1、用戶電力技術（Customer Power）是應用電力電子技術解決用戶電能質量問題的一種方法，請簡單說明之。答案：IEEE對于用戶電力技術的描述為：在中壓配電網中利用電力電子技術或靜止控制器給對電能質量變化敏感的用戶提供一定水平可靠性或質量的電能。 用戶電力或稱定制電力技術是站在供電部門為電力用戶提供服務的角度出發，它是根據用戶對供電可靠性或電能質量的要求，由供電部門采用電力電子技術或靜止控制器提高其供電可靠性和供電質量，最終提供滿足用戶需求的電能。對于特定的用戶，特別是大負荷用戶，如果供電部門能夠采用用戶電力技術為其供電，則避免用戶自己建立獨立的電廠、備用的發電設備等，因而可以大大提高經濟性

2、。所以理解用戶電力技術，應該從供電可靠性、電能質量水平以及經濟性并站在供電部門的角度來理解。用戶電力技術可以使電力用戶在供電可靠性和電能質量上得到的益處主要有：(1) 無（或極少有）電力中斷。(2) 電壓降臨的幅度和持續時間在允許范圍內。(3) 過電壓的幅度和持續時間在允許范圍內。(4) 電壓諧波含量低。(5) 相間不平衡度小(6) 在允許范圍內的負荷波動、非線性和低功率因數對母線電壓無明顯影響 用戶電力技術的核心是能夠對供應的電力進行控制、變換，為用戶或負荷提供滿足電能質量指標及安全、經濟、可靠運行等要求的電能。完成這種控制與變換的關鍵是各具特色的電力電子器件及其控制電路。目前已經得到應用的

3、用戶電力控制器種類繁多，可以按照各種標準進行分類。按照裝置是否具有變流器可以分為三類：不含任何電力電子開關的電能質量控制器，通常是指無源濾波器等通過機械開關投切的裝置，如利用電機控制的有載調節變壓器等；采用晶閘管投切或控制的控制器，如常用的晶閘管投切電容器、用于配電系統的SVC裝置、用于切換雙路電源的固態切換開關(SSTS)以及晶閘管投切或控制的穩壓器等；采用變流器的有源濾波器，包括并聯型有源電力濾波器(APF)、用于配電系統的靜止補償器(DSTATCOM)、串聯補償的動態電壓調節器(DVR)，以及串并聯混合的統一電能質量控制器(UPQC)等。DVR產生串聯接入配電線路的與配電電壓同步的三相交

4、流電壓。當系統電壓擾動而不能滿足敏感負載對電壓的要求時，DVR通過串聯注入變壓器實時向配電系統注入幅值、相角和頻率可控的電壓，來維持負載側電壓質量的穩定。SSSC注入電壓與線路電流正交，在串聯線路中起到容性或感性阻抗的作用。它們都可被看做一個串聯接入系統的可控電壓源，SSSC與DVR完全可以作為一套VSC的兩組不同控制策略在電力系統當中所實現的兩種不同功能。不同點在于在系統中安裝的位置以及對于VSC串入電壓的控制不同。請解釋FACTS的概念及其在電力系統中的作用所謂靈活交流輸電系統，是指基于電力電子技術的或其他靜態的控制器以提高可控性和傳輸容量的交流輸電系統。在這種系統中，網絡的潮流更易于控制

5、，線路的輸送能力可大幅度提高。并聯型：主要用于電壓控制和無功潮流控制；靜止無功補償器（SVC，Static Var Compensator）晶閘管控制電抗器(TCR, thyristor controlled reactor)晶閘管投切電容器(TSC, thyristor swithched capacitor)靜止同步補償器(STATCOM, static synchronous compensator) 可獨立于注入點的電壓而進行控制。基于VSC的STATCOM，通過調節其支流電容電壓的幅值或變換器的調制比，可以控制變換器交流輸出電壓的幅值，進而改變輸出電流的極性。與SVC相比，STATC

