第一章电力系统概述(Introduction to Power Systems)
（第二讲）
（回顾）
1
问题
1、电能是如何传输的？
2、电力系统为何用功率作为变量?
3、交流电路的功率和复功率如何引入?
4、什么是电力系统负荷和负荷曲线?
5、典型负荷曲线有哪些？有何用途？
2
一、电力网有哪些主要设备？
除去发电机与负荷
究高压输电网，配电网看成负荷一部分。
主要设备：输电线路、变电站设备（变压器、开关、母线等）。
超高压
架空
电力线路
电力
变压器
带有开关发电机
变压器
开关
输电线路
二、电力网络是如何接线的？
对保证供电的
接线图：两种类型
电气接线：电力设备间电气联接关系
地理接线：发电厂、变电所间相对地理位置及其联接路径
接线方式（与计算机网络类似），综合考虑：供电可靠、电压合格、运行灵活、操作安全、费用经济等因素。
开式
闭式
地理接线图
发电厂
变电站
开式接线（从放射式
(a)
(d)
闭式接线（环式（单电源）
一些实际电力网英国电网
东京电网
远距离大容量输电
为何要采用高电压进行？!
10
三、电力网为何要采用高电压？ 远距离大容量
容量：S=U*I
压降：?
损耗：P
高电压→高
考虑绝缘，
压到110-750kV
高压线远距离输电，
大负荷6-110kV
线路电压
500
低压配电
10
35
110(部分输电)
高中压配电220 750
输电
电压等级(kV)
四、为何要确定额定电压?
标准化：
导致互联困难
最佳的技术经济性能
电压下进行优化设计、制造和使用。 需要确定的额定电压：
线路（即：电网、用电设备）
发电机
变压器(
五、如何确定额定电压?(0.95U N1
1.1U N1
U N1
U N
U N1
1次侧1.05U N
0.951.05U N2(1.1)
U N21次U N1升压变1次侧接线路
如何确定额定电压?
线路（电网）
发电机额定电压
升压变压器
一次侧
二次侧
降压变压器
一次侧
二次侧
如何确定额定电压?
用电设备
（线路、电网)(kV)
6
10
35
110
220
330
500
750
六、高压直流输电（
变压器
三相交流
整流
装置
送电端
直流输电的优点？
适用于大系统互联
运行，无需同频率，本身不存在稳定问题。
直流线路
容量DC:AC=3:2,电缆比例更高。
能量损耗
控制快速简便。
直流输电的缺点？
换流站造价高
大约500km，地下或海底电缆大约50km。
换流产生
统，需要滤波。
电流没有过零点，熄弧困难，HVDC
制困难。
中国HVDC工程实例
葛洲坝
换流站
阀厅
模拟试题1 教学屮心: __________________ 专业层次: _________________________________ 学号： ______________________ 姓名：__________________ 座号：_________ 注意事项：1?本试卷共五大题，满分100分，考试吋间90分钟,闭卷； 2.考前请将以上各项信息填写清楚； 3.所有答案直接做在试卷上,做在草稿纸上无效； 4.考试结束，试卷、草稿纸一并交回。 一、填空题 1.电力系统标幺值屮选择基准值的要求是在标幺值屮各物理量都用 _______ 表示, 首先选择 _____ O 2.电力系统是有___ , ____ , _____ , ____ 和______ 的电气设备（如发电机, 变压器，电力线路以及各种用电设备）联系在一起组成的有机整体。 3?调压方式： ___ , ______ , ______ 4.电力线路上的无功功率损耗分两部分: ________ 和_______ 屮的无功功率的损耗。 5. ________________________________________ 电力系统屮性点的运行方式主要分两类： __________________________________ , _______ o 6.这种高峰负荷时_________ ,低谷负荷吋__________ 的屮枢点电压调整方面称 逆调压。 7.我国电力系统常用的屮性点接地方式有四 利I：____ 、_______ 、_____ 和________ O 8.对电力系统运行的首要要求__________ 。 9.元件的电抗比电阻大得多的高压传输电线屮，感性无功功率从元件电 压 ___ 的i端流向电压_____ 的一端。 10.电力系统屮所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和称为电力系统的一 综合用电负荷。
填空题 1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。 2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的（数值）的差。 3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路 电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间 应为（0.01 ）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。 5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。 6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。 