电力系统暂态分析总结

2024-08-07

电力系统暂态分析总结（精选7篇）

电力系统暂态分析总结篇1

第一章

概念：指一切不正常的相与相与地（对于中性点接地的系统）之间发生通路或同一绕组之间的匝间非正常连通的情况。类型：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。

2.电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害？

1）短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体

间将产生巨大的机械应力，可能破坏导体和它们的支架。

2）比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备，会使设备发热增加，可能烧毁设备。

3）短路电流在短路点可能产生电弧，引发火灾。

4）短路时系统电压大幅度下降，对用户造成很大影响。严重时会导致系统电压崩溃，造成电网大面积

停电。

5）短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。这是短路故障的最严重后果。

6）发生不对称短路时，不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，干扰附

近的通信线路和信号系统，危及设备和人身安全。

7）不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏，破坏发电机的安全，缩短发电机的使用寿命。

目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式，从而为研究同步发电机的运行问题提供了一种简捷、准确的方法。

4.同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零？

变数：因为定子绕组的自感系数、互感系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕组的相对位置θ角有关，变化周期前两者为π，后者为2π。根本原因是在静止的定子空间有旋转的转子。常数：转子绕组随转子旋转，对于其电流产生的磁通，其此路的磁阻总不便，因此转子各绕组自感系数为常数，同理转子各绕组间的互感系数也为常数，两个直轴绕组互感系数也为常数。

零：因为无论转子的位置如何，转子的直轴绕组和交轴绕组永远互相垂直，因此它们之间的互感系数为零。

5.同步发电机三相短路后，短路电流包含哪些分量？各按什么时间常数衰减？

1）定子短路电流包含二倍频分量、直流分量和交流分量；励磁绕组的包含交流分量和直流分量；D轴阻尼绕组的包含交流分量和直流分量；Q轴阻尼包含交流分量。

2）定子绕组基频交流分量、励磁绕组直流分量和阻尼绕组直流分量在次暂态时按Td’’和Tq’’衰减，在暂态情况下按Td’衰减；定子绕组的直流分量、二倍频分量和励磁绕组交流分量按Ta衰减。

6.用物理过程分析同步发电机三相短路后各绕组短路电流包含哪些分量？

短路前，定子电流为iwo，转子电流为ifo；三相短路时，定子由于外接阻抗减小，引起一个强制交流分量△iw，定子绕组电流增大，相应电枢反应磁链增大。励磁绕组为保持磁链守恒，将增加一个直流分量△ifɑ，其切割定子使定子产生交流分量△iw’。

定子绕组中iwo，iw，iw’不能守恒，所以必产生一个脉动直流，可将其分解为恒定直流分量和二倍频交流分量。由于励磁绕组切割定子绕组磁场，因此励磁绕组与定子中脉动直流感应出一个交变电流△ifw。又因为D轴阻尼与励磁回路平行，所以同样含有交流分量和直流分量。

由于假设定子回路电阻为零，定子基频交流只有直轴方向电枢反应因此Q轴绕组中只有基频交流分量而没有直流分量。

第四章

1.额定转速同为3000转/分的汽轮发电机和水轮发电机，哪一个启动比较快？

水轮发电机启动较快。

水轮机极对数多于汽轮机的极对数，由n=60f/p得水轮机的额定转速小于汽轮机的转速，又因为惯性时间常数为Tj=2.74GD²n²/（1000SB），所以T正比于n²，所以水轮机的Tj比汽轮机小。

（1）电力系统稳定性：指当电力系统在某一运行状态下突然受到某种干扰后，能否经过一定时间后又

恢复到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的能力。（2）静态稳定：指电力系统收到小干扰后，不发生非周期性失步或自发振荡，自动恢复到初始运行状态的能力。（3）暂态稳定：指电力系统收到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程运行稳定性的能力。（4）区别：静态稳定中，受到的干扰很小，可以用平衡状态量上叠加一个小偏移量来表示，转子运动方程可以线性化，能用小干扰法和特征值等线性方法分析问题；暂态稳定中，由于受到大干扰，系统结构发生变化，不能将转子运动方程线性化，只能使用数值方法分析问题。

第五章

D>0时，当Δω>0，即转子转速高于同步速，阻尼功率PD为正，阻止转速升高。当Δω<0，转子转速低于同步速，阻尼功率为负，阻止转速进一步降低。故正阻尼对系统稳定性有利。D<0时，与上述相反，促使系统振荡失稳。

（1）无励磁调节时，系统静态稳定极限由SEq=0确定，它与PEq的功率极限一致，为图中的a点。（2）当发电机装有按某运行参数偏移量调节的比例式调节器时，如果放大倍数选择合适，可以大致保持Eq´= Eq´|0|=常数。静态稳定极限由S´Eq=0确定，它与P´Eq的功率极限一致，即图中的b点。

（3）当发电机装有按两个运行参数偏移量调节的比例式调节器，例如带电压校正器的复式励磁装置时，如电流放大倍数合适，稳定极限同样可与S´Eq=0对应，同时电压校正器也可使发电机大致保持恒定，则稳定极限运行点为图中的c点。

（4）在装有PSS或强力式调节器情况下，系统稳定极限运行点可达图中的d点，即PUG的最大功率，对应SUG=0。

（1）提高功率极限

1）采用自动调节励磁装置

2）减小元件电抗：a．采用分裂导线b.采用串联电容补偿c.改善系统结构及设置中间补偿设备3）提高线路额定电压等级（作用：a提高静态稳定性 b降低网损，提高经济性）（2）间接措施

1）改善系统结构：加强系统联系，使系统间距减小，稳定性更好，成为坚强的电网（如，增加输电回路数）

2）采用中间补偿设备：装设静止补偿设备SVC（使节点电压为常数，XdΣ减小，提高静态稳定性）作用：a.抑制电晕（根本作用）b.提高静态稳定性 c.调压

提高静稳原理：分裂导线电抗小，可以减小线路电抗，提高功率极限，从而提高静稳储备系数，提高静态稳定性。

5.串联电容作用？原理？

作用：a.提高静态稳定性（根本作用）b.调压 c.调控潮流 d.提高线路的输送能力（尤其风电）提高静稳原理：串联电容，是线路电抗减小（X=Xl—Xc），提高功率极限，从而提高静稳储备系数，提高静态稳定性。

第六章

功角δ随时间变化的曲线δ(t)称为摇摆曲线。用途：分析暂态稳定性。

提高暂态稳定性措施（根本原理：大扰动后发电机机械功率和电磁功率的差额(不平衡功率)）

一、改变制动功率 / 发电机输出的电磁功率（即提高Pe）

（一）故障的快速切除

从等面积定则角度解释，如果快速切除故障缩短了故障的持续时间，切除故障点的δ左移，减小了加速面积，增加了减速面积，提高了暂态稳定性。

另一方面，快速切除故障也可以使负荷中的电动机端电压迅速回升，减小电动机失速或停顿的危险，提高负荷稳定性。

（二）三相重合闸（自动重合闸）

瞬时性故障提高暂稳：减速面积增加，提高暂稳永久性故障降低暂稳：加速面积增加，降低暂稳

（三）单项自动重合闸

单相接地故障时，采用单项重合闸切除故障后相当

于单相断线，对暂态稳定性影响最小，此外，增加了减速面积，提高暂稳。

（四）对发电机施行强行励磁

使功角特性曲线更高，增加了减速面积。

当系统发生故障而使发电机端电压低于额定电压85%~90%时迅速而大幅度地增加励磁，从而提高发电机电动势，增加发电机输出的电磁功率。减小了发电机机械功率和电磁功率的差额。提高暂稳。

（五）电气制动

原因：增加了电磁功率，消耗了多余的机械功率，使发电机机械功率和电磁功率的差额减小，减小了加速面积，提高了暂态稳定性。

原理：串联接入的开关处于常闭状态，正常情况下电阻不起作用，故障情况下开关闭和，电阻消耗有功，在Pt不变的情况下Pe增加提高了暂稳。

并连接入的开关处于常开状态，故障时投入电阻，消耗多余的机械功率，使电磁功率增加，减小差额，提高暂态稳定性。

（六）变压器中性点经小电阻接地

是不对称接地短路故障时的电气制动，不对称故障时，零序电流流过变压器，中性点电阻引起了附加功率，消耗了故障后多余的机械功率，使故障期间的功角特性曲线更高，使电磁功率增加，减小了差额，提高暂稳。

但该措施只针对不对称故障中的接地故障（因为两相短路没有零序分量，对称故障中性点没有电流）。

（七）输电线路设置开关站

1.缩小了切除故障的范围，使切除故障后的功角特性曲线更高，增加了减速面积，提高了暂稳。、2.增设开关站使电网更坚强，稳定性能更好。

（八）输电线路采用强行串联电容补偿

1.故障后，X=XL—Xc，线路电抗减小，故障时的功角特性曲线更高，加速面积更小，暂态稳定性更高。2.不仅可进行参数补偿，还可向系统提供阻尼，抑制振荡，提高系统的静态稳定性和暂态稳定性。

