华北电力大学电力系统分析14年真题及答案.pdf

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1、华北电力大学 2014 年硕士研究生入学考试初试试题考试科目：811 电力系统分析基础一、一、判断题（判断题（1515 分分)1.电力系统是指所有电源、电网、负荷及储能设备的总和（)2.电力系统总装机容量是指该系统实际安装的发电机组额定有功功率总和（）3.有备用接线系统的供电可靠性高于无备用接线系统（)4.对于电压在 110kV 及以上的电网,由于电压较高，因此采用中性点不接地方式(）5.中性点不接地系统当发生单相接地后，线电压仍三相对称（)6.超导输电引起损耗低，输送容量大，是未来电力输送的发展方向()7.同杆架设的双回输电线路的互感可以忽略不计，不影响线路的正常参数（）8.线路的电导主要是

2、由绝缘子的泄漏电抗和导线换位决定的（）9.输电线路的末端电压有时会高于始端（）10.电力系统的功率平衡主要是靠储能系统实现的（）11.电力系统的电压水平主要决定于系统的频率特性（）12.当系统无功功率不足时，应考虑改变变压器分接头调压（)13.电力系统短路故障发生几率最大的是相间短路（）14.电力系统发生短路相当于改变了电网的结构,必定会引起系统中功率分布的变化（）15.无限大功率电源可以看做是由多个有限功率电压并联组成，因而其内阻抗为零,电源电压保持恒定(）二、二、不定项选择题（不定项选择题（2020 分分)16.我国目前最高的交流系统电压等级为（C）A.500kVB。750kVC。1000

3、kVD.1150kV17.对电力系统运行的基本要求包括(ABC)A.保证可靠持续的供电B.保证良好的电能质量C.努力提高电力系统运行的经济性D.提高系统电压等级18.与有备用接线比起来，无备用接线的特点是（BC）A.可靠性高B.经济C.简单D.电能质量好19.在同一电压等级中，各种电器设备的额定电压（D）A.相互独立B.完全相同C。完全不相同D.不完全相同20.假定选取系统容量基准值为 100MW,电压基准值为 500kV，那么标幺值为 1p。u 的电阻(B）欧姆A.500B.250C。0。02D。0。00221.在电力系统中最多的节点类型是（A）A.PQ 节点B。PV 节点C.平衡节点D.参

4、考节点22.一台额定功率为 50MW 的发电机带一个 40MW 负荷运转，发电机的调差系数为 4%，负荷的单位调节功率为 1。5MW/HZ，那么系统的单位调节功率为（C）MW/HZ。A.32。75B。29。75C.26.5D.23。523.电力系统的无功电源，除了发电机之外，还有（ABCD)A.串联电容器B。并联电容器C。SVCD.STA TCOM24.影响变压器零序电抗参数的主要因素有(ABCD）A.绕组连接方式B.中性点接地方式C.铁芯结构D.外电路连接方式25.架空输电线路的避雷线对其零序阻抗的影响是（B）A.增大线路的零序阻抗B.减小线路的零序阻抗C.无影响D.不确定三、三、简答和简单

5、计算题（简答和简单计算题（3535 分）分）26.26.（7 7 分）试比较潮流计算中的牛顿拉夫逊法和分）试比较潮流计算中的牛顿拉夫逊法和 PQPQ 分解法的差别及其联系。分解法的差别及其联系。答：（1）数学方法：牛拉法有直角坐标和极坐标两种形式；PQ 分解法只有极坐标形式且是在考虑:错误错误!输电网中电压相角只与有功有关，电压幅值只与无功有关；2错误错误!线路两端电压相角改变量很小（ij 0）,节点注入无功(QiUiBii）化简后得到。（2）计算速度与内存:牛-拉法在每一次迭代后都要重新形成雅克比矩阵并对其求逆;PQ 分解法的雅克比矩阵为固定矩阵，每次迭代后不需要重新计算，因此计算速度快，所

6、需要的内存也较小。（3）适用范围：牛-拉法的适用范围较广；PQ 分解法由于考虑了 R X 的条件，因此只适用于配电网中。（4）计算精度:由于两种方法迭代停止的条件相同，因此计算精度相同。27.27.（8 8 分）三个负荷分）三个负荷1 1、2 2、3,3,并联接在电压为并联接在电压为 480V480V 的电源上，如图所示，负荷的电源上，如图所示，负荷1 1 的有的有功功率为功功率为 12KW12KW，无功功率为，无功功率为 6.667kVar6.667kVar，负荷，负荷 2 2 的功率为的功率为 4KV4KVA A，功率因数为，功率因数为 0 0。9696，负荷，负荷 3 3 只有有功功率只

