《電力系統基礎》試卷A

班級:姓名:成績:

一、填空題（每空1分，共30分）

1、對電力系統運行的基本要求是、、。

2、變壓器損耗是由和兩部分構成。

3、我國電力系統的3KV以上的額定電壓等級有6KV、10KV.

不口、、、、、、O

4、發(fā)電設備的備用容量按其用途可分為、、

和國民經濟備用等四種。

5、電力系統中的無功電源有、、調相機和靜止補償器等。

6、架空線路是由導線及等元件組成o

7、電力系統穩(wěn)態(tài)運行工作包括、、。

8、電力系統的暫態(tài)過程有、、及三個過程。

9、發(fā)電設備的備用容量按其途可分為負荷備用^、和—

_________等四種。

二、單項選擇題（在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答

案的序號填在題干的括號內。每小題3分，共24分）

1、簡單的閉式網主要可分為環(huán)網和（）

A放射網B兩端供電網

C干線式網D鏈式網

2、我國中、小電力系統運行時，規(guī)定允許頻率偏差（）

A±0.1HzB±0.2Hz

C±0.5Hz1)±0.7Hz

3、輸電線路單位長度的電阻主要決定于（）

A材料和對地高度B電暈損耗和電壓

C幾何均距和半徑D材料和粗細

4、線路電壓在220KV及以上時，采用分裂導線的目的是（）

A減少導線重量B增大導線應力

C增大線路電容D減少電暈和線路電抗

5、頻率的二次調整是由?）

A發(fā)電機組的調速淵完成的B調相機的勵磁調節(jié)器完成的

C發(fā)電機組的調頻耀完成的D靜止無功補償器完成的

6、無功功率通過線路電阻時（）

A產生有功功率損耗B產生無功功率損耗

C不產生有功功率損耗D既不產生有功功率損耗也不產生無功功率強耗

7、我國目前運行的葛上直流輸電線,其電壓等級為（）

A、+500KV、B、+750KV、C、±500KV

8、頻率的一次調整是由（）

A發(fā)電機組的調速器完成的B調相機的勵磁調節(jié)器完成的

C發(fā)電機組的調頻器完成的D靜止無功補償器完成的

三、判斷題（14分）

1、保持良好的電能質量就是保持系統運行頻率在50±0.5HZ的偏移范圍以內。

（）

2、抗旱用電屬于二類負荷。（）

3、綜合用電負荷+網損二發(fā)電負荷（）

4、所謂線路的額定電壓實際就是線路的平均電壓（%+5）/2。

（）

5、所謂線損率系指線路上損耗的電能與線路始端輸入電能的比值。

（）

6、在環(huán)型網絡的潮流中，其有功分點與無功分點總是重合的。（）。

7、系統的單位調節(jié)功率標志了系統負荷增加或減少時，系統頻率變化的多少，

它與發(fā)電機無關。（）

8、系統的電壓穩(wěn)定即負荷的穩(wěn)定問題屬于暫態(tài)穩(wěn)定問題。（）

9、穩(wěn)定破壞是由事故引起的與負荷管理無關。（）

10、按dP/dS>0判據確定的穩(wěn)定極限，正常運行時，其穩(wěn)定儲備可以小于10%o

（）

1k負荷特性指負荷功率隨負荷端電壓變化而變化的規(guī)律（）

12、有限長線路末端連接的負荷阻抗等于特性阻抗時，該負荷阻抗消耗的功率稱

自然功率。（）

13、發(fā)電機在以低于額定功率因數運行時，其發(fā)無功的能力將取決于勵磁電流不

超過額定值的條件；而在進相運行時，發(fā)電機吸收無功的能力將取決于穩(wěn)定

性的條件。（）

14、改變主變分接頭進行調壓，其實就是改變無功負荷在網絡中的流動，并不一

定能改變系統的電壓水平。（）

四、名詞解釋（每小題4分，共20分）

1、動力系統：

2、靜態(tài)穩(wěn)定：

3、穩(wěn)定性問題：

4、順調壓:

5、同步運行狀態(tài)：

五、簡答（每小題6分，共12分）

1、架空線路和電纜線路各有什么特點？適用于什么場合？

答：

2.降低電能損耗的意義和方法各有哪些?