7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。 10、电力系统的调压措施有（改变发电机端电压）、（改变变压器变比）、（借并联补偿设备调压）、（改变输电线路参数）。 11、某变压器铭牌上标么电压为220 ± 2*2.5%，他共有（5 ）个接头，各分接头电压分别为（220KV）（ 214.5KV）（ 209KV）（225.5KV ）（231KV ）。 二：思考题 电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2）答：电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。 电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。 动力系统：电力系统和动力部分的总和。 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5） 答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。 但难以表示各主要电机电器间的联系。 电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。 电力系统运行的特点和要求是什么？（p5） 答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。（2）电能不能大量储存。⑶生产、输送、消费电能各环节所组成 的统一整体不可分割。（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。（5）对电能质量的要求颇为严格。 要求：（1 ）保证可靠的持续供电。（2 ）保证良好的电能质量。（3）保证系统运行的经济性。 电网互联的优缺点是什么？（p7） 答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。 我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？（p8-9）答：额定电压等级有（kv）：3、6、10、35、110、220、330、500 平均额定电压有（kv） : 3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525 系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。变压器接电源侧为额定电压，接负荷侧比额定电 压高10%，变压器如果直接接负荷，则这一侧比额定电压高5%。 电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？（p8） 答：三相功率S和线电压U、线电流I之间的固定关系为S、3UI。当功率一定时电压越高电流越小，导线的载 流面积越小，投资越小；但电压越高对绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等绝缘设备投资越大。综合考虑，对应一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线路电压。但从设备制造角度考虑，又不应任意确定线路电压。考虑到现有的实际情况和进一步发展，我国国家标准规定了标准电压等级。 导线型号LGJ-300/40中各字母和数字代表什么？（ p27） 2 答：L表示铝，G表示钢，J表示多股导线绞合。300表示铝线额定截面积为300 mm , 2
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;
电力系统分析（下）模拟试题，答案在后面显示 模拟试题 一、单项选择题 (本题共15小题，每小题2分，共30分) 1.三相系统中的对称基频交流电流经过派克变换后，所得的d轴和q轴分量是（）。 A.基频电流 B. 倍频电流 C. 直流电流 D. 不确定 2.输电线路的零序阻抗要比其正序阻抗（）。 A．相等 B．大 C．小 D．不确定 3.计算短路冲击电流时，冲击系数的变化范围是（）。 A．1≤k im≤2 B．1≤k im≤ C．1≤k im≤ D．1≤k im≤ 4.电力系统静态稳定的实用判据是（）. 5. 电力系统短路电流的近似计算中，可忽略输电线路的电阻和（） A．电容 B.电抗 C.电 阻 D.电纳 6. 变压器零序等值电路与外电路的连接，取决于零序电流流通的路径，当变压器绕组（）接法时， 该绕组端点与外电路是连通关系。 A．中性点接地Y0 B．中性点不接地Y C．三角形接法Δ D．三相平衡负载 7. 电力系统的短路类型中，属于对称短路的是（）。 A 单相短路 B．两相短路 C．两相短路接地 D．三相短路 8. P-δ曲线被称为（）。 A.耗量特性曲线 B.负荷曲线 C.正弦电压曲线 D.功角曲线 9. 电力系统发生不对称短路时，系统某点的电压不对称程度随着离短路点距离的增大而（）。 A．增大 B．减弱 C．不变 D．不确定 10. 计算负荷提供的冲击电流时，对于小容量的电动机和综合负荷，冲击系数取（）。 A． B． C． D．1 11. 变压器漏磁通的路径与所通电流的序别（）。 A.相同 B.相反 C.无关 D．不确定
