《电力系统分析》三峡大学复试考试试卷(B卷)答案
2008年春季学期
《电力系统分析》课程考试试卷(B 卷)
参考答案及评分标准
命题教师 李咸善 审题教师 杨力森
一、简答题(每小题5分，共40分)
1、变压器等值电路参数有哪些？各描述什么物理现象？ 答：电阻、电抗、电导、电纳 （1分）
1、电阻 反映了变压器绕组的热效应，短路损耗或铜耗。（1分）
2、电抗 反应变压器的短路电压损耗。（1分）
3、电导 反映变压器的开路损耗，铁耗。（1分）
4、电纳 反映变压器的激磁效应，即建立磁场，实现能量传递。（1分）
2、电压降落、电压损耗、电压偏移是如何定义的？
答：电压降落 ：指的是线路始末两端的电压相量差12()U U -或dU 。（1分）
电压损耗 ：指的是线路始末两端的电压数值差12()U U -（2分）
电压偏移 ：指的是线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差1()N U U -或
2()N U U -，也常以百分值表示。（2分）
3、电力系统常见的无功电源有哪些？无功功率主要取什么作用 答：1、发电机（1.5分）
2、调相机（1.5分）
3、补偿设备调压：如并联电容器、无功电源发生器等。（2分）
4、简述牛顿-拉夫逊法潮流计算的主要步骤。
答：1）输入网络的原始参数，包括节电编号及分类； 2）形成节电导纳矩阵；（1分） 3）给定个节点变量的初始值； 4）置迭代次数k=0；（1分） 5）计算功率误差；
6）判断功率误差是否在要求的范围内，如果满足则转向11）步，否则进行下一步；（1分）
7）计算雅可比矩阵元素；
8）解修正方程，求出变量的增量；（1分） 9）计算个变量修正值；（1分） 10）置迭代次数k=k+1，返回5）； 11）计算整个系统的所有相关变量。（1分）
5、派克变换的物理意义？
答：在abc 三相系统中，发电机的电压方程都是一组时变系数的微分方程，用这种方程分析发电机的运行状态十分困难。（2分）
物理意义：在任一瞬间，将abc 三相绕组等值成为d 、q 两个绕组，并分别放置在该瞬间转子的d 轴方向和q 轴方向上，使发电机的电压方程转换为常系数的方程，便于分析问题。（3分）
6、什么是电力系统的一次调频和二次调频？
答：一次调频：当系统负荷发生波动时，首先，系统中发电机的转子动能发生变化（通过转速变化），维持系统的功率平衡，发电机转速的变化导致了系统的频率变化，进一步通过发电机调速系统的调节作用和负荷本身的调节作用，使系统频率向着靠近初始频率变化，由于调速器的有差调节，系统频率不能恢复到额定值。（2.5分）
二次调频：在一次调频的基础上，人为或自动指定调频机组或调频厂，强制性的增发或少发功率，完全或部分承担系统的负荷变化，使系统的频率恢复到要求的范围内。（2.5分）
7、电力系统潮流计算中，节点分哪几种类型？各有什么特点？
答：电力系统潮流计算中，网络中的节点分为PQ 节点、PV 节点和平衡节点。（2分）
PQ 节点：给定节点的注入有功功率和注入无功功率i i P Q 、，待求的是节点电压的大小i U 和相位i δ。（1分）
PV 节点：给定节点的注入有功功率i P 和节点电压的大小i U ，待求的是节点注入无功功率i Q 和节点电压的相位i δ。（1分）
平衡节点：一般只设一个。节点电压的大小和相位s s U δ、都是给定的。待求量是节点注入有功功率和节点注入无功功率（1分）
8、什么是对称分量法？序阻抗的基本概念如何？
答：在三相系统中，任何一组不对称的三个相量（电流、电压）可分解为三组分别对称的分量（正序、负序和零序分量），再利用线性电路的叠加原理，对这三组对称分量分别按三相对称电路进行求解，然后对其结果进行叠加。
正序分量：a 、b 、c 三相幅值相等，相位为a 相超前b 相120°，b 相超前c 相120° 负序分量：a 、b 、c 三相幅值相等，相序与正序相反
零序分量：a 、b 、c 三相幅值、相位均相等 （3分）
三相对称元件各序的许阻抗分别为元件两端同一序的电压降与电流的比值（2分）
二、10kV 线路的等值电路如图所示，已知末端电压为10kV 。试求始端电压大小？（12分）
解： *
2122'S U U Z U ?
?
???
?=+ ???
