电力系统稳态重点及答案

电力系统稳态分析作业（一）参考答案1、 电能生产的特点是什么？答：电能生产的特点有：1、 连续性电能的生产、输送和消费是同时完成的，这一特点称为电能生产的连续性；2、 瞬时性电能的传输是以接近光速的速度传输的，电力系统任何一点发生故障将立即影响到整个电力系统，过渡过程非常短暂，这一特点称为电能生产的瞬时性；3、 重要性电能清洁卫生、输送方便，便于转换为其他形式的能量，且易于实现自动控制，所以国民经济各部门大多以电能作为能源，由于电能生产连续性和瞬时性的特点，电能供应的中断或减少将对国民经济各部门产生巨大的不良影响，甚至造成设备损坏、人员伤亡，电能生产的这一特点称为电能生产的重要性。2、 对电力系统的基本要求有那些？答：对电力系统的基本要求主要有：1、 保证对用户的连续可靠供电，最大限度地满足用户对电能的需求（即保证供电可靠性）；2、 具有良好的电能质量（电压偏移、频率偏移和电压畸变率在允许的范围内）；3、 系统运行的经济性要好（燃料消耗率、厂用电率和网损率要小）；4、 对环境的不良影响要小。3、 电力系统中负荷的分类（I、II、III类负荷）是根据什么原则进行的？各类负荷对供电可靠性的要求是什么？答：电力系统中负荷的分类是根据负荷的重要性和停电造成的危害的大小划分的；重要负荷（I类负荷）对供电可靠性的要求是在任何情况下都不得中断供电；较重要负荷（II类负荷）对供电可靠性的要求是应尽量不中断供电；一般负荷cm类负荷）可以停电。4、 某电力用户如果停电将造成设备损坏，此用户的电气设备属于哪类负荷？答：此用户的电气设备属于重要负荷（（I类负荷）5、 标出下图所示电力系统中发电机、变压器的额定电压。（图中已标出线路的额定电压）GT1 t? TZ6KV夺上 ——^5）|110EV|GD-h®ICO —答：上述电力系统中发电机、变压器的额定电压如下：G：10.5KV；T1：10.5/242KV；T2：220/121/38.5KV；T3：110/6・6（6・3）KV。6、 为什么110KV及以上的架空输电线路需要全线架设避雷线而35KV及以下架空输电线路不需全线架设避雷线？答：：因为110KV及以上系统采用中性点直接接地的中性点运行方式，这种运行方式的优点是，正常运行情况下各相对地电压为相电压，系统发生单相接地短路故障时，非故障相对地电压仍为相电压，电气设备和输电线路的对地绝缘只要按承受相电压考虑，从而降低电气设备和输电线路的绝缘费用，提高电力系统运行的经济性；缺点是发生单相接地短路时需要切除故障线路，供电可靠性差。考虑到输电线路的单相接地绝大部分是由于雷击输电线路引起，全线路架设避雷线，就是为了减少雷击输电线路造成单相接地短路故障的机会，提高220KV电力系统的供电可靠性。35KV及以下系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地的中性点运行方式，即使雷击输电线路造成单相接地时，电力系统也可以继续运行，供电可靠性高，所以无需全线架设避雷线。7、在下图所示的电力系统中已知七=10KV，3oC0%=35A，如要把单相接地时流过接地点的电流补偿到20A，请计算所需消弧线圈的电感系数。(提示：注意补偿方式)根据消弧线圈应采用过补偿方式的要求可知单相接地时流过消弧线圈的电流应为：妇=%=20+35=55(A)L®L则： L=&= 10 x1000=0.334(H)I卢 55x.\3x314答：所需消弧线圈的电感系数为0.334(H)。电力系统稳态分析第二次作业答案1、知三绕组变压器的短路电压为：UK12%=8、UK23%=5、UK31%=13，此变压器是升压变压器还是降压变压器？答：此变压器为降压变压器。因为UK31%=13最大，由此可知，变压器的低压绕组靠近铁芯，中压绕组布置在低压绕组和高压绕组之间，这是降压变压

