三峽大學(xué)電力系統(tǒng)分析答案

1、2008年春季學(xué)期電力系統(tǒng)分析課程考試試卷（A卷）參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)命題教師李咸善 審題教師楊力森一、簡答題（每小題5分，共40分）1、高壓輸電線路的電路參數(shù)有哪些？各描述什么物理現(xiàn)象？答：電阻、電抗、電導(dǎo)、電納（1分）1、電阻反映了通電導(dǎo)線的熱效應(yīng)。（1分）2、電抗 導(dǎo)線中流過交流電流，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生的磁場效應(yīng)。（1分）3、電導(dǎo) 反映線路的泄漏和電暈現(xiàn)象。（1分）4、電納 反映導(dǎo)線間、導(dǎo)線與大地間的電容，即電場效應(yīng)。（1分）2、電壓降落、電壓損耗、電壓偏移是如何定義的？答：電壓降落：指的是線路始末兩端的電壓相量差（氣-U2）或dU.。（1分）電壓損耗：指的是線路始末兩端的電壓數(shù)值差（U1 -

2、 U2）（2分）電壓偏移：指的是線路始端或末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差（ -Un）或（U2 -Un），也常以百分值表示。（2分）13、電力系統(tǒng)常見的調(diào)壓措施有哪些？答：1、改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓（1.5分）2、改變變壓器變比調(diào)壓（1.5分）3、補償設(shè)備調(diào)壓：如并聯(lián)電容器、調(diào)相機(jī)、靜止補償器等。（2分）4、P-Q分解法的修正方程對牛頓-拉夫遜法的修正方程做了哪些簡化？對計算精度有無影響？答：第一個簡化是：計及高壓電力網(wǎng)絡(luò)中各元件的電抗一般遠(yuǎn)大于電阻，以致各點電壓相位角的改變主 要影響各元件中的有功功率潮流從而各節(jié)點的注入有功功率；各節(jié)點電壓大小的改變主要影響各元件中 的無功功率潮流從而各節(jié)點的注

3、入無功功率。（2分）第二個簡化是：由于狀態(tài)變量的約束條件是18 -5 |8 -5 I ，即15書12 I不宜過大。ii j i j maxi j ji計及 G B，認(rèn)為 cos 1 ； G sin B ； ij ij ij ij ij ij 在上述兩個簡化下，原來的功率修正方程可分解成相互獨立的有功功率修正方程和無功功率修正方程。（2分）這種簡化不影響計算的精度，因為采用這種方法時，迭代收斂的判據(jù)仍是電& 8，其 中 * AQ仍是和牛頓-拉夫遜法一樣。（1分）5、為什么要進(jìn)行派克變換？其物理意義？答：在abc三相系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)的電壓方程都是一組時變系數(shù)的微分方程，用這種方程分析發(fā)電機(jī)的運 行狀

4、態(tài)十分困難。（2分）物理意義：在任一瞬間，將abc三相繞組等值成為d、q兩個繞組，并分別放置在該瞬間轉(zhuǎn)子的d軸方向 和q軸方向上，使發(fā)電機(jī)的電壓方程轉(zhuǎn)換為常系數(shù)的方程，便于分析問題。（3分）6、什么是電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻？答：一次調(diào)頻：當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生波動時，首先，系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子動能發(fā)生變化（通過轉(zhuǎn)速變化）， 維持系統(tǒng)的功率平衡，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化導(dǎo)致了系統(tǒng)的頻率變化，進(jìn)一步通過發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作 用和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)作用，使系統(tǒng)頻率向著靠近初始頻率變化，由于調(diào)速器的有差調(diào)節(jié)，系統(tǒng)頻率不能 恢復(fù)到額定值。（2.5分）二次調(diào)頻：在一次調(diào)頻的基礎(chǔ)上，人為或自動指定調(diào)頻機(jī)組或調(diào)頻廠，強(qiáng)制性

5、的增發(fā)或少發(fā)功率， 完全或部分承擔(dān)系統(tǒng)的負(fù)荷變化，使系統(tǒng)的頻率恢復(fù)到要求的范圍內(nèi)。（2.5分）7、什么是對稱分量法？序阻抗的基本概念如何？答：在三相系統(tǒng)中，任何一組不對稱的三個相量（電流、電壓）可分解為三組分別對稱的分量（正序、 負(fù)序和零序分量），再利用線性電路的疊加原理，對這三組對稱分量分別按三相對稱電路進(jìn)行求解，然后 對其結(jié)果進(jìn)行疊加。正序分量：a、b、c三相幅值相等，相位為a相超前b相120，b相超前c相120負(fù)序分量：a、b、c三相幅值相等，相序與正序相反零序分量：a、b、c三相幅值、相位均相等（3分）三相對稱元件各序的許阻抗分別為元件兩端同一序的電壓降與電流的比值（2分）8、什么是電

