電力系統(tǒng)分析期末復習題及答案.pdf

電力系統(tǒng)分析 西南交通大學電氣工程學院西南交通大學電氣工程學院 期 末 復 習 題期 末 復 習 題 一 簡答題一 簡答題 1 試確定如圖1所示的電力系統(tǒng)中發(fā)電機和各變 壓器高低壓側的額定電壓 1 試確定如圖1所示的電力系統(tǒng)中發(fā)電機和各變 壓器高低壓側的額定電壓 圖1 G1T1 T2 10kV220kV110kV 10kV 解 解 G1 10 1 5 10 5 kV T1 10 1 5 220 1 10 10 5 242 kV T2 220 10 1 10 110 1 10 220 11 121 kV 0157 0ln06283 0 1 r D x m 6 1 10 ln 45 17 r D b m nr D x eq m 0157 0 ln06283 0 1 nrrD eqm 2 三相輸電線每相等值電抗表示為 每相等值電納為 當采用分裂導線時 試解釋上面各公式中 的含義 并簡單分析采用分裂導線的好處 2 三相輸電線每相等值電抗表示為 每相等值電納為 當采用分裂導線時 試解釋上面各公式中 的含義 并簡單分析采用分裂導線的好處 解解 Dm 表示三相輸電線之間的幾何平均距離 表示三相輸電線之間的幾何平均距離 r表示輸電線的半徑 表示輸電線的半徑 req表示分裂導線的等效半徑 表示分裂導線的等效半徑 n 表示分裂數(shù) 采用分裂導線減少了單位長度電抗 減少電暈放電 表示分裂數(shù) 采用分裂導線減少了單位長度電抗 減少電暈放電 3 試說明三相架空電力線路在不同電壓水平和 長度下 如何確定等值電路的形式 3 試說明三相架空電力線路在不同電壓水平和 長度下 如何確定等值電路的形式 解 解 Z 2 Y 2 Y Z 1 l 1000km 采用精確模型 采用精確模型 3 l 300km 采用集中參數(shù)表示的模型 修正系數(shù)均取采用集中參數(shù)表示的模型 修正系數(shù)均取1 4 當電壓為 當電壓為35kV及以下架空線 對地導納被忽略及以下架空線 對地導納被忽略 Z Z1l 2 300 l 1000km 采用近似模型 采用近似模型 4 P Q分解法是對牛頓 拉夫遜法的簡化 其簡 化的前提是什么 試以圖2中兩端電壓的變化 為例對這一前提予以說明 4 P Q分解法是對牛頓 拉夫遜法的簡化 其簡 化的前提是什么 試以圖2中兩端電壓的變化 為例對這一前提予以說明 R jX i U j U P jQ 圖2 解 解 前提是 電力系統(tǒng)中有功功率傳輸主要影響節(jié)點電壓相 角 而無功功率傳輸主要影響節(jié)點電壓幅值 前提是 電力系統(tǒng)中有功功率傳輸主要影響節(jié)點電壓相 角 而無功功率傳輸主要影響節(jié)點電壓幅值 令 令 0 jj UU jj jj PRQXQX U UU PXQRPX U UU i U I RI XI j j U U U d U 5 1 根據(jù)給定的運行條件 確定圖3所示電力系統(tǒng) 潮流計算時各節(jié)點的類型和待求量 1 根據(jù)給定的運行條件 確定圖3所示電力系統(tǒng) 潮流計算時各節(jié)點的類型和待求量 圖3 3 12 4 0 5 j0 2 1 j0 5 005 1 1 U 05 1 4 U 0 3 4 P 解 解 節(jié)點節(jié)點1為平衡節(jié)點 待求量為為平衡節(jié)點 待求量為P Q 節(jié)點 節(jié)點2和和3為為PQ節(jié)點 待求量為電壓幅值和相角 節(jié)點 節(jié)點 待求量為電壓幅值和相角 節(jié)點4為為PV節(jié)點 待求量為電壓相角和無功功率 節(jié)點 待求量為電壓相角和無功功率 3 12 4 0 5 j0 2 1 j0 5 005 1 1 U 05 1 4 U 0 3 4 P 2 當用牛頓 2 當用牛頓 拉夫遜法計算潮流時 已知修正 方程為 拉夫遜法計算潮流時 已知修正 方程為 UULJ NH Q P 1 sincos 1 ijijijijj n j iii BGUUPP cossin 1 ijijijijj n j iii BGUUQQ 其中 試寫出用牛頓 拉夫遜法計算圖3所示電力系統(tǒng)潮流 的步驟 并回答所用的雅可比矩陣是幾階的 其中 試寫出用牛頓 拉夫遜法計算圖3所示電力系統(tǒng)潮流 的步驟 并回答所用的雅可比矩陣是幾階的 解 解 1 設置節(jié)點 1 設置節(jié)點2和和3的電壓幅值初值和相角初值 節(jié)點 的電壓幅值初值和相角初值 節(jié)點4的電壓相角初值 