華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)分析14年真題及答案知識(shí)講解

1、1. 華北電力大學(xué)2014年碩士研究生入學(xué)考試初試試題考試科目:811電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)一、判斷題（15分）電力系統(tǒng)是指所有電源、電網(wǎng)、負(fù)荷及儲(chǔ)能設(shè)備的總和（）電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量是指該系統(tǒng)實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率總和（V）有備用接線系統(tǒng)的供電可靠性高于無(wú)備用接線系統(tǒng)（V）對(duì)于電壓在110kV及以上的電網(wǎng)，由于電壓較高，因此采用中性點(diǎn)不接地方式（）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)當(dāng)發(fā)生單相接地后，線電壓仍三相對(duì)稱(chēng)（V）超導(dǎo)輸電引起損耗低，輸送容量大，是未來(lái)電力輸送的發(fā)展方向（）同桿架設(shè)的雙回輸電線路的互感可以忽略不計(jì)，不影響線路的正常參數(shù)（V）線路的電導(dǎo)主要是由絕緣子的泄漏電抗和導(dǎo)線換位決定的（）輸電線路的

2、末端電壓有時(shí)會(huì)高于始端（V）電力系統(tǒng)的功率平衡主要是靠?jī)?chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的（）電力系統(tǒng)的電壓水平主要決定于系統(tǒng)的頻率特性（）當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率不足時(shí)，應(yīng)考慮改變變壓器分接頭調(diào)壓（）電力系統(tǒng)短路故障發(fā)生幾率最大的是相間短路（）電力系統(tǒng)發(fā)生短路相當(dāng)于改變了電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，必定會(huì)引起系統(tǒng)中功率分布的變化（無(wú)限大功率電源可以看做是由多個(gè)有限功率電壓并聯(lián)組成，因而其內(nèi)阻抗為零，電源電2. 壓保持恒定（V）二、不定項(xiàng)選擇題（20分）我國(guó)目前最高的交流系統(tǒng)電壓等級(jí)為（C）A.500kVB.750kVC.1000kVD.1150kV對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求包括（ABC）A.保證可靠持續(xù)的供電B.保證良好的電能質(zhì)量C.努力提

3、高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性D.提高系統(tǒng)電壓等級(jí)與有備用接線比起來(lái)，無(wú)備用接線的特點(diǎn)是（BC）A.可靠性高B.經(jīng)濟(jì)C.簡(jiǎn)單D.電能質(zhì)量好在同一電壓等級(jí)中，各種電器設(shè)備的額定電壓（D）A.相互獨(dú)立B.完全相同C.完全不相同D.不完全相同假定選取系統(tǒng)容量基準(zhǔn)值為100MW，電壓基準(zhǔn)值為500kV，那么標(biāo)幺值為1p.u的電阻3. （B）歐姆A.500B.250C.0.02D.0.002在電力系統(tǒng)中最多的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型是（A）A.PQ節(jié)點(diǎn)B.PV節(jié)點(diǎn)C.平衡節(jié)點(diǎn)D.參考節(jié)點(diǎn)一臺(tái)額定功率為50MW的發(fā)電機(jī)帶一個(gè)40MW負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)為4%，負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率為1.5MW/HZ，那么系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率為（

4、C）MW/HZ。4. A.32.75B.29.75C.26.5D.23.5電力系統(tǒng)的無(wú)功電源，除了發(fā)電機(jī)之外，還有（ABCD）A.串聯(lián)電容器B.并聯(lián)電容器C.SVCD.STATCOM影響變壓器零序電抗參數(shù)的主要因素有（ABCD）A.繞組連接方式B.中性點(diǎn)接地方式C.鐵芯結(jié)構(gòu)D.外電路連接方式架空輸電線路的避雷線對(duì)其零序阻抗的影響是(B)A.增大線路的零序阻抗B.減小線路的零序阻抗C.無(wú)影響D.不確定三、簡(jiǎn)答和簡(jiǎn)單計(jì)算題(35分)(7分)試比較潮流計(jì)算中的牛頓拉夫遜法和PQ分解法的差別及其聯(lián)系。答：(1) 數(shù)學(xué)方法：牛-拉法有直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)兩種形式；PQ分解法只有極坐標(biāo)形式且是在考慮：1輸電網(wǎng)