12. 单线接地短路计算中，电压和电流的各序分量，可直接应用（）来求得。 A．正序网 B．负序网 C．零序网 D．复合序网 13. 输电线路的零序阻抗比正序阻抗（）。 A．相同 B．大 C.小 D．不确定 14. 平行架设的双回路输电线路中，由于平行线路间互阻抗的影响，输电线路的零序等值阻抗（）。 A．不变 B．增大 C．减小D．不确定 15. 与励磁绕组的自由直流产生的磁通有依存关系的分量是（）。 A.定子的倍频电流分量 B．定子基频电流的自由分量 C．转子的倍频电流分量 D．定子基频电流的自由分量 二、多选题（本题共10小题，每小题2分，共20分） 1.有阻尼绕组同步发电机突然三相短路后的暂态过程分为两个阶段：（）。 A.次暂态过程 B.暂态过程 C.稳态过程 D.过渡过程 2.恒定电势源是指（）都保持恒定的电源。 A.电压幅值 B.电压相角 C.电流 D.频率 3.同步电机的基本方程包括d，q，0坐标系下同步电机的（）。 A.电势方程 B.电流方程 C.磁链方程 D.电感方程 4.以下属于会引发电力系统短路故障的原因有（）。 A.绝缘材料老化 B.雷击造成的闪络放电 C.运行人员带负荷拉刀闸 D.鸟兽跨接在裸露载流导体上 5.无阻尼绕组同步电机突然短路时，定子电流包含的分量是（）。 A．强制分量 B．基频分量 C．倍频分量 D．直流分量 6.其实次暂态电流就是短路电流（）的初值。 A．非周期分量 B．周期分量 C．基频分量 D．倍频分量 7. 在简化电力网络时，影响多台发电机是否能够合并的主要因素是（）。 A．发电机间的距离 B．短路的类型C．发电机的特性（类型和参数） D．对短路点的电气距离 8.与定子自由电流的非周期分量产生的磁通有依存关系的分量是（）。 A.定子电流的倍频分量B．定子电流的基频分量 C．转子电流的倍频分量 D．转子电流的基频分量
电力系统基本概述 一、电力系统与电网 发电厂将一次能源转变成电能，这些电能需要通过一定方式输送给电力用户，在由发电厂向用户供电过程中，为了提高其可靠性和经济性，广泛通过升、降压变电站，输电线路将多个发电厂用电力网连接起来并联工作，向用户供电。这种由发电厂、升压和降压变电站、送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，称为电力系统。发电机的原动机、原动机的力能部分、供热和用热设备，则称为动力系统。在电力系统中，由升压和降压变电站和各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分称为电网。 二、电力生产的特点 电能的生产与其它工业生产有着显然不同的特点。 1．电能不能大量储藏 电力系统中发电厂负荷的多少，决定于用户的需要，电能的生产和消费时时刻刻都是保 持平衡的。电能的生产、分配和消费过程的同时性，使电力
系统的各个环节形成了一个紧密 的有机联系的整体，其中任一台发、供、用电设备发生故障，都将影响电能的生产和供应。 2．电力系统的电磁变化过程非常迅速 电力系统中，电磁波的变化过程只有千分之几秒，甚至百万分之几秒；而短路过程、发 电机运行稳定性的丧失则在十分之几秒或几秒内即可形成。为了防止某些短暂的过渡过程对 系统运行和电气设备造成危害，要求能进行非常迅速和灵敏的调整及切换操作，这些调整和 切换，靠手动操作不能获得满意的效果，甚至是不可能的，因此必须采用各种自动装置。 3．电力工业和国民经济各部门之间有着极其密切的关系 电能供应不足或中断，将直接影响国民经济各个部门的生产，也将影响人们的正常生活， 因此要求电力工业必须保证安全生产和成为国民经济中的
先行工业，必须有足够的负荷后备 容量，以满足日益增长的负荷需要。 三、电力系统的运行要求 为了保证为用户提供电能，电力系统的运行必须满足下列基本要求。 1．保证对用户供电的可靠性 在任何情况下都应该尽可能的保证电力系统运行的可靠性。系统运行可靠性的破坏，将 引起系统设备损坏或供电中断，以致造成国民经济各部门生产停顿和人民生活秩序的破坏,甚至发生设备和人身事故。 电力用户，对供电可靠性的要求并不一样，即使一个企业中各个部门或车间，对供电持 续性的要求也有所差别。根据对供电持续性的要求，可把用户分为三级。
学习-----好资料 电力系统分析试题 （时间100分钟，满分100分） 一?单选题：（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为正确答案的题号，填入题干的括号内，多选不给分。每小题1分，共10分） 1、下面所列各组电力网接线方式中，完全属于有备用接线的一组是（）。 A、两端供电网、环网、双回线路辐射网 B、双回线路辐射网、环网、单回路链式网 C、单回路辐射网、两端供电网、单回路干线网 2、关于中性点不接地三相对称系统的中性点对地电压，下述说法中正确的是（）。 A、正常运行时为零，单相接地时升高为线电压； B、正常运行时为零，单相接地时升高为相电压； C、正常运行时无法确定，单相接地时为相电压。 3、220kv电力系统中性点应采用的接线方式是（）。 A、不接地； B、直接接地； C、经消弧线圈接地。 4、架空输电线路采用分裂导线的目的是（）。 A、减小输电线路电阻； B、减小输电线路电抗； C、增大输电线路电容。 5、500kv超高压输电线路两端装设并联电抗器的目的是（）。 A、防止输电线路重载时末端电压降低； B、防止输电线路轻载时末端电压升高； C、防止输电线路轻载时末端电压降低。 6、关于单侧电源电力网，下述说法中正确的是（）。 