電力系統(tǒng)分析模擬題及答案

四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院模擬題（A卷）1說明電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的定義、分析方法以及小干擾分析法的步驟。（15分）試說明什么是正序等效定則，以及利用正序等效定則計(jì)算不對(duì)稱短路的步驟。（10分）電壓中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式有哪幾種？這幾種調(diào)壓方式對(duì)調(diào)壓范圍的要求是如何規(guī)定的？（10分）電力系統(tǒng)接線如圖1所示，f1點(diǎn)發(fā)生接地短路，試做出系統(tǒng)的正序和零序等值網(wǎng)絡(luò)。圖中1~17為元件編號(hào)。（15分）

圖1

5．如圖2所示簡(jiǎn)單系統(tǒng)，已知各元件參數(shù)如下：(SB=60MVA,VB=Vav,kim=1.8)發(fā)電機(jī)G：MVA，=0.11;變壓器T：MVA，Vs%=10.5;線路L：=15km，X=0.23/km.試求f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的沖擊電流和短路功率有名值。（20分）圖2

如圖3所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，f點(diǎn)發(fā)生單相短路，已知發(fā)電機(jī)G：0.3，=0.2，10s，變壓器T-1：X=0.12,T-2：X=0.11；雙回線路L：=0.20，3。試用等面積定則確定極限切除角。(電抗值均為統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值。)（30分）

圖3（A卷）答案：1．靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式下受到一個(gè)小干擾后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)的能力。能恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)江失去穩(wěn)定。分析系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性常采用的方法是小干擾法（小擾動(dòng)方程，略）。小干擾法的分析步驟為：（1）列出各元件微分方程和網(wǎng)絡(luò)方程（2）對(duì)微分方程和網(wǎng)絡(luò)方程進(jìn)行線性化（3）求線性化小擾動(dòng)狀態(tài)方程及其矩陣A（4）對(duì)給定運(yùn)行情況進(jìn)行潮流計(jì)算，求得A矩陣各元素的值（5）求A矩陣的特征根，并以其實(shí)部符號(hào)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性2.在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路情況下，在正序網(wǎng)絡(luò)短路點(diǎn)加入附加電抗，而其附加電抗之后的三相短路電流即為對(duì)應(yīng)不對(duì)稱短路故障點(diǎn)電流的正序電流。這就是不對(duì)稱短路計(jì)算的正序等效定則。計(jì)算不對(duì)稱短路的步驟：（1）計(jì)算電力系統(tǒng)各元件參數(shù)；（2）正常情況下，求取各電源的次暫態(tài)電勢(shì)或短路點(diǎn)故障前瞬間正常工作電壓(或稱短路點(diǎn)的開路電壓)，但如果采取近似計(jì)算可直接取1.0；（3）制訂不對(duì)稱短路時(shí)的正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)，從而求出，以及附加電抗（4）將串聯(lián)在正序網(wǎng)絡(luò)的短路點(diǎn)后，按計(jì)算三相短路的方法，計(jì)算后發(fā)生三相短路的電流，該電流就是不對(duì)稱短路點(diǎn)的正序電流；（5）根據(jù)各序電流間的關(guān)系求取負(fù)序和零序電流，并可求取各序電壓；（6）用對(duì)稱分量法，由短路點(diǎn)各序電流和序電壓計(jì)算短路點(diǎn)的不對(duì)稱三相電流和三相電壓。3.中樞點(diǎn)調(diào)壓有三種方式：逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓。(1)逆調(diào)壓2．無功不足時(shí)，不適宜用調(diào)節(jié)變壓器變比的方式升高電壓，因?yàn)楫?dāng)某一地區(qū)的電壓由于變壓器分接頭的改變而升高后，該地區(qū)的無功需求也要增大，這樣做有可能會(huì)進(jìn)一步引起無功缺額，從而引起系統(tǒng)其它節(jié)點(diǎn)電壓下降。3.KD和KD*稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)或簡(jiǎn)稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。KD*的數(shù)值取決于全系統(tǒng)各類負(fù)荷的比重，不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)不同時(shí)刻KD*值都可能不同。在實(shí)際系統(tǒng)中，它表示頻率變化1%時(shí)，負(fù)荷有功功率相應(yīng)變化(1-3)%。調(diào)度部門常以KD*的數(shù)值作為考慮按頻率減負(fù)荷方案和低頻率事故時(shí)用一次切除負(fù)荷來恢復(fù)頻率的計(jì)算依據(jù)。，KG*的數(shù)值表示頻率發(fā)生單位變化時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率的變化量，式中負(fù)號(hào)表示頻率下降時(shí)，發(fā)電機(jī)組的有功出力是增加的。系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率表示在計(jì)及發(fā)電機(jī)組和負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)時(shí)，引起頻率單位變化的負(fù)荷變化量。根據(jù)Ｋ值的大小，可以確定在允許的頻率偏移范圍內(nèi)，系統(tǒng)所能承受的負(fù)荷變化量。顯然，K的數(shù)值越大，負(fù)荷增減引起的頻率變化就越小，頻率也就越穩(wěn)定。4.沖擊電流是短路電流最大可能電流的瞬時(shí)值。短路功率等于短路電流有效值同短路處的正常工作電壓的乘積。其計(jì)算公式為：V1t=115.5kV6.四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院模擬題（C卷）1.電力系統(tǒng)各元件的額定電壓是多少？什么是平均額定電壓？一般在什么場(chǎng)合使用平均額定電壓？（10分）2.頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整分別適應(yīng)于什么變化范圍的負(fù)荷？一次調(diào)整是否能實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)？（10分）3.試用電壓調(diào)整的基本原理說明目前主要有哪些電壓調(diào)整的措施？（15分）4.什么叫極限切除角？如何確定極限切除角？（15分）

