電壓穩(wěn)定與控制復習題

1、1、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析（小干擾穩(wěn)定）線性化、全特征值分析法、降階選擇模式分析法、全維部分特征值分析法、低頻振蕩、小擾動穩(wěn)定1.1、電力網(wǎng)：由變壓器和不同電壓等級輸電線路組成的網(wǎng)絡(luò)。2、電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性分析數(shù)值解法、直接法（EEAC法、暫態(tài)能量函數(shù)法）、電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析、電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性與控制3、電力系統(tǒng)次同步諧振分析次同步諧振（SSR）、軸系扭振、簡單電力系統(tǒng)次同步諧振分析（串聯(lián)電容）、多機系統(tǒng)次同步諧振分析4、電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制暫態(tài)穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定、次同步諧振、電壓穩(wěn)定5、變電所分類：樞紐變電所、中間變電所、地區(qū)變電所和終端變電所。6、電力系統(tǒng)的定義：由發(fā)電機、變壓器、

2、輸電線路以及用電設(shè)備（或發(fā)電廠、變電所、輸配電線路以及用戶），按照一定的規(guī)律連接而組成的統(tǒng)一整體。6.1、電力系統(tǒng)的特點：電能不能大量存儲；過渡過程十分短暫；對供電可靠性和電能質(zhì)量要求很高；電力系統(tǒng)的地區(qū)性特點較強。7、對電力系統(tǒng)的要求：安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟。8、電能質(zhì)量的五項指標：電壓偏差、頻率偏差、諧波含量、電壓波動與閃變、三相不平衡。9、電力系統(tǒng)三道防線：繼電保護（切除故障）；穩(wěn)定控制裝置（切除發(fā)電機和切除負荷等）；解列、低頻減載、低壓減載。10、FACTS定義：建立在電力電子或其它靜止型控制器基礎(chǔ)之上的、能提高可控性和增大電力傳輸能力的交流輸電系統(tǒng)。11、FACTS的目的：提高輸電系

3、統(tǒng)的可控性、保證電能質(zhì)量，并能增強系統(tǒng)傳輸能力。12、FACTS設(shè)備對電網(wǎng)的好處：按照要求控制潮流；增加線路的負荷容量，使其發(fā)揮到熱容規(guī)定的數(shù)值；通過提高暫態(tài)穩(wěn)定性限制、約束短路電流和過負荷、處理好級聯(lián)負荷擁塞瓶頸，以及抑制系統(tǒng)和發(fā)電機的電磁振蕩等措施來增強系統(tǒng)的安全性；與鄰近區(qū)域和鄰近用戶之間建立起安全連接的紐帶，減少雙方整體備用發(fā)電機組的需求；在確定新的發(fā)電機組安裝地點時具有更大的靈活性；線路得到升級；減少無功功率潮流，使線路能夠傳輸更多的有功功率；將發(fā)電機的運行成本降到最低，提高了發(fā)電廠的利用率。13、FACTS帶來的效益：（1）防止系統(tǒng)崩潰的潛在威脅，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性；（2）增加供電質(zhì)量

4、（電壓、頻率質(zhì)量），保證企業(yè)效益；（3）增加設(shè)備的靈活性和縮短建設(shè)工期（架設(shè)一條輸電線路的工期比安裝一套FACTS裝置的工期長）；（4）增加直接經(jīng)濟效益（輸電容量的增加帶來的經(jīng)濟效益，與新建架空線路的經(jīng)濟性相比）；（5）維護費用的減少（多條輸電線路運行時，故障概率會顯著增加，而利用FACTS優(yōu)化控制后可降低線路故障率）；14、FACTS設(shè)備：靜止同步補償器（STATCOM）、靜止無功補償器（SVC）、靜止無功發(fā)生器(SVG)、靜止補償系統(tǒng)（SVS)、晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC）、晶閘管投切串聯(lián)電容器（TSSC）、晶閘管控制串聯(lián)電抗器（TCSR）、晶閘管投切串聯(lián)電抗器（TSSR）等。15、S

