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1 电力系统稳态分析题库电力系统稳态分析思考题第 1 章1、请说明火力发电的能量转换过程。2、电力系统中除火电、水电及核电以外的其它发电形式一般称为“新能源”，你能说出几种新能源发电形式？3、火力发电使用的一次能源都有哪些？4、负荷成分主要是什么？ 5、电力系统包括哪些主要组成部分？分别起哪些作用？6、什么是电力网？什么是动力系统？7、电力系统常用的结线图有几种？8、电力系统生产的特点是什么？9、对电力系统运行的基本要求是什么？10、电能质量的主要指标是什么？11、考核电力系统运行经济性的指标是什么？12、什么是“有备用结线”？什么是“无备用结线”？各有几种形式？13、我国电力系统3kV以上的额定电压等级是什么？14、我国电力系统中性点的运行方式是什么？15、什么是“消弧线圈”？作用原理是什么？16、升压变和降压变的变比有何区别？17、我国三峡电站将装设台水轮发电机组，每台额定容量为MW。 18、什么是线路的经济输送功率和输送距离？19、什么是“黑启动”？20、*什么是“能量管理系统（EMS）”？21、*你对电力市场了解多少？22、*什么是高压直流（HVDC）输电系统？与交流输电相比有哪些优缺点？23、*什么是灵活交流输电系统（FACTS）？第 2 章1、“数学模型”的含义是什么？2、什么是发电机的“运行极限图（功率圆图）”？3、什么是发电机“进相运行”？4、什么是变压器的铜耗和铁耗？ 5、为什么说变压器的铜耗是可变损耗？铁耗是不变损耗？6、升压三绕组变压器三个绕组由内到外的排列顺序是：中、低、高；降压三绕组变压器三个绕组由内到外的排列顺序是：低、中、高，为什么？7、采用扩径导线或分裂导线的主要目的是什么？ 2 8、220kV和500kV线路上每串绝缘子的片数一般为多少？9、铝线和铜线的电阻率是多少？10、架空输电线为什么要换位？何谓“完全换位”？11、架空输电线路的电抗一般为/km左右。12、架空输电线路的电纳一般为S/km左右。13、正常的架空输电线路的电导一般为S/km左右。14、架空线路与电缆线路在电气参数上主要有哪些差别？15、什么是电晕？16、三相导线等间距水平排列时，边相导线和中间相导线哪个更容易发生电晕现象？17、计算线路的参数时，在什么情况下需要考虑分布参数特性？18、什么是“平均额定电压”？它是如何规定的？19、标么制与有名制有和区别？20、在等值电路中，线路的对地支路是容性的，变压器的对地支路是感性的，为什么？ 21、什么是线路的“充电功率”？它对线路输送容量及系统运行有何影响？22、什么是负荷特性？它有什么涵义？23、*什么是负荷曲线？日负荷曲线和年负荷曲线各有何用处？24、*电力系统为什么要进行负荷预测？25、*日负荷曲线上如果有很大的“峰谷差”会对系统有何影响？有何办法减小它？第 3 章1、什么是“潮流计算”？它有什么作用？比较潮流计算与一般电路计算有何异同。2、为什么潮流计算要计算功率和电压而不是电流和电压？如果将功率换成电流对潮流计算会带来什么影响？3、选择填空：在潮流计算中，（1）、功率（包括功率损耗）代表（三相）（单项）功率，单位是（MVA、MW、Mvar）（kVA、kW、 kvar）（VA、W、var）；（2）、电压代表（线）（相）电压，单位是（kV）（V）；（3）、阻抗和导纳代表（单）（三）相参数，单位分别是欧姆和西门子。4、“电压降落（电压升高）”、“电压偏移（电压偏差）”、“电压调整”和“电压损耗”这些概念有何异同？5、什么是“输电效率”？6、请解释以下名词的含义并说明它们之间有何关系：（1）最大负荷利用小时数；（2）年负荷率；（3）年负荷损耗率；（4）最大负荷损耗时间；（5）线损率。