電力系統(tǒng)博士入學(xué)考試必備

1、學(xué)習(xí)-好資料 靜態(tài)安全分析的定義電力系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)的定義及其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系 安全性和可靠性的區(qū)別和聯(lián)系電力系統(tǒng)安全分析的內(nèi)容和流程 各種靜態(tài)等值的原理和特點(diǎn) 故障組的定義 預(yù)想事故分析的步驟 從安全角度來看，電力系統(tǒng)運(yùn)行的五種狀態(tài)是什么？簡述每種狀態(tài)的特點(diǎn)。（03A）電力系統(tǒng)的可靠性、 安全性和穩(wěn)定性各有什么含義？簡述各自的主要研究內(nèi)容。（03A、05A）什么是電力系統(tǒng)的可靠性？有哪些研究內(nèi)容？ （05B）什么是靜態(tài)安全分析和動態(tài)安全分析？安全分析是指應(yīng)用潮流計(jì)算方法，對運(yùn)行中的網(wǎng)絡(luò)或某一研究下的網(wǎng)絡(luò)，按N-1原則，研究一個個運(yùn)行元件因故障退出運(yùn)行后，網(wǎng)絡(luò)的安全性及安全裕度。靜態(tài)安全分析是研究

2、元件有無過負(fù)荷及母線電壓水平是否符合要求，有無越限，以檢驗(yàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和運(yùn)行方式是否滿足安全運(yùn)行的要求。動態(tài)安全分析是研究線路功率是否超穩(wěn)定極限。安全分析從功能上課分為兩大模塊：一塊為故障排序，即按N-1故障嚴(yán)重程度自動排序， 另一塊為阿娜全評估。 對靜態(tài)安全分析而言，也就是進(jìn)行潮流計(jì)算，動態(tài)安全分析則要進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算分析。安全分析（上題）的內(nèi)容和流程：安全分析的功能就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)使運(yùn)行人員及時獲得實(shí)時數(shù)據(jù)并對下一時刻中可能出現(xiàn)的事故進(jìn)行快速而詳盡的計(jì)算分析，從而得出較完整而準(zhǔn)確的結(jié)論。I鬪侖毘|j Fr1爾中taiIS*EI儷濟(jì)*殆秫!I電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性各有什么含義？簡述各自的

3、主要研究內(nèi)容。（可靠性和安全性的區(qū)別與聯(lián)系）可靠性：（安全性見第一題）為保證供電的持續(xù)性，也就是說，要求系統(tǒng)安全、可靠，首先應(yīng)明確安全性（security）和可靠性（reliability ）的定義。在早期的文獻(xiàn)中，這兩個術(shù)語有時混用。大體上說有兩種定 義方法，方法一：1）在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)或歷史統(tǒng)計(jì)方面，系統(tǒng)保證對負(fù)荷持續(xù)供電的能力，稱為可靠性。 它涉及到較長的時間段，是一個長時期持續(xù)供電的平均值概念，為此必須考慮眾多可能的運(yùn)行狀態(tài)及各種故障；2）在系統(tǒng)運(yùn)行方面，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，保證對負(fù)荷持續(xù)供電的能力，稱為安全性。 它涉及到系統(tǒng)的當(dāng)前現(xiàn)狀和突然發(fā)生的故障，因此是一個時變的或瞬時性的問題。方法

4、二：把事故下互聯(lián)系統(tǒng)持續(xù)供電的保證程度， 也稱為系統(tǒng)的可靠性， 認(rèn)為應(yīng)從下列兩方 面來評價(jià)所謂的可靠性；1）充裕性（或充裕度 adequacy ）：指在規(guī)定的（一般指列于檢修計(jì)劃之內(nèi)的）或未被 規(guī)定的發(fā)電、 輸電元件開斷情況下， 系統(tǒng)保證充分滿足所有用戶總電能需量的能力； 這時不應(yīng)出現(xiàn)主要設(shè)備違反容量定額與電壓限值的越限現(xiàn)象。2）安全性（或安全度 security ）：指在突發(fā)性故障引起的擾動下系統(tǒng)保證避免發(fā)生不可 控連鎖跳閘，或保證避免引起廣泛波及性供電中斷的能力。3）充裕性和安全性雖然都涉及系統(tǒng)供電持續(xù)性的中斷，但是充裕性是指一個或少量 輸、配電點(diǎn)因供電能力不夠充裕而引起的供電中斷； 安全