二、改变原动功率 / 原动机输出的机械功率（即减小Pt）

(一)快速的自动调速系统或者快速关闭进汽门

1.发生短路时，保护装置或专门的检测控制装置使快速汽门动作，使原动机的功率迅速下降，以减小加速面积，并增大可能的减速面积，从而使系统在第一个摇摆周期保持暂态稳定。

2.为了减小发电机振荡幅度，在功角开始减小时重新开放汽门。重新开放汽门还可以避免系统失去部分有功电源。

(二)联锁切除部分发电机

故障时，切除部分发电机相当于减少了等效发电机组原动机功率。虽然这时等效发电机的电抗也增大了，致使功率特性略有下降，但总之，切除一台发电机能大大增大可能的减速面积，提高系统的暂态稳定性。

为防止系统频率和电压过分下降可能会引起频率崩溃或电压崩溃，最终导致系统失去稳定，在切除部分发电机之后，可以连锁切除部分负荷，或者根据频率和电压下降的情况来切除部分负荷。

加强了系统的联络，选用机组单元接线或扩大单元接线方式向远方的负荷中心输电，提高了系统暂态

稳定性，使电网更坚强。

三．系统失稳后的措施

（一）设置解列点

把故障区隔离开来，提高了暂稳。

如果所有其他提高稳定的措施均不能保持系统的稳定，可以将系统分解成几个独立部分。

（二）短期异步运行再同步所谓“黑启动”，是在全电网停电的情况下对电网恢复供电。在全网停电的情况下迅速恢复供电是当务之急。因此，必须事先准备好启动方案，一旦事件发生，就能按照负荷类型的重要程度先后以最快的速度迅速恢复全网供电，使系统因停电造成的损失最小。

电压方程： ua

磁链方程：

R



R0u

b

uRc



uRf

f00RD0



RQ

.

iaa.ibbi.cci.ffiD.

Di.Q

Q

aLaabMbacMcafMfaMDDaMQQa

Mab

LbbMcbMfbMDbMQbMacMbcLccMfcMDcMQcMafMbfMcfLffMDfMQfMaDMaDMcDMfDLDDMQD

MaQia

MbQibMcQic

MfQifMDQiD

LQQiQ

电力系统暂态分析总结篇2

提高供电可靠性一直是电力系统致力的首要目标。带电合环操作可以减少停电时间,是提高系统供电可靠性的一种重要方法[1,2]。电网正常运行时,不同母线所带的负荷区域之间的联络开关都是打开的。线路故障或者检修时,通过先停电隔离,再转供负荷的方式,可以在一定程度上减少停电时间,提高供电可靠性[3,4]。当前,转供负荷的实现方法是先将待转供负荷的线路从现有电源断开,再将它投运到另一个电源供电,操作过程中会有短时停电,这样既损失了电量,又造成负荷用户减产,影响正常的生产秩序,甚至可能导致重大的经济损失。此外,在执行合环操作时,由于合环点两侧电压或系统短路阻抗相差较大,使合环稳态电流和冲击电流过大,导致系统过电压、过电流,引起保护误动甚至设备损坏。瞬时合环电流过大还可能造成联络开关和线路过载,甚至发生爆炸,威胁操作人员的人身安全[5]。

目前,对合环操作问题的处理方式可纳为以下四种:一、工作人员根据运行经验判断合环操作可行性[6],但由于电力系统本身的复杂性,该方法具有较大的局限性;二、调度员根据潮流计算得到合环后稳态电流大小并以此来判断合环操作的可行性[7,8],但此方法不适用于暂态冲击电流过大导致合环失败的情形;三、利用离线分析工具,对合环操作进行模拟来判断合环条件,常见的软件有PSASP、BPA、PSCAD[9,10,11]等;四、根据电网实际情况开发专门的合环计算系统[12,13,14],这些系统大都采用等值的方法,工作量随着电网规模的增大呈指数递增。

鉴于以上原因,开发了基于机电-电磁暂态混合仿真的电网合环分析计算系统,用于判断电网合环操作的可行性。

1 机电暂态-电磁暂态混合仿真原理

1.1 机电暂态仿真与电磁暂态仿真

机电暂态仿真主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定性能[15];而电磁暂态仿真主要研究系统元件中电场和磁场以及相应的电压和电流的变化情况[16]。电力系统电磁暂态仿真和机电暂态仿真的仿真差异见表1[17,18,19]。

1.2 机电-电磁混合仿真的必要性

机电暂态仿真往往因为仿真步长较大,无法获得电气量更精细的变化结果,不能分析系统过电压、过电流等情况。当需要详细研究次同步谐振等电力系统复杂问题时,需采用电磁暂态仿真。但电磁暂态仿真模型复杂、计算量大,与之相关的网络常需等值简化,从而降低了计算分析的准确性。

为了解决上述问题,将电磁暂态计算与机电暂态计算进行实时接口,在一次仿真过程中同时实现对大规模电力系统的机电暂态仿真和局部网络的电磁暂态仿真,不但可以了解大系统暂态稳定过程的动态特性,而且有助于了解大系统中某一区域电网的详细暂态变化过程。

1.3 机电-电磁混合仿真接口等值电路

混合仿真时,整个网络分为机电暂态网络和电磁暂态网络。在对电磁暂态网络进行仿真时,接入机电暂态网络的戴维南等值电路,如图1(a)所示;在对机电暂态网络进行仿真时,接入电磁暂态网络的诺顿等值电路,如图1(b)所示。由于机电暂态网络为三序相量网络,而电磁暂态网络为三相瞬时值网络,因此,还需要进行序-相变换以及瞬时值-相量变换。该等值电路对于有源网络和无源网络都适用。

1.4 机电-电磁混合仿真接口时序(图2)

由于机电暂态网络计算步长大于电磁暂态网络计算的步长,因此两个网络之间的数据交换是以机电暂态步长为单位进行的。以机电暂态网络计算步长为DTP=0.01 s、电磁暂态网络计算步长为DTE=0.001 s为例说明:机电暂态网络和电磁暂态网络在每个机电暂态网络积分时段,即t=0.01 s,0.02 s…时刻交换一次数据,其中初始化时机电暂态网络向电磁暂态网络发送正、负、零序等值阻抗阵及等值电势的初始值;在每一次数据交换时刻机电暂态网络向电磁暂态网络发送边界点的正、负、零序等值电势,电磁暂态网络向机电暂态网络发送边界点的正、负、零序电压和电流。在有故障或操作导致机电暂态网络结构发生变化时,机电暂态网络还需向电磁暂态网络发送机电暂态网络的正、负、零序等值阻抗阵。交换的数据均为两网在0.009 s、0.019s…t-DTE时刻的值。

上述为机电暂态网络和电磁暂态网络并行计算数据交换时序,在对计算时间要求不严的情况下,也可采用串行计算数据交换时序,这里不作介绍。

2 电网合环分析计算系统的设计与实现

考虑到机电-电磁混合仿真的优点以及现有解决方案的不足,比如电磁暂态仿真(如PSCAD)难以反映潮流转移情况,而机电暂态仿真(如PSASP)无法分析合环可能出现的过电压、过电流情况,本文介绍了基于机电-电磁暂态混合仿真的合环分析计算系统。

2.1 系统架构

输配电网合环仿真计算系统包括合环潮流计算与合环暂态计算两部分,合环潮流计算可得到合环稳态电流,合环暂态计算可得到合环冲击电流。系统架构如图3所示。

2.2 图形界面

系统能够实现地理图与厂站图相关联功能,即地理图上的每个厂站(如图4箭头所指厂站)都可与对应的厂站单线图(图5)关联,当合、解环操作涉及到该厂站时,可以方便切换到厂站单线图,观察到厂站断路器的具体开合情况。

2.3 计算功能模块

2.3.1 潮流计算模块

潮流计算是根据给定的电网结构、参数以及发电机、负荷等元件的运行条件,确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。合环计算系统提供多种计算方法(PQ分解法、牛顿法、最佳乘子法、PQ分解转牛顿法)供选择。与常规潮流计算相比,合环潮流计算包含了合环前与合环后两次潮流计算。通过潮流计算用户可以直观地发现合环操作可能带来的潮流转移及其他潮流不合理问题。

2.3.2 机电暂态仿真模块

合环机电暂态仿真模块主要用来计算合环冲击电流值,分析合环操作对系统稳定性的影响。与常规机电暂态仿真[20]计算相比,合环机电暂态仿真根据用户设定的合环点信息自动形成合环操作动作序列卡,不额外设定故障卡。合环机电暂态计算给出合环操作后系统暂态稳定性结论,计算得到的冲击电流与继电保护整定值相比较,判定合环操作是否可行。

2.3.3 机电-电磁暂态混合仿真模块

机电暂态-电磁暂态混合仿真根据设置的合环点信息,将合环点附近区域自动划为电磁暂态网络,其他部分为机电暂态网络,在一次仿真过程中实现对大规模电力系统的机电暂态仿真和局部合环点区域网络的电磁暂态仿真,通过计算得到不同合环相角对应的冲击电流瞬时值以及合环点附近各母线电压、各母线电流和功率的瞬时值,可进一步分析合环操作过电压情况。

