2025年電力系統(tǒng)分析測(cè)試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、1.簡述電力系統(tǒng)由哪些主要部分組成，并說明各部分的基本功能。2.什么是電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式？常見的運(yùn)行方式有哪些？3.解釋下列術(shù)語：額定電壓、標(biāo)幺值、功率因數(shù)、最大負(fù)荷、最小負(fù)荷。二、4.一臺(tái)單相變壓器，額定電壓為220/110kV，額定容量為100kVA。試求其變比、額定阻抗的標(biāo)幺值（假設(shè)基準(zhǔn)電壓為220kV）。5.一條長度為100km的110kV架空線路，單位長度參數(shù)為：R?=0.41Ω/km，X?=0.314Ω/km，B?=2.68×10??S/km。試計(jì)算該線路的阻抗（Z?）和導(dǎo)納（Y?）。6.在電力系統(tǒng)中，理想變壓器與實(shí)際變壓器在模型上有何主要區(qū)別？這種區(qū)別對(duì)潮流計(jì)算有何影響？三、7.簡述節(jié)點(diǎn)電壓方程（用admittancematrix表示）的物理意義。8.什么是潮流計(jì)算？簡述牛頓-拉夫遜法與P-Q分解法在原理上的主要區(qū)別。9.影響電力系統(tǒng)潮流分布的主要因素有哪些？四、10.某節(jié)點(diǎn)P的電壓為115kV（∠0°），其注入功率為80MW（滯后功率因數(shù)0.8），系統(tǒng)頻率為50Hz。試計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的復(fù)功率S。11.簡述電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的必要性和主要方法。12.在進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，為什么有時(shí)需要使用串聯(lián)電抗器？其接入對(duì)系統(tǒng)電壓和功率傳輸有何影響？五、13.什么是電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?？關(guān)聯(lián)矩陣如何描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？14.簡述對(duì)稱三相短路故障的特點(diǎn)。為什么對(duì)稱短路電流通常遠(yuǎn)大于不對(duì)稱短路電流？15.什么是短路電流的沖擊系數(shù)？它的大小對(duì)繼電保護(hù)整定有何影響？六、16.解釋功角穩(wěn)定性的基本概念。什么是靜穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性？17.影響電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性的主要因素有哪些？如何提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性？18.簡述同步發(fā)電機(jī)在小擾動(dòng)下保持穩(wěn)定運(yùn)行的條件（根據(jù)功角特性分析）。七、19.什么是電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行？其基本目標(biāo)是什么？20.在電力系統(tǒng)規(guī)劃中，為什么要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯?1.簡述電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性（可用性）的基本概念。試卷答案一、1.電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、配電線路、用戶負(fù)荷以及調(diào)壓設(shè)備、保護(hù)裝置和控制系統(tǒng)等組成。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能；變壓器用于改變電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)電能傳輸和分配；輸電線路和配電線路用于傳輸和分配電能；用戶負(fù)荷消耗電能；調(diào)壓設(shè)備用于維持電壓水平；保護(hù)裝置用于故障時(shí)切除故障元件，保證系統(tǒng)安全；控制系統(tǒng)用于監(jiān)視、控制和優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。2.電力系統(tǒng)運(yùn)行方式是指電力系統(tǒng)在某一時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)和方式，包括發(fā)電功率、負(fù)荷水平、運(yùn)行電壓、頻率、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。常見的運(yùn)行方式有正常方式、事故后方式、緊急方式、特殊運(yùn)行方式（如單機(jī)運(yùn)行、環(huán)網(wǎng)運(yùn)行）等。3.額定電壓：設(shè)備在額定工作條件下設(shè)計(jì)的運(yùn)行電壓。標(biāo)幺值：實(shí)際值與基準(zhǔn)值的比值，用于簡化計(jì)算。功率因數(shù)：有功功率與視在功率的比值，反映電能利用效率。最大負(fù)荷：電力系統(tǒng)或用戶在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的最高負(fù)荷。最小負(fù)荷：電力系統(tǒng)或用戶在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的最低負(fù)荷。二、4.變比k=220/110=2。基準(zhǔn)電壓SBase=220kV。額定阻抗標(biāo)幺值Z??=(220kV/110kV)2*(100kVA/100kVA)=4。5.阻抗Z?=R?+jX?=0.41Ω/km+j0.314Ω/km=(0.41+j0.314)Ω/km。導(dǎo)納Y?=jB?=j2.68×10??S/km。6.實(shí)際變壓器模型考慮了電阻、漏抗、勵(lì)磁支路等參數(shù)，而理想變壓器模型假設(shè)無損耗、無漏磁、無勵(lì)磁電流。實(shí)際變壓器參數(shù)對(duì)電壓降和功率損耗有影響，因此在潮流計(jì)算中必須使用實(shí)際參數(shù)模型。三、7.節(jié)點(diǎn)電壓方程描述了網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的電壓與注入該節(jié)點(diǎn)的電流（或功率）之間的關(guān)系。其物理意義是基于基爾霍夫電流定律（KCL）和歐姆定律，表達(dá)了節(jié)點(diǎn)注入電流由節(jié)點(diǎn)電壓與相鄰節(jié)點(diǎn)電壓之差以及連接支路的導(dǎo)納決定的。8.潮流計(jì)算是確定電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角以及各支路功率流動(dòng)的計(jì)算。