電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制

1、考綱穩(wěn)態(tài)分析計(jì)算題從穩(wěn)態(tài)分析出1. 潮流計(jì)算2. 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行（本科教材，有功、無(wú)功調(diào)節(jié)）3. 故障分析（簡(jiǎn)單故障，對(duì)稱分量法）4. 狀態(tài)估計(jì)（基本概念）暫態(tài)分析1. 同步電機(jī)模型（基本概念）2. 穩(wěn)定性分析1）主要是暫態(tài)穩(wěn)定（時(shí)域法、直接法基本概念）2）低頻振蕩重點(diǎn)內(nèi)容潮流計(jì)算1. 等值參數(shù)變壓器模型參數(shù)本科教材上冊(cè)，P23, 2-3變壓器的等值電路和參數(shù)變壓器中心點(diǎn)接地方式，對(duì)應(yīng)等值電路，有哪些參數(shù)，物理意義本科教材上冊(cè)，P126,圖6 10、圖6 11變壓器Y/ -11接法，原變、副邊 U I相位關(guān)系見(jiàn)本科教材上冊(cè) P156,圖7 15輸電線路等值電路，序阻抗怎么定義的，影響因素。各序阻抗大

2、小關(guān)系，倍數(shù)關(guān)系。見(jiàn)本科教材上冊(cè) P130,6 4節(jié)2. 計(jì)算方法1）基本要求對(duì)于一個(gè)潮流算法，其基本要求可歸納成以下四個(gè)方面1）計(jì)算速度2）計(jì)算機(jī)內(nèi)存占用量3）算法的收斂可靠性4）程序設(shè)計(jì)的方便性以及算法擴(kuò)充移植等的靈活通用性2）各種方法及特點(diǎn)高斯塞德?tīng)柗ǎ簝?yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)十分容易，占用內(nèi)存非常節(jié)省，且每次迭 代所需計(jì)算量很小。缺點(diǎn)是收斂速度很慢，迭代次數(shù)與計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)密切相關(guān)；并且 對(duì)于病態(tài)條件的系統(tǒng)，往往會(huì)收斂困難。牛頓拉夫遜法：最基本、最重要的一種算法，是其他一些派生算法的基礎(chǔ)，具有快速 的收斂性和良好的收斂可靠性?？焖俳怦罘ǎ≒- Q解耦）：在計(jì)算速度、內(nèi)存占用量及程序設(shè)計(jì)

3、簡(jiǎn)單等方面的優(yōu)異特性， 已經(jīng)使它成為當(dāng)前使用最為普遍的一種算法。特別對(duì)在線計(jì)算，作為一種精確的算法， 其計(jì)算速度更非其他算法所能比擬。保留非線性算法：采用了更精確的模型，具有良好收斂可靠性、較快的計(jì)算速度。 最小潮流法：在處理病態(tài)潮流方面具有優(yōu)越性。另外 ,隨機(jī)潮流，直流潮流等，見(jiàn)研究生教材上冊(cè)， P703）牛頓-拉夫遜法 計(jì)算過(guò)程，存在問(wèn)題計(jì)算步驟，見(jiàn)本科教材下冊(cè)，P4344性能和特點(diǎn)突出優(yōu)點(diǎn)是收斂速度快， 若選擇到一個(gè)較好的初值， 算法將具有平方收斂特性， 一般迭 代 45 次便可以收斂到一個(gè)非常精確的解，且迭代次數(shù)與所計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?；緹o(wú)關(guān)。牛 頓法也具有良好的收斂可靠性，對(duì)于病態(tài)系統(tǒng)均

4、能可靠地收斂。缺點(diǎn)是牛頓法所需的內(nèi)存量及每次迭代所需時(shí)間均較高斯-塞德?tīng)枮槎?，并與程序設(shè)計(jì)技巧密切相關(guān)。 牛頓法的可靠收斂取決于有一個(gè)良好的啟動(dòng)初值， 如果初值選擇不當(dāng)， 算法 有可能不收斂或收斂到一個(gè)無(wú)法運(yùn)行的解點(diǎn)上。 解決這個(gè)問(wèn)題的辦法可以先用高斯-塞德?tīng)?發(fā)迭代 1 2 次，以此迭代結(jié)果作為牛頓法的初值；也可以先用直流法潮流求解一次以求得 一個(gè)較好的角度初值，然后轉(zhuǎn)入牛頓法迭代。4）潮流計(jì)算與狀態(tài)估計(jì)的關(guān)系潮流計(jì)算一般是根據(jù)給定的 n個(gè)節(jié)點(diǎn)的注入量或電壓模值求解 n個(gè)節(jié)點(diǎn)的復(fù)數(shù)電壓，方 程式的數(shù)目等于未知數(shù)的數(shù)目。 而在狀態(tài)估計(jì)中， 測(cè)量向量的維數(shù)一般大于未知狀態(tài)向量的 維數(shù)， 也即方程