系统具备开关统计功能,即对一个周期内的不同合环时刻进行逐个时间点的混合仿真,给出冲击电流值的变化区间,分析合环冲击电流最大(最恶劣)的情况。

3 关键技术

3.1 基于最大级数搜索算法的电磁暂态网络自动划分

电力系统中的同心松弛是指在大规模的电力系统中,若系统某处的参数发生了变化,如断线、母线功率变化等,则距该处最近的母线或线路受到的影响很大,而在距离较远的区域则影响较小。根据同心松弛原理,合环操作产生的过电压、冲击电流在合环点附近区域最为严重,而对较远区域的影响较小。因此,电磁暂态网络应以合环点为中心进行划分。

通常,进行混合仿真计算之前,需确定机电暂态网络(可一个或多个)和电磁暂态网络(可一个或多个),一般做法是先绘制系统单线图,在单线图上将电网划分为若干个相互独立的子网,然后检查网络分割结果的合理性。若单线图未完全画出,则很容易产生画面上相互独立的电网实际上还存在支路连接的情况,导致分网不成功。网络划分的结果,包括边界点、联络线等数据,存储在数据库中,可以提供给其他计算模块使用。对应一个工程可以有多套网络划分的方案,这些方案是可以在工程中保存的。将这种处理方式应用于合环计算系统会带来许多不便:首先,大规模电网中合环点可能有成百上千个,也就是说,每次进行合环计算都将面临分网工作;其次,已有的分网方案存储后,一旦潮流变化,这些方案将不再适用;此外,若电网数据更新,整个工程变化,原有的存储方案将不复存在。

基于上述考虑,提出基于最大级数搜索算法的电磁暂态网络自动划分方法,该方法根据设定的合环点信息,自动将合环点附近区域电网作为电磁暂态网络,由拓扑程序确定边界点和联络线,保证与机电暂态网络的独立性,其基本原理可解释如下:将合环点两侧母线作为同一母线定义为初始母线,同时定义具有阻抗的支路作为单元级数。此外,用户还可以选择是否将“死岛”合并到电磁暂态网络。

在混合仿真配置页包含了最大搜索级数的选项,例如设置最大搜索级数为X,则所有距离初始母线不大于X条单元级数的母线与合环点两侧母线一起构成电磁暂态网络母线集合,所有与电磁暂态网络外的母线有联系的支路都划分到机电暂态网络。如图6中,设最大搜索级数为1,那么所有距离合环线路1条及以内的网络(粗线标注)都被划为电磁网络,其余则为机电网络部分。

3.2 机电暂态模型到电磁暂态模型的自动转换算法

通常,进行混合仿真计算之前、除了确定电磁暂态网络,还需建立电磁暂态仿真程序并进入电磁暂态网络相对应的电磁暂态工程算例:首先设置机电暂态工程路径及作业名称,添加接口元件并选择相应母线;其次建立电磁暂态网络所有元件,录入元件参数;最后根据潮流计算的结果填写相应电磁暂态工程潮流初始值(包括母线电压幅值和相角、发电机功率等)。这是一个繁琐的过程,随着电磁暂态网络规模的增大,相应的工作量也增加。

机电暂态模型到电磁暂态模型的自动转换算法避免了以往建立电磁暂态工程需手工录入大量参数的弊端。自动转换算法涉及的元件分为两类:第一类是简单元件,可定义为机电暂态模型参数与电磁暂态模型参数能够互相转换的元件,这类元件包括线路、变压器、负荷、电容器、电抗器等(这些元件在电网中占绝大多数,对于合环点附近的区域电网几乎是全部);其他参数不能互相转换的元件定义为第二类,即复杂元件,这类元件包括发电机、FACTS设备、直流输电线路等。在模型自动转换算法中,简单模型可直接转换,复杂模型需按照元件类型与名称建立电磁暂态模型文件库,以备在模型转换过程中进行检索,详细的转换流程如图7所示。

3.3 合环混合仿真计算的单机Windows并行算法

以往机电暂态-电磁暂态混合并行仿真通常依赖于计算机群,以实现较快的计算性能。现有的Windows系统微机硬件进步速度很快,目前市场上双核及以上微机已经相当普及,为充分利用计算机硬件资源,利用微机CPU多核处理能力,同时也为了降低合环计算系统软件的应用成本,电网合环分析计算系统在单机上实现合环混合仿真计算的并行算法(图8)。

合环混合仿真算例包含机电暂态子网和电磁暂态子网各一个,Windows并行计算时有3个进程,分别为机电暂态计算进程、电磁暂态计算进程和IO进程。每个计算进程都与界面建立Socket通信;每个计算进程与IO进程之间建立MPIFIFO通信,用于文件输出。

4 算例及结果分析

本文针对新疆喀什电网(图4)的四个变电站组成的环形电网(图4方框标示,放大图如图9)进行合环分析。

首先进行潮流计算,包括基本潮流及合(解)环潮流。本例中选择的合环点为天色断,解环点为天巴断。潮流计算结果可直接在单线图上显示,也可通过潮流报表输出或在信息反馈栏的合环数据比较框(图10)显示。合环数据比较框中所列比较项为用户关心线路的合环前后数据比较,包括线路两侧电压、功率等信息,方便用户比较合环前后潮流,本例中选择的是天色交流线以及天巴交流线作为监测量。

接着进行机电暂态仿真及机电-电磁暂态混合仿真。仿真开始后,可以通过实时监测曲线窗口直观观察所关心电气量的变化曲线。机电暂态仿真结果可以通过摘要信息和报表曲线两种方式输出。

机电-电磁暂态混合仿真前需进行机电、电磁网络划分。一般来说,最大支路搜索数选择1即可满足计算精度要求。仿真开始后,用户可以通过实时监测窗口监测所选电气量随时间的变化情况。除了通过摘要信息和报表曲线方式,用户还可以在曲线阅览室查看混合暂态仿真结果(图11)。

除了上述两种仿真,系统还设有“开关统计”仿真功能,本例中开关统计次数设为10,即在一个周波内对系统进行10次混合暂态仿真,分析了在不同角度下系统合环的情况。理论上开关统计次数越多,仿真结果更接近实际情况,但仿真时间也会相应增长,开关统计次数的结果查看与混合暂态仿真相同。

本系统提供合环计算报告,包括潮流结果报告、机电暂态报告、混合仿真报告(图12)以及综合报告,用户可以对合环结果以及重要数据一目了然。

潮流结果报告提供了合环前线路两侧的母线电压及相角差,若差值过大,用户可直接判断合环操作不可行。机电暂态报告主要提供合环时刻的最大冲击电流值,将其与最大允许电流值比较,判断合环操作是否可行。此外,机电暂态计算结果报告还提供了合环线路的电流变化趋势图。混合仿真计算结果报告提供了过电压分析结果以及混合暂态计算得到的最大、最小冲击电流值(若不执行开关统计,则最小电流冲击值为空)。结果与允许最大电流值及允许电流超出时间比较,判断合环操作的可行性。此外,混合仿真计算报告还提供了最恶劣合环情况电流变化趋势图(若开关统计次数大于1,则为最大冲击电流对应的那一次合环)。合环计算综合报告是将潮流计算结果、机电暂态计算结果及混合仿真计算结果报告中用户较关注的数据提炼到一张报告,用户可以直观的看到计算结果。

5 结论

根据机电-电磁混合仿真原理,设计了电网合环分析计算系统。该系统基于Windows平台开发,通过基于最大级数搜索算法的电磁暂态网络自动划分及机电暂态模型自动转化为电磁暂态模型功能,为用户提供合环操作方便的同时,也提高了计算结果的准确性。通过潮流计算模块反映潮流转移情况,机电暂态计算可以得到合环稳态电流值与冲击电流值,通过机电-电磁混合仿真分析过电压情况,并通过对不同合环时刻仿真的开关统计功能,得到最恶劣合环情况。此外,本系统同时适用于各种电压等级电磁环网及同电压等级输配电网的合环操作。

摘要：为了提高电网的安全运行,开发了基于机电暂态-电磁暂态混合仿真原理的电网合环分析计算系统。利用机电-电磁混合仿真原理,提出了基于最大级数搜索算法的电磁网络自动划分方法,实现了机电暂态模型自动转换为电磁暂态模型的功能,并完成了地理图与厂站图相关联的功能,方便用户操作的同时提高了合环计算结果的准确性。利用开关统计功能,可以得到系统不同时刻的合环情况。通过对新疆喀什地区电网的合环仿真计算,其结果表明该系统能够提高合环操作的准确性,为合环操作提供了重要依据。

电力系统暂态分析总结篇3

【关键词】SGEAC法;电力系统;暂态稳定分析;紧急控制

前言

根据SGEAC法的特点，给出了系统的稳定判据、临界机群识别和紧急控制方案的选择等详细步骤，设计了电力系统暂态稳定紧急控制自动计算程序[1]。在IEEE17机测试系统与实际大规模电力系统的支持下对各种失稳模拟环境进行了测试。测试结果表明，应用SGEAC法的电力系统自动计算程序的计算精度较高、计算速度较快，具备一定实践应用价值。

