第二章 思考题参考答案
1-7 综合用电负荷、供电负荷和发电负荷这三者的区别是什么？
答：综合用电负荷：电力系统中工业、农业、邮电、交通、市政、商业以及城乡居民等用户
所消耗功率的总和。
供电负荷：各发电厂提供给综合用电负荷和网络中损耗的功率之和。
发电负荷：系统中各发电厂的发电机为供电负荷和发电厂厂用电供电所发出的功率之和。 区别：发电负荷包括发电厂厂用电、网络中的功率损耗和综合用电负荷；供电负荷包括网络
中的功率损耗和综合用电负荷，而不包括厂用电。
1-13 说明图1-27所示220kV 线路在空载时有无电流，以及送、受端电压是否相等。
图1-27 220kV输电线
答：空载时线路中有电流，受端电压高于送端电压。
线路的П型等值电路如图所示，
U B
2
y S ?
图中，2
2
2
y B B S P jQ S j U =+=?=-%%。 电压降落的纵分量2B B BXU PR QX U U +?=
=-，横分量2
B B BRU PX QR U U δ-==
220kV 线路，X >>R ，则 U U δ?>>，电压相量图如图所示：
A
U B
&
可见B A U U >，即受端电压高于送端电压。 1-17 改变变压器分接头，其参数会发生变化吗？
答：由于变压器低压侧只有一个接头，而高（中）压侧有多个分接头，因此，当改变变比，归算到低压侧的参数不变，而归算到高（中）压侧的参数将发生变化。
1-18 在升压和降压三相三绕组变压器中，哪一绕组的漏电抗很小，可视为零值？为什么？ 答：升压三绕组变压器低压绕组的漏抗很小，降压三绕组变压器中压绕组的漏抗很小。
三绕组变压器按三个绕组的排列方式分为升压结构和降压结构。升压结构变压器的中压绕组最靠近铁芯，低压绕组居中，高压绕组在最外层；降压结构变压器的低压绕组最靠近铁芯，中压绕组居中，高压绕组在最外层。
以升压结构变压器为例，由于高、中压绕组相隔最远，二者间的漏抗最大，从而短路电压%)21(-k U 最大，而%)32(-k U 、%)13(-k U 较小，因此低压绕组的短路电压
%)%%(2
1
%)21()13()32(3----+=
k k k k U U U U 最小，从而低压绕组的漏抗最小。 同理，降压结构变压器位于中间位置的中压绕组的漏抗最小。
第二章 习题参考答案
1-5 解：
(a)等值参数 )(04.526.123m D D D D D sb ==??=
)/(21.0150/5.31/1km s r Ω===ρ )/(416.00157.05.85040
lg 1445.00157.05.0lg
1445.01km d D x sb Ω=+=+= )/(107335.25
.85040lg 1058.75.0lg 10
58.766
6
1km S d
D b sb ---?=?=?=
(b)对于100km 的双回输电线
)(5.101002
21
.01002Ω=?=?=
r R )(8.201002416.010021Ω=?=
?=x X 0=G )(10467.5100241S b B -?=?=
(c)等值电路
10.520.8j +Ω
42.733510j S -?42.733510j S
-?∏型
型
T
5.2510.4j +Ω
5.2510.4j +Ω
45.46710j S
-?
(d)充电功率
var)(615.611010467.5242
M BU Q N c =??==-
1-12解： 因 kW P k 434)21(=-
)(114028544)32()32(kW P P k k =?='=-- )(10065.25144)13()13(kW P P k k =?='=--
有： )(1502/)11401006434(2/][)32()13()21()1(kW P P P P k k k k =-+=-+=---
)(2842/)10061140434(2/][)13()32()21()2(kW P P P P k k k k =-+=-+=--- )(8562/)43410061140(2/][)21()13()32()3(kW P P P P k k k k =-+=-+=---
电阻： )(61.0120
100024215010002
222
1
11Ω=??==N N k T S U P R )(155.11201000242284222
Ω=??=T R ， )(481.3120
1000242856223Ω=??=T R 又因 2.12%)21(=-k U
86.1793.82%2%)32()32(=?='=--k
k U U 0.120.62%2%)13()13(=?='=--k
k U U 有： 17.32/)86.17122.12(2/%]%%[%)32()13()21()1(=-+=-+=---k k k k U U U U
03.92/)1286.172.12(2/%]%%[%)13()32()21()2(=-+=-+=---k k k k U U U U 83.82/)2.121286.17(2/%]%%[%)21()32()31()3(=-+=-+=---k k k k U U U U
电抗： )(47.15120
10024217.3100%22111
Ω=??==N N k T S U U X
)(07.4412010024203.922
Ω=??=T X ， )(09.4312010024283.823Ω=??=T X 导纳： )(10254.2242
100013210006
2
20S U P G N T -?=?==
)(105469.2242
100120
243.1100%52
20S U S I B N N T -?=??==
等值电路：
1
3
1-15解： 线路L 1、L 2：
)(92045.01Ω=?==l r R
)(64.720382.01Ω=?==l x X )(1099.2201099.22
1
212561S l b B --?=???== 由上可知L 1、L 2的B 可忽略不计
变压器T 1、T 2：
)(858.0101000357010002
2
22Ω=??==N N k T S U P R
)(188.910100355.7100%2
2
Ω=??==N N k T S U U X
)(10795.93510001210006
2
20S U P G N T -?=?== )(10224.135
100105.1100%42
20S U S I B N N T -?=??== 线路L 3：
)(118.73)6.635(
552.02
3Ω=??=R )(108.11)6
.635
(5079.023Ω=??=X
)(10245.9)35
6
.6(5101042126263S B --?=????= 等值电路如下：
