《电力系统基础》试卷A及答案

《电力系统基础》试卷A

班级:姓名:成绩:

一、填空题（每空1分，共30分）

1、对电力系统运行的基本要求是、、。

2、变压器损耗是由和两部分构成。

3、我国电力系统的3KV以上的额定电压等级有6KV、10KV.

不口、、、、、、O

4、发电设备的备用容量按其用途可分为、、

和国民经济备用等四种。

5、电力系统中的无功电源有、、调相机和静止补偿器等。

6、架空线路是由导线及等元件组成o

7、电力系统稳态运行工作包括、、。

8、电力系统的暂态过程有、、及三个过程。

9、发电设备的备用容量按其途可分为负荷备用^、和—

_________等四种。

二、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答

案的序号填在题干的括号内。每小题3分，共24分）

1、简单的闭式网主要可分为环网和（）

A放射网B两端供电网

C干线式网D链式网

2、我国中、小电力系统运行时，规定允许频率偏差（）

A±0.1HzB±0.2Hz

C±0.5Hz1)±0.7Hz

3、输电线路单位长度的电阻主要决定于（）

A材料和对地高度B电晕损耗和电压

C几何均距和半径D材料和粗细

4、线路电压在220KV及以上时，采用分裂导线的目的是（）

A减少导线重量B增大导线应力

C增大线路电容D减少电晕和线路电抗

5、频率的二次调整是由•）

A发电机组的调速渊完成的B调相机的励磁调节器完成的

C发电机组的调频耀完成的D静止无功补偿器完成的

6、无功功率通过线路电阻时（）

A产生有功功率损耗B产生无功功率损耗

C不产生有功功率损耗D既不产生有功功率损耗也不产生无功功率强耗

7、我国目前运行的葛上直流输电线,其电压等级为（）

A、+500KV、B、+750KV、C、±500KV

8、频率的一次调整是由（）

A发电机组的调速器完成的B调相机的励磁调节器完成的

C发电机组的调频器完成的D静止无功补偿器完成的

三、判断题（14分）

1、保持良好的电能质量就是保持系统运行频率在50±0.5HZ的偏移范围以内。

（）

2、抗旱用电属于二类负荷。（）

3、综合用电负荷+网损二发电负荷（）

4、所谓线路的额定电压实际就是线路的平均电压（%+5）/2。

（）

5、所谓线损率系指线路上损耗的电能与线路始端输入电能的比值。

（）

6、在环型网络的潮流中，其有功分点与无功分点总是重合的。（）。

7、系统的单位调节功率标志了系统负荷增加或减少时，系统频率变化的多少，

它与发电机无关。（）

8、系统的电压稳定即负荷的稳定问题属于暂态稳定问题。（）

9、稳定破坏是由事故引起的与负荷管理无关。（）

10、按dP/dS>0判据确定的稳定极限，正常运行时，其稳定储备可以小于10%o

（）

1k负荷特性指负荷功率随负荷端电压变化而变化的规律（）

12、有限长线路末端连接的负荷阻抗等于特性阻抗时，该负荷阻抗消耗的功率称

自然功率。（）

13、发电机在以低于额定功率因数运行时，其发无功的能力将取决于励磁电流不

超过额定值的条件；而在进相运行时，发电机吸收无功的能力将取决于稳定

性的条件。（）

14、改变主变分接头进行调压，其实就是改变无功负荷在网络中的流动，并不一

定能改变系统的电压水平。（）

四、名词解释（每小题4分，共20分）

1、动力系统：

2、静态稳定：

3、稳定性问题：

4、顺调压:

5、同步运行状态：

五、简答（每小题6分，共12分）

1、架空线路和电缆线路各有什么特点？适用于什么场合？

答：

2.降低电能损耗的意义和方法各有哪些?