答：

五、簡答（每小題6分，共12分）

1、架空線路和電纜線路各有什么特點？適用于什么場合？

答：架空線路裸露在空氣中，容易受到外界環(huán)境條件的影響，但是投資省、施

工維護和檢修方便的優(yōu)點，所以電力網中絕大多數的線路都采用架空線路。

電纜線路則是將電纜埋設在地下，投資相對較大，但是可以避免外力破壞和氣

象條件的影響，供電可靠性高，不需要架設桿塔，不影響城市美觀，可以跨

海送電，因而可以根據需要采用電纜線路。

2.降低電能損耗的意義和方法各有哪些？

答：意義：電力網的電能損耗不僅耗費一定的動力資源，而且占用一部分發(fā)電

設備容量。因此，降低網損是電力企業(yè)提高經濟效益的一項重要任務。

方法：1、提高電力網負荷的功率因數：1）合理選擇異步電動機的容量并調整

其運行方式；2）合理選擇變壓器及感應電爐和電焊機設備的容量；3）采用

并聯補償裝置；2、提高電力網運行電壓水平：3、改變電力網的界限和運行

方式：1）開式電力網改為閉式電力網運行；2）使閉式電力網的功率分布為

經濟分布；①在閉式電力網中裝縱橫調壓變壓器；②閉式電力網內裝設串聯

電容器；3）實行變壓器的經濟運行；4）在小型電力系統發(fā)電廠間實行負荷

經濟分配的原則；5）電力線路按照經濟電流密度選擇，然后按照技術指標要

求效驗。

《電力系統自動化》課程考試復習內容?答案

整理：史躍鵬

2011學年第二學期

說明：電氣工程專業(yè)課為：《電力電子技術》《自動控制技

術》《電力系統分析》，要求平均分大于75分才能獲得學位。

1.請簡述電力系統的主要特點和運行的基本要求。

參考書：第1章“電力系統特點和基本要求”

答：特點：

1、與國民經濟、人民日常生活聯系緊密。

2、系統結構龐大復雜

3、各種暫態(tài)過程非常短促

4、電能不能大量儲存

基本要求：

1、保證供電的可靠性

2、保證良好的電能質最

3、保證系統運行的經濟性.

2.請簡述電力系統自動化的主要研究內容。

參考書：第1章“電力系統自動化主要內容”

答：1、電力系統調度自動化

2、電廠動力機械自動化

3、變電站自動化

4、電力系統自動裝置

3.準同期并列的三要素是什么？

參考書：第2章第1節(jié)“二、準同期并列”中的“準同期并列的理想條件”

答：

1.并列開關兩側的電壓相等，

2.并列開關兩側電源的頻率相同，

3.并列開關兩側電壓的相位角相同。

4.并列操作瞬間如果存在相位差，請分析準同期并列操作對系統的影響。

參考書：第2章第1節(jié)“二、準同期并列”中的“同期并列誤差對并列的影響”的“合

閘相角差對并列的影響”

答：出現因相位不等的電壓差，相位差18()度時，電壓差最大，沖擊電流可以達到額定

電流的20倍，可能損壞定子繞組端部，相位差在0-180度之間時，沖劑電流既有有功

分量，也有無功分量，在發(fā)電機軸上產生沖擊力矩。

5.并列操作瞬間如果存在頻率差，請分析準同期并列操作對系統的影響。

參考書：第2章第I節(jié)“二、準同期并列”中的“準同期并列誤差對并列的影響”的“合

閘頻率差對并列的影響”

答：因為頻率不等產生電壓差，這個電壓差是變化的，變化值在0-2Um之間。這種瞬時

值的幅值有規(guī)律地時大時小變化的電壓成為拍振電壓。它產生的拍振電流也時大時小變

化，有功分量和轉子電流作用產生的力矩也時大時小變化，使發(fā)電機振動。頻率差大時，

無法拉入同步。

6.并列操作瞬間如果存在電壓幅值差，請分析準同期并列操作對系統的影響。

參考書：第2章第1節(jié)“二、準同期并列”中的“準同期并列誤差對并列的影響”的

“合閘電壓幅值差對并列的影響”

答：合閘時產生沖擊電流，為無功性質，對發(fā)電機定子繞組產生作用力。

7.已知發(fā)電機準同期并列允許壓差為額定電壓的5%,允許頻差為額定頻率的

0.2%,當圖1所示Ts分別為9s和Us時，請分析正弦整步電壓波形是否滿

足并列操作的壓差和頻差條件。

圖1正弦整步電壓波形

參考書：第2章第2節(jié)“一、脈動電壓”

答案：當Ts=9s時，壓差條件滿足，頻差條件不滿足；

當Ts=lls時，壓差和頻差條件均滿足.