支路ACE 的参数与支路ABD 的参数相同。
7 电力系统对称故障分析计算 7. 1 习题 1) 电力系统短路的类型有那些？那些类型与中性点接地方式有关？ 2）什么是横向故障？什么是纵向故障？ 3）短路有什么危害？ 4）无限大容量电源的含意是什么？ 5）什么是最恶劣的短路条件？ 6）什么是冲击电流？什么是冲击系数？ 7）无限大容量电源供电系统发生对称三相短路周期分量是否衰减？ 8）无限大容量电源供电系统发生对称三相短路是否每一相都出现冲击电流？ 9）什么是无限大容量电源供电系统短路电流最大有效值？如何计算？ 10）无限大容量电源供电系统短路电流含那些分量？交流分量、直流分量都衰减吗？衰减常数如何确定？ 11）用瞬时值计算公式说明t=0时周期分量与非周期分量的关系。 12）下图为长方形超导线圈长lm，宽1m，处于均匀磁场B0中，其线圈平面与磁场B0垂直时闭合开关k，此时超导线圈的磁链是多少？线圈转90○时，磁链又是多少？ k 图7- 1 习题7-12 13）为什么设定发电机电流、电压、磁链的正方向？每个回路的电流、电压和各绕组磁链的正方向、绕组轴线正方向如何规定？ 14）写出a相回路的瞬态电压方程（考虑其它绕组对a相回路的互感）。
15）（7-1）式回路方程与磁链方程（7-2）式什么关系？ 16）（7-1）式回路方程是否可解？为什么？ 17）哪些电感系数不变化？为什么不变化？ 18）什么是磁链？什么是一个绕组的自磁链？什么是绕组之间的互磁链？ 什么是一个绕组的总磁链？ 19）什么是综合相量？在派克变换中的作用是什么？ 20）什么是派克变换矩阵？为什么进行克变换？电流、电压、磁链的派克变换矩阵是否相同？ 21）派克变换矩阵中的θ角是什么角？ 22）以知a ，b ，c 三相电压u t a =+1sin()ωα，u t b =+-11200 sin()ωα， u t c =++11200sin()ωα，求d ，q ，0轴电压。 23）读者自己对磁链方程（7-2）式到（7-9）和回路方程（7-1）式到（7-8）式的做一次派克变换推导。明确体验（7-2）式中的电感系数已变成常数。 24）如何由派克方程导出发电机稳态电压方程？什么是虚构电势&E Q ？它有什么作用？如何计算？ 25）如何依据发电机稳态电压方程画稳态相量图？ 26）已知发电机正常运行于额定参数P N =100MW ，cos φ=0.85， U N =10.5kV ，X d =1，X q =0.7，R =0下，求发电机空载电势E q 并画相量图。 27）短路后，定子绕组、转子励磁绕组都含有哪些电流分量？各按什么时间 常数衰减？ 28）&'E ，'E q 各是什么电势？两者有什么关系？'E q ||0、'E q 0、'E q 、E q ||0电势 是什么关系？ 29）不计阻尼时，定子直流分量电流, 励磁绕组基频交流电流分量按什么时间常数衰减？励磁绕组直流电流，定子二倍频交流电流分量按什么时间常数衰减？ 30）''&E ，''E q ，''E d 各是什么电势？三者有什么关系？''E q 短路前后是否 变化？''E q ||0与''E q 是否相等？''E q ||0与E q ||0什么关系？''E q ||0值在空载下短路与负载下短路是否一样？
一、填空题(每空1分，共15分) 1、一只标有额定电压20V、额定功率1W的灯泡。现接在10V的电源下使用，则其阻值为，实际电流是，实际消耗的功率为。 2、电流源IS=5A，r0=2Ω，若变换成等效电压源，则U=，r0=. 3、b条支路、n个节点的电路，独立的KCL方程数等于，独立的个KVL方程数等于。 4、三相四线制供电线路可以提供两种电压，火线与零线之间的电压叫做，火线与火线 之间的电压叫做。 5、正弦周期电流的有效值与最大值之间的关系是。 6、某一正弦交流电压的解析式为u=102cos（200πt＋45°）V，则该正弦电流的有 效值U=_____________V，频率为f=H Z。当t=1s 7、线性电路线性性质的最重要体现就是性和性，它们反映了电路中激励与响应的内在 关系。 8、功率因数反映了供电设备的利用率，为了提高功率因数通常采用补偿的方法。 二、判断题(正确打“√”,错误打“×”)(每题1分，共10分) 1、受控源与独立源一样可以进行电源的等效变换，变换过程中可以将受控源的控制量 变异。（） 2、叠加定理适用于线性电路，电压、电流和功率均可叠加。（） 3、应用叠加定理和戴维宁定理时，受控源不能与电阻同样对待。（） 4、电流表内阻越小，电压表内阻越大，测量越准确。（） 5、含有L、C元件的正弦交流信号电路，若电路的无功功率Q=0，则可判定电路发生谐 振 。 （ ） 6、电压和电流计算结果得负值，说明它们的参考方向假设反了。（） 7、电功率大的用电器，电功也一定大。（）
Ω100s i 1H F 18、结点电压法是只应用基尔霍夫电压定律对电路求解的方法。（） 9、非正弦周期量的有效值等于它各次谐波有效值之和。（） 10、实用中的任何一个两孔插座对外都可视为一个有源二端网络。（） 三、单项选择题(每小题1分，共20分) 1、一根粗细均匀的电阻丝，阻值为25Ω，将其等分成五段，然后并联使用，则其等效电阻是（） A.1/25Ω B.1/5Ω C.1Ω D.5Ω 2、两个同频率正弦交流电流i1、i2的有效值各为40A 和30A 。当i1+i2的有效值为10A 时，i1与i2的相位差是（） A.0O B.180O. C.90O D.270O 3、在R 、L 、C 串联电路中，当总电流与总电压同相时，下列关系式正确的是（） A.ωL 2c =1 B.ωLC =1 C.ω2LC =1 D.ωLC 2=1 4、图示单口网络的等效电阻等于（） (A)2Ω (B)4Ω (C)6Ω (D)-2Ω 5、图示电路中电阻R 吸收的平均功率P 等于（） (A)12.5W (B)16W (C)32W (D)25W 6、示电路中电压u 等于（） (A)4V (B)-4V (C)6V (D)-6V 7、图示谐振电路的品质因（） (A)0.01 (B)1 (C)10 (D)100 8、5F 的线性电容的端口特性为（） (A)i u 5=(B)i 5=ψ(C)q u 2.0= 9、端口特性为43+=i ψ的二端电路元件是（）元件 (A)电感(B)电容(C)电阻 10、LC 并联正弦电流电路中， A I A I A I C L R 5,1,3===则总电流为（）A 。 (A) 8(B)5 (C) 4 Ω 2Ω2- 2V + u -+