A、电力网的功率分布由负荷分布确定，其潮流无法调控； B、电力网的功率分布与线路阻抗有关，其潮流无法调控； C、电力网功率自然分布就是功率的经济分布。 7、在一个具有n个独立节点的系统中，节点阻抗矩阵的阶数为（）。 A、n >h 阶； B、（n—1） x（n —1）阶； C、（n + 1） x（n+ 1）阶。 8、系统中有功功率不足，会造成（）。 A、电压水平上升； B、电压水平下降； C、频率下降。 4发电厂两台发电机组并列运行时，如果两台发电机册育功出力都没有达到额定值，且有 当发电厂有功负荷减小时，应该首先减小有功出力的是（）?心 A、1号机组； B、2号机组； C、同时减小。 10、电力系统无功电源最优分配的目的是（）。 A、使电力系统总的能源消耗最少； B、使电力网的有功损耗最小； C、使电力系统的电能质量最好。 二?判断题：（下列各题中，你认为正确的，请在题干的括号内打“V，错误的打“X。每小题1分，共15 分） 1、输电线路首端电压不一定总是咼于末端电压。（） 2、高压系统中，有功功率总是从电压相位超前的点向电压相位滞后的点传输。（）
第一章电力系统概述 第一节本厂在系统中的地位和作用 一、华中电网现状 2002年底华中地区装机容量为52142MW。其中水电装机17985MW，火电装机34157MW。分别占全部装机的34.5%、65.5%。统调装机容量39140MW，其中水电12294MW，火电26845MW。 2002年华中地区发电量221.9TW·h。其中水电发电量64.2TW·h，火电发电量157.7TW·h，分别占全部发电量的28.9%、71.1%。统调发电量168.1TW h，其中水电发电量45.3TW h，火电发电量122.8TW·h。 2002年华中地区全社会用电量为220.3TW·h。统调用电最高负荷30790MW，比上年增长14.72%。 二、湖南省电力系统现状 1．电源现状 2002年底湖南省装机容量为11110.86MW。其中水电装机6135.28MW，火电装机4975.58MW。分别占全省装机的55.2%、44.8%。2002年统调装机容量为7424.65MW，其中水电装机3419.65MW、火电装机4005MW。 2002年湖南省发电量45.387TW·h。其中水电发电量25.329TW·h、火电发电量20.05785TW·h，分别占全省发电量的55.8%、44.2%。 湖南省电网电源主要分布在湖南西部，全省最大火力发电厂为华能岳阳电厂（725MW）。最大水电站为五强溪水电站（1200MW）。 2．网络现状 湖南省电力系统是华中电力系统的重要组成部分，处于华中系统的南部，目前全网分为14个供电区。 湖南电网经两条联络线即葛洲坝～岗市500kV线路及汪庄余～峡山220kV线路与华中电网联系，贵州凯里电厂通过凯里～玉屏～阳塘220kV线路向湖南送电。目前省内已建成五强溪～岗市～复兴～沙坪～云田～民丰～五强溪500kV环网，并且岗市与云田间另有一回500kV线路直接相联。 2002年底湖南省共有500kV变电所5座，变电容量4,250MV A（云田（株洲）2,750MV A，民丰（娄底）1,750MV A，岗市（常德）1,500MV A，复兴（益阳）1,750MV A，沙坪（长沙）1,750MV A）220kV公用变电所54座，变电容量10,590MV A，拥有500kV线路8条894.3km ，220kV线路136条6666km。 2002年底湖南电网共装有无功补偿设备7630.7Mvar，其中电容器6180.2Mvar，并联电抗器1280.1Mvar，调相机50.4Mvar，其他165Mvar。 3．供用电现状
11、求下列等值电路，并写出其导纳阵。 1:0.95j2? 12 12、有阻尼绕组同步发电机发生三相突然短路其定子绕组有哪些电流分量？ 13、如何利用等面积准则判断系统的暂态稳定性？ 14、试画出下网络K点发生单相短路时的零序网络。 K(1) 三个单相变压器组成 的三相变压器 15、在电力系统中常采用哪些技术措施降低网损率？ 三、计算题（每题10分，共40分） 16、电力系统如图所示。其参数如下：当在K1短路时，短路功率为S1=500MV.A；变压器T1、T2的参数相同：K=110/10.5KV，S TN=31.5MVA，V S % =10.5。求：下列两种运行情况下，在K2点短路时的短路功率和短路电流。 （1）断路器合闸后；（2）断路器跳闸后。 17、有一降压变电所，归算到低压侧参数如图所示。均为1欧姆。变压器变比分别为看k1=110/11kv和k2=115.5/11kv，末端负荷为（16+j12）MVA，已知低压母线电压10kv。试计算变压器功率分布和高压侧电压。 T1X T1 =j1 T2X T2=j1P+jQ 18、计算题（10分）有一降压变电所，归算到110kv的等值参数如图所示。变压器变比为110±2×2.5%/6.3kv，通过变压器的最大负荷为28+j14MV A，此时首端电压110kv；通过变压器的最小负荷为10+j6MV A，此时首端电压113kv。如保证低压侧电压变化范围为 6.0~6.6kv，试通过计算选择变压器分接头。 系统C T1 T2 QF K1K2
MVA kV 5.313.6/%5.22110?±1 2 12 Ω+)4044.2(j S S ) (a ) (b 19、两个系统由输电线联接，A ，B 两个系统均参加一次调频，当A 系统负荷 增加100MW ，A 系统参加二次调节增发50MW ，已知A K =600MW/HZ B K =400MW/HZ ，求ab P ?，及f ?。 A B ab P ?
