电力系统计算20198
昆明理工大学820电力系统分析专业课考研真题(2019年)
昆明理工大学2019年硕士研究生招生入学考试试题(A卷) 考试科目代码：电力系统分析考试科目名称： 820考生答题须知1．所有题目（包括填空、选择、图表等类型题目）答题答案必须做在考点发给的答题纸上，做在本试题册上无效。
请考生务必在答题纸上写清题号。
2．评卷时不评阅本试题册，答题如有做在本试题册上而影响成绩的，后果由考生自己负责。
3．答题时一律使用蓝、黑色墨水笔或圆珠笔作答（画图可用铅笔），用其它笔答题不给分。
4．答题时不准使用涂改液等具有明显标记的涂改用品。
一、名词解释（每题3分，共15分）1.额定电压2.逆调压3.耗量微增率4.复合序网5.静态稳定性二、问答题（共60分）1.电力系统有功功率负荷变化情况与电力系统频率的一、二、三次调整有何关系？（10分）2.基本的电能质量指标有哪些？末端用户最常见的电能质量问题是什么？简要分析其产生的原因和解决办法。
（10分）3.试述PQ分解法是如何利用电力系统特征的，与牛顿拉夫逊法相比有何特征？（10分）4.无限大功率电源供电系统三相短路电流的非周期分量出现最大值的条件是什么？（5分）5.同步发电机原始方程中的哪些电感系数与转子位置无关？（5分）6.简答用小扰法分析单机无穷大母线系统平衡点稳定性的基本模型与步骤，且说明计入比例式励磁控制器作用的模型与经典二阶模型的差异。
（10分）7.以单机无穷大母线系统为例，结合图示说明自动重合闸对提高电力系统暂态稳定性的作用。
（10分）三、计算题（共75分）1．某电力网络等值电路如图1所示，图中给出了各支路电抗标么值。
（1）试列出该网络的节点导纳矩阵。
(5分)（2）取节点1为平衡点，节点2为PV点，节点3为PQ点，请写出B’阵与B”阵。
（5分）（3）在空载状态下（各节点初始电压为），节点３突然发生三相短路，求。
（15分）图1。
典型电力系统计算结果分析
典型电力系统计算结果分析Introduction:电力系统计算是电力系统规划和运行中非常重要的一步，通过对电力系统进行计算，可以得到电网的运行状态、电力负荷、线路电流、电压稳定性等关键参数。
在计算过程中，需要对电力系统进行建模，并运用数学方法和计算机技术进行计算。
本文将采用常用的数学方法和计算机软件，对典型的电力系统进行计算，并对计算结果进行详细的分析。
1.电力负荷计算:电力负荷计算是电力系统规划的基础，准确估计电力负荷对于电网的规划、供电能力和电力设备的选型非常重要。
通过对历史负荷数据的统计分析，可以确定电力负荷的日变化曲线、年负荷曲线等。
同时，还需要考虑电力负荷的季节性变化和未来发展趋势。
通过对电力负荷的计算，可以得到电力系统的需求，并为电力供应提供依据。
2.电路参数计算：电力系统中的电路参数计算是基于电路理论和电磁理论的基础上进行的。
常见的电路参数包括电阻、电感和电容等。
电阻的计算可以通过电流和电压的观测值进行计算。
电感和电容的计算可以通过电路的自感和互感参数进行计算，其中自感和互感一般通过实际测量得到。
电路参数的计算结果可以用于电力系统的短路计算、稳态分析和暂态分析等。
3.线路电流和功率计算：线路电流和功率的计算是电力系统的重要组成部分。
在电力系统运行过程中，线路电流是电力设备和输电线路运行正常的基础，而功率是电力设备与系统负荷之间的信息交流。
通过对电力系统中负荷特性、传输线路特性和运行模式的考虑，可以对线路电流和功率进行准确的计算。
线路电流和功率的计算结果可以指导电力系统的运行和规划。
4.电压稳定性计算：电压稳定性是电力系统运行中的重要问题。
电力系统中电压的稳定性直接关系到电力设备的运行和负荷供应的稳定性。
通过对电力系统中负荷变动、电源变动和线路电阻、电抗的考虑，可以对电力系统的电压稳定性进行计算。
电压稳定性计算可以指导电力系统的调度和运行，并为电力设备的选型提供依据。
Conclusion:电力系统的计算结果分析是电力系统规划和运行中的关键步骤。
《电力系统计算》课件
电力系统计算方法
1
短路计算方法
2
短路计算是电力系统保护和控制的基础，
深入理解短路计算原理和应用可以帮助
你更好地规划电力系统的保护和控制方
3
案。
潮流计算方法
潮流计算方法是电力系统分析和优化的 核心技术，了解其原理和应用可以帮助 你更好地理解电力系统的稳定性和可靠 性。
电力系统稳定计算
电力系统稳定计算是电力系统安全和可 靠运行的基础，了解稳定计算原理和方 法可以帮助你更好地规划和管理电力系 统。
电力市场
