2025年電力系統(tǒng)分析考試練習(xí)試題(附答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)額定電壓通常比同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高（）。A.5%B.10%C.3%D.7%2.變壓器分接頭調(diào)整時(shí)，若系統(tǒng)無功不足，優(yōu)先調(diào)整（）分接頭。A.發(fā)電機(jī)端B.升壓變壓器高壓側(cè)C.降壓變壓器低壓側(cè)D.聯(lián)絡(luò)變壓器中壓側(cè)3.潮流計(jì)算中，PQ節(jié)點(diǎn)的已知量是（）。A.有功功率P和無功功率QB.有功功率P和電壓幅值VC.電壓幅值V和相角δD.無功功率Q和電壓相角δ4.三相短路時(shí)，短路電流的周期分量幅值由（）決定。A.短路點(diǎn)前的電抗B.短路點(diǎn)后的電抗C.系統(tǒng)總電抗D.發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗5.靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)中，功率特性曲線的斜率（dP/dδ）>0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)6.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相電壓升高至（）倍額定電壓。A.√2B.√3C.2D.17.電力系統(tǒng)頻率調(diào)整中，一次調(diào)頻由（）完成。A.發(fā)電機(jī)調(diào)速器B.自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）C.負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)D.調(diào)度中心指令8.采用標(biāo)幺值計(jì)算短路電流時(shí)，基準(zhǔn)容量通常取（）。A.100MVAB.發(fā)電機(jī)額定容量C.變壓器額定容量D.系統(tǒng)最大負(fù)荷容量9.暫態(tài)穩(wěn)定分析中，等面積定則的物理意義是（）。A.加速面積大于減速面積時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定B.加速面積等于減速面積時(shí)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定C.減速面積大于加速面積時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定D.加速面積與減速面積無關(guān)10.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的目標(biāo)是（）。A.最小化發(fā)電成本B.最大化系統(tǒng)可靠性C.最小化網(wǎng)損D.最大化電壓穩(wěn)定性二、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述PQ節(jié)點(diǎn)和PV節(jié)點(diǎn)在潮流計(jì)算中的區(qū)別及各自適用場(chǎng)景。2.說明對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用步驟。3.解釋電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的本質(zhì)區(qū)別。4.列舉提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的3種具體措施，并簡(jiǎn)述其原理。5.分析變壓器分接頭調(diào)整對(duì)系統(tǒng)電壓分布的影響（需區(qū)分升壓變和降壓變）。三、計(jì)算題（共40分）1.（15分）某簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)接線如圖1所示（圖中參數(shù)均為標(biāo)幺值，基準(zhǔn)容量Sb=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ub=110kV）：發(fā)電機(jī)G：Xd''=0.15；變壓器T：變比10.5/121kV，Uk%=10.5；線路L：電抗x=0.4Ω/km，長度100km；負(fù)荷D：S=50+j30MVA。要求：（1）計(jì)算系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值；（2）用高斯-賽德爾法迭代1次計(jì)算節(jié)點(diǎn)2的電壓（初始電壓取1.0∠0°，保留4位小數(shù)）。2.（15分）某110kV系統(tǒng)接線如圖2所示（參數(shù)為標(biāo)幺值，基準(zhǔn)Sb=100MVA）：發(fā)電機(jī)G1：Xd''=0.2，G2：Xd''=0.25；變壓器T1：Uk%=10，T2：Uk%=12；線路L：x=0.15；母線B發(fā)生三相短路。要求：（1）繪制等值電抗網(wǎng)絡(luò)；（2）計(jì)算短路點(diǎn)的次暫態(tài)電流標(biāo)幺值和有名值（110kV側(cè)基準(zhǔn)電流Ib=0.525kA）。3.（10分）某單機(jī)無窮大系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)電抗Xd=1.0（標(biāo)幺值），系統(tǒng)電壓V=1.0，發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)Eq=1.5，功角δ=30°。