第1章电路分析基础 本章要求 1、了解电路的组成和功能，了解元件模型和电路模型的概念； 2、深刻理解电压、电流参考方向的意义； 3、掌握理想元件和电压源、电流源的输出特性； 4、熟练掌握基尔霍夫定律； 5、深刻理解电路中电位的概念并能熟练计算电路中各点电位； 6、深刻理解电压源和电流源等效变换的概念； 7、熟练掌握弥尔曼定理、叠加原理和戴维南定理； 8、理解受控电源模型, 了解含受控源电路的分析方法。 本章内容 电路的基本概念及基本定律是电路分析的重要基础。电路的基本定律和理想的电路元件虽只有几个，但无论是简单的还是复杂的具体电路，都是由这些元件构成，从而依据基本定律就足以对它们进行分析和计算。因而，要求对电路的基本概念及基本定律深刻理解、牢固掌握、熟练应用、打下电路分析的基础。依据欧姆定律和基尔霍夫定律，介绍电路中常用的分析方法。这些方法不仅适用于线性直流电路，原则上也适用于其他线性电路。为此，必须熟练掌握。 1.1电路的基本概念 教学时数 1学时 本节重点 1、理想元件和电路模型的概念 2、电路变量（电动势、电压、电流）的参考方向； 3、电压、电位的概念与电位的计算。 本节难点参考方向的概念和在电路分析中的应用。 教学方法通过与物理学中质点、刚体的物理模型对比，建立起理想元件模 型的概念，结合举例，说明电路变量的参考方向在分析电路中的重要性。通过例题让学生了解并掌握电位的计算过程。 教学手段传统教学手法与电子课件结合。 教学内容 一、实际电路与电路模型 1、实际电路的组成和作用 2、电路模型： 3、常用的理想元件： 二、电路分析中的若干规定 1、电路参数与变量的文字符号与单位 2、电路变量的参考方向 变量参考方向又称正方向，为求解变量的实际方向无法预先确定的复杂电 路，人为任意设定的电路变量的方向，如图（b）所示。 参考方向标示的方法： ①箭头标示；②极性标示；③双下标标示。
八、某简单系统如图若在K 点发生三相短路，求使得系统保持暂态稳定的极限切除角。 九、某电厂有两台机容量均为50MW ，耗量特性分别22 111222F 0.01P 1.2P 10F 0.02P P 12＝＋＋，＝＋＋，最小技术负荷为其容量的25%，求电厂按图示负荷曲线运行时如何运行最经济？
十、有一台降压变压器如图所示，其归算至高压侧的参数为4.93＋j63.525Ω，已知变压器母线在任何方式下均维持电压为107.5KV，其低压侧母线要求顺调压，若采用静电电容器作为补偿设备，试选择变压器分接头和无功补偿设备容量。 解
一、10kV 。求始端电压。 解： 21130.48kV 10.4 PR QX U U +?+??=== 1210.40.4810.40.4810.88kV U U U =+?=+=+= 二、试求如图所示的等效电路的节点导纳矩阵，图中给出了各支路阻抗和对地导纳的标幺值。 若3、4节点间的支路用图2所示的支路代替，再求该网络的节点导纳矩阵。 解
三、某电力系统如图所示，f处发生不对称接地故障，试画出正序、负序和零序等值电路（各元件的序参数用相应的符号表示，如用X L1表示线路正序电抗）。 解 四、已知系统如图所示。k点发生不对称接地短路，试画出图示系统的正序、负序、零序网络。
解 五、系统如图所示。d点发生三相短路，变压器T2空载。求：（1）求用标幺值表示的等值网络；（2）短路处起始次暂态电流和短路容量；（3）计算短路冲击电流；（4）若电源容量为无限大，试计算短路冲击电流。 解： （1）用标幺值表示的等值网络（取100MVA B S=，用平均额定电压进行计算），把以自身容量为基准的标么值化为以全网络统一容量基准的标么值 (3) d 100 0.220.733 30 d X''=?=
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、单项选择题在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 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G T ，主要决定于哪一个实验数据（ ① ） ①△P O ②△P K ③U K % ④I O % 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S n ，则有功功率的标么值为（ ③ ） ① ?cos S P n ? ②?sin S P n ? ③n S P ④n S cos P ?? 17.环网中功率的自然分布是（ ④ ） ①与电阻成正比分布 ②与电抗成正比分布 ③与阻抗成正比分布 ④与阻抗成反比分布