5、式的個(gè)數(shù)多于未知數(shù)的個(gè)數(shù)， 其中，測(cè)量向量可以是節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié)點(diǎn)注入功 率、線路潮流等測(cè)量量的任意組合。此外，兩者求解的數(shù)學(xué)方法也是不同的。潮流計(jì)算一般用牛頓-拉夫遜法求解2n個(gè)非 線性方程組。 而狀態(tài)估計(jì)則是根據(jù)一定的估計(jì)準(zhǔn)則， 按估計(jì)理論的處理方法來(lái)求解方程組的。 故障分析基本概念和分類簡(jiǎn)單故障是指電力系統(tǒng)的某處發(fā)生一種故障的情況，包括 橫向故障：三相短路、單相接地、兩相短路、兩相短路接地； 縱向故障：?jiǎn)蜗鄶嗑€、兩相斷開(kāi)；簡(jiǎn)單故障分析見(jiàn)本科教材上冊(cè)第七章， 71和 75節(jié)。 對(duì)稱分量法，前提條件，如何構(gòu)成對(duì)稱分量法見(jiàn)本科教材上冊(cè) P117,6 1 節(jié)。 ！若有多重故障，則用基爾霍夫定理列方程

6、，用最基本的方法入手。 狀態(tài)估計(jì)1. 概念狀態(tài)變量：通常稱能足夠表征電力系統(tǒng)特征所需最小數(shù)目的變量為電力系統(tǒng)的狀態(tài)變量。暫態(tài)安全分析：用來(lái)判斷在發(fā)生預(yù)想事故后，系統(tǒng)是否會(huì)失穩(wěn)的功能。靜態(tài)安全分析： 用來(lái)判斷在發(fā)生預(yù)想事故后， 系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生過(guò)負(fù)荷或電壓越限的功能。 正常狀態(tài)、 緊急狀態(tài)等概念見(jiàn)研究生教材上冊(cè)， 第三章電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析、 第一節(jié) 概述。2. 參數(shù)識(shí)別最小二乘法原理，特點(diǎn)最小二乘法是一種非統(tǒng)計(jì)學(xué)的估計(jì)方法，它是以測(cè)量值 Z 和測(cè)量值 Z? 之差的平方和最小為 目標(biāo)準(zhǔn)則的估計(jì)方法。這種方法優(yōu)點(diǎn)是不需要隨機(jī)變量的任何統(tǒng)計(jì)特性。設(shè)狀態(tài)變量的值 x 與測(cè)量值 Z 之間的關(guān)系為Z= Hx

7、+ v式中:H為mK n矩陣按最小二乘準(zhǔn)則建立目標(biāo)函數(shù)J(x)= (Z Hx )T (Z Hx )對(duì)目標(biāo)函數(shù)求導(dǎo)數(shù)并取為零，即就可以求出估計(jì)值 x 。3. 不良數(shù)據(jù)辨識(shí)不良數(shù)據(jù)出現(xiàn)的處理方法當(dāng)出現(xiàn)不良數(shù)據(jù)時(shí)， 需要通過(guò) 檢測(cè) 與辨識(shí) 的的方法來(lái)處理， 才能滿足狀態(tài)估計(jì)計(jì)算對(duì)測(cè) 量數(shù)據(jù)的要求。 所謂檢測(cè)是用來(lái)判定是否存在不良數(shù)據(jù)， 而辨識(shí)則是為了尋找出哪一個(gè)數(shù)據(jù) 是不良數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行剔除或補(bǔ)充，然后重新進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)。不良數(shù)據(jù)的檢測(cè)一般均是通過(guò)檢查目標(biāo)函數(shù)是否大大偏離正常值或殘差是否超過(guò)正常 值來(lái)反應(yīng)的，常用方法有三種： J（ x ）檢測(cè)法；加權(quán)殘差檢測(cè)法；標(biāo)準(zhǔn)化殘差檢測(cè)法。殘差搜索辨識(shí)法，也就是

8、用殘差絕對(duì)值由大到小排隊(duì)來(lái)逐維作試探，通常分為r N 與r w法。穩(wěn)定分析 （不計(jì)算，只分析）什么叫穩(wěn)定，有什么措施可以保持穩(wěn)定？電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)主要標(biāo)志， 是系統(tǒng)中的同步電機(jī)都處于同步運(yùn)行狀態(tài)， 即并聯(lián) 運(yùn)行的同步電機(jī)都有相同的電角速度， 這種情況下， 表征系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)具有接近于不 變的數(shù)值，稱此情況為穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。具體措施有預(yù)防控制、校正控制等。見(jiàn)研究生教材上冊(cè)，第三章 電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分 析、第一節(jié)概述。靜態(tài)穩(wěn)定，提高靜穩(wěn)有哪些方法？所謂電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性， 一般是指電力系統(tǒng)在運(yùn)行中受到微小擾動(dòng)后， 不發(fā)生自發(fā)振 蕩和非周期性失步，獨(dú)立地恢復(fù)到它原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)的能力。提高靜穩(wěn)

