電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析思考題集

1、第一章 電力系統(tǒng)的基本概念什么是電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)？電力系統(tǒng)定義：生產(chǎn)、變換、輸送、分配、消耗電能的設(shè)備，及測(cè)量、保護(hù)、控制乃至能量管理系統(tǒng)組成的統(tǒng)一整體。電力網(wǎng)絡(luò)：變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備組成的部分。電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)有哪些，對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求是什么？電能生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)的特點(diǎn)：與國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)系密切；不能大量?jī)?chǔ)存；生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)各環(huán)節(jié)不可分割；工況改變十分迅速；對(duì)電能質(zhì)量的要求嚴(yán)格。對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求：保證可靠地持續(xù)供電；保證良好的電能質(zhì)量；保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。電力系統(tǒng)中將負(fù)荷分為幾級(jí)，如何考慮對(duì)其供電？負(fù)荷供電可靠性分級(jí)：一級(jí)：不能停電(保證不間斷)；二級(jí)：可短時(shí)

2、停電；三級(jí)：無(wú)要求。電力系統(tǒng)接線方式的有備用、無(wú)備用接線方式各有幾種基本形式？典型接線方式的特點(diǎn)：無(wú)備用：放射、干線、鏈?zhǔn)?。?yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便。缺點(diǎn)：供電可靠性差。有備用：雙回放射、干線、鏈?zhǔn)?；環(huán)式、兩端供電網(wǎng)絡(luò)。雙回放射、干線、鏈?zhǔn)剑?優(yōu)點(diǎn)：可靠性、電壓質(zhì)量高。缺點(diǎn)：不夠經(jīng)濟(jì)。環(huán)式： 優(yōu)點(diǎn)：較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：運(yùn)行調(diào)度復(fù)雜，故障時(shí)電壓質(zhì)量差。兩端供電網(wǎng)絡(luò)： 必須有兩個(gè)或以上的電源。為什么要高壓交流輸電？是否各種電力線路都要采用高壓輸電？高壓交流輸電，提高了傳輸容量和傳輸距離，提高電能傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性，當(dāng)傳送功率是一定的， ，輸電電壓愈高，電流愈小。電力系統(tǒng)為什么有不同的電壓等級(jí)？升壓變壓器和降

3、壓變壓器的額定電壓有何區(qū)別？額定電壓等級(jí)的確定：對(duì)應(yīng)于一定輸送功率和輸送距離應(yīng)有一最合理的線路電壓，電壓等級(jí)的系列化升壓變壓器（例：35/242，10.5/121）：一次側(cè)（低壓側(cè)）接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓；直接和發(fā)電機(jī)相聯(lián)的變壓器一次側(cè)額定電壓等于發(fā)電機(jī)的額定電壓；二次側(cè)（高壓側(cè)）接線路始端，向負(fù)荷供電，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，應(yīng)比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內(nèi)耗5%，所以二次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓110%。降壓變壓器（110/38.5，220/38.5）：一次側(cè)（高壓側(cè)）接線路末端，相當(dāng)于用電設(shè)備，一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓；二次側(cè)（低壓側(cè)

4、）向負(fù)荷供電，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，應(yīng)比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內(nèi)耗5%，所以二次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓110%。電力線路、發(fā)電機(jī)、變壓器的一次和二次繞組的額定電壓是如何決定的？1. 取線路始端電壓為額定電壓的105%；2. 取發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的105%；3. 變壓器分升壓變和降壓變考慮：一次側(cè)接電源，取一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備額定電壓； 二次側(cè)接負(fù)荷，取二次側(cè)額定電壓等于線路額定電壓的105% 。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有幾種，各適用于什么范圍？中性點(diǎn)運(yùn)行方式：直接接地：故障時(shí)有短路回路，可靠性低。110kV及以上系統(tǒng)用。不接地：無(wú)短路回路，可靠性高。但非故障相電壓升

