电力系统稳态分析复习资料考试题及答案

1、电力系统稳态分析复习资料目录第一章:2第二章:4第三章:15第四章:19第五章:21第六章:25第47页共30页第一章:1电力系统、电力网答：电力系统是由发电机、 变压器、输配电线路和用电设备按一定规律连接起来所组成 的用于电能生产、变换输送分配和消费的系统。电力网是由变压器和输配电线路组成的用于电能变换和输送分配的网络。2、我国电力系统主要发电厂类型答：我国电力系统主要发电厂有火力发电厂、水电厂和核电厂。其中火电厂所占比例 最大，其次为水电厂和核电厂。3、对电能生产的基本要求答：对电能生产的基本要求有保证供电的可靠性、良好的电能质量和运行的经济性。4、电力系统负荷的分类及各类负荷对供电可靠性

2、的要求答：电力系统负荷按照供电中断或减少所造成的危害的大小可以分为三级（三类）一级负荷（I类负荷）：指供电中断将造成设备损坏、人员伤亡、社会秩序混乱、人民 生活受到很大影响并较长时间不能恢复、政治影响大的用户的用电设备。一级负荷在任何情况下都不允许停电；二级负荷（II类负荷）：指供电中断或减少，将造成大量产品产量和质量下降、人民生 活受到影响的用户的用电设备。二级负荷应尽可可能不停电；三级负荷（III类负荷）：除一级和二级负荷外的负荷，三级负荷可以停电。5、衡量电能质量的技术指标答：衡量电能质量的技术指标主要有电压偏移、频率偏移和电压波形。6、联合电力系统及其优越性答：通过联络线路将几个地方电

3、力系统连接起来所形成的电力系统称为联合电力系统。联合电力系统可以合理利用能源、减少系统备用容量、装设高效率的大容量机组，提高电力系统运行的经济性；系统间相互支援可以提高系统的供电可靠性；系统容量越大抗干扰能力越强，可以减小系统受到干扰（负荷变化）时的频率波动和电压波动，提高电能质量。7、电力系统的额定电压和平均额定电压答：电力系统额定电压由国家综合应用和电器设备生产制造两方面的因素制定。（详见P9 表 1-1）根据表1-1的规定，属于同一电压等级的不同设备其额定电压并不完全相同，近似计算 时可以认为同一电压等级的电气设备具有相同的额定电压，此额定电压就是平均额定电压。 具体数值如下表所示电压等

4、级（kV）361035110220500平均额定电压（kV）3.156.310.5371152305258、标出下图所示电力系统中发电机、变压器的额定电压（线路额定电压已标在图中）10KV1-X-11DKV答：上述电力系统中发电机、变压器的额定电压如下：G: 10.5KV ; T1 : 10.5/242KV ; T2: 220/121/38.5KV ; T3 : 35/6.3KV9、电力系统接线图答：电力系统接线图分为电气接线图和地理接线图两种。电气接线图表示电气设备之间 的电气连接；地理接线图表示发电厂、变电站和电力用户之间的相对地理关系。10、电力系统接线方式分类、特点及其适用场所答：电力

5、系统的接线方式分为无备用接线方式和有备用接线方式两大类。无备用接线方式指用户只能从一个方向获得电能的电力系统接线方式。包括单回路放射 式、单回路干线式、单回路链式。有备用接线方式指用户可以从两个级以上方向获得电能的电力系统接线方式。包括双回 路放射式、双回路干线式、双回路链式、两端供电式和环式。无备用接线方式简单、投资小、运行维护方便，但供电可靠性差。适用于对供电可靠性 要求较低的三级负荷的供电，在采取一定的提高供电可靠性的措施后（如采用成套配电设备、线路装设重合闸等）也可以用于对二级负荷的供电。有备用接线方式电能质量号 （环形接线在线路检修或事故时电能质量较差） 、供电可靠性 高，但投资大、

6、保护装置复杂、运行维护不如无备用接线方式方便不方便。有备用接线用于对供电可靠性要求高的一级负荷和二级负荷的供电。11、电力系统中性点及其运行方式分类答：电力系统中星形接线的发电机和变压器的中性点称为电力系统的中性点。电力系统中性点的运行方式分为直接接地、不接地和经阻抗接地（我国通常采用经消 弧线圈接地）。直接接地方式正常运行和发生故障时，各相对地电压不超过相电压，线路和电气设备 的对地绝缘按承受相电压设计，可以降低电气设备和线路的绝缘投资，特别是在电压等级较高的情况下，效果尤为明显，但发生单相接地故障时，流过故障相的电流为短路电流，需要切除电源，所以供电可靠性差。直接接地方式用于110kV及以