9、的方法：裝設(shè)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和抑制自發(fā)振蕩的pss穩(wěn)定器；適當(dāng)減小發(fā)電機(jī)的電抗；裝設(shè)輸電線路串聯(lián)補(bǔ)償裝置；裝設(shè)輸電線路并聯(lián)電抗補(bǔ)償； 裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償器。暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)域法計(jì)算步驟1. 列寫描述系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程的微分方程組和代數(shù)方程組2. 以穩(wěn)態(tài)工況或潮流解為初值，利用數(shù)值積分的方法求解上述方程組3. 根據(jù)求得的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子搖擺曲線來(lái)判別系統(tǒng)在大擾動(dòng)下能否保持同步運(yùn)行機(jī)網(wǎng)如何接口發(fā)電機(jī)端電壓和電流經(jīng)過(guò) dqO坐標(biāo)到xyO系統(tǒng)的坐標(biāo)變化后，與正序網(wǎng)絡(luò)接口 直接法：4. 相關(guān)不穩(wěn)定平衡點(diǎn)法5. 勢(shì)能邊界面法6. 擴(kuò)展等面積法 電力系統(tǒng)振蕩，描述振蕩的物理過(guò)程，有哪些類，產(chǎn)生的原因是什么？發(fā)生電力系統(tǒng)振

10、蕩時(shí)， 系統(tǒng)中電流、 電壓功率等運(yùn)行參數(shù)將發(fā)生劇烈變化和振蕩， 并且 系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。電力系統(tǒng)振蕩主要分為： 低頻振蕩：由于系統(tǒng)阻尼不足而產(chǎn)生的自發(fā)振蕩。 失步振蕩：受到小擾動(dòng)或大擾動(dòng)后，系統(tǒng)不穩(wěn)定而產(chǎn)生的振蕩 次同步振蕩：次同步振蕩產(chǎn)生的原因，抑制的措施？產(chǎn)生的原因有：電氣系統(tǒng)中的LC諧振，弓I起發(fā)電機(jī)軸系的扭振HVD（及其控制系統(tǒng)、SVS PSS等有源快速控制裝置，在一定條件下可能激發(fā)扭振 抑制的措施：1. 通過(guò)附加或改造一次設(shè)備防止次同步振蕩， 如，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上裝設(shè)極面阻尼器、 在發(fā)電機(jī)出口線路上串聯(lián)“阻塞濾波器”或并聯(lián)的動(dòng)態(tài)濾波器等。2. 通過(guò)二次設(shè)備（控制裝置）來(lái)抑

11、制次同步振蕩，通過(guò)對(duì)振蕩模式的阻尼來(lái)抑制 次同步振蕩，即SSO阻尼控制器。同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型 （不背公式）Park 方程，什么是原始方程，為什么要弓入 Park 變換，變換前后系數(shù)矩陣有什么變化？ 原始方程：在規(guī)定的正方向下，對(duì)定子的a、b、c 回路和轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁、阻尼回路列寫的電壓平衡方程及磁鏈方程。Park 變換：把定子的 a、b、c 三相變量轉(zhuǎn)換為 d、q、0 軸分量，即一種把 a、b、 c 坐 標(biāo)系統(tǒng)變化到d、q、0系統(tǒng)的線性變換，把觀察者的立場(chǎng)從靜止的定子上轉(zhuǎn)到了同轉(zhuǎn)子一起 旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上。變換后，磁鏈方程的電感系數(shù)矩陣變?yōu)榱顺?shù)。Park 方程：弓入 Park 變換的電壓平衡方程和磁鏈方程。采用標(biāo)么值系統(tǒng)：采用標(biāo)么值后，基本方程的形式不變使磁鏈方程的互感系數(shù)矩陣變?yōu)閷?duì)稱用實(shí)用參數(shù)表示基本方程（電壓平衡方程和磁鏈方程）各種電抗物理意義瞬變電抗、超瞬變電抗電機(jī)突然三相短路，定子、轉(zhuǎn)子電流如何分布？本科教材上冊(cè)，P68,表4 2穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 （調(diào)頻、調(diào)壓，本科教材）什么是電壓中樞點(diǎn)，如何調(diào)節(jié)電壓？系統(tǒng)中的負(fù)荷總是通過(guò)一些主要的供電點(diǎn)供應(yīng)電力的， 如區(qū)域性水、 火電廠的高壓母線； 樞紐變電所的二次母線；有大量地方負(fù)荷的發(fā)電機(jī)電壓母線。這些供電點(diǎn)成為中樞點(diǎn)。中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式分為三類：逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓。 什么是頻率的一