以及迭代精度 2 利用公式求各節(jié)點的 的電壓相角初值 以及迭代精度 2 利用公式求各節(jié)點的 P P Q Q 3 求雅可比矩陣各參數(shù) 4 求解修正方程得到電壓幅值和相角的變化量 5 校驗變化量是否小于設定的迭代精度 若 小于迭代結束 否則返回第二步 3 求雅可比矩陣各參數(shù) 4 求解修正方程得到電壓幅值和相角的變化量 5 校驗變化量是否小于設定的迭代精度 若 小于迭代結束 否則返回第二步 雅可比矩陣是5階雅可比矩陣是5階 二 二 某電力網(wǎng)接線如下圖所示 各元件參數(shù)見下 表 其中 某電力網(wǎng)接線如下圖所示 各元件參數(shù)見下 表 其中T 2高壓側接高壓側接 2 5 分接頭運行 其它 變壓器均在主接頭運行 試 分接頭運行 其它 變壓器均在主接頭運行 試 1 作出元件參數(shù)用有名值表示的等值電路 取 作出元件參數(shù)用有名值表示的等值電路 取110kV為基本級 為基本級 2 作出元件參數(shù)用標么值表示的等值電路 取 作出元件參數(shù)用標么值表示的等值電路 取SB 100MVA UB 110kV 20 j17 8MVA 3 5 j1 7MVA 10kV35kV 110kV 10kV L 3 L 2 T 3T 2 L 1 T 1 變壓器變壓器額定容量額定容量 MVA 額定電壓額定電壓 kV Uk Pk kW T 131 510 5 12110 5200 T 220110 38 58148 T 31035 117 592 線 路 額定 電壓 kV 電 阻 km 電抗 km 電納 S km 線路 長度 km L 11100 1050 3832 98 10 660 L 2350 170 3810 L 3100 40 082 解 解 1 作出元件參數(shù)用有名值表示的等值電路 取110kV為基本級 1 作出元件參數(shù)用有名值表示的等值電路 取110kV為基本級 思路 先算出在各自額定電壓 下的參數(shù) 再按實際變比歸算 思路 先算出在各自額定電壓 下的參數(shù) 再按實際變比歸算 1 變壓器參數(shù) 1 變壓器參數(shù) T 1 22 1 22 200121 2 95 10001000 31 5 kN T N PU R S 22 1 10 5 121 48 8 100100 31 5 kN T N UU X S T 2 22 2 22 148 110 4 48 1000100020 kN T N PU R S 22 2 8110 48 4 10010020 kN T N UU X S T 3 22 3 22 9235 1 127 10001000 10 kN T N PU R S 22 3 7 5 35 9 188 100100 10 kN T N UU X S 歸算至110kV側 歸算至110kV側 2 33 110 12 5 9 67 38 5 TT RR 2 33 110 12 5 78 8 38 5 TT XX 20 j17 8MVA 3 5 j1 7MVA 10kV35kV 110kV 10kV L 3 L 2 T 3T 2 L 1 T 1 L 1 1 0 1050 383 606 322 98 l Zjj 65 1 2 98 1060 28 94 10 l YjjS L 2 2 0 170 38 101 73 8 l Zjj 歸算至110kV側 歸算至110kV側 2 22 110 12 5 14 5832 59 38 5 ll ZZj L 3 3 0 40 08 20 80 16 l Zjj 歸算至110kV側 歸算至110kV側 22 33 110 12 5 35 69 4613 89 38 511 ll ZZj 20 j17 8MVA 3 5 j1 7MVA 10kV35kV 110kV 10kV L 3 L 2 T 3T 2 L 1 T 1 用有名值表示的等值電路為 用有名值表示的等值電路為 20 j17 8MVA 3 5 j1 7MVA 110kV 11TT RjX 1l Z 1l Y 1l Y 22TT RjX 2l Z 33TT RjX 3l Z 2 作出元件參數(shù)用標么值表示的等值電路 方法一 2 作出元件參數(shù)用標么值表示的等值電路 方法一 思路 先算出在各自額定電壓下的參數(shù) 并按 實際變比歸算至基本級 在基本級下求標么值 思路 先算出在各自額定電壓下的參數(shù) 并按 實際變比歸算至基本級 在基本級下求標么值 23 2 6 110 10 1 121 100 10 B BB BB U ZY SZ 