答：

五、简答（每小题6分，共12分）

1、架空线路和电缆线路各有什么特点？适用于什么场合？

答：架空线路裸露在空气中，容易受到外界环境条件的影响，但是投资省、施

工维护和检修方便的优点，所以电力网中绝大多数的线路都采用架空线路。

电缆线路则是将电缆埋设在地下，投资相对较大，但是可以避免外力破坏和气

象条件的影响，供电可靠性高，不需要架设杆塔，不影响城市美观，可以跨

海送电，因而可以根据需要采用电缆线路。

2.降低电能损耗的意义和方法各有哪些？

答：意义：电力网的电能损耗不仅耗费一定的动力资源，而且占用一部分发电

设备容量。因此，降低网损是电力企业提高经济效益的一项重要任务。

方法：1、提高电力网负荷的功率因数：1）合理选择异步电动机的容量并调整

其运行方式；2）合理选择变压器及感应电炉和电焊机设备的容量；3）采用

并联补偿装置；2、提高电力网运行电压水平：3、改变电力网的界限和运行

方式：1）开式电力网改为闭式电力网运行；2）使闭式电力网的功率分布为

经济分布；①在闭式电力网中装纵横调压变压器；②闭式电力网内装设串联

电容器；3）实行变压器的经济运行；4）在小型电力系统发电厂间实行负荷

经济分配的原则；5）电力线路按照经济电流密度选择，然后按照技术指标要

求效验。

《电力系统自动化》课程考试复习内容•答案

整理：史跃鹏

2011学年第二学期

说明：电气工程专业课为：《电力电子技术》《自动控制技

术》《电力系统分析》，要求平均分大于75分才能获得学位。

1.请简述电力系统的主要特点和运行的基本要求。

参考书：第1章“电力系统特点和基本要求”

答：特点：

1、与国民经济、人民日常生活联系紧密。

2、系统结构庞大复杂

3、各种暂态过程非常短促

4、电能不能大量储存

基本要求：

1、保证供电的可靠性

2、保证良好的电能质最

3、保证系统运行的经济性.

2.请简述电力系统自动化的主要研究内容。

参考书：第1章“电力系统自动化主要内容”

答：1、电力系统调度自动化

2、电厂动力机械自动化

3、变电站自动化

4、电力系统自动装置

3.准同期并列的三要素是什么？

参考书：第2章第1节“二、准同期并列”中的“准同期并列的理想条件”

答：

1.并列开关两侧的电压相等，

2.并列开关两侧电源的频率相同，

3.并列开关两侧电压的相位角相同。

4.并列操作瞬间如果存在相位差，请分析准同期并列操作对系统的影响。

参考书：第2章第1节“二、准同期并列”中的“同期并列误差对并列的影响”的“合

闸相角差对并列的影响”

答：出现因相位不等的电压差，相位差18()度时，电压差最大，冲击电流可以达到额定

电流的20倍，可能损坏定子绕组端部，相位差在0-180度之间时，冲剂电流既有有功

分量，也有无功分量，在发电机轴上产生冲击力矩。

5.并列操作瞬间如果存在频率差，请分析准同期并列操作对系统的影响。

参考书：第2章第I节“二、准同期并列”中的“准同期并列误差对并列的影响”的“合

闸频率差对并列的影响”

答：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um之间。这种瞬时

值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。它产生的拍振电流也时大时小变

化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化，使发电机振动。频率差大时，

无法拉入同步。

6.并列操作瞬间如果存在电压幅值差，请分析准同期并列操作对系统的影响。

参考书：第2章第1节“二、准同期并列”中的“准同期并列误差对并列的影响”的

“合闸电压幅值差对并列的影响”

答：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。

7.已知发电机准同期并列允许压差为额定电压的5%,允许频差为额定频率的

0.2%,当图1所示Ts分别为9s和Us时，请分析正弦整步电压波形是否满

足并列操作的压差和频差条件。

图1正弦整步电压波形

参考书：第2章第2节“一、脉动电压”

答案：当Ts=9s时，压差条件满足，频差条件不满足；

当Ts=lls时，压差和频差条件均满足.

8.图2所示两种频差情况的UM（恒定越前时间脉冲）与Us.ad（恒定越前相角

脉冲）关系波形图，通过比较UM与U&ad顺序检查频差大小，请问哪种频差情

况满足并列操作的要求，为什么？

图2两种频差情况的UR与Uaad关系波形图

参考书：第2章第3节“一、整步电压：二.恒定越前时间信号形成：三.频率差检测”

答案:图⑶所示，g式有效电平出现时间先于uw，表示|同＜同小,即实际频差小于

允许频差；图(b)所示，UH有效电平出现时间先于%d，表示同J，。/，即实际频差

大于频差设定值；图©所示，*d有效电平出现时间等于5d，表示即实

际频差等于允许频差；显然图(a)、图(c)所示情况满足并列操作要求。

9.同步发电机励磁自动调节的主要作用有哪些？

参考书：第3章第1节“一、同步发电机励磁控制系统的主要任务”

答：

1、控制电压

2、合理分配并联发电机间的无功功率

3、提高电力系统的稳定性

4、改善电力系统的运行条件(1、改善异步电动机的启动性能2、为发电机异步运行创

造条件3、提高带时限继电保护动作的可靠性)

5、水轮发电机组要求强行减磁

10.简述同步发电机自并励励磁系统结构及其工作原理和特点？画出其示意图。

参考书：第3章第3节“同步发电机励磁系统”中的“三、静止励磁系统”