5、性則是指眾多的輸、 配電 點(diǎn)因受到廣泛波及性的跳閘而引起的大面積供電中斷。 在安全性的這一概念下， 偶 爾或個別的負(fù)荷供電中斷， 有時是可以接受的， 這主要取決于負(fù)荷本身的重要程度。4）為了定量地評價(jià)大型電力系統(tǒng)的可靠性， 需要有一些以概率方法為基礎(chǔ)的指標(biāo)。 依 據(jù)這些指標(biāo)來與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值相比較， 就可以判斷系統(tǒng)對故障所承受的風(fēng)險(xiǎn)度。 如： 故障事件的概率、頻率以及平均持續(xù)期等等。5）而對于系統(tǒng)安全性來說，雖然已有一般性的概念（如：鏈鎖作用、廣泛波及、不可 控等），但是對它們尚缺乏確切的定義以用來進(jìn)行定量評價(jià)。例如，鏈鎖跳閘的特 點(diǎn)是什么？多少線路跳閘才算是廣泛波及性故障等等。由于這些概念的定

6、義不明 確，以致無法從確立與概率型指標(biāo)相對比的標(biāo)準(zhǔn)。為此， 目前的安全性分析 （或簡稱安全分析） 仍大部局限于使用確定性方法。 這也就是利用潮流和穩(wěn)定程序?qū)ψ顕?yán) 重的事故情況進(jìn)行大量運(yùn)算，如果不發(fā)生不可拉鏈鎖跳閘和廣泛波及性的供電中 斷，就可認(rèn)為系統(tǒng)是安全的。電力系統(tǒng)的安全性：電力系統(tǒng)的安全性是指在設(shè)備不過負(fù)荷， 而且在它的網(wǎng)絡(luò)上的變量不偏離允許范圍的條 件下， 滿足它的負(fù)荷的能力。特別值得關(guān)注的是系統(tǒng)的突然改變、 其起因可能是內(nèi)擾（如當(dāng) 一個設(shè)備由于過負(fù)荷而故障停運(yùn)）或外擾（如當(dāng)一個設(shè)備被雷擊時） 伴隨這些改變的是暫 態(tài)擾動，許多設(shè)備可能過負(fù)荷或掉閘當(dāng)最終的穩(wěn)態(tài)建立起來時，系統(tǒng)可能缺乏發(fā)電容

7、量， 直到修復(fù)之前無法向所有負(fù)荷供電。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性： 當(dāng)電力系統(tǒng)收到擾動后， 能自動回復(fù)到原來的運(yùn)行狀態(tài)， 或者憑借控制設(shè)備的作用過渡 到新的穩(wěn)定狀態(tài)。 在電力系統(tǒng)中， 必須同時滿足同步運(yùn)行穩(wěn)定性、 頻率穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性 三種穩(wěn)定性要求。什么是電力系統(tǒng)的可靠性？有哪些研究內(nèi)容？ 電力系統(tǒng)可靠性是對電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)量不間斷地向電力用戶供 應(yīng)電力和電能量之能力的度量。電力系統(tǒng)可靠性包括充裕度和安全性兩個方面：1）充裕性是指電力系統(tǒng)維持連續(xù)供給用戶總的電力需求和總的電能量的能力， 同時考 慮到系統(tǒng)元件的計(jì)劃停運(yùn)及合理的期望非計(jì)劃停運(yùn)。充裕度又稱靜態(tài)可靠性，也 就是在靜態(tài)條件下

