电力系统分析课件

1、电力系统分析复习题单项选择题1.组成电力系统的几种主要元件是（ ）A.电源、电阻、电感、电容 B.发电机、变压器、线路、负荷C.发电厂、变电所、变压器、线路 D.发电机、变压器、线路、开关2.对电力系统运行的基本要求是（ ）A.在优质前提下，保证安全，力求经济；B.在经济前提下，保证安全，力求优质；C.在安全前提下，保证质量，力求经济；D.在安全前提下，力求经济，保证质量。3.环网中功率的自然分布是（ ）A.与电阻成正比分布 B.与电抗成正比分布C.与阻抗成正比分布 D.与阻抗成反比分布4.当功率的有名值为sPjQ时（功率因数角为）取基准功率为Sn，则有功功率的标么值为（ ）A B C D 5

2、三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在（ ）A 内层B 中间层C 外层D 独立设置6.火电厂间有功功率负荷最优分配的准则是（ ）A.按效率相同分配B.按等比耗量分配C.按等耗量微增率分配D.按等水煤换算系数分配7.无载调压变压器的分接头位置改变（ ）A.可在工作时改变B.须退出工作后改变C.与其运行状态无关D.与有载调压变压器的改变相同8.常调压是指（ ）A.高峰负荷时，将中枢点电压调高；低谷负荷时，将中枢点电压调低B.高峰负荷时，将中枢点电压调低；低谷负荷时，将中枢点电压调高C.高峰负荷、低谷负荷时，中枢点电压为一接近不变的值D.高峰负荷时，电压调高，低谷负荷时，电压也调高9.系统中发生单接

3、地故障时，零序回路中不包含（ ）A电源电势 B零序电压 C 零序阻抗 D零序电流 10.两相短路接地故障中，附加阻抗Z为（ ）A Z0 B Z2 C Z0+ Z2 D Z0Z211电力系统分析中，有功功率的单位常用( )AVarB.MVACMWD.MVar12中性点不接地系统发生单相接地故障，中性点对地电位升高为( )A相电压B.线电压C.倍的相电压D.倍的线电压13电力系统的主要组成部分是( )A发电机、变压器、线路及用电设备B.输电和配电设备C锅炉、汽机、发电机D.输电设备和用户14三绕组变压器的分接头，一般装在( )A高压和低压绕组B.高压和中压绕组C中压和低压绕组D.三个绕组都装15三

4、相架空输电线路导线间换位的目的是( )A使三相导线张力相同B.使换位杆塔受力均匀C使三相导线长度相等D.减少三相参数的不平衡16节点导纳矩阵为方阵，其阶数等于( )A网络中所有节点数B.网络中除参考节点以外的节点数C网络中所有节点数加1D.网络中所有节点数加217PQ分解法和牛顿一拉夫逊法进行潮流计算时，其计算精确度是( )APQ分解法高于牛顿一拉夫逊法B.PQ分解法低于牛顿一拉夫逊法C两种方法一样D.无法确定，取决于网络结构18电力系统有功功率负荷最优分配的目标是( )A电压损耗最小B.有功功率损耗最小C无功功率损耗最小D.单位时间内消耗的一次能源最小19发电机的单位调节功率可以表示为( )

5、A.B. C.D. 20逆调压是指( )A高峰负荷时，将中枢点的电压调高；低谷负荷时，将中枢点的电压调低B.高峰负荷时，将中枢点的电压调低；低谷负荷时，将中枢点的电压调高C高峰负荷，低谷负荷时中枢点的电压均调低D.高峰负荷，低谷负荷是中枢点的电压均调高21出现概率最多的短路故障形式是( )A三相短路B.两相短路C两相短路接地D.单相短路接地22无限大功率电源在外部有扰动时，仍能保持( )A有功功率不变B.无功功率不变C电压不变D.视在功率不变23一般情况下，变压器的负序电抗xT(2)与正序电抗xT(1)的大小关系为( )AXT(1)=XT(2)B.XT(1)XT(2)CXT(1)XT(2)D.