市场概述
电力市场是电力系统管理和 运营的重要手段之一。了解 电力市场的背景和概况可以 帮助你更好地参与电力市场 的生态建设。
市场运行机制
电力市场的运行机制影响着 电力价格和供需关系。了解 其机制和特点可以帮助你更 好地把握市场状况和形势。
市场结构和参与主体
电力市场的结构和参与主体 在不断变化和演化。了解其 变化和趋势可以帮助你更好 地理解电力市场的发展和未 来。
电力系统控制
频率和电压控制
频率和电压控制是电力系统稳定和安全运行的重要 手段。了解其控制原理和方法对于保障电力系统的 稳定性和安全性至关重要。
暂态稳定控制
暂态稳定控制是电力系统保障运行安全和可靠性的 重要技术之一。了解其控制原理和方法可以帮助你 更好地规划和管理电力系统。
电能质量控制
电能质量控制是电力系统控制的重要组成部分。了
结语
回顾课程内容
在本课程中，我们全面了解了电力系统的组成、参 数、模型、计算方法、控制和市场等方面的知识， 为未来的电力系统工作做好了准备。
展望电力系统的未来发展
电力系统未来的发展趋势是智能化、可持续化和互 联网化。了解电力系统的未来发展趋势可以帮助你 更好地规划和推进电力系统建设和管理。
某煤矿供电系统设计计算示例
某煤矿供电系统设计计算示例某煤矿供电系统设计计算示例一、供电系统的拟定1、地面主供电线路（详见供电系统图）根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，一是由永安变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路；二是由元门坝变电站向五一煤矿地面配电室输送的6KV供电线路。
2、矿井主供电线路详见供电系统图）根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，第一条：采用ZLQ50mm2铠装电缆从地面10KV站向+510中央变电所供6000V电源，电缆长度为1200m。
第二条：采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+350中央变电所供6000V电源，电缆长度为1700m。
第三条：采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+200中央变电所供6000V电源，电缆长度为2200m；从+200中央变电所采用VUZ35mm2铠装电缆向南翼采区变电所供6000V电源，电缆长度为2300m。
2、联络电缆供电情况：+510水平中央变电所与+350水平中央变电所联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m；+350水平中央变电所与+200水平中央变电所的联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m。
二、各中央变电所变压器容量的计算1、+510中央变电所变压容量的计算P510=ΣPeKx÷Cosψpj其中ΣPe=P1+P2+P3，P1=130KW为2m绞车负荷；P2=75KW为1.2m人车负荷；P3=30KW为照明等其它负荷。
则ΣPe=130+75+30=255KW；Kx=0.7，Cosψpj=0.7P510=235×0.7÷0.7=235KVA＞180KVA。
由于考虑到1.2m绞车是专提升人员用，故该变电所采用两台变压器分别向2m绞车和1.2m绞车供电。
即一台180KVA和一台100KVA 的变压器。
电力建设工程概算定额说明及计算规则(2019年版)共37页文档
总说明一、《电力建设工程概算定额（2019年版）》共分三册，包括：第一册建筑工程第二册热力设备安装工程第三册电气设备安装工程二、本册为第一册《建筑工程》（以下简称定额）。
本定额适用于新建或扩建的单机容量50~1000MW级机组的火力发电厂工程和35~500kV变电站工程、换流站工程、通信中继站工程。
三、本额定以电力建设工程预算定额（2019年版）为基础，依照现行的（截至2019年底颁发的）技术规程、规范，对电力行业建筑工程作合理划分后综合编制而成。
它是初步设计阶段工程概算的编制依据；是初步设计阶段工程招标标底、投标报价编制的参考依据；是施工图阶段通过合同约定，按照概算定额工程量计算规则计算工程量，进行结算和决算的依据。
