现代电力系统分析简答题

移相器（Phaser）能够对波的相位进行调整的一种装置。任何传输介质对在其中传导的波动都会引入相移，这是早期模拟移相器的原理；现代电子技术发展后利用A/D、D/A 转换实现了数字移相，顾名思义，它是一种不连续的移相技术，但特点是移相精度高。移相器在雷达、导弹姿态控制、加速器、通信、仪器仪表甚至于音乐等领域都有着广泛的应用。在R-C串联电路中，若输入电压是正弦波，则电路中各处的电压、电流都是正弦波。从相量图可以看出，输出电压相位引前输入电压相位一个φ角，如果输入电压大小不变，则当改变电源频率f或电路参数R或C时，φ角都将改变，而且A点的轨迹是一个半圆。同理可以分析出，以电容电压作为输出电压时，输出电压相位滞后输入电压相位一个φ角。因此，不论以R端或C端作输出，其输出电压较输入电压都具有移相作用，这种作用效果称阻容移相。阻容移相环节，在电子技术应用中广泛采用，如移相电路、耦合电路、微分电路、积分电路等等。

移相器的相关应用

[1]当系统负荷较重、并且有持续快速攀升趋势时，需要进行电压紧急态势分，注视运行工况将可能通过何种途径逼近电网负荷供应能力的临界点。负荷在高位快速攀升时，电源如何分担负荷增量，可以从运行模式的调峰特征去寻找预估线索。主力调峰电源与负荷中心之间，各联络线在潮流上涨逼近限值方面，往往步调上有差异，线路潮流骤增时，对可能首先跳闸的联络线，应该给予特殊的关注，因为其保护跳闸势必引起功率转移，使其它联络线相继跳闸，产生恶性连锁反应，可能导致系统解列。移相器在国外广泛用来进行潮流调控。灵活交流输电系统(FACTS)装置家族中的“静止移相器”(SPS)，由于电力电子技术的采用，在调控性能上有了长足进步，免除了任何机械操作，在安全稳定控制方面具有良好的应用前景，肯定了SPS可用来提高暂态稳定性、阻尼次同步振荡、缓和区域间振荡、减轻轴系暂态扭矩以及稳态环流控制。

移相器的作用是将信号的相位移动一个角度。运用移相器规约敏感联络线的潮流，保障电压稳定性不因联络线连锁跳闸、相继退出而遭到破坏，可以明显提高电压稳定极限。其工作原理根据不同的构成而存在差异。如晶体管电路，可在输入端加入一个控制信号来控制移相大小；在有些电路中则利用阻容电路的延时达到移相；在单片机控制系统还可利用内部定时器达到移相的目的。

牛顿法的性能和特点：

1) 平方收敛，开始时收敛比较慢，在几次迭代后，收敛得非常快，其迭代次数和系统

的规模关系不大，如果程序设计良好，每次迭代的计算量仅与节点数成正比。

2) 对初值很敏感，有时需要其他算法为其提供初值。如果初值选择不当，可能根本不

收敛或收敛到一个无法运行的解点上。

3) 对函数的平滑性敏感，所处理的函数越接近线性，收敛性越好，为改善功率方程的

非线性，实用中可以通过限制修正量的幅度来达到目的。但幅度不能太小。

4)对以节点导纳矩阵为基础的G-S法呈病态的系统，N-L法一般都能可靠收敛。

最小化潮流计算：上述潮流计算问题归结为求解一个非线性代数方程组。另外潮流问题在数学上还可以表示为求某一个由潮流方程构成的目标函数的最小值问题，并以此代替代数方程组的求解。从原理上保证了计算过程永远不会发散，有效解决了病态系统的潮流计算并为给定条件下潮流问题的有节与无解提供了一个明确的判断途径。

对非线性规划进行改进，并将数学规划原理和常规的牛顿潮流算法有机结合起来，形成带有最优乘子的牛顿算法，简称最优乘子法。能有效解决病态电力系统的潮流计算问题。

最优潮流：基本潮流可归结为针对一定的扰动变量，根据给定的控制变量，求出相应的状态

变量，从而确定系统的一个运行状态。但基本潮流不能解决以下问题：当系统的状态变量超出了它们的运行条件限制时，没有简便的手段使其恢复正常；当系统安全运行的方式很多时，无法得到其中最经济的一种。

最优潮流定义：就是当系统的结构参数及负荷情况给定时，通过控制变量的优选，所找到的能满足所有指定的约束条件，并使系统的某一个性能指标或目标函数达到最优时的潮流分布。

1) 最优潮流与基本潮流的不同点：

2) 基本潮流的控制变量是给定的，而最优潮流中的控制变量通过优选得到；

3) 最优潮流除了要满足潮流等式约束外，还必须满足大量的不等式约束条件；

4) 基本潮流计算是求解非线性代数方程组，而最优潮流是一个非线性规划问题；

5) 基本潮流仅仅完成计算功能，而最优潮流可以根据实际需要自动优选控制变量，具

有指导系统进行优化调整的决策功能。

最优潮流与传统经济调度的区别：传统经济调度只对有功进行优化，虽然考虑了线损修正，也只考虑了有功功率引起的线损优化，同时传统经济调度一般不考虑母线电压的约束，对安全约束一般也难以考虑。最优潮流除了对有功和耗量进行优化外，还对无功及网损进行了优化。此外，最优潮流还考虑了母线电压的约束及线路潮流的安全约束。

最优潮流的控制变量有：

1) 除平衡节点外，其它发电机的有功出力

2) 所有发电机节点及其具有可调无功补偿设备节点的电压模值（或无功出力）。

3) 分接头可调变压器的变比

状态变量

1) 除平衡节点外，其它所有节点的电压相角。

2) 除所有发电机节点及其具有可调无功补偿设备节点之外，其它所有节点的电压模值。最优潮流的目标函数：（简化表示为：f?f(u,x)）

1) 全系统的发电燃料总耗量（或总费用）

2) 有功网损

等式约束：潮流的基本方程g(u,x)?0

不等式约束：

1) 有功电源出力上下限约束

2) 可调无功电源出力上下限约束

3) 分接头可调变压器变比调整范围

4) 节点电压模值上下限约束

5) 元件中通过的最大电流或视在功率约束

6) 线路通过的最大潮流约束

7) 线路两端节点电压