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工程硕士研究生2014年《现代电力系统分析》复习提纲2014.6一、 简述节点导纳矩阵自导纳及互导纳的物理意义；试形成如图电路的节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵。
答：节点导纳的阶数等于网络的节点数，矩阵的对角元素即自导纳等于与该节点连接的所有支路的导纳之和，非对角元素即互导纳则为连接两点支路导纳的负值。
（李）在电力网络中，若仅对节点i 施加单位电压，网络的其它节点接地时，节点i 对网络的注入电流值称为节点i 的自导纳；此时其它节点j 向网络的注入电流值，称为节点j 对节点i 的互导纳。
节点导纳矩阵为：在电力网络中，若仅对节点i 施加单位电压，网络的其它节点接地即U =0时，节点i 对网络的注入电流值称为节点i 的自导纳；此时其它节点j 向网络的注入电流值，称为节点j 对节点i 的互导纳。
⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----++--=j j jk jk j jk jkj j j jj Y 1021001102111211100112；李⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=105.0001.111.1105.01.115.2100112j j j j j j j j j j Y 节点阻抗矩阵为：在电力网络中，若仅对节点i 施加单位电电流。
⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=22222544244424452k k k k k k k j Z ；李⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=22.2222.205.64.44.424.44424.445j j j j j j j j j j j j j j j j Z 二、 写出下图所示变压器电路的П型等效电路及物理意义。
1：k答：1、物理意义： ①无功补偿实现开降压；②串联谐振电路；③理想电路（r<0）。
2、П型等效电路：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡20121212121022211211Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ，令U1=1时，点2接地U2=0 图一Y 10 Y 20Y 12可得1210Y Y y T += ，12Y k y T -=-，12102Y Y k y T += 得：)1(Y 10k k y T -= ，)1(Y 220kk y T -= ，k yT =12Y三、 按Ward 等值写出图二等值表示成内部节点的功率（网络）方程式。
现代电力系统分析总计电力系统稳定性分析：包括功角稳定性分析、电压稳定性分析和频率稳定性分析。
功角稳定性研究的是电力系统中互联的发电机间维持同步的能力问题。
在交流系统中，所有连接在系统中的发电机必须要保持同步运行。
角度稳定性分为以下三类。
静态稳定性：指电力系统受到小扰动后，不发生非同期失步，自动恢复到起始运行状态的能力。
暂态稳定性：指电力系统受到大的扰动后，各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行状态的能力动态稳定性：指电力系统受到小的或大的扰动后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。
频率稳定性：系统中有功功率的缺乏导致的频率下降现象。
电压稳定性：研究的是系统在受到小的或大的扰动后系统维持电压电力系统静态稳定性分析的一般步骤：①计算给定稳态运行情况下各变量的稳态值；②对描述暂态过程的方程式在稳态值附近线性化；③形成线性化方程状态矩阵A，根据其特征值的性质判断稳定性。
（四）提高静态稳定性的措施⑴采用自动调节励磁装置；⑵减小元件的电抗，具体做法有以下几种：①采用分裂导线；②提高线路额定电压等级；③采用串联电容补偿⑶改善系统的结构和采用中间补偿设备。
