1、華北電力大學(xué)2014年碩士研究生入學(xué)考試初試試題考試科目：811電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)一、判斷題（15分）1. 電力系統(tǒng)是指所有電源、電網(wǎng)、負(fù)荷及儲(chǔ)能設(shè)備的總和（）2. 電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量是指該系統(tǒng)實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率總和（V）3. 有備用接線系統(tǒng)的供電可靠性高于無(wú)備用接線系統(tǒng)（V）4. 對(duì)于電壓在110kV及以上的電網(wǎng)，由于電壓較高，因此采用中性點(diǎn)不接地方式（）5. 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)當(dāng)發(fā)生單相接地后，線電壓仍三相對(duì)稱（V）6. 超導(dǎo)輸電引起損耗低，輸送容量大，是未來(lái)電力輸送的發(fā)展方向（）7. 同桿架設(shè)的雙回輸電線路的互感可以忽略不計(jì)，不影響線路的正常參數(shù)（V）8. 線路的電導(dǎo)主要是由絕緣

2、子的泄漏電抗和導(dǎo)線換位決定的（）9. 輸電線路的末端電壓有時(shí)會(huì)高于始端（V ）10. 電力系統(tǒng)的功率平衡主要是靠?jī)?chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的（）11. 電力系統(tǒng)的電壓水平主要決定于系統(tǒng)的頻率特性（）12. 當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率不足時(shí)，應(yīng)考慮改變變壓器分接頭調(diào)壓（）13. 電力系統(tǒng)短路故障發(fā)生幾率最大的是相間短路（）14. 電力系統(tǒng)發(fā)生短路相當(dāng)于改變了電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，必定會(huì)引起系統(tǒng)中功率分布的變化（V）15. 無(wú)限大功率電源可以看做是由多個(gè)有限功率電壓并聯(lián)組成，因而其內(nèi)阻抗為零，電源電 壓保持恒定（V ）二、不定項(xiàng)選擇題（20分）16. 我國(guó)目前最高的交流系統(tǒng)電壓等級(jí)為（C ）A. 500kV B. 750kV C.

3、1000kV D. 1150kV17. 對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求包括（ ABC ）A.保證可靠持續(xù)的供電B.保證良好的電能質(zhì)量C.努力提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性D.提高系統(tǒng)電壓等級(jí)18. 與有備用接線比起來(lái)，無(wú)備用接線的特點(diǎn)是（BC ）A.可靠性高B. 經(jīng)濟(jì) C. 簡(jiǎn)單 D.電能質(zhì)量好19. 在同一電壓等級(jí)中，各種電器設(shè)備的額定電壓（ D ）A.相互獨(dú)立B.完全相同C.完全不相同D. 不完全相同20. 假定選取系統(tǒng)容量基準(zhǔn)值為100MW電壓基準(zhǔn)值為500kV,那么標(biāo)幺值為1p.u的電阻（B）歐姆A. 500 B. 250 C. 0.02 D. 0.00221. 在電力系統(tǒng)中最多的節(jié)點(diǎn)類型是（ A

4、 ）A. PQ節(jié)點(diǎn)B. PV 節(jié)點(diǎn) C.平衡節(jié)點(diǎn)D.參考節(jié)點(diǎn)22. 一臺(tái)額定功率為 50MW勺發(fā)電機(jī)帶一個(gè)40MW負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)為 4%負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率為1.5MW/HZ那么系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率為（C） MW/HZA. 32.75 B. 29.75 C. 26.5 D. 23.523. 電力系統(tǒng)的無(wú)功電源，除了發(fā)電機(jī)之外，還有（ ABCDA.串聯(lián)電容器 B. 并聯(lián)電容器 C. SVC D. STATCOM24. 影響變壓器零序電抗參數(shù)的主要因素有（ ABCDA.繞組連接方式B.中性點(diǎn)接地方式C.鐵芯結(jié)構(gòu)D. 外電路連接方式25. 架空輸電線路的避雷線對(duì)其零序阻抗的影響是（ B ）A

