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电力系统分析部分简答题答案

来源:智榕旅游
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?

潮流计算指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下,计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。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,确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。

作用:潮流计算是电力系统非常重要的分析计算,用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统,通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求;对运行中的电力系统,通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全,系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内,系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷,以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。在《电力系统分析综合程序》(PSASP)中,潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。

所谓潮流计算,就是已知电网的接线方式与参数及运行条件,计算电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损。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、已知量?

相角δi)

已知负荷和发电机的功率,有功功率Pi、无功功率Qi和节点电压相量Ui(幅值Ui 和

3.潮流计算节点分成哪几类?分类根据是什么?

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?

节点电压,

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。

节点导纳(对称性,稀疏,节点编号顺序优化)。节点阻抗优点:满秩矩阵内存量大、、、、在用数字见算计算机解电力系统潮流问题的开始阶段,普遍采取以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法。这个方法的原理比较简单,要求的数字计算机内存量比较差下,适应50年代电子计算机制造水平和当时电力系统理论水平,但它的收敛性较差,当系统规模变大时,迭代次数急剧上升,在计算中往往出现迭代不收敛的情况。这就迫使电力系统的计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入法。阻抗法改善了系统潮流计算问题的收敛性,解决了导纳无法求解的一些系统的潮流计算,在60年代获得了广泛的应用,阻抗法德主要缺点是占用计算机内存大,每次迭代的计算量大。

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。

根据自导纳和互导纳的定义直接求取;运用支路一节点的关联矩阵计算

7.潮流计算需要考虑哪些约束条件?

a.电压约束,对所有节点的电压要满足运行质量的要求min<=i<=max b.电源点发出的功率(有功和无功)机组容量、、受发电机运行极限限制PQ运行极限图 c.电压相角:某些母线上的电压相角差不能太大---稳定性的要求i-j<=(ij)max

8.对采用计算机计算潮流的算法有哪些基本要求?为什么有这些要求?

(1) 计算方法的可靠性或收敛性; (2) 对计算机内存量的要求; (3) 计算速度; 因为阻抗矩阵的满秩所占内存较大,迭代计算复杂;导纳矩阵的收敛性不好 (4) 计算的方便性和灵活性。

电力系统潮流计算属于稳态分析范畴,不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。因此其数学模型不包含微分方程,是一组高阶非线性方程。非线性代数方程组的解法离不开迭代,因此,潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛,并给出正确答案。。

9.高斯-赛德尔法与牛顿-拉夫逊法的主要不同是什么?

对初值的要求,和收敛性的不同.,采用的功率方程不同,可以计算的方程也不同

10.牛顿-拉夫逊法与有功-无功分解法的主要不同是什么?

修正方程(前者只有一个且雅可比为非对称阵,所占储存空间大空间),收敛速度后者快,只能用于R<11.采用高斯-赛德尔法求解潮流方程,是否需要求解线性方程组?不需要

12.采用牛顿-拉夫逊法求解潮流方程,是否需要求解线性方程组?需要

13.采用有功-无功分解法求解潮流方程,是否需要求解线性方程组?需要

14.潮流方程是一个非线性方程组吗?为什么?

非线性貌似不是从元件上体现的,因为普通的电感和电容在常规工作范围内,也属于线性元件,而简单的电路仅包含线路变压器,等值电路都是线性元件,潮流计算是通过注入功率来计算节点电压和相位角,书上通过功率方程得到一个各母线电压的方程,显然是非线性的,

15.采用牛顿-拉夫逊法求解潮流方程的计算过程中,一个重要环节是求解线性方程组。请说明这个线性方程组与潮流方程的关系。

此方程组的各个方程是将潮流方程泰勒级数展开之后,进行局部线性化之后所得

16.说出至少两种求解线性方程组的数值方法,阐述其中一种方法的计算过程。

雅可比迭代,高斯塞德尔迭代

17.有功-无功分解法可以求解直角坐标形式的潮流方程吗?为什么?

不可以,它是由极坐标形式下的所得

18.通过查找资料,比较潮流方程的直角坐标形式、极坐标形式和混合坐标形式。

19.求解同一个潮流方程采用牛顿-拉夫逊法和有功-无功分解法,哪种方法的迭代次数多? PQ每一步迭代过程中,哪种方法计算量较大?牛顿总体而言,那种方法计算效率更高、速度更快?PQ

20.高斯-赛德尔法与牛顿-拉夫逊法中,哪种方法对初值要求较低?高斯

21.潮流计算过程中出现PV节点无功功率超出给定限额,对什么样的实际物理情况?在计算中应如何处理?

取Q=Qmax(min)=常数,迭代计算中自动PV转化为PQ节点计算

22.PV节点向PQ节点转化,在高斯-赛德尔法和牛顿-拉夫逊法的处理方式有什么不同?

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?不需要若出现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?

24.牛顿-拉夫逊法和有功-无功分解法比较来看,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?

25.教材第三章手算潮流,给定末端负荷功率和始端电压,则需反复推算才能获得同时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?

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你的-拉夫逊法少?

27.为什么有功-无功分解法修正方程式系数矩阵各元素为常数?

28.电力系统的无功电源有哪些?各自有什么主要特点? 29.简要说明电力系统电压调整的目的和重要性。P221 30.试述电力系统调压的主要方法和应用场合。P236 31.介绍你所设计(或采用)的潮流计算程序的流程。 32.程序是如何实现原始数据输入的?

33.程序计算过程中采用的有名值还是标幺值?

34.程序采用的哪种潮流计算方法?程序如何存储节点导纳

矩阵?

35.程序是否需要求解线性方程组?如果需要,采用的是何种方法?

36.迭代开始前,节点电压初值是如何选择的?各发电机组的有功输出功率是如何确定的?怎样确定发电机组有功输出功率才能尽量减少出现迭代不收敛的现象?

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