5、中電壓相角只與有功有關(guān)，電壓幅值只與無(wú)功有關(guān)；2線路兩端電壓相角改變量很小(島上0)，節(jié)點(diǎn)注入無(wú)功(Qi«Ui2Bii)化簡(jiǎn)后得到。(2) 計(jì)算速度與內(nèi)存：牛-拉法在每一次迭代后都要重新形成雅克比矩陣并對(duì)其求逆；PQ分解法的雅克比矩陣為固定矩陣，每次迭代后不需要重新計(jì)算，因此計(jì)算速度快，所需要的內(nèi)存也較小。(3) 適用范圍：牛-拉法的適用范圍較廣；PQ分解法由于考慮了R<<X的條件，因此只適用于配電網(wǎng)中。(4) 計(jì)算精度：由于兩種方法迭代停止的條件相同，因此計(jì)算精度相同。27.（8分）三個(gè)負(fù)荷1、2、3,并聯(lián)接在電壓為480V的電源上，如圖所示，負(fù)荷1的有功功率為12KW

6、，無(wú)功功率為6.667kVar,負(fù)荷2的功率為4KVA,功率因數(shù)為0.96,負(fù)荷3只有有功功率15kW。試計(jì)算三個(gè)負(fù)荷的等值阻抗R+jX。阻抗Zi：§=Un§=U(YU)*n§=U2Y*nY=S*/U222_RjX=1/Y=U2/S=0.482-：(12-j6.667)1000=14.67j8.15(")(1) 阻抗Z2：PjQ=Scos，jSsin=4(0.96,1一0.962)=3.84j1.12(KVA)同阻抗Zi：22RjX=1/Y=U2/S=0.482(3.84j1.12)1000=55.3j16.13(")(2) 阻抗Z3：計(jì)算公式

7、同阻抗Zi：22R=1/Y=U2/S0.48-151000=15.36(")28.（10分）某4節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)如下:數(shù)據(jù)表（標(biāo)幺值）首節(jié)點(diǎn)末節(jié)點(diǎn)RXB120.0040.05330230.020.250.22340.010.150.11（1）（5分）寫(xiě)出節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Ybus（2）（5分）寫(xiě)出節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2之間的支路改成如下所示的變壓器支路，其變比為1.04:1。即：121.°4：1Z=0.04+j0.0533GD求新的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣丫。答：(1)相連的節(jié)點(diǎn)為1-2,2-3,3-4,首先將表格中的阻抗化為導(dǎo)納：y12=1/(R12jX12)=1/(0.004j0.0533)=1.4

8、-j18.66y23=1/(R23jX23)=1/(0.02j0.25)=0.32-j3.97y34=1/(R34jX34)=1/(0.01j0.15)=0.44j6.64'1b22=b33=jQ22=j0.11,b33=b44=j0.11=j0.0552按照節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成過(guò)程，有：Y11=y12=1.4j18.66,Y12=M=-1.4j18.66Y22=y12y23b22=(1.4-j18.66)(0.32-j3.97)j0.11=1.72-j22.52Y23=123=-0.32j3.97Y33=y23y34b33b33=(0.32j3.97)(0.44-j4.64)j0.05

9、5j0.11=0.76_j10.45Y34-_y34-H.44j6.64Y44=y34b44=(0.44j6.64)j0.055=0.44-j6.59由以上參數(shù)得系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣得:Y.bus1.4j18.661.4+j18.660-1.4j18.661.72j22.52-0.32j3.970-0.32j3.970.76-j10.45-0.44j6.640-0.44j6.640.44-j6.59(2)UiU2I2推導(dǎo)此類(lèi)理想變壓器的1列寫(xiě)電壓電流方程:型等值電路:=用5、U2表不'IpU=kU1,Il'111k1U1-IZ=U2,I1i11I1=U1U2kZkZ:iI1,12=