5、高。60(35kV)及以下系統(tǒng)用。經(jīng)消弧線圈接地：不接地的一種。3-60kV網(wǎng)容性電流大時(shí)裝。過(guò)補(bǔ)償：IL > Ic ； 欠補(bǔ)償：IL < Ic 。一般用過(guò)補(bǔ)償。普通三繞組變壓器的哪些試驗(yàn)參數(shù)需要?dú)w算，如何歸算？如何計(jì)算各繞組的電阻、電抗，其原則是什么？普通三繞組：等值星形電路：電阻：容量比 S1/S2/S3 不同時(shí)，需要?dú)w算。PK( , ) 歸算公式，PK1、PK2、PK3計(jì)算公式RT1、RT2、RT3與雙繞組公式相同。新標(biāo)準(zhǔn)給定PKmax時(shí)： RT(100%) ， RT(50%) 電抗：規(guī)定短路電壓百分比已經(jīng)歸算。UK1% 、UK2%、UK3%求。XT1、XT2、XT3與雙繞組

6、公式相同。導(dǎo)納：GT、BT與雙繞組公式相同。三繞組自耦變壓器哪些試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要?dú)w算，如何歸算？自耦變：雙繞組：與普通雙繞組參數(shù)、電路相同。三繞組：容量比SN/SN/S3，需要?dú)w算PK13、PK23和UK13%、UK23%。新標(biāo)準(zhǔn)：已知PKmax、歸算過(guò)的UK13%、UK23%。為什么需要使用分裂導(dǎo)線和擴(kuò)徑導(dǎo)線？目的：減少電暈損耗或線路電抗。擴(kuò)徑導(dǎo)線：人為擴(kuò)大導(dǎo)線直徑，但不增加載流部分截面積。不同之處在于支撐層僅有6股，起支撐作用。分裂導(dǎo)線：又稱復(fù)導(dǎo)線，其將每相導(dǎo)線分成若干根，相互間保持一定的距離。但會(huì)增加線路電容。架空輸電線路為什么需要換位，規(guī)定是什么？架空線路的換位：減少三相參數(shù)的不平衡。規(guī)定

7、超過(guò)100km的架空線路應(yīng)換位。為什么電力線路計(jì)算中使用的電阻率略大于直流電阻率？因?yàn)樾枰?jì)及集膚效應(yīng)，而且絞線每一股線的長(zhǎng)度略長(zhǎng)于導(dǎo)線的長(zhǎng)度，而計(jì)算時(shí)采用的額定面積又多半略大于實(shí)際截面積。架空輸電線路的電抗、電導(dǎo)、電納的意義是什么？其電抗、電納如何計(jì)算？線路電抗：導(dǎo)線中流過(guò)交流電流，在導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)形成電感對(duì)交流電流的抵抗作用。線路電納：由導(dǎo)線間、導(dǎo)線與大地間電容決定。線路電導(dǎo)：取決于沿絕緣子串的泄漏和電暈。 電暈臨界電壓有何意義，如何計(jì)算？如何判斷輸電線路是否發(fā)生電暈？電暈是電力系統(tǒng)中重要的電能損耗原因之一，計(jì)算電暈臨界電壓，避免電暈的發(fā)生。當(dāng)輸電線路的線間距離增加時(shí)，其單位長(zhǎng)度的電抗、

8、電納如何變化？而其導(dǎo)線半徑增加時(shí)，又如何變化？線間距離增加：電抗增大；電納減小導(dǎo)線半徑增加：電抗減?。浑娂{增大當(dāng)輸電線路采用分裂導(dǎo)線的根數(shù)增加時(shí)，其單位長(zhǎng)度的電抗、電納如何變化？短線路、中等長(zhǎng)度線路和長(zhǎng)線路如何劃分？等值電路的形式是什么？ 一般線路：中等及中等以下長(zhǎng)度線路，對(duì)架空線為300km；對(duì)電纜為100km。一般線路中，有短線路和中等長(zhǎng)度線路之分。短線路：長(zhǎng)度不超過(guò)100km架空線路。中等長(zhǎng)度線路：長(zhǎng)度在100300km之間架空線路和不超過(guò)100km電纜線路。 什么是綜合用電負(fù)荷、供電負(fù)荷和發(fā)電負(fù)荷？電力系統(tǒng)的總負(fù)荷：系統(tǒng)中千萬(wàn)個(gè)用電設(shè)備消耗功率的總和。大致分異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、電熱