8.圖2所示兩種頻差情況的UM（恒定越前時間脈沖）與Us.ad（恒定越前相角

脈沖）關系波形圖，通過比較UM與U&ad順序檢查頻差大小，請問哪種頻差情

況滿足并列操作的要求，為什么？

圖2兩種頻差情況的UR與Uaad關系波形圖

參考書：第2章第3節(jié)“一、整步電壓：二.恒定越前時間信號形成：三.頻率差檢測”

答案:圖⑶所示，g式有效電平出現時間先于uw，表示|同＜同小,即實際頻差小于

允許頻差；圖(b)所示，UH有效電平出現時間先于%d，表示同J，。/，即實際頻差

大于頻差設定值；圖?所示，*d有效電平出現時間等于5d，表示即實

際頻差等于允許頻差；顯然圖(a)、圖(c)所示情況滿足并列操作要求。

9.同步發(fā)電機勵磁自動調節(jié)的主要作用有哪些？

參考書：第3章第1節(jié)“一、同步發(fā)電機勵磁控制系統的主要任務”

答：

1、控制電壓

2、合理分配并聯發(fā)電機間的無功功率

3、提高電力系統的穩(wěn)定性

4、改善電力系統的運行條件(1、改善異步電動機的啟動性能2、為發(fā)電機異步運行創(chuàng)

造條件3、提高帶時限繼電保護動作的可靠性)

5、水輪發(fā)電機組要求強行減磁

10.簡述同步發(fā)電機自并勵勵磁系統結構及其工作原理和特點？畫出其示意圖。

參考書：第3章第3節(jié)“同步發(fā)電機勵磁系統”中的“三、靜止勵磁系統”

答：工作原理：（如下圖）發(fā)電機勵磁功率取自發(fā)電機端，經過勵磁變壓器TV降壓，可

控硅整流器VS整流后供給發(fā)電機勵磁。發(fā)電機勵磁電流通過自動勵磁調節(jié)器控制晶閘管的

控制角進行控制。

特點：I、結構簡單，可靠性高，造價低，維護量小。

2、沒有勵磁機，縮短了機組主軸的長度，可減少電廠土建造價。

3、直接用可控硅控制轉子電壓，可獲得很快的勵磁電壓響應速度，可以近

似地認為具有階躍函數那樣的響應速度。

示意圖：

第二節(jié)同步發(fā)電機勵磁系統

?三、靜止勵磁系統（發(fā)電機自并勵系統）

11.簡述同步發(fā)電機他勵交流勵磁系統結構及其工作原理和特點？畫出其示意

圖。

參考書：第3章第3節(jié)“同步發(fā)電機勵磁系統”中的“二、交流勵磁機勵磁系統”

答：工作原理：交流主勵磁機與交流副勵磁機與發(fā)電機同軸轉動。交流副勵磁機配有一

個自勵恒壓調節(jié)器維持其端電壓為恒定值。副勵磁機輸出的交流電經過可控硅整流變成

直流給主勵磁機勵磁，主勵磁機輸出的交流電經過不可控硅整流器變成直流，供給發(fā)電

機作為勵磁電流。

特點：1、取消了直流勵磁機，不存在換向問題，而交流勵磁機的容量可以做的很大,

所以容量不受限制

2、交流主勵和副勵與發(fā)電機同軸，自成體系，勵磁系統不受電網的干擾，可

靠性高

3、由于晶間管的控制角變化很快，勵磁電流可以很快變化，所以為快速勵磁

系統。

4、交流勵磁機的時間常數大，控制環(huán)節(jié)多，增加了勵磁系統的時間常數。為

解決此問題，勵磁機轉子采用疊片式結構，也使得輸出的直流波紋減小。

5、有轉子滑環(huán)和碳刷。

6、加長了主機軸長度。

第二節(jié)同步發(fā)電機勵磁系統

二、交流勵磁機勵磁系統

（一）他勵交流勵磁機勵磁系統

圖2-11他勵交流勵磁機勵磁系統原理九..

