电力系统分析复习讲义1教学提纲

第一章 电力系统概述和基本概念

1、电力系统及其基本元件

2、电力系统由发电机，电力网和负荷组成。

3、电力网由各种电压等级的输配电线路及升降压变压器组成。

4、电压等级和额定电压。用电设备和电力线路的额定电压相同，并容许电压偏移%5±，即额定电压为%5±N U ，常见的用电设备和电力线路的额定电压为(0.38，3，6，10，35，110，220，500)kV 。

5、【简答题】电力系统运行的基本要求 答：(1)保证系统运行的安全可靠性

(2)保证良好的电能质量 (3)保证系统运行的经济性 (4)环境保护问题日益受到人们关注 6、【简答题】电能生产的基本特点 答：(1)电能与国民经济关系密切

(2)电能不能大量储存

(3)电力系统中的暂态过程十分迅速 相关练习

1）电力系统的综合用电负荷加上网络中的功率损耗称为（D ） A.厂用电负荷 B.发电负荷 C.工业负荷 D.供电负荷

2）电力网某条线路的额定电压为Un=110kV ，则这个电压表示的是（C ） A.相电压 B.

3

1相电压 C.线电压 D. 3线电压

3）我国电力系统的额定频率为（C ） A. 30Hz B. 40Hz C. 50Hz D. 60Hz 4）以下（D ）不是电力系统运行的基本要求 A. 提高电力系统运行的经济性 B. 安全可靠的持续供电

C. 保证电能质量

D. 电力网各节点电压相等

5）对（A ）负荷停电会给国民经济带来重大损失或造成人身事故。 A ．一级负荷 B. 二级负荷 C ．三级负荷 D. 以上都不是 6）电力系统由(发电机、电力网、负荷)三部分构成。

7）电力系统的常用额定电压等级有( 10kV 、35kV 、110kV 、220 kV) (至少写出三个)。

8）发电机的额定电压与系统的额定电压为同一等级时，发电机的额定电压与系统的额定电压的关系为（发电机的额定电压比电力线路的额定电压高5%）。 9）电力系统的运行特点是（电能与国民经济关系密切、电能不能大量储存、电力系统中的暂态过程十分迅速、对电能质量的要求比较严格）。

10）我国交流电力网的额定频率为（50）Hz ，容许的正负偏差为（2.0±）Hz 。 11）变压器二次绕组的作用相当于供电设备，额定电压规定比系统的额定电压高（10%）。

12）在我国，110kV 及以上电压等级电网中一般采用的中性点接地方式是（中性点有效接地方式）。

第二章 电力系统元件数学模型

1、电力线路的模型及参数计算方法 (1)线路模型

R

X

j 2

j

B

2j

B

要求的量：l x r Z )j (11+=)(Ω l b Y 1j = )(S 无损耗线路，自然功率的概念

电导则可略去不计，即可以设01=r ，01=g 。显然，采用这些假设就相当于设线路上没有有功功率损耗，

自然功率也称波阻抗负荷。是指负荷阻抗为波阻抗时，该负荷消耗的

功率。如负荷端电压为线路额定电压，则相应的自然功率为c N

n n Z U P S /2

==，由于这时的c Z 为纯电阻，相应的自然功率显然为纯有功功率。

2、变压器等值电路参数的计算方法(考双绕组，三绕组不考) (1)变压器模型

要求的量：

k P 为变压器三相总的短路损耗(kW)；N S 为变压器的额

定容量(MV A)；N U 为变压器绕组的额定电压(kV)。

T X 为变压器一相高低压绕组总电抗)(Ω，N S 为变压器额定容量(MV A)，N U 为变压器绕组的额定电压(kV)。

注意：短路试验可以测定电阻、电抗，即通过短路试验可以求出T R ，T X 。空载试验可以测定电导、电纳，即通过空载试验可以求出T G ，T B 。 3、同步发电机等值电路参数的计算方法 (1)发电机模型