6、力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定？如何根據(jù)系統(tǒng)的特征值判斷系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性？答：電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動恢復(fù)到初始 運行狀態(tài)的能力。（2分）如果所有的特征值都為負(fù)實數(shù)和具有負(fù)實部的復(fù)數(shù)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。若改變系統(tǒng)的運行方式或參數(shù)， 使得特征值中出現(xiàn)一個零根或?qū)嵅繛榱愕囊粚μ摳?，則系統(tǒng)處于穩(wěn)定的邊界。只要特征值中出現(xiàn)一個正 實數(shù)或一對具有正實部的復(fù)數(shù)，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。（3分） 二、110kV 輸電線路，長 50km，r=0.21Q/km，x=0.409Q/km，b=2.74X 10-6S/km，線路末端功率 5MW，cos =0.95滯后，已知末端電壓110

7、kV，試求始端電壓大小及相位。（以末端電壓為參考相量）（12分） 解：輸電線路的等值電路如下圖參數(shù)計算：R=0.21X 50=10.5(0 )； X=0.409X 50=20.45(0 )； B=2.74X 10-6 X 50=1.37 X 10-4(S) (1 分)線路末端功率：中二arccos0.95=18.195。P2=5MW，Q2=5tg18.195 =1.6445(Mvar) (1 分)S2=P2+jQ2=5+j1.6445(MVA)B1 37 x 10 -4S； = S2 +ASi 2 = S2 - j：U; = 5 + j1.6445 - jx 1102 = 5 + j0.815

8、65（MVA） （2 分）電壓降落的縱分量及橫分量:AU2P R + Q XT2U25 x 10.5 + 0.81565 x 20.45110=0.629kV（2 分）P = U 2u （G cosO + B sinO ） = U u B sinO , j = 1,2,3（2 分）2. j 2 j2 j2 j2 j2 j 2 j2 j弋2沱V HYPERLINK l bookmark46 o Current Document Q = U 乙U （G sinO -B coSO ） =-U 乙U B coSO , j = 1,2,3（2 分） 2 j2j2j2j2j2j 2j2jje2je2帶入導(dǎo)

9、納值后，P = 5U U sinO ； Q = 3U2 一 5U U cosO （2 分）8U2P X - Q RT2U25 x 20.45 0.81565 x 10.5i=0.8517kV（2 分）始端電壓：U1 = 2 +AU2）2 + （5U2）2 = .，（110 + 0.629）2 + （0.8517）2 = 110.63kV（2 分）始端電壓相位:5 = arctg5U 2 U2 +AU2= arctg0.8517110 + 0.629=arctg0.007699 = 0.4412（2分）三、寫出下圖的節(jié)點導(dǎo)納矩陣？若節(jié)點2為PQ節(jié)點，其節(jié)點注入功率為P+jQ,寫出極坐標(biāo)下該節(jié)點的

10、 有功功率和無功功率方程（12分）四、三臺發(fā)電機(jī)組共同承擔(dān)負(fù)荷，它們的耗量微增率分別為：X1dF=1dP1=0.15P +101元/MW - h（100 P 200MW ）1X2dF =2-dP2=0.10 P +10元/MW - h（100 P2 300MW）X3dF =3-dP1=0.05P3 +10元/MW - h（100 P 300MW ）當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷為750MW時，試求每臺發(fā)電機(jī)組所承擔(dān)的負(fù)荷。（12分）212122121解：1、網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點導(dǎo)納矩陣 以大地為參考節(jié)點，y11 = y10 + y12 + y13 = j2 j3 = -j6 （1 分）y22 =尸20+ y21 = j2

11、f = -j3（1 分）；y33 =尸30* j2-j3 = T（1 分）% ”J 5 j（分）；約3=-%=3了 d 分）;j6j5j3 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document Y = j5 - j3 0（2 分）j3 0- j1解：根據(jù)等微增率準(zhǔn)則，有X = X = X，即0.15P +10 = 0.10P +10 = 0.5P +10，并且，123123p + P + P = 750MW（3 分）解得，p = 136.4MW, P = 204.6MW, P = 409.1MW （2 分）比較可知，p3超出了其上限值，因而取p = 300MW

12、（2分）進(jìn)一步剩下兩臺機(jī)組優(yōu)化分配，有X1 =X2，即0.15 P +10 = 0.10P +10，并且，P + P = 750-300 = 450MW（3 分）解得：P = 180MW,P = 270MW（2 分）結(jié)果是：P = 180MW, P = 270MW, P = 300MW2、節(jié)點2的功率方程節(jié)點2的注入功率為P+jQ，該節(jié)點的功率方程為解：五、試畫出圖示系統(tǒng)K點發(fā)生不對稱短路后的正序、負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)。（12分）1、正序網(wǎng)絡(luò)等值電路（4分）2、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)等值電路（4分）3、零序網(wǎng)絡(luò)等值電路（4分）U0六、某發(fā)電機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)向一無窮大母線輸送的功率P0=1.0, 后的功率極限PIIM=0.4,故障切除后的功率極限PIIIM=1.4,。（12 分）正常運行時的功率極限Pim=1.8，發(fā)生故障