《电力系统分析》模拟测试一 选择题（25分） 1采用分裂导线的目的是（ ） A. 减小电抗 C.减小电纳 2 ?简单系统静态稳定判据为（ ） A. dP E /d 、:>0 C.dP E /d 、=0 D.都不对 3 ?频率的一次调整是（ ） A. 由发电机组的调速系统完成的 B. 由发电机组的调频系统完成的 C. 由负荷的频率特性完成的 D. 由无功补偿设备完成的 4?电力系统中一级负荷、二级负荷和三级负荷的划分依据是用户对供电的（ ） A.可靠性要求 B.经济性要求 C.灵活性要求 D.优质性要求 5?中性点不接地系统发生单相接地短路时，非故障相电压升高至（ ） A.线电压 B.1.5倍相电压 6?顺调压是指（ ） A. 高峰负荷时，电压调高，低谷负荷时，电压调低 B. 高峰负荷时，允许电压偏低，低谷负荷时，允许电压偏高 C. 高峰负荷，低谷负荷，电压均调高 D. 高峰负荷，低谷负荷，电压均调低 7?分析简单电力系统的暂态稳定主要应用 （ ） A.等耗量微增率原则 B.等面积定则 C.小干扰法 D.对称分量法 A.X T (1)>X T(2) D.X T ( 1)>>X T(2) 9.在下列各种故障类型中，属于纵向故障的是（ ） A.两相短路 B.两相断线 B.增大电抗 D.增大电阻 B. dP E /d:. <0 C.1.5倍线电压 D. 2倍相电压 8?—般情况，变压器的负序电抗 X T （2）与正序电抗 X T （1）的大小关系为（ B.X T ( 1) C.单相接地短路 D.两相短路接地 10.电力系统的综合供电负荷加上厂用电之和，称为（) A.发电负荷 B.供电负荷 C.用电负荷 D.工业负荷 电力系统分析试题 （时间100分钟，满分100分） 一．单选题：（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为正确答案的题号，填入题干的括号内，多选不给分。每小题1分，共10分） 1、下面所列各组电力网接线方式中，完全属于有备用接线的一组是（）。 A、两端供电网、环网、双回线路辐射网 B、双回线路辐射网、环网、单回路链式网 C、单回路辐射网、两端供电网、单回路干线网 2、关于中性点不接地三相对称系统的中性点对地电压，下述说法中正确的是( )。 A、正常运行时为零，单相接地时升高为线电压； B、正常运行时为零，单相接地时升高为相电压； C、正常运行时无法确定，单相接地时为相电压。 3、220kv电力系统中性点应采用的接线方式是（）。 A、不接地； B、直接接地； C、经消弧线圈接地。 4、架空输电线路采用分裂导线的目的是( )。 A、减小输电线路电阻； B、减小输电线路电抗； C、增大输电线路电容。 5、500kv超高压输电线路两端装设并联电抗器的目的是( )。 A、防止输电线路重载时末端电压降低； B、防止输电线路轻载时末端电压升高； C、防止输电线路轻载时末端电压降低。 6、关于单侧电源电力网，下述说法中正确的是（）。 A、电力网的功率分布由负荷分布确定，其潮流无法调控； B、电力网的功率分布与线路阻抗有关，其潮流无法调控； C、电力网功率自然分布就是功率的经济分布。 7、在一个具有n个独立节点的系统中，节点阻抗矩阵的阶数为( )。 A、n×n阶； B、（n－1）×（n－1）阶； C、（n＋1）×（n＋1）阶。 8、系统中有功功率不足，会造成( )。 A、电压水平上升； B、电压水平下降； C、频率下降。 A、1号机组； B、2号机组； C、同时减小。 10、电力系统无功电源最优分配的目的是（）。 A、使电力系统总的能源消耗最少； B、使电力网的有功损耗最小； C、使电力系统的电能质量最好。 二．判断题：（下列各题中，你认为正确的，请在题干的括号内打“√”，错误的打“×”。每小题1分，共15分） 1、输电线路首端电压不一定总是高于末端电压。（） 2、高压系统中，有功功率总是从电压相位超前的点向电压相位滞后的点传输。（） 3、辐射形网络的潮流分布和环网的潮流分布都可调控。（） 4、在多电压等级环形电力网中一定存在循环功率。（） 5、中等长度线路是指100Km以下、300Km以下的线路。（） 6、35KV电力系统都采用中性点不接地的中性点运行方式。（） 7、电力系统无功电源的最优分配原则是等耗量微增率准则。（） 8、任何两端供电网的供载功率分布都不可能是经济功率分布。（） 9、同一电压等级的所有电气设备的平均额定电压都相同。（） 10、多电压等级环形网络中，线路串联纵向加压器主要改变电力网的无功功率分布。（） 电力系统状态估计研究综述 摘要：电力系统状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分。