四、本定额编制基础及主要依据：1、火力发电工程建设预算编制与计算标准（2019年版）2、电网工程建设预算编制与计算标准（2019年版）3、电力建设工程预算定额第一册建筑工程上册、下册（2019年版）4、2000年以来电力工程施工图设计图纸（包括发电、变电、换流站、通信中继站工程施工图纸）5、电力工程施工方案（包括施工组织设计、施工技术标准、施工措施方案）五、本定额编制中所考虑的工程量是根据近年来各地区的典型设计和有代表性的工程项目的施工图设计综合取定的。
六、本定额价格水平的取定：1、综合工日单价为电力行业定额基准人工单价。
本定额中的综合工日单价为26元/工日。
2、本定额的材料单价，以北京地区2019年一季度预算价格为基础综合取定。
3、施工机械台班单价按照《电力建设工程施工机械台班费用定额（2019年版）》取定。
七、定额重要内容说明：1、定额综合考虑了施工中的水平运输、垂直运输、建筑物超高降效等因素，使用定额时不做调整。
施工用的脚手架（包括综合脚手架和单项脚手架）已经综合在相应的定额子目中，其费用不再单独计算。
2、当工程采用商品混凝土时，其商品混凝土增加的费用按照价差处理。
混凝土使用搅拌楼集中搅拌、罐车（搅拌车）运输、混凝土泵车浇注时，需要增加混凝土施工费用。
第四章+电力系统潮流的计算机算法(夏道止版)
电力网络方程指将网络的有关参数和变量及
其相互关系归纳起来组成的，反映网络特性 的数学方程式组。如节点电压方程、回路电 流方程，割集电压方程。相应有：
（1）节点导纳矩阵
（2）节点阻抗矩阵
（3）回路阻抗矩阵
5
一、用节点导纳矩阵表示的网络方程式 网络元件：恒定参数
～ 电力网
发电机：电压源或电流源
U1
~
~
y12 y10
U1
~ SL1 PL1 jQL1
y20 y1
2
(b)简 单系 U2 2 统的 等值 ~ SL2 PL2 jQL2 网络
U2
S 1 Y11U 1 U 1 Y12U 2 U 1 S 2 Y21U 1 U 2 Y22U 2 U 2
1
2
y10
y13 y12
3
y23
y20
I2
y12 (U2 U1 ) y20U2 y23 (U2 U3 ) I2 y13 (U3 U1 ) y23 (U3 U2 ) y34 (U3 U4 ) y30U3 I3 y (U U ) y U I
U1
Y11 y10 y12 G11 jB11 Y22 y20 y12 G22 jB22 Y12 Y12 y12 G12 jB12
* *
G 2
等值电源功率
U2
等值负荷功率 ~ ~ SL1 PL1 jQL1 SL2 PL2 jQL2
j
互阻抗 U i Z i 1 I1 Z i 2 I 2 Z ij I j Z in I n if k i n Z ij I j ( i 1, 2, , n) Ui Z ik j 1 I
【2019年整理】电力系统安全稳定计算规范
电力系统接线和运行方式
电力系统各元件及其控制系统的模型和参数 负荷模型和参数 故障类型和故障切除时间 重合闸动作时间 继电保护和安全自动装置的模型和动作时间等。
（2）事件类
3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件
3.1.2 应通过建模研究和实测工作，建立适用于电力系统安 全稳定计算的各种元件、控制装置及负荷的详细模型和 参数。计算分析中应使用合理的模型和参数，以保证仿
3.4 故障类型、地点、重合闸及故障切除时间 3.4.1 故障地点和故障类型 故障地点应选取对系统稳定不利的地点。线路故障一般 应选在线路两侧变电站出口，变压器故障一般应选在高 压侧或中压侧出口，因主变低压侧切除故障时间较长， 有时会成为制约故障，低压侧故障切除时间按实际情况 确定，发电机出口故障应选在升压变高压侧出口。 故障类型应根据《电力系统安全稳定导则》的要求，根 据计算的具体需要选取（三级安全稳定标准）。
第一级安全稳定标准 正常运行方式下的电力系统受到下述单一元件故障扰动后， 保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，必
须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电，其它元件不 超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸。
任何线路单相瞬时接地故障重合成功；
同级电压的双回或多回线和环网，任一回线单相永久故障 重合不成功及无故障三相断开不重合；
3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件