7、上电力系统以减小投资费用，但需要通过其他措施来保证供电可靠性（通常采取的措施为架空线路架设避雷线、线路装设自动重合闸装置）不接地运行方式在发生单相接地故障时接地点流过线路电容电流，只要该电流未超过规定值，接地点不会出现电弧， 不会对电力系统造成危害，并且单相接地故障时线电压仍保持对称，不影响用电设备的正常运行，按照规程规定在发生单相接地故障时可以继续运行 12小时，所以供电可靠性高。但单相接地故障时非故障相电压升高为线电压，线路和电器 设备的对地绝缘需要按承受线电压设计，投资较大。不接地方式主要用在35kV及以下单线接地电容电流未超过规定值的电力系统。中性点经消弧线圈接地方式用于35kV及以下

8、单相接地电容电流超过规定值的电力系统。12、中性点经消弧线圈接地运行方式的工作原理和补偿方式答：中性点解消弧线圈接地的工作原理可用下图说明。A相单相接地时电渝分布图4相单相接地时电用相母图上相单相接地时申流相量團由电流相量图可以看到，由于消弧线圈的补偿作用，有消弧线圈时流过接地点的电流Ia = Il -Ia，适当选择消弧线圈的参数就可以使IaIa （无消弧线圈时流过接地点的电流）， 并小于规定值，使接地点不出现电弧。消弧线圈的补偿方式分为欠补偿、全补偿和过补偿。全补偿可能引起系统谐振，是严 禁采取的补偿方式， 欠补偿在系统运行方式变化时，可能转换为全补偿，所以也不采用，通 常采用的补偿方式为过

9、补偿。第二章:1关于电力系统分析计算的规定答：电力系统稳态分析时，电力系统可以视为三相对称系统，只需要对其中一项进行分析计算，所以电力系统的等值电路（数学模型）为单相等值电路。等值电路中电路参数为相参数；但习惯上所标电压为线电压、功率为三相总功率。功率采用复功率 = J3 I U = P + jQ表示，实部为三相总有功功率， 虚部为三相总无 功功率。2、同步发电机的运行原图及稳态计算数学模型 答：隐极式同步发电机的运行原图如下图所示:降低功率因数运行时： 其运行范围受额定励磁电流限制； 提高功率因数运行时： 其运行 范围受原动机最大出力限制； 进相运行时：其运行范围受系统并列运行稳定性限制；

10、其最小 出力受机组运行稳定限制（主要是锅炉燃烧稳定性限制）。稳态分析时同步发电机的数学模型有以下几种：发电机定出力运行（发电机母线为PQ节点）：用恒定功率表示，约束条件为Umi：U Umax，发电机恒压运行（平衡节点）：用恒定电压 U表示，约束条件为 Pmin乞P Pmax、Qmin Q Qmax ；发电机恒有功、恒电压大小运行（PV节点）：约束条件为 Qmin乞Q SSFL-120000/220h 如OKm220KVLGjq-400Un -1 iSOKnCSFPSL-63000/220 容量比 100/100/100x =S 3iKm 1OKV ZLQ2-3X170【LGJQ-400的单位长

11、度参数为：n jx1 =0.08 j0.406（/km）; LGJ-120的单位长 度参数为：r1 jx1 =0.27 j0.408（/km） ; SSPL-120000/220 的额定变比为 220/38.5KV、 短路损耗.PK =932.5KW、短路电压Uk（%）=14 ; SFPSL-63000/220的额定变比 220/121/11;短路损耗：PK12=377.1KW、 ：PK3 斗-460.04KW、:PK2 七二 252.06KW ； 短路电压 Uk1（%） =15.15、Uk34（%） =25.8、Uk2；（%）=8.77】解:1)按变压器额定变比计算参数有名制输电线路220K

12、V架空线路：线路 I, :RjX=(0.08j0.406)200=16j81.2(线路 l2:RjX=(0.08j0.406)150=12j60.9(线路 l3:RjX=(0.08j0.406)150=12j60.9(35K V架空线路：1线路 l4: R jX (0.27j0.408) 40 =5.4j8.16()2归算到 220KV侧：R jX =(5.4 j8.16) (220)2 = 176.33 j266.45()38.5电缆线路 l5 : R jX =(0.45j0.08) 3=1.35j0.24()220归算到 220KV侧：R jX(1.35j0.24) ()2 =540j96