9、電爐、整流沒(méi)備、照明設(shè)備等類。電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷：將工業(yè)、農(nóng)業(yè)、郵電、交通、市政、商業(yè)以及城鄉(xiāng)居民所消耗的功率相加。電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷：綜合用電負(fù)荷加網(wǎng)絡(luò)中損耗的功率就是系統(tǒng)中各發(fā)電廠應(yīng)供應(yīng)的功率。電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)荷加各發(fā)電廠本身消耗的功率-廠用電，就是系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)的功率電力系統(tǒng)標(biāo)幺值計(jì)算中常用哪些基準(zhǔn)值，其關(guān)系如何？有幾個(gè)可以任意選取，一般取什么，如何?。吭谌喙β蔛B、線電壓UB、線(相)電流IB、單相阻抗ZB、單相導(dǎo)納YB基準(zhǔn)值間的關(guān)系為：五個(gè)基準(zhǔn)值中只有兩個(gè)可以任意選擇，其余三個(gè)必須根據(jù)上列關(guān)系派生：功率基準(zhǔn)值SB往往取系統(tǒng)中某一發(fā)電廠總功率或系統(tǒng)總功率，有時(shí)也取某

10、一個(gè)整數(shù)。如100、1000MVA。電壓基準(zhǔn)值UB往往取參數(shù)和變量都將向其歸算的該級(jí)額定電壓。多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，標(biāo)幺值的準(zhǔn)確計(jì)算有幾種方法？多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)歸算到基本級(jí)：有名值全部歸算到基本級(jí)，用基本級(jí)基值歸算為標(biāo)幺值。將基本級(jí)基值歸算到各電壓級(jí)，就地歸算為標(biāo)幺值。第二章 簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析什么是電壓損耗、電壓偏移、電壓調(diào)整和輸電效率？電壓損耗：是指線路始末兩端電壓的數(shù)值差（U1-U2）。電壓損耗%= （U1-U2）/UN*100% 電壓偏移：是指線路始末兩端與線路額定電壓的數(shù)值差（U1-UN）或（U2-UN）。始端電壓偏移%=（U1-UN）/UN*100%末端電壓偏移%=（U2-UN）/

11、UN*100%電壓調(diào)整：是指線路末端空載與負(fù)載時(shí)電壓的數(shù)值差（U20-U2）。電壓調(diào)整%=（U20-U2）/U20*100%輸電效率：是指線路末端輸出有功功率P2與線路始端輸入有功功率P1地比值。輸電效率%=P2/P1*100%在什么條件下，電力線路的末端電壓將高于始端？1. 線路的空載運(yùn)行狀況：線路末端電納中的功率Sy2=-jQy2屬容性。在線路上流動(dòng)時(shí)引起的電壓降落縱、橫分量分別為：末端電壓可能高于始端，即產(chǎn)生電壓過(guò)高現(xiàn)象。2.末端僅有無(wú)功功率負(fù)荷Q2：末端電壓高于始端。什么是運(yùn)算電源功率、運(yùn)算負(fù)荷功率？ 變電所電源側(cè)母線上的等值負(fù)荷功率、運(yùn)算負(fù)荷 發(fā)電廠負(fù)荷側(cè)母線上的等值電源功率、運(yùn)算功

12、率手算環(huán)網(wǎng)的潮流分布時(shí)，Sa、Sb如何計(jì)算，在初步功率分布中有何意義？ 求得初步功率分布后，可確定功率分點(diǎn)以及流向功率分點(diǎn)的功率。什么是電力系統(tǒng)中有功功率、無(wú)功功率的分點(diǎn)？哪個(gè)分點(diǎn)的電壓最低？功率分點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)的功率由兩側(cè)向其流動(dòng)。根據(jù)向其流動(dòng)是有功還是無(wú)功確定功率分點(diǎn)。電壓損耗主要由無(wú)功功率流動(dòng)引起，無(wú)功分點(diǎn)電壓往往低于有功分點(diǎn)電壓。環(huán)網(wǎng)中的循環(huán)功率有何特點(diǎn)，如何計(jì)算？?jī)啥斯╇娋W(wǎng)絡(luò)的兩端電壓不等時(shí)，有兩端電壓相等時(shí)的功率，也產(chǎn)生了一個(gè)取決于dU和回路總阻抗的功率，稱循環(huán)功率，用Sc表示：為什么電力網(wǎng)絡(luò)中需要進(jìn)行強(qiáng)制功率分布？用什么方法實(shí)現(xiàn)？環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)附加措施時(shí)，潮流按阻抗分布，也無(wú)