7、当输电线路空载运行时，线路的末端电压将高于始端电压，为什么？8、500kV架空线路要装设并联电抗补偿，一般电缆线路要加串联电抗补偿，为什么？9、“运算负荷”与“运算功率”有何差别？10、“环型网络”与“辐射型网络”的潮流计算有何不同？11、什么是“功率分点”？“无功分点”与“有功分点”各有何特点？ 12、什么是“电磁环网”？它有几种表现形式？它对系统有哪些危害？13、环网中的“循环功率”会对系统有哪些影响？14、环网中潮流的“自然分布”与“经济分布”有何区别？15、潮流的调整控制手段主要有哪些？作业：3-1、3-3、3-27、3-31。 3 第 4 章1、一般来说，潮流计算要有几个主要步骤？2、常用的潮流计算的数学模型是什么？3、什么是“自导纳”、“互导纳”？怎样形成和修改导纳阵？4、导纳阵都有哪些主要特点？5、在形成网络矩阵时，“树枝”和“链枝”的含义是什么？6、什么是导纳阵的“稀疏特性”？怎样计算导纳阵的稀疏度？7、什么是“压缩存储技术”？8、阻抗阵的定义是什么？形成阻抗阵都有哪些方法？9、潮流计算中的变量都有哪些？是怎样分类的？10、潮流计算中的节点分为几种类型？11、什么是“功率方程”？为什么说它是非线性方程？ 12、为什么说潮流计算只能采用“迭代法”求出满足一定精度的近似解？13、有几种“常规潮流”算法？14、*你了解多少“扩展潮流”算法？15、*什么是考虑“负荷静特性”的潮流计算？16、高斯-塞德尔迭代法的特点是什么？17、牛顿-拉夫逊迭代法的特点是什么？18、“直角坐标”和“极坐标”指的是什么？19、P-Q分解法也叫“快速分解法（fastde-couplingmethod）”或“P-Q解耦法”，它的主要特点是什么？20、牛顿-拉夫逊迭代法和P-Q分解法有何关系？21、在P-Q分解法中，因为考虑到电力系统的两个特点所以才能够对修正方程式进行简化，这两个特点是什么？它在什么情况下失效？22、在P-Q分解法中，雅可比矩阵变成了B和B，它们有什么特点？ 23、P-Q分解法的修正方程式是什么？24、请比较三种潮流计算方法的特点，包括原理、迭代次数、收敛性、计算速度、实用性及计算准确度。25、P-Q分解法的修正方程式相对于牛顿法进行了种种简化，这是否意味着P-Q分解法的计算准确度低于牛顿法？26、什么是“雅可比矩阵（Jacobeanmatrix）”？它有什么特点？为什么把它叫做“灵敏度矩阵”？27、为什么说分块雅可比矩阵与节点导纳阵具有相同的结构？28、为什么极坐标形式的修正方程式比直角坐标形式的修正方程式少了mn个？29、牛顿法潮流计算的基本步骤有哪些？30、*什么是“因子表”？31、*什么是“节点编号优化”？32、*什么是潮流计算的“收敛性”？发生不收敛的主要原因是什么？33、*什么是“优化潮流（OPF，OptimalPowerFlow）”？潮流的约束条件都有哪些？ 作业：4-5，4-7，4-8，4-11第 5 章1、系统正常的频率质量范围是多少？系统怎样保证频率质量？2、为什么说系统的频率质量主要取决于有功平衡？ 4 3、*50Hz系统与60Hz系统相比有何特点？4、怎样理解负荷的变动与频率调整的关系？5、节点电压角度与系统的频率有何关系？6、什么是“调速器”和“调频器”？它们有何作用？7、什么是“开停机计划”？8、什么是“发电计划”？9、*什么是“负荷控制”？10、网络损耗的两个组成部分是什么？高压输电系统的网络损耗一般占系统总负荷的百分之多少？11、水电厂、火电厂和原子能电厂的厂用电率为多少？12、有功负荷预测的意义是什么？怎样进行预测？13、怎样理解系统设备的“定期维修”和“状态维修”？14、什么是系统的备用容量？怎样确定电力系统的备用容量？15、什么是“热备用”？什么是“冷备用”？ 16、有功功率的最优分配包含两个内容，它们是什么？各有什么含义？