电力系统分析下必备核心简答题题库.pdf

电力系统分析（下）电力系统分析（下）简答题简答题题库题库 问答题问答题 1.综合负荷的定义 答：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和就是电力系统的负荷， 亦称电力系统的综合用电负荷。它是把不同地区、不同性质的所有的用户的负荷 总加起来而得到的。 2. 综合负荷、供电负荷和发电负荷的区别及关系 答： 综合用电负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电 力系统的供电负荷。 供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率就是各发电厂应该 发出的功率，称为电力系统的发电负荷。 3.负荷曲线的定义 答：反映一段时间内负荷随时间而变化的规律，用负荷曲线来描述。 4.日负荷曲线和年负荷曲线的慨念 答：负荷曲线按时间长短分，分为日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线描 述了一天 24 小时负荷的变化情况；年负荷曲线描述了一年内负荷变化的情 况。 5.日负荷曲线中最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷率、最小负荷系数的慨念 答：负荷曲线中的最大值称为日最大负荷 max P（又称峰荷） ，最小值称为日最小 负荷 min P（又称谷荷） ；平均负荷是指某一时期（日，月，年）内的负荷功率的 平均值， 24 0 24 d av W PPdt ；负荷率 m k是日平均负荷 av P与日最大负荷 max P之比，即 max av m P k P ；最小负荷系数是日最小负荷 min P跟日最大负荷 max P之比，即 min max P P 。 6.日负荷曲线的作用 答： 日负荷曲线对电力系统的运行非常重要，它是调度部门安排日发电计划和确 定系统运行方式的重要依据。 7.年最大负荷曲线的定义和作用 答：年最大负荷曲线描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况， 它主要用来安排发电设备的检修计划， 同时也为制订发电机组或发电厂的扩建或 新建计划提供依据。 8.年持续负荷曲线的定义、最大负荷利用时数的慨念、年持续负荷曲线的用途 答： 年持续负荷曲线是按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而 绘制成，作用是安排发电计划和进行可靠性估算。最大负荷利用小时数 max T是全 年实际耗量W跟负荷最大值 max P之比，即 8760 max 0 maxmax 1W TPdt PP 。 9.负荷电压静态特性、ZIP 模型 答： 当频率维持额定值不变时， 负荷功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性； 负荷模型 ZIP 是指在电力系统分析计算中对负荷特性所作的物理模拟或数学描 述，负荷模型分为静态模型和动态模型。 2 2 (/)(/) (/)(/) NPNPNP NqNqNq PPa V Vb V Vc QQa V Vb V Vc 其中系数满足 1 1 PPP qqq abc abc 上式中第一部分与电压平方成正比，代表恒定阻抗消耗的功率；第二部分与电压 成正比，代表与恒电流负荷相对应的功率；第三部分为恒功率分量。 10.负荷频率静态特性的线性模型 答： (1) (1) NPV NqV PPkV QQkV 和 (1) (1) NPf Nqf PPkf QQkf 式中()/ NN VVVV，()/ NN ffff 需要同时考虑电压和频率的变化时，也可采用 (1)(1) (1)(1) NPVPf NqVqf PPkVkf QQkVkf 11.电压降落纵分量和横分量的计算公式（分两种情况，见图 10-2，掌握计算， 画相量图） ； 答： 电压降落纵分量 222 sincosXIRIV； 横分量 222 sincosRIXIV 以电压相量 2 V作参考轴， 2 2 2 2 “ “ V RQXP V V XQRP V ， 2 2 2 221 )()(VVVV 以电压相量 1 V作参考轴， 1 1 1 1 V RQXP V V XQRP V ， 2 1 2 112 )()(VVVV 12.电压降落、电压损耗、电压偏移的定义有所不同 答 ： 网 络 元 件 的 电 压 降 落 是 指 元 件 首 末 端 两 点 电 压 的 相 量 差 ， 即 12 ()VVRjX I；把两点间电压绝对值之差称为电压损耗，用V表示， 12 VVV；电压偏移是指网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差， 可以用 KV 表示，也可以用额定电压的百分数表示。