高等電力系統(tǒng)分析

1、高等電力系統(tǒng)分析課后習(xí)題第一部分：電力網(wǎng)絡(luò)方程對于一個簡單的電力網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改方法。編制LDU分解以及因子表求解線性方程組消元，回代。試對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值計(jì)算。多級電網(wǎng)參數(shù)的標(biāo)么值歸算，主要元件的等值電路。第二部分：潮流計(jì)算簡單閉式網(wǎng)絡(luò)潮流的手算方法步驟第三部分：短路計(jì)算對稱分量法簡單不對稱故障邊界條件計(jì)算，復(fù)合序網(wǎng)的形成。第四部分：同步機(jī)方程派克變換同步電機(jī)三相短路的物理過程分析第五部分：電力系統(tǒng)穩(wěn)定概述什么是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題什么是功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定廣義的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)際上指的就是電力系統(tǒng)的供電可靠性，如果系統(tǒng)能夠滿足對負(fù)荷的不間斷的、高質(zhì)量的供電要求，系統(tǒng)就

2、是穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的。通常所說的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)際上專指系統(tǒng)的功角穩(wěn)定。電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定指的是系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)之間的相對功角失去穩(wěn)定性的現(xiàn)象。70%)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)維持負(fù)荷電壓于某一規(guī)定的運(yùn)行極限（如不低于額定電壓的之內(nèi)的能力，它與系統(tǒng)的電源配置，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，運(yùn)行方式及負(fù)荷特性等因素有關(guān)，帶自動負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭的變壓器也對系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性有十分顯著的影響。電力系統(tǒng)送端和受端穩(wěn)定的特點(diǎn)是什么送端指電源，其穩(wěn)定性主要是系統(tǒng)的各臺發(fā)電機(jī)維持同步運(yùn)行的能力，即功角穩(wěn)定。受端穩(wěn)定一般指負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性。電動機(jī)負(fù)荷則是一個以微分方程描述的動態(tài)元件，其無功功率與電壓的平

3、方成正比，電壓下降時，其吸收的無功功率會顯著下降。當(dāng)電壓低于系統(tǒng)的臨界電壓時可能出現(xiàn)電壓崩潰。常用的電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算的程序都有哪些各有什么特點(diǎn)常用仿真程序：1. PSAS葉國電科院（PSCAD!于系統(tǒng)級仿真軟件）2. BPA美國3. PowerWorldSimulator美國4. UROSTAGI國和比利時5. NETOMA德國西門子公司6. PSCAD/EMTDC（PSCAD屬于裝置級仿真軟件）7. PSS/E美國8. MATLAB9. RTDS時仿真器大停電的影響是什么什么是電力系統(tǒng)的三道防線1 .第一道防線：繼電保護(hù)速斷2 .第二道防線：切機(jī)、快關(guān)、電氣制動、快速勵磁調(diào)節(jié)等3 .第三道防

4、線：低頻減載甩負(fù)荷、解列簡述提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的主要措施有哪些靜態(tài)穩(wěn)定：1 .采用自動勵磁調(diào)節(jié)裝置；2 .采用分裂導(dǎo)線；3 .提高線路的額定電壓等級；4 .改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減小電氣距離；5 .采用串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備；6 .采用并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備。暫態(tài)穩(wěn)定：1 .故障的快速切除和自動重合閘裝置的應(yīng)用；2 .發(fā)電機(jī)采用快速強(qiáng)行勵磁裝置；3 .采用電氣制動；4 .變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地；5 .通過快關(guān)和切機(jī)減小原動機(jī)出力；6 .高壓直流（HVDC輸電聯(lián)絡(luò)線的控制。什么是電網(wǎng)可用輸電能力（AT。第六部分：直接法穩(wěn)定分析怎樣用直接法判斷單機(jī)無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定性通過構(gòu)造能量函數(shù)直接法分析穩(wěn)定有何特點(diǎn)1 .計(jì)

5、算速度快2 .能夠給出穩(wěn)定裕度直接法對穩(wěn)定的評價結(jié)果怎樣1.比較保守熟悉本次課的有關(guān)概念。針對2例題，試采用數(shù)值積分法求解之。應(yīng)用直接法分析有關(guān)例題的穩(wěn)定性。解釋相關(guān)失穩(wěn)模式的含義。對于一個n機(jī)系統(tǒng)，有2n11種失穩(wěn)模式。對于一個特定運(yùn)行工況下的特定故障，在所有的失穩(wěn)模式中，必有一種是真正合理的，即實(shí)際系統(tǒng)將以這種模式趨于失穩(wěn)，稱為相關(guān)失穩(wěn)模式。對于某一系統(tǒng)，其失穩(wěn)模式與故障地點(diǎn)和故障類型等有緊密關(guān)系。多機(jī)系統(tǒng)的能量函數(shù)中，三種勢能的物理意義是什么轉(zhuǎn)子位置勢能：與轉(zhuǎn)子位置變化成正比；磁性勢能：與導(dǎo)納矩陣虛部有關(guān)；耗散勢能：與導(dǎo)納矩陣實(shí)部有關(guān)。直接法對穩(wěn)定的分析有何應(yīng)用其發(fā)展方向是什么直接法的研