要求：（1）計(jì)算靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)Kp（%）；（2）若Eq增加至2.0，判斷Kp如何變化（需推導(dǎo)說明）。四、分析題（10分）某220kV雙回輸電線路正常運(yùn)行時(shí)輸送功率P=200MW，當(dāng)其中一回線路因故障跳閘后，系統(tǒng)功角δ從30°增大至60°。假設(shè)發(fā)電機(jī)輸出功率不變，系統(tǒng)阻尼可忽略，試分析：（1）跳閘后系統(tǒng)是否暫態(tài)穩(wěn)定？（2）若不穩(wěn)定，可采取哪些緊急控制措施？（需結(jié)合等面積定則說明）答案一、單項(xiàng)選擇題1.A（發(fā)電機(jī)額定電壓比電網(wǎng)高5%，用于補(bǔ)償線路壓降）2.B（無功不足時(shí)調(diào)整升壓變高壓側(cè)分接頭可提高系統(tǒng)電壓，減少無功損耗）3.A（PQ節(jié)點(diǎn)已知P、Q，未知V、δ；PV節(jié)點(diǎn)已知P、V，未知Q、δ）4.A（周期分量幅值由短路點(diǎn)前的綜合電抗決定，與發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗相關(guān)）5.A（dP/dδ>0時(shí)，系統(tǒng)受小擾動(dòng)后能恢復(fù)原狀態(tài)，靜態(tài)穩(wěn)定）6.B（中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，非故障相電壓升至線電壓，即√3倍）7.A（一次調(diào)頻由發(fā)電機(jī)調(diào)速器自動(dòng)響應(yīng)頻率偏差，二次調(diào)頻由AGC完成）8.A（標(biāo)幺值計(jì)算中通常取Sb=100MVA，便于統(tǒng)一計(jì)算）9.B（等面積定則中，加速面積等于減速面積時(shí)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定；減速面積大于加速面積則穩(wěn)定）10.A（經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)是在滿足約束下最小化發(fā)電成本）二、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別及場(chǎng)景：PQ節(jié)點(diǎn)已知有功P和無功Q，未知電壓幅值V和相角δ，適用于負(fù)荷節(jié)點(diǎn)或無功不可調(diào)的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)；PV節(jié)點(diǎn)已知有功P和電壓幅值V，未知無功Q和相角δ，適用于無功可調(diào)的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)（如調(diào)相機(jī)、可調(diào)節(jié)的同步發(fā)電機(jī)）。2.對(duì)稱分量法步驟：（1）將不對(duì)稱故障電流、電壓分解為正序、負(fù)序、零序分量；（2）根據(jù)故障類型（如單相接地、兩相短路等）建立各序網(wǎng)絡(luò)的邊界條件；（3）求解各序網(wǎng)絡(luò)的電流、電壓；（4）通過對(duì)稱分量合成得到原不對(duì)稱系統(tǒng)的電流、電壓。3.本質(zhì)區(qū)別：靜態(tài)穩(wěn)定關(guān)注系統(tǒng)在小擾動(dòng)（如負(fù)荷緩慢變化）下的穩(wěn)定性，通過分析功率特性曲線斜率（dP/dδ）判斷；暫態(tài)穩(wěn)定關(guān)注系統(tǒng)在大擾動(dòng)（如短路、線路跳閘）下的穩(wěn)定性，需考察功角隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化過程（如等面積定則）。4.提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施：（1）快速切除故障：減少加速面積，增加減速面積；（2）強(qiáng)行勵(lì)磁：提高發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)Eq，增大故障后功率特性曲線幅值；（3）電氣制動(dòng)：在故障期間投入制動(dòng)電阻，消耗發(fā)電機(jī)過剩功率；（4）切機(jī)或切負(fù)荷：減少發(fā)電機(jī)輸出功率或增加負(fù)荷，平衡功率差額（任選3種）。5.分接頭調(diào)整影響：升壓變壓器調(diào)整高壓側(cè)分接頭（如從121kV調(diào)至125kV），可提高高壓側(cè)電壓，但會(huì)導(dǎo)致低壓側(cè)（發(fā)電機(jī)端）電壓降低；降壓變壓器調(diào)整低壓側(cè)分接頭（如從10kV調(diào)至10.5kV），可提高低壓側(cè)電壓，但會(huì)導(dǎo)致高壓側(cè)電壓降低。本質(zhì)是通過改變變比調(diào)整兩側(cè)電壓分布，需根據(jù)系統(tǒng)無功分布選擇調(diào)整方向（無功不足時(shí)優(yōu)先調(diào)整升壓變，無功過剩時(shí)調(diào)整降壓變）。三、計(jì)算題1.