5.圖1所示110kV電網(wǎng)，各線路采用相同導(dǎo)線，其阻抗參數(shù)為Z0=0.1+j0.4Ω/km計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的功率初分布；若節(jié)點(diǎn)A電壓為120kV，計(jì)及功率損耗，求最低電壓點(diǎn)電壓和最大電壓損耗(不計(jì)橫向分量)。（20分）

圖1

6.如題圖2所示電力系統(tǒng)，已知各元件參數(shù)的標(biāo)幺值。發(fā)電機(jī)G：。變壓器T-1：x=0.13；變壓器T-2：x=0.11。線路L：雙回xL1=0.29，xL0=3xL1。運(yùn)行初始狀態(tài)：V0=1.0，P0=1.0，Q0=0.2。在輸電線路首端f1點(diǎn)發(fā)生兩相短路接地，試用等面積定則確定極限切除角，并判斷當(dāng)故障切除角δc=40°時(shí)，系統(tǒng)能否保持暫態(tài)穩(wěn)定？（30分）

圖2（C卷）答案：電力線路的額定電壓和用電設(shè)備的額定電壓相等，且稱之為網(wǎng)絡(luò)的額定電壓，如220kV網(wǎng)絡(luò)等等。發(fā)電機(jī)的額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓為同一等級(jí)時(shí)，發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5％。變壓器額定電壓的規(guī)定略為復(fù)雜。根據(jù)變壓器在電力系統(tǒng)中傳輸功率的方向，我們規(guī)定變壓器接受功率一側(cè)的繞組為一次繞組，輸出功率一側(cè)的繞組為二次繞組。一次繞組的作用相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓相等。但直接與發(fā)電機(jī)聯(lián)接時(shí)，其額定電壓則與發(fā)電機(jī)的額定電壓相等。二次繞組的作用相當(dāng)于電源設(shè)備。其額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高10%，如果變壓器的短路電壓小于7%或直接（包括通過短距離線路）與用戶聯(lián)接時(shí)，則規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5％。在短路電流的實(shí)用計(jì)算中一般不要求很高的精確度，可以認(rèn)為各個(gè)變壓器的變比就等于其兩側(cè)的平均額定電壓之比，這樣，在標(biāo)幺制等值電路中，所有變壓器的變比都等于1。此時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，除電抗器外，還假定各元件的額定電壓均等于平均額定電壓。2.一次調(diào)整：增大負(fù)荷時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率增加，頻率低于初始值；負(fù)荷減小時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率減小，頻率高于初始值。適應(yīng)于變化幅度小，變化周期較短的變化負(fù)荷。不能實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器完成。二次調(diào)整：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)引起頻率變化時(shí)，利用同步器（調(diào)頻器）平行移動(dòng)機(jī)組功頻靜特性來調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率和分配機(jī)組間的有功功率。適應(yīng)于變化幅度大，變化周期較長(zhǎng)的變化負(fù)荷?？蓪?shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。3．從上式可知，要調(diào)整負(fù)荷點(diǎn)的電壓Vi，可有以下措施：（1）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓VG；（2）改變變壓器的變比k1、k2；（3）改變功率分布P+jQ（主要是Q），使電壓損耗△V減?。唬?）改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX（主要是X），減小電壓損耗△V。即主要措施有改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓、改變變壓器分接頭調(diào)壓、利用并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓和利用串聯(lián)電容器補(bǔ)償調(diào)壓。4.在某一切除角，最大可能減速面積恰好等于加