6、究方向：1 .完善數(shù)學(xué)模型；2 .適應(yīng)各種擾動；3 .完善算法，改進(jìn)速度和精度；4 .與其它方法結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，如專家系統(tǒng)等；5 .擴(kuò)展直接法的應(yīng)用。直接法的應(yīng)用：1 .穩(wěn)定度的靈敏度分析；2 .動穩(wěn)定極限計(jì)算；3 .失穩(wěn)判斷；4 .啟動失穩(wěn)緊急自動控制；5 .大系統(tǒng)暫穩(wěn)分析；6 .電壓穩(wěn)定分析；7 .對時域仿真結(jié)果進(jìn)行分析。第七部分：時域仿真法什么是電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的時域仿真法亦稱逐步積分法(Stepbystep)或時域仿真法(TimeDomainSimulation)。將電力系統(tǒng)中各元件模型，根據(jù)它們之間的拓?fù)潢P(guān)系形成全系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(非線性的微分和代數(shù)方程組)，然后以穩(wěn)態(tài)工況即潮流解

7、為初值，求擾動下的數(shù)值解，即逐步求得系統(tǒng)狀態(tài)量和代數(shù)量隨時間的變化曲線，并根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子搖擺曲線來判別系統(tǒng)在大擾動下能否保持同步運(yùn)行，即暫態(tài)穩(wěn)定性。時域仿真法都有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，它的主要發(fā)展方向是說明時域仿真法的主要優(yōu)點(diǎn)：1 .是目前暫態(tài)穩(wěn)定分析的主流方法；2 .直觀、信息豐富、可獲得各種量隨時間變化的曲線；3 .可適應(yīng)各種元件模型及保護(hù)控制模型，可適應(yīng)各種元件非線性及離散操作、適應(yīng)有幾百臺機(jī)組、幾千條線路、幾千個母線的大規(guī)模系統(tǒng)；4 .可采用數(shù)值穩(wěn)定性好，并有良好工程精度的計(jì)算方法；5 .可采用節(jié)點(diǎn)編號優(yōu)化、稀疏矩陣技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等方法節(jié)省計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和機(jī)時；6 .可作為各種物理問題及控

8、制對策的時域分析和校驗(yàn)手段等等。時域仿真法的主要缺點(diǎn)：1 .逐步積分速度慢、耗費(fèi)機(jī)時；2 .可以判斷穩(wěn)定與否，但難以給出穩(wěn)定裕度，不能定量地描寫穩(wěn)定程度；3 .是離線分析的主要方法，不能實(shí)現(xiàn)在線安全分析；4 .對于大量輸出的信息利用率低、效益差；5 .對于低頻振蕩問題的分析，只能給出時域信息，無頻域信息，物理透明度差，不利于控制對策的研究等等。時域仿真法的發(fā)展方向：1 .對于如勵磁和調(diào)速等控制系統(tǒng)，采用用戶自定義的模塊化子系統(tǒng)模型；2 .加入電磁暫態(tài)模型，適應(yīng)越來越多的電力電子設(shè)備的計(jì)算；3 .研究提高計(jì)算速度的硬件和軟件方法；4 .采用數(shù)字+模擬的混合仿真方式；5 .進(jìn)行模型參數(shù)的實(shí)時測定，

9、以提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度；6 .改善人機(jī)界面，提高數(shù)據(jù)庫的通用性；7 .加強(qiáng)對輸出結(jié)果的分析功能；8 .適應(yīng)中長期穩(wěn)定分析；9 .考慮概率因素的暫態(tài)穩(wěn)定分析；10 .與直接法結(jié)合的新方法；11 .研究與模式識別法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等非模型方法的結(jié)合。穩(wěn)定分析的數(shù)學(xué)模型是什么性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型分別包括系統(tǒng)中哪些部分的模型微分方程的構(gòu)成：1 .發(fā)電機(jī)磁鏈及電壓方程2 .發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程3 .勵磁系統(tǒng)方程4 .原動機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)方程5 .動態(tài)負(fù)荷模型代數(shù)方程的構(gòu)成：1 .網(wǎng)絡(luò)方程2 .發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓方程3 .靜態(tài)負(fù)荷模型小擾動和大擾動穩(wěn)定在分析方法上各有哪些特點(diǎn)小擾動穩(wěn)定即靜態(tài)穩(wěn)定的研究中，研究的是系統(tǒng)對微