器的结构，所以此变压器为降压变压器。2、 架空输电线路全换位的目的是什么？答：架空输电线路全换位的目的是使三相线路的参数相等。3、 什么叫电力系统分析计算的基本级？基本级如何选择？答：电力系统分析计算时，将系统参数归算到那一个电压等级，该电压等级就是分析计算的基本级。基本级可根据分析问题的方便与否进行选择，无特殊要求的情况下，通常选择系统中的最高电压级最为分析计算的基本级。4、 在电力系统等值电路的参数计算中，何为精确计算？何为近似计算？他们分别用在怎样的场合？答：在电力系统等值电路的参数计算中，若采用电力网或元件的额定电压进行计算，称为精确计算法；若采用各电压等级的平均额定电压进行计算，则称为近似计算法；在进行电力系统的稳态分析计算时，常采用精确计算法，而在电力系统短路计算时，常采用近似计算法。5、 一条长度为100公里，额定电压为110KV的双回输电线路，采用LGJ-185导线，水平排列，线间距离为4米，求线路的参数，并绘制其等值电路。(LGJ-185导线的计算外径为19mm,计算电晕临界电压时取m1=1,m2=1,^=1)解：1、单位长度线路参数r=L=315=0.17(Q/km)、1S185^=0.1445lgDm+0.0157=0.1445lg400X1.26+0.0157=0.409(Q/km)1 r 0.957 7.58b7 7.58b1=7~D~lg_rnrX10-6=— X10-6=2.78X10-6(skm)i400x1.26 * /lg0.95因为Ucr=84叩25r^二"84x1x1x1x0.95xlg400XUcr=84叩25r^二"线路不会发生电晕放电现象。(115.5KV为线路运行时的最高电压)所以 g1〜°1〜U0.4。9X0.4。9X100=20.45(。)R=?=°・"：以8.5(。)B=b"x2=2x2.78x10-6x100=5.56x10-4(S)3、等值电路

6、8.5J20.45，短路电流已知双绕组降压变压器业为SFL1—20°00/11ft变比为110/11KV，短路电压U(%)=10.5，短路损耗无=135KW，空载损耗AP6、8.5J20.45，短路电流勺变压器参数，并绘制其等值电路(SFL1—10(%)=0.8勺变压器参数，并绘制其等值电路(SFL1—20000/110中S-表示三绕组变压器、F—表示冷却方式为风冷、L—表示绕组为铝线、1—表示设计序号、20000—变压器额定容量(KW),110—变压器绕组最高电压等级)解：1、变压器参数R=竺^X臬=mX竺2=4.08(。)T1000S2 1000202NX/足x典=些x1102=63.53(。)T100S10020Bt=10Bt=10(%)XSN100U2N0.8 20X1001102=1.32X10-5(S)=^^0-X—=-2^X-^=1.818X10-6(S)1000U2 10001102N2、等值电路4.08(Q)通.53。)l幻gqcr"司Y 方1/(司7、已知三绕组变压器型号为SFSL1-15000/110,容量比为100/100/100,短路电压为Uk31(%)=17、Uk23(%)=6、Uk12(%)=10.5,短路损耗为APk31=120KW、APk12=120KW、A%23=95KW,空载损耗为AP0=22.7KW,短路电流10(%)=1.3。试求归算至高压侧的变压器参数，并绘制其等值电路。(略)8、已知自耦变压器型号为0SFPSL-120000/220，容量比为100/100/50，额定电压为220/121/11KV，变压器特性数据为短路电压为Uk31(%)=33.1、Uk23(%)=21.6、Uk12(%)=9.35(说明短路电压已归算到变压器额定容量之下)，△%31=366KW、APk12=455KW、叭23=346KW,空载损耗为电=73.25KW,短路电流10（%）=0.346。试求归算至高压侧的变压器参数，并绘制其等值电路。（略）（略）电力系统稳态分析作业（三）参考答案1、 简述辐射形电力网潮流分布计算的方法步骤。答：辐射形电力网潮流计算的方法步骤如下：1） 根据电力网接线绘制电力网的等值电路，并计算等值电路中各元件的参数。采用有名制计算时所有元件参数应归算到同一电压等级（基本级），采用标幺制计算时所有参数应归算到统一的基准值之下。2） 利用运算负荷功率和运算电源功率对等值电路进行化简。3） 根据已知条件计算辐射形电力网的潮流分布。具体有：已知首端电压和首端功率的情况下，从电网首端开始利用阻抗支路（电力网环节）的有关计算公式逐段向后计算电压和功率分布直到末端。已知末端电压和末端功率的情况下，从电网末端开始利用阻抗支路（电力网环节）的有关计算公式逐段向前计算电压和功率分布直到首端。已知首端电压和末端端功率的情况下，可以采用以下两种方法计算。一是迭代计算法；二是近似计算法。2、 简述两端供电网潮流分布计算的方法步骤。答：两端供电网潮流分布的计算步骤如下：1） 根据电力网接线绘制电力网的等值电路，并计算等值电路中各元件的参数。采用有名制计算时所有元件参数应归算到同一电压等级（基本级），采用标幺制计算时所有参数应归算到统一的基准值之下。2） 计算电力网的初步功率分布计算电力网的供载功率；计算电力网的循环功率；将供载功率和循环功率叠加求出初步功率分布。作出初步功率分布图，确定功率分点。3） 计算最终潮流分布在功率分点将两端供电网拆开（当有功分点和无功分点不在同一点时，在无功分点拆开）得到两个辐射形供电网，然后根据辐射形网络的潮流计算方法计算最终潮流分布。3、 简述电力系统潮流调控的方法。答：电力系统潮流调控的目的是将电力网的自然潮流分布调整为经济功率分布，调整的原理主要有三，一是使电网参数均一化，因为均一网的自然功率分布就是经济功率分布；二是强迫电力网的潮流分布成为经济功率分布；三是改变电力网的循环功率，使电力网的潮流分布成为经济功率分布。具体措施有：1） 线路串联电容使电网参数均一化，从而使自然功率分布成为经济功率分布；2） 在环形网络的适当地点解环，迫使功率分为成为或接近经济功率分布；3） 利用附加串联加压器控制潮流分布；4） 利用灵活交流输电装置控制潮流分布。具体措施有：

