在三相 耦合關(guān)系的對稱元件在序分量坐標空間得到解耦， 在完全由對稱元件組成的系統(tǒng)中， 耦合的 三相網(wǎng)絡(luò)可以等效成三個獨立的序分量對稱網(wǎng)絡(luò)， 在網(wǎng)絡(luò)分析方面與三個單相網(wǎng)絡(luò)相同， 可 以使用單相網(wǎng)絡(luò)分析的方法進行處理，并且能夠大幅度簡化計算。序分量法因為模型簡單、 算法組織性強和計算速度快而得到了更廣泛的認同， 在更多的實用化的電力系統(tǒng)分析計算軟 件包中得到了應(yīng)用。對稱分量法為代表的序分量法可以十分方便地通過序網(wǎng)連接方式的改變來仿真單一不 對稱簡單故障， 但是對于任意復(fù)雜故障， 序網(wǎng)的邊界條件不

50、易實現(xiàn)， 同序網(wǎng)的連接方式隨故 障的不同而變化， 不利于程序的實現(xiàn)。 相分量法能夠輕松的處理任意的復(fù)雜故障， 程序?qū)崿F(xiàn) 也極其方便。 對于一些不對稱的情況和不對稱的元件， 序分量坐標空間的解耦失效， 從而不 能實現(xiàn)序網(wǎng)的分離。 序分量法的應(yīng)用因此遭到嚴重影響， 即使簡單故障的分析也不能采用序 分量法計算。 在這種情況下， 相分量法就表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢， 它可以直接計算不對稱元件組 成的系統(tǒng)，無需做任何處理。2009 年博士研究生入學(xué)考試試題1 談?wù)勲娏ο到y(tǒng)的潮流控制和調(diào)整有哪些手段？ 輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流是不加控制也無法控制的， 它們完全取決于各負荷節(jié)點的負荷； 環(huán) 形網(wǎng)絡(luò)中，環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的潮流，如不

51、采取附加措施，就按阻抗分布，因而也是無法控制的；兩 端供電網(wǎng)絡(luò)的潮流雖可借調(diào)整兩端電源的功率或電壓適當(dāng)控制， 但由于兩端電源容量有一定 限制，而電壓調(diào)整的范圍又要服從對電壓質(zhì)量的要求， 調(diào)整幅度都不可能大。 但從保證安全、 優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟供電的要求出發(fā)，網(wǎng)絡(luò)中的潮流往往需要控制。調(diào)整控制潮流的手段主要有三，即串聯(lián)電容、串聯(lián)電抗、附加串聯(lián)加壓器。 串聯(lián)電容的作用顯然是以其容抗抵償線路的感抗。 將其串聯(lián)在環(huán)式網(wǎng)絡(luò)中阻抗相對過大 的線段上，可起轉(zhuǎn)移其它重載上流通功率的作用。串聯(lián)電抗的作用與串聯(lián)電容相反， 主要在限流。 將其串聯(lián)在重載線段上可避免該線段過 載。但由于其對電壓質(zhì)量和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有不良影響

52、，這一手段未曾推廣。附加串聯(lián)加壓器的作用在于產(chǎn)生一環(huán)流或強制循環(huán)功率， 使強制循環(huán)功率與自然分布功 率的疊加可達到理想值。在電力電子技術(shù)獲得長足發(fā)展之前， 控制潮流的手段相當(dāng)貧乏。 除串聯(lián)電抗由于其原理 上的缺陷， 未能考慮之外， 串聯(lián)電容也未能作為控制潮流的手段在電力系統(tǒng)中使用。 原因在 于為控制潮流而改變串聯(lián)電容的容抗需投切電容器組， 而頻繁的投切相應(yīng)的開關(guān)電器必然伴 隨著機械磨損，即使不引發(fā)事故，也將要求開關(guān)電器經(jīng)常維修。電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展， 為潮流控制提供了若干種可供選擇的新方案。 這些主要用于 潮流控制的設(shè)施都是所謂 “靈活交流輸電系統(tǒng)”的組成部分。 所謂靈活交流輸電系統(tǒng)， 是指

53、 以晶閘管置換傳統(tǒng)交流輸電系統(tǒng)中各種機械式調(diào)節(jié)器和開關(guān)后所呈現(xiàn)的新系統(tǒng)。 在這種系統(tǒng) 中，網(wǎng)絡(luò)的潮流更易于控制， 線路的輸送能力可大幅度提高。 屬于靈活交流輸電系統(tǒng)范疇的 用于控制潮流的設(shè)施有：可控串聯(lián)電容(TCSC) 、可控移相器、統(tǒng)一潮流控制器 (UPFC)、靜止同步串聯(lián)補償器 (SSSC)等。2 談?wù)勲娏ο到y(tǒng)生產(chǎn)的特點及對電力系統(tǒng)的基本要求是什么？電力生產(chǎn)的特點：(1) 電能與國民經(jīng)濟各個部門之間的關(guān)系都很密切。由于電能與其他能量之間轉(zhuǎn)換方便，宜于大量生產(chǎn)、集中管理、遠距輸送、自動控制，使用電能較其他能量有顯著優(yōu)點，各部門 都廣泛使用電能。(2) 電能不能大量儲存。電能的生產(chǎn)、輸送和消費