5、.增大線路的零序阻抗B.減小線路的零序阻抗C. 無(wú)影響 D. 不確定三、簡(jiǎn)答和簡(jiǎn)單計(jì)算題（35分）26. （7分）試比較潮流計(jì)算中的牛頓拉夫遜法和PQ分解法的差別及其聯(lián)系。答：（1） 數(shù)學(xué)方法：牛-拉法有直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)兩種形式；PQ分解法只有極坐標(biāo)形式且是在考慮：01輸電網(wǎng)中電壓相角只與有功有關(guān)，電壓幅值只與無(wú)功有關(guān)；O2線路兩端電壓相角改變量很小（：.j ： 0 ），節(jié)點(diǎn)注入無(wú)功（Q： Ui2Bi ）化簡(jiǎn)后 得到。（2）計(jì)算速度與內(nèi)存：牛-拉法在每一次迭代后都要重新形成雅克比矩陣并對(duì)其求 逆；PQ分解法的雅克比矩陣為固定矩陣，每次迭代后不需要重新計(jì)算，因此計(jì) 算速度快，所需要的內(nèi)存也較小。

6、（3） 適用范圍：牛-拉法的適用范圍較廣；PQ分解法由于考慮了 R<<X的條件，因此 只適用于配電網(wǎng)中。（4）計(jì)算精度：由于兩種方法迭代停止的條件相同，因此計(jì)算精度相同。27. （8分）三個(gè)負(fù)荷1、2、3,并聯(lián)接在電壓為480V的電源上，如圖所示，負(fù)荷1的有功功率為12KW無(wú)功功率為6.667kVar，負(fù)荷2的功率為4KVA功率因數(shù)為0.96， 負(fù)荷3只有有功功率15kW試計(jì)算三個(gè)負(fù)荷的等值阻抗R+jX。答：(1) 阻抗乙：s=ui - S=U(YU) - S=U2Y - Y =S /U2R jX =1/Y 二U2/S =0.482-： (12 j6.667) 1000=14.67

7、j8.15)(2) 阻抗Z2：P jQ 二S cos j S sin =4 (0.96, 1 0.962) =3.84 j1.12(KVA )同阻抗乙：R jX =1/Y 二U2/S 0.48-(3.84j1.12) 1000=55.3j16.13()(3) 阻抗Z3：計(jì)算公式同阻抗 乙：R=1/Y=u2/S 0.48-15 1000 =15.36(")28. （10分）某4節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)如下:數(shù)據(jù)表（標(biāo)幺值）首節(jié)點(diǎn)末節(jié)點(diǎn)RXB120.0040.05330230.020.250.22340.010.150.11（1）（5分）寫出節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 Ybus（2）（5分）寫出節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2之間

8、的支路改成如下所示的變壓器支路，其變比 為 1.04:1。即：1 21.04:1Z=0.04+j0.0533GD求新的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 Y。答：(1) 相連的節(jié)點(diǎn)為1-2，2-3，3-4，首先將表格中的阻抗化為導(dǎo)納：y12 =1/(R12 jX12) =1/(0.004j0.0533) =1.4 - j18.66y23 =1/(R23 jX 23) =1/(0.02 - j0.25) =0.32 j3.97y34 =1/(R34 jX 34) =1/(0.01 j0.15) =0.44j6.64.1 . 1 .b22 =b33 =j 0.22 = j0.11， b33 =b44 =j 0.11 =

9、j0.0552 2按照節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成過(guò)程，有：丫仆=yi2 =1.4 -j18.66 ，Y12 = -y12 = -1.4 ' j18.66丫22 =y12 y23 b22 =(1.4j18.66) (0.32 - j3.97) j0.11 =1.72 j22.52丫23 二y23 =-0.32j3.97丫33 二y23 y34 b33 b33 =(0.32 j3.97)(0.44 - j4.64)j0.055j0.11= 0.76 _j10.45丫34 二-y34 二.44j6.64Y44 =y34 b44 =(0.44 _j6.64) j0.055 =0.44 - j6.59由

10、以上參數(shù)得系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣得:1.4-j18.66-1.4 j18.660bus-1.4j18.6601.72 j22.52-0.32 j3.97-0.32 j3.970.76 - j10.450-0.44j6.64-0.44j6.640.44 - j6.59(2)推導(dǎo)此類理想變壓器的n型等值電路:<1>列寫電壓電流方程：U2U1u1U2表示h、I2 11I 12 U1 U 2k ZkZ11I2 - -khU1U2kZZU2<2>推導(dǎo)n型等值電路標(biāo)準(zhǔn)形式，如下:1U12根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)形式的電壓電流方程，如下:£上2'I21二 J yg (UU2)12-U2

11、y20 (U2-U1) y1211 =(y10 +y12)，U1 y12 ，U2,1 2 = y12 U1 + (y20 + y12)' U 2式（2）與式（1）對(duì)應(yīng)，可得:111_k11.04yi_2=-0.05+j0.69k2Z kZk2Z1.042 漢(0.004+ j0.0533)11 k -11.041 C”* y?0 = = 0.05 j 0.72Z kZ kZ (0.004 +j0.0533)1 1y12 =1.35j17.94、 kZ 1.04 "0.004+j0.0533)修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣：Yu =%2ye =(1.35 j17.94) (-0.05 j0.