作业 1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？ 答：把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体成为电力系统。 电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。 电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网 当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。 2、为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？ 答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。 电力系统的额定电压和用电设备的额定电压相等。 发电机的额定电压比网络的额定电压高5%。 变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电 机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。变压器二次绕组的额定
电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电 压咼10%。 3、我国电网的电压等级有哪些? 答：0 . 22kv 、0 . 38kv 、3kv 、6kv 、10kv 、 3 5kv 、11 v 、 220kv 、 330kv 、 500kv 、7 5 0kv 、10 kv 答：：10 . 5kv 、121kv 、 2 4 2 kv kv 、 2 1kv 、 kv 、 .6kv 、38 . 5 kv v 、1 kv v 、4 0 kv 4、标出图 电力系统中各元件的额定电压。 1-7 E1-7
0 kv、.5kv kv、6 v、40 .5kv、400kv 作业二 1、一条110kV、的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排列，其线间距离为，导线的计算外径为，求输电线路在的参数，并画出等值电路。 对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=。 于是有：半径r=17/2=， 单位XX的电阻: r i =「40 =「20 -20)]= 0.21* [1+0.0036(40-20)]= 0.225(0/km) 单位XX的电抗为 D 5040 捲=0.14451 Ig 4 +0.0157 = 0.14451 Ig + 0.0157 = 0.416( O / km ) r 8.5 单位XX的电纳为
1. 什么是电力系统状态估计和可观察性。 电力系统状态估计：对给定的系统结构及量测配置，在量测量有误差的情况下，通过计算得到可靠地并且位数最少的状态变量值----各母线上的电压相角与模值及各元件上的潮流。 当收集到的量测量通过量测方程能够覆盖所有母线的电压幅值和相角时，则通过状态估计可以得到这些值，称该系统是可观测的，每一时刻的测量量维数至少应该与状态量的维数相等。 2. 电力系统状态估计的作用。 提高数据精度，去除不良数据 计算出难以测量的电气量，相当于补充了量测量。 状态估计为建立一个高质量的数据库提供数据信息，以便于进一步实现在线潮流、安全分析及经济调度等功能。 3. 运行状态估计必须具备什么基本条件？ 实现状态估计需要的条件： 1.量测冗余度：量测冗余度是指量测量个数m 与待估计的状态量个数n 之间的比值m/n 。系统冗余度越高，对状态估计采用一定的估计方法排除不良数据以及消除误差影响就越好。冗余量测的存在是状态估计可以实现提高数据精度的基础。 2. 分析系统可观性：当收集到的量测量通过量测方程能够覆盖所有母线的电压幅值和相角时，则通过状态估计可以得到这些值，称该系统是可观测的。 4. 状态估计与常规潮流计算的区别和联系？ 潮流计算方程式的数目等于未知数的数目。而状态估计的测量向量的维数一般大于未知状态向量的维数，即方程数的个数多于未知数的个数。其中，测量向量可以是节点电压、节点注入功率、线路潮流等测量量的任意组合。 两者求解的数学方法也不同。潮流计算一般用牛顿-拉夫逊法求解 个非线性方程组。而状态估计则是根据一定的估计准则，按估计理论的方法求解方程组 状态估计中的“估计”不意味着不准确，相反，对于实际运行的系统来说，不能认为潮流计算是绝对准确的，而状态估计的值显然更准确。 状态估计可认为是一种广义潮流，而常规潮流计算是一种狭义潮流，及状态估计中m=n 的特例。 5. 数学期望，测量误差，状态估计误差和残差的概念？ 数学期望：统计数据的平均值。 状态估计误差：状态量的估计值与真值之间的误差。 ? 状态估计的误差为，可得?-x x []1?()()()T --=-∑-x x x H x R z h x ?测量误差：v = z -h (x ) ? 残差：量测量与量测估计值之差。?-z z 6. 电力系统的配置。
第1篇 一、单选 1. 低压电器是指（ A ）V以下电路中的电器。 A、AC1200、DC1500 B、AC800、DC1000 C、AC380、DC220 D、AC220、DC380 2. KM是( A )的文字符号 A、接触器 B、继电器 C、时间继电器 D、熔断器 3. 一般来说,一台交流接触器有( C )对主触点. A、1 B、2 C、3 D、4 4. 一般来说,一台交流接触器有( B )对辅助常开触点. A、1 B、 2 C、 3 D 4 5. 一般来说,一台交流接触器有( B )对辅助常闭触点. A、1 B、2 C、3 D、4 6. 熔断器的文字符号为( B ) A、FR B、FU C、QF D、QS 7. 熔断器在控制线路中起( B )作用. A、过载保护 B、短路保护 C、失压保护 D、欠压保护 8. 通电延时型时间继电器,它的动作情况是( Ａ ) A、线圈通电时触点延时动作,断电时触点瞬时动作 B、线圈通电时触点瞬时动作,断电时触点延时动作 C、线圈通电时触点不动作,断电时触点瞬时动作 D、线圈通电时触点不动作,断电时触点延时动作 9. 时间继电器的文字符号是( Ｂ ) A、KV B、KT C、KA D、KS 10. FR是( Ｃ )的文字符号。 A、刀开关 B、熔断器 C、热继电器 D、断路器 11. 中间继电器的文字符号是( Ｂ ) A、K B、KA C、KT D、KV 12. 热继电器的文字符号是( Ｂ ). A、KA B、FR C、KV D、200r/min 13. 行程开关又称为( Ｄ ) A、光电开关 B、接近开关 C、万能转换开关 D、限位开关