答：工作原理：（如下图）发电机励磁功率取自发电机端，经过励磁变压器TV降压，可

控硅整流器VS整流后供给发电机励磁。发电机励磁电流通过自动励磁调节器控制晶闸管的

控制角进行控制。

特点：I、结构简单，可靠性高，造价低，维护量小。

2、没有励磁机，缩短了机组主轴的长度，可减少电厂土建造价。

3、直接用可控硅控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，可以近

似地认为具有阶跃函数那样的响应速度。

示意图：

第二节同步发电机励磁系统

•三、静止励磁系统（发电机自并励系统）

11.简述同步发电机他励交流励磁系统结构及其工作原理和特点？画出其示意

图。

参考书：第3章第3节“同步发电机励磁系统”中的“二、交流励磁机励磁系统”

答：工作原理：交流主励磁机与交流副励磁机与发电机同轴转动。交流副励磁机配有一

个自励恒压调节器维持其端电压为恒定值。副励磁机输出的交流电经过可控硅整流变成

直流给主励磁机励磁，主励磁机输出的交流电经过不可控硅整流器变成直流，供给发电

机作为励磁电流。

特点：1、取消了直流励磁机，不存在换向问题，而交流励磁机的容量可以做的很大,

所以容量不受限制

2、交流主励和副励与发电机同轴，自成体系，励磁系统不受电网的干扰，可

靠性高

3、由于晶间管的控制角变化很快，励磁电流可以很快变化，所以为快速励磁

系统。

4、交流励磁机的时间常数大，控制环节多，增加了励磁系统的时间常数。为

解决此问题，励磁机转子采用叠片式结构，也使得输出的直流波纹减小。

5、有转子滑环和碳刷。

6、加长了主机轴长度。

第二节同步发电机励磁系统

二、交流励磁机励磁系统

（一）他励交流励磁机励磁系统

图2-11他励交流励磁机励磁系统原理九..

12.同步发电机自动励磁调节器由哪几个单元电路构成？各单元的主要功能要求

是什么？

参考书：第3章第4节“自动励磁调节器基本原理”中的“二、半导体励磁调节器原

理,，

答:构成：1、测量比较单元2、综合放大单元3、移相触发单元

对个单元的要求：

一、测量比较单元

I、测量电路应该有足够高的灵敏度，基准电压稳定，电压给定电路的调整范围

必须满足运行要求

2、测后电路应该具有优良的动态性能

3、测量电路的输出电压应该平稳，波纹要小

二、综合放大单元

1、要求能线性无关地综合、放大各个输入信号。

2、有足够的运算精度和放大系数，放大系数可调整

3、响应速度要快，时间常数要小

4、工作稳定、输出阻抗低。

5、输出电压范围满足移相触发单元的要求

三、移相触发单元

1、晶闸管的触发脉冲应该与奸诈管阳极电压同步。

2、触发脉冲移相范围要符合相应可控整流电路的要求

3、触发脉冲应有足够的功率以保证可控硅元件可靠地导通。

4、触发脉冲的上升前沿要陡。

5、触发脉冲有足够的宽度。

6、触发脉冲与主电路应相互隔望

7、保证各相可控硅元件的控制角一致。

8、对•三相全控桥式整流电路，还要求触发脉冲宽度大于6（）度或者采用双脉冲触

发。

13.什么叫发电机“灭磁”,有哪几种灭磁方法?并做比较。（所学教材没有相关

知识）

我在估计你们可能采用的教材中没有找到此部分知识点，如果届时我拿到你们的教材有

这个知识点，就可能会把这道题作为考试题，如果你们的教材中没有这部分知识点，我就不

出此考题。请大家在所拿到的教材中找到相应部分并进行复习。参考教材：王葵、孙莹《电

力系统自动化》第2章第3节“励磁系统中的转子磁场的建立和灭磁”

答：发电机灭磁是将发电机励磁电源切除再通过一定的方式来消除残余的磁场从

而达到消除发电机电压的目的，目前我们国家常用的灭磁方法有三种：线性电阻

火磁（目前用得比较多）、非线性灭磁、碳化硅灭磁。

14.图3给出了同步发电机感应电动势和励磁电流关系。（1）请推导发电机感应

电动势、机端电压以及无功电流之间的关系；（2）根据推导结论画出发电机的IQ

-UG无功调节特性；（3）结合发电机无功调节特性曲线，请解释系统无功负荷减

小时，发电机机端电压的变化过程。若要维持发电机端电压不变，则发电机的励

磁电流应该如何调节？为什么？

图3.同步发电机感应电动势和励磁电流关系

参考答案：由矢量图可知:

Eq=Uc+jIGXd

感应电动势&和机端电压力G的代数关系为:

EqCOSdG=UG^IQXdnE产UG+/QX”(COS/«1)

由上式可知1Q-UG无功调节特性为:

当系统无功负荷减小时，发甩机需要减小无功电流，以使无功负荷与发电机无功功率达到平

衡，由图可知当无功电流减小，机端电压升高，由上式可知，如要维持机端电压，必须减小

励磁电流，即通过减小发电机的感应电动势维持机端电压的不变。

参考书：第3章“第1节"同步发电机励磁控制系统的主要任务”中的（一）控制电压”

15.简述电力系统的典型调频方法及其调频方程式。

16.图4给出了电力系统的功率一频率关系及频玄特性，图中PL和PLI曲线为负

荷频率一有功功率特性，PG和PGI曲线为发电机频率一有功功率特性，a点为初

始稳定运行点。假设系统内所有机组均装设调速器，如果系统中负荷有功功率减

少aPL,请简述系统的频率调整过程。

参考书第4章第1节”（三）电力系统的功率一频率特性”

参考答案：频率变化过程：a-b-c,发电机输出功率变化过程：PL-*PLI-*PL2,答案中包括

一次调频和二次调频。

17.分别写出电力系统运行的等式约束、不等式约束条件，并说明式中各符号含

义。

答：参考课本P90.

18.从安全分析与控制的角度可将电力系统运行状态划分为哪几种？如何划分？

答：五种：

1、正常运行状态。电力系统总有功和总无功满足需求，母线电压频率在正常范

围内，电源设备和输变电设备乂均在规定的限额内运行。

2、警戒状态。电能指标，各个参量虽然在允许的限值之内，但是系统的安全系

数已经下降。

3、紧急状态。在正常运行状态或者警戒状态的情况下，发生短路故障或者切除

大容量机组等状况时的状态。

4、系统崩溃。紧急状态下，如果处理不当，有可能使初始的干扰及其产生的连

锁反应身份严重，使系统失去稳定的状态.

5、恢复状态。系统崩溃后，借助继电保护和自动装置将故障隔离，使事故停止

扩大。

19.什么是电力系统分层调度控制？现代电力大系统为什么实行分层调度控制？

答：分层调度控制：大电力系统分为三级调度，网调、省调、地调。分层控制将

全电力系统的监视控制任务分配给属于不同层次的调度中心，下一层调度根据上

一层调度中心的命令，结合本层电力系统的熨际情况，完成本次的调度任务，同

时向上层调度传递所需信息。

原因：1、集中调度控制有明显的缺点。

2、分层调度的优点：

2.1便于协调调度控制

2.2便于提高系统运行的可靠性

2.3提高实时响应速度

2.4灵活性增强

2.5提高投资效率

20.什么是电力系统的能量管理系统EMS,EMS与电网调度自动化SCADA系统有

什么关联？

答：EMS：现代电网调度自动化系统除SCADA基本功能和自动发点控制和经济调

度之外，又增加了许多高级应用软件的新功能，如网络拓扑、电力系统状态估计、

负荷预报、系统安全分析、调度员在线潮流等，还开发了调度管理信息系统和调

度员仿真培训系统等，由此形成了新一代电网调度自动化系统一一能量管理系统

EMSO

EMS包括了SCADAo

21.请做出分别用数字调幅、数字调频、二元绝对调相和二元相对调相四种调制

方法，对数字信号10100101进行调制的波形。

答：参见课本P115.

22.简述电力系统正常运行状态（包括警戒状态）的安全控制主要内容。

答：

1、满足用户供电需要，包括供电数量和质量。

2、系统安全性，保证连续的系统功能

3、最小成本

4、环境保护

5、节约燃料和其他资源

23.什么是电力系统静态和动态安全分析，其目的是什么？

;电力系统安全分析就是应用预想事故分析的方法来

预见知道系统是否存在隐患，即处于不安全正常状

态，采取相应的措施使之恢复到安全正常状态。

-静态安全分析：用来判断在发生预想事故后系统是

否会发生过负荷或电压越限等，

较-暂态安全分析：判断系统是否会失稳。

目的：提高系统安全性。

24.为维持电力系统的无功功率平衡，可以从哪些方面采取措施？

答：①发电机发出的无功功率;②系统无功补偿设备（调相机，并联电容器，静止补偿器和

静止调相机）；③110kV及以上电压架空线路及各级电压电缆的充电功率;④从电力网外可能

输人的无功功率。

25.图5为电力系统电压控制原理图，请推导负荷端电压UB的表达式，并根据

推导结论，说明调节UB的控制方式有那些,并列举实现这些控制方式的装置。

UG1:K|K2：1UB

G)-~R^jx_-p+jQ

图5.电力系统电压控制原理图

答：当略去输电线路的充电功率、变压器的励磁功率以及网络中的功率损耗，变压器参数已

归算到高压侧，则用户端电压表达式为：

UB=(UGKRXU)/K[=(UGK