2025年注冊(cè)電氣工程師（電力系統(tǒng)）考試試卷電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化沖刺押題考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、1.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化在經(jīng)濟(jì)調(diào)度方面的主要目標(biāo)及其面臨的約束條件。2.描述功角穩(wěn)定性分析的基本原理，并說(shuō)明影響功角穩(wěn)定性的主要因素。3.解釋什么是電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性，并簡(jiǎn)述導(dǎo)致靜態(tài)電壓失穩(wěn)的主要原因。二、4.在電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度中，什么是邊際成本（MarginalCost）？其含義是什么？5.為什么在考慮電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度時(shí)，除了發(fā)電成本外，還需要考慮網(wǎng)損成本？6.簡(jiǎn)述使用拉格朗日乘數(shù)法求解含網(wǎng)損的經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題的基本思路。三、7.什么是電力系統(tǒng)的VAr平衡？為什么VAr平衡對(duì)于維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定至關(guān)重要？8.列舉三種常見(jiàn)的用于改善電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的靜態(tài)補(bǔ)償裝置，并簡(jiǎn)述其基本原理。9.在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)導(dǎo)致電壓下降時(shí)，發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置（AVR）應(yīng)如何響應(yīng)以幫助恢復(fù)電壓穩(wěn)定？四、10.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)靈活資源（如儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)電源）在提升系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面的作用機(jī)制。11.在高比例可再生能源接入的電力系統(tǒng)中，運(yùn)行優(yōu)化需要應(yīng)對(duì)哪些新的挑戰(zhàn)？12.解釋什么是安全約束調(diào)度（Security-ConstrainedDispatch,SCD），并說(shuō)明其與常規(guī)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的主要區(qū)別。五、13.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)故障后，運(yùn)行人員需要進(jìn)行哪些優(yōu)化調(diào)整以盡快恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行？14.在電力系統(tǒng)緊急情況下，可能采取的削減負(fù)荷措施有哪些？選擇削減負(fù)荷的原則是什么？15.結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際，論述運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)與保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行之間的關(guān)系。試卷答案一、1.目標(biāo)：最小化系統(tǒng)總發(fā)電成本，同時(shí)滿足所有運(yùn)行約束（功率平衡、電壓限制、設(shè)備限值等）。約束條件：發(fā)電出力限制、負(fù)荷功率平衡（發(fā)電機(jī)出力總和等于總負(fù)荷加網(wǎng)絡(luò)損耗）、節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角限制、線路功率流限制、機(jī)組爬坡速率限制等。2.原理：基于小干擾穩(wěn)定性分析，研究系統(tǒng)在受到小擾動(dòng)后，功角是否會(huì)圍繞平衡點(diǎn)恢復(fù)穩(wěn)定。通常通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)的特征值（即功角方程線性化后的雅可比矩陣的特征值）來(lái)判斷，所有特征值的實(shí)部為負(fù)，則系統(tǒng)功角穩(wěn)定。影響因素：機(jī)組慣性常數(shù)、同步機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)特性（AVR）、原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)特性（Governor）、網(wǎng)絡(luò)阻抗、線路長(zhǎng)度、系統(tǒng)運(yùn)行方式（運(yùn)行電壓、負(fù)荷水平）等。3.靜態(tài)電壓穩(wěn)定性：指電力系統(tǒng)在運(yùn)行條件發(fā)生緩慢變化時(shí)，能否保持電壓在允許范圍內(nèi)，并維持各節(jié)點(diǎn)間功率潮流交換的能力。主要原因：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗隨功率潮流增大而急劇增加，導(dǎo)致末端電壓下降；無(wú)功功率不足或無(wú)功電壓特性不良，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓無(wú)法維持在額定值。二、4.邊際成本：指在滿足系統(tǒng)總負(fù)荷需求的條件下，增加一單位電力輸出所引起的系統(tǒng)總發(fā)電成本的增加量。含義：它反映了最后一單位電力生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，是決定機(jī)組啟停和負(fù)荷分配的關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)信號(hào)。5.原因：電力網(wǎng)絡(luò)中存在線路損耗，損耗的大小與功率潮流的平方成正比。經(jīng)濟(jì)調(diào)度不僅要考慮發(fā)電本身的成本，還要考慮為傳輸電力所付出的額外成本（網(wǎng)損成本），以實(shí)現(xiàn)包括網(wǎng)損在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的總運(yùn)行成本最低。6.