小扰动法是根据李雅普诺夫稳定性理论，以线性化分析为基础的分析方法。
当受扰动系统的线性化微分方程组的特征方程式的根的实部皆为负值时，该系统是稳定的，当根的实部有正值时，该系统式不稳定的。
小扰动法分析简单电力系统静态稳定性的步骤：（1）列出描述系统中各元件运行状态的微分方程式组；（2）将以上非线性方程线性化处理，得到近似的线性化微分方程式组；（3）根据近似方程式的根的性质，判断系统的静态稳定性。
暂态稳定：系统受到大的扰动后，将使系统结构和参数发生变化，系统潮流和发电机的输出功率也发生变化，从而破坏了远动机与发电机之间的功率平衡，使发电机开始加速或减速，扰动后，各发电机输出功率的变化并不相同，使它们的转速变化也不相同。
这样各发电机之间因转速不同产生相对运动，其结果是使转子之间的相对角度发生变化。
《现代电力系统分析》Advanced Analysis of Power System课程介绍：本课程是在本科阶段学习《电力系统稳态分析》的基础上，针对现代电力系统特点，结合现代电力系统分析研究成果，为硕士研究生今后从事电力系统相关课题研究打下必要的基础而设置的一门《电力系统分析》延伸性质的课程。
本课程是从事电力系统经济运行、控制和稳定性分析研究的基础，也是现代电力系统规划、电能管理系统等应用项目的基础。
课程由若干专题讲座构成，讲授和讨论相结合。
课程主要内容：一、现代电力系统分析基本功能、方法二、大规模电力系统分析的等值处理三、大规模电力系统分析的分块处理四、电力系统状态估计的基本功能、方法五、加权最小二乘状态估计六、快速分解状态估计、等值变换状态估计七、动态电力系统状态估计（*，以分块算法研究代替）八、不良数据检测和辨识方法九、广义状态估计方法（*）十、配电网络状态估计方法（*）考核方式：报告+考试。
先修课程：电力系统分析、数值计算方法。
参考书籍：诸骏伟. 电力系统分析上册. 中国电力出版社，1998年或诸骏伟. 电力系统分析上册. 水利电力出版社，1995年张伯明，陈寿孙著. 高等电力网络分析. 清华大学出版社，1996年H．H．Happ著，丘昌涛译. 分块法及其在电力系统中的应用. 科学出版社，1987年于尔铿主编. 水利电力出版社，1985年宋文南，李树鸿，张尧. 电力系统潮流计算. 天津大学出版社，1990年第1讲现代电力系统分析基本功能、方法现代电力系统的特点规模庞大：1）系统网络节点数量多；2）系统覆盖地域广。
结构复杂：1）拓扑结构复杂；2）系统参数变化点多；3）交直流混合系统。
影响面宽：由影响一个地区、一个省、一个大区、一个国家到多个国家。
课程学习方法：复习《电力系统稳态运行分析》部分，多思考，多阅读文献，必要时编写程序对一些问题进行验证计算。
预备知识电力系统分析：是电路知识+数学知识+电机学知识+电力系统特点的结合体。
第一章现代电力系统的主要特点，电网互联的优点及带来的问题，电力系统的运行状态及运行状态带来的好处。
电力系统分析概述。
第二章电力网络的基本概念结点电压方程，关联矩阵，用关联矩阵与支路参数确定结点电压方程，变压器和移向器的等值电路，节点导纳矩阵，第三章常规潮流计算的任务、应用、，对潮流计算的基本要求，潮流计算的方法，电力系统数学表述，潮流计算问题的最基本方程式潮流计算的借点类型，节点功率方程及其表示形式，潮流计算高斯赛德尔发。
牛顿拉弗逊法，潮流计算的PQ分解法，保留非线性潮流算法，最小化潮流算法（潮流计算和非线性规划潮），潮流计算的自动调整，PV节点无功功率越界的处理，PQ节点电压越界的处理，带负荷调压变压器抽头的调整，负荷特性的考虑，互联系统区域间交换功率控制最优潮流计算最优潮流和基本潮流的比较，最优潮流计算的算法，最优潮流的数学模型，（目标函数，约束条件），最优潮流计算的简化梯度算法，（迭代求解算法的基本要点），最优潮流的牛顿算法，交直流电力系统的潮流计算直流输电的应用交直流电力系统的潮流计算的特点交流系统和直流系统的分解交流系统部分的模型直流系统部分的模型直流电力系统模型直流系统标幺值，直流电力系统方程式，（换流站，及其控制方式）交直流电力系统潮流算法联合求解法和交替求解法直流潮流数学模型第四章故障类型及分析双轴变换-派克变换及正交派克变换两相变换-克拉克变换顺势对称分量变换（120 +-0）对称分量变换坐标变换的运用网络方程网络中的电源模型不对称短路故障的边界条件短路故障通用复合序网断线故障通用负荷序网两端口网络方程阻抗行参数方程（有源无源）导纳型参数方程（有源无源）混合型参数方程复杂故障分析第五章状态的确定（状态估计量测误差随机干扰测量装置在数量上或种类上的限制电力系统状态估计的功能流程对量测量的数量要求状态估计与常规潮流计算比较条件不同模型和方程数的不同求解的数学方法不同电力系统运行状态的表征与可观察性量测方程五种基本测量方式状态估计误差的原因高斯白噪声型的随机误差噪声响亮电力系统状态的可观察性最小二乘估计最小方差估计的概念h(x)为线性函数时的最小二乘准则、h(x)为非线性函数时的最小二乘准则及步骤快速解耦状态估计算法支路潮流状态估计法递推状态估计追踪估计、估计的目标函数递推估计公式第六章电力系统安全性实时安全监控功能结构安全性、稳定性和可靠性静态安全分析支路开断模拟、直流法2、补偿法，灵敏度法二、发电机开断模拟1、直流法2、分布系数法预想事故的自动选择(ACS)ACS算法，须满足的条件ACS算法的原理框第七讲电力系统元件的动态模型同步发电机的数学模型理想同步电机同步电机正方向的规定abc坐标下（原始）的电压方程abc坐标下（原始）的磁链方程定子各绕组的自感定子绕组间的互感定子绕组与转子绕组间的互感转子各绕组的自感和转子绕组间的互感电机输出电功率的瞬时值在abc坐标下基本方程存在的问题解决的办法Park变换dq0坐标下的磁链方程电感系数矩阵中的系数dq0变换的物理解释dq0坐标下的电压方程同步电机输出功率和电磁转矩正交派克变换标幺制下的同步电机方程dq0坐标下标幺制的电压方程dq0坐标下标幺制的磁链方程在X ad基值系统下的磁链方程标幺制下的输出功率和电磁转矩dq0系统下的磁链方程dq0坐标下标幺制的电压方程d轴和q轴等效电路、运算电抗及实用参数电机参数q轴等效电路、运算电抗及电机参数q轴参数及定义d轴等效电路、运算电抗及电机参数d轴参数由电机参数计算派克方程中的原始参数同步电机方程小结同步电机转子运动方程同步电机转子运动方程的标幺值形式同步电机实用模型（二三四五六阶、经典模型）状态量初值的确定阻尼项的引入第七讲励磁系统数学模型（2）概述励磁系统的基本功能励磁系统的类型励磁系统分类及典型接线同步发电机的励磁控制系统励磁系统数学模型直流励磁机数学模型直流励磁机数学模型小结交流励磁机数学模型静止励磁系统数学模型静止励磁功率单元数学模型典型励磁系统数学模型电压测量与负载补偿环节数学模型幅值限制环节数学模型电力系统稳定器(PSS)数学模型典型励磁系统数学模型第七讲原动机及调速器数学模型（3）原动机自动调速器原动机及调速器在电力系统中的作用汽轮机数学模型水轮机数学模型典型调速器数学模型水轮机调速器数学模型：水轮机机械液压式调速器原理图离心飞摆方程配压阀(错油门)活塞方程接力器(油动机)活塞方程反馈方程软反馈硬反馈传递函数框图汽轮机调速器数学模型：基本功能机械液压调速器数学模型一机械液压调速器数学模型二功频液压调速器原理框图第七讲负荷数学模型（4）负荷种类负荷随时间变换规律负荷特性负荷的数学模型负荷建模方法负荷静态模型负荷静态模型1：指数形式负荷静态模型2：多项式负荷动态模型动态负荷负荷动态模型的输入输出含动态负荷模型的解算实际节点负荷情况计及感应电动机机电暂态过程的负荷动态模型第七讲网络元件数学模型（5）网络元件模型机电暂态分析电磁暂态分析输电线路准稳态模型坐标系统012对称分量准稳态模型网络各序网与发电机和动态负荷的接口abc坐标和012坐标下准稳态模型之比较012坐标的应用xy同步坐标实数域的准稳态模型输电线路电磁暂态模型abc相坐标电磁暂态模型dq旋转坐标电磁暂态模型xy同步坐标电磁暂态模型变压器准稳态模型正、负序模型接线方式对正、负序量相位和幅值的影响y,d11接线方式对正、负序量相位和幅值的影响零序模型变压器电磁暂态模型abc相坐标电磁暂态模型第 8 