6、OM具有動態響應速度快(小于10ms)、補償電流不依賴于系統電壓、諧波抑制能力強、抑制電壓閃變效果好、占地面積小、有功損耗低等優點。而SVC目前在同容量成本上較STATCOM低。靜止同步發電機(SSG, static synchronous generator)電池儲能系統（BESS，Battery Energy Storage Systems）將蓄電池與STATCOM組合構成超導儲能系統（SMES，Superconducting Magnetic Energy Storage）由超導體與STATCOM組合構成有載調壓變壓器控制器（LTC，Load-Tap Changer）晶閘管控制的制動電阻

7、（TCBR，Thyristor Controlled Barring Resistor）串聯型：主要用于輸電線路的有功潮流控制、系統的暫態穩定和抑制系統功率振蕩。晶閘管控制串聯電容器（TCSC，Thyristor Controlled Series Compensator） 由一個大容量電容器與一個TCR并聯構成。通過控制TCR支路上晶閘管的導通角度，可以在一定的感性和容性范圍內連續調節TCSC提供的等效阻抗。晶閘管投切串聯電容器（TSSC，Thyristor Switched Series Compensator） 由一組電容器組和一個晶閘管投切的電抗器并聯組成。靜止同步串聯補償器（SSSC

8、，Static Synchronous Series Compensator） 相當于將STATCOM串聯在線路上使用，產生相位與線路電流正交、幅值可獨立控制的電壓，通過增加或減少線路上的無功壓降而控制傳輸功率的大小。對地絕緣要求很高，要承受整個線路電流，短路故障時承受故障電流。SSSC在動態響應速度和可控性能上由于TCSC，而TCSC在同容量成本上較SSSC低。NGH次同步諧振阻尼器（NGH-SSR Damper）相角差控制器（Interphase Power Controller）線間潮流控制器(IPFC,interline power flow controller)短路電流限制器（Fa

9、ult Current Limiter）綜合型： 統一潮流控制器（UPFC，Unified Power Flow Controller）晶閘管控制移相變壓器(thyristor controlled phase shifting transformer,TCPST)晶閘管控制電壓調節器(thyristor controlled voltage regulator,TCVR)相間功率控制器(interphase poer controller, IPC)利用FACTS技術可以實現輸電系統參量的快速控制，并可以做到：(1)改變傳統交流輸電系統的有功和無功的自然傳輸狀態和不可控的情況，讓所希望的功率

10、按指定的輸電線路輸送到任何期望的地方；當一條輸電線路過負荷時，可將功率迅速轉移到負荷比較小的線路上。(2)極大地提高輸電系統的輸電能力，把線路的輸送能力安全地提高到接近線路的靜態極限、短時過負荷熱穩定極限，并且能適應各種可能出現的緊急故障情況。(3)提高系統的電壓穩定性、暫態穩定性和中長期穩定性，有效地阻尼電氣系統的低頻振蕩和電氣與機械系統之間的次同步振蕩，限制短路電流，防止連鎖性故障和大范圍停電事故。(4)為兩個或多個電網之間提供可靠的連接，通過功率交換和互備，降低總的備用裝機容量。(5)逐級斷開多重故障線路或幾組，從而限制多重故障導致的對主要系統瓦解的影響。(6)用增加電壓等級或電流額定值

11、來使原有輸電線路升級。FACTS較傳統解決方法的優勢(1) 更快的響應速度(2) 更頻繁的控制(3) 連續控制能力(4) 更綜合和更靈活的控制功能(5) 有功補償能力(6) 能克服傳統解決方法的局限性脈寬調制技術(PWM)，在每個工頻周期內，通過多次開通和關斷主開關器件，使得交流輸出電壓在半個周期內形成多脈沖序列，進而通過改變脈沖的寬度、數目和位置等來調節交流輸出電壓的頻率、幅值等參數，并實現抑制諧波分量的目標。應用較廣的是正弦脈寬調制(SPWM)，空間矢量脈寬調制(SVPWM)和優化脈寬調制。電力系統并聯補償，按所使用的開關器件及其主電路結構的不同分為：1、機械投切阻抗型并聯補償設備，包括傳