54、實際上是同時進行的，即發(fā)電設(shè)備任 何時刻生產(chǎn)的電能必須等于該時刻用電設(shè)備消費與輸送中損耗電能之和， 而且這一數(shù)值還隨 時間不斷變化。(3) 生產(chǎn)、輸送、消費電能各個環(huán)節(jié)所組成的統(tǒng)一整體不可分割。由于電能不能大量儲 存，必須保持生產(chǎn)、輸送、消費流程的連續(xù)性，由這些環(huán)節(jié)組成的統(tǒng)一整體電力系統(tǒng)， 是不可分割的。(4) 電能生產(chǎn)、輸送、消費工況的改變十分迅速。發(fā)電機、變壓器、電力線路、用電設(shè) 備的投入或退出都在一瞬間完成，且電能從一處輸送至另一處所需的時間以10-310-6s 計，所以電能生產(chǎn)、輸送、消費工況的改變十分迅速。(5) 對電能質(zhì)量的要求頗為嚴格。電壓的大小、頻率偏離要求值過多或波形因諧波污

55、染 嚴重而不能保持正弦時，都可能導(dǎo)致產(chǎn)生廢品、損壞設(shè)備，甚至大面積停電。因此，對電壓 大小、頻率的偏移以及諧波分量都有一定限額。對電力系統(tǒng)運行的基本要求：(1) 保證可靠地持續(xù)供電供電的中斷將使生產(chǎn)停頓、 生活混亂， 甚至危及人身和設(shè)備安全， 形成十分嚴重的后果。 停電給國民經(jīng)濟造成的損失遠遠超過電力系統(tǒng)本身的損失。 因此電力系統(tǒng)運行手電要滿足可 靠、持續(xù)供電的要求。(2) 保證良好的電能質(zhì)量 電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量、 頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量三個方面。 給定的允許電壓偏移為額定值 的± 5%，給定的允許頻率偏移為± 0.20.5Hz 等。波形質(zhì)量則以畸變率是否超過給定值來衡 量。

56、對電壓和頻率的保證，必須做到大量增加系統(tǒng)中有功、無功電源， 充分發(fā)揮現(xiàn)有電源的 作用，合理調(diào)配用電、節(jié)約用電，不斷提高系統(tǒng)的自動化程度等。(3) 保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性電能生產(chǎn)的規(guī)模很大， 消耗的一次能源在國民經(jīng)濟一次能源總消耗中占的比重約為1/3，而且電能在變換、輸送、 分配時的損耗絕對值也相當(dāng)可觀。因此， 降低每生產(chǎn)一度電所消耗 的能源和降低變換、輸送、分配時的損耗，有極重要的意義。3 廣域同步相量測量 (WAMS) 是近來電力系統(tǒng)發(fā)展起來的新技術(shù)， 請說明這項技術(shù)今后 在電力系統(tǒng)運行和控制方面可能有哪些應(yīng)用？4 談?wù)勀銓?jié)能發(fā)電調(diào)度的理解5 今年年初我國南方遭遇了一場罕見的低溫雨雪冰凍災(zāi)害

57、，電力系統(tǒng)因之受損嚴重。談 談你對這場災(zāi)害的認識， 你認為此次雪災(zāi)暴露了電力方面哪些問題？以后應(yīng)加強哪方面的工 作以預(yù)防此類災(zāi)害？(1) 電力規(guī)劃的優(yōu)化問題中國作為發(fā)展中國家， 面對長期存在的電力瓶頸制約， 在電力發(fā)展上一直存在著注重外 延發(fā)展和發(fā)電能力建設(shè)的指導(dǎo)思想，由此也形成了電力系統(tǒng)長期存在的“重發(fā)輕供不管用” 的傳統(tǒng)觀念。從 2003 年至 2007 年電網(wǎng)和電源累計投資情況看，我國電網(wǎng)與電源的投資比 重約為 33:67 ，而世界主要發(fā)達國家約為60:40，我國電網(wǎng)投資滯后于電源投資。由于不夠重視電網(wǎng)投資， 電網(wǎng)之間的連接相當(dāng)薄弱， 抗風(fēng)險能力較差。 因此要從國家安全和能源安全 的戰(zhàn)略

58、高度， 重新確立我國電力規(guī)劃和電力建設(shè)的指導(dǎo)思想。 其要點是電力規(guī)劃必須堅持電 網(wǎng)與電源統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局、協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，以受端系統(tǒng)為核心，以用戶利益為根本， 完善電源結(jié)構(gòu)，強化配網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。(2) 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的合理確定問題 電力系統(tǒng)多年來的關(guān)注重點往往放在大型電站、電源基地、長距離輸電線路建設(shè)和 220kV 及以上主網(wǎng)建設(shè)上，對規(guī)劃、建設(shè)合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，特別是規(guī)劃建設(shè)合理的受端系 統(tǒng)明顯重視不夠，投入不足，欠賬甚多。a. 合理電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重心應(yīng)放在受端系統(tǒng) 根據(jù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則，合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)必須“滿足電網(wǎng)分層和分區(qū)的原則” 。在 此原則下，電網(wǎng)分區(qū)運行，互為備用；電源分層接入，布局合理。電網(wǎng)合理分區(qū)、電源分層 接入都應(yīng)該體現(xiàn)以受端系統(tǒng)為核心。 因為受端系統(tǒng)是整個電力系統(tǒng)最重要的組成部分，是實現(xiàn)合理電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的關(guān)