10、-kI=一U1kZU22推導(dǎo)E型等值電路標(biāo)準(zhǔn)形式，如下:12U1根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)形式的電壓電流方程，如下:(2)L=(y10*y12)'U1y12'U2L=y12'U1*(y20*y12)'U2式（2）與式（1）對(duì)應(yīng)，可得:yi0i2k2Z1kZ1-k1-1.04=Z2Z-k2Z1.042(0.004j0.0533)-一0.05j0.6911k-11.041域y20=0.05j0.72ZkZkZ(0.004+j0.0533)y2=135_j1794kZ1.04(0.004j0.0533)修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣:Yu=山2ym=(1.35j17.94)(-0.05j0.69)=

11、1.3j17.25Y12-一化2一-1.35j17.94Y22=y12y20b22=(1.35-j17.94)(0.05-j0.72)j0.11=1.72-j22.52其余矩陣元素不改變,則新生成的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y如下:1.3-j17.25-1.35j17.940-1.35j17.941.72-j22.52-0.32j3.970-0.32j3.970.76-j10.45-0.44j6.64-0.44j6.640.44j6.5929.（10分）計(jì)算系統(tǒng)的三相短路電流的非周期分量及沖擊電路。已知斷路器CB的斷路容量為25000MVA。GG30MWcos。=0.8xd=1.0T40MW10.5/121

12、Uk(%)=1180kmxi=0.4Q/km將發(fā)電機(jī)，變壓器，線路和系統(tǒng)S的參數(shù)標(biāo)幺化:取Sb=40MVA,UB=Uav''PG/cos;：貝UxG=xd=1.0-Sb40=1.067,xt30/0.840=0.1140=0.1140'Sb40xl，一=0.4802=0.097U：v1152當(dāng)CB斷路器右側(cè)短路時(shí)，xsIkScb/MU-v25000=0.0016SB/'、3Uav40畫(huà)出系統(tǒng)等值電路圖，如下:(3)Idkj1.067j0.11j0.097j0.0016由上圖可計(jì)算出：Idk）將標(biāo)幺值轉(zhuǎn)化為實(shí)際值:©=11.01(j1.067j0.11)

13、/(j0.0970.0016)I(3)(3)LB40IDKIdk11.012.21(kA).3Uav3115取沖擊系數(shù)Km=1.8,則沖擊電流為：1m=Km"DK=1.8x2.21=3.98(kA)四、計(jì)算題(80分)30.(20分)長(zhǎng)度為200km的單回輸電線路，已知線路末端負(fù)荷S2和末端電壓U2;如圖所示，線路參數(shù)為：ri=0.15Q/km,xi=0.45Q/km,bi=2.5X10"6S/km。試求s線路始端電壓U1和始端功率UiU2=210kVSSi=12020MVA答：本題為已知末端電壓與末端功率，求始端電壓與始端功率，采用從后向前推的方法，計(jì)算過(guò)程如下：(1)

14、畫(huà)出線路r型等值電路圖：UiSZU2S2Si.Bj2iI.S1R+jX.u+auS2R=0.15200=30(",jX=j0.45200=j90("),j=j0.00025(S)2(2) 求功率損耗：S2=120j20(MVA)U2=。2匕0：B*2S=(偵U2)U2-j0.00025210-j11.025(MVA)'S2=&S=120j20-j11.025=120j8.975(MVA)R2Q：120289752SZ=2成5(rjX)=(30j90)=9.85j29.55(MVA)''S1=S2Sz=(120j8.975)(9.85j29.5

15、5)=129.85j38.525(MVA)此時(shí)需要先計(jì)算電壓降落，并計(jì)算出5,由此來(lái)計(jì)算出節(jié)點(diǎn)1側(cè)導(dǎo)納的損耗。(3) 求電壓降落:(4) P2RQ2X120308.97590*U2210U2=20.99(kV)'',P2X-Q2R12090-8.97530*U2210、U=2*2=50.15(kV)U1=(U2Uj、.U=(21020.99)j50.15=230.99j50.15=236.4412.25(kV)繼續(xù)求功率損耗與始端功率：B*2.：S(j-U1)Ui=T0.000252362=-j13.97(MVA)Si.=(129.85j38.525)-j13.97=129.8