可控串联电容；可控移相器；综合潮流控制器。4、辐射形电力网的潮流能否调控？答：辐射形网络的潮流分布完全取决于负荷的分布，所以辐射形网络的潮流分布是不可以调控的。5、下图所示多电压等级电力网中是否存在循环功率？如存在循环功率请标出循环功率的方向，并指出循环功率的性质。220/38.5KV220/121KV220/38.5KV220/121KV110KV110/38.5KV110KV110/38.5KV答：选顺时针方向最K_121*38.5答：选顺时针方向最K_121*38.5*220£一220*110*38.5循环功率~_K^zlU2=K^^1U2_jK^^1U2（因为对于高压网络H7N N NZ—j£ X£X£>>r£）,由式可知循环功率为无功性质。6、两台容量相同的降压变压器T1和T2并联运行时，如果变比气>K/两台变压器的负载率是否相同？如不同的话，那台的负载率高？答：不相同，变压器丁2的负载率高。原因如下：下图所示的变压器T1和T2的并联电路实际上就是一个多电压等级环网，由于两台变压器的容量相同（短路阻抗相同，题中未直接说明），所以两台变压器的供载功率相同；但由于变压器变比不匹配，所以环网中存在循环功率，如选择统计综合变比的方向为顺时针方向，则K£_KX牛_KV1,循环功率方向为逆时针方向，在变压器T1中循环功率使通过的功率减小，而在变压器题中循环功率使通过的功率增大，所以变压器T2的负载率高于T1.£1:1OD7、输电线路的首端电压是否一定高于末端电压？为什么？答：输电线路首端电压不一定高于末端电压。因为线路首、末端电压之间的大小关系为：U-U3_P1R+21X（尸2R+QX1 2 U1 U2

当Q1(Q2)<0,且P1R+Q1XV0(或尸2R+Q2X<0)时,就有末端电压高于首端电压。8、电力系统中有功功率和无功功率的传输规律是什么？答：电力系统中有功功率总是从电压相位超前的点流向电压相位滞后的点；无功功率一般从电压较高的点流向电压较低的点。因为：UPX八5U2» ,P» ，U2UPX八5U2» ,P» ，U2X5=tg-1淄-(叫).tg-1四。竺-U2+AUU1-AU1UU5为电压U1超前U2的相位角。所以有功功率总是从电压相位超前的点流向电压相位滞后的点；无功功率从电压较高的点流向电压较低的点。9、某地方电力网的等值电路如下图，有关参数均已标于图中，求网络的初步功率分布标出其功率分点，并计算其经济功率分布。A5 1小j42 5B=1.0 =1.0解：~人~人SZ~人~人SZ+SZ11-_Z£(4"3)(5-力0)+(2+川(3-河=(4Wx5+(2+川x3=26TOC\o"1-5"\h\z9—;18 9 9~ ~~SZ'+SZ' (4+j3)(4-j8)+(2+j1)(6-j12) (4+j3)x4+(2+j1)x628…S= 22= = = +j2BZ 9-j18 9 9~ ~ ~S~ ~ ~S12=SA-S1=(26+j2)-(4+j3)=-?-j1电力网初步功率分布图如下所示，显然负荷点1既是有功功率分点，也是无功功率分点。