解答：（1）元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算：-發(fā)電機(jī)G：Xd''=0.15（已標(biāo)幺值，基準(zhǔn)Sb=100MVA）；-變壓器T：Uk%=10.5，電抗標(biāo)幺值XT=Uk%×Sb/(100×Sn)=10.5×100/(100×100)=0.105（假設(shè)Sn=100MVA）；-線路L：電抗有名值x=0.4×100=40Ω，標(biāo)幺值XL=x×Sb/Ub2=40×100/(1102)=0.3306；-負(fù)荷D：阻抗標(biāo)幺值ZD=V2/S=1.02/(50-j30)=(50+j30)/(502+302)=0.0152+j0.0091（注：潮流計(jì)算中負(fù)荷常用導(dǎo)納表示，Y=1/Z=32.89-j19.73）。（2）高斯-賽德爾迭代（節(jié)點(diǎn)編號(hào)：1為發(fā)電機(jī)，2為負(fù)荷）：節(jié)點(diǎn)1電壓V1=1.0∠0°（平衡節(jié)點(diǎn)），節(jié)點(diǎn)2初始電壓V2(0)=1.0∠0°。節(jié)點(diǎn)2的注入電流I2=(P2-jQ2)/V2=(0.5-j0.3)/1.0=0.5-j0.3（標(biāo)幺值，S=50+j30MVA對(duì)應(yīng)標(biāo)幺值0.5+j0.3）。節(jié)點(diǎn)2的導(dǎo)納Y21=-1/(XT+XL)=-1/(0.105+0.3306)=-2.296，Y22=Y21+Y負(fù)荷=-2.296+(32.89-j19.73)≈30.594-j19.73（注：實(shí)際潮流計(jì)算中負(fù)荷導(dǎo)納較小，此處可能簡(jiǎn)化為忽略負(fù)荷導(dǎo)納，僅考慮線路和變壓器電抗）。迭代公式：V2(k+1)=[V1×Y21-I2]/Y22代入初始值：V2(1)=[1.0×(-2.296)-(0.5-j0.3)]/(-2.296)≈(-2.796+j0.3)/(-2.296)≈1.217-j0.131（標(biāo)幺值，保留4位小數(shù)為1.2170∠-6.15°）。2.解答：（1）等值電抗網(wǎng)絡(luò)：發(fā)電機(jī)G1、G2經(jīng)變壓器T1、T2和線路L連接至母線B，各元件電抗標(biāo)幺值為：XG1=0.2，XT1=0.1（Uk%=10，XT=10/100=0.1），XG2=0.25，XT2=0.12（Uk%=12，XT=12/100=0.12），XL=0.15。等值電抗網(wǎng)絡(luò)為G1-T1與G2-T2并聯(lián)后經(jīng)線路L至B點(diǎn)，總電抗X∑=(XG1+XT1)∥(XG2+XT2)+XL=(0.2+0.1)∥(0.25+0.12)+0.15=0.3∥0.37+0.15≈0.164+0.15=0.314。（2）次暫態(tài)電流標(biāo)幺值I''=1/X∑=1/0.314≈3.185；有名值I''=I''×Ib=3.185×0.525≈1.672kA。3.解答：（1）靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)Kp=(Pmax-P0)/P0×100%，其中Pmax=EqV/Xd=1.5×1.0/1.0=1.5（標(biāo)幺值），P0=EqV/Xd×sinδ=1.5×sin30°=0.75；Kp=(1.5-0.75)/0.75×100%=100%。（2）若Eq=2.0，則Pmax'=2.0×1.0/1.0=2.0，P0=2.0×sin30°=1.0；Kp'=(2.0-1.0)/1.0×100%=100%？（錯(cuò)誤，實(shí)際P0不變，因發(fā)電機(jī)輸出功率由原動(dòng)機(jī)決定，假設(shè)P0=0.75不變）正確推導(dǎo)：P0=EqV/Xd×sinδ，δ=arcsin(P0×Xd/(EqV))。當(dāng)Eq增加，δ減小，Pmax=EqV/Xd增大，故Kp=(Pmax-P0)/P0×100%增大。例如Eq=2.0時(shí)，Pmax=2.0，Kp=(2.0-0.75)/0.75×100%≈166.67%，因此Kp增大。四、分析題（1）暫態(tài)穩(wěn)定性判斷：雙回線跳閘前，線路電抗X1=X/2（雙回線并聯(lián)），跳閘后電抗X2=X（單回線）。功率特性曲線由P1=V1V2/X1×sinδ變?yōu)镻2=V1V2/X2×sinδ（X2>X1，故P2曲線幅值降低）。跳閘前δ=30°，功率P=P1=V1V2/X1×sin30°；跳閘后，發(fā)電機(jī)輸出功率仍為P，但P2在δ=30°時(shí)的功率P2=V1V2/X2×sin30°<P，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)過剩功率ΔP=P-P2，轉(zhuǎn)子加速，δ增大至60°。需比較加速面積（δ從30°到δc期間ΔP的積分）與減速面積（δ從δc到δmax期間P2-P的積分）。若加速面積>減速面積，系統(tǒng)不穩(wěn)定；反之則穩(wěn)定。假設(shè)X2=2X1（雙回線變單回線電抗加倍），則P2幅值為P1的1/2。跳閘前P=P1=(V1V2/X1)×0.5，跳閘后P2=(V1V2/(2X1))×sinδ=0.5P1×sinδ。當(dāng)δ=60°時(shí)，P2=0.5P1×(√3/2)≈0.433P1<P，說明δ仍在加速，未達(dá)到減速點(diǎn)（P2=P時(shí)δc=arcsin(2×0.5)=arcsin(1)=90°）。此時(shí)加速面積為∫30°^90°(P-P2)dδ=∫30°^90°(0.5P1-0.5P1×sinδ)dδ=0.5P1×(60°×π/180+cos90°-cos30°)=0.5P1×(π/3-√3/2)≈0.5P1×(1.