12、69) =1.3j17.25Y12 - 一如2 一 -1.35 j17.94Y22 =y12y20b22 =(1.35 j17.94) (0.05 j0.72) j0.11 =1.72j22.52其余矩陣元素不改變，則新生成的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y如下:1.3-j17.25-1.35 j17.94一1.35 +j17.94 Y =001.72 - j22.52-0.32j3.9700-0.32j3.970.76 - j10.45-0.44j6.6400-0.44j6.640.44 - j6.5929. (10分)計(jì)算系統(tǒng)的三相短路電流的非周期分量及沖擊電路。已知斷路器CB的斷路容量為25000MVAG

13、G30MWcos© =0.8Xd =1.0T40MW10.5/121Uk(%)=1180kmX1=0.4Q /km答：將發(fā)電機(jī)，變壓器，線路和系統(tǒng)S的參數(shù)標(biāo)幺化:取 Sb=40MVA UB=Uav則XG二 xd空丑丄1.0.旦Sb30/0.8= 1.067,40xT =0.11 40 =0.1140xl=x'l 再=0.4 漢 80 漢 =0.097U；1152當(dāng)CB斷路器右側(cè)短路時(shí)，xS =1 11一 -0 0016Ik HUav25000Sb'3U3v40畫出系統(tǒng)等值電路圖，如下： (3)I dkj0.097j1.067j0.11j0.0016由上圖可計(jì)算出：Id

14、hj 1.0670.11)/；0.097 0.0016廠"01將標(biāo)幺值轉(zhuǎn)化為實(shí)際值:(3) .(3)I DK I dkx=11.01 漢一 =2.21(kA).3Uav、3 115取沖擊系數(shù) KF1.8，則沖擊電流為：iM =KMDK =1.8 2.21 =：3.98(kA)四、計(jì)算題(80分)30. (20分)長(zhǎng)度為200km的單回輸電線路，已知線路末端負(fù)荷S2和末端電壓U2 ；如圖所示，線路參數(shù)為：r 1=0.15 Q /km, xi=0.45 Q/km, bi=2.5 lOS/km。試 求線路始端電壓U<!和始端功率Si。UiU2=210kVS!Si =120 20MVA

15、答：本題為已知末端電壓與末端功率，求始端電壓與始端功率，采用從后向前推的方法，計(jì) 算過(guò)程如下：(1) 畫出線路n型等值電路圖：Uis'1 SzU2S2Si.Bj2iI. S1R+jX U+ 3 US2j_B S2JLBR =0.15 200 =30("), jX =j0.45 200=j90()，j j0.00025(S)2(2) 求功率損耗：S2 =120 j20(MVA )U2十匕0 B *2：S(jU2) U2 - -j0.00025 210 - -j11.025(MVA )S2 二2S2 =120 j20 -j11.025=120 j8.975(MVA )P22 +Q

16、；-U；(R jx)二12028.97522102(30j90) =9.85j29.55(MVA )S 二g S =(120j8.975)(9.85j29.55) =129.85j38.525(MVA )此時(shí)需要先計(jì)算電壓降落，并計(jì)算出U,由此來(lái)計(jì)算出節(jié)點(diǎn)1側(cè)導(dǎo)納的損耗。(3) 求電壓降落:，U=P2R Q2X20 3° 8.975 9°=2o.99(kv)U2210U 戶 UR2° 9°8.975 3°=5°.i5(kv)U2210U, =(U2. ：u) j、.U =(210 20.99)j50.15 =230.99j50.15

17、= 236.44 12.25 (kV)(4) 繼續(xù)求功率損耗與始端功率：. S=(j 5) U1 =-j0.00025 2362 =-j13.97(MVA )召=2. § =(129.85 j38.525) -j13.97 =129.85 24.56(MVA )31. (20分)A、B兩系統(tǒng)并列運(yùn)行，當(dāng) A系統(tǒng)負(fù)荷增大500MW寸，B系統(tǒng)向A系統(tǒng)輸送 的交換功率為300MW如果這時(shí)將聯(lián)絡(luò)線切除，貝V切除后A系統(tǒng)頻率為49Hz, B系統(tǒng)頻率為50Hz,求：(1) (10分)A B兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 Ka、Kb(2) (10分)之后B系統(tǒng)負(fù)荷增大800MV，求聯(lián)合系統(tǒng)的頻率變化量與聯(lián)絡(luò)