牛頓-拉夫遜法是一種迭代法，通過構(gòu)建修正方程矩陣，直接求解節(jié)點(diǎn)電壓，收斂速度較快，適用于復(fù)雜系統(tǒng)，但需要存儲(chǔ)雅可比矩陣。P-Q分解法是牛頓-拉夫遜法的簡化形式，將P-Q節(jié)點(diǎn)分解為P-Q節(jié)點(diǎn)和P-V節(jié)點(diǎn)，分別進(jìn)行迭代，減少了雅可比矩陣的規(guī)模和計(jì)算量，適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大且P-Q節(jié)點(diǎn)較多的情況。9.主要因素包括：電源（發(fā)電機(jī)出力）大小和位置、負(fù)荷（大小、類型、位置）分布、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（線路參數(shù)、拓?fù)溥B接）、運(yùn)行方式（是否考慮無功補(bǔ)償設(shè)備）等。四、10.S=P+jQ=80MW+j(80MW/0.8)*tan(acos(0.8))=80MW+j60MW=(80+j60)MW。11.電壓調(diào)整是為了滿足用戶對(duì)電壓質(zhì)量的要求，保證用電設(shè)備的正常運(yùn)行。主要方法包括：使用調(diào)壓變壓器（改變分接頭）、并聯(lián)電容器或調(diào)相機(jī)（提供無功功率）、使用靜止無功補(bǔ)償器（SVC）或同步調(diào)相機(jī)（動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無功）、改變線路參數(shù)（如使用串聯(lián)電抗器）等。12.串聯(lián)電抗器接入線路可以限制線路的短路電流，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，限制電壓突變（如斷路器合閘時(shí)），改善系統(tǒng)功率傳輸能力（如限制次同步/同步振蕩）。接入電抗器會(huì)降低線路末端電壓，增加線路電壓損耗。五、13.電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵赶到y(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等元件的連接方式。關(guān)聯(lián)矩陣是一個(gè)用于描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方陣，其行對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)，列對(duì)應(yīng)支路，元素通常為+1、-1或0，表示支路與節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系以及電流方向。14.對(duì)稱三相短路是指三相線路同時(shí)發(fā)生金屬性短路。其特點(diǎn)是三相電流、電壓、故障點(diǎn)功率均對(duì)稱，故障電流（主要是短路電流）幅值較大，但系統(tǒng)三相平衡，對(duì)保護(hù)裝置和設(shè)備沖擊較大。不對(duì)稱短路（如單相接地、兩相接地、兩相短路）由于三相不平衡，故障電流計(jì)算復(fù)雜，但通常幅值小于對(duì)稱短路電流。15.短路電流的沖擊系數(shù)k?是指短路電流沖擊值i?與穩(wěn)態(tài)短路電流I∞的比值。它反映了短路電流在暫態(tài)過程中非周期分量衰減的速度。沖擊系數(shù)越大，說明非周期分量衰減越慢，沖擊電流越大，對(duì)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和繼電保護(hù)整定有重要影響。六、16.功角穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在受到小擾動(dòng)后，同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行，功角（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間相對(duì)角度）保持在允許范圍內(nèi)恢復(fù)到穩(wěn)定值的能力。靜穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在擾動(dòng)消失后能恢復(fù)到原始平衡狀態(tài)的能力。暫態(tài)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到較大擾動(dòng)（如短路故障）后，在失去同步前能保持暫態(tài)平衡狀態(tài)，并在故障消除或切除后能恢復(fù)同步運(yùn)行的能力。17.主要影響因素包括：電源（特別是同步發(fā)電機(jī)的阻尼繞組和勵(lì)磁系統(tǒng)特性）、負(fù)荷（特別是負(fù)荷的阻尼特性、類型）、系統(tǒng)電壓水平、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（特別是連接緊密程度、線路阻抗）、系統(tǒng)運(yùn)行方式（負(fù)荷水平、電壓水平）等。提高穩(wěn)定性的方法包括：采用快速勵(lì)磁系統(tǒng)、增加線路阻尼（如采用串聯(lián)電容補(bǔ)償或線路阻尼器）、采用同步調(diào)相機(jī)或SVC提供阻尼無功、改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（加強(qiáng)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)）、合理降低運(yùn)行電壓水平等。18.基于功角特性分析，同步發(fā)電機(jī)在小擾動(dòng)下能保持穩(wěn)定運(yùn)行的條件是：功角特性曲線在運(yùn)行點(diǎn)處具有負(fù)的導(dǎo)數(shù)（dP/dδ<0）。這意味著當(dāng)功角發(fā)生微小增大時(shí)，電磁功率Pem對(duì)功角的導(dǎo)數(shù)為負(fù)，產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，使功角減小，回到穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。七、19.電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在一定技術(shù)約束條件下，通過優(yōu)化發(fā)電機(jī)組合出力或調(diào)整運(yùn)行方式，使整個(gè)系統(tǒng)的總運(yùn)行成本（主要是發(fā)電燃料成本和運(yùn)行維護(hù)成本）最小，或在滿足運(yùn)行約束的前提下使經(jīng)濟(jì)效益最高。20.在電力系統(tǒng)規(guī)劃中，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪菫榱肆私猬F(xiàn)有或擬建電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、連接方式、設(shè)備狀況等，為電網(wǎng)新建、擴(kuò)建、改造方案的選擇