6、XT(1)XT(2)24中性点直接接地系统发生短路后，短路电流中没有零序分量的不对称故障形式是( )A单相短路B.两相短路C两相接地短路D.三相短路25对称分量法适用于的系统是( )A非线性系统B.线性系统C非刚性系统D.刚性系统26小干扰法适用于简单电力系统的( )A潮流分析B.暂态稳定分析C大扰动分析D.静态稳定分析27若作用于发电机转子的机械功率大于电磁功率，发电机转子转速将( )A增加B.减小C不变D.先减小后增加28发电机出口发生三相短路时，发电机的输出功率为( )A额定功率B.功率极限C0D.额定功率的7529500kV高压输电网串联电容的主要目的是( )A经济调度B.电压调整C频

7、率调整D.提高稳定性30利用等面积定则分析简单系统的暂态稳定性，当最大可能的减速面积小于加速面积，则系统的暂态稳定性将( )A失去B.保持C为临界稳定D.至少能运行30分钟后失去稳定单项选择题1-5 BCDAC 6-10 CBCAD11-15 CAABD 16-20 BCDCA21-25 DCABB 25-30 DACDA填空题1.衡量电能质量好坏的指标是 、 和 。2. 电力系统的无功功率电源，除了发电机外，还有 、 及 。3. 是分析电力系统不对称故障的有效方法。在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有 。4.短路是电力系统的严重故障。 、 和 是校验电器设备的重要数据。5.电力系统的

8、潮流分布一般是用各节点的电压和 表示。6.对电力系统运行的基本要求是：保证 ，保证 ，提高 。7调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的 。8复合故障一般是指某一时刻在电力系统 发生故障。9用对称分量法计算不对称故障，当三相阻抗完全对称时，则其序阻抗矩阵Zsc的非对角元素为 。10. 在电力系统潮流的计算机算法中，普遍采用的两种方法是： 和 。11. 负荷曲线是指_的关系。12. 线路的电压降落是指线路始末两端电压的_。13. .N个节点的电力系统，其节点导纳矩阵为_阶。14. 在短路电流计算公式中，角表示定子a相绕组轴线与_之间夹角。15. 发电机组有功功率静态频率特性曲线斜率的负值

9、称为 _ 。16. 电力系统电压中枢点是指 _ 。17. 一组非对称的三相量可以分解成三组 _ 的三相量。18. 短路电流最大可能瞬时值，称为_。19. 暂态稳定性是研究系统在 _ 扰动下的稳定性问题。20. 在同一系统中，为使系统维持暂态稳定性，使极限切除角最小所对应的短路故障应是_ 。21输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和_。22输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路_ 的数值差。23电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和_表示。24调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的 。25复合故障一般是指某一时刻在电力系统 发生故障。26、派克变换是将 系统变

10、为 系统，经派克变换后，自感和互感系数是 。27、在同步发电机的参数中，Eq”为 ，xq为 ，EQ为 ，xd为 ，Ta为 。28、功率角既是 之间的相位差，又是 之间的相对位置角。29、等面积定则是指 。30、超导同步发电机三相短路时，定子绕阻中的电流包括 ， ， ， 。答案：1.衡量电能质量好坏的指标是电压、频率和波形。2. 电力系统的无功功率电源，除了发电机外，还有同步调相机、静电电容器 及静止补偿器。3. 对称分量法是分析电力系统不对称故障的有效方法。在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。4.短路是电力系统的严重故障。短路冲击电流、 短路电流最大有效值和短路容量是校验电器设

11、备的重要数据。5.电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和功率表示。6.对电力系统运行的基本要求是：保证供电的可靠性 ，保证电能的良好质量，提高运行的经济性。7调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的频率。8复合故障一般是指某一时刻在电力系统二个及以上地方发生故障。9用对称分量法计算不对称故障，当三相阻抗完全对称时，则其序阻抗矩阵Zsc的非对角元素为零。10. 在电力系统潮流的计算机算法中，普遍采用的两种方法是：牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法。11. 负荷相对于时间变化12. 相量差13. n14. 转子d轴15. 发电机组的单位调节功率16. 某些能反映系统电压水平的主要发电厂或变电所

12、母线17. 对称 18. 冲击电流19. 大 20. 三相短路21.电阻22.额定电压 23.功率24.频率25.二个及以上地方26、静止的abc三相坐标，与转子一起旋转的垂直坐标，常数27、交轴次暂态电势，交轴同步电抗，虚拟电势，直轴暂态电抗，定子绕阻时间常数28、q与的相位差，等值机转轴与同步发电机转轴29、加速面积等于减速面积。30、基频交流，自由基频交流，直流增量，二倍同步频率交流。简答题1 我国电力系统的中性点运行方式主要有哪些？各有什么特点？2 为什么必须进行电压调整？电压调整的目标是什么？3 节点导纳矩阵怎样形成？各元素的物理含义是什么？4 电力系统的定义是什么？电力系统、动力系