若某点的实际电压为 V，该 处的额定电压为 N V， 则用百分数表示的电压偏移为， 电压偏移 （%）100 N N VV V 。 13.电压降落公式的分析（为何有功和相角密切相关，无功和电压密切相关？） ； 答：从电压降落的公式可见，不论从元件的哪一端计算，电压降落的纵、横分量 计算公式的结构都是一样的， 元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决 定， 电压的相角差则由横分量确定。 高压输电线的参数中， 电抗要比电阻大得多， 作为极端情况，令 R=0，便得/VQX V，/VPX V，上式说明，在纯电抗 元件中，电压降落的纵分量是因传送无功功率而产生，电压降落的横分量则因传 送有功功率产生。换句话说，元件两端存在电压幅值差是传送无功功率的条件， (a) (b) 存在电压相角差则是传送有功功率的条件。 14.网络元件功率损耗的计算公式分串联支路和并联支路的两种情况 答： 网络元件主要是指输电线路和变压器。电流在线路的电阻和电抗上产生的功 率损耗为 2222 22 21 22 1122 ()() 11 , 22 LL BB PQPQ SRjXSRjX VV QBVQBV 或 其中 0 Bb l， Lo Rrl， Lo Xx l 变压器的功率损耗： 22 2 2 2 () % () 100 TTT o oTToooN PQ SRjX V I SGjB VPjQPjS 。 15.输电线路何时作为无功电源、何时作为无功负荷 答：35KV 及以下的架空线路的充电功率甚小，一般说，这种线路都是消耗无功 功率的；110KV 及以上的架空线路当传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率 将大于电纳中产生的无功功率，线路成为无功负载，当传输功率较小（小于自然 功率）时，电纳中生产的无功功率，除了抵偿电抗中的损耗以外，还有多余，这 时线路就成为无功电源。 （ 0 180：无功电源； 0 180，无功负荷） 。 16.两端供电网络功率分布的计算公式掌握假设的条件和两个功率分量 式 11-7 答： 第一部分由负荷功率和网络参数确定，阻抗共轭值成反比的关系分配； 第二部分与负荷无关，它可以在网络中负荷切除的情况下，由两个供电点的电 压差和网络参数确定。 17.什么是循环功率的定义 答：由两端电压不等而产生的功率叫循环功率，它与负荷无关，当两电源点电压 相等时，循环功率为零。 18.两台变压器 BYQ 并联的功率分布计算 例 11-4 P45 19.功率自然分布和经济分布的慨念 答：功率在环形网络中是与阻抗成反比分布的，这种分布称为功率的自然分布。 功率在环形网络中与电阻成反比分布时，功率损耗为最小，这种功率分布为经济 分布。 20.潮流方程的表达式式 11-25 答： 1 n iiiijj i PjQVY V (1,2, )in 21.潮流方程中节点的分类及相应的定义； （填空或问答） 答： （1）节点可分为：PQ 节点、PV 节点和平衡节点三种类型。 （2）各类节点介绍：PQ 节点的有功功率 P 和无功功率 Q 是给定的，节点电 压（V，）是待求量；PV 节点的有功功率 P 和电压幅值 V 是给定的，节点 的无功功率 Q 和电压的相位是待求量；平衡节点在潮流分布算出以前，网 络中的功率损失是未知的， 因此， 网络中至少有一个节点的有功功率 P 不能给定， 这个节点承担了系统的有功功率平衡。 22.潮流方程中平衡节点存在的必要性潮流计算前有功网损未知,且电网中节点 电源的相角须有参考轴 答：在潮流分布算出以前，网络中的功率损失是未知的，因此，网络中至少有一 个节点的有功功率 P 不能给定， 这个节点承担了系统的有功功率平衡， 故称之为 平衡节点。另外必须选定一个节点，指定其电压相位为零，作为计算各节点电压 相位的参考，这个节点称为基准节点。为了计算上的方便，常将平衡节点和基准 节点选为同一个节点。 23.潮流计算的约束条件（问答必考） 答： （1）所有节点电压必须满足 （2）所有电源节点的有功功率和无功功率必须满足 （3）某此节点之间电压的相位差应满足 24.用单变量非线性方程解释牛顿-拉逊法的一般思路 答 ： 函 数( )yf x为 图 中 的 曲 线 ， ( )0f x 的解相当于曲线与 x 轴的交点。 如果第 k 次迭代中得到 ( )k x，则过 ( )( )( ) ,() kkk xyf x 点作一切线，此切线 同x轴的交点便确定了下一个近似解 (1)k x 。由此可见，牛顿-拉夫逊法实质上 就是切线法，是一种逐步线性化的方法。 