111 1 2 9548 8 0 02440 4033 121 TTT T BB ZRjXj Zj ZZ 222 2 4 4848 4 0 0370 4 121 TTT T BB ZRjXj Zj ZZ 333 3 9 6778 8 0 07990 651 121 TTT T BB ZRjXj Zj ZZ 1 1 6 322 98 0 0520 19 121 l l B Zj Zj Z 2 2 14 5832 59 0 120 269 121 l l B Zj Zj Z 52 1 11 8 94 101211 08 10 l llB B Y YYZjj Y 3 3 69 4613 89 0 5740 115 121 l l B Zj Zj Z 方法二方法二思路 先算出在各自額定電壓下的參 數(shù) 求各級電壓的基準值 按實際變比歸算 在各電壓級基準值下求標么值 思路 先算出在各自額定電壓下的參 數(shù) 求各級電壓的基準值 按實際變比歸算 在各電壓級基準值下求標么值 35kV級電壓基準值 35kV級電壓基準值 35 2 110 37 56 kV 110 12 5 38 5 B B T U U k 20 j17 8MVA 3 5 j1 7MVA 10kV35kV 110kV 10kV L 3 L 2 T 3T 2 L 1 T 1 10kV級電壓基準值 10kV級電壓基準值 10 2 3 110 11 8 kV 110 12 5 35 38 511 B B TT U U kk 33 3 22 10 10 0 80 16 0 5740 115 11 8 100 ll l BB B ZZj Zj UZ S 1211TTll ZZZY 的電壓基準值仍為110kV 所以同上 333 3 22 35 35 1 1279 188 0 07990 651 37 56 100 TTT T BB B ZRjXj Zj UZ S 22 2 22 35 35 1 73 8 0 120 269 37 56 100 ll l BB B ZZj Zj UZ S 3 j0 3 0 1 j0 4 0 12 j0 5 j0 25j0 25 2 4 0 08 j0 4 1 1 試求如圖4所示的等效電路的節(jié)點導納矩陣 圖 中串聯(lián)支路參數(shù)為阻抗標幺值形式 并聯(lián)支路參數(shù) 為導納標幺值形式 2 若3 4節(jié)點間的支路用圖5所示的支路代替 再求該網(wǎng)絡的節(jié)點導納矩陣 1 試求如圖4所示的等效電路的節(jié)點導納矩陣 圖 中串聯(lián)支路參數(shù)為阻抗標幺值形式 并聯(lián)支路參數(shù) 為導納標幺值形式 2 若3 4節(jié)點間的支路用圖5所示的支路代替 再求該網(wǎng)絡的節(jié)點導納矩陣 3 1 1 1 j0 3 4 圖4 圖5 圖4 圖5 三 三 3 j0 3 0 1 j0 4 0 12 j0 5 j0 25j0 25 2 4 0 08 j0 4 1 解 解 1 4443 3 333Yyj 11101312 11 0 250 9354 045 0 120 50 080 4 Yyyyj j j j 122112 1 0 4812 404 0 080 4 YYy j j 133113 1 0 4541 891 0 120 5 YYy j j 22212320 1 0694 507Yyyy j 233223 0 5882 353YYy j 33313234 1 0427 577Yyyy j 344343 3 333YYyj 1441 0YY 2442 0YY 2 修改后 2 修改后 1 0 3 1 1 T k Zj 3 4 T kZ T kZ k1 T Zk k 2 1 444340 11 3 333 TT k Yyyj kZkZ 3332313430 2 1111 0 120 50 10 4 1 0428 277 TT k Yyyyy j j kZk Z j 4334 1 3 667 T YYj kZ 3 1 1 1 j0 3 4 四四 有一簡單電力系統(tǒng)如圖6所示 圖中各參數(shù)均為 標么值 并已化為導納形式 試用直流潮流法計算潮 流 標出有功功率的分布 并驗證節(jié)點功率平衡 有一簡單電力系統(tǒng)如圖6所示 圖中各參數(shù)均為 標么值 并已化為導納形式 試用直流潮流法計算潮 流 標出有功功率的分布 并驗證節(jié)點功率平衡 圖圖6 01 05 01 05 1 U U 1 2 3 10 j50 10 j40 1 2 3 10 j50 10 j40 0 80 8 