12、統的斷路器投切電抗器、電容器；2、旋轉電機式并聯補償設備，如同步調相機；3、晶閘管投切或控制的阻抗型并聯補償設備；4、基于變換器的可控型并聯補償設備，包括STATCOM，APF等。按補償對象不同，無功補償分為負荷補償和系統補償。負荷補償通常是指在用戶內靠近負荷處對單個或一組負荷的無功功率進行補償，其目的是提高負荷的功率因數，改善電壓質量，減少或消除由于沖擊性負荷、不對稱負荷和非線性負荷等引起的電壓波動、電壓閃變、三相電壓不平衡及電壓和電流波形畸變等危害。系統補償則通常指對交流輸配電系統進行補償，目的是支撐電網樞紐點處的電壓，提高系統的穩定性，增大線路的輸送能力以及優化無功潮流，降低線損等。無源

13、濾波器的缺點：(1)一種參數只能消除特定次數的諧波，因此如果諧波次數發生變化，無源濾波器濾波效果就很差(2)響應速度慢，無法跟蹤動態諧波進行動態補償(3)補償諧波時可能產生多余的無功(4)改變系統阻抗特性，可能導致諧振(5)參數穩定性差，導致失諧簡述高壓直流輸電（HVDC）系統的概念、特點、和主要應用。答案：高壓直流輸電是將三相交流電通過換流站整流編程直流電，然后通過直流輸電線路送往另一個換流站逆變成三相交流電的輸電方式。HVDC的優點：(1)線路造價低、損耗少；(2)不存在穩定問題（沒有電抗）；(3)可以實現交流系統非同步聯網；(4)調節速度快，運行可靠；(5)限制短路電流；(6)可方便地進

14、行分期建設和增容擴建，有利于發揮投資效益HVDC的缺點：(1)換流站造價高；(2)換流器消耗的無功多；(3)產生大量的諧波；(4)換流裝置幾乎沒有過載能力；(5)缺乏高壓直流開關；(6)直流輸電利用大地（或海水）為回路而帶來的一些技術問題；(7)直流輸電線路難于引出分支線路，絕大部分只用于端對端送電。HVDC應用場合：(1)遠距離大容量輸電（等價距離）；(2)非同步聯網；(3)海底電纜送電；(4) 用地下電纜向大城市供電；(5)交流系統互聯或配電網增容時，作為限制短路電流的措施之一；(6)配合新能源的輸電電能質量包含哪些內容？電能質量的指標有什么特點？答案：電能質量的定義：導致用電設備故障或不

15、能正常工作的電壓、電流或頻率偏差，其內容包括穩態電能質量和暫態電能質量。穩態電能質量：電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡度、諧波、電壓波動與閃變；暫態電能質量：暫時過電壓和瞬態過電壓、電壓暫升、暫降、電壓短時中斷。(1)電壓偏差：供電電壓對標稱電壓的偏差。電壓偏差問題屬于基波無功的范疇，主要與電能傳輸的導線線徑、供電距離、潮流分布、調壓手段、無功補償方式及容量、負荷用電特性等因素有關，是電力系統認識較早、研究較成熟、控制方式手段較完善的電能質量指標。電壓偏差產生的實質是電流流經傳輸網在其內阻上產生的壓降所致。(2)頻率偏差：系統頻率的實際值和標稱值之差。頻率偏差屬于有功功率平衡問題，主要與系統有功

16、儲備、發電機調速手段有關，也是電力系統認識較早、研究較成熟、控制方式手段較完善的電能質量指標。在電力系統穩態運行方式下，雖然全系統電壓可以各點均不相同，但頻率卻基本上相同。(3)三相不平衡：三相電力系統中三相的不平衡程度，用電壓或電流負序分量與正序分量的方均根值百分比表示。該問題主要由負荷的用電特性決定，也與負荷的平衡策略有關，雖然網絡拓撲參數的不對稱也是其中因素之一，但電網穩態運行情況下影響不大。一般所說的三相不平衡主要指電壓不平衡度，需要時也可分析三相電流不平衡度。(4)諧波：對周期性交流分量進行傅立葉級數分解，得到頻率為基波頻率大于1整數倍的分量。首先，諧波頻率是與基波相關的，因此各種暫

