电力系统博士入学考试必备

1、学习-好资料 静态安全分析的定义电力系统各种运行状态的定义及其相互转换关系 安全性和可靠性的区别和联系电力系统安全分析的内容和流程 各种静态等值的原理和特点 故障组的定义 预想事故分析的步骤 从安全角度来看，电力系统运行的五种状态是什么？简述每种状态的特点。（03A）电力系统的可靠性、 安全性和稳定性各有什么含义？简述各自的主要研究内容。（03A、05A）什么是电力系统的可靠性？有哪些研究内容？ （05B）什么是静态安全分析和动态安全分析？安全分析是指应用潮流计算方法，对运行中的网络或某一研究下的网络，按N-1原则，研究一个个运行元件因故障退出运行后，网络的安全性及安全裕度。静态安全分析是研究

2、元件有无过负荷及母线电压水平是否符合要求，有无越限，以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行的要求。动态安全分析是研究线路功率是否超稳定极限。安全分析从功能上课分为两大模块：一块为故障排序，即按N-1故障严重程度自动排序， 另一块为阿娜全评估。 对静态安全分析而言，也就是进行潮流计算，动态安全分析则要进行稳定计算分析。安全分析（上题）的内容和流程：安全分析的功能就是应用计算机使运行人员及时获得实时数据并对下一时刻中可能出现的事故进行快速而详尽的计算分析，从而得出较完整而准确的结论。I鬪侖毘|j Fr1爾中taiIS*EI俪濟*殆秫!I电力系统的可靠性、安全性和稳定性各有什么含义？简述各自的

3、主要研究内容。（可靠性和安全性的区别与联系）可靠性：（安全性见第一题）为保证供电的持续性，也就是说，要求系统安全、可靠，首先应明确安全性（security）和可靠性（reliability ）的定义。在早期的文献中，这两个术语有时混用。大体上说有两种定 义方法，方法一：1）在系统规划设计或历史统计方面，系统保证对负荷持续供电的能力，称为可靠性。 它涉及到较长的时间段，是一个长时期持续供电的平均值概念，为此必须考虑众多可能的运行状态及各种故障；2）在系统运行方面，当系统发生故障时，保证对负荷持续供电的能力，称为安全性。 它涉及到系统的当前现状和突然发生的故障，因此是一个时变的或瞬时性的问题。方法

4、二：把事故下互联系统持续供电的保证程度， 也称为系统的可靠性， 认为应从下列两方 面来评价所谓的可靠性；1）充裕性（或充裕度 adequacy ）：指在规定的（一般指列于检修计划之内的）或未被 规定的发电、 输电元件开断情况下， 系统保证充分满足所有用户总电能需量的能力； 这时不应出现主要设备违反容量定额与电压限值的越限现象。2）安全性（或安全度 security ）：指在突发性故障引起的扰动下系统保证避免发生不可 控连锁跳闸，或保证避免引起广泛波及性供电中断的能力。3）充裕性和安全性虽然都涉及系统供电持续性的中断，但是充裕性是指一个或少量 输、配电点因供电能力不够充裕而引起的供电中断； 安全

5、性则是指众多的输、 配电 点因受到广泛波及性的跳闸而引起的大面积供电中断。 在安全性的这一概念下， 偶 尔或个别的负荷供电中断， 有时是可以接受的， 这主要取决于负荷本身的重要程度。4）为了定量地评价大型电力系统的可靠性， 需要有一些以概率方法为基础的指标。 依 据这些指标来与规定的标准值相比较， 就可以判断系统对故障所承受的风险度。 如： 故障事件的概率、频率以及平均持续期等等。5）而对于系统安全性来说，虽然已有一般性的概念（如：链锁作用、广泛波及、不可 控等），但是对它们尚缺乏确切的定义以用来进行定量评价。例如，链锁跳闸的特 点是什么？多少线路跳闸才算是广泛波及性故障等等。由于这些概念的定

6、义不明 确，以致无法从确立与概率型指标相对比的标准。为此， 目前的安全性分析 （或简称安全分析） 仍大部局限于使用确定性方法。 这也就是利用潮流和稳定程序对最严 重的事故情况进行大量运算，如果不发生不可拉链锁跳闸和广泛波及性的供电中 断，就可认为系统是安全的。电力系统的安全性：电力系统的安全性是指在设备不过负荷， 而且在它的网络上的变量不偏离允许范围的条 件下， 满足它的负荷的能力。特别值得关注的是系统的突然改变、 其起因可能是内扰（如当 一个设备由于过负荷而故障停运）或外扰（如当一个设备被雷击时） 伴随这些改变的是暂 态扰动，许多设备可能过负荷或掉闸当最终的稳态建立起来时，系统可能缺乏发电容