《电力系统安全稳定导则》规定： 电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级：
第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电； 第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷； 第三级标准：当系统不能保持稳定运行时，必须防止
系统崩溃并尽量减少负荷损失。
电力系统短路电流计算例题与程序
电力系统短路电流计算例题与程序佘名寰本文用导纳矩阵求逆计算节点阻抗矩阵，运用复合序网络图计算各节点对称故障和不对称故障时短路电流、节点电压和各支路故障电流。
2、1用阻抗矩阵计算短路的基本公式：⑴ 节点三相对称短路，注入节点的短路电流 Id=-Vd(0)/Zdd (2-1)式中Vd(0)故障点在短路发生前的电压，简化计算时Vd(0)=1 Zdd 故障点d的自阻抗负号表示电流从节点流出故障点短路电流在各节点所产生的电压分量 V=ZI (2-2)式中 Z 节点阻抗矩阵 I 节点注入电流的列矩阵当只有一点故障时上述电压分量为Vi(d)=ZdiId (i=1,2,3,………n) (2-3)式中 Zdi 故障点d与节点i的互阻抗短路故障后的节点电压Vi=Vi(0)+Vi(d)(2-4)式中VI(0)节点i 故障发生前的电压短路故障时通过各支路的电流Iij=(Vi-VJ)/zij （2-5）式中zij 联系节点i和节点j的支路阻抗⑵ 单相接地短路故障点的电流和电压：A相单相接地故障Ia0=Ia1=Ia2=6)Zdd0, Zdd1, Zdd2-----零序、正序、负序网络故障节点的自阻抗Va0= Zdd0 Ia0 (2-7)Va1=Va1(0)+Zdd1Ia1 (2-8)Va2= Zdd2 Ia2 (2-9)Ia=3Ia1 (2-10)⑶ 两相接地短路：B．C相短路接地故障增广正序网的综合等值阻抗Z∑Z∑=Zdd0Zdd2/(Zdd0+Zdd2)(2-11)Ia1=12)Ia0=13)Ia2=14)Ib=Ia0+a2Ia1+aIa2 (2-15)a=(-1/2+j√3/2)a2=(-1/2-j√3/2)⑷ 两相短路：B、C两相短路故障 Ia1=Ia2=18)Ib=j√3Ia1 (2-19)⑸ 支路i～j间的某一点d发生故障时，视d点为新的节点d 点与节点k的互阻抗Zdk Zdk=(1-L)ZIK+LZjk (2-20)d 点的自阻抗Zdd Zdd=(1-L)2Zii+L2Zjj+2L(1-L)ZIJ+L(1-L)zij (2-21)式中 L 为端点i到故障点d的距离所占线路全长的百分数ZIK，Zjk 分别为节点i和节点j与节点k的互阻抗 Zii，,Zjj 为节点i和节点j的自阻抗 ZIJ 为节点i与节点j的互阻抗 zij 是节点i和节点j间的线路阻抗2、2 短路电流计算时用导纳矩阵求逆计算节点阻抗矩阵参考文献①介绍了从网络的原始阻抗矩阵求节点导纳矩阵的方法和相关程序。
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电源电压Vre为 f和内阻X为 e的调相机：
V Vref XeISVC
当系统电压的变S化 VC的 超控 出制范围S时 VC即 ，成为
固定电X抗 或X 2020/5/20
SVCmin SVCmax
2）含SVC的电力系统潮流计算
SVC属并联装置，相当并联在节点上的一个电容或电抗，向系统 注入或吸收无功功率，以维持节点电压稳定。 潮流计算中，将装有SVC的节点作为PV节点处理即可。算出节点
PlP X TCSC
VlV P X2
TCSC
sin lp
旁路模式。
等值电抗：X TCSC K X C
1
XC
C
K
1
2
2 2 cos2
2
1
2 1
(tg
tg )
sin
2
0
1 LC 20020/5/20
调整即可改变等值电抗，从而使线路等值电抗
成为一个可控参数。
比较小时，K 0,容性；
比较大时，K 2020/5/20
0,感性；
2）含TCSC的电力系统潮流计算 STATCOM属串联装置，相当于串联在线路中的一个可变电抗。
无功Qin后，即可算出导通角
当Qin超过SVC的最大容量时，SVC将改为定无功功率输出，此时， 将装有SVC的节点也将改为PQ节点，重新计算潮流。
2020/5/20
二、含STATCOM的电力系统潮流计算