迭代计算的通式： ( ) (1)( )( )( ) ( ) () () k kkkk k f x xxxx fx 。 25.潮流方程雅可比短阵的慨念 答： ( )( )( ) (1)( )( ) () kkk kkk F XJX XXX ，式中，X和X分别是由 n 个变量和修正量组成的 n 维列向量；()F X是由 n 个多元函数组成的 n 维列向量；J 是n n阶方阵，称为 雅可比矩阵， 它的第, i j个元素 i ij j f J x 是第i个函数 12 ( ,.,) in f x xx对第j个变量 j x的偏导数； 上角标 （k） 表示J阵的每一个元素都在点 ( )( )( ) 12 (,.,) kkk n xxx处取值。 26.潮流方程的直角坐标和极坐标的表达式,了解节点和电压相量的表示形式,潮 流方程存在不同的形式表达式 ),2 , 1( maxmin niVVV iii maxminGiGiGi PPP maxminGiGiGi QQQ max jiji 牛顿法的几何解释 答：潮流方程的直角坐标 节点电压： iii Vejf 导纳矩阵元素： ijijij YGjB 11 11 ()() ()() nn iiijjijjiijjijj jj nn iiijjijjiijjijj jj PeG eB ffG fB e QfG eB feG fB e 极坐标的表达式： 节点电压：(cossin) iiiiii VVVj 节点功率方程： 1 1 (cossin) (sincos) n iijijijijij j n iijijijijij j PVV GB QVV GB 式中， ijij ，是, i j两节 点电压的相角差。 27.潮流计算的基本步骤（问答必考） 答： （1）形成节点导纳矩阵。 （2）设定节点电压的初值。 （3）将各节点电压初值代入求得修正方程式中的不平衡量。 （4）将各节点电压初值代入求雅可比矩阵的各元素。 （5）求解修正方程式，求得各节点电压的增量。 （6）计算各节点电压的新值，返回第 3 步进入下一次迭代，直到满足收敛判据 为止。 （7）最后计算平衡节点功率和线路功率、损耗。 28.无功负荷的无功特性（分串联支路和并联支路（填空） ） 答：系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定。它所消耗的无功功率为： XI X V QQQ m mM 2 2 ， （ m Q为励磁功率， Q漏抗无功损耗） ，在额定电压 附近，电动机的无功功率随电压的升降而增减，当电压明显地低于额定值时，无 功功率主要由漏抗中的无功损耗决定，因此，随电压下降反而具有上升的性质。 29.变压器的无功特性 答：变压器的无功损耗 LT Q包括励磁损耗 o Q和漏抗中的损耗 T Q，励磁功率大 致与电压平方成正比，当通过变压器的视在功率不变时，漏抗中损耗的无功功率 与电压平方成反比，因此，变压器的无功损耗电压特性也与异步电动机的相似。 30.输电线路的无功特性 答：35KV 及以下架空线路是消耗无功功率的，110kV 及以上架空线路，当传输 功率较大时，线路为无功负载，当传输功率较小时，线路成为无功电源。 31.无功电源的种类（填空） 答：发电机； 同步调相机；静电电容器；静止无功补偿器； 静止无 功发生器。 32.无功功率平衡的含义 答： 系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功 功率和网络中的无功损耗之和。为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长，系 统还必须配置一定的无功备用容量。令 GC Q为电源供应的无功功率之和， LD Q为 无功负荷之和， L Q为网络无功功率损耗之和， res Q为无功功率备用，则系统中无 功功率的平衡关系式是： GCLDLres QQQQ。 33 电力系统的四种常见调压措施。 （问答必考） 答： （1）调节励磁电流以改变发电机端电压 VG； （2）适当选择变压器的变比； （3）改变线路的参数； （4）改变无功功率的分布。 34.电力系统三种调压方式及含义（填空必考） 答：逆调压、顺调压、常调压 （1）逆调压：在大负荷时升高电压(1.05UN)，小负荷时降低电压(UN ) 。 （2）顺调压：大负荷时允许电压稍低(1.025UN ) ；小负荷时允许稍高 (1.075UN ) 。 （3）常调压：保持为大约恒定的数值 1.021.05UN。 35.允许电压偏移的范围（填空） 答：35kV 及以上供电电压正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的 10% ； 10KV 及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的7% ； 220V 单相供电电压允许偏移为额定电压的+7%和-10%。 