电力系统分析复习思考题2014.11.doc

《电力系统分析》复习思考题
一、单项选择题
单项选择题
答案
在三相短路电流计算机的算法中，短路电流标幺值为( )的倒数。
A. 节点阻抗矩阵的对角元 B. 自导纳
C. 节点导纳矩阵的对角元 D. 互阻抗
A
在三相短路电流计算机的算法中，计算短路点的短路电流应该使用节点（ ）矩阵中的元素。
A、导纳 B、阻抗 C、电阻 D、电抗
B
电力系统的静态稳定性指的是正常运行的电力系统经受（ ）后能够自动恢复到原来状态的能力，或者用原有运行状态近似表示新运行状态的可能性。
A、 大干扰 B、微小的干扰
C、三相短路 D、两相短路
B
耗量特性曲线上某一点切线的斜率为（ ）。
A、耗量微增率 B、发电机组单位功率 C、负荷单位功率 D、调差率
A
电力系统的暂态稳定性所指的干扰不包括（ ）。
A、大容量发电机突然退出运行 B、风吹导线导致的架空线路参数的改变
C、三相短路 D、两相短路
B
电力系统的暂态稳定性所指的干扰不包括（ ）。
A、两相短路接地 B、两相短路
C、三相短路 D、一个普通灯泡的熄灭
D
电力系统二次调频（ ）。
A、是由于生产、社会、气象变化引起的 B、是有差调节
C、由发电机组的调频器完成 D、不可以实现无差调节
C
电力系统二次调频或频率的二次调整（ ）。
A、由发电机组的调速器完成
B、是由于生产、生活、社会、气象等变化引起的
C、是有差调节
D、可以实现无差调节
D
对于两端供电网，如果两个电源点i、j的电压完全相等，那么线路中的初步功率（ ）。
A、不需考虑循环功率
B、需叠加由节点i流向节点j的循环功率
C、需叠加由节点j流向节点i的循环功率
D、等于零
A
发电机的P-Q运行极限图如图一所示，（ ）。
A、当cosj =0.9时，Pmax=320MW，Qmax>150Mvar
B、当cosj =0.9时，Pmax=300MW，Qmax<150Mvar
C、当cosj =0.85时，Pmax=350MW，Qmax=186Mvar
D、当cosj =0.7时，Pmax=300MW，Qmax=186Mvar

B
发电机组单位时间能量输入与输出之比，称为（ ）。
A、耗量特性 B、耗量微增率
C、比耗量 D、燃料耗量
C
节点导纳矩阵的对角元Yii称为自导纳，它等于( )。
A、连接节点i与任意节点j支路的导纳
B、与该节点i直接连接的所有支路导纳的总和
C、与该节点i直接连接的所有支路阻抗的总和
D、0
B
节点导纳矩阵的非对角元Yij称为（ )。
A、自导纳，它等于连接节点i与任意节点j支路的导纳
B、自导纳，它等于与该节点i直接连接的所有支路导纳的总和
C、互导纳，它等于连接节点i与节点j支路导纳的负数
D、互导纳，它等于连接节点i与节点j支路阻抗的负数
C
两台同容量机组并列运行，机组1#的调差系数小于机组2#的调差系数，如果系统负荷增加时两台机组均未满载，则（ ）。
A、DPG1 > DPG2 B、DPG1 < DPG2
C、DPG1 = DPG2 D、KG1 < KG2
A
某电力网的全年供电量为800万kWh，电力网的全年电能损耗为70万kWh，则（ ）。
A、发电机的全年发电量为800万kWh
B、用户全年实际用电量为800万kWh
C、电力网的网损率为8.75%
D、发电负荷为870万kW
C
某系统总负荷为100MW，负荷单位调节功率为KL* =1.5，运行在50Hz；系统发电机总容量为100MW，调差系数s% =2.5。当用电设备容量增加5MW时，系统发电机增发功率为（ ）MW。
A、0 B、5 C、1.5 D、2.5
A
如果变压器的空载损耗为100kW，该变压器在一年中退出运行的小时数为100h，那么变压器一年的铁损电量为（ ）万kWh。
A、86.6 B、87.6 C、100 D、200
A
如果线路以Smax运行，经过tmax小时后，线路中消耗的电能恰好等于线路全年实际消耗的电能，那么tmax便称为( )。
A、最大负荷损耗时间
B、最大负荷利用小时数
C、线路年运行小时数
D、变压器年运行小时数
A
如图二所示，变压器阻抗RT+jXT=2.44+j40欧已归算到高压侧，最大、最小负荷时，通过变压器的功率分别为Smax=28+j14MVA和Smin=10+j6MVA，高压侧的电压分别为U1max=110kV和U1min=113kV，要求低压母线的电压变化不超过6.0~6.6kV的范围，则分接头应选择为（ ）kV。
U2
U1
110±2×2.5%/6.3kV