17、態現象中的高頻諧波分量不屬于諧波的范疇；另外，間諧波、次諧波均不屬于目前所說的諧波范疇。(5)電壓波動：電壓方均根值一系列的變動或連續的改變。電壓波動是一系列電壓變化的集合。電壓變化不同于電壓偏差，它不與電壓的額定值直接比較，而是電壓有效值變化曲線上兩個相鄰極值的差對于額定值的變化。另外，電壓波動不僅以幅度為考核指標，同時要考慮其波動頻度。閃變：燈光照度不穩定造成的視感。閃變是以白熾燈照度變化依據其電壓變化的特征來刻畫電壓波動。閃變是電壓波動的產物，其實質是次諧波作用的結果。(6)暫時過電壓：在給定安裝點上持續時間較長的不衰減或若衰減的振蕩的過電壓。瞬態過電壓：持續時間數毫秒或更短，通常帶有強

18、阻尼的振蕩或非振蕩的一種過電壓。從激發源的位置分析，過電壓分為內部過電壓和外部過電壓。從直接誘因分析，過電壓分為工頻過電壓、諧振過電壓、操作過電壓、雷電過電壓等。(7)電壓暫降(暫升)：在電力系統某一點的電壓暫時下降(上升)，經歷半個周期到幾秒鐘的短暫持續期后恢復正常。電壓暫降類似于一種功率(主要是無功)沖擊現象，是伴隨著系統內某些暫態故障、或電器設備的暫態運行工況兒發生的，其過程描述一般采用狀態參數以微分方程表示。電壓短時中斷：供電電壓消失一段時間，一般不超過1min。短時中斷可認為是90%100%幅值的電壓暫降。電力系統正常運行時既要保持有功平衡，也要保持無功平衡，試從電源、負荷及管理、控

19、制方面說明保證有功平衡和無功平衡的主要特點。所謂無功平衡就是指在電網運行的每一個時刻，電網中各無功電源所發出的無功功率要等于電網中各個環節上的無功功率損耗和用戶所消耗的無功功率之和。無功功率平衡直接關系到電網的運行電壓水平，電網的無功功率平衡時維持電網電壓水平的首要條件，電網無功電源的配置與電網調壓措施的實施是一密不可分的整體，二者相輔相成。當電網無功電源充足時，電網運行電壓就高，當電網無功電源不足時，電網運行電壓就低。無功電源包括同步發電機、同步調相機、電力電容器、并聯電抗器、靜止補償器、同步電動機進相運行、異步電動機同步化、高壓電纜和高壓輸電線的電容等。無功負荷包括變壓器、感應電動機、電抗

20、器、感應電熱設備、電焊機等所消耗的勵磁功率，再就是電網中各環節的輸電線路和變壓器串聯阻抗支路中電抗上的無功功率損耗。電網的頻率特性由電網的有功負荷平衡決定。電力系統的有功功率和頻率調整大體上可分為一次、二次、三次調整三種。一次調整：由發電機調速系統頻率靜態特性的固有能力而增減發電機的出力。二次調整：通過運行人員手動調整或調度自動化系統自動調整，增減發電機組的發電出力。三次調整：為使有功功率負荷按最優分配即經濟負荷分配而進行的調整。電力系統中的有功功率電源是各類發電廠的發電機。系統電源容量應不小于包括網絡損耗和廠用電在內的系統總發電負荷。系統電源容量大于發電負荷的部分成為系統的備用容量。系統備用

21、容量可分為熱備用和冷備用或負荷備用、事故備用、檢修備用和國民經濟備用等。電力系統中有功功率的最優分配包括有功功率電源的最優組合和有功功率負荷的最優分配。負荷的最優分配按照等耗量微增率準則分配。相分量法和序分量法的特點，以及相互間的區別與聯系相分量法是客觀存在的。因此相分量法能夠準確反映出電力網絡的所有實際問題，故障處理方法直觀實用。由于相坐標空間里元件參數存在耦合問題，相分量計算方法的計算量比較大，同時復雜的耦合關系也使得相分量法在網絡處理上不同于單相的情況，比采用單相網絡的分析計算技術要困難的多。方便的系統運行描述和準確的系統參數仿真是相分量法最大的優勢。序分量是相分量經過數學變換得到的，序

