电力系统潮流计算问答题

1、潮流计算数学模型与数值方法1.什么是潮流计算？潮流计算的主要作用有哪些？ 潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各局部稳态运行状态参数的计算。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线 电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规 划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。2.潮流计算有哪些待求量、量？ 量：1、电力系统网络结构、参数2、决定 系统运行状态的边界条件 待求量：系统稳态运行状态 例如

2、各母线上的电压幅值及相角、 网络中的功率分布以及功率损耗等通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。3.潮流计算节点分成哪几类？分类根据是什么？分成三类：PQ节点、PV节点和平衡节 点，分类依据是给定变量的不同PU节点电压控制母线有功功率Pi和电压幅值Ui为给定。这种类型节点相当于发电机母线节点，或者相当于一个装有调相机 或静止补偿器的变电所母线。PQ节点 注入有功功率Pi和无功功率Qi是给定的。相当于实际电力系统中的一个负荷节点，或有功和无功功率给定的发电机母

3、线。平衡节点 用来平衡全电网的功率。平衡节点的电压幅值Ui和相角a是给定的，通常以它的相角为参考点，即取其电压相角为零。一个独立的电力网中只设一个平衡节点。4.教材牛顿-拉夫逊法及有功-无功分解法是基于何种电路方程？可否采用其它类型方程？ 基于节点电压方程，还可以采用回路电流方程和割集电压方程等。但是后两者不常用。5.教材牛顿-拉夫逊法是基于节点阻抗方程、还是基于节点导纳方程进行迭代计算的？试阐述这两种方程的优点与缺点。基于节点导纳矩阵节点阻抗矩阵的特点：1.不能由等值电路直接求出2.满秩矩阵内存量大3.对角占优矩阵。节点导纳矩阵的特点：1.直观容易形成2.对称阵3.稀疏矩阵零元素多：每一行的

4、零元素个数=该节点直接连出的支路数。6.说出至少两种建立节点导纳矩阵的方法，阐述其中一种方法的原理与过程。方法：1.根据自导纳和互导纳的定义直接求取2.运用一节点关联矩阵计算3.阻抗矩阵的逆矩阵I；节点导纳矩阵的形成：1.对角线兀素Yi的求解匕=一Uj=0, j =i,Ui=1【除i夕卜的其UI他节点接地，Uj= 0，只在i节点加单位电压值】 解析篇等于与i节点直接相连的的所有支路导纳和2.互导纳Yj=L(Uj=1,Uk=0,k# j) ,Yij=Yji(无源网络导纳之间是对称UjJJ J的)解析：*等于i, j节点之间直接相连的支路导纳的负值。7.潮流计算需要考虑哪些约束条件？答：为了保证系

5、统的正常运行必须满足以下的约束条件: 对控制变量FGi min: PGi: PGi max；QGi minQGi: QGi max对没有电源的节点那么为PGi=0；QG=0对状态变量Ui的约束条件那么是UimiUi :：:Uimax对某些状态变量还有如下的约束条件、.i一、.j8.对采用计算机计算潮流的算法有哪些根本要求？为什么有这些要求？ 答：1.要给定初值。计算机计算潮流的算法大多采用迭代法，对于迭代法，只有在给定初值的情况下才能够进行迭代。2.进行有限次迭代，每进行一次迭代都要计算精度，进行检验。在采用迭代法时，当结果满足精度即可将该结果潮流计算的结果， 一次迭代后，验证是否符合精度，进

6、而判断是否结束进程。3.能够在有限步骤，有限时间内完成，防止成为死循环。9.高斯-赛德尔法与牛顿-拉夫逊法的主要不同是什么？高斯赛德尔法既可用以解线性方程组，也可以用以解非线性方程组。一阶收敛，对初值要求很低。迭代时除平衡节点儿外，其 他节点儿的电压都将变化，而这一情况不符合PV节点儿电压大小不变的约定。因此，每次迭代求得这些节点儿的电压后，应对它们的大小按给定值修正，并据此调整这些节点儿注入的无功功率。这是运用高斯赛德尔进行潮流计算的特殊之处。牛顿拉夫逊法是常用的解非线性方程组的方法，初值要选择比拟接近它们的精确解，收敛速度快二阶收敛。10.牛顿-拉夫逊法与有功-无功分解法的主要不同是什么？

