电力系统运行和控制

考纲

稳态分析计算题从稳态分析出1. 潮流计算

2.稳态运行（本科教材，有功、无功调节）

3.故障分析（简单故障，对称分量法）

4.状态估计（基本概念）

暂态分析

1.同步电机模型（基本概念）

2. 稳定性分析

1）主要是暂态稳定（时域法、直接法——基本概念）

2）低频振荡

重点内容

潮流计算

1. 等值参数

变压器模型参数

本科教材上册，P23，2－3 变压器的等值电路和参数变压器中心点接地方式，对应等值电路，有哪些参数，物理意义

本科教材上册，P126,图6 —10、图6 —11 变压器Y/ △ -11接法，原变、副边U I相位关系见本科教材上册P156,图7—15

输电线路等值电路，序阻抗怎么定义的，影响因素。各序阻抗大小关系，倍数关系。

见本科教材上册P130,6 —4节

2.计算方法

1）基本要求

对于一个潮流算法，其基本要求可归纳成以下四个方面

1）计算速度

2）计算机内存占用量

3）算法的收敛可靠性

4）程序设计的方便性以及算法扩充移植等的灵活通用性

2）各种方法及特点

高斯-塞德尔法：优点是原理简单，程序设计十分容易，占用内存非常节省，且每次迭

代所需计算量很小。缺点是收敛速度很慢，迭代次数与计算网络节点数密切相关；并且

对于病态条件的系统，往往会收敛困难。

牛顿-拉夫逊法：最基本、最重要的一种算法，是其他一些派生算法的基础，具有快速的收敛性和良好的收敛可靠性。

快速解耦法（P- Q解耦）：在计算速度、内存占用量及程序设计简单等方面的优异特性，

已经使它成为当前使用最为普遍的一种算法。特别对在线计算，作为一种精确的算法，

其计算速度更非其他算法所能比拟。

保留非线性算法：采用了更精确的模型，具有良好收敛可靠性、较快的计算速度。

最小潮流法：在处理病态潮流方面具有优越性。

另外，

随机潮流，直流潮流等，见研究生教材上册，P70

3）牛顿-拉夫逊法计算过程，存在问题

――计算步骤，见本科教材下册，P43〜44

――性能和特点

突出优点是收敛速度快，若选择到一个较好的初值，算法将具有平方收敛特性，一般迭代4〜5次便可以收敛到一个非常精确的解，且迭代次数与所计算网络的规模基本无关。牛顿法也具有良好的收敛可靠性，对于病态系统均能可靠地收敛。

缺点是牛顿法所需的内存量及每次迭代所需时间均较高斯-塞德尔为多，并与程序设计

技巧密切相关。牛顿法的可靠收敛取决于有一个良好的启动初值, 有可能不收敛

如果初值选择不当，算法

或收敛到一个无法运行的解点上。解决这个问题的办法可以先用高斯－塞德尔发迭代1〜2次，以此迭代结果作为牛顿法的初值；也可以先用直流法潮流求解一次以求得一个较好的角度初值，然后转入牛顿法迭代。

4）潮流计算与状态估计的关系

潮流计算一般是根据给定的n个节点的注入量或电压模值求解n个节点的复数电压，方程式的数目等于未知数的数目。而在状态估计中，测量向量的维数一般大于未知状态向量的维数，也即方程式的个数多于未知数的个数，其中，测量向量可以是节点电压、节点注入功率、线路潮流等测量量的任意组合。

此外，两者求解的数学方法也是不同的。潮流计算一般用牛顿-拉夫逊法求解2n个非

线性方程组。而状态估计则是根据一定的估计准则，按估计理论的处理方法来求解方程组的。

故障分析

基本概念和分类

简单故障是指电力系统的某处发生一种故障的情况，包括横向故障：三相短路、单相接地、两相短路、两相短路接地；纵向故障：单相断线、两相断开；简单故障分析见本科教材上册第七章，7－1

和7－5 节。

对称分量法，前提条件，如何构成

对称分量法见本科教材上册P117,6－1 节。

！！！若有多重故障，则用基尔霍夫定理列方程，用最基本的方法入手。

状态估计

1. 概念

状态变量：通常称能足够表征电力系统特征所需最小数目的变量为电力系统的状态变量。

暂态安全分析：用来判断在发生预想事故后，系统是否会失稳的功能。静态安全分析：用来判断在发生预想事故后，系统是否会发生过负荷或电压越限的功能。

正常状态、紧急状态等概念见研究生教材上册，第三章电力系统静态安全分析、第一节

概述。

2.参数识别

最小二乘法原理，特点

最小二乘法是一种非统计学的估计方法，它是以测量值Z和测量值Z之差的平方和最小为

目标准则的估计方法。这种方法优点是不需要随机变量的任何统计特性。

设状态变量的值x与测量值Z之间的关系为

Z = Hx+ v 式中:H为m K n矩阵

按最小二乘准则建立目标函数

J (x)= (Z —Hx )T(Z —Hx )

对目标函数求导数并取为零，即

士0

x

就可以求出估计值x。

3.不良数据辨识

不良数据出现的处理方法

当出现不良数据时，需要通过检测与辨识的的方法来处理，才能满足状态估计计算对测

量数据的要求。所谓检测是用来判定是否存在不良数据，而辨识则是为了寻找出哪一个数据

是不良数据，以便进行剔除或补充，然后重新进行状态估计。

不良数据的检测一般均是通过检查目标函数是否大大偏离正常值或残差是否超过正常

值来反应的，常用方法有三种：J ( X)检测法；加权残差检测法；标准化残差检测法。

残差搜索辨识法，也就是用残差绝对值由大到小排队来逐维作试探，通常分为「N与

r W法。

稳定分析(不计算，只分析)

什么叫稳定，有什么措施可以保持稳定？

电力系统正常运行的一个主要标志，是系统中的同步电机都处于同步运行状态，即并联

运行的同步电机都有相同的电角速度，这种情况下，表征系统运行状态的参数具有接近于不变的数值，称此情况为稳定运行状态。

具体措施有预防控制、校正控制等。见研究生教材上册，第三章析、第一节概

电力系统静态安全分述。

静态稳定，提高静稳有哪些方法？所谓电力系统静态稳定性，一般是指电力系统在运行中受到微小扰动后，不发生自发振荡和非周期性失步，独立地恢复到它原来的运行状态的能力。

提高静稳的方法：

装设自动励磁调节器和抑制自发振荡的PSS稳定器；