电力系统分析练习题 一、简答题 1、电力线路的正序电抗与零序电抗是否相等？ 2、在220kV及以上的超高压架空线路上，普遍采用分裂导线，采用分裂导线后，线路电感、线路并联电容会增大还是变小？ 3、动力系统、电力系统和电力网的基本构成形式如何？ 4、电力变压器的主要作用是什么？ 5、采用标么值计算有什么优点？ 6、对电力系统运行的要求是什么？ 7、试画出单相变压器等值电路。 8、试画出电力线路等值电路。 二、如图所示的电力系统 1.确定发电机G，变压器T-1、T-2、T-3，线路L-1、L-2、L-3及电容器Y c的额定电压； 2.给出其稳态分析时的等值电路； 3.输电线路L-3阻抗为5+j20Ω（忽略并联支路），末端有功功率为10MW，功率因数为 0.80（感性），末端电压为35kV，计算线路L-3的功率损耗和电压损耗； 4.条件同3，但功率因数提高到0.90（感性），请问线路L-3的功率损耗和电压损耗会
增加还是减少？ 三、电力系统接线如下图所示，电网各级电压示于图中，求 1)发电机和各变压器高低压侧额定电压； 2)设T-1 高压侧工作于+2.5%抽头，T-2工作于主抽头，T-3高压侧工作于-5%抽头，求各变压器实际变比。 四 93kW,短路电压23.5kW G 、B 。 五、一容量比为90/90/60兆伏安，额定电压为220/38.5/11千伏的三绕组变压器。工厂给出试验数据为：ΔP s’(1-2)=560千瓦，ΔP s’(2-3)=178千瓦，ΔP s’(3-1)=363千瓦，V S （1-2）%=13.15, V S （2-3）%=5.7, V S （3-1）%=20.4, ΔP 0=187千瓦，I 0 %=0.856。试求归算到220千伏侧的变压器参数。（注：功率值未归算，电压值已归算） 六、已知某一变压器参数如表1所示。 表1
自测题（一）一电力系统的基本知识 一、单项选择题（下面每个小题的四个选项中，只有一个是正确的，请你在答题区填入正确答案的序号，每小题 2.5分，共50分） 1、对电力系统的基本要求是（）。 A、保证对用户的供电可靠性和电能质量，提高电力系统运行的经济性，减少对环境的不良影响； B、保证对用户的供电可靠性和电能质量； C、保证对用户的供电可靠性，提高系统运行的经济性； D保证对用户的供电可靠性。 2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（）。 A、一级负荷； B、二级负荷； C、三级负荷； D、特级负荷（ 3、对于供电可靠性，下述说法中正确的是（）。 A、所有负荷都应当做到在任何情况下不中断供电； B、一级和二级负荷应当在任何情况下不中断供电； C、除一级负荷不允许中断供电外，其它负荷随时可以中断供电； D—级负荷在任何情况下都不允许中断供电、二级负荷应尽可 能不停电、三级负荷可以根据系统运行情况随时停电。 4、衡量电能质量的技术指标是（）。 A、电压偏移、频率偏移、网损率； B ［、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D、厂用电率、网损率、
电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（）。 A、配电线路； B、直配线路； C、输电线路； D、输配 电线路。 6、关于变压器，下述说法中错误的是（） A、对电压进行变化，升高电压满足大容量远距离输电的需要，降低电压满足用电的需求； B、变压器不仅可以对电压大小进行变换，也可以对功率大小进行变换； C、当变压器原边绕组与发电机直接相连时（发电厂升压变压器的低压绕组），变压器原边绕组的额定电压应与发电机额定电压相同； D变压器的副边绕组额定电压一般应为用电设备额定电压的 1.1倍。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是（）。 A、燃料消耗率、厂用电率、网损率； B 、燃料消耗率、建 设投资、网损率； C、网损率、建设投资、电压畸变率； D 、网损率、占地面积、建设投资。 8关于联合电力系统，下述说法中错误的是（）。 A、联合电力系统可以更好地合理利用能源; B、在满足负荷要求的情况下，联合电力系统的装机容量可以减 少;
练习二：单项选择题 1、通过10输电线接入系统的发电机的额定电压是（）。 A 10 B 10.5 C11 （答案：B） 2、根据用户对（）的不同要求，目前我国将负荷分为三级。 A 供电电压等级 B 供电经济性 C供电可靠性 （答案：C） 3、为了适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器的（）上设计制造了分接抽头。 A 高压绕组 B中压绕组 C低压绕组 （答案：A） 4、采用分裂导线可（）输电线电抗。 A 增大 B 减小 C保持不变 （答案：B） 5、在有名单位制中，功率的表达式为( ) A 1.732×V×I B ×I C 3×V×I （答案：A） 6、电力系统的中性点是指( ) A变压器的中性点 B星形接线变压器的中性点 C发电机的中性点 D B和C （答案：D）
7、我国电力系统的额定电压等级为( ) A 3、6、10、35、110、220() B 3、6、10、35、66、110、220() C 3、6、10、110、220、330() D 3、6、10、35、60、110、220、330、500() （答案：D） 8、计算短路后任意时刻短路电流周期分量时，需要用到（）。 A.互阻抗 B.转移阻抗 C.计算电抗 （答案：C） 9、冲击电流是短路电流（）。 A.最大瞬时值 B.最小瞬时值 C.有效值 （答案：A） 10、短路电流周期分量的标么值与（）有关。 A.转移电抗和短路时间 B.计算电抗和短路点距离 C.计算电抗和短路时间 （答案：C） 11、在系统发生短路时，异步电动机（）向系统提供短路电流。 A.绝对不 B.一直 C.有时 （答案：C） 12、对于静止元件来说，其（）。 A 正序电抗＝负序电抗 B正序电抗＝零序电抗 C负序电抗＝零序电抗 （答案：A） 13、有架空地线的输电线的零序电抗（）无架空地线的输电线的零序电抗。
目录 一、设计任务 (1) 1.1 课程设计要求 (1) 1.2 课程设计题目 (1) 1.3 课程设计基本容 (2) 二、问题分析 (3) 2.1 节点设置及分类 (3) 2.2 参数求取 (3) 2.3 计算方法 (4) 三、问题求解 (7) 3.1 等值电路的计算 (7) 3.2画出系统等值电路图： (7) 3.3 潮流计算 (8) 四、误差分析 (29) 五、心得体会及总结 (38) 附录: (39) 参考文献 (39) 程序 (39)