电力网初步功率分布图如下所示，显然负荷点1既是有功功率分点，也是无功功率分点。注意到：(4+j8)：(2+j4):(3+j6)=4:2:3，该电网为均一网，所以其初步功率分布就是其经济功率分布。10、在下图所示的简单网络中，若K1、K2为正实数，且(R+R)+j(X+X)丰K(R+jX)1 2 1 2 1 1 1(R1+R2)+j(X1+X2)牛K2(R2+jX2)在不计功率损耗时，各段线路中是否有无功功率流过?曷+J芍 松+瓦尹+川答：各段线路中均有无功功率流过。为E因为：~= P(R2-2) =(K；+jK；)P~SbTOC\o"1-5"\h\zA(R1+R2)-j(X1+X2) 2J2~Sb=(K1+jKj)PP=(K1+jKj)P(R1+R2)-j(X1+X2)式中(K；+jK；)=俄1-j1) 。11 1 (R1+R2)-j(X1+X2)K1(K2+jK2(K2+jK2)=(R1+R2)-j(X1+X2) K2所以各段电路中都有无功功率流过。第四次作业参考答案1、 电力系统潮流计算中为什么采用节点电压方程，而不采用回路电流方程？答：电力系统潮流计算中之所以采用节点电压方程而不采用回路电流方程，主要由于以下原因：①电力系统等值网络中独立节点数远远少于独立回路数(电力系统等值网络中有很多的接地支路，所以导致独立回路数远远多余独立节点数)；②对具有交叉跨接的非平面网络，建立独立节点电压方程式较建立独立回路电流方程式方便；③建立独立节点电压方程式前，不必将并联支路合并，而建立独立回路电流方程式前，需要将并联支路合并，以减少独立方程式数；④网络结构或变压器变比改变时，节点导纳矩阵的修改比较方便。2、 高斯一塞德尔潮流计算法和牛顿一拉夫逊潮流计算法各有什么特点？答：高斯一塞德尔潮流计算法对初值的要求比较宽松，但收敛速度慢；牛顿一拉夫逊潮流计算法收敛速度快，但对初值要求较严，如初值选择不当，则会出现迭代不收敛的情况。3、电力系统节点可以分为那几类？无无功补偿设备的降压变电所的低压母线属于什么节点？当发电机装有自动调节励磁装置时，可以认为运行中机端电压大小恒定，当发电机按最优分配原则确定的有功出力发电时，发电机的电压

母线属于什么类型节点？系统中只有一个，并且必须有一个的节点属于什么节点？答：根据已知变量和待求变量的不同，电力系统的节点可以分为PQ节点（已知节点的发电机有功功率PG、无功功率Qg和负荷的有功功率PL、无功功率Ql,待求量为节点电压大小U和电压相角5）、PV节点（已知节点的发电机有功功率PG、节点电压大小U和负荷的有功功率PL、无功功率QL，待求量为和电压相角5和无功功率Qg）、平衡节点（已知负荷的有功功率PL、无功功率Ql，和节点电压大小U、电压相角5=0,待求量为发电机有功功率PG、无功功率Qg）；无无功补偿设备的降压变电所的低压母线属于PQ节点。（节点发电机有功功率pg=o、无功功率Qg=0、负荷的有功功率pl、无功功率ql已知，待求量为节点电压大小U和电压相角5）；当发电机装有自动调节励磁装置并按最优分配原则确定的有功出力发电时，发电机的电压母线属于PV节点。（即节点发电机有功功率Pg=定值、节点电压大小U一定、负荷的有功功率PL、无功功率Ql已知,待求量为电压相角5和发电机输出的无功功率QG）系统中只有一个，并且必须有一个的节点是平衡节点。在什么情况下PV节点将转化为PQ节点？答：潮流计算过程中，如果某一PV节点电源输出的无功功率越限，则超过上限时电源按上限输出无功功率、低于下限时电源按下限输出无功功率，此时电源的无功出力已成为定值，由于电源不能提供保持电压恒定所需要的无功功率，所以电压不再保持恒定，显然节点已由PV节点转变为PQ节点。4、求下图所示等值电路的节点导纳矩阵。（图中数据为标幺电抗）解：将等值电路中的电抗标幺值改写为电纳标幺值，将变压器等值电路用n型等值电路表示，得等值电路如下图所示：图中各支路电纳标幺值为：4顼.033、侦=14顼.033、侦=1 +-j29(1-1.1)

j0.3x1.12=j0.034-j0.275=-j0.2411.1-1.1-1j0.3xl.1=-沧303、U1 =0.481-j2.404、0.08+j0.4乂a=——1——=0.454-j1.891、v =——1——=0.588-j2.353>130.12+j0.5 23 0.1+j0.4'34=邙上=-j3.03根据上图即可写出网络的节点导纳矩阵如下:0.935-74.262-0.481+J2.404-0.454+J1.8910.935-74.262-0.481+J2.404-0.454+J1.891-0.481+J2.404