1） STATCOM的数学模型 也称ASVG，采用全控型器件，比SVC的运行范围更宽、调节速度更快！ 下图中的STATCOM相当一个自换相的电压型三相全桥逆变器。稳态时：
1）给出潮流目标值，通过潮流计算获得柔性输电元件的控制参数； 2）给出柔性输电元件的控制参数，通过计算获得潮流，一般用于数
学优化。
2020/5/20
一、含SVC的电力系统潮流计算 1）SVC的数学模型
2020/5/20
TCR等值基波电抗：
XL2 sL i2n,0,2
TCR从系统吸收的无功：
Q LV & I& L *1XV L22 siL n2V2
算出节点无功Qin后，解出逆变器输出电压相位后在求出方波宽度
当Qin超过STATCOM的最大容量时， STATCOM将改为定无功功 率输出，此时，将装有STATCOM的节点也将改为PQ节点，重新 计算潮流。
2020/5/20
三、含TCSC的电力系统潮流计算 1） TCSC的数学模型
0，电抗器退出运行，阻断模式； =/2，电抗器与电容器并联，
V ASVG
Vs
sin ( sin
)
KVC sin 2
VC
V S sin ( ) K sin sin ( / 2 )
Q V V x V 2020/5/A20S V G
ASVG
s
s
2）含STATCOM的电力系统潮流计算 STATCOM也属并联装置，相当并联在节点上的一个电容或电抗 ，向系统注入或吸收无功功率，以维持节点电压稳定。 潮流计算中，也将装有STATCOM的节点作为PV节点处理即可。
Plp Pc
2020/5/20
V lV p X TCSC
sin lp 0
由于增加了状态变量XTCSC，雅可比矩阵将增加一阶。 新增的一列中将有如下三个非零元素：
Q l
X TCSC
Vl X2
TCSC
V l V p cos lp
Q p
X TCSC
Vp X2
TCSC
V p V l cos pl
P pl
V lV p X TCSC
sin
pl
Q pl
Vp X TCSC
( V p V l cos pl )
2020/5/20
不与 TCSC 直接相连节点的功率方
程式：
Pi
Pis
Vi
Vj
ji
G ij
cos
ij
B ij
sin
ij
0
Q i Q is V i V j G ij sin ij B ij cos ij 0
电力系统的运行参数和/或网络参数，从而优化电力系统的运 行状态，提高电力系统的输电能力。
2020/5/20
已在实际工程中大量应用的有:
1)静止无功发生器(SVC); 2)晶闸管控制的串联电容器(TCSC); 3)静止同步补偿器(STATCOM)。
初步应用的有：
统一潮流控制器（UPFC）。
含FACTS的潮流计算或控制问题的分类：
TSC运行方式：
（1） 退出；
（2）投入 ，注入系统：
QC CV2
SVC注入系统无功：
Q SV C Q CQ L C 2 sL i2 n V 2
SVC的等值电抗：
X SV C C 2 sL i2 n 12 s i2 n L 2L C
2020/5/20
当系统电压 SV在 C的控制范围内变S化 VC可 时以 ，看成
jl
Pp P ps V p V j G pj cos pj B pj sin pj 0
j p
Q
p
Q ps
Vp X TCSC
V p V l cos pl V pV m G pm sin pm B pm cos pm 0
由于未知数 X TCSC 而增补的方程为：
ji
与 TCSC 直接相连节点 l、 p 的功率方程式：
Pl Pls Pc V l V j G lj cos lj B lj sin lj 0
jl
Q
l
Q ls
Vl X TCSC
V l V p cos lp V l V j G lj sin lj B lj cos lj 0
3-8 含柔性输电元件的电力系统潮流计算
系统需求： 由于负荷大幅度增加，希望提高已有交流线路的输电能力。
传统电力系统运行状态调整方式的缺点： 分接头调节、串补电容、并联补偿通过机械装置投切，速
度慢，且不能灵活调整，系统潮流分布为自由潮流，线路的 同步稳定极限远小于热稳极限，输电能力没有充分发挥。
柔性输电技术的作用： 利用大功率电力电子元器件构成的装置来控制或调节交流
潮流计算中，增加节点p，利用替代的方法，拆去TCSC支路，并用 节点l、p的注入功率来模拟TCSC这一可变电抗。 注意修改节点导纳矩阵！！
2020/5/20
节点 l 流出的功率：
P lp
V lV p X TCSC
sin
lp
Q lp
Vl X TCSC
( V l V p cos lp )
节点 p 流出的功率：