5、VC種類：晶閘管控制電抗器型（TCR）、晶閘管投切電容器型（TSC）、晶閘管投切電抗器（TSR）、晶閘管投切電容器晶閘管控制電抗器型（TSC-TCR）。16、電力系統(tǒng)動態(tài)建模：包括同步電機，勵磁機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)，原動機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)，負荷以及輸配電網(wǎng)絡(luò)等元件的模型17、電力負荷模型的定義：電力系統(tǒng)電壓和頻率發(fā)生變化時電力負荷從電網(wǎng)取用的有功功率和無功功率的變化稱為負荷特性，依據(jù)這一特性建立的數(shù)學描述模型稱為負荷模型。18、負荷建模的困難性：電力負荷的隨機性、非線性、時變性和分散性。19、負荷建模的兩類方法：1）總體測辨法：在電網(wǎng)的負荷節(jié)點安裝測試記錄裝置，對測試數(shù)據(jù)采用辨識算法進行建模；2）統(tǒng)計綜

6、合法：在對基本負荷特性進行調(diào)研與測試，建立模型庫的基礎(chǔ)上，對電網(wǎng)的各個負荷節(jié)點的負荷的成份組成分布進行調(diào)查依據(jù)綜合理論建立總體模型。20、負荷曲線：日負荷曲線、年（月、周）最大負荷曲線。21、負荷預測：周期性、相似性、增長性和隨機性。22、負荷特性：綜合負荷的功率隨運行參數(shù)（電壓和頻率）的變化而變化，反映這種變化規(guī)律的曲線或數(shù)學表達式稱為負荷特性。包括動態(tài)特性與靜態(tài)特性（電壓靜態(tài)特性和頻率靜態(tài)特性）。23、負荷模型：1）靜態(tài)負荷模型（穩(wěn)態(tài)情況下，負荷功率與電壓、頻率之間的靜態(tài)關(guān)系）：多項式（ZIP）模型、冪函數(shù)模型、恒功率模型（負荷功率恒定不變）、恒阻抗模型（等值阻抗恒定不變）；2）動態(tài)負荷模

7、型：有機理式負荷模型和非機理式負荷模型3）電動機負荷模型：電磁暫態(tài)模型（五階模型）、機電暫態(tài)模型（三階模型，忽略定子電磁暫態(tài)）、機械暫態(tài)模型（一階模型）。4）綜合負荷模型：最常用：感應電動機+ 靜態(tài)負荷。24、小干擾穩(wěn)定性定義：電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)性振蕩或非周期性失步，自動恢復到初始運行狀態(tài)的能力。25、小干擾的類型： 負荷的小量變化； 架空輸電線因風吹擺動引起的線間距離的微小變化；氣溫或氣壓引起某個參數(shù)的變化； 汽輪機蒸汽壓力的波動； 發(fā)電機端電壓發(fā)生小的偏移；（小干擾的持續(xù)性：干擾可能是瞬時性的，也可能是永久性的。）26、分析方法：小干擾法（用李雅普諾夫一次近似法分析電力系統(tǒng)靜

8、態(tài)穩(wěn)定性的方法稱為小干擾法）。27、電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定研究的目的：不是確定在小干擾下系統(tǒng)的準確的響應過程，而是確定系統(tǒng)運行參數(shù)變化的性質(zhì)和趨勢，以便從中判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定狀況，是對能力的研究，而不是對過程的研究。28、靜態(tài)穩(wěn)定原則：系統(tǒng)的功率極限愈高則靜態(tài)穩(wěn)定性愈高。P=EU/X以單機無窮大系統(tǒng)為例，則可以通過減小發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)之間的電氣距離（電抗）、提高發(fā)電機的電動勢和電網(wǎng)運行電壓來提高系統(tǒng)的功率極限。措施：采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置來減小發(fā)電機等值電抗；通過采用分裂導線、提高線路額定電壓等級、串聯(lián)電容補償來減小線路電抗；通過改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用中間補償設(shè)備來增強系統(tǒng)之間的電氣聯(lián)系。29、暫態(tài)穩(wěn)定