讲电力系统暂态稳定分析暂态稳定分析大干扰后两种不同的结局对电力系统暂态稳定性的分析，要考虑暂态稳定分析与改善暂态稳定分析分类暂态稳定分析中的一些简化暂态稳定分析的时域仿真法全系统数学模型的构成暂态稳定分析的数值解法暂态稳定分析的时域仿真法微分方程组代数方程组微分的数值解法暂态稳定分析的数值解法欧拉法改进欧拉法龙格-库塔法隐式梯形积分法常微分方程求解方法的选取问题微分-代数方程组的数值解法暂态稳定分析的基本流程简化模型时域仿真法暂态稳定分析实际暂态分析中涉及到的主要问题发电机节点的处理和机网接口计算⏹发电机采用经典模型时的处理方法⏹考虑凸极效应的直接解法考虑凸极效应的迭代解法负荷节点处理⏹当负荷采用恒定阻抗时当负荷采用非线性模型时⏹当负荷采用计及机电暂态的动态负荷模型时⏹网络操作与故障处理⏹发生简单不对称故障时⏹发生复杂(多重)不对称故障时⏹故障或操作时，状态方程及其参数的修正处理⏹基于改进欧拉法和迭代解法的暂态稳定分析⏹微分方程的改进欧拉法预报及校正计算公式第八讲暂态能量函数法（2）暂态能量函数法概述单机无穷大系统的直接法暂态稳定分析系统及模型暂态能量函数的构造临界能量的构造系统暂态稳定判别为在相平面上讨论多机系统直接法暂态稳定分析的数学模型假定预处理同步坐标下的暂态能量函数和临界能量同步坐标下的暂态能量函数同步坐标下的暂态能量函数的计算同步坐标下的临界能量。
《现代电力系统分析》Advanced Analysis of Power System课程介绍：本课程是在本科阶段学习《电力系统稳态分析》的基础上，针对现代电力系统特点，结合现代电力系统分析研究成果，为硕士研究生今后从事电力系统相关课题研究打下必要的基础而设置的一门《电力系统分析》延伸性质的课程。
本课程是从事电力系统经济运行、控制和稳定性分析研究的基础，也是现代电力系统规划、电能管理系统等应用项目的基础。
课程由若干专题讲座构成，讲授和讨论相结合。
课程主要内容：一、现代电力系统分析基本功能、方法二、大规模电力系统分析的等值处理三、大规模电力系统分析的分块处理四、电力系统状态估计的基本功能、方法五、加权最小二乘状态估计六、快速分解状态估计、等值变换状态估计七、动态电力系统状态估计（*，以分块算法研究代替）八、不良数据检测和辨识方法九、广义状态估计方法（*）十、配电网络状态估计方法（*）考核方式：报告+考试。
先修课程：电力系统分析、数值计算方法。
参考书籍：诸骏伟. 电力系统分析上册. 中国电力出版社，1998年或诸骏伟. 电力系统分析上册. 水利电力出版社，1995年张伯明，陈寿孙著. 高等电力网络分析. 清华大学出版社，1996年H．H．Happ著，丘昌涛译. 分块法及其在电力系统中的应用. 科学出版社，1987年于尔铿主编. 水利电力出版社，1985年宋文南，李树鸿，张尧. 电力系统潮流计算. 天津大学出版社，1990年第1讲 现代电力系统分析基本功能、方法现代电力系统的特点规模庞大：1）系统网络节点数量多；2）系统覆盖地域广。
结构复杂：1）拓扑结构复杂；2）系统参数变化点多；3）交直流混合系统。
影响面宽：由影响一个地区、一个省、一个大区、一个国家到多个国家。
课程学习方法：复习《电力系统稳态运行分析》部分，多思考，多阅读文献，必要时编写程序对一些问题进行验证计算。
预备知识：电力网络构成，元件以及元件之间的连接。
现代电力系统分析理论与方法1. 引言现代电力系统是一个复杂的系统，由发电、输电、变电和配电等环节组成。
为了保障电力系统的稳定运行和高效运行，需要采用一定的分析理论和方法对该系统进行综合分析。
本文将介绍现代电力系统分析的理论和方法。
2. 电力系统的基本概念电力系统是由多个组成部分组成的，包括发电机、输电线路、变电站和配电系统等。
在电力系统中，发电机产生的电能通过输电线路输送到负荷，同时通过变电站进行变压、变频和保护等操作。
配电系统将电能输送到最终的用户。
3. 现代电力系统分析的理论3.1 潮流计算潮流计算是电力系统分析的基础，其目的是确定电力系统各节点的电压幅值和相角。
潮流计算的结果可以用于判断系统的稳定性和安全性，以及优化电力系统的运行。
潮流计算通常采用迭代算法，通过不断更新节点电压来求解潮流方程。
3.2 短路电流计算短路电流计算是分析电力系统保护设备动作特性的重要方法。
短路电流是指在电力系统中发生短路故障时所产生的电流。
通过计算短路电流，可以确定保护设备的额定容量和动作时间，从而保证电力系统的安全运行。
3.3 功率系统稳定分析功率系统稳定分析是研究电力系统在受到外界扰动时恢复稳定运行的能力。
在电力系统中，扰动可以包括负荷变化、短路故障等。
通过分析电力系统的稳定性，可以确定系统的稳定裕度和应对不同故障条件的能力。