E

G

X R

要求的量：

(%)G X 是以发电机额定容量为基准的电抗百分值，N U 为发电机的额定电压(kV)；N S 为发电机的额定视在功率(MV A)。 4、负荷 (1)负荷模型

L

R L

jX

5、多级电压电力网等值电路和参数计算

(1)画出等值电路图

G

E G jX 3

T Y 3

T Z 2

1Y 1

Z 2

1Y 1

T Y 1

T Z 2

2Y 2Z 22

Y 2

T Y 2

T Z 2

3Y 3Z 2

3Y L

R L

jX

(2)折算到基本级

例：假设线路3-l ，km l 50=，)/(25.01km r Ω=，试计算3l R 。

Ω=?=184.292)121220()37110(502.02

23l R

(3)三相系统的标幺制及其计算

进行电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等进行运算的，称为有名制。

进行电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等的相对值进行运算，称为标么制。定义为

相应的基准值

有名值

标么值=

2、电力系统中五个基准量之间的关系

2

B

B B U S R

R = ； B B B U I S 3=； B B B U I U 3=； B B Z Y 1

=。

1. 下列参数中与电抗单位相同的是（ B ） A. 电导 B.电阻 C ．电纳 D.导纳

2. 三绕组变压器的分接头，一般装在（ B ）

A ．高压绕组和低压绕组 B. 高压绕组和中压绕组 C. 中压绕组和低压绕组 D. 三个绕组都装 3. 双绕组变压器，型等值电路中的导纳为（ A ） A ．GT-jBT

B ．-GT-jBT

C ．GT+jBT

D ．-GT+jBT

4. 电力系统分析常用的五个量的基准值可以先任意选取两个，其余三个量可以由其求出，一般选取的这两个基准值是（ B ） A.电压、电流 B.线电压、三相功率 C.电压、电抗 D.电流、电抗

5. 额定电压等级为500kV 的电力线路的平均额定电压为（ A ）

A. 525kV

B. 520 kV

C. 515kV

D. 500kV

6. 已知某段10kV 电压等级电力线路的电抗X=50，若取SB=100MVA ，UB=10kV ，

则这段电力线路的电抗标幺值为 （ 50 ）2UB SB X X B ==210100

50?=50

7. 电力系统传输中，把（ 01=r ， 01=g ）的线路称为无损耗线路。 8. 自然功率是衡量输电线路传输能力的一个重要数据，（ ）都

可以增大自然功率。

9. 在三相电力线路的等值电抗计算公式中的几何平均距离Deq 的计算公式为（3ca bc ab eq D D D D = ）

10. 线路的末端电压是否总是低于始端电压？为什么？

答：当输送功率大于自然功率时，线路末端电压将低于始端；反之，输送功率小于自然功率时，线路末端电压将高于始端。

11. 同样截面的导线，用于不同的电压等级，其电抗标幺值是否相同？列公式说明。

12. 同容量、同电压等级的升压变压器和降压变压器的参数是否相同？为什么？ 13. 什么是标幺制？标幺值的定义是什么？电力系统中五个基准量之间有什么关系？

14. 如图2-18所示的简单电力系统，画出用有名制表示的等值电路图，发电机用

电压源表示近似,取绕组电阻，负荷用输出功率表示（即不用求）。

变压器T1：10.5/121kV ，60MVA ，?P S=30kW ，US%=10，?P 0=6kW ，I 0%=1.0。 变压器T2：110/11kV ，60MV A ，?P S=30kW ，US%=10，?P 0=5kW ，I 0%=1.0。

第三章 简单潮流计算

1、电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调整、输电效率的概念。 答：

(1)电压降落：U U U U δj 21+?=-，始末两端电压的向量差，仍为相量。其中U ?和U δj 分别为电压降落的纵分量和横分量。

(2)电压损耗：21U U -，始末两端电压的数值差。近似认为U U U ?≈-21，电压损耗常以百分数表示，即100%2

1?-=

?N

U U U U %。 (3)电压偏移：N N U U U 11?=-或N N U U U 22?=-，始端电压或末端电压与线路额定电压的比值。电压偏移也常用百分数表示，即电力线路始端电压偏移百分数为%100%11?-=

?N

N

N U U U U ，电力线路末端电压偏移百分数为 %100%22?-=

?N

N

N U U U U 。 (4)电压调整：220U U -线路末端空载与负载时电压的数值差。不计线路对地导纳时，120U U =，则此时电压调整就等于电压损耗，即21220U U U U -=-。其百分数为

%10020

2

200?-=

?U U U U (5)输电效率：1

2

P P =

η，线路末端输出的有功功率P2与始端输出有功功率P1之比，其百分数为%100%1

2

?=

P P η 2、简单开式网的潮流计算

(1)由电力线路和变压器组成

(2)从后向前逐级计算 (3)从前向后逐级计算

1

U &2

U &R

jX

jB

Y =1

1jQ P +2

2jQ P +S '

'~

①*=?Y U S y 2

~

)(~22jB U S y -=?

②)()(~2

22222

jX R U Q P jX R U S Z I S z ++=

+==? B U jQ P S S S y 2

2222j ~~~-+=?+='' )(~2

22jX R U Q P S Z +''+''=?

