华北电力大学电力系统分析14年真题及答案

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、判断题（15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110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（V ）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（V ）8. 线路的电导主要是由绝缘

2、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（V）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、不定项选择题（ 20 分）16. 我国目前最高的交流系统电压等级为（C ）A. 500 B. 750 C. 100

3、0 D. 115017. 对电力系统运行的基本要求包括（）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（）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100，电压基准值为 500，那么标幺值为1的电阻（B）欧姆A. 500 B. 250 C. 0.02 D. 0.00221. 在电力系统中最多的节点类型是（A ）A. 节点 B. 节点 C

4、. 平衡节点 D. 参考节点22. 一台额定功率为 50 的发电机带一个 40 负荷运转，发电机的 调差系数为 4%，负荷的单位调节功率为 1.5 ，那么系统的单 位调节功率为（ C）。A. 32.75 B. 29.75 C. 26.5 D. 23.523. 电力系统的无功电源，除了发电机之外，还有（）A. 串联电容器 B. 并联电容器 C. D.24. 影响变压器零序电抗参数的主要因素有（）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

5、确定三、简答和简单计算题（ 35 分）26. （7 分）试比较潮流计算中的牛顿拉夫逊法和分解法的差别及 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；分 解法只有极坐标形式且是在考虑：输电网中电压相角只 与有功有关，电压幅值只与无功有关；线路两端电压相 角改变量很小（ ij 0 ），节点注入无功（ Qi U i2 Bii ）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；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， 所需要的内存也较小。3) 适用范围：牛 - 拉法的适用范围较广；分解法由于考虑

6、 了 RvvX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.（8分）三个负荷1、2、3,并联接在电压为480V的电源上， 如图所示，负荷1的有功功率为12,无功功率为6.667，负 荷2的功率为4,功率因数为0.96，负荷3只有有功功率15。 试计算三个负荷的等值阻抗。J-I宀Z1Z2JZ3答:(1) 阻抗乙：S ui* S u(yu)* S u2y*y S*/u2R jX 1/Y U2/S 0.482 (12 j6.667) 1000 14.67 j8.15()(2) 阻抗Z2：P jQ S cos j S sin 4 (0.96、1

7、 0.962) 3.84 j1.12(KVA )同阻抗乙：R jX 1/Y U2/S 0.482(3.84j1.12) 1000 55.3j16.13()(3) 阻抗乙：计算公式同阻抗Z1：R 1/Y U2/S 0.48215 1000 15.36()28. （ 10分）某4节点电力系统如下:数据表（标幺值）首节点末节点RXB120.0040.05330230.020.250.22340.010.150.11（1）（5分）写出节点导纳矩阵（2）（5分）写出节点1和节点2之间的支路改成如下所示的 变压器支路，其变比为1.04:1。即：1 21.04:1Z=0.04+j0.0533GOa求新的节点

8、导纳矩阵 Y。答:（1）相连的节点为1-2，2-3，3-4，首先将表格中的阻抗化为导纳:y121/(R12jX 41/(0.004y 231/(R23jX 23)1/(0.02y341/(R34jX 34)1/(0.01b22.1b33 j 0.22j0.11j0.0533) 1.4j18.66j0.25)j0.15),b330.32 j3.970.44 j6.64b44j-1 0.11 j0.055按照节点导纳矩阵的形成过程，有:Yu1.4 j18.66,Y12y121.4 j18.66Y22y12y23b22(1.4j18.66)(0.32j3.97)j0.111.72j22.52Y23y

9、230.32 j3.97Y33y23y34b33b33(0.32j3.97)(0.44j4.64)j0.055j0.110.76j10.45Y34y340.44 j6.64Y44 y34 b44(0.44 j6.64)j0.055 0.44j6.59由以上参数得系统节点导纳矩阵得:1.4j18.661.4j18.6601.4j18.661.72j22.520.32 j3.97bus00.32 j3.970.76j10.450.44j6.6400.44 j6.640.44j6.59(2)U1k:1Z I2U2"2推导此类理想变压器的 n型等值电路:<1>列写电压电流方程：1

10、 'Ui kUh 丨！-IlkU；l；Z U2, I； I2用 U；、U2表示 I；、l2I;I2<2>推导n型等值电路标准形式，如下:；U；k2Zkl；I；I ；2y；212；1I2>1'I ；0I20 TU；2y；oy20U2；U2 kZU；丄 U2kZ Z(1)根据标准形式的电压电流方程，如下:I ；I；012120I；2 U；12； U2y；0y 20(U； U2) y；2(U2 U；) y；2I；I2(y；0y；2y；2）u；u；(y20y ；2 U 22 2 (2)y ；2 ) U 2式（2）与式（；）对应，可得:y；oy 20y；2；丄Z丄kZ；

11、 ；kZ kZ； k ；kZ kZ (0.004j0.0533)；k2；.04；.042(0.004j0.0533)；.04；0.05j0.690.05 j0.72；.04 (0.004j0.0533)；.35j；7.94修改节点导纳矩阵:Y；y；2y；0(；.35 j；7.94)( 0.05 j0.69) ； .3 j；7.25Y；2y；2；.35 j；7.94Y22 y；2 y20 b22(；.35 j；7.94)(0.05 j0.72)j0.； ；.72 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:；.3j；7.25；.35j；7.9400Y；.35j；7.94；.7

