2025年《電力系統(tǒng)分析》期末試卷附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.電力系統(tǒng)標(biāo)幺值計(jì)算中，若基準(zhǔn)容量取100MVA，基準(zhǔn)電壓取各級(jí)平均額定電壓，則110kV線路的基準(zhǔn)電抗為（）A.(1102)/100ΩB.100/(1102)ΩC.(1102×100)/1000ΩD.1000/(1102×100)Ω2.潮流計(jì)算中，PQ節(jié)點(diǎn)的已知量是（）A.有功功率P和無(wú)功功率QB.有功功率P和電壓幅值UC.電壓幅值U和相位角δD.無(wú)功功率Q和電壓相位角δ3.同步發(fā)電機(jī)派克變換的主要目的是（）A.將三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系B.消除定子繞組間的互感耦合C.簡(jiǎn)化同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)方程D.提高短路電流計(jì)算精度4.電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流中包含的分量為（）A.周期分量、非周期分量、倍頻分量B.周期分量、非周期分量C.非周期分量、倍頻分量D.周期分量、零序分量5.變壓器的電抗參數(shù)主要由（）決定A.空載損耗B.負(fù)載損耗C.短路電壓百分比D.空載電流百分比6.靜態(tài)穩(wěn)定分析中，功角特性曲線的斜率（dP/dδ）大于零時(shí)，系統(tǒng)處于（）A.靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)B.靜態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)C.臨界穩(wěn)定狀態(tài)D.暫態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)7.下列無(wú)功電源中，調(diào)節(jié)速度最快的是（）A.同步發(fā)電機(jī)B.靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）C.并聯(lián)電容器D.同步調(diào)相機(jī)8.電力系統(tǒng)頻率調(diào)整中，一次調(diào)頻的特點(diǎn)是（）A.由調(diào)度中心指令實(shí)現(xiàn)，調(diào)整容量大B.依賴發(fā)電機(jī)調(diào)速器自動(dòng)動(dòng)作，調(diào)整容量有限C.僅調(diào)整有功功率，不影響系統(tǒng)電壓D.主要用于應(yīng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷變化9.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相電壓會(huì)（）A.升高為線電壓B.降低為相電壓的一半C.保持不變D.升高為相電壓的√3倍10.特高壓交流輸電線路的電暈損耗主要與（）相關(guān)A.線路長(zhǎng)度B.導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度C.系統(tǒng)頻率D.負(fù)載電流大小二、填空題（每空1分，共15分）1.電力系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式是指系統(tǒng)中（）容量最大，短路阻抗最小的運(yùn)行方式。2.潮流計(jì)算的牛頓-拉夫遜法中，修正方程的雅可比矩陣元素與（）和（）相關(guān)。3.同步發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗（X''d）（）暫態(tài)電抗（X'd）（填“大于”或“小于”）。4.電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的主要手段包括（）、（）和改變變壓器分接頭。5.短路電流計(jì)算中，沖擊電流的計(jì)算公式為（），其出現(xiàn)時(shí)間約為短路后（）。6.靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)為（），暫態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)通常采用（）。7.電力線路的電導(dǎo)參數(shù)主要由（）引起，正常運(yùn)行時(shí)可忽略。8.變壓器的等值電路中，勵(lì)磁支路的電導(dǎo)對(duì)應(yīng)（），電納對(duì)應(yīng)（）。9.頻率的一次調(diào)整依靠（），二次調(diào)整依靠（）。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的主要目的及常用方法。2.說(shuō)明同步發(fā)電機(jī)在三相短路時(shí)，定子電流中出現(xiàn)非周期分量的原因。3.比較中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。4.提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的主要措施有哪些？（至少列舉4項(xiàng)）5.解釋電力系統(tǒng)“N-1”安全準(zhǔn)則的含義，并說(shuō)明其工程意義。四、計(jì)算題（共35分）1.（10分）某110kV雙繞組變壓器，銘牌數(shù)據(jù)為：Sn=31.5MVA，Uk%=10.5，P0=45kW，I0%=0.8。試計(jì)算其歸算到高壓側(cè)的等值電抗、電阻、勵(lì)磁電導(dǎo)和電納（保留4位小數(shù)）。2.（12分）如圖1所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)G的次暫態(tài)電抗X''d=0.15（以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值），變壓器T的電抗XT=0.1（標(biāo)幺值，基準(zhǔn)與發(fā)電機(jī)相同），線路L的電抗XL=0.2（標(biāo)幺值）。系統(tǒng)母線電壓為1.0（標(biāo)幺值），發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)E''=1.2（標(biāo)幺值）。當(dāng)母線B發(fā)生三相短路時(shí)，求：（1）短路點(diǎn)的次暫態(tài)電流標(biāo)幺值；（2）若基準(zhǔn)容量為100MVA，基準(zhǔn)電壓為110kV，求短路電流的有名值（kA）。3.（13分）某3節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)（U1=1.05∠0°），節(jié)點(diǎn)2為PQ節(jié)點(diǎn)（P2=0.8，Q2=0.4），節(jié)點(diǎn)3為PV節(jié)點(diǎn)（P3=0.5，U3=1.02）。