9、定義：電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的能力。暫態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下受到較大干擾時的穩(wěn)定性問題。（大干擾：一般指短路故障、突然斷開線路或發(fā)電機）。暫態(tài)過程的幾個階段：大干擾后，不同的時間里電力系統(tǒng)各部分的反應不同，分3個不同階段來分析大擾動后的暫態(tài)穩(wěn)定性：（1） 起始階段：指故障后約1s 內(nèi)的時間段。A、 保護和自動裝置有一系列的動作（如切除故障線路、重合閘、切機等）B、 發(fā)電機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)還來不及起到明顯的作用。（2） 中間階段：在起始階段后，大約持續(xù)5s 左右的時間段。發(fā)電機組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)已發(fā)揮作用。（3） 后期階段：故障后幾

10、分鐘時間內(nèi)。A、 熱力設(shè)備（如鍋爐等）中的過程將影響到電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程；B、 將發(fā)生永久性切除線路；C、 由于頻率和電壓的下降，自動裝置將切除部分負荷；D、 其他操作。30、分析暫態(tài)穩(wěn)定的特征()可知：發(fā)電機的機械功率和電磁功率的差額是導致暫態(tài)穩(wěn)定被破壞的主要原因。因此，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，就需要從減小擾動后發(fā)電機的功率差額入手。從等面積等則也可以看出，減少加速面積，增大減速面積，能夠有效的提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。31、提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施： (1)、繼電保護實現(xiàn)快速切除故障；(2)、線路采用自動重合閘；(3)、采用快速勵磁系統(tǒng)；(4)、發(fā)電機增加強勵倍數(shù)；(5)、汽輪機快速關(guān)閉汽門；(6)

11、、發(fā)電機電氣制動；(7)、變壓器中性點經(jīng)小電阻接地。32、電壓穩(wěn)定性是指在給定的初始運行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)遭受擾動后系統(tǒng)中所有母線維持穩(wěn)定電壓的能力，它依賴于負荷需求與系統(tǒng)向負荷供電之間保持/ 恢復平衡的能力。大干擾電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)遭受大干擾如系統(tǒng)故障、失去發(fā)電機或線路之后，系統(tǒng)所有母線保持穩(wěn)定電壓的能力。小干擾電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到諸如負荷增加等小擾動后，系統(tǒng)所有母線維持穩(wěn)定電壓的能力。33、電壓穩(wěn)定（又稱為負荷穩(wěn)定）的研究工作按照其目的的不同，目前分為三大類：電壓崩潰的機理探討，電壓穩(wěn)定安全計算和預防措施研究。34、電壓穩(wěn)定性分析方法：按研究采用的模型劃分，對電壓穩(wěn)定性的研究可以分為四

12、大類：基于物理概念的定性分析（P V 曲線，Q V 曲線和曲PQ線）；基于潮流方程的靜態(tài)方法（最大功率法；靈敏度分析方法；潮流多解方法和雅可比矩陣奇異方法）；基于線性化動態(tài)方程的小干擾分析方法和基于非線性動態(tài)方程的時域仿真計算。35、靜態(tài)電壓穩(wěn)定性指標：靈敏度指標（狀態(tài)變量對參變量的靈敏度）；奇異值分析法（當系統(tǒng)運行到達負荷極限時，潮流雅可比矩陣奇異，且有一個零奇異值。求取潮流雅可比最小奇異值，可以表示當前運行點和靜態(tài)電壓穩(wěn)定極限之間的距離）；特征值分析法（求取潮流雅可比最小特征值）；電壓不穩(wěn)定接近指標VIPI(潮流多解特性）;dQ/dV判據(jù)（以節(jié)點為目標）；負荷裕度指標（從系統(tǒng)的給定的運行點

