电力系统复习题(新)概要

暂态第1章稳态习题1.什么是电力系统？有哪些特点和基本要求？答：电力系统是由发电机、变压器、输电线路、用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统的特点是：电能不能大量储存，发电、供电、用电必须同时完成，过渡过程非常迅速。对电能质量要求很高，电能质量的优劣，直接影响各行各业。电力生产的事故，也是其它行业的灾难。电力系统的基本要求：①保证可靠地持续供电；②保证良好的电能质量；③保证系统运行的经济性。2.我国电力系统的现状如何？答：①发电装机容量、发电量持续增长。截止2007年底，全国新增装机容量10,009万千瓦，总量达到71,329万千瓦。其中，水电新增1,306.5万千瓦，火电新增8,158.35万千瓦。同时，华能玉环电厂、华电邹县电厂、国电泰州电厂共七台百万千瓦超超临界机组的相继投运，标志着中国已成功掌握世界先进的火力发电技术，电力工业已经开始进入“超超临界”时代。此外，中国电网建设快速发展，新增220千伏及以上输电线路回路长度4.15万公里，新增220千伏及以上变电设备容量18,848万千伏安。②电源结构不断调整。上大压小的举措提高了火电行业平均单机装机容量，增强了行业的总体经济效益，提高了环境效益。对于新能源的各项政策及规划，将引导降低火电在电力中的占比，增加水电、核电、风电的比例，优化电力结构。③西电东送和全国联网发展迅速。我国能源资源和电力负荷分布的不均衡性，决定了“西电东送”是我国的必然选择。西电东送重点在于输送水电电能。按照经济性原则，适度建设燃煤电站，实施西电东送。目前，西电东送已进入全面实施阶段：贵州到广东500千伏交、直流输变电工程已先后投产运行，向广东送电规模已达1088万千瓦。三峡到华东、广东±500千伏直流输变电工程先后投产。蒙西、山西、陕西地区向京津唐电网送电能力逐步增加。华北与东北、福建与华东、川渝与华中等一批联网工程已经投入运行，2003年跨区交换电量达到862亿千瓦时。截至2005年7月，除海南外已经初步实现了全国联网，初步实现了跨区域资源的优化配置，区域电网间的电力电量交换更加频繁，交易类型出现了中长期、短期、超短期、可中断交易等多种模式，呈现多样化的良好局面，由于跨区跨省电力交易比较活跃，部分联网输电通道长期保持大功率送电。西电东送、全国联网工程对调剂电力余缺、缓解电力供应紧张和促进资源优化配置起到重要作用。④可再生能源发电取得进步：A.风力发电建设规模逐步扩大。从“七五”开始建设风电场，到2004年底，内地已建成43个风电场，累计装机1292台，总装机容量达到76.4万千瓦，占全国电力装机的0.17%。单机容量达到2000千瓦。B.地热发电得到应用。到1993年底，西藏地热发电的总装机达到28.13兆瓦，约占全国地热发电装机(包括台湾在内)的94%；年发电量9700万千瓦时，占拉萨电网约20%。C.太阳能发电开始起步。至1999年，光伏发电系统累计装机容量超过13兆瓦。2004年建成容量为1兆瓦的太阳能发电系统，这是目前中国乃至亚洲总装机容量第一的并网光伏发电系统，同时，也是世界上为数不多的兆瓦级大型太阳能光伏发电系统之一。D.小水电建设取得巨大成绩。截止到2000年底，全国已建成小水电站4万多座，装机达2485万千瓦，占全国水电装机的32，4％，占世界小水电开发量的40％以上，年发电量800亿千瓦时，占全国水电发电量的36.27%。⑤结构性矛盾突出，技术升级任重道远：A.电源结构有待优化；B.电力生产主要技术指标与国际水平还有一定差距。3.电力系统有哪些控制？各种控制的特点是什么？答：（1）提高系统稳定的措施由快速励磁、电力系统稳定器（PSS）、电气制动、快关汽机和切机、串联补偿、静止无功补偿（SVC）、超导电磁蓄能和直流调制等。（2）维持系统频率的措施有低频减负荷、低频降电压、低频自起动、抽水蓄能机组低频抽水改发电、低频发电机解列、高频切机、高频减出力等。（3）预防线路过负荷的措施有过负荷切电源、过负荷切负荷等。