10、小干擾的適應(yīng)能力，或者說考慮的是系統(tǒng)在運(yùn)行點(diǎn)處維持同步運(yùn)行的能力，系統(tǒng)是否能夠維持靜態(tài)穩(wěn)定主要與系統(tǒng)在擾動發(fā)生前的運(yùn)行方式有關(guān)，與小干擾的大小及具體發(fā)生地點(diǎn)無關(guān)，因此，通?？梢圆捎迷谶\(yùn)行點(diǎn)處線性化后的系統(tǒng)模型進(jìn)行特征根分析來判別系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。大擾動穩(wěn)定即電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，不僅與系統(tǒng)在擾動前的運(yùn)行方式有關(guān)，而且與擾動的類型、地點(diǎn)及持續(xù)時間有關(guān)，因此為了分析系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性必須對系統(tǒng)在特定擾動下的機(jī)電動態(tài)過程進(jìn)行詳細(xì)的分析，所以一般采用的是對全系統(tǒng)非線性狀態(tài)方程的數(shù)值積分法進(jìn)行對系統(tǒng)動態(tài)過程的時域仿真，通過對計(jì)算得到的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)（如轉(zhuǎn)子角）的動態(tài)過程的分析判別系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。用時域仿真

11、法進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定分析時的主要步驟是什么數(shù)值積分法中仿真步長越小越好嗎（數(shù)值穩(wěn)定性問題）第八部分：小擾動穩(wěn)定與低頻振蕩什么是低頻振蕩簡單說明低頻振蕩的頻率是多少。電力系統(tǒng)在動態(tài)過程中可能出現(xiàn)多種類型的振蕩，如電磁振蕩、機(jī)械振蕩、機(jī)電振蕩及機(jī)電扭振互作用等。常見的機(jī)電振蕩是發(fā)電機(jī)組間功率的動態(tài)振蕩。振蕩時的能量是通過電氣聯(lián)系傳遞的，表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)的電氣功率和功角的變化。當(dāng)振蕩較嚴(yán)重時，系統(tǒng)不能維持同步運(yùn)行，穩(wěn)定破壞。機(jī)電振蕩的頻率較低，一般在范圍內(nèi)，通常稱為低頻振蕩。查找有關(guān)資料，解釋什么是“汽容效應(yīng)”和“水錘效應(yīng)”“水錘效應(yīng)”是指在水管內(nèi)部，管內(nèi)壁光滑，水流動自如。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉，水流對閥門及

12、管壁，主要是閥門會產(chǎn)生一個壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，迅速達(dá)到最大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是正水錘。相反，關(guān)閉的閥門在突然打開后，也會產(chǎn)生水錘，叫負(fù)水錘，也有一定的破壞力，但沒有前者大。為什么有強(qiáng)行勵磁會使系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)阻尼見袁季修P132綜述抑制低頻振蕩的主要措施。一次系統(tǒng)中減小送端和受端間的電氣距離，增強(qiáng)網(wǎng)架，減少重負(fù)荷線路；二次系統(tǒng)中采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器作勵磁附加控制，適當(dāng)整定PSS參數(shù)可以提供抑制低頻振蕩的附加阻尼力矩。你認(rèn)為PMU勺應(yīng)用前景如何第九部分：次同步諧振與扭振何謂次同步諧陣和扭振發(fā)電機(jī)的大軸可以看成若干集中質(zhì)量塊的彈性連接，次同步振蕩俄物理本質(zhì)是受擾軸系中的各質(zhì)塊在

13、同步旋轉(zhuǎn)的同時，有相對的扭轉(zhuǎn)振蕩，從而造成軸系的疲勞損壞，這種扭振頻率一般高于低頻振蕩而低于同步頻率，稱為次同步振蕩。（fe低于同步頻率fn）的電磁兩種不同類型的振蕩為什么會產(chǎn)生共振表現(xiàn)為電磁振蕩和機(jī)械系統(tǒng)扭振的相互作用。如電力系統(tǒng)中出現(xiàn)頻率為振蕩，發(fā)電機(jī)定子電流中的頻率為fe人的電流分量將在以fn速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子直流繞組中產(chǎn)生頻率為(fn-fe)的交變力矩，如果軸系的自然振蕩頻率f=fnfe人，則將引起軸系的扭轉(zhuǎn)諧振。這種機(jī)電扭振互作用通常稱為次同步諧振，可能嚴(yán)重?fù)p壞機(jī)組。第十部分：HVDC請說明HVDC勺主要技術(shù)優(yōu)勢和缺點(diǎn)是什么HVDC勺技術(shù)優(yōu)勢：1 .沒有穩(wěn)定問題，可以提高互聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定水