13、()111932 5220Rt=X= 1.56()2100012021142202Xt=X28.23()2100120变电站C:变压器变电站B:归算到220KV侧的变压器参数为:变压器各绕组的短路损耗和短路电压为：1 .：Pk1(377.1 460.04 -252.06) =292.54( KW).：Pk2 =1 (252.06 377.1 -460.04) =84.56(KW)1.：Pk1(252.06 460.04 -377.1) =167.5(KW)21UK1(%)(15.15 25.8-8.77)=16.091U k2(%)(8.77 15.15 -25.8) - -0.94 ： 0U

14、k3(%)=1 (25.8 8.77 -15.15)=9.71归算到220KV侧的变压器参数为：2292.54220X.1000632= 3.57()RT2284型程=1.03仲)100063RT32167.5 2201000632= 2.04()XtiXT216.09 2202100630= 123.61()XT174.60()线路11:R jX =16 j 81.2(门)线路12:线路13:R jX =12j60.9()R jX =12j60.9()线路14:230R jX =(5.4 j816)(37宀208.66 j315”)9.71 2202700 632）按变压器平均额定变比计算参

15、数有名制 输电线路电缆线路15 : R jX =(1.35j0.24)(型)2 = 647.75j115.16(门)10.5变压器 变电站B:RtXt1 932.5230222 1000 12021 14230 / * _2 100 120= 1.71(?)30.86()变电站C:RT13）Rt2RT3XT1100063284.56 2302X10006322167.5 230x=3.90()= 1.13()2 =2.23(0)100063216.09 2302135.10(门)10063Xt19.71 230210063= 81.53()按变压器额定变比计算参数标幺制先将参数有名值按变压器额

16、定变比归算到220KV侧，然后利用220KV侧基准值计算参数标幺制。取220KV侧基准值SB= 100MVA、UB=220KV ,则 ZbSb2202100二 484（）。利用前面按变压器额定变比求得的归算到 参数标幺值。220KV侧的参数有名制和选定的基准值，计算系统线路 l1 : R* jX* 二161812 =0.033j0.168484徉丄12+ j 60.9丄线路 12: R*jX*0.025 j0.126484线路 l3: R* jX* 二12 60 =0.025 j0.126484线路 14: R* jX 176.33 j266恋=0.364j0.551484电缆线路 15 :

17、R*jX 540 理6 =1.116 j0.198变电站B变压器：R* jX*二156 空空=0.003 j 0.058484变电站 C变压器：RT1*jXT1* = 357 j123.61 二 0.007 j 0.255484RT2* jXT2* 二103 卫二 0.002 j0484Rt3* jXT3* 二204= 0.004 j 0.154484利用220KV侧基准值和变压器的额定变比求其它电压侧的基准值，然后利用未归算的参数有名值求参数标幺值。38.52100= 14.8225();38 535KV侧 UB(35)=220 莎=38.5( KV)、乙Zb（10）吩=1.2心）。1110

18、KV侧 U b(10)=22011(KV )、220线路 l1 : R* jX* 工16=0.033j0.168484线路 *:R*jX* 工1260=0.025j0.126484线路 13:R*jX* 二1260=0.025j0.126484线路 14: R*jX*=空=0.364 j 0.55114.82251 35 + i 0 24 电缆线路 15 : R* jX* 二一=1.116 j 0.1981.21变电站B变压器：1.56j28.23R*jX*0.003 j 0.058484变电站C变压器：RT1*jXT1* = 3.57j123.61 = 0.007 j0.2554841 03

19、+ i0RT2*jXT2* =凹 2 = 0.002 j0484RT3*jXT3* =2.04 4.60 = 0.004 j 0.1544844）按变压器平均额定变比计算参数标幺值3710 5取 Ub(220)=230KV、U b(35)=23037 KV、U B(10) =23010.5 KV，230230SB -100MVA。则Zb(220) = 230529()100ZB(35)372100=13.69()、Zb(10 厂皿=1.1025()10016 + j 81 2 线路 I, :R*jX*0.030j0.153529线路 l2:R*jX*=工=0.023j0.115529线路 I3

20、:R*jX*二12型弓=0.023j0.115529线路 l4: R*jX*=M 世6 =0.394 j 0.59613.69电缆线路l5 : R*jX*二侮 卫空=1.224 j 0.21851.1025变电站B变压器：I1932.5100. 114100 n nno - ncoR* 亠 jX *2 + j0.003 亠 j 0.0582 1000 1202 2 100 120变电站C变压器：m.w292.54100. 16.09100 n.noccRT1* 亠 jXT2*2 + j0.007 亠 j0.25510006310063RT2* jXT2* 二8456 100 + j0 = 0.

