电力系统稳态分析

一、单项选择题（本大题共10分，共10小题，每小题1分）

1. 丰水季节，宜作为调频电厂的是（）。

A. 热电厂

B. 核电厂

C. 有调节性能的水电厂

D. 中温中压火电厂

2. 隐极式发电机的有功功率功角关系为（）。

P 二即7沁 8fX.\-

A.

B.

c. D.

3. 按线路长度计算功率的初分布的条件是（）。

A. 网络中所有导线单位长度的电阻相同

B. 网络中所有导线单位长度的电抗相同

C. 网络中所有导线单位长度的电纳相同

D. 网络中所有导线单位长度的阻抗相同

4. 升压结构三绕组变压器高、中压绕组之间的短路电压百分值（ ）。

A. 大于中、低压绕组之间的短路电压百分值

B. 等于中、低压绕组之间的短路电压百分值

C. 小于中、低压绕组之间的短路电压百分值

D. 不大于中、低压绕组之间的短路电压百分值

5. 若网络中共有n个节点，其中有1个平衡节点，有m个PV节点，其余为PQ 节点，则极坐标形式牛顿-拉夫逊潮流算法的修正方程组中待求状态变量的个数

为（）。

A. n-m-1个电压相角和m个电压幅值

B. n-1个电压相角和m个电压幅值

C. n-1个电压相角和n-m-1个电压幅值

D. n-1个电压相角和n-m个电压幅值

6. 线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率的比值，常用百分值表示的 是（）。

A. 输电效率

B. 最大负荷利用小时数

C. 线损率

D. 网损率

7. 运用牛顿 - 拉夫逊迭代法时应使选择的初值（ ）。

A. 不等于精确解

B. 远大于精确解

C. 接近精确解

D. 远小于精确解

8. 双绕组变压器的电纳（ ）。

A. 可由空载损耗计算

B. 可由短路电压百分值计算

C. 可由短路损耗计算

D. 可由空载电流百分值计算

9. 电力系统电压波动产生的原因有（ ）。

A. 由幅度很小，周期很短的偶然性负荷变动引起

B. 由冲击性或者间歇性负荷引起

C. 由生产和生活的负荷变化引起

D. 由气象变化引起

10. 决定电能生产、输送和消费同时进行的特点是（ ）。

A. 电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切

B. 电能不能大量储存

C. 对电能质量（电压，频率，波形）的要求严格

D. 电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速

二、多项选择题（本大题共 10 分，共 10 小题，每小题 1 分）

1. 可将实际有功功率负荷随时间的变动分解为以下（ ）有规律的负荷变动。

A. 偶然性的负荷变动

B. 冲击性的负荷变动

C. 生产和生活的负荷变动

D. 气象变化引起的负荷变动

2. 限制电压波动的技术措施有（ ）。

A. 大容量变电所专线供电

B. 设置并联电抗器

C. 设置调相机和电抗器

D. 设置静止补偿器

3. 在多电压级中，用r形变压器模型存在的问题有（）。

A. 需归算所有参数

B. 能精确归算所有环网中的参数

C. 需归算所有变量

D. 能精确归算所有环网中的变量

4. 所需断路器等高压电器很多的有备用典型接线方式有（ ）。

A. 双回路的放射式网络

B. 双回路的干线式网络

C. 环式网络

D. 双回路的链式网络

5. 电力系统的潮流分布包括（ ）。

A. 各节点电压分布

B. 各支路电流分布

C. 各支路阻抗分布

D. 各支路功率分布

6. 隐极式发电机组的运行极限包括（ ）。

A. 定子绕组温升约束

B. 励磁绕组温升约束

C. 原动机转速约束

D. 定子端部温升和并列运行稳定性约束

7. 电力系统主要包括（ ）。

A. 生产电能的设备

B. 变换电能的设备

C. 输送和分配电能的设备

D. 消耗电能的设备

8. 负荷的单位调节功率的含义是（ ）。

A. 随着频率的升高，负荷消耗功率减少的量

B. 随着频率的升高，负荷消耗功率增加的量

C. 随着频率的降低，负荷消耗功率减少的量

D. 随着频率的降低，负荷消耗功率增加的量

9. 影响分裂导线每公里长度的电纳大小的因素有（ ）。

A. 导线的相间距离