17、火电、水电和核电各有何特点？18、什么是“抽水蓄能”电厂？它有何作用？19、枯水期和丰水期的机组安排各有何特点？20、什么是“耗量特性”？什么是“比耗量”和“耗量微增率”？21、什么是最优分配负荷的目标函数和约束条件？22、什么是“等耗量微增率准则”？23、什么是“水煤换算系数”？24、什么是“网损微增率”？25、什么是有功负荷经济分配的“协调方程式”？26、*什么是计算网损微增率的“B系数法”？27、系统的频率不满足质量要求会产生哪些不好影响？28、什么是“有功电源的静态频率特性”？什么是“有功负荷的静态频率特性”？ 29、“调差系数”和“单位调节功率”的含义是什么？30、说明ALFC、AGC、EDC和ACE的含义。31、什么是频率的“无差控制”和“有差控制”？作业：5-3，5-4，5-6，5-7，5-10，5-17，5-28。第 6 章1、电力系统中的无功电源都有哪些？各有何特点？2、什么是“无功优化”问题？3、什么是“等网损微增率准则”？4、电力系统中主要有几种电压调整的措施？各自有何特点？5、什么是“中枢点电压管理”？它有几种调压方式？6、无功电源最优分布的基本准则是什么？ 7、无功负荷最优补偿的基本准则是什么？8、电力系统中电压偏差过大的原因是因为无功问题，一种是无功不足，另一种是无功分布不合理，它们分别需要采取那种调压措施才能解决？9、为什么调节发电机的励磁可以调节端电压？10、变压器的分接头一般设在那个绕组？为什么选择不同的分接头可以调压？11、并联电容器调压和并联调相机调压有哪些不同？ 5 12、说明并联和串联补偿设备调压的原理是什么？13、为什么说电压的变化主要受无功分布的影响？14、怎样根据电压要求确定并联无功补偿容量？15、电压和频率是电能质量的两个重要指标，试比较调频和调压各有何特点？作业：6-2，6-16，6-19第 1 章1、在括号中给出下面各变压器的额定电压。 2、在括号中给出下面各变压器的额定电压。 6 第2章1、计算线路参数并作出其型等值电路。已知线路型号为LGJ-400，2r=22mm，长度为130km，导线排列方式如图1所示。图1图22、计算线路参数并作出其型等值电路。已知线路型号为LGJ-2002，2r=17mm，长度为150km，导线排列方式如图2所示。 3、计算双绕组变压器的参数并作出其等值电路。已知容量为31500kVA，额定电压为121/10.5kV，kP =20kW，%kU =10.5，0P =10kW，%0I =0.5。4、三绕组变压器的容量为120000/120000/60000kVA，额定电压为220/121/11kV，短路损耗为)21( kP =130kW，)31( kP =135kW，)32( kP =125kW；短路电压为%)21( kU =18，%)31( kU =10，%)32( kU =7；空载损耗为0P =73kW；空载电流为%0I =3.5。试计算归算到高压侧的变压器的参数并作出等值电路。5、支路12中的阻抗为Z，在其中加入一理想变压器，其变比分别如图所示。请作出它们的等值电路。 7 第 3 章31如图3.1所示两变压器并联运行，参数完全相同，如果，T1工作在主抽头；T2工作在+2.5%分接头，试分析两台变压器各承担负荷的比例是多少？题3.1图 32两台发电机经线路相联，接线如图所示。已知母线1、2的计算负荷分别为20101 jS L ，10202 jS L ，线路阻抗03.0jZ ，线路电阻略去不计。（1）设102 GP，1U及2U的幅值相等，且等于1。计算发电机1、2输出的无功功率1GQ和2GQ，以及1U和2U间的相角差12；（2）在上述情况下，如果保持1GP、2GP和1U幅值不变，而将母线2电压下降到0.9，试定性分析1GQ、2GQ及12的变化情况；（3）若1U及2U的幅值均等于1，但2U比1U滞后30 0时，则两台发电机输出的有功及无功各为多少？