13、统和电力网有什么区别？5试写出电力系统最优潮流的数学模型中的等式约束，并对其中一般要考虑的5种不等式约束进行复述。6电力系统有功功率的平衡频率有什么影响？系统为什么要设置有功功率备用容量？7电力系统潮流计算时节点是如何分类的，具体说明各种节点的作用。8简述电力系统的电压调整可采用哪些措施？9电力系统运行中常用的变量约束条件有哪些？10.电力系统采用标么值进行计算，有什么好处？11对于单机无穷大系统，请利用等面积定则来解释故障持续时间长短对系统暂态稳定性的影响。12. 电力系统运行的基本要求是什么?13. 进行潮流计算时，对节点是如何分类的 ?14. 试写出任意一种形式的发电机转子运动方程，并解

14、释式中各变量的物理意义及单位，解释发电机额定惯性时间常数的物理意义。15. 试说明潮流计算中PV、PQ与平衡节点的概念。16电流分布系数与转移电抗的定义及相互关系17试用数学公式表示系统有功最佳经济分配的等微增率准则，并对其合理性进行物理解释。18试比较牛顿潮流算法与快速解耦潮流算法的优缺点。答案：1.我国电力系统的运行方式主要有中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点直接接地系统。中性点不接地系统要求的绝缘水平最高，有选择性的接地保护比较困难，但能避免产生很大的单相接地电流，供电可靠性较高，对通信干扰不严重。中性点经水弧线圈接地系统比中性点不接地系统的单相接地电流小，要求的绝缘水平

15、低。中性点直接接地系统降低了绝缘水平，也有利于继电保护工作的可靠性，但中性点直接接地电力网在单相接地时，将产生很大的单相接地电流，供电可靠性低，对通信干扰严重。2.答：各种电气设备都是按额定电压设计和制造的，只有在额定电压下运行，电气设备才能获得最佳的效益和性能。电压如果偏离额定值，轻则影响经济效益，重则危及设备安全。电压调整的目标是使各类用户的电压保持在规定的允许偏移范围内。3.答：节点导纳矩阵的对角线元素为自导纳，等于该节点相连支路的导纳之和，其物理意义是；在该节点施加单位电压，其他节点全部接地时，等于经该节点向网络中流入的电流；节点导纳矩阵的非对角线元素为互导纳，互导纳Yij等于节点i和

16、j之间所连支路元件导纳的负值，其物理意义是：在节点i施加单位电压，其他节点全部接地时，等于经节点j注入网络的电流。4.答：电力系统就是有大量发电机、变压器、电力线路和负荷组成的旨在生产、传输、分配和消费电能的各种电气设备按一定的方式连成的整体。动力系统不但包括电力系统，还包括发电厂的动力设备，如水电厂的水轮机、水库等等。电力网是电力系统中传输何分配电能的部分。由此可见，动力系统包括电力系统，而电力系统又包括电力网。5.答：等式约束条件包括：最优潮流的数学模型中一般要考虑的不等式约束有以下5种：(1)有功电源出力的上下限约束；(2)可调无功电源出力的上下限约束；(3)带负荷调压变压器变比的调整范

17、围约束；(4)节点电压模值的上下限约束；(5)输电线路或变压器等元件中通过的最大电流或视在功率约束。6.答：互联成网的交流电力系统在稳态运行方式下具有同一频率，当系统中出现有功功率不平衡时，如有功功率电源不足或负荷增大时，将会引起频率下降，反之将造成系统频率过高。系统设置有功功率备用容量是为了满足频率调整的需要，以便在发电、供电设备发生故障或检修时，以及系统负荷增长后，仍有充足的发电设备容量向用户供电，保证电力系统在额定频率下达到有功平衡。7.答：系统中的节点因给定变量的不同而分为三类：第一类称为PQ节点，对这类节点注入功率是给定的，待求的则是节点电压的大小和相位，属于这一类节点的有：按给定有

18、功、无功功率发电的发电厂母线和没有电源的变电所母线。第二类称为PV节点，对这类节点，注入有功功率和节点电压大小是给定的，待求的是注入无功功率的节点电压的相位，有一定无功功率储备的发电厂和有一定无功功率电源的变电所母线都可选为PV节点；第三类称为平衡节点，潮流计算时，一般只设一个平衡节点，对这个节点，节点电压大小和相位是给定的，待求的是注入节点的功率，担任调整系统频率任务的发电厂母线往往被选取作为平衡节点。8.答：电力系统的电压调整可采用的措施有：改变发电机端电压调压；改变变压器电压比调压；补偿无功功率调压；改变电力线路参数调压。9.答：1）所有节点电压必须满足即节点电压幅值在一定的范围之内；2