12.同步發(fā)電機自動勵磁調節(jié)器由哪幾個單元電路構成？各單元的主要功能要求

是什么？

參考書：第3章第4節(jié)“自動勵磁調節(jié)器基本原理”中的“二、半導體勵磁調節(jié)器原

理,，

答:構成：1、測量比較單元2、綜合放大單元3、移相觸發(fā)單元

對個單元的要求：

一、測量比較單元

I、測量電路應該有足夠高的靈敏度，基準電壓穩(wěn)定，電壓給定電路的調整范圍

必須滿足運行要求

2、測后電路應該具有優(yōu)良的動態(tài)性能

3、測量電路的輸出電壓應該平穩(wěn)，波紋要小

二、綜合放大單元

1、要求能線性無關地綜合、放大各個輸入信號。

2、有足夠的運算精度和放大系數，放大系數可調整

3、響應速度要快，時間常數要小

4、工作穩(wěn)定、輸出阻抗低。

5、輸出電壓范圍滿足移相觸發(fā)單元的要求

三、移相觸發(fā)單元

1、晶閘管的觸發(fā)脈沖應該與奸詐管陽極電壓同步。

2、觸發(fā)脈沖移相范圍要符合相應可控整流電路的要求

3、觸發(fā)脈沖應有足夠的功率以保證可控硅元件可靠地導通。

4、觸發(fā)脈沖的上升前沿要陡。

5、觸發(fā)脈沖有足夠的寬度。

6、觸發(fā)脈沖與主電路應相互隔望

7、保證各相可控硅元件的控制角一致。

8、對?三相全控橋式整流電路，還要求觸發(fā)脈沖寬度大于6（）度或者采用雙脈沖觸

發(fā)。

13.什么叫發(fā)電機“滅磁”,有哪幾種滅磁方法?并做比較。（所學教材沒有相關

知識）

我在估計你們可能采用的教材中沒有找到此部分知識點，如果屆時我拿到你們的教材有

這個知識點，就可能會把這道題作為考試題，如果你們的教材中沒有這部分知識點，我就不

出此考題。請大家在所拿到的教材中找到相應部分并進行復習。參考教材：王葵、孫瑩《電

力系統自動化》第2章第3節(jié)“勵磁系統中的轉子磁場的建立和滅磁”

答：發(fā)電機滅磁是將發(fā)電機勵磁電源切除再通過一定的方式來消除殘余的磁場從

而達到消除發(fā)電機電壓的目的，目前我們國家常用的滅磁方法有三種：線性電阻

火磁（目前用得比較多）、非線性滅磁、碳化硅滅磁。

14.圖3給出了同步發(fā)電機感應電動勢和勵磁電流關系。（1）請推導發(fā)電機感應

電動勢、機端電壓以及無功電流之間的關系；（2）根據推導結論畫出發(fā)電機的IQ

-UG無功調節(jié)特性；（3）結合發(fā)電機無功調節(jié)特性曲線，請解釋系統無功負荷減

小時，發(fā)電機機端電壓的變化過程。若要維持發(fā)電機端電壓不變，則發(fā)電機的勵

磁電流應該如何調節(jié)？為什么？

圖3.同步發(fā)電機感應電動勢和勵磁電流關系

參考答案：由矢量圖可知:

Eq=Uc+jIGXd

感應電動勢&和機端電壓力G的代數關系為:

EqCOSdG=UG^IQXdnE產UG+/QX”(COS/?1)

由上式可知1Q-UG無功調節(jié)特性為:

當系統無功負荷減小時，發(fā)甩機需要減小無功電流，以使無功負荷與發(fā)電機無功功率達到平

衡，由圖可知當無功電流減小，機端電壓升高，由上式可知，如要維持機端電壓，必須減小

勵磁電流，即通過減小發(fā)電機的感應電動勢維持機端電壓的不變。

參考書：第3章“第1節(jié)"同步發(fā)電機勵磁控制系統的主要任務”中的（一）控制電壓”

15.簡述電力系統的典型調頻方法及其調頻方程式。

16.圖4給出了電力系統的功率一頻率關系及頻玄特性，圖中PL和PLI曲線為負

荷頻率一有功功率特性，PG和PGI曲線為發(fā)電機頻率一有功功率特性，a點為初

始穩(wěn)定運行點。假設系統內所有機組均裝設調速器，如果系統中負荷有功功率減

少aPL,請簡述系統的頻率調整過程。

參考書第4章第1節(jié)”（三）電力系統的功率一頻率特性”

參考答案：頻率變化過程：a-b-c,發(fā)電機輸出功率變化過程：PL-*PLI-*PL2,答案中包括

一次調頻和二次調頻。

17.分別寫出電力系統運行的等式約束、不等式約束條件，并說明式中各符號含

義。

答：參考課本P90.