8、，電力系統(tǒng)滿足用戶對電力和電能量的能力。2）安全性是指電力系統(tǒng)承受突然發(fā)生的擾動， 例如突然短路或未預(yù)料到的短路或丟失 系統(tǒng)元件現(xiàn)象的能力。安全性也稱動態(tài)可靠性，即在動態(tài)條件下電力系統(tǒng)經(jīng)受住 突然擾動，并不簡短地向用戶提供電力和電能量的能力。電力系統(tǒng)規(guī)模很大，習(xí)慣上將電力系統(tǒng)分成若干子系統(tǒng)，可根據(jù)這些子系統(tǒng)的功能特點(diǎn)分別評估各子系統(tǒng)的可靠性?？煞譃椋?）發(fā)電系統(tǒng)可靠性： 是對統(tǒng)一并網(wǎng)后的全部發(fā)電機(jī)組按可接受標(biāo)準(zhǔn)及期望數(shù)量， 滿足 電力系統(tǒng)負(fù)荷電力和電能量需求之能力的度量。2）發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性： 是由統(tǒng)一并網(wǎng)后運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)綜合組成的發(fā)輸電 系統(tǒng)按可接受標(biāo)準(zhǔn)和期望數(shù)量向供電點(diǎn)供應(yīng)電力和

9、電能量之能力。 其可靠性包括充 裕度和安全性兩方面。3）輸電系統(tǒng)可靠性： 是對從電源點(diǎn)輸送電力到供電點(diǎn)按可接受標(biāo)準(zhǔn)及期望數(shù)量滿足供 電負(fù)荷電力和電能量需求之能力的度量。其可靠性包括充裕度和安全性兩方面。4）配電系統(tǒng)可靠性： 是對供電點(diǎn)到用戶， 包括配電變電所、 高低壓配電線路及接戶線 在內(nèi)的整個配電系統(tǒng)及設(shè)備按可接受標(biāo)準(zhǔn)及期望數(shù)量滿足供電電力和電能量需求 之能力的度量。5）發(fā)電廠變電所電氣主接線可靠性： 是對在組成主接線系統(tǒng)的元件 （斷路器、 變壓器、 隔離開關(guān)、 母線） 可靠性的指標(biāo)已知和可靠性準(zhǔn)則給定的條件下， 評估整個主接線 系統(tǒng)可靠性準(zhǔn)則滿足供電電力和電能量需求之能力的度量。電力系統(tǒng)可

10、靠性是通過定量的可靠性指標(biāo)來度量的。 一般可以由故障對電力用戶造成的 不良影響的概率、 頻率、持續(xù)時間、 故障引起的期望電力損失及期望電能量損失等指標(biāo)描述， 不同的子系統(tǒng)可以有專門的可靠性指標(biāo)。電力系統(tǒng)安全性量度？1）動態(tài)安全性度量，用它的英文名稱縮寫為 DSM。為了估計(jì)DSM,我們必須針對“下 一個偶然事故集” 中的每一個進(jìn)行分析計(jì)算其對系統(tǒng)影響的全部過程， 并對它進(jìn)行 負(fù)荷約束與運(yùn)行約束的校驗(yàn) 即使在快速計(jì)算機(jī)上， 這也會花去許多小時， 對于實(shí) 時運(yùn)行的安全校驗(yàn)這就太長了。2）靜態(tài)安全性度量，用 SSM表示為了估計(jì)它，首先要猜測在每個偶然事故下系統(tǒng)會 達(dá)到的終極景象（終極景象是不知道的，是