B. 导线截面积

C. 导线材料

D. 导线分裂根数

10. 运转中的发电设备可能发的最大功率包括（ ）。

A. 负荷备用

B. 部分事故备用

C. 部分检修备用

D. 发电负荷

三、判断题（本大题共 10 分，共 10 小题，每小题 1 分）

1. 电力网络结构变化后的节点导纳矩阵必须按定义重新形成。

2. 在多电压级网络中，变压器采用 r型模型，所有参数或变量都需进行电压

级的归算。

3. 负荷的单位调节功率表示随频率的升或降负荷消耗功率增加或减少的量。

4. 中性点不接地系统供电可靠性高，绝缘水平要求低。

5. 导线在杆塔上的布置和导线截面积的大小对线路的电阻没有显著影响。

6. 牛顿- 拉夫逊迭代法的基本原理是用泰勒级数展开非线性方程组，略去二阶 及以上的高阶项得到线性修正方程组，通过一次求解修正方程组和修正未知量 就可得到未知量的精确解。

7. 用三个绕组两两短路时的短路试验数据计算三绕组变压器的阻抗时，均应先 归算制造厂提供的短路损耗和短路电压百分值，再计算各绕组的电阻和电抗。

8. 负荷特性取决于各行业的生产制度。

9. 水电厂可调容量受下游释放水量限制。

10. 当输送的有功大于自然功率时，线路消耗容性无功功率；当输送的有功小 于自然功率时，线路消耗感性无功功率。

四、名词解释题（本大题共 20 分，共 10 小题，每小题 2 分）

1. 水电厂的强迫功率

2. 节点导纳矩阵的稀疏度

3. 电压损耗

4. 三绕组变压器的最大短路损耗

5. 电力系统的中性点是（）。

6. 潮流分布

7. 充电功率

8. 自然功率

9. 扰动变量

10. 电压崩溃

五、计算题（本大题共35分，共5小题，每小题7分）

1. 一个简单电力网络的节点导纳矩阵为

支路3-4的导纳为y34=6-j8，试计算该支路的导纳参数改变为 y' 34=3-j4，

y' 30=y' 4o=jO.O2时的节点导纳矩阵。

2. 一回110kV线路向变电所供电。取基准值 Sb=100，UB=110,标么值参数为： 110kV线路 ZL=0.1+j0.2，YL=j0.02 ;变压器 Zr=0.02+j0.3，Y=0.0006- j0.004。若110kV线路始端电压标么值为1.05，变电所末端负荷标么值为 0.2+j0.1。试计算整个系统的输电效率和变电所末端母线电压（不计电压降落 横分量）。

3. 若图所示的110kV环网的线路均为LGJ-95型导线，线路AB AC和BC的总 的充电功率分别为1.2826Mvar、0.962Mvar和0.962Mvar。试计算不计线路阻

4. 某降压变压器的变比为110± 2X 2.5%/11kV。在最大负荷和最小负荷时，高 压侧母线电压分别为112kV和110kV,归算至高压侧的阻抗上的电压损耗分别 为7kV和4kV;低压母线电压偏移允许分别为 5%^0 0%试判断选择无载调压变 压器能否使低压侧母线电压满足调压要求。

5. 500kV输电线路长600km采用三分裂导线3X LGJQ400，单位长度的参数 为 r 1=0.02625 Q /km，X1=0.298 Q /km，b=3.735 X 10-6S/km，试计算输电线路 n 型等值电路精确计及分布特性时的参数。

六、问答题（本大题共 15分，共 5 小题，每小题 3 分）

1. 多电压级网络中变压器模型的不同对电力网络等值电路的制定有什么影响？

2. 频率的二次调整有什么作用？

3. 双回路放射式结线不够经济的原因是什么？

4. 无功-电压调整和有功 -频率调整的不同点有（ ）。

5. 广义电力系统、电力系统和电力网络之间的关系怎样？

答案： 一、单项选择题（ 10分，共 10 题，每小题 1 分）

1. D 2. A 3. D 4. A 5. C 6. A 7. C 8. D 9. B 10. B

二、多项选择题（ 10分，共 10 题，每小题 1 分）

1. ABCD 2. ACD 3. AC 4. BD 5. ABD 6. ABD 7. ABCD 8. BC 9. ABD 10. ABD

三、判断题（ 10 分，共 10 题，每小题 1 分）

1.x 2. V 3. V 4. x 5. x 6. x 7. x 8. x 9. x 10. x

四、名词解释题（ 20分，共 10 题，每小题 2 分）

1.