电力系统潮流计算课程设计 一、设计任务 1.1 课程设计要求 1、在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图 2、通过输入数据，进行潮流计算输出结果 3、对不同的负荷变化，分析潮流分布，写出分析说明。 4、对不同的负荷变化，进行潮流的调节控制，并说明调节控制的方法，并 列表表示调节控制的参数变化。 5、打印利用DDRTS进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。 1.2 课程设计题目 系统图：两个发电厂分别通过变压器和输电线路与四个变电所相连。 变电所1 变电所2 母线电厂一电厂二
发电厂资料： 母线1和2为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为（ 300MW ），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（ 100MW ），最大负荷和最小负荷分别为50MW 和20MW ；发电厂 二总装机容量为（ 200MW ）。 变电所资料： (一)变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：35KV 10KV 35KV 10KV (二)变电所的负荷分别为：60MW 40MW 70MW 50MW (三)每个变电所的功率因数均为cos φ=0.85； (四)变电所1和变电所3分别配有两台容量为75MVA 的变压器，短路损耗414KW ，短路 电压（%）=16.7；变电所2和变电所4分别配有两台容量为63MVA 的变压器，短路损耗为245KW ，短路电压（%）=10.5； 输电线路资料： 发电厂和变电所之间的输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为 Ω17.0，单位长度的电抗为Ω0.402，单位长度的电纳为S -610*2.78。 1.3 课程设计基本容 1. 对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图。 2. 输入各支路数据，各节点数据利用给定的程序进行在变电所在某一负荷情况下的潮 流计算，并对计算结果进行分析。 3. 跟随变电所负荷按一定比例发生变化，进行潮流计算分析。 1) 4个变电所的负荷同时以2%的比例增大； 2) 4个变电所的负荷同时以2%的比例下降 3) 1和4号变电所的负荷同时以2%的比例下降，而2和3号变电所的负荷同时以 2%的比例上升； 4. 在不同的负荷情况下，分析潮流计算的结果，如果各母线电压不满足要求，进行电 压的调整。（变电所低压母线电压10KV 要求调整围在9.5-10.5之间；电压35KV 要求调整围在35-36之间） 5. 轮流断开支路双回线中的一条，分析潮流的分布。（几条支路断几次） 6. 利用DDRTS 软件，进行绘制系统图进行上述各种情况潮流的分析，并进行结果的比 较。 7. 最终形成课程设计成品说明书。
电力系统分析复习题 二、计算题 1．有一台110/11，容量为20000KVA 的三相双绕组变压器，名牌给出的实验数据为：△P K =135KW, P 0=22KW ，U k %=10.5，I 0%=0.8，试计算折算到一次侧的Γ型变压器参数，画出等值电路。 2. 无穷大电源供电系统如图1所示，在输电线中点发生三相短路，求短路冲击电流最大有效值和短路功率，已知：Ug=110kV,降压变压器参数为Z T =0.5003+j7.7818Ω，Z L =1.1+j402Ω。 图1 3.电力线路长80km ，线路采用LGJ-120导线，其参数为Z l =21.6+j33Ω，B l /2=1.1*10-4 S ，线路额定电压为110KV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5KV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为： Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)*10-6 S ，变压器低压侧负荷为15+j11.25MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为117.26KV 。试画出网络等值电路，计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。 4．计算图3网络导纳矩阵（图中数据是阻抗值） 图 3 5.单相对地短路故障如图4所示，故障边界条件为：. . . 0,0fb fa fc U I I ===, 其中：Z 0 =j0.25, Z 1 =j0.14, Z 2 =j0.15, U F =1.05∠0 （a ）画出序网络的连接关系图，(b)写出正、负、零序故障电流、电压计算式。 T 1 L 23 S 36KV
图4 电力线路长100km ，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Z l =27+j41.2Ω，B l /2=j1.38×10-4 S ，线路额定电压为110kV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5kV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为：Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)×10-6 S ，变压器低压侧负荷为10+j5MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为118kV 。（1）试画出网络参数为有名值时的等值电路；（2）计算各元件标幺值并绘制标幺值等值电路；（3）计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。 图3 三、综合题 1. 某一网络进行潮流计算后的数据如图5所示，说明该系统中发电机、变压器及负载个数，利用图中数据说明发电机总的发电功率，负荷总的用电功率，计算网络损耗和效率，网络中各节点电压是否满足稳态运行要求，若要增大节点电压可采取哪种措施？ 图5 2、电力线路长80km ，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Z l =21.6+j33Ω，B l /2=j1.1×10-4 S ，线路额定电压为110kV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5kV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为： Z T =4.93+j63.5Ω， T 1 L 23 S 36KV