22、分量法通過坐標變換使在相坐標空間存在三相耦合關系的對稱元件在序分量坐標空間得到解耦，在完全由對稱元件組成的系統中，耦合的三相網絡可以等效成三個獨立的序分量對稱網絡，在網絡分析方面與三個單相網絡相同，可以使用單相網絡分析的方法進行處理，并且能夠大幅度簡化計算。序分量法因為模型簡單、算法組織性強和計算速度快而得到了更廣泛的認同，在更多的實用化的電力系統分析計算軟件包中得到了應用。對稱分量法為代表的序分量法可以十分方便地通過序網連接方式的改變來仿真單一不對稱簡單故障，但是對于任意復雜故障，序網的邊界條件不易實現，同序網的連接方式隨故障的不同而變化，不利于程序的實現。相分量法能夠輕松的處理任意的復雜故

23、障，程序實現也極其方便。對于一些不對稱的情況和不對稱的元件，序分量坐標空間的解耦失效，從而不能實現序網的分離。序分量法的應用因此遭到嚴重影響，即使簡單故障的分析也不能采用序分量法計算。在這種情況下，相分量法就表現出明顯的優勢，它可以直接計算不對稱元件組成的系統，無需做任何處理。為什么說“扭振”和“次同步諧振”會產生機電共振？答：次同步諧振：一方面，由于大型汽輪發電機的專司軸系具有彈性，在一定條件下會因機械和電氣的相互作用而產生自發振蕩，其頻率低于同步頻率并與軸系的固有振蕩頻率有關。另一方面，在系統發生不對稱短路以及發電機非同期并列等大擾動后的暫態過程中，由于機電相互作用，軸系上可能引起很大的扭

24、矩，其數值大大超過發電機端三相短路所產生的轉矩，從而形成暫態轉矩放大現象。扭振：由于汽輪發電機組的轉子很長，形成由多個質量體通過“彈簧”連接的轉子模型，各部分質量體所受的轉矩大小、方向各不相同，相互之間發生的扭轉振蕩叫做扭振(機械振蕩)。共振：扭振(機械振蕩)會在定子中產生同樣頻率的電流和磁場，次同步諧振(電磁振蕩)形成的同頻率電流會使轉子產生同頻率的轉矩。兩者頻率互補時，就會產生共振，形成機械能和電磁能的振蕩轉換。防治：降低串補度，采用可控串補，串聯阻波器、濾波器控制、勵磁控制。特高壓交流輸電的技術特點：(1) 輸電能力大、覆蓋范圍廣、網損小、輸電走廊明顯減少，能靈活適合電力市場運營的要求。

25、(2) 采用特高壓實現聯網，堅強的特高壓交流同步電網功角穩定性好。(3) 特高壓交流線路產生的充電功率約為500kV的5倍，抑制過電壓和電壓穩定成為主要問題(4) 適時引入特高壓輸電，可為直流多饋入的受端電網提供堅強的電壓和無功支撐，有利于從根本上解決500kV短路電流超標和輸電能力低的問題。特高壓直流輸電的技術特點：(1) 可點對點、大功率、遠距離直接將電力送往負荷中心，可實現交直流并聯輸電或非同步聯網。(2) 潮流方向和大小可方便進行控制(3) 在交直流并聯輸電的情況下，利用直流有功功率調制，可以有效抑制與其并列的交流線路的功率振蕩。(4) 大功率直流輸電，當發生直流系統閉鎖時，兩端交流系統將承受大的功率沖擊。我國建設的特高壓輸電網主要是指6縱4橫的國家1000kV交流特高壓網架。必要性有：(1) 我國能源資源與用能分布格局使一次能源與生產力分布不均衡，西水、北煤相對集中，東部負荷比重較大的基本特征要求大幅度提高跨區資源優化配置規模。(2) 現有500kV電網的短路電流水平問題越來越突出，從降低短路電流水平的角度考慮，主網電壓需要進一步升級。(3