一、基于SGEAC法的电力系统暂态稳定分析

由于供电网络的分布较为复杂，电力系统的服务区域广阔，且整个体系的运转程序较为复杂，因此，电网如若发生故障，则会对诸多领域造成影响。通过电力系统的暂态稳定分析，能够在一定程度上根据SGEAC暂态稳定分析策略的理论精髓，对电力系统进行全局稳定性测试。通过对结果的分析可知，应用SGEAC法能够反映出电力系统的全局稳定裕度[2]。可见，基于SGEAC法的电力系统暂态稳定分析的研究内容有一定的现实意义。

（一）电力系统暂态稳定分析的理论描述

在现实环境中，供电系统是一个较为复杂的体系，因其结点分布较为广泛，是众多国家基础设施建设及人们工作生活的重要支柱。对于电力系统的整体规划及运行过程而言，如若保证电网运行的高效性与稳定性，则要进行大量的暂态稳定分析，并针对相关的分析结果制定出电力系统的紧急控制策略，以便在实践过程中降低风险发生时的损失。

（二）电力系统暂态稳定分析的主要内容

一般情况下，电力系统在实际运行中可能会遇到各种因素的干扰，因此，就可能会造成系统内部发电机的输入机械功率与输出电磁功率失衡，在这种情形下，电力系统中各个机组的转子速度就会发生晃动，则会引起两种不同的后果：其一是晃动后停止，系统延续之前的运行状态继续运行，我们就可以评定该系统在受到干扰后是暂态稳定的;其二是机组发生晃动以后，导致发电机组内部出现了震荡，导致系统功率或电压不稳，则称其为电力系统处于非暂态稳定状态[3]。

（三）暂态稳定分析的目的及方法概述

暂态稳定分析是通过模拟某种故障场景，使电力系统受到较大干扰后，来测定电力系统的挡干扰能力的强弱，以便与采取一定的措施来控制系统维系暂态稳定，提高电力系统在运行过程中的安全性与稳定性。暂态稳定分析的方法一般采用数学方法，运用微分方程组的数值求解过程与函数计算过程来实现。在实际计算过程中，可能会产生一定的测量误差，会对分析结果造成影响。但从总体来看，在进行暂态稳定分析时要将可能出现计算误差的情况考虑进去，进而使分析结果更为精准，对实践有利。

二、基于SGEAC法的电力系统暂态稳定控制

SGEAC法，即单机等面积定则原理，该法将数值计算技术的特点与解释方法相整合。SGEAC法可以对发电机节点进行处理，进而保障电力系统的在运行过程中的性能稳定。

针对电力系统所进行的暂态稳定分析过程的关键是要能够达到快速且准确的数值计算要求。电力系统安全稳定紧急控制的过程是凭借特定装置的运作来实现的。在实践过程中，对于电力系统的暂态稳定实施有效控制的过程较为复杂，且判断的依据并不充分。但经测试表明，基于SGEAC法的电力系统暂态稳定控制较为有效，能够在一定程度上维系电力系统暂态稳定，保障系统运行的实效。

总之，暂态稳定分析与控制是电力系统正常运转过程中较为关键的管理步骤。关于电力系统暂态稳定分析和控制的研究内容较多，大部分的研究内容都需要首先假定关于电力系统运行情况的前提，但在现实运行过程中，往往与预设前提不符，因此，之前针对系统暂态分析与控制方面所进行的模拟分析与评估结果就会出现差异[4]。所以，在实践过程中，要不断增强电力系统的暂态稳定控制过程的效果。

结束语

通过对我国电力系統的研究，并且针对电力系统的暂态稳定状况进行分析，结合系统的运行状况，了解到不同等值机组暂态稳定的一致性以及各等值机组机械功率的调节对暂态稳定的影响。基于SGEAC法的电力系统的暂态稳定分析和紧急控制过程与结果均与理论研究内容相一致，具备一定的现实意义与应用价值。

参考文献

[1]王科，游大海，尹项根，叶磊，黄若寅，吴俊春.基于支路势能脊的电力系统暂态稳定分析和临界割集识别[J].电工技术学报，2013，11（11）：268-269.

[2]武同心，吕晓祥，王建全.Duhamel数值积分算法在电力系统暂态稳定分析中的应用[J].机电工程，2013，06（06）：743-745.

[3]李晨，蒋德珑，程生安.电力系统暂态稳定分析方法的现状与发展[J].现代电子技术，2012，08（16）：189-190.

电力系统分析总结篇4

负荷组成的系统。电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。

动力系统：电力系统和动力部分的总和。

2.电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5）

答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。但难以表示各主要电机电器间的联系。

电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。

3.电力系统运行的特点和要求是什么？（p5）

答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。（2）电能不能大量储存。(3)生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割。（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。（5）对电能质量的要求颇为严格。要求：（1）保证可靠的持续供电。（2）保证良好的电能质量。（3）保证系统运行的经济性。

4.电网互联的优缺点是什么？（p7）

答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。

5.我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？（p8-9）

答：额定电压等级有（kV）：3、6、10、20、35、60、110、154、220、330、500、750、1000平均额定电压有（kV）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525

系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。变压器一次接发电机比额定电压高5%，接线路为额定电压；二次接线路比额定电压高10%，变压器如果直接接负荷，则这一侧比额定电压高5%。

6.电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？（p8）

答：三相功率S和线电压U、线电流I之间的固定关系为。当功率一定时电压越高电流越小，导线的载流面积越小，投资越小；但电压越高对绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等绝缘设备投资越大。综合考虑，对应一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线路电压。但从设备制造角度考虑，又不应任意确定线路电压。考虑到现有的实际情况和进一步发展，我国国家标准规定了标准电压等级。

7.导线型号LGJ-300/40中各字母和数字代表什么?（p27）

答：L表示铝，G表示钢，J表示多股导线绞合。300表示铝线额定截面积为300，40表示钢线额定截面积为40。

什么是电晕现象,它和输电线路的哪个参数有关?

答：电晕指在强电磁场作用下导线周围空气的电离现象。它和输电线路的电导G有关。

9.我国中性点接地方式有几种?为什么110kv以上电网采用中性点直接接地?110kv以下电网采用中性点不接地方式?(p10-11)

答:有不接地、直接接地、经消弧线圈接地三种接地方式。110kv以上电网采用中性点直接接地防止单相故障时某一相的电压过高。110kv以下电网采用中性点不接地方式可提高供电可靠性。

10.架空输电线路为什么要进行换位?(p28-29)答：为了平衡线路的三相参数。

11.中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时,各相对地电压有什么变化?单相接地电流的性质如何?怎样计算?（p11）

答：故障相电压等于0，非故障相电压升高倍。单相接地电流为容性。（计算见书p11.）

12.电力系统的接线方式有哪些？各自的优缺点有哪些?（p7）

答：接线方式:有备用接线和无备用接线。

有备用接线优点：提高供电可靠性，电压质量高。缺点：不够经济。

无备用接线优点：简单，经济，运行方便。缺点：供电可靠性差。

14.按结构区分，电力线路主要有哪几类？（p26）答：架空线路和电缆线路。

15.架空线路主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？（p26）

答：有导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具等构成。作用：(1):导线：传输电能。

（2）避雷线：将雷电流引入大地以保护电力线路免受雷击。

（3）杆塔：支持导线和避雷线。

（4）绝缘子：使导线和杆塔间保持绝缘。

（5）金具：支持、接续、保护导线和避雷线，连接和保护绝缘子。

16.电力系统采用分裂导线有何作用？简要解释基本原理。（P27）答：改变导线周围的电磁场分布，减少电晕和线路电抗。

17.电力线路一般以什么样的等值电路来表示？（p46）答：π型。

18.什么是变压器的短路试验和空载试验？从这两个试验中可确定变压器的那些参数（p21）答：看电机书。短路试验确定电阻、电抗；空载试验确定电导和电纳

19.变压器短路电压百分数的含义是什么？p21答：含义是短路时变压器的漏抗压降。

20.双绕组变压器的等值电路与电力线路的等值电路有何异同？

答：电力线路的等值电路忽略了电导G=0；对地支路性质不同，线路为容性，变压器为感性

21、等值变压器模型是以什么样的等值电路来表示变压器的？有哪些特点？又是如何推导的？(p67/p21)答:有四种形式，详见课本（参考第37、38题解答）。

22、变压器的额定容量与其绕组的额定容量有什麽关系？绕组的额定容量对于计算变压器参数有什麽影响？何为三绕组变压器最大短路损耗？p22-p23 答:最大短路损耗指两个100%容量绕组中流过额定电流，另一个100%或50%容量绕组空载时的损耗。

23、何为负荷定义？何为综合用电负荷、供电负荷和发电负荷的定义和区别？p54答:负荷:电力系统中所有消耗功率的用电设备。

综合用电负荷：将工业、农业、邮电、交通、市政、商业以及城乡居民所消耗的功率总和相加。

供电负荷：就是综合用电负荷加上网络中的损耗功率。

发电负荷：供电负荷加上厂用电。

24、电力系统负荷曲线有哪些？他们有何用途？p54-p55

答：详见课本。

25、组成电力系统等值网络的基本条件是什么？如何把多电压级电力系统等值成用有名制表示的等值网络？答：进行电压等级归算可把多电压级电力系统等值成用有名制表示的等值网络。