36.改变变压器变比的调压方法（分降压变两种情况，看例 12-3） ； 答：对应额定电压 N V的称为主接头，改变变压器的变比调压实际上就是根据调 压要求适当选择分接头。 降压变压器分接头的选择： 1 ()/ TTT VPRQXV， 21 ()/ T VVVk， 12 / tN kVV， 高压侧分接头电压是： 1 12 2 T tN VV VV V ；升压变压器分接头的选择： 1 12 2 T tN VV VV V 。 36.利用无功功率补偿调压的原则和基本思路（分并联电容器补偿和调相机补偿 两种情况） （填空） 答：思路：合理的配置无功功率补偿容量，以改变电力网的无功潮流分布，可以 减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户处的电压质量。 补偿设备为静电电容器：原则：在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷 时全部退出。 补偿设备为同步调相机：原则：调相机在最大负荷时按额定容量过励磁运行， 在最小负荷时按（0.50.65）额定容量欠励磁运行。 37.有功负荷的三种分量已及它们的各调整方法（填空） 答：有功负荷的三种分量： 第一种：幅度小，周期短（10S）的负荷分量； 第二种：幅度大，周期较长（10S3min ）的负荷分量； 第三种：变化缓慢的持续变动负荷。 调整方法：频率的一次调整（发电机组的调速器进行调整） ；二次调整（调 频器参与调整） ；联合调整（调度安排） 。 38.负荷的频率特性 答： 系统处于运行稳态时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的静态频 率特性。 当频率偏离额定值不大时， 负荷的静态频率特性常用一条直线近似表示。 直线的斜率为fPtgK/ DD ，用标幺值表示： NDND*D /PfKK， D K、 *D K 称为负荷的频率调节效应系数或简称为负荷的频率调节效应。在实际系统中， 31 *D K，表示频率变化 1%时，负荷有功功率相应变化（13）%。 39、频率的一次调整（掌握例 13-2） 答： 当 n 台装有调速器的机组并联运行时，可根据各机组的调差系数和单位调节 功率算出其等值调差系数(*)，或算出等值单位调节功率 KG(KG*)。 N 台机组的等值单位调节功率： * 11 nn GiN GGiGi ii N P KKK f 等 值 单 位 调 节 功 率 的 标 幺 值 ： GN NG 1 *G *G P PK K i n i i ； 等 值 调 差 系 数 ： n i i i P P K 1 * NG GN *G * 1 。 40.频率的二次调整 图 13-7 13-8 答： 当机组负荷变动引起频率变化时，利用同步器平行移动机组功频静特性来调 节系统频率和分配机组间的有功功率，这就是频率的“二次调整” ，也就是通常 所说的“频率调整” 。 系统负荷的初始增量： 0DGGD PPKfKf （二次调整时的功率平衡方程） 该式也可改写成， 0 () DGGD PPKKfK f ，或 0DG PP f K 二次调整一般只是由一台或少数几台发电机组（一个或几个厂）承担，这些机组 （厂）称为主调频机组（厂） 。 41.主调频厂的慨念和选择原则 答：概念：负责全系统的频率调整（即二次调整）称为主调频厂（一般是 12 个电厂） 。 原则： 应拥有足够的调整容量及调整范围； 调频机组具有与负荷变化速度 相适应的调整速度； 调整出力时符合安全及经济的原则。 42.频率调整和电压调整的关系或它们的调节顺序 答： 当系统由于有功不足和无功不足因而频率和电压都偏低时，应该首先解决有 功功率平衡的问题，因为频率的提高能减少无功功率的缺额，这对于调整电压是 有利的。如果首先去提高电压，就会扩大有功的缺额，导致频率更加下降，因而 无助于改善系统的运行条件。 43.网损，网损率的慨念 答：所有送电、变电和配电环节所损耗的电量，称为电力网的损耗电量（或损耗 能量） 。在同一时间内，电力网损耗电量占供电量的百分比，称为电力网的损耗 率，简称网损率或线损率。电力网损耗率=电力网损耗电量供电量100%。 44.降低网损的技术措施（问答必考） 答： 提高用户的功率因数，减少线路输送的无功功率； 改善网络中的功率 分布； 合理地确定电力网的运行电压水平； 组织变压器的经济运行； 对 原有电网进行技术改造。 45.耗量特性曲线及相应微增率的概念； （必考） 答： （1）反映发电设备（或其组合）单位时间内能量输入和输出关系的曲线，称为 耗量特性。 （2）耗量特性曲线上某点切线的斜率称为该点的耗