7、有有功功率 15kW15kW。试计算三个负荷的等值阻抗。试计算三个负荷的等值阻抗 R+jXR+jX。+Z1Z2Z3-答：*)*I S U(YUS U2Y*Y S*/U2（1）阻抗 Z1：S UR jX 1/Y U2/S*0.482(12 j6.667)100014.67 j8.15()（2）阻抗 Z2：P jQ S cos jS sin 4(0.96 1 0.962)3.84 j1.12(KVA)同阻抗 Z1：R jX 1/Y U2/S*0.482(3.84 j1.12)100055.3 j16.13()（3）阻抗 Z3：计算公式同阻抗Z1：R 1/Y U2/S*0.48215100015.3

8、6()28.28.（1010 分）某分）某 4 4 节点电力系统如下：节点电力系统如下：1243数据表（标幺值）数据表（标幺值）首节点首节点末节点末节点R RX XB B1 12 20.0040.0040.05330.05330 02 23 30 0。02020 0。25250.220.223 34 40 0。01010.150.150 0。1111（1 1）（5 5 分分)写出节点导纳矩阵写出节点导纳矩阵 Y Ybusbus（2 2）（5 5 分分)写出节点写出节点 1 1 和节点和节点 2 2 之间的支路改成如下所示的变压器支路，其变比为之间的支路改成如下所示的变压器支路，其变比为1.04

9、1.04：1 1。即：。即：11.04:1Z=0.04+j0.05332求新的节点导纳矩阵求新的节点导纳矩阵 Y Y。答：（1）相连的节点为 1-2,2-3，34，首先将表格中的阻抗化为导纳：y121/(R12 jX12)1/(0.004 j0.0533)1.4 j18.66y231/(R23 jX23)1/(0.02 j0.25)0.32 j3.97y341/(R34 jX34)1/(0.01 j0.15)0.44 j6.6411b22 b33 j0.22 j0.11,b33 b44 j0.11 j0.05522按照节点导纳矩阵的形成过程，有：Y11 y121.4 j18.66，Y12 y1

10、2 1.4 j18.66Y22 y12 y23 b22(1.4 j18.66)(0.32 j3.97)j0.111.72 j22.52Y23 y23 0.32 j3.97Y33 y23 y34 b33 b33(0.32 j3.97)(0.44 j4.64)j0.055 j0.11 0.76 j10.45Y34 y34 0.44 j6.64Y44 y34 b44(0.44 j6.64)j0.0550.44 j6.59由以上参数得系统节点导纳矩阵得：00 1.4 j18.661.4 j18.661.4 j18.661.72 j22.52 0.32 j3.970Ybus0 0.32 j3.970.7

11、6 j10.45 0.44 j6.6400 0.44 j6.640.44 j6.59（2）U11I1k:1U1I1ZI2U22推导此类理想变压器的 型等值电路：1 列写电压电流方程：111I U U2112U1 kU1,I1I1k ZkZ用U1、U2表示I1、I2(1)kU IZ U,I II kI 1U 1U212211211kZZ2 推导 型等值电路标准形式，如下：U11I1I10y10I12y12I21I20y20I2U22根据标准形式的电压电流方程,如下:I1 I10 I12 U1 y10(U1U2)y12I1(y10 y12)U1 y12U2(2)I I I U y(U U)yI y

12、U (y y)U202122021121212012222式（2)与式（1）对应，可得:111 k11.04y10k2ZkZk2Z1.042(0.004 j0.0533)0.05 j0.6911k 11.04 1 0.05 j0.72y20ZkZkZ(0.004 j0.0533)111.35 j17.94y12kZ1.04(0.004 j0.0533)修改节点导纳矩阵：Y11 y12 y10(1.35 j17.94)(0.05 j0.69)1.3 j17.25Y12 y12 1.35 j17.94Y22 y12 y20 b22(1.35 j17.94)(0.05 j0.72)j0.111.72