12、2j22.520.32j3.97000.32j3.970.76j；0.450.44j6.64000.44j6.640.44 j6.5929. ( 10分)计算系统的三相短路电流的非周期分量及冲击电路。 已知断路器的断路容量为25000。80kmI J X1=0.4Q /kmGTG30MW40MWcos© =0.81°.5/121Xd'=1.05(%)=11将发电机，变压器，线路和系统 S的参数标幺化:取40,则Xg'PG / COS XdSB1.0旦30/0.81.067, xT400.11 40 0.1140Xl XlSbui0.4 804011520.0

13、97当断路器右侧短路时，Scb/一 3人SB-3UaV10.0016 2500040画出系统等值电路图，如下:j1.067(3)I dkj0.097j0.0016I (3)1 DK四、30.由上图可计算出：嚟111.01(j1.067j0.11)(j0.0970.0016)将标 幺值转化为实际值：1梟Sb11.01402.21(kA).3Uav3 115取冲击系数1.8，则冲击电流为：iM Km I(DK 1.8 2.21 3.98(kA)计算题（80分）（20分）长度为200的单回输电线路，已知线路末端负荷S2和末端电压U2 ;如图所示，线路参数为：r 1=0.15 Q, X1=0.45Q,

14、 b12.5 106。试求线路始端电压U1和始端功率S1。UiU2210kVSi 120 20MVA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n型等值电路图:UiS i szU2S2iSi SiR+jX U+ 3 US2.Bj2 S22R 0.i5 200 30( ), jX j0.45 200j90( ), j j0.00025(S)2(2) 求功率损耗：S2 i20 j20(MVA )U2 U20 2 * 2S2 近5) U2 j。00025 2i0 jii.025(MVA)S2 S22 i20 j20 jii.025 i2

15、0 j8.975(MVA )SzP22'22(RjX)12028.97522102(30j90)9.85 j29.55(MVA ).Si.S2z (120 j8.975)(9.85j29.55) 129.85j38.525(MVA)此时需要先计算电压降落，并计算出U,由此来计算出节点1侧导纳的损耗。(3) 求电压降落：P2R Q2X 120 30 8.975 902* 220.99(kVU2210P2X Q2R 120 90 8.975 30* 250.15(kV)U2210U, (U2 U) j U (210 20.99)j50.15 230.99j50.15 236.44 12.2

16、5 (kV)(4) 继续求功率损耗与始端功率： B *22丁 U1j0.00025 236 j13.97(MVA)S. S21 (129.85 j38.525) j13.97 129.85 24.56(MVA )31.（20分）A B两系统并列运行，当 A系统负荷增大500时，B 系统向 A 系统输送的交换功率为 300，如果这时将联络线切 除，则切除后A系统频率为49, B系统频率为50,求：（ 1）（ 10 分） A、 B 两系统的单位调节功率、（2）（ 10分）之后B系统负荷增大800,求联合系统的频率 变化量与联络线功率流动A Pab =300MW(1)两系统目前的状态为 B系统向A系

17、统输送300的功率，因此对此状态下的两系统分别列写方程：PaKa,f°)300Ka (49 f0)PbKb(fBf°)300 Kb (50 f°)Ka500MW / HzPABKaPbKbPa300500KbKb750MW / HzKaKbKa Kbf°49.83HzPaPlaP GA负荷增加Pla0;发电机增发,Pga0(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 企警 0.64(Hz)，因此系统频率变化量为K a K b 750500-0.64此时对B系统来说 PbKb f 750 (

18、 0.64) 480(MW)，即卩B系统增加480功率，因此，此时联络线的功率Pab300 480 180(MW)，方向为从A系统输送到B系统。32.（20分）35系统的等值电路图如图所示，1=100, 2=30, 3=60。各段线路电阻如图所示，设无功功率补偿设备总量为45,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。答：计算由于无功功率流动产生的有功网损表达式为:13521洽10 (QliunQci)220 (Ql22 2QC2)30(QL3 Qc3)10 (1002Qc1)20 (30 Qc2)230 (60 Qc3)2由等网损微增率，有:PQci20P旁（100 QC

19、1），豆器(30 Qc2), -P35Qc360寿(6。QC3)PQC1QC1 QC2计算得：Qci 空(MVar), Qc211105 (MVar), Q11C3因此，2不能提供无功补偿，因此2=0；对1与3列写等网损微增率:P PQc1 Qc3Qc1 Qc3 45( MVar)Qd 13.75MVarQc3 31 25MVarP PQ C2Q C3QC3 4(MVar)33.（ 20分）某110系统网络图如下，当 k点发生两相接地短路故障时(1) (10分)求短路瞬间短路电流周期分量初值;(2) (5分)求变压器T2中性点的电压值；(3) ( 5分)求变压器T3中性线上的电流值;T1L10

20、0kmXq =3rlG1=G2 : 15MVA I2=X1=0.125T1=T2=T3 : 15HVA uRX=10,5答:首先将系统参数标幺化：取 SB 15MVA , UB Uav 115 kVSB15ST15Xg Xg（2） X1 B 0.1250.125,XT XT（2） Uk% 匚 0.1250.105SG15SB15S15X l（1） X l（2） X1 牛 0.1252°.O45, Xl（o）3X l（1）0.135U av115（1）为求短路电流周期分量初值，需要画出序网图，如下：j0.125j0.105j0.045 圧 j0.105-Hvj0.125j0.105cG>-A/H/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 0.063