18.從安全分析與控制的角度可將電力系統運行狀態(tài)劃分為哪幾種？如何劃分？

答：五種：

1、正常運行狀態(tài)。電力系統總有功和總無功滿足需求，母線電壓頻率在正常范

圍內，電源設備和輸變電設備乂均在規(guī)定的限額內運行。

2、警戒狀態(tài)。電能指標，各個參量雖然在允許的限值之內，但是系統的安全系

數已經下降。

3、緊急狀態(tài)。在正常運行狀態(tài)或者警戒狀態(tài)的情況下，發(fā)生短路故障或者切除

大容量機組等狀況時的狀態(tài)。

4、系統崩潰。緊急狀態(tài)下，如果處理不當，有可能使初始的干擾及其產生的連

鎖反應身份嚴重，使系統失去穩(wěn)定的狀態(tài).

5、恢復狀態(tài)。系統崩潰后，借助繼電保護和自動裝置將故障隔離，使事故停止

擴大。

19.什么是電力系統分層調度控制？現代電力大系統為什么實行分層調度控制？

答：分層調度控制：大電力系統分為三級調度，網調、省調、地調。分層控制將

全電力系統的監(jiān)視控制任務分配給屬于不同層次的調度中心，下一層調度根據上

一層調度中心的命令，結合本層電力系統的熨際情況，完成本次的調度任務，同

時向上層調度傳遞所需信息。

原因：1、集中調度控制有明顯的缺點。

2、分層調度的優(yōu)點：

2.1便于協調調度控制

2.2便于提高系統運行的可靠性

2.3提高實時響應速度

2.4靈活性增強

2.5提高投資效率

20.什么是電力系統的能量管理系統EMS,EMS與電網調度自動化SCADA系統有

什么關聯？

答：EMS：現代電網調度自動化系統除SCADA基本功能和自動發(fā)點控制和經濟調

度之外，又增加了許多高級應用軟件的新功能，如網絡拓撲、電力系統狀態(tài)估計、

負荷預報、系統安全分析、調度員在線潮流等，還開發(fā)了調度管理信息系統和調

度員仿真培訓系統等，由此形成了新一代電網調度自動化系統一一能量管理系統

EMSO

EMS包括了SCADAo

21.請做出分別用數字調幅、數字調頻、二元絕對調相和二元相對調相四種調制

方法，對數字信號10100101進行調制的波形。

答：參見課本P115.

22.簡述電力系統正常運行狀態(tài)（包括警戒狀態(tài)）的安全控制主要內容。

答：

1、滿足用戶供電需要，包括供電數量和質量。

2、系統安全性，保證連續(xù)的系統功能

3、最小成本

4、環(huán)境保護

5、節(jié)約燃料和其他資源

23.什么是電力系統靜態(tài)和動態(tài)安全分析，其目的是什么？

;電力系統安全分析就是應用預想事故分析的方法來

預見知道系統是否存在隱患，即處于不安全正常狀

態(tài)，采取相應的措施使之恢復到安全正常狀態(tài)。

-靜態(tài)安全分析：用來判斷在發(fā)生預想事故后系統是

否會發(fā)生過負荷或電壓越限等，

較-暫態(tài)安全分析：判斷系統是否會失穩(wěn)。

目的：提高系統安全性。

24.為維持電力系統的無功功率平衡，可以從哪些方面采取措施？

答：①發(fā)電機發(fā)出的無功功率;②系統無功補償設備（調相機，并聯電容器，靜止補償器和

靜止調相機）；③110kV及以上電壓架空線路及各級電壓電纜的充電功率;④從電力網外可能

輸人的無功功率。

25.圖5為電力系統電壓控制原理圖，請推導負荷端電壓UB的表達式，并根據

推導結論，說明調節(jié)UB的控制方式有那些,并列舉實現這些控制方式的裝置。

UG1:K|K2：1UB

G)-~R^jx_-p+jQ

圖5.電力系統電壓控制原理圖

答：當略去輸電線路的充電功率、變壓器的勵磁功率以及網絡中的功率損耗，變壓器參數已

歸算到高壓側，則用戶端電壓表達式為：

UB=(UGKRXU)/K[=(UGK