26、标么值及其特点是什么？在电力系统计算中，基准值如何选择？（p60）

答：特点：没有单位，是个相对值。如何选择：基准值的单位与有名值的单位相同；阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间应该符合电路的基本关系。电压、电流的基准值为线电压、线电流。阻抗，导纳的基准值为相值。功率的基准值为三相功率。

27、电力系统参数用标幺值表示时，是否可以直接组成等值网络？为什么？p61-p65答：可以，28电力系统元件参数标么值得两种计算方法是否相同？为什么？答：相同。

30、电力线路阻抗中电压降落的纵分量和横分量的表达式是什么？其电压降落的计算公式是一相电压推导的，是否合适于线电压？为什么？（p75-76）答：合适于线电压。因为基准值一样。

31、什么叫电压降落？电压损耗？电压偏移？电压调整及输电效率？（p75-76）答：电压降落：线路始末两端的电压的相量之差。电压损耗：线路始末两端的电压的数值之差。

电压偏移：线路始端或末端电压与线路额定电压的数值之差。电压调整：线路末端空载与负载时电压的数值之差。输电效率：线路末端输出有功与线路始端输入有功的比。影响电压因素有哪些？

答：电压等级、导线的截面积、线路的长度、线路中的无功流动等。

33、什么叫运算功率？什么叫运算负荷？一个变电所的运算负荷如何计算?答：运算功率：将变电所或发电厂母线上所连线路对地电纳中无功功率的一半并入等值电源功率。

运算负荷：将变电所或发电厂母线上所连线路对地电纳中无功功率的一半并入等值负荷。

34、开式网络和环式网络潮流计算的内容及步骤是什么？答：开式网络步骤：1：作等值电路。2：化简。3：逐个递推求解。环式网络步骤：1：作等值电路。2：化简。3：逐步递推计算出各节点的运算功率，运算负荷，从电源点将网络打开计算初步的功率分布，求出功率分点，然后形成两个开式网络进行计算。

35、欲改变电力网络的有功功率和无功功率分布，分别需要调整网络的什么参数？答：调节相位可改变有功分布，调节电压可改变无功分布。

求环形网络中功率分布的力矩法计算公式是什么？用力矩法求出的功率分布是否考虑网络中的功率损耗和电压降落？p93

答：力矩法求出的功率分布没有考虑网络中的功率损耗和电压降落。

37力矩法计算公式在什麽情况下可以简化？如何简化？

答：力矩法计算公式在均一网中可以简化，将阻抗用线路长度代替。即：

38电力网络常用的数学模型有哪几种？答：节点电压法，回路电流法，割集电流法。

39、节点导纳矩阵有什么特点？节点导纳矩阵如何形成和修改（p115）？其阶数与电力系统的节点有什么关系？答：特点：方阵，对称阵，稀疏阵。阶数等于节点数

40在复杂电力系统潮流的计算机算法中，节点被分为几个类型，已知数和未知数是什么？(p126)

答：（1）PQ节点，已知注入功率P,Q 未知节点电压U和相角（2）PV节点，已知注入功率P,和电压U 未知注入无功Q和相角(3)平衡节点，已知节点电压U和相角，未知注入功率P,Q41、牛顿-拉夫逊法的基本原理是什么？其潮流计算的修正方程式是什么？用直角坐标形式表示的与用极坐标形式表示的不平衡方程式的个数有何不同？为什么？与节点导纳矩阵有什么关系？（P127-134）答：基本原理：非线性曲线局部线性化。

采用极坐标时，较采用直角坐标表示时少（n-m）个PV节点电压大小平方值的表示式。因对PV节点，采用极坐标表示时，待求的只有电压的相位角和注入无功功率，而采用直角坐标表示时，待求的有电压的实数部分、虚数部分和注入无功功率。前者的未知变量既少（n-m）个，方程式数也应相应少（n-m）个。

42、为什么牛顿-拉夫逊法对初值的要求比较严？

答:因为牛顿-拉夫逊法的基本思想是将函数或者方程进行泰勒展开,将非线性曲线局部线性化,在选择初值时,若选择不好，结果会有很大误差,甚至发散。

43、PQ分解法是如何简化而来的？它的修正方程式什么？有什么特点？(p142-144)

答：PQ分解法是由极坐标表示的牛拉法简化而来的。第一个简化：考虑了电力系统的一

些特征（如网络参数，所以各节点电压相位角的改变主要影响各元件中的有功功率潮流从而影响各节点的注入有功功率；各节点电压大小的改变主要影响各元件中的无功功率潮流从而影响各节点的注入无功功率。

第二个简化：将雅可比矩阵中H、L化简

44、电力系统频率偏高和偏低有哪些危害？(p201-202)

答：电力系统频率的频率变动会对用户、发电厂、电力系统产生不利的影响。1.对用户的影响：频率的变化将引起电动机转速的变化，从而影响产品质量，雷达、电子计算机等会因频率过低而无法运行；2.对发电厂的影响：频率降低时，风机和泵所能提供的风能和水能将迅速减少，影响锅炉的正常运行；频率降低时，将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，减短叶片寿命甚至使其断裂。频率降低时，变压器铁耗和励磁电流都将增加，引起升温，为保护变压器而不得不降低其负荷；3.对电力系统的影响：频率降低时，系统中的无功负荷会增加，进而影响系统，使其电压水平下降。

45、电力系统有功功率负荷变化情况与电力系统频率的一、二、三次调整有何关系？(p219)答：电力系统频率的一、二、三次调整分别对应电力系统的第一、二、三种负荷。频率的一次调整由系统中的所有发电机组分担，依靠调速器完成，只能做到有差调整；频率的二次调整由系统中的调频发电机组承担，依靠调频器完成，可做到无差；频率的三次调整由系统中所有按给定负荷曲线发电的发电机组分担。

46什么是备用容量？如何考虑电力系统的备用容量？备用容量存在形式有哪些？备用容量主要分为哪几种？各自用途是什么？(p175-176)

答：备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分。系统调度部门应及时确切的掌握系统中各发电厂的备用容量。备用容量存在形式是系统中可投入发电设备的可发功率。备用容量可分为：热备用、冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用。用途：热备用，指运转中的发电设备可能发的最大功率与系统发电负荷之差。冷备用，指未运转的发电设备可能发的最大功率。负荷备用，指调整系统中短时的负荷波动并担任计划外的负荷增加而设置的备用。事故备用，指用户在发电设备发生偶然性事故时，不受严重影响维持系统正常供电。检修备用，指使系统中发电设备能定期检修而设置的备用。国民经济备用，指计及负荷的超计划增长而设置的备用。

47、电力系统有功功率最优分配问题的主要内容有哪些？(p176-178)答：有有功功率电源的最优组合，和有功功率负荷的最优分配。

48、什么是机组耗量特征、比耗量和耗量微增率？比耗量和耗量微增率的单位相同，但其物理意义有何不同？(p179-180)

答：耗量特性，发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设备输入与输出的关系。比耗量，单位时间内输入能量与输出功率的比。耗量微增率，指耗量特性曲线上某一点切线的斜率

50、何为电力系统负荷的有功功率-频率静态特性？何为有功负荷的频率调节效应？(p206)答：电力系统负荷的有功功率-频率静态特性是一个斜率.有功负荷的频率调节效应：是一定频率下负荷随频率变化的变化率

51、何为发电机组有功功率-频率静态特性？何谓发电机组的单位调节功率？（p203-204）答：发电机组有功功率-频率静态特性就是发电机组中原动机机械功率的静态频率特性。发电机组的单位调节功率：

52、什么是调差系数？它与发电机组的单位调节功率的标么值有何关系？(p205)

答：它与发电机组的单位调节功率的标么值的关系是互为倒数

54、电力系统的一次调频、二次调频和三次调频有什麽区别？(p204-214)

答：电力系统频率的一、二、三次调整分别对应电力系统的第一、二、三种负荷。频率的一

次调整由系统中的所有发电机组分担，依靠调速器完成，只能做到有差调整；频率的二次调整由系统中的调频发电机组承担，依靠调频器完成，可做到无差；频率的三次调整由系统中所有按给定负荷曲线发电的发电机组分担

55、电力系统中无功负荷和无功损耗主要指什么？(p220)

答：无功功率负荷是指各种用电设备中除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功功率、为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外，大对数都要消耗无功功率。无功损耗，主要表现在变压器的励磁支路损耗和绕组漏抗损耗。

56、如何进行电力系统无功功率的平衡？在何种状态下才有意义？定期做电力系统无功功率平衡计算主要内容有那些？(P224)

答：无功功率平衡条件：。在系统的电压水平正常情况下才有意义。主要内容有

1、参考累积的运行资料确定未来的、有代表性的预想有功功率日负荷曲线。

2、确定出现无功功率日最大负荷使系统中有功功率的分配。

3、假设各无功功率电源的容量和配置情况以及某些枢纽点的电压水平。

4、计算系统中的潮流分布。

5、根据潮流分布情况统计出平衡关系式中各项数据，判断系统中无功功率能否平衡。

6、如果统计结果表明系统中无功功率有缺额，则应变更上列假设条件，重做潮流分布计算。而如果无功功率始终无法平衡，则应考虑增设无功电源。

57、电力系统中无功功率电源有哪些？其分别的工作原理是什么？(P221-223)