图二
A、110 B、121 C、115.5 D、107.25
D
如图一所示的年持续负荷曲线，负荷的最大负荷利用小时数为 ( )小时。
A、8760 B、6000 C、4928 D、3680

图一
C
如图一所示简单电力系统的发电机功-角特性曲线，根据等面积定则，系统暂态稳定的条件是（ ）。

图一
A、最大减速面积edgk’fe小于加速面积abcdka
B、最大减速面积edgk’fe大于加速面积abcdka
C、变压器分接头是主抽头
D、负荷为0
B
一班制企业的最大负荷利用小时数一般（ ）三班制企业最大负荷利用小时数。
A、等于 B、大于 C、小于 D、大于等于
C
一个两端供电网络，如图1所示，两个电源点i、j的电压分别为116kV和112kV，那么在线路中初步功率（ ）。
Z34
3
j
3
Z23
Z12
i
2
~
~

A、等于零
B、需叠加由节点i实际流向节点j的循环功率
C、需叠加由节点j实际流向节点i的循环功率
D、不需考虑循环功率
B
一条35kV线路的参数为：r1=0.26Ω/km，L=20km；线路末端最大负荷Pmax=6MW，功率因数cosj =0.95，最大负荷利用小时数Tmax=5000h，则（ ）。
A、线路全年运行小时为5000 h
B、最大负荷损耗时间为5000 h
C、用户全年实际用电量为550万kWh
D、线路全年的电能损耗为5.4×105 kWh
D
针对炼钢厂冷轧机引起的电压变动，宜采用（ ）调压措施。
A、同步调相机 B、并联电抗器 C、并联电容器 D、静止无功补偿器
D
针对冲击性负载引起的电压变动，宜采用（ ）调压措施。
A、并联电容器 B、并联电抗器 C、静止无功补偿器 D、同步调相机
C

二、综合题
综合题
答案
用Newton-Raphson法计算潮流时，求有功功率不平衡量的公式是什么？

变压器归算至高压侧的参数Ｚ＝2＋j39欧，最大、最小负荷时高压侧电压分别为112kV和115kV，低压侧母线允许的电压为：最大负荷时不低于10.6kV，最小负荷时不高于10.3kV，通过变压器的最大、最小功率分别为28+j21MVA和14+j11MVA，变比为110±4×1.5%/11kV，试选择合适的分接头。
答案：
最大、最小负荷时，
DUTmax= (28 × 2 + 21 × 39) / 112=7.81kV
DUTmin= (14 × 2 + 11 × 39) / 115=3.97kV
根据低压母线的电压要求，可以取最大负荷时低压侧的电压U2max=10.6，最小负荷时低压侧的电压 U2min= 10.3kV。
UTHmax=(U1max - DUTmax) UTL / U2max
=(112 – 7.81) × 11/10.6=108.12kV
UTHmin= (115 – 3.97) × 11/10.3=118.58kV
UTHav=(108.12+118.58)/2 =113.35kV
选择最接近的分接头：UTH=110 ×(1 + 2 × 1.5%) =113.3kV
校验：U2max= (112 – 7.81) × 11/113.3
=104.19 × 11/113.3
=10.1kV < 10.6kV 不合格
改选分接头：UTH=110 ×(1 + 1.5%) =111.65kV
校验：U2min= (115 – 3.97) × 11/111.65
=10.94kV > 10.3kV 不合格
所以，没有分接头能够满足要求。
电力系统中可采用什么调压措施？各种调压措施各有什么特点？
答案：
（1）调发电机端电压；
（2）调变压器分接头；
（3）改变网络无功分布（装并联无功补偿设备）；
（4）改变线路参数（装串联电容器、更换导线）。
主要特点：调发电机端电压方便、不需要增加投资；普通变压器需停电调分接头，使用有载调压变压器时，调压灵活而且有效，但价格较贵，而且一般要求系统无功功率供应较充裕；系统无功功率供应不充裕时，可以用并联电容器、调相机、静止无功补偿器调压，还可以降低DP。但需额外增加投资；静止无功补偿器调节速度快，可用于冲击负荷的调压。
发电机组间有功负荷经济分配的目标是什么？应按什么准则分配？
目标是使全系统燃料消耗（或电能成本）最小。
应按等耗量（或电能成本）微增率准则进行有功功率分配。
如图2所示，无限大功率系统母线电压为U=1.0，额定运行时发电机输送至系统的功率PN=1, QN=0.2; 发电机参数：X’d=0.295，负序电抗X2=0.432；变压器参数：XT1=0.138，XT2=0.122；电力线路l的参数： Xl=0.487，零序电抗Xl0=4Xl1。在f点发生两相短路接地故障时，如果在dc=70o切除故障，试判断系统暂态稳定性。