19、）所有的电源节点的有功功率和无功功率必须满足条件及3）某些节点之间电压的相位差应满足这是为了保证系统运行的稳定性。10.答：1）三相电路的计算公式与单相电路的计算公式完全相同，线电压的标么值与相电压的标么值相等，三相功率的标么值和单相功率的祭么值相等；2）只需确定各电压级的基准值，而后直接在各自的基准值下计算示么值，不需要进行参数和计算结果的折算；3）用标么值后，电力系统的元件参数比较接近，易于进行计算和对结果进行分析比较。基准值SN和UN原则上是可以任意确定的。11.答：故障持续时间越短，发电机的加速时间就越短，系统的加速面积就越小，最大可能的减速面积越大，系统就越容易恢复到稳定运行状态。因

20、此故障持续时间越短，对系统暂态稳定越有利。12.答：保证供电的可靠性、保证良好的电能质量、保证系统运行的经济性。13.答：分为三类节点，分别为 PQ 节点， PV 节点和平衡节点。14.答：1）转子运动方程的标幺值表示其中：定义为发电机的惯性时间常数，单位为s。同步转速为在同步参考系下的电角度，单位为rad，为发电机转子轴受到的不平衡转矩的标幺值。2）额定惯性时间常数的物理意义：当发电机空载运行时，若发电机转子轴受到一个额定转矩的持续推动，转子轴从静止状态加速到额定转速所需时间，数值上等于。15.答：潮流计算中，节点注入的有功P和无功Q皆为给定量的节点称作PQ节点。（PQ节点的节点电压（其幅值

21、U和相角，或其实部e和虚部f）为待求变量。潮流计算中，节点注入有功P和节点电压U为给定量的节点称作PV节点。PV节点的电压相角（或电压的实部或虚部）为潮流计算中的待求变量。潮流计算中平衡节点的节点电压是给定值，对极坐标形式的节点功率方程，平衡节点的电压幅值一般情况下取作U=1.0，相角取作，对直角坐标形式的节点功率方程，平衡节点的实部和虚部一般分别取作e=1.0和 f=0.0。通常以选择容量较大，离负荷中心电气距离较近的发电机节点作平衡节点。平衡节点提供的有功和无功注入除了需要平衡整个电网发电和负荷的不平衡功率，还要平衡整个电网的有功和无功损耗，其值只有在潮流计算后才能确定。16.答：电流分布

22、系数Ci=Ii/Ik，转移电抗Zik=Ei/Ik。相互关系Zik=Zk/Ci。17.答：等微增率准则：机组间有功功率获得最佳经济分配的必要条件是，各机组的煤耗微增率相等微增率准则解释：煤耗微增率是机组增加（或减少）单位出力时所增加（或减少）的燃料消耗量。如果机组i的煤耗微增率小于机组j，即：；若；则有机组i增加的燃料消耗量小于机组j减少的燃料消耗量于是这种调节方式可以使全系统的燃料消耗量减少。因此为了降低系统燃料消耗量，除非其中的一个机组已到达上限或下限，应该继续增加机组i的出力并减少机组j的出力，直至它们的煤耗微增率相等为止。18.答：快速解耦法和牛顿法的不同，主要体现在修正方程式上面。比较

23、两种算法的修正方程式，快速解耦法具有以下特点：其一，用解两个维数分别为n-1和m的修正方程代替牛顿法的一个n+m-1维的修正方程，计算内存需求几乎是牛顿法的60%；其二，不同于牛顿法的每次迭代都要重新形成雅可比矩阵，快速解耦法的雅可比矩阵和是二个常数对称阵，为此只需在进入迭代循环以前一次形成并进行三角分解组成因子表，在迭代过程中就可以反复应用，为此每次迭代所需的时间几乎是牛顿法的1 / 5。就收敛特性比较：由于和矩阵在迭代过程中保持不变，在数学上属于“等斜率的伪牛顿”法，因此快速解耦法将从牛顿法的平方收敛特性退化为线性收敛特性。即快速解耦法收敛所需的迭代次数要比牛顿法多，但由于每次迭代所需的时