作业一 1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？ 答：把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体成为电力系统。 电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。 电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网 当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。 2、为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。 电力系统的额定电压和用电设备的额定电压相等。 发电机的额定电压比网络的额定电压高５％。 变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电压高１０％。 3、我国电网的电压等级有哪些？ 答：０.２２ｋｖ、０.３８ｋｖ、３ｋｖ、６ｋｖ、１０ｋｖ、３５ｋｖ、１１０ｋｖ、２２０ｋｖ、３３０ｋｖ、５００ｋｖ、７５０ｋｖ、１０００ｋｖ 4、标出图1-7电力系统中各元件的额定电压。 T：１０.５ｋｖ、１２１ｋｖ、２４２ｋｖ 答： 1 T：２２０ｋｖ、１２１ｋｖ、 2 T：１１０ｋｖ、６.６ｋｖ、３８.５ｋｖ 3 T：３５ｋｖ、１１ｋｖ 4 T：１０ｋｖ、４００ｋｖ 5 T：１１０ｋｖ、３８.５ｋｖ 6
7T ：３５ｋｖ、６６ｋｖ 8T ：６ｋｖ、４００ｋｖ 9T ：１０.５ｋｖ、４００ｋｖ 作业二 1、一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排列，其线间距离为4m ，导线的计算外径为17mm,求输电线路在40°C 的参数，并画出等值电路。 解： 对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=17mm,km 2 mm 5.31Ω=ρ。 于是有：半径r=17/2=8.5mm ，mm m D D D D ca bc ab 504004.5424433m ==???== 单位长度的电阻：2031.5 r 0.21(/)150 km s ρ == =Ω ()()()140201200.21*10.003640200.225/r r r t km α==+-=+-=Ω???????? 单位长度的电抗为 m 15040 0.144510.01570.144510.01570.416(/)8.5 D x lg lg km r =+=+=Ω 单位长度的电纳为 ()66617.587.58b *10*10 2.73*10/5040 lg lg 8.5m S km D r ---= == 集中参数为 ()1r 0.0225*8018R l ===Ω ()1x 0.416*8033.3X l ===Ω ()641b 2.73*10*80 2.18*10B l S --=== ()41.09*102 B S -= 等值电路如图1所示 1833.3j +Ω 4S -
参考答案1 一、1、V 为线电压，I 为线电流，Z 为一相的阻抗，Y 为一相的导纳。 2、有两个任意给定量。因为有4个变量分别为S B 、V B 、I B 和Z B ，而他们之间有二个约束方程分别为S B =VI 3， V B =IZ 3，给定二个量后，余者可由这二个方程唯一地解出。 3．当短路点远离电源出口时，使得Z 外>>Z 内即电源出口到故障点间阻抗远远大于电源内阻抗，这时就可以忽略电 源内阻抗。这就相当于电源内阻抗为零的电源即恒定电势源。特点：内阻抗为零，频率恒定，电势恒定。 4．产生冲击电流的条件有三条： 1）短路前空载2）短路时电流正处于幅值相位3）经过半个周期 5．因为潮流计算时的功率方程是非线性，多元的具有多解。初始条件给定后得到的结果不一定能满足约束条件要 求。要进行调整初值后才能满足。其约束条件有：Uimin≤Ui≤Uimax. Pimin≤Pi≤Pimax Qi≤Qi≤Qimax │δij│≤ ε；负荷的PQ 为扰动变量，发电机的PQ 为控制变量，各节点的V δ为状态变量；扰动变量是不可控变量，因而也是不可调节的。状态变量是控制变量的函数，故控制变量和状态变量都是可调节的。 6．.提高暂态稳定主要是增大减速面积减小加速面积。而提高静态稳定的措施主要是提高Kp 值。当P0一定时则提 高Pm 而Pm=EV/X 则增大E 和V ，或减小X 7．当发生短路时次暂态的暂态电势是不会突变的。因此可用正常稳定时的电流和电抗值算出他们。来对短路情况 进行分析，但只用Eq 是不行的，因为在短路时Eq 是会变化的Eq=Eq[o]+ΔEq.但ΔEq 却无法知道。因此不能只用Eq 来分析。 8．线路的无功损耗为：ΔQ L + ΔQ B = B V V X V Q P 2 22212121 21+-+；可见，当第一项大于第二项时为感性，小于则为 容性，第二项数值无多大的变化，主要在第一项，当流过阻抗的功率很小时为容性，增大到某值时变为感性。 9．若想手算环网潮流，首先应把环网分解成辐射网才能细算 1）根据S 12= * 31 * 23* 12* 313*31*232Z Z Z Z S Z Z S ++++） （算出S 12 2）根据基尔霍夫电流定律分别求出其他支路功率初步分布，找到功率分点 3）在无功分点处将网络解开成辐射网 4）设全网为额定电压，从末端负荷节点向1号节点推算各支路功率 5）从1节点用给定的电压和已算出的功率向末端推算各节点的电压 6）再用给定功率和算得的电压从末——首推算功率和电压。直到满足首端电压和末端功率为止 二、简算： 1、 δαωsin 0M E T N J P P P P T -=-= 244.1)10030 *5.61(*2=- =π IIM P 2 1 1sin 110030*5.6+-=-=IIM IIM P P δπ 100*1.244= II X 115*138 ∴84.12714 .124115 *138== II X 2、5.13.02.01=++=∑d X 03.3225.22.19.11 5 .1*8.015.1*6.01∠=+=++=j j E q 5.15.11 *25.2=== ∑d M X EqV P m m P P 005.115.0-= 3.10=m P