（6分）
2+j4Ω 10kV 4-j3MV A
4310(24)
10
9.6 2.29.84812.91
j j j +=++=+=∠ （6分） 或者求0.4U ?=-、 2.2U δ=。
三、写出下图的节点导纳矩阵？若节点2为PQ 节点，其节点注入功率为P+jQ ，写出极坐标下该节点的有功功率和无功功率方程（12分）
解：
1、网络的节点导纳矩阵 以大地为参考节点，
111213538y y y j j j =+=--=- (1分)
222123202457y y y y j j j j =++=--=-（1分） 333132303425y y y y j j j j =++=--+=- （1分）
12125y y j =-=（1分）；13133y y j =-=（1分）；23234y y j =-= （1分）
853574345j j
j Y j j j j j j -?? ?
=- ? ?-??
（2分）
2、节点2的功率方程
节点2的注入功率为P+jQ ，该节点的功率方程为
3,2,1,sin )sin cos (P 22
2222
2222==+=∑∑∈∈j B U U B G U U j j j j j j j j j j θθθ（2分）
3,2,1,cos )cos sin (Q 22
2222
2222=-=-=∑∑∈∈j B U U B G U U j j j j j j j j j j θθθ（2分）
带入导纳值后，
23322112sin 3sin 5P θθU U U U +=；233221122
2
cos 3cos 57Q θθU U U U U --=（2分）
四、两系统由联络线连接为一联合系统。正常运行时，联络线上没有交换功率流通。两系统的容量分别为1500MW 和1000MW ，各自的单位调节功率（分别以两系统容量为基准值的标么值）如下图。系统原频率为50Hz 。设A 系统负荷增加100MW ，试计算下列情况下的频率变化和联络线上流过的交换功率。（12分）
（1）A 、B 两系统机组都参加一次调频；
（2）A 、B 两系统机组都参加一次调频，B 系统并有机组参加二次调频，增发60MW 。
解：计算单位调节功率的有名值
)/(2650
1000*3.1P *K K )/(400501000*20P *
K K )/(45501500
*5.1P *K K )/(750501500*25P *K K NB LB *LB NB GB *GB NA LA *LA NA GA *GA Hz MW f Hz MW f Hz MW f Hz MW f N N N N ============；；（2分）
（1）A 、B 两系统机组都参加一次调频
A 、
B 两系统负荷变化量：MW DA 100P =?，0=?DB P ； A 、B 两系统均无二次调整：0=?=?GB GA P P
A 系统频率调节效应系数：)/(79545750Hz MW K K K LA GA A =+=+=，（1分）
B 系统频率调节效应系数：)/(42626400Hz MW K K K LB GB B =+=+=；（1分） A 系统净负荷变化：MW P P P GA DA A 1000100=-=?-?=?，（1分） B 系统净负荷变化：MW P P P GB DB B 000=-=?-?=?；（1分） 整个系统的频率变化量：Hz K K P P f B A B A 082.04267950
100-=++-=+?+?-
=?（1分）
联络线上的交换功率：MW K K P K P K P B A A B B A ab 89.34426
795100
*4260*795-=+-=+?-?=
?（1
分）
（2）A 、B 两系统机组都参加一次调频，B 系统并有机组参加二次调频，增发60MW
j2
1
A 系统净负荷变化：MW P P P GA DA A 1000100=-=?-?=?，（1分）
B 系统净负荷变化：MW P P P GB DB B 06060-=-=?-?=?；（1分）
整个系统的频率变化量：Hz K K P P f B A B A 8230.0426
7950
6100-=+--=+?+?-
=?（1分） 联络线上的交换功率：MW K K P K P K P B A A B B A ab 73.96426
795100
*42606*795-=+--=+?-?=?（1
分）
五、试画出图示系统K 点发生不对称短路后的正序、负序和零序网络。（12分）
解：
1、 正序网络等值电路（4分）
2、 负序网络等值电路（4分）
3、 零序网络等值电路（4分）
六、某发电机通过网络向一无穷大母线输送的功率P 0=1.0，正常运行时的功率极限P IM =1.8，发生故障后的功率极限P IIM =0.4，故障切除后的功率极限P IIIM =1.4，试计算为保持暂态稳定时的极限切除角δcm 。 (12分)
解：1
001
sin
33.7491.8δ-== (2分) 0101180sin 134.421.4
h δ-=-= （2分）
00
()cos cos cos T h IIIM h IIM cm IIIM IIM
P P P P P δδδδδ-+-=
- （5分）
1.0**(134.4233.749) 1.4*cos134.420.4*cos33.749
180
0.44451.40.4
π
-+-=
=-（1分）
063.61cm δ= （2分）
N j3X
1B Z L Z
0U ?
2B Z
）
（-1G Z 1B Z
L Z
2B Z ）（-2G Z
1E G ?
1B Z
L Z
2B Z
2E G ?
）
（+2G Z ）（+1G Z