答：

1、发电机，是最基本的无功功率电源。

2、电容器和调相机，电容器只能向系统供应感性无功，其感应的无功功率与其端电压的平方成正比，调相机是只能发出无功功率的发电机。

3、静止补偿器和静止调相机，依靠的仍是其中的电容器。

4、并联电抗器，它不是电源而是负荷，用以吸取轻载和空载线路过剩的感性无功，它对高压远距离输电线路而言可以提高输送能力，降低过电压等作用。

58、电力系统中无功功率与节点电压有什麽关系？答：在有功充足时，无功的充足与否可以决定节点电压的高低，无功充足则电压高，无功不足则电压低。

59、电力系统中电压变动对用户有什么影响？(P236)答：电压变动会影响工农业生产产品的质量和产量，损耗设备，引起系统性的“电压崩溃”。造成大面积停电。电压降低异步电机转差率变大，使电动机各绕组电流增大，温度升高效率降低，缩短寿命。电炉会因电压过低而影响冶炼时间，从而影响产量。电压过高会使电气设备绝缘受损，尤其对于白炽灯电压高，其寿命将大为缩短，电压低其亮度和发光效率将大幅下降。

60、电力系统中无功功率最优分布主要包括哪些内容？其分别服从什么准则？(P227/P228)答：电力系统中无功功率最优分布主要包括无功功率电源的最优分布和无功功率负荷的最优补偿。无功功率电源最优分布服从等网损微增率准则，无功功率负荷的最优补偿服从最优网损微增率准则。

61、电力系统中电压中枢点一般选在何处？电压中枢点调压方式有哪几种？哪一种方式容易实现？哪一种最不容易实现？为什(P241)

答：一般选择下列母线作为中枢点，1、大型发电厂的高压母线（高压母线有多回出线时）。

2、枢纽变电所的二次母线。

3、有大量地方性负荷的发电厂母线。电压中枢点调压方式有

1、逆调压。

2、顺调压。

3、常调压。顺调压最易实现，逆调压最不容易实现。

62、电力系统电压调整的基本原理是什么？当电力系统无功功率不足时，是否可以通过改变变压器的变比调压？为什么？

答：原理是常常在电力系统中选择一些有代表性的点作为电压中枢点，运行人员监视中枢点电压将中枢点电压控制调整在允许的电压偏移范围，只要中枢点的电压质量满足要求，其他各点的电压质量基本上满足要求。当电力系统无功功率不足时不可以通过改变变压器的变比调压，因为这种调压方式只改变了系统的无功功率的流动，并没有产生新的无功，即使这一

处的无功得到了补充，会在其他地方更加缺少无功。

63、电压系统常见的调压措施有哪些?(四种,见填空十)答：有四种，1、改变发电机端电压

2、改变变压器的变比

3、借并联补偿设备调压

4、改变输电线路参数。

64、有载调压变压器与普通变压器有什麽区别？在什么情况下宜采用有载调压变压器？(P243)

答：区别是，有载变压器不仅可在有载情况下更改分接头，而且调节范围比较大，这是普通变压器没有的功能。一般如果系统中无功功率充足，凡采用普通变压器不能满足调压的场合如长线路供电、负荷变动很大系统间联络线两端的变压器以及某些发电厂的变压器，均可采用有载调压变压器

66、并联电容器补偿和串联电容器补偿有什么特点？其在电力系统中使用情况如何(P245)答：并联电容器补偿是对系统进行无功补偿，串联电容器补偿是改变了线路的参数。以下为暂态部分

67、什么是电力系统短路故障？电力系统短路的类型有哪些？哪些类型与中性点接地方式有关？(P3)

答：短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。短路类型有三相短路、两相短路、单相短路接地、两相短路接地。单相短路接地、两相短路接地与中性点接地方式有关。

68、什么是横向故障？什么是纵向故障？(P5)

答：横向故障是相与相之间的故障。纵向故障是断线故障。

69、什么时短路？简述短路的现象和危害？(P1-2)

答：短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。危害有发热、电动力效应、电网中电压降低、干扰通信设备、改变电网的结构破坏系统的稳定。

70、无限大功率电源的特点是什么？(P11)

答：功率无限大，电压恒定，内阻为零，频率恒定。

71、什么是短路冲击电流？出现冲击电流的条件是什么？(P13)

答：是指短路发生在电感电路中、短路前为空载情况下的最大瞬时值。

条件是电路为空载下的感性电路（即φ≈90°）

72、无限大容量电源供电系统发生对称三相短路周期分量是否衰减？(P13)答：不衰减。

73、无限大容量电源供电系统发生对称三相短路是否每一相都出现冲击电流？

答：不是每一相都有冲击电流。只是某一相可能出现冲击电流。

75、无限大容量电源供电系统短路电流含哪些分量？交流分量、直流分量都衰减吗？衰减常数如何确定？(P11)

答：含有直流分量、交流分量，其中交流分量不衰减，直流分量衰减。衰减常数Ta=L/R。

76、如何算转移电抗？转移电抗和计算电抗有什么关系？(P83)

答：转移电抗就是消去中间节点后，网型网络中电源与短路点间的阻抗，将各电源的转移电抗，按该电源发电机的额定功率归算就是各电源的计算电抗。

77、简述运算曲线法计算三相短路电流步骤？(P81)

答：

1、化简网络，得到各电源电动势与短路节点间的转移电抗。

2、求各电源的计算电抗。

3、按时刻t和计算电抗查运算曲线，得到各电源送至f点的短路电流标幺值。

4、求3中各电流的有铭值，其和即为短路电流的有铭值。

78、用曲线法查出的各发电机电流后是否可直接相加得到短路点电流？

答：不能。因查曲线法查出的是各发电机的电流必须转换到同一基准之下才可直接相加。

79、简述利用对称分量法进行不对称故障分析的基本思路？(P90)

答：首先要列出各序的电压平衡方程，或者说必须求得各序对故障点的等值阻抗，然后组合故障处的边界条件，解方程即可算得故障处a相的各序分量，最后求得各相的量。（符合序网法）。

80、发电机零序电抗为什么与中性点接地有关？

答：中性点不接地时发电机无零序电抗，中性点接地时有零序电抗，因为不接地时零序电流无法流通，接地时零序电流可通过中性点流通。

82、系统三相短路电流一定大于单相短路电流吗？为什么？答：不一定。

84、变压器零序激磁电抗和正序激磁电抗是否相同？说明理由。电力线路通过零序电流时，有架空线与无架空线的零序电流通路有何不同？(P95/P101-109)

答：不相同。电力线路通过零序电流时，有架空线的线路可以在导线与架空地线形成回路，而无架空线的零序电流通路为导线与大地形成的回路。有架空线的零序电抗小。

85、发电机、变压器、线路的正序电抗与负序电抗是否相同？(P91-109)

答：发电机的正序与负序电抗不同，变压器、线路正序与负序电抗相同。

87、电源处与短路点哪一点的负序电压高？电源处负序电压值为多大？

系统分析与设计总结篇5

信息系统的五个组成部分：硬件、软件、规程（processes）、数据、人

SDLC（System Development Life Cycle 系统开发生命周期）包括：计划、分析、设计、实施、运维。替代方法：Prototyping（原型法）、CASE Tools（Computer-aided Software Engineering tools 计算机辅助软件工程工具）、JAD（Joint Application Design 联合应用设计）、RAD（Rapid Application Development 快速应用软件开发）、敏捷方法（Agile Methodologies）、极限编程（Extreme Programming）。

第二章计划

总体规划（Strategic planning）模型：诺兰模型（初始、蔓延、控制、集成、数据管理、信息管理）。

总体规划原则：支持企业总目标；面向各个管理层次；方法上摆脱信息系统对企业组织的依赖性；结构上具有良好的整体性；便于实施。

总体规划的方法：关键成功因素法、战略目标集转换法、企业系统计划法、信息系统规划与企业过程重组、信息系统规划和企业形象系统。

总体规划步骤：准备工作、组织机构调查、定义管理目标、定义管理功能、定义数据类、定义信息结构（划分子系统）、确定子系统实施顺序。准备工作

确定规划内容、成立规划小组、收集数据、制定计划、开好动员会。定义管理功能

资源的生命周期：产生、获得、服务、归宿识别管理功能：根据资源识别（OO）、根据决策与活动识别（SSAD）管理功能是管理各类资源的各种相关活动和决策的组合定义数据类

方法：实体法（如图2-1）、功能法（如图2-2）

两者组合形成初始功能数据类矩阵（图2-3）

图2-1

图2-2

图2-3 定义信息结构

划分子系统的方法：在初始功能数据矩阵中，排列数据类，使得矩阵中的C靠近主对角线。

确定子系统实施顺序

根据企业目标和技术约束确定

原则：子系统的需求程度与潜在的效益评估、技术约束分析

信息系统需求：Improved service(改善服务)、Better performance（更好的性能）、More information（更多的信息）、Stronger controls（更强的控制）、Encryption and biometric devices、Reduced cost（降低成本）