注：以上所给电压、阻抗及负荷数字均为标幺值。题3.2图33电力系统接线如下图 8 题3.3图其中发电机G1、G2的端电压、变压器T第一绕组的分接头、调相机C的无功功率可调；负荷功率恒定。试定性分析采用什么调节方式可以：（1）提高线段I、II的电压，但不改变这两段上流动的无功功率？（2）提高线段I的电压，但不改变线段II的电压和这两线段上流动的无功功率？（3）减少线段I上流动的感性无功功率，但不改变线段II上流动的感性无功功率，设感性无功功率的原始流向由I侧流向II侧。注：有一个以上答案时，只要求列出其中之一。34某电力网络等值电路图如图所示，其线路阻抗及接地导纳均以标幺值示于图中。 题3.4图（1）试写出该网络的节点导纳矩阵；（2）现采用牛顿-拉夫逊法求解该网络的潮流，则其修正方程式应是怎样的（可以选直角和极坐标系统中的任意种）？并结合本网络具体情况，指出雅可比矩阵中哪些元素是零元素。（3）具体写出雅可比矩阵中于节点2有关的元素222 ePN L（直角坐标系统222 jfeU ）或222 ePN L（极坐标系统 222 jeUU ）的表达式，任选一种。 9 在求解潮流时指定节点4为平衡节点（其电压为0005.1 ），节点5为PV节点，PQ节点的注入功率及PV节点的有功注入功率及电压幅值均给定。35直流网络接线图如图所示，试确定图中2、3点的电压。（1）运用高斯-塞德尔法迭代2次；（2）运用牛顿-拉夫逊法迭代一次。题3.5图 36（1）试写出下图所示网络节点的电压、电流方程式；（2）求出该网络的节点导纳阵中各元素值；题3.6图（3）求出该网络的节点阻抗阵中各元素值。（图中各支路阻抗均为1）第 4 章 作 业 题1、网络结构如图4.1所示。各参数单位均为西门子，求：（1）网络的导纳阵；（2）如果2-3支路的导纳由j5变为j10，导纳阵如何修改。 图4.12、网络图如习题集4-5题所示，各参数为阻抗标幺值，求节点导纳阵。3、系统图及参数如图4.2所示（1节点电压相角为0）。求：（1）形成网络导纳阵；（2）指出3个节点的节点类型；（3）指出各变量的类型（包括已知和未知变量）；（4）用节点电压方程形式列出系统的功率方程（即数学模型，写出矩阵形式即可）。 10 图4.24、习题集4-8题，给定初值)0,0(),( 21 xxx。（注：结果与参考答案不同）例题和解答：计算图示辐射网潮流。已知kVU 01 0121，MVAjS 50603 ，求1S和3U。 解答：设kVU 1103 ，先由线路末端向始端求功率分布：)(07.5826.61)165.2(11050605060 2 222 MVAjS )(88.118)110 5.2501660()110 16505.260110( 222 kVU )(14.0057.010)104(88.118 622 MVAjjSy )(93.57317.6114.0057.007.5826.61 222 MVAjjjSSS y )(96.6292.61)102.1(88.118 93.57317.6193.57317.61 2 221 MVAjjjS 再有线路始端向末端求电压分布：)(27.115)121 2.196.621092.61()121 1096.622.192.61121( 222 kVU 012 23.282.5121 49.4 tg 11 )(13.106)27.115 5.207.581626.61()27.115 1607.585.226.6127.115( 223 kVU 013 91.339.927.115 24.7 tg所以03 14.613.106 U第三章作业：3-1，3-3，3-27，3-31。（其中3-27题（2）应为A，D，C点电压）