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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)命題教師李咸善 審題教師楊力森一、簡(jiǎn)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(chǎng)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(chǎng)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(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓：如并聯(lián)電容器、調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等。（2分）4、P-Q分解法的修正方程對(duì)牛頓-拉夫遜法的修正方程做了哪些簡(jiǎn)化？對(duì)計(jì)算精度有無影響？答：第一個(gè)簡(jiǎn)化是：計(jì)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(diǎn)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(diǎn)的注入有功功率；各節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的注

3、入無功功率。（2分）第二個(gè)簡(jiǎn)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(jì)及 G B，認(rèn)為 cos 1 ； G sin B ； ij ij ij ij ij ij 在上述兩個(gè)簡(jiǎn)化下，原來的功率修正方程可分解成相互獨(dú)立的有功功率修正方程和無功功率修正方程。（2分）這種簡(jiǎn)化不影響計(jì)算的精度，因?yàn)椴捎眠@種方法時(shí)，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(shí)變系數(shù)的微分方程，用這種方程分析發(fā)電機(jī)的運(yùn) 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(gè)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(dòng)時(shí)，首先，系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)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(dòng)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(duì)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(duì)稱的三個(gè)相量（電流、電壓）可分解為三組分別對(duì)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(duì)這三組對(duì)稱分量分別按三相對(duì)稱電路進(jìn)行求解，然后 對(duì)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(duì)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(dòng)恢復(fù)到初始 運(yùn)行狀態(tài)的能力。（2分）如果所有的特征值都為負(fù)實(shí)數(shù)和具有負(fù)實(shí)部的復(fù)數(shù)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。若改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式或參數(shù)， 使得特征值中出現(xiàn)一個(gè)零根或?qū)嵅繛榱愕囊粚?duì)虛根，則系統(tǒng)處于穩(wěn)定的邊界。只要特征值中出現(xiàn)一個(gè)正 實(shí)數(shù)或一對(duì)具有正實(shí)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(jì)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(diǎn)導(dǎo)納矩陣？若節(jié)點(diǎn)2為PQ節(jié)點(diǎn)，其節(jié)點(diǎn)注入功率為P+jQ,寫出極坐標(biāo)下該節(jié)點(diǎn)的

10、 有功功率和無功功率方程（12分）四、三臺(tái)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(shí)，試求每臺(tái)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(diǎn)導(dǎo)納矩陣 以大地為參考節(jié)點(diǎn)，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(tái)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(diǎn)2的功率方程節(jié)點(diǎn)2的注入功率為P+jQ，該節(jié)點(diǎn)的功率方程為解：五、試畫出圖示系統(tǒng)K點(diǎn)發(fā)生不對(duì)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(yùn)行時(shí)的功率極限Pim=1.8，發(fā)生故障