参考答案： 水电厂的强迫功率是为保证河流下游的灌溉、通航，向下游释放一定水量时发 出的功率。

解题方案： 从水力发电厂的特点分析。

评分标准：

2.

参考答案：

节点导纳矩阵的稀疏度等于节点导纳矩阵中零元素个数与矩阵的总元素个数的 比值。

解题方案：

考查节点导纳矩阵的稀疏度概念。

评分标准：

3.

参考答案：

电压损耗是指线路任意两点之间电压的数值差，常用额定电压的百分值表示。 解题方案：

考查电压质量指标 评分标准：

4.

参考答案：

答案：三绕组变压器的最大短路损耗是指两个 100%绕组中流过额定电流，另一 绕组空载时的短路损耗。

解题方案：

考查三绕组变压器的最大短路损耗概念。

评分标准：

5.

参考答案： 电力系统的中性点是星形联结的变压器或发电机的中性点。

解题方案： 考查电力系统的中性点定义。

评分标准：

6.

参考答案：

潮流分布是指电力系统各节点电压、各支路电流和功率的分布 解题方案：

考查潮流分布概念。

评分标准：

7.

参考答案： 充电功率是指电力线路的电纳吸收的容性无功功率。

解题方案： 考查电力线路的无功损耗。

评分标准：

8.

参考答案：

自然功率指负荷阻抗为波阻抗时所消耗的功率，为纯有功功率 解题方案：

考查自然功率概念。 评分标准：

9.

参考答案：

扰动变量是指负荷消耗的有功功率和无功功率 解题方案：

考查变量的分类。

评分标准:

10.

参考答案：

电压崩溃是指因无功短缺造成电压水平低下，枢纽变电站母线电压在微小扰动 下顷刻之间的大幅度下降。

解题方案：

考查电压崩溃现象。

评分标准：

五、计算题(35分，共5题，每小题7分)

1.

参考答案: 切除支路A3呑 康节点导纳俎阵元素中除冷 抵变化外，其条元素不变.-

瑤=13 - J25.0703 - (6 - J8) .= 6 17 0703^

^ = 12-716-(6-78) = 6-7^

解题方案：

考查按定义修改节点导纳矩阵。

评分标准：

2.

参考答案：

答褰 取全厕为颔定电压，其标么值为1, 51IJ：- 变压器阻抗支路功率损耗’』

在备=C0.23 + 0.f)x(0.024- j0.3)-0.0010+jO 0150-

变压器阻抗支路始端功率’ z

= (0.2+70.1) + (0.0010 + j0.0150) = 0.2010 + J0： 11504

鏡路阻抗末端的功率；卩

5^ = 0 2010 + ；01150 + (0.0006 + /0 004)-J0.02= 0 2016+；0 0990^ 线路阻抗支路功率损耗’〜

A^(= (0.20162 + 0.OSflO3)x：(0J + j0 2) = 0X050+>0.0101^

绘路阻抗始端功率’屮

弘-(0.2016 + J0.0990) 4-(0.0050 + J0.0101) = 0.2066 + j0.1091^ 整个系统的输电藏率；

嚴X10W®呱」

或路阻抗阁电压捋耗(不计橫分B)：.

1.05

辺卄做心小0伽皿=仙论

变压器的电压损耗(不计權分量)…

L05- 0.0405- 0 0382= 0.9714

解题方案: 用已知末端功率和始端电压的简化方法计算。

评分标准:

3.