影响系统因素

内部：Strategic plan（总体规划）、Top managers（高层管理人员）、User requests（用户需求）、Information technology（信息技术）、department（部门）、Existing systems（现有系统）

外部：software/hardware vendors（软硬件供应商），technology（技术），suppliers，customers（客户），competitors（竞争者），the economy（经济），government（政府）

可行性分析

操作可行性（Operation feasibility）：系统在开发之后可以正常使用技术可行性（Technical feasibility）：开发系统所需要的技术资源经济可行性（Economical feasibility）：Total cost of ownership(TCO)总拥有成本

进度可行性（Schedule feasibility）

信息系统初步调查（Preliminary investigation）

Understand the problem（了解问题）

Define the scope and constraints（确定范围和约束）Perform fact-finding（进行实地考察）Estimate Feasibility（估计可行性）

Estimate development time/cost（评估项目成本、时间）Present results and recommendations（提出结果和建议）

第三章需求模型（Requirements Modeling）

系统分析阶段

包括：需求建模（Requirements Modeling）、企业建模（Enterprise Modeling）、开发策略（Development Strategy）

阶段交付物：系统需求文档（System Requirements document）

方法： JAD（Joint Application Development 联合应用程序开发）

RAD（Rapid Application Development 快速应用软件开发）

 Explain how systems analysts use a functional decomposition diagram(FDD)系统需求列表

输出、输入、处理、性能、控制、可扩展性（Scalability）、TCO（Total cost of ownership 总拥有成本）

实情考察方法（Fact-Finding）Interviews（访谈法）

documentation review（文档审查）observation（观察法）

questionnaires and surveys（问卷调查）sampling（抽样法）research（研究）访谈法步骤

1.Determine the people to interview（确定访谈人群）2.Establish objectives for the interview（确定访谈目标）3.Develop interview questions（设计问题）4.Prepare for the interview（准备访谈）5.Conduct the interview（实施）6.Document the interview（记录）7.Evaluate the interview（评估）抽样法方法

随机抽样（Random sample）

分层抽样（Stratified sample）

系统抽样（Systematic sample）

文档编写原则

Record information as soon as possible（尽快记录）

Use the simplest recording method（使用最简单的记录方法）Ensure that your work is understandable（能让他人理解）Organize your documentation material（合理组织材料）

第四章企业建模（Enterprise Modeling）

企业建模

产生：逻辑模型（Logical Model）

工具：Entity-relationship Diagrams（ERD E-R图）

Data Flow Diagrams（DFD 数据流程图）Data Dictionary（DD 数据字典）

Process Descriptions（PD 处理逻辑说明书）Query Analysis（QA 存取分析）

E-R图

关系种类：一对一、一对多、多对多数据流程图

符号（Gane and Sarson symbol）包括：processes（处理逻辑），data flows（数据流），data stores（数据存储），entities（外部实体）

种类：Context Diagram（第一层数据流程图，无数据存储）

Diagram 0（将第一层扩展，保持第一层的数据流）Lower-Level Diagram（子数据流程图）

Lower-Level Diagram画法：leveling（分层显示分层方法：Exploding、partitioning、decomposing）and balancing（前后数据流保持不变）

电力系统暂态分析总结篇6

1.项目人力资源管理包括项目团队组建和管理的各个过程，其作用是保证最有效的使用项目人力资源完成项目活动。

2.项目沟通管理是指对于项目过程中各种不同方式和不同内容的沟通活动的管理。

3.软件危机是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。

4.模型是运用某种图标工具对系统特征（包括静态特征和动态特征）的一种表示。

5.业务流程是指一个组织在完成其使命、实现其目标的过程中必需的、逻辑上相关的一组活动。

6.可行性研究的目的是说明该IT项目的实现在技术上、经济上和运行条件上的可行性。

7.需求分析是系统开发的一个重要步骤，是整个系统开发的基础。

8.逻辑模型在系统分析中起着重要的作用，是新系统设计的基础和依据。

9.概念设计是把用户的信息要求统一到一个整体逻辑结构中。

10.系统设计的主要任务是依据系统需求规格说明书，全面地确定系统应具有的功能和性能要求。

11.面向对象设计是在面向对象分析的基础上，增加实现的细节来完成的。

12.结构化设计的优点之一是通过分解技术，使得软件结构易于理解。

二．名词解释。（20）

1.项目管理是以项目为对象的系统管理方法，通过一个临时性专门机构的柔性组织，对项目进行高效率的计划、组织、指导和控制，以实现项目全过程的动态管理和项目目标的综合协调和优化。项目管理需要通过一个专门的组织实施，通过规划资源，从时间、成本、质量、客户关系等方面满足项目目标。

2.企业信息化战略(BIS)也称为信息技术战略，是企业战略的有机组成部分，是关于信息功能的目标及其实现的总体规划。从功能划分的角度来讲，企业信息化战略是一类独立的战略；从信息功能实现的角度来看，企业信息化战略又必须与企业战略相融合。企业信息化战略描述了企业未来的信息化蓝图，并描绘了如何获取与整合这些蓝图的能力。

3.数据库设计是指在特定的DBMS环境下开发数据库应用系统，并非设计DBMS本身。数据库设计所涉及的内容包括“结构特性的设计”和“行为特性的设计”两个方面。结构特性设计是指数据库总体概念的设计，它是一个反应不同用户需求的、实现数据共享的系统。结构特性是静态的。行为特性设计是指数据库用户的业务活动。一般而言，用户的业务活动通过应用程序访问和操作数据库，与结构特性有关。

4.系统分析是指运用一定的方法，对问题域和系统责任进行分析和理解，对其中的事物和它们之间的关系产生正确的认识，并产生一个符合用户需求，能够直接反映问题域和系统责任的模型及其详细说明。系统分析的主要任务是需求开发和管理。

5.活动图是状态图的一个特例，其中所有的状态都是动作状态，且转换都是由源状态中的动作完成触发的。活动图与特定的类活用里相关，特描述某个方法的内部表现，使用活动图可以表示由内部生成的动作驱动的事件流。

三．问答。（30）

1.原型法的优点和缺点：

优点：1）减少了开发时间，大大提高了系统开发效率。这主要是由于最终用户更加积极地参与系统的开发，尤其是信息系统需求的确定。

2）由于用户在看到原型以前往往很难理解和详细陈述其需求，而且用户所看到的是实际的工作模型而不是单调的语言或图来描述的需求，因此，通过原型法使信息需求的定义工作更为直观、简单。

3）通过一系列对原型的修改和完善，大大增加了用户对设计的满意程度，进而提高了信息

系统的质量。

4）减少了系统开发费用。

缺点：1）分析和设计上的深度不够，从而可能造成在未能很好地理解用户需求的情况下就着手程序代码的编写。

2）快速原型法中的第一个工作原型可能并不是一个最优方案。

3）通过原型法所开发的系统不具备灵活性，难以适应用户需求的变化。

4）工作原型不容易修改。

2.IT规划的作用是

1）全局性。从企业战略发展的高度出发，纵览全局，目标明确，规划整个企业信息系统的全景远景图，确保信息架构能更好地应付业务流程和组织的变化。

2）预警性。通过考察、借鉴和学习，总结成功经验，吸取失败教训，能有效预防各种信息化建设中易出现的问题，知道系统选型和项目实施，从而有效地规避、降低企业信息化的各种风险。

3）有序性。根据企业各方面的资源约束，以及企业的预算，按照轻重缓急给出信息化建设的阶段性目标。

4）经济性。始终考虑成本投入与产出的关系问题，降低成本，科学地确定信息化建设的投资，用较少的资金做更多的事情。依据信息化建设的目标和全局架构，避免无效投资、重复投资等。

5）集成性。整合信息资源，解决“信息孤岛”问题，确保各应用系统的整体集成。

6）挖掘潜在的应用系统。

3.逻辑模型是与实施无关的模型。他描述了系统的本质，即系统必须做什么，而与系统是如何实施的无关。也就是说，逻辑模型是用来描述数据的内容及处理功能的，而不关心这些功能是如何实现的。其优点是：

1）逻辑模型不考虑系统具体的实施方式，因而可以最大程度地发挥系统分析师的创造性。

2）逻辑模型减少了遗漏用户功能需求的风险。系统一旦实施，修正这种错去的费用极大。通过将系统做什么与如何去做分离开来，有助于更好地保持需求的完整性、准确性、一致性。

3）逻辑模型可以使系统开发人员以非技术语言或尽可能少的技术语言与最终用户进行交流。

4.交互图包括协作图和顺序图。协作图和顺序图都表示出了对象间的交互作用，但是他们侧重点不同。顺序图将交互关系表示为一个二维图。纵向是时间轴，时间沿竖线向下延伸。横向轴代表了在协作中各独立对象的类元角色。顺序图清楚地表示了交互作用中的时间顺序，但没有明确表示对象间的关系。协作图清楚地表示了对象间的关系，但时间顺序必须从顺序图中获得。顺序图常常用于表示方案，而协作图用于过程的详细设计。

