东南大学电力系统简答题总结

12电能系统的负荷与分类电能系统的负荷定义：电能系统的负荷指各种用电设备从电力系统中取用的功率或电能。负荷分类：(根据用户对供电可靠性的要求和突然中断供电对政治经济的影响程度。)一级负荷：指供电突然中断将造成人伤亡，或政治上造成极坏影响，经济上造成重大损失或引起社会混乱的负荷。二级负荷：指供电突然中断将造成政治上不好影响，经济上较大损失或社会生活的正常规律被打乱的负荷。三级负荷：指有计划停电时不会造成较大影响的负荷。负荷曲线：电力负荷随时间变化的图形。负荷曲线的用途：⑴调度中心根据日预测负荷曲线，运用经济运行规律来计划和分配各发电厂的发电任务，提高经济效益。(2)按年最大负荷曲线确定系统装机容量，安排主要设备检修计划。13电能系统的电压等级：为使电力工业和电工制造业的生产标准化、系列化和统一化，世界各国都制定有关于额定电压等级的标准。IEC对电网及设备电压的选择原则可以归纳为以下三点：对50Hz的标准电压，在3.3、6.6、11、22、33kV中建议采用一个。其中3.3、6.6kV不应用于配电系统。任一国家内，相邻两级电压之比，不应小于2倍。对任一地理区域内，对下列三组电压等级中只能选用每组中的一个：(245〜330〜363kV)，(363〜420kV)，(420〜525kV)。14三相交流电网和电力设备的额定电压额定电压是用来代表电网或电气设备运行电压特性的数值。•对于1000V以下的电压等级，供电设备比受电设备额定电压高5%。•1000V以上的电压等级，发电机额定电压比同等电压级的电网电压高5%。•直接与发电机组相连的变压器一次绕组的额定电压与发电机相同。•变压器一次绕组与线路或母线相连时，其额定电压与相连的线路或母线电压相同。•对于变压器的二次绕组，因变压器在满载时其本身内部压降约占5%，所以在计级较长的线路压降时，变压器二次侧额定电压应比线路额定电压或用电设备额定电压高10%，当线路不长时，变压器二次侧电压则只高5%。•对于1000V以下的电压等级，供电(电源)与受电设备的额定电压则取得相等220KV以上输电线路为减小电晕损耗，常采用分裂导线。15电能系统的接线方式无备用电源接线无备用接线包括：单回放射式、树干式、链式网络。优点：线路结构简单、经济和运行方便。缺点：供电可靠性差。有备用电源接线有备用接线方式包括：双回放射式、干线式、链式、环式及两端供电网络。双回放射式、干线式、链式网络优点：供电可靠、电压质量比较高 缺点：设备投资成倍增加环式网络优点：供电经济、可靠； 缺点：运行调度复杂，线路发生故障切除后，由于功率重新分配，可能导致线路过载或电压质量降低。开式网络：每个负荷只能从一个方向取得电能的电气接线方式，如放射式、干线式和链式网络。闭式网络：每一个负荷可以从两个方向取得电能的电气接线方式，如环形和两端供电网络。16三相电能系统中性点运行方式电力系统的中性点指发电机和星形联结变压器的中性点。三相电力系统的中性点运行方式的影响：对地绝缘、内部过电压、继电保护、发电机并列运行的稳定、对线路附近通信线路的干扰、电压等级、系统结线等发电机中性点运行方式：不接地经避雷器接地变压器中性点运行方式有：中性点不接地（10〜35kV系统）中性点经消弧线圈接地（10〜63kV系统）中性点直接接地（110kV以上系统、380/220V三相四线低压系统）有效接地系统（大电流接地系统）：中性点接地中性点经小电阻接地非有效接地系统（小电流接地系统）：中性点不接地中性点经高阻抗接地中性点经消弧线圈接地区分标准：若X0/X1W3,且r0/X1W1,则为有效接地系统21常用线路的稳态参数有三类：单位长度基本参数电阻一决定线路上有功功率损耗和电能损耗的参数，是串联参数。电导一用来描述绝缘子表面泄漏损耗和导线电晕损耗的参数，是线路并联参数。（电晕一输电线在高压情况下，当导线表面电场强度超过空气地击穿强度时，导线附近地空气产生电离从而发生放电现象）电抗一导线通过交流电流时，在导线及其周围产生交变磁场，因而有电感和电抗，电抗是串联参数。电纳一导线通过交流电流时，在其周围存在电场，使得输电线相间及相对地之间有一定电容存在，因而存在容性电纳，电纳是并联参数。集中参数和分布参数采用分裂导线，等效增加了导线半径，可以减少线路电抗，，增大电晕临界电压,，减少线路电阻，，增加线路电纳.22使用标幺值的好处：1） 三相电路的计算公式与单相电路的计算公式完全相同，线电压的标幺值与相电压的标幺值相等式，三相功率的标幺值和单相功率的标标幺值相等；2） 只需确定各电压级的基准值，而后直接在各自的基准值下计算标幺值，不需要进行参数和计算结果的折算；3） 用标幺值后，电力系统的元件参数比较接近，易于进行计算和对结果的分析比较。