③)(2

2

1jX R U Q j P U U +''-''+=& S S Q P S Z ~~j ~111''+?=+=

1

U &R

jX

2

U &2

2jQ P +

)(~2

2

2

222jX R U Q P S Z ++=? )(2

222

1jX R U jQ P U U +-+=& )(~21jB U S y -=? y z S S S S ~~~~21?+?+=

第四章 电力系统潮流的计算机算法

1、求导纳Y 矩阵

4

2

4

Z K

:1

ΛΛ+?=

244411K Z Y ; ΛΛ+=4221Z Y ; K

Z Y Y 1144224?-==

2、电力系统的节点分类(选择)，各有什么特点(简答)

答：①PQ 节点——节点的注入功率P 、Q 均给定，通常负荷节点均为PQ 节点，待求电压大小及相位

②PV 节点——节点的注入有功功率P 是给定的，且节点电压大小给定，通常有无功储备的发电厂可选作PV 节点，待求Q 和相位

③平衡节点——节点电压的大小及相位均给定。潮流分析时有且只有一个。待求P 、Q 。

3、电力网络的数学模型用的是节点电压法。

4、牛顿-拉夫逊法是运用迭代方法求解电力系统的非线性的功率方程组。

5、P-Q 分解法是牛顿-拉夫逊法极坐标的简化。

第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整

1、∑∑↓

∑∑↑>f P P L

G

,(∑G

P

是所有发电厂发出的有功功率的

总和，∑L P 是同系统的总负荷，f 是频率。)

2、电力系统的频率调整(简答)

答：频率的一次调整（或称为一次调频）：指由发电机组的调速器进行的，是对一次负荷变动引起的频率偏移作调整。

频率的二次调整（或称为二次调频）：指由发电机组的调频器进行的，是对二次负荷变动引起的频率偏移作调整。

频率的三次调整（或称为三次调频）：是对三次负荷变动引起的频率偏移作调整。将在有功功率平衡的基础上，按照最优化的原则在各发电厂之间进行分配。

第六章 无功功率与电压的关系

1、∑∑>发出消耗Q Q 时，点电压U 下降。

2、无功功率就地补偿。

3、无功功率电源主要有同步发电机、同期调相机、并联电容器、静止补偿器。

4、什么叫中枢点，几种调压方式，各有什么特点。(简答)

答：电压中枢点是指某些可以反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线。

逆调压，这种最大负荷时升高电压，最小负荷时降低电压的中枢点电压调整方式称“逆调压”。

顺调压，在最大负荷时允许中枢点电压低一些，最小负荷时允许中枢点电压高一些，这种情况下称“顺调压”。

恒调压，在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值，就称恒调压。 5、电力系统的几种主要的调压措施(简答) 答：

改变发电机端电压调压； 改变变压器变比调压； 改变网络中无功功率分布调压；

改变电力线路参数——串联电容器调压。

第七章 序参数和等值电路

1、画出电力系统暂态分析等值电路。(导纳不计，电阻不计)

G

M

)

3(K

正序：

G

E

+-G X 1T X 1

L X 2L X 2

T X M

X +-M

E 三相短路

↓

正序：

G X +-G

E 1T X 1L X 2L X 2

T X M

E

+-M

X 1

K U &+-不对称短路

负序：

G

X 1

T X 1

L X 2

L X 2

T X M

X 2

K U &+-

零序：

G

M

)

1(K Y Y

n

Y /?1

n X Y

Ⅰ

1T X Ⅱ1T X M

X 1

3n X 13L X 2

3L X 0

k U &+-Ⅰ2T X Ⅱ2T X M

X

正序：

+-

+

-1KK X 1

K U &

负序：

+

-

2

KK X 2

K U & 零序：

+

-

KK X 0

K U &

2、什么是对称分量法？它的变换矩阵是什么？P129

答：由一组不对称三相系统的三个相量可以分解出三组对称的正序、负序、零序三相系统的相量；反之由三组对称的正序、负序、零序三相系统的相量也可合成一组不对称三相系统的三个相量，这就是对称分量法。

零序负序正序---????? ??????? ??=?????? ??0210212211111a a a a a a c b a I I I I I I a a a a I I I &&&&&&&&& 21

240j 1

120j 1

1

a I e I

e I I a a a b &&&&οο

===-【ο&&1201

1

超前比a b I I 】。 第八章 电力系统故障的分析与实用计算

1、故障的分类

()()不对称故障、断两相故障、断一相故障纵向故障电力系统断相故障

、两相接地短路、两相短路

、单相接地短路、三相对称短路横向故障电力系统短路故障???

?

?

??????

????????

??214321 2、什么叫无限大容量电源？

答：所谓无限大容量电源，是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，

由短路而引起的电源送出功率的变化S ?(Q j ~

?+?=?P S )，远小于电源的容量S(jQ ~

+=P S )，即S S ?>>，这时可设∞=S ，则称该电源为无限大容量电源。