本文介绍了电力系统状态估计的概念、数学模型，阐述了状态估计的必要性及其作用，系统介绍了状态估计的研究现状，最后对状态估计的研究方向进行了展望。关键词：电力系统；状态估计；能量管理系统 0 引言 状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分, 尤其在电力市场环境中发挥更重要的作用。它是将可用的冗余信息(直接量测值及其他信息)转变为电力系统当前状态估计值的实时计算机程序和算法。准确的状态估计结果是进行后续工作(如安全分析、调度员潮流和最优潮流等)必不可少的基础。随着电力市场的发展，状态估计的作用更显重要[1]。 状态估计的理论研究促进了工程应用，而状态估计软件的工程应用也推动了状态估计理论的研究和发展。迄今为止，这两方面都取得了大量成果。然而，状态估计领域仍有不少问题未得到妥善解决，随着电力系统规模的不断扩大，电力工业管理体制向市场化迈进，对状态估计有了新要求，各种新技术和新理论不断涌现，为解决状态估计的某些问题提供了可能。本文就电力系统状态估计的研究现状和进一步的研究方向进行了综合阐述。 1 电力系统状态估计的概念 1.1电力系统状态估计的基本定义 状态估计也被称为滤波，它是利用实时量测系统的冗余度来提高数据精度，自动排除随机干扰所引起的错误信息，估计或预报系统的运行状态(或轨迹)。状态估计作为近代计算机实时数据处理的手段，首先应用于宇宙飞船、卫星、导弹、潜艇和飞机的追踪、导航和控制中。它主要使用了六十年代初期由卡尔曼、布西等人提出的一种递推式数字滤波方法，该方法既节约内存，又大大降低了每次估计的计算量[2,4]。 电力系统状态估计的研究也是由卡尔曼滤波开始。但根据电力系统的特点，即状态估计主要处理对象是某一时间断面上的高维空间(网络)问题，而且对量测误差的统计知识又不够清楚，因此便于采用基于统计学的估计方法如最小方差估计、极大验后估计、极大似然估计等方法，目前很多电力系统实际采用的状态估计算法是最小二乘法。 1.2电力系统状态估计的数学模型 状态估计的数学模型是基于反映网络结构、线路参数、状态变量和实时量测之间相互关系的量测方程： z+ =) ( h v x 其中z是量测量；x是状态变量，一般是节点电压幅值和相位角；v是量测误差；z和v都是随机变量。 状态估计器的估计准则是指求解状态变量x的原则, 电力系统状态估计器采用的估计准则大多是极大似然估计, 即求解的状态变量x*使量测值z被观测到的可能性最大, 用数学语言描述, 即： z f x f= z (x , )] , ( *) max[ 其中f(z)是z的概率分布密度函数[3]。 自测题（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、一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； 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（）。 1.电力系统运行的特点：电能不能大量储存、过渡过程非常迅速、与国民经济各部门密切相关；基本要求：保证可靠地持续 供电、保证良好的电能质量、努力提高电力系统运行的经济性。 2.按供电可靠性的要求将负荷分为三级： 一级负荷：属于重要负荷，如果对该负荷中断供电，将会造成 人身事故、设备损坏、产生大量废品，或长期不能恢复生产秩序，给国民经济带来巨大损失。 二级负荷：如果对该负荷中断供电，将会造成大量减产、工人 窝工、机械停止运转、城市公用事业和人民生活受到影响。 三级负荷：指不属于第一、二级负荷的其他负荷，短暂停电不 会带来严重后果，如工厂的不连续生产车间或辅助车间、小城镇、农村用电等。 3.电力系统的接线方式和特点：无备用接线的特点是简单、经济、运行方便，但供电可靠性差、电能质量差；有备用接线的 优点是供电可靠、电能质量高，缺点是运行操作和继电保护复杂，经济性较差。 4.中性点接地方式：一般电压在35及其以下的中性点不接地或 经消弧线圈接地，称小电流接地方式；电压在110及其以上的 中性点直接接地，称大电流接地方式。 5.为了减小电晕损耗或线路电抗，电压在220以上的输电线还 常常采用分裂导线。 6.在精度要求较高的场合，采用变压器的实际额定变比进行归算，即准确归算法。在精度要求不太高的场合，采用变压器的 平均额定变比进行归算，即近似归算法。 7.线电压与相电压存√3倍的关系，三相功率与单相功率存在3 倍关系，但他们在标幺值中是相等的。 8.电压降落是指线路始、末两端电压的向量差（12）。 