13、法控制。兩端供電網(wǎng)絡(luò)潮流雖可借調(diào)整兩端電源功率或電壓適當(dāng)控制，但兩端電源容量有限制，電壓調(diào)整范圍要服從對(duì)電壓質(zhì)量的要求，調(diào)整幅度不可能大，難以保證安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)供電要求。 方法：1. 串聯(lián)電容2. 串聯(lián)電抗3. 附加串聯(lián)加壓器第三章 電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法1、計(jì)算機(jī)計(jì)算一般步驟有哪幾步？(1)建立數(shù)學(xué)模型(2)確定解算方法(3)制訂計(jì)算流程(4)編制計(jì)算程序并進(jìn)行調(diào)試、檢驗(yàn)。2、什么是電力網(wǎng)絡(luò)方程？一般用什么方程？將網(wǎng)絡(luò)有關(guān)參數(shù)和變量及其相互關(guān)系組成的、可反映網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)學(xué)方程式組，符合這種關(guān)系的方程式組有節(jié)點(diǎn)電壓方程、回路電流方程等；節(jié)點(diǎn)電壓方程。3、什么是節(jié)點(diǎn)注入功率？節(jié)點(diǎn)注入功率可以

14、簡(jiǎn)單理解為電源通過(guò)該節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)注入的功率4、計(jì)算機(jī)算時(shí)，變壓器采用什么等值電路？型等值電路5、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的特點(diǎn)？（1）由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是一個(gè)對(duì)稱稀疏矩陣；（2）由互阻抗性質(zhì)決定節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣是對(duì)稱矩陣，但不是稀疏矩陣而是滿矩陣6、如何直接形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣（自、互導(dǎo)納數(shù)值上等于什么）？根據(jù)定義直接形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣：7、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣4種情況下如何修改？從原網(wǎng)絡(luò)引出一新支路，增加一個(gè)新節(jié)點(diǎn) ¨ 增加對(duì)角元 Yjj=yij¨ 新增非對(duì)角元 Yji=Yij=-yij¨ 原對(duì)角元增量 Yii=yij 在原網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i、j之間增加一支路¨ 原數(shù)值疊加增量：

15、Yii=yij Yjj=yij Yij=Yji=-yij 在原網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i、j之間切除一支路 ¨ 相當(dāng)于增加-yij支路，原數(shù)值疊加增量： Yii=-yij Yjj=-yij Yij=Yji=yij原網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i、j間導(dǎo)納由yij變?yōu)閥'ij ¨ 相當(dāng)于切除yij支路而增加y'ij支路，原數(shù)值疊加增量： Yii=y'ij-yij Yjj=y'ij-yij Yij=Yji=yij-y'ij 8、計(jì)算機(jī)計(jì)算潮流，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有幾個(gè)變量？網(wǎng)絡(luò)參數(shù)Gij、Bij已知。 每個(gè)節(jié)點(diǎn)i上共6個(gè)變量：負(fù)荷消耗有功功率和無(wú)功功率：PLi、QLi電源發(fā)出有功功率

16、和無(wú)功功率：PGi、QGi節(jié)點(diǎn)（或母線）電壓大小和相位角：Ui、i每個(gè)節(jié)點(diǎn)i必須已知或給定其中4個(gè)變量。 9、計(jì)算機(jī)計(jì)算潮流，節(jié)點(diǎn)分哪幾類？對(duì)應(yīng)電力系統(tǒng)什么情況？哪個(gè)節(jié)點(diǎn)可以沒(méi)有？PQ節(jié)點(diǎn)：此類節(jié)點(diǎn)注入的有功功率和無(wú)功功率是已知的，而節(jié)點(diǎn)的電壓數(shù)值和相角是待求量 PV節(jié)點(diǎn)：注入的有功功率已經(jīng)給定，同時(shí)又規(guī)定了母線電壓的數(shù)值，而無(wú)功功率和電壓的相位角則根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況確定，可以沒(méi)有！平衡節(jié)點(diǎn)：根據(jù)潮流計(jì)算的需要需要認(rèn)為確定的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，電壓數(shù)值和相位角均事先給定，而功率P和Q則帶求10、PQ分解法是牛頓-拉夫遜法哪兩方面簡(jiǎn)化而得？電力系統(tǒng)高壓網(wǎng)，Xij>>Rij，節(jié)點(diǎn)電壓相角差ij改變