思路：在經(jīng)濟(jì)調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)（通常是總發(fā)電成本）中引入網(wǎng)損函數(shù)作為修正項(xiàng)，形成一個(gè)新的、包含網(wǎng)損影響的目標(biāo)函數(shù)。然后，利用拉格朗日乘數(shù)法，引入拉格朗日乘數(shù)（代表網(wǎng)損對(duì)系統(tǒng)成本的影響權(quán)重），將這個(gè)帶約束的優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)無(wú)約束的優(yōu)化問(wèn)題（增廣目標(biāo)函數(shù)），再求解該無(wú)約束問(wèn)題的最優(yōu)解，從而得到考慮網(wǎng)損的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案。三、7.VAr平衡：指電力系統(tǒng)中所有發(fā)電廠、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和負(fù)荷產(chǎn)生的無(wú)功功率之和等于系統(tǒng)總無(wú)功負(fù)荷（包括線路和變壓器損耗）的過(guò)程。重要性：維持各節(jié)點(diǎn)電壓在允許范圍內(nèi)，防止電壓過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致設(shè)備損壞或用戶供電質(zhì)量下降，是電壓穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。8.裝置：（1）同步調(diào)相機(jī)；（2）靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）；（3）靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）。原理：（1）通過(guò)調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，發(fā)出或吸收感性或容性無(wú)功功率，調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)電壓。（2）SVC通常由晶閘管控制電抗器（TCR）和電容器組組成，TCR吸收或發(fā)出感性無(wú)功，電容器組提供容性無(wú)功，通過(guò)兩者組合平滑調(diào)節(jié)輸出無(wú)功。（3）STATCOM基于GTO等電力電子器件，通過(guò)自換相電壓源型逆變器直接發(fā)出或吸收可控的無(wú)功功率，響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)范圍寬。9.響應(yīng)：當(dāng)系統(tǒng)電壓下降時(shí)，AVR應(yīng)自動(dòng)增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，從而提高發(fā)電機(jī)端電壓。這有助于在系統(tǒng)中注入更多的無(wú)功功率，提升電壓水平，抵抗電壓下降趨勢(shì)，維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。四、10.作用機(jī)制：（1）儲(chǔ)能可以在用電低谷或電價(jià)低時(shí)充電，在用電高峰或電價(jià)高時(shí)放電，替代昂貴的峰荷機(jī)組運(yùn)行，降低旋轉(zhuǎn)備用需求，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，降低總運(yùn)行成本。（2）可調(diào)節(jié)電源（如燃?xì)廨啓C(jī)）可以根據(jù)負(fù)荷需求快速調(diào)節(jié)出力，提供靈活的調(diào)峰、調(diào)頻支持，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和可靠性。11.挑戰(zhàn)：（1）可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性和間歇性給功率平衡和頻率調(diào)節(jié)帶來(lái)困難，要求運(yùn)行優(yōu)化具備更強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力和快速的調(diào)節(jié)能力。（2）大規(guī)?？稍偕茉唇尤肟赡芨淖兿到y(tǒng)潮流分布和網(wǎng)絡(luò)損耗特性，對(duì)電壓穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)調(diào)度產(chǎn)生影響。（3）需要新的運(yùn)行控制策略和調(diào)度機(jī)制來(lái)適應(yīng)高比例可再生能源的接入。12.區(qū)別：常規(guī)經(jīng)濟(jì)調(diào)度主要目標(biāo)是追求最低發(fā)電成本，不考慮或很少考慮運(yùn)行方式可能違反安全約束（如線路過(guò)載、電壓越限等）。安全約束調(diào)度（SCED）在尋求經(jīng)濟(jì)調(diào)度解的同時(shí)，必須滿足系統(tǒng)的所有安全約束條件，通過(guò)在線或離線計(jì)算，確定在保證系統(tǒng)安全的前提下，經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)或次優(yōu)的運(yùn)行方式。五、13.調(diào)整內(nèi)容：（1）根據(jù)故障情況和系統(tǒng)狀態(tài)，快速調(diào)整發(fā)電機(jī)出力，特別是調(diào)節(jié)可快速響應(yīng)的機(jī)組。（2）切除故障線路或設(shè)備，調(diào)整運(yùn)行方式，形成新的運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。（3）根據(jù)新的運(yùn)行方式和剩余發(fā)電能力，判斷是否需要采取削減負(fù)荷措施。（4）利用備用電源和靈活資源恢復(fù)已中斷的負(fù)荷和設(shè)備。14.措施：（1）按頻率減負(fù)荷（定頻率、定時(shí)間、定百分?jǐn)?shù)）；（2）按電壓減負(fù)荷（定電壓、定時(shí)間、定百分?jǐn)?shù)）；（3）用戶側(cè)自動(dòng)減負(fù)荷裝置；（4）手動(dòng)或自動(dòng)隔離重要用戶或負(fù)荷分組。原則：（1）優(yōu)先切除對(duì)系統(tǒng)影響較小或可中斷的負(fù)荷。（2）確保切除負(fù)荷后系統(tǒng)能維持最低運(yùn)行安全（有功功率平衡、頻率和電壓在允許范圍內(nèi)）。（3）優(yōu)先保障重要用戶和關(guān)鍵設(shè)備的供電。（4）遵循事先制定的減負(fù)荷輪次和協(xié)議。15.關(guān)系：運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)通過(guò)經(jīng)濟(jì)調(diào)度、電壓控制、潮流管理、備用配置等手段，旨在提高系統(tǒng)運(yùn)行效率、