7、量， 直到修复之前无法向所有负荷供电。电力系统的稳定性： 当电力系统收到扰动后， 能自动回复到原来的运行状态， 或者凭借控制设备的作用过渡 到新的稳定状态。 在电力系统中， 必须同时满足同步运行稳定性、 频率稳定性和电压稳定性 三种稳定性要求。什么是电力系统的可靠性？有哪些研究内容？ 电力系统可靠性是对电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户供 应电力和电能量之能力的度量。电力系统可靠性包括充裕度和安全性两个方面：1）充裕性是指电力系统维持连续供给用户总的电力需求和总的电能量的能力， 同时考 虑到系统元件的计划停运及合理的期望非计划停运。充裕度又称静态可靠性，也 就是在静态条件下

8、，电力系统满足用户对电力和电能量的能力。2）安全性是指电力系统承受突然发生的扰动， 例如突然短路或未预料到的短路或丢失 系统元件现象的能力。安全性也称动态可靠性，即在动态条件下电力系统经受住 突然扰动，并不简短地向用户提供电力和电能量的能力。电力系统规模很大，习惯上将电力系统分成若干子系统，可根据这些子系统的功能特点分别评估各子系统的可靠性。可分为：1）发电系统可靠性： 是对统一并网后的全部发电机组按可接受标准及期望数量， 满足 电力系统负荷电力和电能量需求之能力的度量。2）发输电系统可靠性： 是由统一并网后运行的发电系统和输电系统综合组成的发输电 系统按可接受标准和期望数量向供电点供应电力和

9、电能量之能力。 其可靠性包括充 裕度和安全性两方面。3）输电系统可靠性： 是对从电源点输送电力到供电点按可接受标准及期望数量满足供 电负荷电力和电能量需求之能力的度量。其可靠性包括充裕度和安全性两方面。4）配电系统可靠性： 是对供电点到用户， 包括配电变电所、 高低压配电线路及接户线 在内的整个配电系统及设备按可接受标准及期望数量满足供电电力和电能量需求 之能力的度量。5）发电厂变电所电气主接线可靠性： 是对在组成主接线系统的元件 （断路器、 变压器、 隔离开关、 母线） 可靠性的指标已知和可靠性准则给定的条件下， 评估整个主接线 系统可靠性准则满足供电电力和电能量需求之能力的度量。电力系统可

10、靠性是通过定量的可靠性指标来度量的。 一般可以由故障对电力用户造成的 不良影响的概率、 频率、持续时间、 故障引起的期望电力损失及期望电能量损失等指标描述， 不同的子系统可以有专门的可靠性指标。电力系统安全性量度？1）动态安全性度量，用它的英文名称缩写为 DSM。为了估计DSM,我们必须针对“下 一个偶然事故集” 中的每一个进行分析计算其对系统影响的全部过程， 并对它进行 负荷约束与运行约束的校验 即使在快速计算机上， 这也会花去许多小时， 对于实 时运行的安全校验这就太长了。2）静态安全性度量，用 SSM表示为了估计它，首先要猜测在每个偶然事故下系统会 达到的终极景象（终极景象是不知道的，是

11、推测的） 。然后针对这个终极景象计算 其稳态解。并进行负荷约束和运行约束校验如果对于整个“下一个偶然事故集” 中的每个偶然事故所做的核验全部通过， 则系统是安全的。 一般， 这个量度也很复 杂。3）安全裕量的安全性量度，用 SMSM表示.一些常用的量度如下：旋转备用、准备 好的备用、母线角度的分散、设备裕量。在所有安全性的概念中，SMSM 是最简单的，如果系统的变量处在规定的度量之内，则称系统是安全的。目前 DSM用于离线研究，而简单的 SSM和SMSM用于实时运行；DSM 是上述三种量度中最有价值的指标。电力系统静态安全分析的基本步骤是什么 ?电力系统静态等值的必要性？（静态等值和动态等值）

12、1）随着电力建设事业的发展， 电网逐步形成巨大的互联系统。 为了对互联系统进行各 种不同运行状态下的众多分析计算（如各种预想事故下的潮流计算） ，由于有可能 受到计算内存的限制或者希望显著减少求解的时间， 往往只对电网中感兴趣的部分 给予详尽的表示，而对电网的其他部分一般采用等值的方法予以化简。2）同时。 又由于不可能在控制中心内， 获得互联系统的完整而准确的实时信息， 而系统数学模型的规模却显然又应与所能得到的实时值息量相匹配，以致也不得不把系统中的某些不可观察部分，作为外部等值来处理。3）删除不关心的网络部分，避免分析者分散注意力等值的应用？1）在大网调度中心的分析中，对某些省网进行等值处