各支路電抗標(biāo)幺值為：x12=0.1，x13=0.15，x23=0.2（基準(zhǔn)值Sb=100MVA，Ub=平均額定電壓）。采用牛頓-拉夫遜法進(jìn)行潮流計(jì)算，寫出第一次迭代時(shí)的功率誤差方程和雅可比矩陣的結(jié)構(gòu)（不需要具體數(shù)值計(jì)算）。五、論述題（20分）結(jié)合電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，論述高比例可再生能源接入對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的影響及應(yīng)對(duì)措施。答案一、單項(xiàng)選擇題1.A2.A3.C4.B5.C6.A7.B8.B9.D10.B二、填空題1.運(yùn)行的發(fā)電機(jī)2.節(jié)點(diǎn)電壓幅值；相角3.小于4.調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁；投切無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備5.i_sh=√2K_shI''；0.01s6.dP/dδ>0；等面積定則7.電暈損耗和絕緣子泄漏8.空載損耗；勵(lì)磁電流9.發(fā)電機(jī)調(diào)速器；調(diào)頻器三、簡(jiǎn)答題1.潮流計(jì)算目的：確定系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相位、各支路功率分布，為運(yùn)行調(diào)度和規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。常用方法：牛頓-拉夫遜法（收斂性好，適用于復(fù)雜系統(tǒng)）、PQ分解法（簡(jiǎn)化計(jì)算，適用于高壓系統(tǒng)）、高斯-賽德?tīng)柗ǎㄓ?jì)算簡(jiǎn)單，收斂較慢）。2.三相短路時(shí)，定子繞組電流突變，根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾愣?，定子繞組會(huì)感應(yīng)出非周期電流以維持初始磁鏈不變，該電流不隨時(shí)間周期變化，故稱為非周期分量。3.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)是單相接地時(shí)故障電流大，保護(hù)易動(dòng)作；缺點(diǎn)是過(guò)電壓水平低，絕緣成本高。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)是單相接地時(shí)故障電流小，可帶故障運(yùn)行1-2小時(shí)；缺點(diǎn)是過(guò)電壓水平高，可能引發(fā)弧光過(guò)電壓，不適用于大電流系統(tǒng)。4.措施：快速切除故障；采用自動(dòng)重合閘；強(qiáng)行勵(lì)磁；電氣制動(dòng)；發(fā)電機(jī)快關(guān)氣門；設(shè)置解列點(diǎn)；加強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)（如增加輸電線路）。5.“N-1”準(zhǔn)則指系統(tǒng)中任意單一元件（如線路、變壓器）退出運(yùn)行后，剩余系統(tǒng)應(yīng)能保持穩(wěn)定運(yùn)行且不超過(guò)設(shè)備額定負(fù)載。工程意義：確保系統(tǒng)在單一故障下的安全性，是電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行的基本要求。四、計(jì)算題1.等值電抗：Xt=(Uk%×Un2)/(100×Sn)=(10.5×1102)/(100×31.5)=40.3333Ω電阻：Rt=(P0×Un2)/(1000×Sn2)=(45×1102)/(1000×31.52)=0.5397Ω勵(lì)磁電導(dǎo)：Gt=P0/(1000×Un2)=45/(1000×1102)=3.7190×10^-6S勵(lì)磁電納：Bt=(I0%×Sn)/(100×Un2)=(0.8×31.5)/(100×1102)=2.0727×10^-5S2.（1）系統(tǒng)總電抗XΣ=X''d+XT+XL=0.15+0.1+0.2=0.45（標(biāo)幺值）次暫態(tài)電流標(biāo)幺值I''=E''/XΣ=1.2/0.45≈2.6667（2）基準(zhǔn)電流Ib=Sb/(√3×Ub)=100/(√3×110)≈0.5249kA有名值I''_有名=I''×Ib≈2.6667×0.5249≈1.400kA3.功率誤差方程：ΔP2=P2s-P2c=0.8-(U2U1sinδ21/x12+U2U3sinδ23/x23)ΔQ2=Q2s-Q2c=0.4-(U2U1cosδ21/x12+U2U3cosδ23/x23-U22(1/x12+1/x23))ΔP3=P3s-P3c=0.5-(U3U1sinδ31/x13+U3U2sinδ32/x23)ΔU32=U3s2-U3c2=1.022-(U3U1cosδ31/x13+U3U2cosδ32/x23-U32(1/x13+1/x23))×x13x23/(x13+x23)（注：具體表達(dá)式需根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣展開，此處為簡(jiǎn)化描述）雅可比矩陣結(jié)構(gòu)：J=┌?ΔP2/?δ2?ΔP2/?δ3?ΔP2/?U2?ΔP2/?U3┐│?ΔQ2/?δ2?ΔQ2/?δ3?ΔQ2/?U2?ΔQ2/?U3││?ΔP3/?δ2?ΔP3/?δ3?ΔP3/?U2?ΔP3/?U3│└?ΔU32/?δ2?ΔU32/?δ3?ΔU32/?U2?ΔU32/?U3┘五、論述題高比例可再生能源（如風(fēng)電、光伏）接入對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響：1.電源特性改變：可再生能源通過(guò)電力電子變換器并網(wǎng)，缺乏同步發(fā)電機(jī)的慣性和阻尼，導(dǎo)致系統(tǒng)慣量下降，頻率波動(dòng)加劇。2.無(wú)功支撐能力弱：傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)可提供動(dòng)態(tài)無(wú)功，而逆變器控制的電源無(wú)功輸出受有功限制，電壓支撐能力不足，靜態(tài)/暫態(tài)電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)增加。3.出力不確定性：風(fēng)、光功率隨機(jī)波動(dòng)，導(dǎo)致潮流分布復(fù)雜，靜態(tài)穩(wěn)定極限降低，暫態(tài)過(guò)程更難預(yù)測(cè)。4.諧波與次同步振蕩：電力電子設(shè)備的寬頻帶響應(yīng)可能引發(fā)諧波放大或次同步振蕩，威脅設(shè)備安全。應(yīng)對(duì)措施：1.提升系統(tǒng)慣量：配置儲(chǔ)能裝置（如電池、飛輪）提供虛擬慣量；開發(fā)同步逆變器技術(shù)，模擬同步發(fā)電機(jī)特性。2.增強(qiáng)無(wú)功支撐：要求可再生能源電站配置動(dòng)態(tài)無(wú)