21、002 j01000 63按变压器额定变比确定的有名制等值电路如图所示r 167.5100 .9.71100RT 3*jX T 3*2 + jX10006310063= 0.004 j 0.154第三章:1、阻抗支路和导纳支路的功率损耗计算抗支路的功率损耗计算公式为厶Pz二耳R皐 QU 2U 2-p 产x（注意计算时,U2电压和功率应为同一点的数值。近似计算时电压可以取额定电压）。导纳支路的功率损耗计算公式为 厶& =GU2、厶Qy =BU2 （注意感 性情况下B为正值，容性情况下 B为负值）。2、阻抗支路的电压降落计算答：电压降落纵分量：PR 亠 QXPX QRU =U；电压降落横分量:u，

22、（注意计算时，电压和功率应为同一点的数值。 近似计算时电压可以取额定电压 ）dUj U 。3、阻抗支路的电压损耗计算答:电压损耗U 1 - U 2。已知末端参数时 U 1 - U 22U2已知首端参数时 5 -U2 ： U1U122Ui:il- U i 4、开式网（辐射形网络）的潮流计算方法（1）已知首端电压、首端功率时（略）（2）已知末端电压、末端功率时（略）（3）已知首端电压、末端功率时（略）5、网络的化简答：网络化简时，降压变电所用运算负荷功率表示；定出力发电厂用运算电源功率表示。降压变电所：等值负荷功率=变压器低压侧负荷功率 +变压器功率损耗（变压器功率损 耗等于变压器阻抗支路损耗 +

23、变压器导纳支路功率损耗）；运算负荷功率=变电站等值负荷功 率+相邻线路电容功率的一般（注意电容功率为负值）定出力发电厂：等值电源功率 =发电机出力一厂用电功率一升压变压器功率损耗；运算电源功率=等值电源功率一相邻线路电容功率的一半。（注意电容功率为负值）6、输电线路首端电压与末端电压之间的关系PR 亠 QX答：由于U1 -U2：U二，所以当PR QX - 0时，首端电压高于末端电压；当PR QX : 0时，首端电压低于末端电压；当 PR QX =0时，首端电压等于末端电压。输电线路空载时必有末端电压高于首端电压，因为空载情况下流过输电线路阻抗的功率即等值电路中线路末端的电容功率（Q =旦u 2

24、 u ： v 0）,u 2 = 0 时，P 0 ;当 $ .:：- 0 时,P ：0，即有功功率总是从电压相位超前的节点向电压相位滞后的节点传输。8、求图示网络的有功分点、无功分点。线路单位长度参数0.175+j3.6 Q /km。解：将电网在电源点 1拆开得到以下的两端电压相等的两端供电网。S13 * 叩 叭y8*j5MVA由于各线路的单位长度的参数相等, 公式得：所以该电网为均一网， 根据均一网供载功率的计算S12(8j5) (1216)(10j7) 16S13(17 1216)_ (8j5) 17(10j7) (17 12)= 8.533j5.6(MVA)(17 12 16)= 9.46

25、7j6.4(MVA)10+j7MVAS23 =S12 s2 =(8.533j5.6) -(8j5) =0.533j0.6(MVA)电力网的初步功率分布如图，由图可知负荷点既是有功功率分点，也是无功功率分点。I2km 孤i 3. 5*3+j5,S(m) 0.467+j6. 4(JWA)? uIO+J7MVA9、图示环网中变压器的变比均为实际变比，请指出是否存在循环功率？如存在循环功率,请指出循环功率的方向？若忽略电网各元件的电阻，请指出循环功率的性质。22C/3B.220/L2IKV110K1T110/38. 5KV答：选择顺时针方向作为统计变比的绕行方向，贝UKH121 385 -220 =1

26、.1，由L 22011038.5于K三=1,所以环网中存在循环功率；由于 K1，所以循环功率的方向与统计变比时选择的绕行方向一致，即为顺时针方向；在不计电网元件电阻情况下，2 2 2坐二严=坐二皿些皿，即循环功率为纯无功功率。_jxx10、在多电压等级环网中，改变变压器变比主要改变何种功率分布？答：改变变压器变比主要改变无功功率分布。因为对于高压电网总有计电网元件电阻情况下,2 g 1）Un Sh -*Zz（K-1）Un-jxz2（K -如，即循环功率X为纯无功功率，改变变压器的变比就是改变Kt，从而改变循环功率（无功功率），最终改变电网的无功功率分布。11、电网中串联纵向加压器主要改变何种功