17、，主要影響輸送有功功率，從而影響Pi；節(jié)點(diǎn)Ui大小改變，主要影響輸送無(wú)功功率，從而影響Qi，略去雅可比矩陣元素N、J，牛頓-拉夫遜法修正方程式簡(jiǎn)化：元件電壓相角差ij較小，再計(jì)Gij<<Bij，近似認(rèn)為cosij1 , Gijsinij<<Bij 非對(duì)角元Hij、Lij簡(jiǎn)化為 Hij= -UiUjBij , i,j=1,2,n-1,ij Lij= -UiUjBij , i,j=1,2,m-1,ij 即H、L非對(duì)角元素表示式簡(jiǎn)化為相同形式第四章 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)節(jié)（1）負(fù)荷變動(dòng)規(guī)律有幾種，如何調(diào)整？有功負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)規(guī)律分解為三種。第一種變動(dòng)：幅度小、周期短。無(wú)

18、法預(yù)測(cè)(隨機(jī))，靠發(fā)電機(jī)調(diào)速器調(diào)整，稱一次調(diào)整。自動(dòng)進(jìn)行。第二種變動(dòng)：幅度較大、周期較長(zhǎng)。沖擊性負(fù)荷?？堪l(fā)電機(jī)調(diào)頻器調(diào)整，稱二次調(diào)整?？墒謩?dòng)、自動(dòng)。第三種變動(dòng)：幅度最大、周期最長(zhǎng)?？深A(yù)測(cè)，生產(chǎn)、生活引起，稱三次調(diào)整。優(yōu)化分配負(fù)荷又稱經(jīng)濟(jì)調(diào)度。（2）電力系統(tǒng)頻率的一次、二次調(diào)整如何進(jìn)行，各有何特點(diǎn)？一次調(diào)頻指由發(fā)電機(jī)調(diào)速器進(jìn)行的、對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)引起頻率偏移的調(diào)整。一次調(diào)頻特點(diǎn)：自動(dòng)調(diào)節(jié)。一次調(diào)頻是所有運(yùn)行發(fā)電機(jī)組都可參加，這類發(fā)電廠稱為負(fù)荷監(jiān)視廠二次調(diào)頻指由發(fā)電機(jī)調(diào)頻器進(jìn)行的、對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)引起頻率偏移的調(diào)整。二次調(diào)頻特點(diǎn)：手動(dòng)調(diào)節(jié)。二次調(diào)頻由平衡節(jié)點(diǎn)承擔(dān)。（3）為什么電力系統(tǒng)需要備用容量？

19、備用容量：系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分。電力系統(tǒng)中的有功功率電源是各類發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)，但并非系統(tǒng)中的電源容量始終等于所有發(fā)電機(jī)額定容量之和。因既非所有發(fā)電設(shè)備全部不間斷地投入運(yùn)行，也非所有投入運(yùn)行的發(fā)電機(jī)設(shè)備都能按額定容量發(fā)電。例如，必須定期停機(jī)檢修；某些水電廠的發(fā)電機(jī)由于水頭的極度降低不能按額定容量運(yùn)行等。（4）寫(xiě)出電力系統(tǒng)有功功率最優(yōu)分配的數(shù)學(xué)模型。有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配：指系統(tǒng)有功功率負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間合理分配。數(shù)學(xué)模型：Ø 在滿足等式約束條件 f(x、u、d)=0Ø 不等式約束條件 g(x、u、d) 0使目標(biāo)函數(shù) C= C(x、u、d) 為最優(yōu)。（5）發(fā)電機(jī)與負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率的意義是什么？什么是發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)？ 發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志隨頻率升降發(fā)電機(jī)組發(fā)出功率減少或增加的多寡。機(jī)組的調(diào)差系數(shù)：發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系：（6）頻率的一次、二次調(diào)整能否做到無(wú)差調(diào)節(jié)？頻率的一次調(diào)整不能做到無(wú)差調(diào)節(jié)；頻率的二次調(diào)整可以做到無(wú)差調(diào)節(jié)。（7）調(diào)頻廠應(yīng)該如何選擇，這類電廠有何主要特點(diǎn)？調(diào)頻廠選擇：系統(tǒng)中有水電廠時(shí)