16、524.56(MVA)31.(20分)A、B兩系統(tǒng)并列運(yùn)行，當(dāng)A系統(tǒng)負(fù)荷增大500MW時(shí)，B系統(tǒng)向A系統(tǒng)輸送的交換功率為300MW，如果這時(shí)將聯(lián)絡(luò)線切除，則切除后A系統(tǒng)頻率為49Hz,B系統(tǒng)頻率為50Hz,求：(1) (10分)A、B兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率Ka、Kb(10分)之后B系統(tǒng)負(fù)荷增大800MW,求聯(lián)合系統(tǒng)的頻率變化量與聯(lián)絡(luò)線功率流動(dòng)Pab=300MWAB答：(1)兩系統(tǒng)目前的狀態(tài)為B系統(tǒng)向A系統(tǒng)輸送300MW的功率，因此對(duì)此狀態(tài)下的兩系統(tǒng)分別列寫(xiě)方程：*A=-Ka(fAf°)n300=Ka(49f°)APb=-Kb(fB-f0M<00=Kb(50f0)Ka=5

17、00MW/HzKaAPB-心斗-500Kbn<Kb=750MW/HzAPab=300=Ka+KbKa+KbJ0=49.83HzPa=APLa-APgan負(fù)荷增加APla>0;發(fā)電機(jī)增發(fā)，APga>0(1)此時(shí)為聯(lián)合系統(tǒng)，兩系統(tǒng)為統(tǒng)一的頻率，因此需要作為整體統(tǒng)一考慮。B系統(tǒng)負(fù)荷'Rb增大時(shí)，系統(tǒng)頻率的變化量為：-0.64Hz&=lb_竺9=_0.64(Hz),因此系統(tǒng)頻率變化量為KaKb750500此時(shí)對(duì)B系統(tǒng)來(lái)說(shuō)MB=KbAf=750x(0.64)=480(MW)，即B系統(tǒng)增加480MW功率，因此，此時(shí)聯(lián)絡(luò)線的功率APab=00十480=180(MW)，方向?yàn)?/p>

18、從A系統(tǒng)輸送到B系統(tǒng)。32.（20分）35kV系統(tǒng)的等值電路圖如圖所示，QLi=100MVar,QL2=30MVar,QL3=60MVar。各段線路電阻如圖所示，設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備總量為45MVar，試在不計(jì)無(wú)功功率網(wǎng)損的前提下，確定這些無(wú)功功率電源的最優(yōu)分布。答：計(jì)算由于無(wú)功功率流動(dòng)產(chǎn)生的有功網(wǎng)損表達(dá)式為：1222_P10(Ql1-Qci)，20(Ql2-Qc2)，30(QL3-Qc3)-UN1222=10(100QC1)220(30QC2)230(60QC3)2352由等網(wǎng)損微增率，有：成三=一察(100Qc1),成E=*(30Qc2),一景(60Qc3).QC135Qc235：Qc335

19、u"必泌p§飆p§Qc1Qc2Qc3=45MVar)、"口八230八105-370計(jì)算得：QC1=(MVar),QC2(MVar),QC3=(MVar)111111QciQc3=45(MVar)因此，Qc2不能提供無(wú)功補(bǔ)償，因此Qc2=0；對(duì)Qci與Qc3列與等網(wǎng)損微增率:Qci=13.75MVarQc3=31.25MVar33.(20分)某110kV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如下，當(dāng)k點(diǎn)發(fā)生BC兩相接地短路故障時(shí)(1) (10分)求短路瞬間短路電流周期分量初值;(2) (5分)求變壓器T2中性點(diǎn)的電壓值；(5分)求變壓器T3中性線上的電流值；T1G1=G2:15MVA

20、X2=X1=O.125T1=T2=T3:15«VAuR»=10_5答：首先將系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)幺化:取Sb=15MVA,UB=Uav=115kVSb15Xg=Xg（2）=XL=0.125=0.125,Sg15S15Xt（）=Xt（2）=Uk%=0.1250.105Sb15Sb15Xl（1）=Xl（2）=X1歹=0.1252=0.045,XL（o）=3XL=0.135U2v1152''(1)為求短路電流周期分量初值，需要畫(huà)出序網(wǎng)圖，如下:j0.125j0.105Gj0.125j0.105Gj0.045正序網(wǎng).X（1）=1/2（XgXt1）以如似頑）=1/2（0.1250.105）0.045/0.105=0.063負(fù)序網(wǎng)：X（2）司化國(guó)乂麟乂品/小=1/2（0.1250.