27、率分布？串联横向加压器主要改变何种功率分 布?答：串联纵向加压器主要改变无功功率分布，因为高压电网总有： ，在不计电网元件电阻情况下，串联纵向加压器所产生的循环功率为SfE*fxuNZZ旦uN 4uN- jX 三 N x N为纯无功性质，所以主要改变电力网的无功潮流分布；串联横向加压器主要改变有功功率分布，因为串联纵向加压器所产生的循环功率为Sf =Efu2 =二uN EfyuN为纯有Zv_jX 工X功性质，所以主要改变电力网的有功潮流分布。12、开式电力网（辐射形网络）的功率分布由什么决定？能否调控？ 答：开始网络的功率分布由负荷分布决定，不可调控。13、电力系统潮流调控的目的是什么？常用的

28、潮流调控方法有哪些？答：电力系统潮流调控的目的是将电力系统功率的自然分布调整为功率的经济分布， 以使电力网的有功损耗最小。电力系统潮流调控的方法有线路串联电抗或电容，将电网参数均一化；对两端供电网调整两端发电机电压的大小和相位，但这种方法受到发电机机端电压允许变动范围的限制和发电机有功出力的限制；在多电压等级环网中改变变压器的变比，这种方法只能改变无功分布，不能改变有功分布；串联附加加压器，串联纵向加压器可以调整无功功率分布， 串联横向加压器可以调整有功功率分布，串联纵横加压器既可改变有功功率分布，也可改变无功功率分布。14、什么叫均一网？均一网有什么特点？答：均一网是指有同一电压等级、同样型

29、号同样布置方式的导线组成的环网或两端供电网。均一网的特点有：各段线路单位长度的参数相等，各段线路的阻抗之比等于它们的长 度之比（为实数）：均一网的供载功率分布按线路长度分布；均一网功率的自然分布就 是经济分布。15、两端供电网（包括环网）的潮流分布计算方法（略，但非常重要，一定要了解为什么计算最终潮流分布时要在无功功率分点拆开）。第四章：1、电力系统潮流计算的数学模型为什么采用节点电压方程，而不采用回路电流方程？答：电力系统潮流计算中之所以采用节点电压方程而不采用回路电流方程，主要由于以下原因：电力系统等值网络中独立节点数远远少于独立回路数（电力系统等值网络中有很多的接地支路，所以导致独立回路

30、数远远多余独立节点数）：对具有交叉跨接的非平面网络，建立独立节点电压方程式较建立独立回路电流方程式方便；建立独立节点电压方程式前，不必将并联支路合并，而建立独立回路电流方程式前，需要将并联支路合并，以减少独立方程式数；网络结构或变压器变比改变时，节点导纳矩阵的修改比较方便。2、电力系统的节点按运行状态的不同分为哪几类？每类的节点的已知量和待求量是什么？答：根据已知变量和待求变量的不同，电力系统的节点可以分为PQ节点、PV节点和平衡节点。PV节点已知节点的发电机有功功率 Pg、无功功率 Q和负荷的有功功率 Pl、无功功 率Q,待求量为节点电压大小 U和电压相角S ； PV节点已知节点的发电机有功

31、功率 Pg节点 电压大小U和负荷的有功功率 R、无功功率Q,待求量为电压相角3和无功功率Q;平衡节 点已知负荷的有功功率 Pl、无功功率 Q和节点电压大小 U电压相角3 = 0，待求量为发电 机有功功率Pg无功功率Q。3、电力系统潮流计算的三类节点中，哪种节点最多？哪种节点可能没用？平衡节点如何设 置？答：PQ节点最多；PV节点可以不设；平衡节点必须设置一个，并且只设置一个。4、未装设无功补偿装置的降压变电所的低压母线属于何种节点？装设有无功补偿装置，并 且可以在负荷变化时维持节点电压大小不变的降压变电所低压母线属于何种节点？调频电 厂的升高电压母线属于何种节点？答：分别属于PQ节点、PV节点和平衡节点。5、求下图所示等值网络的节点导纳矩阵（图中数值为标么阻抗）0. l+j0.4皿1旳仏4jO. 4丰-j50- j500.08+30,4解:yio1 . 1j 0.02、y20 ：j50j50二 j0.02、1y30j40二 j 0.025、yi20.08j0.4.481 j2.4、y130.12j0.5= 0.453 - j1.891、各支路导纳为:1 . 1 . y230.588 j 2.353、y34j 2.5。0.1+j 0.4j0.4各节点的自导纳和互导纳分别为：1 = y10 + y12+ y13= 0.934 j 4.271、丫22 = y20+y12+ y23