11、推測的） 。然后針對這個終極景象計(jì)算 其穩(wěn)態(tài)解。并進(jìn)行負(fù)荷約束和運(yùn)行約束校驗(yàn)如果對于整個“下一個偶然事故集” 中的每個偶然事故所做的核驗(yàn)全部通過， 則系統(tǒng)是安全的。 一般， 這個量度也很復(fù) 雜。3）安全裕量的安全性量度，用 SMSM表示.一些常用的量度如下：旋轉(zhuǎn)備用、準(zhǔn)備 好的備用、母線角度的分散、設(shè)備裕量。在所有安全性的概念中，SMSM 是最簡單的，如果系統(tǒng)的變量處在規(guī)定的度量之內(nèi)，則稱系統(tǒng)是安全的。目前 DSM用于離線研究，而簡單的 SSM和SMSM用于實(shí)時運(yùn)行；DSM 是上述三種量度中最有價(jià)值的指標(biāo)。電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析的基本步驟是什么 ?電力系統(tǒng)靜態(tài)等值的必要性？（靜態(tài)等值和動態(tài)等值）

12、1）隨著電力建設(shè)事業(yè)的發(fā)展， 電網(wǎng)逐步形成巨大的互聯(lián)系統(tǒng)。 為了對互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行各 種不同運(yùn)行狀態(tài)下的眾多分析計(jì)算（如各種預(yù)想事故下的潮流計(jì)算） ，由于有可能 受到計(jì)算內(nèi)存的限制或者希望顯著減少求解的時間， 往往只對電網(wǎng)中感興趣的部分 給予詳盡的表示，而對電網(wǎng)的其他部分一般采用等值的方法予以化簡。2）同時。 又由于不可能在控制中心內(nèi)， 獲得互聯(lián)系統(tǒng)的完整而準(zhǔn)確的實(shí)時信息， 而系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的規(guī)模卻顯然又應(yīng)與所能得到的實(shí)時值息量相匹配，以致也不得不把系統(tǒng)中的某些不可觀察部分，作為外部等值來處理。3）刪除不關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)部分，避免分析者分散注意力等值的應(yīng)用？1）在大網(wǎng)調(diào)度中心的分析中，對某些省網(wǎng)進(jìn)行等值處

13、理；2）在省網(wǎng)調(diào)度中心的分析中，對某些與之相聯(lián)的省網(wǎng)進(jìn)行等值處理；3）在省調(diào)度中心的分析中，對省內(nèi)某些地區(qū)進(jìn)行等值處理；4）在地區(qū)調(diào)度中心的分析中，對相鄰地區(qū)網(wǎng)或省網(wǎng)進(jìn)行等值處理。 等值分為靜態(tài)等值和動態(tài)等值，靜態(tài)等值分拓?fù)浞ê头峭負(fù)浞?，拓?fù)浞ㄖ邪?WARD 等值（基于諾頓定理）和 REI等值（基于節(jié)點(diǎn)分析概念）。預(yù)想故障分析的內(nèi)容和步驟： 預(yù)想故障分析主要研究預(yù)先設(shè)定的電力系統(tǒng)元件（如線路、變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷和母線等）故障及其組合對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生的影響。 其主要功能是按調(diào)度員的需要方便地 設(shè)定預(yù)想故障， 快速判斷各種故障對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的危害程度， 準(zhǔn)確分析嚴(yán)重故障后的 系統(tǒng)狀態(tài)

14、。預(yù)想故障分析的關(guān)鍵在于減少分析的故障數(shù)和加快分析速度。目前的通用算法一般分為兩步：故障快速掃描（或故障篩選）和故障的詳細(xì)分析。故障掃描的算法一般分為兩種： 間接法和直接法。 間接法利用某種性能指標(biāo)對故障按嚴(yán) 重程度排序。 直接法則通過求取故障后的近似潮流來評定其嚴(yán)重程度。 近年來隨著稀疏向量 技術(shù)的日趨完善以及補(bǔ)償法、 快速前代和回代等算法的不斷發(fā)展和逐步成熟， 利用模糊概念 和專家系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行故障篩選的方法也受到了普遍重視。在故障的詳細(xì)評估階段，一般采用全潮流分析方法以準(zhǔn)確地分析出故障后的系統(tǒng)狀態(tài)， 為運(yùn)行人員提供幫助。故障定義及其維護(hù)、故障組： 一個完整的故障定義一般由 4 部分組成：