13、 j22.52其余矩阵元素不改变,则新生成的节点导纳矩阵 Y 如下:1.35 j17.9400 1.3 j17.251.35 j17.941.72 j22.52 0.32 j3.970Y 0 0.32 j3.970.76 j10.45 0.44 j6.6400 0.44 j6.640.44 j6.5929.29.（1010 分）分）计算系统的三相短路电流的非周期分量及冲击电路计算系统的三相短路电流的非周期分量及冲击电路.已知断路器已知断路器 CBCB 的断路的断路容量为容量为 25000MV25000MVA.A.GGTd(3)LCBSS30MWcos=0.8xd=1.0答：40MW10.5/1

14、21Uk(%)=1180kmx1=0.4/km将发电机，变压器，线路和系统S 的参数标幺化：取 SB=40MVA，UB=Uav则xG xdPG/cos40401.01.067,xT 0.11 0.11SB30/0.840 xL xLSB40 0.480 0.09722Uav115当 CB 断路器右侧短路时，xS111 0.0016IkSCB/3Uav2500040S/3UBav画出系统等值电路图，如下：j1.067Gj0.113)I(dkj0.097j0.0016S3)由上图可计算出：I(dk111.01(j1.067 j0.11)/(j0.097 0.0016)SB3Uav11.01403

15、115 2.21(kA)3)3)I(dk将标幺值转化为实际值：I(DK3)1.82.213.98(kA)取冲击系数 KM=1.8，则冲击电流为：iM KMI(DK四、四、计算题计算题(80(80 分）分）；如；如30.30.（2020 分）分）长度为长度为 200km200km 的单回输电线路，的单回输电线路，已知线路末端负荷已知线路末端负荷S2和末端电压和末端电压U2图所示，线路参数为：图所示，线路参数为：r r1 1=0=0。1515/km/km，x x1 1=0.45=0.45/km/km，b b1 1=2.5106S/km.S/km.试求试求和始端功率和始端功率S1。线路始端电压线路始

16、端电压U1U1 210kVU2S1答：本题为已知末端电压与末端功率,求始端电压与始端功率，采用从后向前推的方法,计算过程如下：（1）画出线路 型等值电路图:S1 120 20MVAU1S1S1SZR+jXS2U2S21jB2S1U+UBj2S22R 0.15200 30(),jX j0.45200 j90(),j（2）求功率损耗：B j0.00025(S)2S2120 j20(MVA)U0U22B*2S2(jU11.025(MVA)2)U2 j0.00025210 j2S2 S2 S2120 j20 j11.025 120 j8.975(MVA)P22 Q2212028.9752SZ(R jX

17、)(30 j90)9.85 j29.55(MVA)2U22102S1 S2 SZ(120 j8.975)(9.85 j29.55)129.85 j38.525(MVA)此时需要先计算电压降落，并计算出U1，由此来计算出节点 1 侧导纳的损耗。（3）求电压降落：P2R Q2X12030 8.97590U 20.99(kV)U*2102U P X Q R12090 8.9753050.15(kV)*U221022(U U)jU(210 20.99)j50.15 230.99 j50.15 236.4412.25(kV)U12（4）继续求功率损耗与始端功率：B*2S1(jU13.97(MVA)1)U

18、1 j0.00025236 j2S1 S2 S1(129.85 j38.525)j13.97 129.85 24.56(MVA)31.31.（2020 分）分）A A、B B 两系统并列运行，当两系统并列运行，当 A A 系统负荷增大系统负荷增大 500MW500MW 时，时，B B 系统向系统向 A A 系统系统输送的交换功率为输送的交换功率为 300MW300MW，如果这时将联络线切除，如果这时将联络线切除，则切除后则切除后 A A 系统频率为系统频率为 49Hz49Hz，B B 系统频率为系统频率为 50Hz,50Hz,求求:（1 1）(10(10 分）分）A A、B B 两系统的单位调

19、节功率两系统的单位调节功率 K KA A、K KB B（2 2）（1010 分）之后分）之后 B B 系统负荷增大系统负荷增大 800MW800MW，求联合系统的频率变化量与联络线功，求联合系统的频率变化量与联络线功率流动率流动AP PABAB=300MW=300MWB答：(1）两系统目前的状态为B 系统向 A 系统输送 300MW 的功率，因此对此状态下的两系统分别列写方程：PA KA(fA f0)300 KA(49 f0)PB KB(fB f0)300 KB(50 f0)KA500MW/HzKB 750MW/HzPKAPB KBPA 300 500KBABf 49.83HzKA KBKA