4. 现代电力系统分析的方法4.1 大规模电力系统分析现代电力系统往往包含大量的节点和线路，因此需要采用大规模电力系统分析方法来求解潮流、短路和稳定等问题。
常用的大规模电力系统分析方法包括牛顿-拉夫逊法、高斯-赛德尔法和戴利法等。
4.2 电力系统仿真电力系统仿真是通过计算机模拟来模拟电力系统运行情况，并进行各种分析。
电力系统仿真可以帮助分析电力系统的稳定性、可靠性和经济性等，以及优化电力系统的运行策略。
4.3 智能优化算法智能优化算法是一种将智能算法应用于电力系统优化问题的方法。
常用的智能优化算法包括遗传算法、蚁群算法和粒子群算法等。
现代电力系统分析简介现代电力系统是指由发电厂、输电网、变电站和配电网等组成的一个庞大的能源供应系统。
在许多国家和地区，电力系统已经成为经济发展和人类生活的重要基础设施。
而现代电力系统的可靠性和安全性对于保障供电质量以及社会稳定至关重要。
因此，对于电力系统的分析和优化具有重要意义。
王锡凡是电力系统分析领域的知名学者和专家，在这个领域中做出了许多重要贡献。
他的研究主要集中在电力系统建模、功率流计算、稳态和暂态分析、电力市场等方面。
本文将以王锡凡的研究为基础，对现代电力系统的分析方法进行介绍和探讨。
电力系统建模电力系统建模是电力系统分析的基础。
它的主要目的是将复杂的电力系统抽象成一系列简化的数学模型，以便进行系统分析和优化。
王锡凡在电力系统建模方面做出了重要贡献，提出了准确有效的建模方法。
节点和支路模型电力系统可以看作是由节点和支路组成的网络。
节点表示电力系统中的发电厂、变电站、负荷等，支路表示节点之间的连接。
王锡凡提出了基于支路导纳矩阵的节点和支路模型，可以有效地描述电力系统中节点之间的电压和电流关系。
发电机模型发电机是电力系统中重要的组成部分，它负责将机械能转化为电能。
王锡凡提出了基于发电机精确模型的方法，可以准确地描述发电机的动态行为和输出特性。
负荷模型负荷是电力系统中消耗电能的部分，其行为和特性对电力系统的运行和稳定性有着重要影响。
王锡凡提出了基于负荷模型的方法，可以准确地描述负荷的功率特性和响应行为。
功率流计算功率流计算是电力系统分析中的重要环节，其主要目的是求解电力系统中各节点的电压和功率分布。
这对于电力系统的稳态分析和潮流控制具有重要意义。
王锡凡在功率流计算方面做出了重要贡献，提出了高效准确的计算方法。
潮流方程求解潮流方程是功率流计算中的核心问题，其主要目的是建立节点电压和功率之间的关系。
王锡凡提出了基于牛顿-拉夫逊方法的潮流方程求解方法，可以快速高效地求解大规模电力系统的潮流问题。
多工况潮流计算多工况潮流计算是电力系统分析中的一项重要任务，其主要目的是分析电力系统在不同负荷和故障条件下的稳态行为。
《现代电力系统分析》
Advanced Analysis of Power System
课程介绍：
本课程是在本科阶段学习《电力系统稳态分析》的基础上，针对现代电力系统特点，结合现代电力系统分析研究成果，为硕士研究生今后从事电力系统相关课题研究打下必要的基础而设置的一门《电力系统分析》延伸性质的课程。
本课程是从事电力系统经济运行、控制和稳定性分析研究的基础，也是现代电力系统规划、电能管理系统等应用项目的基础。
课程由若干专题讲座构成，讲授和讨论相结合。
课程主要内容：
一、现代电力系统分析基本功能、方法
二、大规模电力系统分析的等值处理
三、大规模电力系统分析的分块处理
四、电力系统状态估计的基本功能、方法
五、加权最小二乘状态估计
六、快速分解状态估计、等值变换状态估计
七、动态电力系统状态估计（*，以分块算法研究代替）
八、不良数据检测和辨识方法
九、广义状态估计方法（*）
十、配电网络状态估计方法（*）
考核方式：报告+考试。
先修课程：电力系统分析、数值计算方法。
参考书籍：
诸骏伟. 电力系统分析上册. 中国电力出版社，1998年
或诸骏伟. 电力系统分析上册. 水利电力出版社，1995年
张伯明，陈寿孙著. 高等电力网络分析. 清华大学出版社，1996年H．H．Happ著，丘昌涛译. 分块法及其在电力系统中的应用. 科学出版社，1987年
于尔铿主编. 水利电力出版社，1985年
宋文南，李树鸿，张尧. 电力系统潮流计算. 天津大学出版社，1990年。