图2
答案：
1）求给定条件下E’和d0
XI=X’d+ XT1+ XT2+Xl/2
=0.295+0.138+0.122+0.487/2=0.799

2）求故障时的功-角特性

附加电抗：

3）求故障切除后的功-角特性

4）求极限切除角

5）稳定性判断
dC=70° > dc.cr
所以，系统不能保持暂态稳定。

画出负荷、发电机的静态频率特性曲线；一次调频与二次调频之间有什么不同？
负荷的静态频率特性曲线：
PLN
fN
f
PL

发电机调速器的静态频率特性曲线：
PGN
fN
f
PG

发电机调频器的静态频率特性曲线：
f
PG

一次调频与二次调频之间的不同：
一次调频由发电机组的调速器完成，只能实现有差调节，是针对变化幅值很小、周期很短的偶然性负荷变动引起的频率偏移进行调整。
二次调频由发电机组的调频器完成，可以实现无差调节，是针对变化幅值较大，周期也较长、带有冲击性负荷变动引起的频率偏移进行调整。
如图二所示，变压器阻抗RT+jXT=2.44+j40欧已归算到高压侧，最大、最小负荷时，通过变压器的功率分别为Smax=28+j14MVA和Smin=10+j6MVA，高压侧的电压分别为U1max=110kV和U1min=113kV，要求低压母线的电压变化不超过6.0~6.6kV的范围，试选择合适的分接头。
U2
U1
110±2×2.5%/6.3kV

答案：最大、最小负荷时，
DUTmax= (28 × 2.44 + 14 × 40) / 110=5.7kV
DUTmin= (10 × 2.44 + 6 × 40) / 113=2.34kV
根据低压母线的电压要求，可以取最大负荷时低压侧的电压U2max=6.0，最小负荷时低压侧的电压
U2min= 6.6kV。
UTHmax=(U1max - DUTmax) UTL / U2max
=(110 – 5.7) × 6.3/6=109.4kV
UTHmin= (113 – 2.34) × 6.3/6.6=105.6kV
UTHav=(109.4+105.6)/2 =107.5kV
选择最接近的分接头：UTH=110 ×(1 – 2.5%) =107.25kV
校验：U2max= (110 – 5.7) × 6.3/107.25=6.13kV>6kV
U2min= (113 – 2.34) × 6.3/107.25=6.5kV<6.6kV
所以，分接头107.25kV可以满足要求。
如图二所示系统，U1=112∠0okV，Z12=8.1+j12.69Ω，Z23=9.9+j12.87Ω，Z34=13.2+j17.16Ω，不计功率损耗，
（1）如果1、4点电压大小和相位相同，试求功率分布。
（2）如果U4=116∠0.38okV，不计电压降落横分量时，2、3点电压为多少？
Z34
4
3
Z23
Z12
1
2
~
~

图二
答案：Z34
4
3
Z23
Z12
1
2
~
~

1）1、4点电压大小和相位相同时的功率分布：

2）

功率分布：
Z34
4
3
Z23
Z12
1
2
~
~

功率分点是2节点，不计电压降落横分量时，2、3点电压：

节点导纳矩阵的对角元、非对角元分别称为什么？如何求节点导纳矩阵各元素？
答案：
节点导纳矩阵的对角元Yii称为自导纳，它等于与该节点i直接连接的所有支路导纳的总和。
节点导纳矩阵的非对角元Yij称为互导纳，它等于连接节点i与节点j支路导纳的负数；如果节点i与节点j之间没有支路直接连接，则Yij=0。
如图三所示，无限大功率系统母线电压为U=1.0，额定运行时发电机输送至系统的功率PN=1, QN=0.2; 发电机参数：X’d=0.295，负序电抗X2=0.432；变压器参数：XT1=0.138，XT2=0.122；电力线路l的参数： Xl=0.487，零序电抗Xl0=4Xl1。在f点发生两相短路接地故障时，如果在dc=60o切除故障，试判断系统暂态稳定性。