电源：励磁控制（PSS）、调速控制（汽门、蝶阀）、AGC、电气制动等电网：断路器、HVDC、FACTS、有载调压、无功补偿设备等负荷：DSM（分时电价、峰谷电价）、拉闸限电等4.现代电力系统的一般特点是什么？答：大机组、大电网、高电压打破垄断，引入竞争，施行商业化运营电力电子技术应用，FACTS交流和直流互联系统大量新型负荷（信息电力）出现新技术应用5.潮流计算的概念时什么？目的是什么？其数学模型时什么？计算方法是什么？有何特点？（06，07真题）答：概念：是指电力系统在某一个稳态的正常运行方式下，电力网络各节点的电压和功率分布的计算。目的：（1）检查电力系统各元件是否过负荷；（2）检查电力系统各节点的电压是否满足电压质量的要求；（3）根据对各种运行方式的潮流分布计算，可以正确的选择系统接线方式，合理调整负荷，以保证电力系统安全、可靠地运行，向用户供给高质量的电能；（4）根据功率分布，可以选择电力系统的电气设备和导线截面积，可以为电力系统继电保护整定计算提供必要的数据等；（5）为电力系统扩建和规划提供依据；（6）为调压计算、经济运行计算、短路计算等提供必要的数据。数学模型为：潮流计算所用的电力网络系由变压器、输电线路、电容器、电抗器等静止线性元件所构成，并用集中参数表示的串联或并联等值支路来模拟。普遍采用节点法，公式如下：IYU或UZI,其展开式分别为：1nijijjIYU(1,2,...)in1njiijjUZI(1,2,...)in上四式中Y、Z、ijY、ijZ分别为节点导纳矩阵、节点阻抗矩阵及其相应的元素；n为电力系统节点数。在实际工程中应用的公式为：*1niijijjiPjQYUU(1,2,...)in或*1njjiijjjPjQUZU(1,2,...)in计算方法主要为：高斯-塞德尔法；牛顿法；快速解耦法。计算方法特点：（1）高斯-塞德尔法：原理简单，程序设计容易，占用内存省，但是收敛速度慢。（2）牛顿法：收敛速度快，具有良好的收敛可靠性，但是所需内存和迭代所需时间较高斯-塞德尔法多。（3）快速解耦法：较牛顿法显著较少了内存需量何计算量，缩短了迭代所需的时间，具有良好的收敛可靠性。6.谈谈电力系统的潮流控制何调整有哪些手段？（08年真题）答：（1）PV节点的无功能率越界何PQ节点的电压越界处理；（2）带负荷调压变压器抽头的调整；（3）互联系统区域间交换功率控制；（4）负荷静态特性的考虑第2章稳定性概述1.什么是电力系统的稳定问题？什么是功角稳定和电压稳定？答：电力系统的稳定问题是当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，能否经过一定的时间回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。电压稳定：电压稳定性，是指正常运行情况下或遭受干扰后电力系统维持所有母线电压在可以接受的稳态值的能力。运行着的电力系统在遭受干扰后的几秒或几分钟内，系统中一些母线电压可能经历大幅度、持续性的降低，从而使得系统的完整性遭到破坏，功率不能正常地传给用户。这种情况称为系统电压不稳定。功角稳定：指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。正常情况下，系统中各发电机以相同速度旋转，机间相对转子角度维持恒定，即处于同步运行状态，从而保证系统中任何节点的电压幅值和频率以及任何线路的传输功率为恒定值。如果系统在运行过程中受到某种干扰，干扰的影响将通过互联的电力网络传到各发电机节点，并使发电机的输出电功率相应发生改变，结果是使得在扰动瞬间各发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡，出现发电机转子不同程度的加速或减速，并导致各发电机之间转子相对角的变化。如这种转子角度的变化过程是随时间衰减的，并能最终恢复到扰动出现前的正常值或达到一个新的稳态值，则认为在这种运行方式和扰动形式下系统是功角稳定的。