31电力系统稳态分析的目的：电力系统稳态：指系统正常的、相对静止的运行状态。潮流计算是根据给定的网络结构和运行条件，通过电压、功率平衡方程，求出整个网络的运行状态，包括各母线的电压、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统中进行电力系统潮流计算的目的在于：确定电力系统的运行方式；检查系统中的各元件是否过压或过载；为电力系统继电保护的整定提供依据；为电力系统的稳定计算提供初值；为电力系统规划和经济运行提供分析的基础。电力系统的潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，其既有一定的独立的实际意义，又是研究其它问题的基础。32交流电力线路功率传输与线路两端电压关系：1） 在纯电感等值电路中，电压幅值差是由传输无功功率产生；电压相角差是由传输有功功率产生。2） 一般情况下，线路无功功率传输主要影响电压幅值，有功功率传输主要影响电压功角。3） 有功功率总是从电压相位超前端流向电压相角滞后端；感性无功功率总是从电压幅值较高端流向电压幅值较低端。33电能质量的标志1）电压降落：2）电压损耗：3）电压偏差4）电压调整34环形网络的潮流计算：1） 确定功率流向和功率分点，将环网从电压最低点解开，使之成为两个开式网络；2） 设全网电压为额定电压，从电压最低点开始，沿两个方向向电源点推算出功率损耗，得到近似功率分布；3） 从电源处出发，利用已知电源电压和得到的功率沿功率流向逐点求出电压；功率分点：功率从两侧流入的点为功率分点，分为有功功率分点和无功功率分点。若有功功率分点和无功功率分点为同一点，则该点为网络电压最低点。若有功功率分点和无功功率分点不为同一点，则一般无功功率分点为网络电压最低点。35导纳矩阵元素物理意义自导纳Yii：在等效网络的第i自导纳Yii：在等效网络的第i个节点施加单位电压，其余各节点全部接地时，经节点i注入网络的电流。Y=4U=0,j丰i)=y+尤y"Ui 3 i0j=i司 垣Y=fijUj=0,i尹j)=Y=-yi jiij互导纳Yij：在j节点施加单位电压，其余节点全接地时，i节点的注入电流。P-jQ=P-jQ=U2yUii1ijj

j=1cos0+Bsin0)Q=Up=u£气匕一司j=1£uUsin0一Bcos0j=1n个节点的电力网络节点导纳矩阵的特点:n*n方阵；对称矩阵；复数矩阵；高度稀疏矩阵；功率方程：WPiWPi，afjaap厂,aeaaqiaejaAqiaf36雅可比矩阵具有以下特点：1）雅可比矩阵中元素是节点电压的函数，迭代过程中每次迭代电压都要修正此雅可比矩阵中元素每次迭代都改变。2） 雅可比矩阵不是对称阵。3） 雅可比矩阵为稀疏阵。因为非对角元，且互导纳Yij=0时，与之对应的非对角元都为零。37牛顿拉夫逊法计算潮流的解算过程

1） 形成网络的节点导纳矩阵YB。2）设置各节点电压的初值 。3）将初值代入功率方程式，求出修正方程式中的不平衡量 ， 。4） 用节点电压的初始值求雅可比矩阵中各元素。5） 解修正方程式，求各节点电压的修正量6） 求各节点电压新的初始值，即修正后值7） 检查是否已经收敛，利用事先给定的收敛标准判断收敛与否。8） 如不收敛，将各节点电压迭代值作为新的初始值自第3）步开始进入下一次迭代。9） 计算收敛后，计算各线路中的功率分布及平衡节点注入功率，PV节点注入无功38牛顿拉夫逊算法的缺点：工作量主要是由于每次迭代都要重新形成雅可比矩阵，重新进行因子表分解，并求解修正方程。当电力网络较大，节点数较多时，雅可比矩阵的阶数很高，使计算机工作量很大，存储量也很大。快速解耦潮流算法就是结合电力网络的特点，对牛顿拉夫逊算法进行合理的简化和改进的一种潮流算法。39快速解耦潮流算法就是结合电力网络的特点，对牛顿拉夫逊算法进行合理的简化和改进的一种潮流算法。