15、主開斷元件、 條件監(jiān)視元件、 條件開斷元件和 規(guī)則集。主開斷元件可以是電網(wǎng)中的任意元件， 故障可以是單重的， 也可以是多重的， 開關(guān)斷（合） 也包含在故障定義之中，以便于模擬變電站事故等。條件監(jiān)視元件及條件開斷元件配合使用， 用以模擬繼發(fā)性故障， 即某些元件故障可能引 發(fā)其它元件的開斷。 當(dāng)主開斷元件的動作引起開斷監(jiān)視元件越限時， 條件開斷元件隨之動作， 這種帶有條件監(jiān)視元件和條件開斷元件的故障稱為條件故障。規(guī)則集用于描述開斷元件動作后， 調(diào)度人員按規(guī)定或經(jīng)驗(yàn)必須執(zhí)行的操作。 規(guī)則集的建 立和應(yīng)用，實(shí)際上是將專家系統(tǒng)的思想引入預(yù)想故障分析。故障組由若干具有某種共同特征的故障組成， 一個故障可以

16、定義到多個故障組中。 使用 故障組的優(yōu)點(diǎn)在于， 使用者可以按需要研究其最關(guān)心或?qū)Ξ?dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行威脅最大的故障，從而提高預(yù)想故障分析的效率，省去大量無實(shí)際意義的計(jì)算。故障掃描：故障掃描是對故障集合中的故障進(jìn)行預(yù)處理， 將其分為兩大類， 一類是無需潮流計(jì)算即 可確定為不會產(chǎn)生越限的 “無害”故障，一類是需要通過潮流計(jì)算才判斷其危險(xiǎn)程度的“有 害”故障。其目的是避免不必要的潮流計(jì)算，加快預(yù)想故障分析速度。故障掃描的目標(biāo)是用較短的時間盡可能多淘汰“無害” 故障，但又不能漏掉一個 “有害”故障。故障掃描的方法可以分為兩大類：1）間接法： 或稱排隊(duì)法或性能指標(biāo)法， 不直接計(jì)算故障后的功率和電壓， 僅利用產(chǎn)生

17、 效障時的某些數(shù)據(jù)進(jìn)行排隊(duì)， 快速性好精度低。 對非線性變化較強(qiáng)的故障 （例如電 壓和無功類故障) 和非連續(xù)變化的模型 (如機(jī)組無功越限和變壓器分接頭越限) 會 產(chǎn)生很大的誤差。2)3) 直接法：快速計(jì)算故障后的近似潮流，由此將故障按嚴(yán)重程度排隊(duì)。Ward 等值的原理和特點(diǎn)：將電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)分為三類：I為內(nèi)部節(jié)點(diǎn)集合，B為邊界節(jié)點(diǎn)集合，E為外部節(jié)點(diǎn)集合，用等 值的方法取代外部系統(tǒng)(即無需詳細(xì)計(jì)算的部分) 。這種方法的缺陷：1)2) 等值網(wǎng)可能有一個解答，但求解的方法不能使它收斂；3) 等值網(wǎng)可能收斂到一個物理上不合理的解答上；4) 等值網(wǎng)可能收斂到一個所需的解答上，但迭代次數(shù)要多于為簡化網(wǎng)；5) 等值網(wǎng)解答的準(zhǔn)確度可能是難以接受的。這主要反映在無功潮流方面； Ward 等值的改進(jìn)：1)2) 在等值過程中最好不要考慮外部系統(tǒng)的并聯(lián)支路。 而這些并聯(lián)支路的作用可以在邊 界的等值注人中，與外部系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)一并考慮。3) 保留外部系統(tǒng)中部分重要 PV節(jié)點(diǎn)。REI等值的原理和特點(diǎn)：把外部網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)注入功率加以歸并， 移到外部的一個或少數(shù)幾個節(jié)點(diǎn)上、 原來的外部 網(wǎng)絡(luò)就變成了無源網(wǎng)絡(luò)，然后再對外部的無源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值。在 Ward 型等值法中，外部等值