sindqXVEPe如果这种转子角度的变化随时间而加剧，并最终导致发电机间失去同步，则认为系统在该运行方式下对这种扰动形式是功角不稳定的。2.电力系统送端和受端稳定的特点是什么？答：电力系统送端需要功角稳定，受端需要电压稳定。3.常用的电力系统稳定计算的程序都有哪些？各有什么特点？答：1BPA美国PowerWorldSimulator美国2EUROSTAG法国和比利时3NETOMAC德国西门子公司4PSCAD/EMTDC5PSS/E美国6Matlab7RTDS实时仿真器8PSASP中国电科院4.大停电的影响是什么？5.什么是电力系统的三道防线？答：第一道防线：继电保护速断第一道防线是指正常运行方式下的电力系统受到单一故障扰动后，由继电保护装置正确动作迅速切除故障，保持电力系统稳定运行和电网的正常供电。第二道防线：切机、快关、电气制动、快速励磁调节等第二道防线是指正常运行方式下的电力系统受到较严重的故障扰动后，继电保护装置正确动作后，由切除发电机和切除负荷等稳定运行。第三道防线：低频减载甩负荷、解列第三道防线是指电力系统的稳定破坏后,由防止事故扩大的稳定控制施构成第三道防线。采取解列电网等措施防止系统全部崩溃，保证部分重要用户供电，避免长时间、大面积停电。6.简述提高电力系统静态稳定和暂态稳定的主要措施有哪些？答：提高电力系统静态稳定的主要措施：采用自动励磁调节装置；采用分裂导线；提高线路的额定电压等级；改善系统结构、减小电气距离；采用串联补偿设备；采用并联补偿设备。提高电力系统暂态稳定的主要措施：故障的快速切除和自动重合闸装置的应用；发电机采用快速强行励磁装置；采用电气制动；变压器中性点经小电阻接地；通过快关和切机减小原动机出力；高压直流（HVDC）输电联络线的控制；合理选择系统运行接线。7.什么是电网可用输电能力（ATC）？答：可用传输能力（ATC）的定义：ATC（AvailableTransferCapability）是输电网传输能力的一种度量标准，它反映出在已成交的传输容量基础上，输电网对市场交易还可提供的最大传输容量。它随时间的推移、电网结构的变化和断面的不同而改变。第三章时域仿真1.什么是电力系统暂态稳定分析的时域仿真法？答：电力系统暂态稳定分析的时域仿真法是将电力系统中各元件模型，根据它们之间的拓扑关系形成全系统的数学模型（非线性的微分和代数方程组），然后以稳态工况即潮流解为初值，求扰动下的数值解，即逐步求得系统状态量和代数量随时间的变化曲线，并根据发电机转子摇摆曲线来判别系统在大扰动下能否保持同步运行，即暂态稳定性。2.时域仿真法都有哪些优点和缺点，它的主要发展方向是说明？答：时域仿真法的主要优点：1直观、信息丰富、可获得各种量随时间变化的曲线；2可适应各种元件模型及保护控制模型，可适应各种元件非线性及离散操作、适应有几百台机组、几千条线路、几千个母线的大规模系统；3可采用数值稳定性好，并有良好工程精度的计算方法；4可采用节点编号优化、稀疏矩阵技术、并行计算技术等方法节省计算机的内存和机时；5可作为各种物理问题及控制对策的时域分析和校验手段等等。6是目前暂态稳定分析的主流方法；时域仿真法的主要缺点：1逐步积分速度慢、耗费机时；2可以判断稳定与否，但难以给出稳定裕度，不能定量地描写稳定程度；3是离线分析的主要方法，不能实现在线安全分析；4对于大量输出的信息利用率低、效益差；5对于低频振荡问题的分析，只能给出时域信息，无频域信息，物理透明度差，不利于控制对策的研究等等。它的主要发展方向是：2对于如励磁和调速等控制系统，采用用户自定义的模块化子系统模型；3加入电磁暂态模型，适应越来越多的电力电子设备的计算；4研究提高计算速度的硬件和软件方法；5采用数字＋模拟的混合仿真方式；6进行模型参数的实时测定，以提高计算结果的准确度；7改善人机界面，提高数据库的通用性；8加强对输出结果的分析功能；9适应中长期稳定分析；10考虑概率因素的暂态稳定分析；11与直接法结合的新方法；12研究与模式识别法、人工神经网络法等非模型方法的结合。3.稳定分析的数学模型是什么性质的数学模型