快速解耦潮流算法对牛顿拉夫逊法作了两个简化：第一个简化:解耦。计及电力网络中各元件的电抗一般远大于电阻，即X>>R。以至各节点电压的相角的改变主要影响网络中的有功功率分布（各节点的有关功率注入），各节点电压模值的改变主要影响网络中的无功功率分布（各节点的无功功率注入）。第二个简化：使H，L阵成为常数阵。IAP=-HA9[AQIAP=-HA9[AQ=-LAUAP/U=-B'UAo]AQ/U=-B"AUJ391快速解耦潮流算法优点：与牛顿拉夫逊法相比，快速解耦潮流算法的修正方程用两个常数阵、代替原来变化的高阶的雅可比矩阵J，不需每次迭代后修改；可以进行P，Q解耦计算；系数矩阵为对称阵，因此可以提高计算速度，降低存储容量。快速解耦潮流算法和牛顿一拉夫逊潮流算法的收敛判据相同，因此推导修正方程式所作的假设并不影响算法的计算精度。一般情况下，采用P-Q解耦潮流计算时的迭代次数较采用牛顿一拉夫逊法时多，但每次迭代所需的时间则较采用牛顿一拉夫逊法时少，以致总的计算速度仍是P-Q解耦法快。如果不满足R<<X的条件，快速解耦潮流算法会导致不收敛。392辐射形配电网潮流计算的特点辐射形配电网的接线可分为辐射式、链式、干线式三种网络。1、 辐射形配电网的支路数一定小于节点数，节点导纳矩阵的稀疏度很高。2、 电压配电网线路电阻较大，一般不满足R<<X，因此通常不能采用快速解耦法进行网络潮流计算。3、 对于末端负荷节点前的支路功率就是末端运算负荷功率，所以可直接求支路功率损耗和电压损耗，并依次前推。配电网潮流计算可以采用一种类似于简单手算潮流的方法进行辐射形配电网的潮流计算，也称前推回推法。40三次调频介绍频率调整，又称频率控制，是电力系统中维持有功功率供需平衡的主要措施，其根本目的是保证电力系统的频率稳定。电力系统频率调整的主要方法是调整发电功率和进行负荷管理。按照调整范围和调节能力的不同，频率调整可分为一次调频、二次调频和三次调频。1） 一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整有功出力以维持电力系统频率稳定。一次调频的特点是响应速度快，但是只能做到有差控制。2） 二次调频也称为自动发电控制（AGC），是指发电机组提供足够的可调整容量及一定的调节速率，在允许的调节偏差下实时跟踪频率，以满足系统频率稳定的要求。二次调频可以做到频率的无差调节，且能够对联络线功率进行监视和调整。二次调频目前有两种方法：1，由调总下令各厂调整负荷。2,机组采用AGC方式，实现机组负荷自动调度3） 三次调频三次调频就是协调各发电厂之间的负荷经济分配，从而达到电网的经济、稳定运行！其实质是完成在线经济调度，其目的是在满足电力系统频率稳定和系统安全的前提下合理利用能源和设备，以最低的发电成本或费用获得更多的、优质的电能。41互联系统的调频方式1） 按频率的调整方式：采用按频率调整方式，只需监视系统频率，当^f=0时停止调频。2） 按联络线交换功率调整方式：采用这种方式调频，只需监视联络线功率，当^PAB=0时停止调频。3） 按频率及交换功率偏移的调整方式：采用按频率和交换功率偏移的频率，调整方式，既要监视系统频率的偏移，又要联络线功率的偏移。42电压调整，调节电力系统的电压，使其变化不超过规定的允许范围，以保证电力系统的稳定水平及各种电力设备和电器的安全、经济运行。电压是衡量电能质量的基本指标之一，是反映电力系统无功功率平衡和合理分布的标志。无功功率平衡和电压调整是电力系统规划设计必须考虑的因素；进行电压调整，确保电压质量是运行调度人员的主要任务之一。无功平衡：系统无功电源发出的无功功率与系统的无功负荷及无功损耗相平衡。1.无功负荷及无功损耗1） 无功负荷：滞后功率因数运行的用电设备所吸取的无功功率。2） 无功损耗：包括输电线路无功损耗和变压器的无功损耗。43无功电源:包括同步发电机、调相机、电容器、静止无功补偿、线路充电功率。同步发电机既是电力系统基本的有功功率电源，同时也是重要的无功功率电源。调相机实质上是空载运行的同步电动机，是电力系统中能大量吞吐无功的设备，在过激运行时向系统提供感性无功；在欠激运行时则从系统吸取感性无功功率。改变调相机的励磁可以平滑地改变它的无功功率的大小及方向。但在欠激运行其容量约为过激运行时容量的50%时，调相机运行有少量有功功率的损耗。并