18、線功率 流動(dòng)A Pab=300MWA B答：(1)兩系統(tǒng)目前的狀態(tài)為 B系統(tǒng)向A系統(tǒng)輸送300MW勺功率，因此對(duì)此狀態(tài)下的兩系統(tǒng) 分別列寫方程：ZPa =-KafA fo)n 300 = Ka (49fo)KPb=-Kb (fB -f0M 七00 = Kb (50f0)Ka=500MW/HzKFB-KPa_ -500Kb= $Kb=750MW/HzPab =二300 =Ka +KbKa+Kbf 49.83HzPa = AFLa - BPga n負(fù)荷增加APla >0；發(fā)電機(jī)增發(fā)，也FGa >0(1)此時(shí)為聯(lián)合系統(tǒng)，兩系統(tǒng)為統(tǒng)一的頻率，因此需要作為整體統(tǒng)一考慮。B系統(tǒng)負(fù)荷增大時(shí)，系統(tǒng)

19、頻率的變化量為：此時(shí)對(duì)-：PlbKa Kb800750500=-0.64(Hz),因此系統(tǒng)頻率變化量為-0.64HzB 系統(tǒng)來(lái)說(shuō)：Pb -Kb f =-750 (0.64) =480(MW)，即B系統(tǒng)增加480MW功率，因此，此時(shí)聯(lián)絡(luò)線的功率厶Pab =-300 480 =180(MW)，方向?yàn)閺?A系統(tǒng)輸送到B系統(tǒng)。32. (20 分)35kV 系統(tǒng)的等值電路圖如圖所示，Q“=100MVar, Q2=30MVar, Cb=60MVa。各段線路電阻如圖所示，設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備總量為 45MVar,試在不計(jì)無(wú)功功率網(wǎng) 損的前提下，確定這些無(wú)功功率電源的最優(yōu)分布。答：計(jì)算由于無(wú)功功率流動(dòng)產(chǎn)生的有功

20、網(wǎng)損表達(dá)式為：1 2 2 2 10 (Q|_1 - Qci) 20 (Ql2 - Qc2 ) ' 30 (Ql3 - Qc3 ) U N3510 (100 -QC1)220 (30 -Qc2)230 (60 - Qc3)2由等網(wǎng)損微增率，有:；:：Pt莎20352(100-Qc1),:：QC240352(30-Qc2),j Pt:QC360352(60-Qc3)tQd如C2SQc3Qd Qc2 Qc3 =4(MVar)計(jì)算得:QC230(MVar), QC-105(MVar), QC370(MVar)11 11 11因此，0不能提供無(wú)功補(bǔ)償，因此02=0；對(duì)Q：1與Q3列寫等網(wǎng)損微增率

21、:QC1Qc1 Q:Qc3C3 =45( MVar)Qc1 =13.75MVarQc3 =31.25MVar33. （20分）某110kV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如下，當(dāng)k點(diǎn)發(fā)生BC兩相接地短路故障時(shí)（1）（ 10分）求短路瞬間短路電流周期分量初值；（2）（ 5分）求變壓器T2中性點(diǎn)的電壓值；（3）（ 5分）求變壓器T3中性線上的電流值；T3T1L100km 山 4 Q/km Xq =3x1G1=G2 : 15MVA X2=X1=O. 125T1=T2=T3 : 15MVA uR%=10. 5答:首先將系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)幺化:取 Sb=15MVA, UB=Uav=115 kVXg(d =Xg(2)=Xi 鬼-0.1

22、25 15 =0.125,Sg15S15Xt 卄 XT»Uk%s0.125 荷 0.105S15Xl（1）二Xl（2）= X1 = 0.1252 = °.°45,X l（0）= 3X L=°.135Uav115（1）為求短路電流周期分量初值，需要畫出序網(wǎng)圖，如下：j0.125j0.105Idk>j0.105j0.045j0.125j0.105U(1)正序網(wǎng)：X(1)二1/2 -(Xg(1) -Xt1(1) Xl(1)/Xt3(1)二1/2 (0.125 0.105)0.0450.105 =0.063j0.125j0.105負(fù)序網(wǎng)：X (2)=1 /2(X G(2)' X T1 (2) )' X L (2