24、间远比牛顿法少，所以总的计算速度仍有大幅度的提高。快速解耦法采取的一系列简化，只影响迭代过程，不影响潮流计算结果的精度，两种算法判断收敛的条件是基本一致的。当电网中存在串联电阻相对于串联电抗表较大的元件时，快速解耦法往往存在收敛困难的问题。最后需要指出的是快速解耦法可以采用和牛顿法相同的电网及节点注入输入文件，相同的“平直电压”启动计算初值。综合题计算题额定运行的同步发电机，参数为xd=1.0，xq=0.6，cos=0.85，试计算其电势和。解：试分别列写考虑自动励磁调节器（AVR）作用情况下，与恒定时，发电机随功角变化的功率特性。答：已知某均一两端供电网如图所示，单位长度阻抗为r1+jx1=

25、0.1+j0.4，求功率分点。解：=13.75+j8.67+1.08+j4.31=14.83+j12.98(MVA) =14.83+j12.98-10-j6=4.83+j6.98(MVA)节点3既为有功分点，又为无功分点。试说明节点导纳矩阵的特点及其元素的物理意义。答：节点导纳矩阵的特点：（1）节点导纳矩阵是n阶复系数方矩阵，是非奇异矩阵。（2）实际电力网络的节点导纳矩阵是非常稀疏的对称复系数矩阵。节点导纳矩阵元素的物理意义为：当电力网络除k节点其余节点皆接地情况下，节点i注入电流相量同施加于节点k的电压之比。对于单机无穷大系统，请利用等面积定则来解释故障持续时间长短对系统暂态稳定性的影响。答

26、：故障持续时间越短，发电机的加速时间就越短，系统的加速面积就越小，最大可能的减速面积越大，系统就越容易恢复到稳定运行状态。因此故障持续时间越短，对系统暂态稳定越有利。110KV单回架空线路，其参数如图所示，线路始端电压为116KV，末端负荷为15j10MVA，求该电力线路末端电压及始端输出的功率。解：（1）设全网电压为UN=110KV=-j1.110-41102=-j1.331Mvar=15+J8.669MVA=4.496+j0.992MVA=15.496+j9.661MVA=-j1.110-41102=-j1.331Mvar=15.496+j8.33MVA（2）令=109.997-j3.67

27、8=110.058试写出任意一种形式的发电机转子运动方程，并解释式中各变量的物理意义及单位，解释发电机额定惯性时间常数的物理意义。答：1）转子运动方程的标幺值表示其中：定义为发电机的惯性时间常数，单位为s。同步转速为在同步参考系下的电角度，单位为rad，为发电机转子轴受到的不平衡转矩的标幺值。2）额定惯性时间常数的物理意义：当发电机空载运行时，若发电机转子轴受到一个额定转矩的持续推动，转子轴从静止状态加速到额定转速所需时间，数值上等于。有一台降压变压器如图所示，其归算至高压侧的参数为4.93j63.525，已知变压器母线在任何方式下均维持电压为107.5KV，其低压侧母线要求顺调压，若采用静电

28、电容器作为补偿设备，试选择变压器分接头和无功补偿设备容量。解：（1）=98.7KV=102.96KV(2)按最小负荷时无补偿情况来选择变压器分接头=105.35KV选用110-2.5%，即107.25/11KV接最大负荷时调压要求确定QC容量（3）验算：最大负荷时补偿设备全部投入=99.85KV=99.85=10.24KV电压偏移100%=0.1%最小负荷时=102.9611/107.25=10.56KV电压偏移=100%=1.8%试回答电力系统小扰动稳定性的定义，适用于单机无穷大系统不计及阻尼情况下的小扰动稳定性判据是什么？表述为的复杂电力系统，若其平衡点处的系统的线性化方程为：，其中，并且已知矩阵的逆矩阵存在，该平衡点处的小扰动稳定性判据是什么？答：1)定义：电力系统在稳态运行过程中，受到微小扰动后，可独立恢复到原有运行状态的能力。2)单机无穷大系统不计及阻尼小扰动稳定判据：当平衡点对应的时，系统是小扰动稳定的，此时对应着功角特性曲线的左半枝；当时，系统是小扰动不稳定的，此时对应着功角特性曲线的右半枝；而当时，系统处于临界稳定状态。3)复杂系统小扰动稳定判据：降阶雅可比矩阵的特征值实部全部小于零，稳定；降阶雅可比矩