图三
答案：1）求给定条件下E’和d0
XI=X’d+ XT1+ XT2+Xl/2
=0.295+0.138+0.122+0.487/2=0.799

2）求故障时的功-角特性

附加电抗：

3）求故障切除后的功-角特性

4）求极限切除角

5）稳定性判断
dC=60° < dc.cr
所以，系统暂态稳定。
如图三所示的两端供电网络，U1=112∠0okV，不计功率损耗。
Z34= j12Ω
4
3
Z23= j16Ω
Z12=j10Ω
1
2
~
~

（1）如果1、4点电压大小和相位相同，试求功率分布。
（2）与（1）中的功率分布相比，如果系统1拟少送6Mvar无功功率，试求4点电压大小和相位；不计电压降落横分量时，2、3点电压为多少？
答案：Z34= j12Ω
4
3
Z23= j16Ω
Z12=j10Ω
1
2
~
~

1）1、4点电压大小和相位相同时的功率分布：

2）系统1拟少送j6MVA，4点电压大小和相位；

13.5+j16.7MVA
-1.5-j5.7MVA
18.5+j6.3MVA
功率分布：
Z34= j12Ω
4
3
Z23= j16Ω
Z12=j10Ω
1
2
~
~

不计电压降落横分量时，2、3点电压：

如图一，各支路导纳已示于图中，节点1与同步调相机相连，节点3与等值系统相连，P1=0.8，P2=0.5，Q2=0.2，U1=1.05，U3=1∠0o，
(1) 说明各节点的类型；
(2) 形成节点导纳矩阵；
如果用Newton-Raphson法进行该电力系统的潮流计算，写出一个节点有功不平衡量计算的表达式（代入第一次迭代的数据）。

3 -j2.2 2
P2+jQ2
j0.02 j0.02
-j5
~
1
P1+jQ1 CS
答案：
1）节点1为PV节点；节点2为PQ节点；节点3为平衡节点。
2）节点导纳矩阵：

3)Newton-Raphson法潮流计算时，已知注入有功P1 = -0.8，e3=1，f3=0。
取迭代次数k=0，给定各节点电压初始值：e1(k)=1，f1(k)=0；e2k)=1，f2(k)=0。
节点1的有功不平衡量：

为保证电力系统的频率要求，发电机组台数越多还是越少更好？为什么？
并列台数越多越好。n台机组的等值单位调节功率为：

这时，仍有：
DPL0 / Df = KGS +KL
可见，KGS >>KGi，在同样负荷变化量的情况下，Df会更小，即有利于调频。
三相短路电流计算机算法的基本步骤是什么？
三相短路电流计算机算法的基本步骤：
1）输入数据；
2）形成节点导纳矩阵；
3）应用节点导纳矩阵计算点的自阻抗、互阻抗Z1k,…Zkk,…Znk。
4）计算短路点的三相短路电流：
5）计算各节点电压：
6）计算各支路电流：
提高静态稳定的措施有哪些？
根本措施：缩短“电气距离”。
1）采用自动调节励磁装置
某些发电机自动调节励磁装置可使Eq’=常数，所呈现的电抗为暂态电抗Xd’。
2）减少线路电抗
采用分裂导线。
3）提高线路额定电压
4）采用串联电容器补偿
5）改善电力系统结构
将中间调相机或中间系统接入输电线路的合适位置。
通过等值电路图和公式，说明电力系统中可采用什么调压措施？各种调压措施各有什么特点？
G

1
2
3
4
T1
T2
Line
UG
1: k1
k2 : 1
(H)
(H)
k1 =UT1H / UT1L
k2 =UT2H / UT2L
R+jX (已归算到高压侧)
P+jQ

为调整4节点电压，可以采取的措施：
Ø 调发电机端电压；
Ø 调变压器分接头；
Ø 改变网络无功分布（装并联无功补偿设备）；
Ø 改变线路参数（装串联电容器、更换导线）。
主要特点：调发电机端电压方便、不需要增加投资；普通变压器需停电调分接头，使用有载调压变压器时，调压灵活而且有效，但价格较贵，而且一般要求系统无功功率供应较充裕；系统无功功率供应不充裕时，可以用并联电容器、调相机、静止无功补偿器调压，还可以降低DP。但需额外增加投资；静止无功补偿器调节速度快，可用于冲击负荷的调压。

无功功率最优分配的目标是什么？应按什么准则分配
无功功率最优分配的目标是使全网有功功率损耗最小。
应按等网损微增率准则进行无功功率分配。
一次调频与二次调频的含义是什么？
一次调频是针对变化幅值很小、周期很短的偶然性负荷变动引起的频率偏移进行调整，由发电机组的调速器完成，只能实现有差调节。
二次调频是针对变化幅值较大、周期也较长、带有冲击性负荷变动引起的频率偏移进行调整。由发电机组的调频器完成，可以实现无差调节。

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