20、KB0PA PLA PGA负荷增加PLA 0;发电机增发,PGA 0（1）此时为联合系统，两系统为统一的频率，因此需要作为整体统一考虑。B 系统负荷增大时，系统频率的变化量为:f PLB800 0.64(Hz)，因此系统频率变化量为-0。64HzKA KB750 500此时对 B 系统来说PB KBf 750(0.64)480(MW)，即 B 系统增加 480MW 300 480180(MW)，方向为从 A 系统输送功率，因此，此时联络线的功率PAB到 B 系统.32.32.（2020 分分)35kV)35kV 系系统统的的等等值值电电路路图图如如图图所所示示,Q QL1L1=100MVar=

21、100MVar，Q QL2L2=30MVar=30MVar，Q QL3L3=60MVar=60MVar。各段线路电阻如图所示，设无功功率补偿设备总量为。各段线路电阻如图所示，设无功功率补偿设备总量为 45MVar,45MVar,试在试在不计无功功率网损的前提下，确定这些无功功率电源的最优分布不计无功功率网损的前提下，确定这些无功功率电源的最优分布.答：计算由于无功功率流动产生的有功网损表达式为：1P210(QL1 QC1)2 20(QL2 QC2)2 30(QL3 QC3)2UN110(100 QC1)2 20(30 QC2)2 30(60 QC3)2235由等网损微增率,有:PPP20406

22、0 2(100 QC1),2(30 QC2),2(60 QC3)QC135QC235QC335PPPQC1QC2QC3Q Q Q 45（MVar）C2C3C1计算得：QC1230105370(MVar),QC2(MVar),QC3(MVar)111111因此,QC2不能提供无功补偿，因此QC2=0；对 QC1与 QC3列写等网损微增率:PPQC113.75MVarQQC1C3Q31.25MVarQ Q 45（MVar）C3C3C133.33.（2020 分）某分）某 110kV110kV系统网络图如下，当系统网络图如下，当 k k 点发生点发生 BCBC 两相接地短路故障时两相接地短路故障时（

23、1 1）（1010 分分)求短路瞬间短路电流周期分量初值；求短路瞬间短路电流周期分量初值；（2)(52)(5 分）求变压器分）求变压器 T T2 2中性点的电压值中性点的电压值;（3 3）（5 5 分分)求变压器求变压器 T T3 3中性线上的电流值；中性线上的电流值；答:首先将系统参数标幺化:取SB15MVA,UB Uav115 kVXG(1)XG(2)X1SB15 0.125 0.125,SG15SB15 0.125 0.045,2Uav1152XT(1)XT(2)Uk%ST15 0.125 0.105SB15XL(1)XL(2)X1XL(0)3XL(1)0.135（1）为求短路电流周期分

24、量初值，需要画出序网图,如下：j0.125Gj0.105j0.0452)I(dkj0.105j0.125Gj0.105U(1)正序网：X(1)1/2(XG(1)XT1(1)XL(1)/XT3(1)1/2(0.125 0.105)0.045/0.105 0.063j0.125j0.105j0.0452)I(dkj0.105j0.125j0.105U(2)负序网：X(2)1/2(XG(2)XT1(2)XL(2)/XT3(2)1/2(0.125 0.105)0.045/0.105 0.063j0.105j0.1351,1)I(dkj0.105U(0)零序网：X(0)(XT1(0)XL(0)/XT3(

25、0)(j0.105 j0.135)/j0.105 0.073Ifa(1)Uf 0jX(1)jX(2)X(0)X(2)X(0)X(0)X(2)X(0)X(2)X(2)X(0)1 j10.310.0630.073j0.063 j0.063 0.0730.063 j4.770.073 0.0630.073 j5.540.073 0.063Ifa(2)Ifa(1)Ifa(0)Ifa(1)j10.31 j10.31Ifa 1Ia2fbIfca1aa21Ifa(1)21 Ifa(2)Ifb a Ifa(1)a Ifa(2)Ifa(0)1Ifa(0)1313Ifb(j)(j10.31)(j)(j4.77)j5.54 13.06 j8.312222 Ifb Ifc15.48（2）变压器 T2 中性点三相对称，因此正序、负序电压为0，只有零序电压；因此在零序网中求得：UT2(0)Ifa(0)5.54XT3(0)XT3(0)XT1(0)XL:(0)XT1(0)UB0.1051150.10511.75(kV)0.105 0.135 0.0153（3）由于中性线上只流过零序电流,因此在零序网中求得:IT33Ifa(0)5.54XT3(0)XT3(0)XT1(0)XL:(0)IB0.10515 0.13(kA)0.105 0.135 0.015115 3