13、理；2）在省网调度中心的分析中，对某些与之相联的省网进行等值处理；3）在省调度中心的分析中，对省内某些地区进行等值处理；4）在地区调度中心的分析中，对相邻地区网或省网进行等值处理。 等值分为静态等值和动态等值，静态等值分拓扑法和非拓扑法，拓扑法中包括 WARD 等值（基于诺顿定理）和 REI等值（基于节点分析概念）。预想故障分析的内容和步骤： 预想故障分析主要研究预先设定的电力系统元件（如线路、变压器、发电机、负荷和母线等）故障及其组合对电力系统安全运行产生的影响。 其主要功能是按调度员的需要方便地 设定预想故障， 快速判断各种故障对电力系统安全运行的危害程度， 准确分析严重故障后的 系统状态

14、。预想故障分析的关键在于减少分析的故障数和加快分析速度。目前的通用算法一般分为两步：故障快速扫描（或故障筛选）和故障的详细分析。故障扫描的算法一般分为两种： 间接法和直接法。 间接法利用某种性能指标对故障按严 重程度排序。 直接法则通过求取故障后的近似潮流来评定其严重程度。 近年来随着稀疏向量 技术的日趋完善以及补偿法、 快速前代和回代等算法的不断发展和逐步成熟， 利用模糊概念 和专家系统技术进行故障筛选的方法也受到了普遍重视。在故障的详细评估阶段，一般采用全潮流分析方法以准确地分析出故障后的系统状态， 为运行人员提供帮助。故障定义及其维护、故障组： 一个完整的故障定义一般由 4 部分组成：

15、主开断元件、 条件监视元件、 条件开断元件和 规则集。主开断元件可以是电网中的任意元件， 故障可以是单重的， 也可以是多重的， 开关断（合） 也包含在故障定义之中，以便于模拟变电站事故等。条件监视元件及条件开断元件配合使用， 用以模拟继发性故障， 即某些元件故障可能引 发其它元件的开断。 当主开断元件的动作引起开断监视元件越限时， 条件开断元件随之动作， 这种带有条件监视元件和条件开断元件的故障称为条件故障。规则集用于描述开断元件动作后， 调度人员按规定或经验必须执行的操作。 规则集的建 立和应用，实际上是将专家系统的思想引入预想故障分析。故障组由若干具有某种共同特征的故障组成， 一个故障可以

16、定义到多个故障组中。 使用 故障组的优点在于， 使用者可以按需要研究其最关心或对当前系统运行威胁最大的故障，从而提高预想故障分析的效率，省去大量无实际意义的计算。故障扫描：故障扫描是对故障集合中的故障进行预处理， 将其分为两大类， 一类是无需潮流计算即 可确定为不会产生越限的 “无害”故障，一类是需要通过潮流计算才判断其危险程度的“有 害”故障。其目的是避免不必要的潮流计算，加快预想故障分析速度。故障扫描的目标是用较短的时间尽可能多淘汰“无害” 故障，但又不能漏掉一个 “有害”故障。故障扫描的方法可以分为两大类：1）间接法： 或称排队法或性能指标法， 不直接计算故障后的功率和电压， 仅利用产生

17、 效障时的某些数据进行排队， 快速性好精度低。 对非线性变化较强的故障 （例如电 压和无功类故障) 和非连续变化的模型 (如机组无功越限和变压器分接头越限) 会 产生很大的误差。2)3) 直接法：快速计算故障后的近似潮流，由此将故障按严重程度排队。Ward 等值的原理和特点：将电网节点分为三类：I为内部节点集合，B为边界节点集合，E为外部节点集合，用等 值的方法取代外部系统(即无需详细计算的部分) 。这种方法的缺陷：1)2) 等值网可能有一个解答，但求解的方法不能使它收敛；3) 等值网可能收敛到一个物理上不合理的解答上；4) 等值网可能收敛到一个所需的解答上，但迭代次数要多于为简化网；5) 等值网解答的准确度可能是难以接受的。这主要反映在无功潮流方面； Ward 等值的改进：1)2) 在等值过程中最好不要考虑外部系统的并联支路。 而这些并联支路的作用可以在边 界的等值注人中，与外部系统的运行状态一并考虑。3) 保留外部系统中部分重要 PV节点。REI等值的原理和特点：把外部网中的节点注入功率加以归并， 移到外部的一个或少数几个节点上、 原来的外部 网络就变成了无源网络，然后再对外部的无源网络进行等值。在 Ward 型等值法中，外部等值