14、平；2 .可以作為大系統(tǒng)互聯(lián)的分割點(diǎn)；3 .能實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)控制，如定電壓控制、定功率控制、定電流控制等，而且相應(yīng)速度快；4 .輸電線電壓分布平穩(wěn)，沒有無功問題，沒有充電功率，不需要電抗器補(bǔ)償；5 .可以聯(lián)系兩個不同頻率的系統(tǒng)；6 .輸送相同功率時，線路造價低；7 .線路有功損耗??；8 .適合長距離輸電；9 .適宜海底電纜輸電；10 .能限制系統(tǒng)的短路電流；11 .調(diào)節(jié)速度快，運(yùn)行可靠；12 .兩端輸電方式易于擴(kuò)建。HVDC勺缺點(diǎn)：1 .換流站造價較高；2 .換流器運(yùn)行時消耗無功較多；3 .可控硅元件過載能力差；4 .整流設(shè)備是諧波源；5 .無直流斷路器；6 .對大地和海水回路中的金屬物體有腐蝕作

15、用；7 .只能實(shí)現(xiàn)兩端直流，無多端直流；8 .接地技術(shù)復(fù)雜；9 .在絕緣方面比交流要求高。說明HVDCfe要有哪些應(yīng)用HVDC勺應(yīng)用：1 .遠(yuǎn)距離大功率送電；2 .海底電纜送電；3 .交流系統(tǒng)間的非同步聯(lián)絡(luò)；4 .互聯(lián)大系統(tǒng)限制短路電流的措施；5 .向大城市高密度負(fù)荷中心供電；6 .提高互聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定水平；7 .適合一些新能源發(fā)電。兩端直流輸電系統(tǒng)主要分為幾種類型1 .單極一線一地制2 .單極兩線制3 .雙極兩線一地制4 .雙極兩線制5 .雙極三線制什么是整流器的觸發(fā)角控制第H一部分：FACTSFACT限術(shù)的定義是什么定義一：FACTS是利用電力半導(dǎo)體構(gòu)成的移相變壓器、調(diào)壓器及串聯(lián)補(bǔ)償電容器等

16、電力電子裝置,通過改變線路阻抗和節(jié)點(diǎn)電壓相角以實(shí)現(xiàn)對交流潮流的有力控制。(1986,Hingorani)定義二：FACTS是可控硅構(gòu)成的移相器、靜止無功補(bǔ)償器、動態(tài)制動電阻、可控串聯(lián)補(bǔ)償器、有載調(diào)壓變壓器、故障電流限制器等裝置的總稱。(1988,Hingorani)定義三：FACTS的內(nèi)容進(jìn)一步擴(kuò)大為包含除高壓直流輸電(HVDC以外的所有應(yīng)用在輸電環(huán)節(jié)的電力電子裝置的總和。(1994,Hingorani)FACTS引入了電力電子裝置或其它靜態(tài)控制裝置定義四：為提高系統(tǒng)的可控性和功率輸送能力,以后的交流電力系統(tǒng)。(1995,IEEE)FACT或置主要有哪些類型并聯(lián)型：1. 靜止無功補(bǔ)償器(SVC

17、StaticVarCompensator)2. 先進(jìn)的靜止無功發(fā)生器(ASVGAdvancedStaticVarGenerator)3. 有載調(diào)壓變壓器控制器(LTC,Load-TapChanger)4. 可控硅控制的制動電阻(TCBRThyristorControlledBarringResistor)5. 電池儲能系統(tǒng)(BESSBatteryEnergyStorageSystems)6. 超導(dǎo)儲能系統(tǒng)(SMESSuperconductingMagneticEnergyStorage)串聯(lián)型：1. 可控硅控制的串聯(lián)電容器(TCSCThyristorControlledSeriesCompensator)2. 可控硅投切的串聯(lián)電容器(TSSCThyristorSwitchedSeriesCompensator)3. 可控硅控制的移相變壓器(TCPSTThyristorControlledPhaseShiftingTransformer4. 靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSCStaticSynchronousSeriesCompensator)5. 相角差控制器(InterphasePowerController)6. HGK蕩阻尼器(HGHDamper7. 短路電流限制器(Fa