7、答：1.牛顿法有一个修正方程，且系数矩阵元素为非对称矩阵存储空间大，每次迭代都要 变化，重新计算；PQ分解法，两个修正方程式，且系数矩阵是常系数对称阵，要求存储空 间小，计算速度快，较适合在线计算。2. PQ分解法每一步运算速度较牛顿法快，但是，运算步骤多。3. PQ分解法应用范围较牛顿法小，只适和RQimax或Qi；Qimin的情况。为了保证电源设备的平安运行，取Qi=Qimax=定值或Qi=Qimin=定值而任凭相应节点的电压大小偏移给定值，即在迭代过程中让某些PV节点转化为PQ节点22. PV节点向PQ节点转化，在高斯-赛德尔法和牛顿 五夫逊法的处理方式有什么不同？采用高斯赛德尔法时，P

8、V节点向PQ节点的转化，不会影响迭代格式，而采用牛顿拉夫逊法时 会影响其迭代格式23.采用有功-无功分解法计算潮流，修正方程式系数矩阵每次迭代是否需要重新计算？假设出现PV节点无功越限情况，应如何处理？修正方程式会不会发生变化？不需要重新计算，PQ分解法中修正方程式系数矩阵恒定不变24.牛顿-拉夫逊法和有功-无功分解法比拟来看，修正方程式在存储规模上有什么不同？计算量上有什么不同？为什么？PQ分解法在存储规模和计算量上要少于牛顿拉夫逊法，这是由于PQ分解法以迭代过程中保持不变的系数矩阵B、B*替代起变化的系数矩阵J25.教材第三章手算潮流，给定末端负荷功率和始端电压，那么需反复推算才能获得同时

9、满足末端负荷功率和始端电压两个限制条件的潮流结果。你认为这种迭代过程从数学角度看，更接近于高斯-赛德尔法、牛顿-拉夫逊法还是有功-无功分解法？为什么？更接近于高斯赛德 尔法，由高斯赛德尔法的迭代格式可以知道，带入方程组系数和第k项的值可以求出第k+1项的值，这与手算潮流时的前推回代方法一致26.为什么有功-无功分解法计算潮流存储修正方程式系数的所需内存数量要比牛顿-拉夫逊法少？与牛顿拉夫逊法相比，PQ分解法的修正方程式以一个n-1阶和一个m-1阶系数矩 阵B和B替代了原有的n+m-2阶系数矩阵J,在提高了计算速度的同时，降低了对系数所需内存数量的要求27.为什么有功-无功分解法修正方程式系数矩

10、阵各元素为常数？PQ分解法对修正方程式系数矩阵进行了分解，并做以简化，1、建设各元件电抗远大于电阻，贝U子阵N、J可略去，222又根据自导纳定乂，子阵H和L中对角线兀素Hi-UiBiiLii=-Un Bii2、假设cos&j昌Gij?Bj，那么子阵H和L中非对角线元素Hij=-UiUjBjLj=-UiUjBj而其中BH和Bj均为常数，故系数矩阵B和B中各元素为常数28.电力系统的无功电源有哪些？各自有什么主要特点？1.发电机：是最根本的无功功率电源2.电容器和调相机：电容器只能向系统供给感性无功，其感性无功功率与其端电压的平方成正比3.静止补偿器和静止调相机：依靠的仍是其中的电容器4.

11、联电抗器：它不是电源而是负荷，用以吸取轻载或空载线路过剩的感性无功功率，对高压远距离输电线路可以提高输送能力，降低过电压等作用29.简要说明电力系统电压调整的目的和重要性。电压是电力的重要表达方面，也是衡量电能质量优与差的重要指标，同时， 电压的不稳定，也会对输电、配电等环节造成严重的危 害，对整个电网造成损失。电压也是电力系统无功功率供需平衡的具体表现，所以，电压的上下与稳定影响到的也不单单是电力质量的问题，而是整个供电环境和运行系统的问题。因此，进行电压调整可以提高电能质量，保证无功功率平衡，稳定运行环境30.试述电力系统调压的主要方法和应用场合。1.改变发电机机端电压进行调压：首先考虑、最常用、典型逆调压2.改变变压器变比进行调压：只能在电压器退出运行的条件下才能进行，应用于无功功率充足的系统3。借助无功补偿装置进行调压：用于无功功率缺乏的系统4.改变线路参数进行调压，即串电容调压：应用较少程序设计与算例分析1.介绍你所设计或采用