13、出發(fā)，按照某種負荷和發(fā)電功率增長模式，系統(tǒng)逐步逼近電壓崩潰點，則系統(tǒng)當前的運行點至電壓崩潰點的距離（一般為MW）稱為系統(tǒng)的負荷裕度。它目前被認為是最有效的電壓穩(wěn)定評估指標之一。計算方法有：point of collapse（POC）法（直接法）、連續(xù)潮流法、非線性規(guī)劃算法（直接法）。36、為了提高電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，一般可采用以下技術(shù)：投入必要的發(fā)電設(shè)備；串聯(lián)電容器；并聯(lián)電容器；靜止無功補償器（SVC）；在較高電壓水平運行；低電壓甩負荷；低功率因數(shù)發(fā)電機；利用發(fā)電機無功過負荷能力。37、調(diào)壓措施：發(fā)電機調(diào)壓（發(fā)電機不僅是有功電源，也是無功電源，有些發(fā)電機還能通過進相運行吸收無功功率，所以可用

14、調(diào)整發(fā)電機端電壓的方式進行調(diào)壓。這是一種充分利用發(fā)電機設(shè)備，不需要額外投資的調(diào)壓手段。）；同步調(diào)相機調(diào)壓（同步調(diào)相機相當于空載運行的同步電動機，也就是只能輸出無功功率的發(fā)電機。在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)提供給感性無功功率，起無功電源的作用；在欠勵磁運行時，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率，起無功負荷的作用）；利用變壓器分接頭調(diào)壓（調(diào)整變壓器分接頭擋位可改善局部地區(qū)電壓）；靜電電容器調(diào)壓（通過并聯(lián)電容器向系統(tǒng)供給容性無功功率來實現(xiàn)調(diào)壓。）；靜止無功補償器（SVC）調(diào)壓（由電容器組與可調(diào)電抗器組成，通過向系統(tǒng)提供或吸取無功功率進行調(diào)壓，可以進行連續(xù)調(diào)節(jié)）；串聯(lián)補償調(diào)壓（采用串聯(lián)電容器補償線路的部分串聯(lián)阻抗，

15、從而降低傳送功率時的無功損耗，并使電壓損耗中的QX/V分量減小，提高線路末端電壓）；切去部分負荷調(diào)壓；改變電網(wǎng)無功功率分布調(diào)壓（OPF）。38、調(diào)壓方式：逆調(diào)壓方式；恒調(diào)壓方式；順調(diào)壓方式。39、電壓計算的幾個指標：1）電壓降落；2）電壓損耗；3）電壓偏移；4）合格率。40、功角穩(wěn)定是指互聯(lián)系統(tǒng)中的同步發(fā)電機受到擾動后保持同步運行的能力。41、小干擾功角穩(wěn)定是電力系統(tǒng)遭受小擾動后保持同步運行的能力，它由系統(tǒng)的初始運行狀態(tài)決定。大干擾功角穩(wěn)定又稱為暫態(tài)穩(wěn)定，是電力系統(tǒng)遭受輸電線短路等大干擾時保持同步運行的能力，它由系統(tǒng)的初始運行狀態(tài)和受擾動的嚴重程度共同決定。42、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)在給定的初始運行條件下受到擾動后回到一種平衡狀態(tài)，同時大部分系統(tǒng)變量保持有界并使得（實際上）全系統(tǒng)保持完整的能力。43、頻率穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到嚴重擾動后，發(fā)電和負荷需求出現(xiàn)大的不平衡，系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定頻率的能力。44、HVDC引起次同步振蕩（SSO）的原因在于直流控制器的作用。45、解決次同步振蕩(SSO)/次同步諧振(SSR)的三道防線