电力系统潮流计算问答题高等教育工学高等教育工学.pdf

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il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。对于正在运行的电力系统，通过潮流汁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圮整讣算、电力 系统故障讣算和稳定il 算等提供原始数据。2潮流il算有哪些待求量、已知量？（己知量电力系统网络緒构、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备母线上的电压（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、平衡点的电压和柑位角。待 求的运行状态参量包扌舌电网各母线节点的电压幅值和相角，以及支路的功率分布、网络的功率损耗 等。3潮流汁算节点分成哪几类？分类根摇是什么？（分成类:PQV/心、PV节点和平衡VOL分类 依据是给宦变量的不同）PU肖点（电压控制母线）有功功率Pi和电压幅值Ui为给龙。这种类型订点 相当于发电机母线*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.点注入有功功率Pi和无功功率Qi是给圮的相当于实际电力系统中的一个负荷右点，或 有功和尢功功率给定的发电机母线.平衡肯点用来平衡全电网的功率。平衡也点的电压幅值U i和相角6i是给定的,通常以它的相角为 参考点，即取其电圧相角为零e 一个独立的电力网中只设一个平衡点。4o教材牛顿拉夫逊法及有功一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TiY点电 斥方程，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il算的？试阐述这两种方 程的优点与缺点。（基丁点3纳矩阵皆点阻抗矩阵的特点：仁不能市等值电路直接求出2“满秩矩阵内 存戢大3对角占优矩阵。1 丫点导纳矩阵的特点：1 直观容易形成 2.对称阵3稀疏矩阵（零元素多）：每一行的零元素个数二该竹点宜接连出的支路数 6。说出至少两种建立节点导纳矩阵的方法，阐述幷中一种方法的原理打过程.方法：、根据自导纳和互导纳的足义直接求取2运用一节点关联矩阵讣算3 阻抗矩阵的逆矩阵Pai=0;鮎”点导纳矩阵的形成乩对角线兀素Ei的求解Xf二才(L=OJ知;4=1)【除i外的其他 肖点接地，1；亠。只在i yr点加单位电爪值】解析等 L卩 点直接相连的的所有支路 导纳和2。互导纳岭=:(无源网络导纳之间是对称的)5 解析：Yjj f?/fjlY点Z间直接相连的支路导纳的负值。7o 潮流汁算需要考虑哪些约束条件？答：为了保证系统的正常运行必须满足以下的约束条件：对控制变量 V pGi V AAjniax*AAGVmin QG：Osmax 对没有电源的节点则为 对状态变匕的约束条件则是 对某些状态变还冇如下的约束条件 max&对采用计算机计算潮流的算法有哪些基木要求？为什么有这些要求？计算机汁算潮流的算法大多采用迭代法，对于迭代法，只有在给圮初值的情况下才能够进行迭 代 2o进行有限次迭代每进行一次迭代都要讣算精度进行检验。在采用迭代法时，当结果满足精度即可将该结果潮流讣算的结果，因此，算法应在每一次迭代 后，验证是否符合精度进而判断是否结束进程。3能够在有限步骤，有限时间内完成，避免成为死循环.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对于正在运行的电力系统通过潮流汁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障讣算和稳定算等提供原始数据潮流算有哪些待求量已知量己知量电力系统网络緒构参数决定系统运行状态的边条件待求量系统稳态运行状态例如备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压幅值和相角以及支路的功率分布网络的功率损耗等潮流汁算节点分成哪几类分类根摇是什么分成类心节点和平衡分类依据是给宦变量的不同肖点电压控制母线有功功率和电压幅值为给龙这种类型订点相当于发电机母线点或者相当9o 高斯赛徳尔法与牛顿一拉夫逊法的主要不同是什么？山斯赛徳尔法既町用以解线性 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。迭代时除平衡肖点儿外，苴他iY 点儿的电压都将变化，而这一情况不符合PV皆点儿电压大小不变的约定。因此，每次迭代求得这些肯 点儿的电压后，应对它们的大小按给宦值修止，并据此调整这些点儿注入的无功功率。这是运用高斯赛 徳尔进行潮流il算的特殊Z处。牛顿拉夫逊法是常用的解非线性方程组的方法，初值要选择比较接近它们的精确解，收敛速度快二阶收 敛。10 牛顿一拉夫逊法与有功一无功分解法的主要不同是什么？答：1 牛顿法有一个修匸方程且系数矩阵兀素为非对称矩阵存储空间大，每次迭代都耍变化，重新 计算;PQ分解法，两个修止方程式，且系数矩阵是常系数对称阵，要求存储空间小，汁算速度快，较适合 在线il 算 2,PQ分解法毎一步运算速度较牛顿法快，但是，运算步骤多.3PQ分解法应用范用较牛顿法小，只适和加VX為斥电网。II。采用高斯一赛徳尔法求解潮流方程，是否需要求解线性方程组?需要12采用牛顿一拉夫逊法求解潮流 方程是否需要求解线性方程组？需耍13.采用有功一无功分解法求解潮流方程，是否需要求解线性方程 组？不需要14-潮流方程是一个非线性方程组吗?为什么？（方程的非线件体现在系统并兀件的非线性 上而，强调代数方程主要是为了和后而的短路计算和系统稳宦讣算计算的微分方程区别开來）15采用牛顿一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0请说明这个线 性方程组与潮流方程的关系。（潮流方程应为Vf点有功功率和无功功率口伙点电圧、巧点导纳之间的 关系而所谓线性方程组即为修止方程式，修止方程式即为潮流方程中肖点注入功率和右点电压平方的 不平衡量对肖点电压的实部和虚部求偏导御到，而不平衡虽是|f|潮流方程中有功和无功经迭代而来 16o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。（线性方程组的求解分 为直接求解法和迭代法，直接求解法包括LU分解法和QR分解法，迭代法包扌舌雅可比迭代法和髙斯赛徳 尔迭代法等）17o 有功无功分解法可以求解宜角坐标形式的潮流方程吗？为什么？（不对以，冈为P-Q分解法潮 流汁算派生于以极坐标表示时的牛顿拉夫逊法）18o 通过査找资料，比较潮流方程的宜角坐标形式、极坐标形式和混合坐标形式。（直角坐标:有 2n-2个修正方程式，极坐标：有n+m-2个修正方程式）1 9求解同一个潮流方程采用牛顿一拉夫逊法和有功一无功分解法，哪种方法的迭代次数多?毎一步迭 代过程中，哪种方法计算量较大？总体而言，那种方法计算效率更高、速度更快？