2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（ ）。 A 、一级负荷； B 、二级负荷； C 、三级负荷； D 、特级负荷。 4、衡量电能质量的技术指标是（ ）。 A 、电压偏移、频率偏移、网损率； B 、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C 、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D 、厂用电率、网损率、电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（ ）。 A 、配电线路； B 、直配线路； C 、输电线路； D 、输配电线路。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是（ ）。 A 、燃料消耗率、厂用电率、网损率； B 、燃料消耗率、建设投资、网损率； C 、网损率、建设投资、电压畸变率； D 、网损率、占地面积、建设投资。 8、关于联合电力系统，下述说法中错误的是（ ）。 A 、联合电力系统可以更好地合理利用能源； B 、在满足负荷要求的情况下，联合电力系统的装机容量可以减少； C 、联合电力系统可以提高供电可靠性和电能质量； D 、联合电力系统不利于装设效率较高的大容量机组。 9、我国目前电力系统的最高电压等级是（ ）。 A 、交流500kv ，直流kv 500±； B 、交流750kv ，直流kv 500±； C 、交流500kv ，直流kv 800±；； D 、交流1000kv ，直流kv 800±。 10、用于连接220kv 和110kv 两个电压等级的降压变压器，其两侧绕组的额定电压应为（ ）。 A 、220kv 、110kv ； B 、220kv 、115kv ； C 、242Kv 、121Kv ； D 、220kv 、121kv 。 11、对于一级负荷比例比较大的电力用户，应采用的电力系统接线方式为（ ）。 A 、单电源双回路放射式； B 、双电源供电方式； C 、单回路放射式接线； D 、单回路放射式或单电源双回路放射式。 12、关于单电源环形供电网络，下述说法中正确的是（ ）。 A 、供电可靠性差、正常运行方式下电压质量好； B 、供电可靠性高、正常运行及线路检修（开环运行）情况下都有好的电压质量； C 、供电可靠性高、正常运行情况下具有较好的电压质量，但在线路检修时可能出现电压质量较差的情况； D 、供电可靠性高，但电压质量较差。 13、关于各种电压等级在输配电网络中的应用，下述说法中错误的是（ ）。 A 、交流500kv 通常用于区域电力系统的输电网络； B 、交流220kv 通常用于地方电力系统的输电网络； C 、交流35kv 及以下电压等级通常用于配电网络； D 、除10kv 电压等级用于配电网络外，10kv 以上的电压等级都只能用于输电网络。 14、110kv 及以上电力系统应采用的中性点运行方式为（ ）。 A 、直接接地； B 、不接地； C 、经消弧线圈接地； D 、不接地或经消弧线圈接地。 16、110kv 及以上电力系统中，架空输电线路全线架设避雷线的目的是（ ）。
9电力系统静态稳定性 9. 1习题 1）什么是电力系统稳泄性?如何分类？ 2）发电机转子d轴之间的相对空间角度与发电机电势之间的相对角度是什么关系？这角度 的需称是什么？ 3）发电机转子运动方程表示的是什么量与什么量的关系？该方程有几种表示形式?写出时间 用秒、角度用弧、速度用弧/秒、功率偏差AP用标幺值表示，及时间、角度用弧,速度、功率偏差AP用标幺值表示的转子转动方程。 4）发电机惯性时间常数的的物理意义是什么？如何汁算？ 5）什么是发电机的功角特性？以如表示的凸极机和隐极机功角特性是否相同？以色表示的凸极机和隐极机功角特性是否相同?如何用简化方法表示功角特性？ 6）多机系统功角特性是否可表示两机系统的功角特性？是否能表示成单机对无限大系统的功角特性？ 7）什么是异步电动机的转差？异步电动机的转矩和转差有何关系？什么是异步电动机的临 界转差？ 8）什么是电力系统的负荷电压静特性？ 9）具有副励磁机的直流励磁机励磁系统各部分的功用是什么？励磁系统的方程由几部分方 程组成？ 10）正常运行时发电机转子受什么转矩作用？转速是多少？功率偏差AP 是多少？出现正功率偏差转子如何转？出现负功率偏差转子如何转？ 11）为什么稳泄运行点一左是功角特性曲线和机械功率片.直线相交点？ 12）发电机额左功率厲，输入机械功率片?，功率极限“qgx是什么关系？ 13）什么是电力系统静态稳立性？电力系统静态稳雄的实用判据是什么？ 14）为什么要有统静态稳左储备?静态稳泄储备的多少如何衡量？正常运行时应当留多少储 备？ 15）已知单机无限大供电系统的系统母线电压、发电机送到系统的功率P+jQ、发电机到系统的
三、简答题 31．电力变压器的主要作用是什么？ 答：电力变压器的主要作用是升高或降低电压，另外还起到将不同电压等级电网相联系的作用。 32．简单闭式网分为哪些类网络？ 答：简单的闭式网可分为两端供电网络（2分）和环形网络（2分）两类（1分）。 33．为什么说当电力系统无功功率不充足时仅靠改变变压器变比分按头来调压并不能改变系统的电压水平？ 答：通过调分接头实质是改变了电力网的无功分布，只能改善局部电压水平，同时却使系统中另个的某些局部电压水平变差并不能改变系统无功不足的状况因此就全系统总体来说并不能改变系统的电压水平。 34．为什么变压器中性点经小电阻接地能够提高当系统发生接地故障进的暂态稳定性？ 答：在输电线路送端的变压器经小电阻接地，当线路送端发生不对称接地时，零序电流通过该电阴将消耗部分有功功率起到了电气制动作用，因而是能提高系统的暂态稳定性。 四、简算题 35．某三相单回输电线路，采用LGJ －300型导线（计算外径25.2mm ），已知三相导线正三角形布置，导线间距离D ＝6m ，求每公里线路的电抗值。 解：计算半径：m 106.12mm 6.122 2.25r 3-?=== 几何均距：D m =D=6m /km 403.0 0157.010 6.126 lg 1445.0 0157.0r D g l 1445.0x 3 m 1Ω=+?=+=- 36。.110KV 单回架空线路，其参数如图所示，线路始端电压为116KV ，末端负荷为15＋j10MVA ，求该电力线路末端电压及始端输出的功率。
解： 37．某系统发电机组的单位调节功率为740MW/Hz，当负荷增大200MW时，发电机二次调频增发40MW，此时频差为0.2Hz，求负荷的单位调节功率。 解： 38．网K点发生两相短路接地，求K点短路电流值。