电压损耗是指线路始、末两端电压的数值差（U12）。 电压偏移是指网络中某一点的电压与该网络额定电压的数值差。 四川大学网络教育学院模拟题（A 卷） 1说明电力系统静态稳定的定义、分析方法以及小干扰分析法的步骤。（15分） 1. 试说明什么是正序等效定则，以及利用正序等效定则计算不对称短路的步骤。（10分） 2. 电压中枢点的调压方式有哪几种？这几种调压方式对调压范围的要求是如何规定的？（10分） 3. 电力系统接线如图1所示，f 1点发生接地短路，试做出系统的正序和零序等值网络。图中1~17为元件编号。（15分） 图1 5．如图2所示简单系统，已知各元件参数如下：(S B =60MVA,V B =V av ,k im =1.8) 发电机G ：60=N S MVA ，d X ''=0.11;变压器T ：30=N S MVA ，Vs%=10.5; 线路L ：l =15km ，X=0.23Ω/km. 试求f 点发生三相短路时的冲击电流和短路功率有名值。（20分） 图2 6． 如图3所示简单电力系统，f 点发生单相短路，已知发电机G ：='d X 0.3，2X =0.2，=s T 10s ，变压器T-1：X=0.12,T-2：X=0.11；双回线路L ：1L X =0.20，=0L X 31L X 。试用等面积定则确定极限切除角。(电抗值均为统一基准下的标幺值。)（30分） 图3 （A 卷）答案： 1．静态稳定性是指电力系统在某一运行方式下受到一个小干扰后，系统自动恢复到原始运行状态的能力。能恢复到原始运行状态，则系统是静态稳定的，否则系统江失去稳定。分析系统静态稳定性常采用的方法是小干扰法（小扰动方程，略）。小干扰法的分析步骤为： （1）列出各元件微分方程和网络方程 （2）对微分方程和网络方程进行线性化 （3）求线性化小扰动状态方程及其矩阵A （4）对给定运行情况进行潮流计算，求得A 矩阵各元素的值 （5）求A 矩阵的特征根，并以其实部符号判别系统的稳定性 1-9．各元件的情况如图所示。 （1）若元件A吸收功率10W，求：U a=? 解：电压电流为关联参考方向，吸收功率： （2）若元件B吸收功率10W，求：I b=? 解：电压电流为非关联参考方向，吸收功率： （3）若元件C吸收功率-10W，求：I c=? 解：电压电流为关联参考方向，吸收功率： （4）求元件D吸收功率：P=? 解：电压电流为非关联参考方向，吸收功率： （5）若元件E输出的功率为10W，求：I e=? 解：电压电流为关联参考方向，吸收功率： （6）若元件F输出功率为-10W，求：U f=? 解：电压电流为非关联参考方向，吸收功率： （7）若元件G输出功率为10mW，求：I g=? 解：电压电流为关联参考方向，吸收功率： （8）试求元件H输出的功率。 解：电压电流为非关联参考方向，吸收功率： 故输出功率为4mW。 1-11.已知电路中需要一个阻值为390欧姆的电阻，该电阻在电路中需承受100V的端电压，现可供选择的电阻有两种，一种是散热1/4瓦，阻值390欧姆；另一种是散热1/2瓦，阻值390欧姆，试问那一个满足要求？ 解：该电阻在电路中吸收电能的功率为： 显然，两种电阻都不能满足要求。 1-14．求下列图中电源的功率，并指出是吸收还是输出功率。 解：（a ）电压电流为关联参考方向，吸收功率为：W A V UI P 623=?==; （b ）电压电流为非关联参考方向，吸收功率为：W A V UI P 623-=?-=-=, 实际是输出功率6瓦特; （c ）电压电流为非关联参考方向，吸收功率为：W A V UI P 623-=?- =-=, 实际是输出功率6瓦特; （d ）电压电流为关联参考方向，吸收功率为：W A V UI P 623=?==. 1-19.电路如图示，求图中电流I ，电压源电压U S ，以及电阻R 。 解： 1.设流过电压源的12A 电流参考方向由a 点到d 点，参见左图所示。 （1） 求电流I: （2） 求电压U S : 对a 点列写KCL 方程： 由此得： A A A I I ba ac 3125-=--= 故： ()V A I U ac ac 3631212-=-?Ω=?Ω= 另一方面： ()V A A I U dc dc 5461233=+?Ω=?Ω= 故： ()V V V U U U ac dc da 903654=--=-= 由此有： V U U da S 90== （3）求电阻R: 即： V A V U U U cb ac ba 2115136=?Ω-=--= 题图1-19（1）电力系统分析模拟考试题..
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