1.069-J5.724-0.588+7^.353

0-0.454+71.891-0.588+J2.353

1.042-J7.515

70.30300J0.303-73.33说明：本题答案数据仅供参考。5、在上图所示电力系统的等值电路中，如果变压器的变比调整为1：1.05,求电路的节点电压方程。解：当变压器变比改变时，节点导纳矩阵得阶数不变，只有节点3、节点4的自导纳和节点3、4之间的互导纳发生改变。据此可求得：Y=(—1——-^)x—=—j0.268、^Y44—033 1.052 1.12 j0.31 1 1Y34=△Y43=(赤一LX而=—j0.144进而求得变压器变比改变后的电力网节点导纳矩阵如下:0.935-74.262-0.481+J2.404-0.454+0.935-74.262-0.481+J2.404-0.454+J1.891-0.481+J2.404

1.069-75.724-0.588+72.353-0.454+J1.891-0.588+J2.3531.042-77.78300J0.159〔 0 电力系统稳态分析第六次作业参考答案芬J1、造成电力系统电压水平波动的原因是什么？答：造成电力系统电压水平波动的原因是电力系统无功负荷的波动。（要保持电力系统的电压在正常水平，就必须维持在该电压水平下的无功功率平衡，当电力系统无功负荷波动时，电力系统的的无功功率平衡关系被破坏，相应的电力系统的电压水平也就发生波动）2、 电力系统的电压调整与电力系统的频率调整相比较有那些特点？答：电力系统的频率只有一个，频率调整也只有调整发电机有功出力一种方法（调速器、调频器和有功负荷最优分配都是改变发电机有功出力）；而电力系统中各点的电压都不相同，电压的调整也有多种方式。3、 在常用的无功补偿设备中，那些无功补偿设备具有正的调节效应？那些具有负的调节效应？答：在常用的无功补偿设备中，调相机、SR型静止无功补偿器和TCR型静止无功补偿器具有正的电压调节效应；而电力电容器、TSC型静止无功补偿器具有负的电压调节效应。4、 什么叫电力系统的电压中枢点？电压中枢点的电压调整方式有那几种？答：电力系统的电压中枢点是指某些可以反映电力系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线，只要控制这些点的电压偏移在一定范围，就可以将电力系统绝大部分负荷的电压偏移在允许的范围。电压中枢点的电压调整方式有三种：即逆调压、顺调压和常调压。（顺调压指负荷低谷时，允许电压适当升高，但不得高于107.5Un%,负荷高峰时允许电压适当适当降低，但不得低于102.5Un的调压方式；逆调压指负荷低谷时，要求将电压中枢点电压适当降低，但不低于Un，负荷高峰时要求将电压中枢点电压升高至105Un%的电压调整方式;常调压则指无论在负荷低估还是负荷高峰时均保

持中枢点电压为一基本不变的数值的电压调整方式。）5、 常用的调压措施有那些？对于由于无功缺乏造成电压水平下降的电力系统应优先采取何种调压措施？对于无功功率并不缺乏，但局部电网电压偏低的电力系统应优先采用何种调压措施？答：常用的调压措施有改变发电机机端电压调压、改变变压器变比调压和利用无功补偿装置调压等。对于由于无功缺乏造成电压水平下降的电力系统应优先采取增加无功补偿设备的调压措施。（因为此时采用改变变压器变比调压并不能改变电力系统的无功功率平衡关系，只能改变电力系统的无功流向，提高局部电网的电压水平，但这部分电网电压水平的提高，使其消耗的无功功率增大，将更加增大整个电力系统的无功缺额，导致电网其他部分的电压水平进一步下降）对于无功功率并不缺乏，但局部电网电压偏低的电力系统应优先采用改变变压器变比的调压措施。6、 电力系统无功电源最有分布的目的是什么？无功电源最优分布的原则是什么？答：电力系统无功电源最优分布的目的是使整个电力系统的有功损耗最小。电力系统无功电源最优分布的原则是等网损微增率准则。7、 电力系统无功最优补偿的目的是什么？无功最优补偿的原则是什么？答：电力系统无功负荷最优补偿的目的是使增加无功补偿装置所减少电网损耗费用与增加无功补偿设备所增加的设备费用之差取得最大值，即取得最好无功补偿经济效益。无功负荷最优补偿的原则是最优网损微增率