参考答案：

答藝 变电站B和变赳站C的运茸负応"

^ = (20+J15)-J-J= 2& + j\3 S777(Jl^4)〜

^ = (10+ jlO)- j- j= 10 + j9.0380(Af^i I■

由于环网中时线路均対UJJ•圧型辱线，因此k位长度阻按相同，可以按线礎长度计算功率的初分布* 不计切率撮梶的功率初分布\ *

40+30 + 30 = 15 +jl 1,8777-(10 + J9 0380)二 5十龙嗣97(MK4) +

解题方案：

考查按线路长度计算环形网络中的功率分布。

评分标准：

参考答案：

答棗归算到高压侧的嗟压母绽电压…

q 喚=112-7 = 105m ^^=110-4 = 106(^0^

底压母线的调压要求： q仁=m琢吋 叽 =叭屮

=105xnn0.5 = H0(^O 比应=106x11/10 = 116.6(^^)^ 无载调压变压器的标准分援头归压；心

3喚 V +^)^ = (110 + lU.Q/2 = 1133m^ 迭用1口卞凶2张 即112.75KV的分捲曲f

变压器底压侧的琳电压：*

口呗=105x11/112.75= 10.2-44^^^ q 皿=106x11/112.75-10.341(^7)^ 最大贡荷时的电压偏秽I卩

10 244-10

— xW0% = 2.244% p

10

最小负荷时的电压偏移；十

10.341二10 x 100% = 341% 心

10

可见所选的无載调压变压器分■接头不能满足最大负荷和最小负荷时的调压要求口

解题方案：

考查变压器分接头的选择。

评分标准：

5.

参考答案:

就电裟路二空等值电誥不计分布特性时的参数为；

Z 二(0.02625 + /0298) - 600 二 15.75-j- jl78.8(Q)

D 1

—=-> 3<35 1(严 600 = 11.205 xlO_4

解题方案：

考查线路n型等值电路的参数计算。

评分标准：

六、问答题(15分，共5题，每小题3 分)

参考答案：

在多电压级网络中，若变压器采用 r型模型，所有参数或变量需进行电压级的 归算，一般用于手算；若变压器采用 n型模型，所有参数或变量不需进行电压 级归算，一般用于计算机计算。

解题方案：

考查变压器模型对多电压级网络变参数或变量的归算的影响。

评分标准：

2.

参考答案:

答案：频覃刖二次關整主曼针时II華较丸周期较长，由冲击性负荷引起的负荷变孤 州调额器实现 庾动机输扎功率创控在一機调駆的基础上，通过调頻器驻占控^瘵訪机输八功率‘其计茸公式为；p

由上式可现，如果没苹g,该式就是频率一fe涸整的计算公吧刪就器耆发的功率宜按抵消 了宾荷的吏化堂，从而耐、了频奉的烹化塑・亠

解题方案： 评分标准:

3.

参考答案：

每一负荷以两个回路供电，每回路分担的负荷不大，但在高压电网为避免发生

电晕，选用较大的导线截面积，这就需要较多的有色金属。

解题方案：

可用确定电力系统结线的基本原则进行分析。

评分标准：

4.

参考答案：

（1）有功电源为发电机组，安装在发电厂；无功电源有发电机组、调相机、电 容器组、静止补偿器，安装在发电厂、变电所。（2）全系统频率相同，调频集 中在发电厂调原动机功率；全系统电压不同，调压分散，调无功电源功率。

（3）供应有功消耗一次能源，供应无功不消耗一次能源。（ 4）有功损耗远小

于无功损耗。

解题方案：

考查无功-电压调整的特点。

评分标准：

5.

参考答案：

广义电力系统是由锅炉、反应堆、汽轮机、水轮机、发电机等生产电能的设 备，变压器、电力线路等变换、输送、分配电能的设备，电动机、电热电炉等 消耗电能的设备，以及测量、保护、控制装置等组成的统一整体。电力系统不 包括广义电力系统中锅炉、反应堆、汽轮机、水轮机等动力部分，电力网络不 包括电力系统中的发电机和用电设备；因此电力网络是电力系统的子集，电力 系统又是广义电力系统的子集。

解题方案：

由广义电力系统、电力系统和电力网络的概念理解三者的关系。

评分标准：