5.三层结构由以下几部分组成：客户机、应用服务器和数据库服务器。实际上，B/S结构是将应用逻辑从客户机和数据库服务器中分离出来。三层结构的优点是：1）使客户端人机界面部分的程序开发工作得以简化。它不必关心业务逻辑是如何访问数据库的，只需把精力集中在人机界面上即可。

2）中间业务逻辑层包含了大量的供客户端程序调用的业务逻辑规则，以帮助其完成业务操作。它的优点就在于它所具有的可伸缩性，可使其随具体业务的变化而改变，但在客户层和数据服务层所做的改动较小，适合于快速开发。

3）数据服务层主要提供对数据库进行各种操作的方法。它主要由中间业务层来调用比昂完成业务逻辑，当数据库的结构确定后，对于它的改动也就比较小了。

4）系统的安全性得以提高。它可以对每个业务功能组件进行授权，限制了非法访问。

电力系统暂态分析总结篇7

关键词：电力系统工具箱,时域仿真,电力系统稳定器,自动励磁装置

电力系统暂态稳定性分析[1,2]的主要目的是检查系统在出现扰动情况下(如故障、切负荷、切机等),各发电机组间能否能够保持同步运行。如果能保持同步运行,我们称在这一扰动下系统是暂态稳定的。暂态稳定计算与系统的故障类型、运行状态、电网结构、元件模型选择、参数设定等方面有着紧密联系。随着电网规模迅速增大,暂态稳定性分析愈发受到重视,是系统动态安全评估的主要内容之一,也是电网运行人员的重要任务[1,2]。

电力系统暂态稳定性分析方法主要有两种:时域仿真法(Time Domain Simulation)与直接法(Direct method)。而时域仿真法通过系统拓扑关系建立基于联立微分与代数方程组的系统模型,在给定扰动下利用数值积分法,如隐式积分法、改进欧拉法、龙格库塔法等,逐步求取系统状态量和代数量随时间的变化曲线,由此判断系统的暂态稳定性分析[3]。

1 PSAT简介

PSAT[3]是Federico Milano博士开发的一款基于Matlab的电力系统静态和动态分析及控制工具箱。PSAT的主要部分是进行潮流计算和分析,此过程包含了状态变量的初始化过程,从而更好的对系统进行动态和静态的分析,为了提高对电力系统分析的准确性,PSAT提供了大量的静态的喝动态的模型:母线,传输线,变压器,平衡节点,PV节点,PQ节点,断路器,线路故障,电压依赖负荷,母线频率测量,频率依赖负荷,同步电机,感应电机,有载调压变压器,柔性交流输电系统等;同时还包含大量的实用工具:构建网络的SIMULINK库,设置参数的图形界面,用户自定义模型工具,图形方式输出,数据格式转化及命令记录工具。

以下是基于Matlab电力系统仿真箱的一些功能。标准潮流计算(Stantard Power Flow,PF)连续潮流(Continuation Power Flow,CPF)、最优潮流计算(Optimal Power Flow,OPF)、小扰动稳定分析(Small Signal Stability Transient,SSSA)、时域仿真(Time Domain Simulation,TD)电磁暂态仿真(Electrical Magnetic Transient,EMT)、图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)。从表1中我们可以看到本文应用的PSAT功能十分强大。

注:√表示该工具箱包含此项功能,—表示该工具箱不包含此项功能。

2电力系统稳定器的建模

2.1电力系统稳定器概述

电力系统稳定器(PSS)[4,5,6]是一种为抑制低频振荡而研究的一种附加励磁控制技术。它通过自动励磁调节器(Automatic Voltage Regulator)接入系统。它在励磁电压调节器中,引入领先于轴速度的附加信号,产生一个正阻尼转矩,去克服原励磁电压调节器中产生的负阻尼转矩作用。用于提高电力系统阻尼,解决低频振荡问题,是提高电力系统动态稳定性的重要措施之一。

2.2电力系统稳定器的建模

本文采用采用超前-滞后校正模型,将发电机的转速偏差Δω作为输入信号。传递函数如下:

式中:Up为第p台发电机的PSS输出信号,Twp为隔直环节的时间常数;T1p,T2p,T3p,T4p为超前-滞后环节的时间常数;Kp为PSS增益与隔直环节

时间常数的乘积。下面是PSS的传递函数框图。

PSS由(1),(2),(3)的量测环节,超前-滞后环节,隔直环节构成。

2.3电力系统稳定器参数设置

见图1。

3电力系统时域仿真

3.1数值积分法[1,2,7]

电力系统是一个复杂的高斯非线性系统,因此非线性时域仿真往往是最可信赖的分析手段。PSAT提供了完善的时域仿真功能,改进欧拉法以及梯形隐式积分法是其进行数值积分的2种可供选择的方法,这两种方法都是运用稳定规则和雅克比矩阵来评定没一步状态变量的方向[7]。假设一般时间t,时间间隔Δt,我们求解下列方程:

式(1)中,f和g代表微分方程和代数方程,fn是一个与积分法有关的函数。方程(1)是非线性的,它们的解是通过牛顿-拉夫逊(Newton-Raphson)算法交替循环计算状态和数字变量的增量Δxi和Δyi,并且不断更新实际的变量值,如下:

式(2),式(3)中Aci是取决于系统状态量与代数量的雅克比矩阵。式(3)为两类量迭代式,结束条件为达到最大迭代次数或增量满足指定精度ε0。这个循环将一直进行,直到到达最大的迭代次数,然后时间间隔Δt减小且算法继续进行。矩阵Aci和函数fni一般可通过向前欧拉法或梯形法求取。

3.2向前欧拉法

向前欧拉法是一阶分析法,与梯形法相比较具有更快的运算速度,但是计算精度较差。当迭代次数到达i次,矩阵Aci和函数fni由以下两式可求得。

式中In是单位矩阵,其它矩阵是代数微分方程的雅克比矩阵。

3.3梯形法

与之前的欧拉法相比,梯形法的计算结果比较准确,在电力系统分析中被广泛应用。梯形法求取Aci和fni的一种较为简单的模型如以下两式所示。符号含义与式(4),式(5)相同。

4算例仿真

4.1建立系统模型

先利用PSAT的simulink搭建出IEEE3机14节点的单线图,PSS参数见图1,其它各个元件参数和模型见文献[1]。将节点1设为松弛节点。G1,G2,G3,G4,G5均采用经典二阶模型,电力系统稳定器(PSS)通过自动励磁调节装置(AVR)接在发电机1上。将所有PQ节点设置为恒阻抗模型,选择Newton-Raphson算法,迭代次数为4次,整个仿真用时20 s。在t=1时,节点2和节点4之间的断路器断开,产生一个扰动。

4.2潮流分析

表2为故障发生后系统潮流的分布结果。线1,线8连接有发电机,可以输出或输入有功功率和无功功率,没有连接负载,故有功负载功率和无功负载功率为零;线4,线5,线9,线10,线11,线12,线13,线14只与负载相连,没有连接发电机,所以产生的有功功率和无功功率为零,线7既没有连接电机,也没有连接负载,故产生的功率和负载的功率均为零。

表3是系统总的有功和无功表。显示系统产生的无功和有功,负载线路损失的有功和无功。很好的从全局上显示潮流的分布。

4.3仿真结果分析

设置相关参数,加入扰动进行时域仿真。在t=1 s断路器断开,系统产生扰动。图2显示各个发电机前20 s的振荡状态。安装有PSS的G1振荡最小,G4,G5振荡最剧烈,其中G4在t=1.125时ω到达最低点为0.998 26;在t=3.375 s时ω最大为1.006 3。

从图3和图4我们可以看出母线1的电压在安装PSS前后的变化。未安装PSS时母线电压1在t=2.357达到最大为1.079 3,安装PSS后t=2.369时母线最高电压为1.063 8。可以看出在安装PSS后电压的振荡幅值有较少的下降。

5总结

本文应用Matlab电力系统工具箱对IEEE14系统进行了算列仿真,由以上分析可知,采用电力系统稳定装置后,对提高电力系统对低频振荡的恢复能力,无论是从质量上还是时间上都有很大的增强,可以大大减少由低频振荡引发的一些事故。PSAT具有良好的图形用户界面(GUI),使用方便,结果清晰,为学术研究提供了一个很好的平台。

参考文献

[1]焦艳杰,陈宇,陈枳州,等.计及PSS的电力系统时域仿真计算.四川电力技术,2009;4(32):88—91

[2]王金铭,高键.基于PSAT的电力系统时域仿真研究.科学技术与工程,2008;8(17):4802—4805

[3]汪恭恒.PSS对电力系统暂态稳定的影响分析.青海大学学报,2006;1(24):42—51

[4]张宁,张渭,韩勇.基于MATLAB的电力系统的潮流计算.西北水电,2004;4(3):63—65

[5]勒希,安平,张承学.电力系统机电暂态仿真软件.上海电力学院学报,2004;4(20):1—5

[6]黄英怀.电力系统分析综合的用户自定义模型.广东电力,2002;15(5):46—48

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