东北农业大学网络教育学院 电力系统分析作业题参考答案 作业题一参考答案 一、填空题 1．降压变压器高压侧的主分接头电压为220kv，若选择＋2×2.5%的分接头，则该分接头电压为231KV。 2．电力系统中性点有效接地方式指的是中性点直接接地。 3．输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和电阻。 4．输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路额定电压的数值差。 5．电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和功率表示。 6．调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的频率。 7．复合故障一般是指某一时刻在电力系统二个及以上地方发生故障。 8．用对称分量法计算不对称故障，当三相阻抗完全对称时，则其序阻抗矩阵Zsc的非对角 元素为零。 9．系统中发生单相接地短路时故障点短路电流的大小是零序电流 的3倍。10．减小输出电元件的电抗 将提高（改善）系统的静态稳定性。 二、单项选择题 11．同步发电机的转速和系统频率之间是否有严格的关系 （②） ①否②是③不一定④根据发电机的形式定12．三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在（③） ①内层②中间层③外层④独立设置 13．中性点以消弧线圈接地的电力系统，通常采用的补偿方式是 （③） ①全补偿②欠补偿③过补偿④有时全补偿，有时欠补偿 14．三相导线的几何均距越大，则导线的电抗（②） ①越大②越小③不变④无法确定 15．变压器的电导参数GT，主要决定于哪一个实验数据（①） ①△PO ②△PK ③UK% ④IO% 16.当功率的有名值为s＝P＋jQ时（功率因数角为）取基准功率为Sn，则有功功率的标么值为（③） ①P ②P ③P④Pcos S n cos S n si n S n S n 17.环网中功率的自然分布是 （④）
2-1 试用网孔电流法求图题2-1所示电路中电流i 和电压ab u 。 图题2-1 / 解：设网孔电流为123,,i i i ，列网孔方程： 1231231 2332783923512i i i i i i i i i --=??-+-=??--+=?解得123211i i i =??=??=-?，故133i i i A =-=，233()93ab u i i V =--=-。 2-2 图题2-2所示电路中若123121,3,4,0,8,24s s S R R R i i A u V =Ω=Ω=Ω=== 试求各网孔电流。 【 解：由于10s i =，故网孔电流M20i =。可列出网孔电流方程： M1M1M3M13M3M1M331 247244A (34)4A 88M M M i u i i i i u i i i i i =-?+==-???+=?????=-+=???-=? 2-6电路图如图题2-4所示，用网孔分析求1u 。已知：124535,1,2,2S u V R R R R R μ=====Ω=Ω=。 解：列网孔方程如下：
123123212 342022245i i i i i i u i i i --=??-+-=-??--+=-?， 再加上2132()u i i =-。解得：11113.75, 3.75i A u R i V =-=-= 2-12 电路如图题2-10所示，试用节点分析求各支路电流。 \ 解：标出节点编号，列出节点方程 — 121111()27212211120()422227a a b a b b u V u u u u u V ??=++-=?????????-++=-=???? ，用欧姆定律即可求得各节点电流。 2-17电路如图题2-14所示，试用节点分析求12,i i 。 ; 解：把受控电流源暂作为独立电流源，列出节点方程 12121 (11)4(11)2u u u u i +-=??-++=-? 控制量与节点电压关系为：111u i =Ω ，代入上式，解得
目录 一、设计任务........................................................ 错误!未定义书签。 1.1 课程设计要求........................................................ 错误!未定义书签。 1.2 课程设计题目........................................................ 错误!未定义书签。 1.3 课程设计基本内容................................................ 错误!未定义书签。 二、问题分析........................................................ 错误!未定义书签。 2.1 节点设置及分类.................................................... 错误!未定义书签。 2.2 参数求取................................................................ 错误!未定义书签。 2.3 计算方法................................................................ 错误!未定义书签。 三、问题求解........................................................ 错误!未定义书签。 3.1 等值电路的计算.................................................... 错误!未定义书签。 3.2画出系统等值电路图: .......................................... 错误!未定义书签。 3.3 潮流计算................................................................ 错误!未定义书签。 四、误差分析........................................................ 错误!未定义书签。 五、心得体会及总结............................................ 错误!未定义书签。附录: ........................................................................ 错误!未定义书签。参考文献 ................................................................. 错误!未定义书签。程序 .............................................................................. 错误!未定义书签。