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对于正在运行的电力系统通过潮流汁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障讣算和稳定算等提供原始数据潮流算有哪些待求量已知量己知量电力系统网络緒构参数决定系统运行状态的边条件待求量系统稳态运行状态例如备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压幅值和相角以及支路的功率分布网络的功率损耗等潮流汁算节点分成哪几类分类根摇是什么分成类心节点和平衡分类依据是给宦变量的不同肖点电压控制母线有功功率和电压幅值为给龙这种类型订点相当于发电机母线点或者相当（PQ分解法il算时要求的迭代次数多，牛顿拉夫逊法的每一步迭代过程计算戢较大”总体而老PQ分 解法较好 2 0 高斯一赛徳尔法与牛顿拉夫逊法中哪种方法对初值要求较低？（髙斯赛徳尔法对初侑要求比佼 低）21 潮流计算过程中出现PV节点无功功率超出给世限额，对什么样的实际物理情况？在计 算中应如何处理？（PVS点注入无功功率趙岀给定限额即 出现了 QAQjnKU或QKQirnm的 惜况为了保证电源设备的女全运行，取Q=QAdx=idffl.或Q=Qimm二定值而任凭相应点的电斥人小偏 移给定值卩在迭代过程中让某些PV盯点转化为PQ肖点）22-PV节点向PQ节点转化,在高斯一赛徳尔法和牛顿一拉夫逊法的处理方式有什么不同？（采用髙斯赛 徳尔法时,PV肖点向PQTi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苴迭代恪式 23o采用有功一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？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？（不需要重新i|算，PQ分解法屮修止方程 式系数矩阵恒定不变）2 40牛顿一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？（PQ分解法在存储规模和计算虽上要少于丫顿拉夬逊法，这 是山J-PQ分解法以迭代过程中保持不变的系数矩阵B B澤桥代起变化的系数矩阵J）25o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瑞负荷功 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？（更接近丁皿斯赛徳尔法，山尚斯赛徳尔法的迭代格式 可以知逍,带入方程组系数和第k项的值可以求岀第k+1项的值，这场手算潮流时的前推回代方法一 致）26为什么有功一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？（与丫顿拉夫逊法相比,P Q分解法的修止方程式以一个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）2 7o为什么有功一无功分解法修正方程式系数矩阵齐元素为常数？（PQ分解法对修止方程式系数矩阵 进行了分解，并做以简化，1、建设各元件电抗远大于电阻，则子阵N、J可 略去,乂根据门导纳人义，子阵H#IIL中对角线兀素L?=-U?Bji 2、假 设costal G/Bij,贝IJ子阵H和L中非对角线元素HjjiUjUjB=而 兀 中氏和Bij均为:攻矩阵BWI B”屮乞兀素为空）28o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：是最爆本的无功功率电源乙电容 器和调相机：电容器只能向系统供应感性无功,其感性无功功率勺其端电压的平方成止比3静止补偿器和 静止调相机:依靠的仍是英中的电容器4。联电抗器：它不能电源而是负荷，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）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对于正在运行的电力系统通过潮流汁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障讣算和稳定算等提供原始数据潮流算有哪些待求量已知量己知量电力系统网络緒构参数决定系统运行状态的边条件待求量系统稳态运行状态例如备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压幅值和相角以及支路的功率分布网络的功率损耗等潮流汁算节点分成哪几类分类根摇是什么分成类心节点和平衡分类依据是给宦变量的不同肖点电压控制母线有功功率和电压幅值为给龙这种类型订点相当于发电机母线点或者相当29o简要说明电力系统电压调整的目的和重要性。（电斥是电力的遠耍体现方而，也是衡量电能质量优 差的重要指标，同时，电压的不稳宦，也会对输电、配电等环“适成严重的危害，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，电圧的高低打稳宦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。因此进行电压训整可以提高电能质星，保证无功功率 平衡，稳窪运行环境 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爪：首先考虑、最:常用、典型逆调压乙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圧：用于无功功率不足的系统4改变线路参数进行调斥，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）的潮流计算程序的流程。2.程序是如何实现原始数据输入的？3.程序计算过程中采用的有名值还是标幺值？4.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？5.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？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？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对于正在运行的电力系统通过潮流汁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障讣算和稳定算等提供原始数据潮流算有哪些待求量已知量己知量电力系统网络緒构参数决定系统运行状态的边条件待求量系统稳态运行状态例如备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压幅值和相角以及支路的功率分布网络的功率损耗等潮流汁算节点分成哪几类分类根摇是什么分成类心节点和平衡分类依据是给宦变量的不同肖点电压控制母线有功功率和电压幅值为给龙这种类型订点相当于发电机母线点或者相当