2 2 U U 1 05 1 05 P P j0 04j0 04 j0 04 0 7 j0 45 20 j70 j0 04 0 7 j0 45 20 j70 解 解 分析 先求待求量 分析 先求待求量 節(jié)點2和3的相角 再 求有功功率分布 節(jié)點2和3的相角 再 求有功功率分布 01 05 01 05 1 U U 1 2 3 j50 j40 1 2 3 j50 j40 0 80 8 2 2 U U 1 05 1 05 P P 0 7 j70 0 7 j70 110 70 70 120 110 70 70 120 B B B B BB 3332 2322 0 1 考慮簡化條件得 1 考慮簡化條件得 2 功率分布及驗證 2 功率分布及驗證 0034 0 0048 0 7 0 8 0 0 014 0 008 0 008 013 0 P 1 0 3 2 0 P706 0136 057 0PP 31323 7 0 8 0 P P P 3 2 BP 0 23 0 501 0 0048 0 x P 12 12 21 0 136 401 0034 0 0 x P 13 31 13 0 57 701 0 0034 0048 0 x P 23 32 23 P8 057 023 0PP 22321 094 023 0136 0PPP 21131 1 2 3 1 2 3 0 23 0 57 0 136 五五 某電力系統(tǒng)接線如圖7所示 各架空線路阻抗均 為0 4 km 發(fā)電機 變壓器參數(shù)見下表 求短路 點 三相短路 及各發(fā)電機的起始次暫態(tài)電流 取 某電力系統(tǒng)接線如圖7所示 各架空線路阻抗均 為0 4 km 發(fā)電機 變壓器參數(shù)見下表 求短路 點 三相短路 及各發(fā)電機的起始次暫態(tài)電流 取 S SB B 100MVA 各線路平均額定電壓為基準 忽略 變 壓器勵磁支路 元件電阻 負荷 100MVA 各線路平均額定電壓為基準 忽略 變 壓器勵磁支路 元件電阻 負荷 L3 10km G2 10kV 15 j14MVA L1 50km L2 40km 10kV 35kV T 4 T 3 110kV T 1 G1 T 2 20 5 j15 7MVA 10kV 圖圖7 10 520T 4 10 531 5T 3 10 560T 2 10 5250T 1 Uk 額定容量額定容量 MVA 變壓器變壓器 1 080 12560G2 1 080 4250G1 E Xd 額定容量額定容量 MVA 發(fā)電機發(fā)電機 分析分析 2 2 NBB ddd NMNN USS xxx SUS 2 2 100100 kNkBB T NMNN UUUSS x SUS 解 解 5250 20 100 100 510 100 T 4 64 S S U T Bk x 160 250 100 40 1 111 G S SB d xx 2080 60 100 1250 2 222 G S SB d xx 0420 250 100 100 510 100 T 1 31 S S U T Bk x 1750 60 100 100 510 100 T 2 42 S S U T Bk x 3330 531 100 100 510 100 T 3 53 S S U T Bk x 9220 37 100 104040 L 22 3 393 U S l p B x 08 1 1 E08 1 2 E 1G I 2G I D I 1 j0 16 3 j0 042 7 j0 151 8 j0 121 4 j0 175 2 j0 208 5 j0 333 9 j0 292 6 j0 525 2 U 1150 115 100 504040 L 22 1 171 U S l p B x 1120 115 100 404040 L 22 2 282 U S l p B x 化簡為 化簡為 15 1 69512 xxxx 08 1 1 E08 1 2 E 1G I 2G I D I 10 j0 353 11 j0 504 12 j1 15 2 U 329 0 504 0 914 008 1 2 G I 3530 73110 xxxx 5040 84211 xxxx 2080 1110 1110 13 xx xx x 08 1 08 108 1 1110 1110 1110 xx xx xx E 795 0 15 1208 0 08 1 1312 D xx E I 914 015 1795 0 122 D IUx 47 0 353 0 914 008 1 1 G I 08