04电力系统调频和有功习题答案

电力系统频率调整试题填空题1. 一次调频由发电机的进行，二次调频由发电机的进行。

2．频率的一次调整是由发电机的完成的。

3. 二次调频可以实现调频。

4. 系统有功功率不足时，系统的频率将。

5.反映线路通过电流时产生有功功率损失效应的输电线路参数是。

选择题1.频率的二次调整是【】A发电机组的调速系统完成的B负荷的频率特性来完成的C发电机组的调频系统完成的D功率确定的2 影响电力系统频率高低的主要因素是（）A、电力系统的有功平衡关系；B、电力系统的无功平衡关系；C、电力系统的潮流分布；D、电力系统的网络结构。

3电力系统频率调整的基本原理是（）A、根据负荷的变化，调整电力系统中无功电源的出力，将系统频率限制在允许范围；B、根据负荷的变化，调整发电机的有功出力，将系统频率限制在允许范围；C、根据系统频率的变化，切除或投入负荷，将电力系统频率限制在允许范围；D、根据负荷的变化调整系统中变压器的分接头，将电力系统频率限制在允许范围4关于电力系统频率的调整，下述说法中错误的是（）。

A、电力系统频率调整的基本原理是根据电力系统有功负荷的变化，改变发电机的有功出力，维持电力系统在所要求频率下的有功功率平衡；B、电力系统频率的一次调整是针对第一类负荷变化进行的，它通过发电机组装设的调速器来实现，但一次调整不能实现频率的无差调节；C、电力系统频率的二次调整结束后，不管频率是否回到负荷变化前的数值，负荷的变化量均为调频机组所承担；D、在无差调节方式下，二次调整结束后，负荷的变化全部为调频机组所承担5为减小系统负荷变化所引起的频率波动，应采取的措施是（）。

A、设置足够的旋转备用（热备用）容量，并使尽可能多的机组参与频率的一次调整；B、设置足够的冷备用容量，并装设自动按频率减负荷装置；C、设置足够的旋转备用（热备用）容量，但应尽量较少参与一次调整的机组的数量；D、设置足够的无功电源。

6当系统频率发生变化后，发电厂依据调度员命令增减负荷，属于频率的（）调整A、一次B、二次C、三次D、四次解答题1 .一次调频、二次调频分别是针对哪种负荷变动进行的？分别通过哪些元件完成？哪种频率调整是有差调节？2.何谓频率的一次调整？它由发电机的哪个机构执行？可以做到无差调节吗？3什么是电力系统频率的一次和二次调整？电力系统有功功率负荷变化的情况与电力系统的频率一次和二次调整有何关系？计算题1、现有A、B两系统经一条联络线连接成为互联电力系统，A系统的发电机单位调节功率为500（MW/HZ），负荷单位调节效应为15（MW/HZ）；B系统的发电机单位调节功率为500（MW/HZ），负荷单位调节效应为10（MW/HZ）。

《电⼒系统分析》习题集及答案电⼒系统分析习题集收集整理，仅供学习，勿做他⽤前⾔本书是在⾼等学校教材《电⼒系统稳态分析》和《电⼒系统暂态分析》多次修改之后⽽编写的与之相适应的习题集。

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本书适⽤于⾼等院校的师⽣、⼴⼤电⼒⼯程技术⼈员使⽤，同时也可作为报考研究⽣的学习资料。

由于编写的时间短，内容较多，书中难免有缺点、错误，诚恳地希望读者提出批评指正。

⽬录第⼀部分电⼒系统稳态分析第⼀章电⼒系统的基本概念第⼆章电⼒系统的元件参数及等值电路第三章简单电⼒系统的计算和分析第四章电⼒系统潮流的计算机算法第五章电⼒系统的有功功率和频率调整第六章电⼒系统的⽆功功率和电压调整第⼆部分电⼒系统暂态分析第七章电⼒系统故障分析的基本知识第⼋章同步发电机突然三相短路分析第九章电⼒系统三相短路的实⽤计算第⼗章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第⼗⼀章不对称故障的分析、计算第⼗⼆章电⼒系统各元件的机电特性第⼗三章电⼒系统静态稳定第⼗四章电⼒系统暂态稳定第⼗五章研究⽣⼊学考试试题附录第⼀部分电⼒系统稳态分析电⼒系统稳态分析，研究的内容分为两类，⼀类是电⼒系统稳态运⾏状况下的分析与潮流分布计算，另⼀类是电⼒系统稳态运⾏状况的优化和调整。

第⼀章电⼒系统的基本概念1-1 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？1-2 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？1-3 我国电⽹的电压等级有哪些？1-4 标出图1-4电⼒系统中各元件的额定电压。

第五章电力系统有功功率平衡与频率调整一、思考题1.电力系统有功功率平衡与频率调整有何关系？答：电力系统中并联运行的发电机保持同步是系统维持正常运行的必要条件。

同步发电机的转速由作用在转子轴上的转矩决定的。

作用于转子上的转矩包括原动机的机械转矩和发电机的电磁转矩，前者为驱动转矩，后者为制动转矩，正常运行时两者平衡，因而转子维持同步转速运转。

此时系统的频率就是额定频率。

转矩与功率成正比，因此发电机在额定状态下运行时输入到发电机的机械功率和输出的电磁功率平衡，这就是电力系统的有功功率平衡。

而电力系统的负荷是时刻变化的，引起发电机输出电磁功率的变化，有功功率平衡被打破了，则发电机转子的转速发生了变化。

假设机械功率不变，当负荷增大时转子减速，系统的频率下降；当负荷减小时转子转速增大，系统频率上升。

所以频率调整的目标就是再次建立有功功率平衡，使发电机转子的转速恢复到额定转速，系统频率达到额定频率。

频率调整是使发电机的机械功率随电磁功率的变化而变化，即发电机所发功率随负荷的变化而变化进。

对波动的频率进行调整，而达到系统有功功率平衡。

2.叙述本章的研究思路。

答：分为提出问题、分析问题、解决问题三个步骤。

（1）提出问题：频率是衡量电能质量的指标之一。

频率经常波动，频率的波动超过允许值时，对发电、输电和用产生不利的影响。

频率为什么经常波动？（2）分析问题：频率的波动是由于作用在发电机转子上的两个力矩不平衡引起的。

（电磁力矩是制动力矩，使发电机减速；机械力矩是驱动力矩，使发电机加速）。

（3）解决问题：调整作用在发电机转子上的机械力矩，使两个力矩平衡，则频率在允许范围内。

3.在研究电力系统有功功率与频率调整的关系时，将电力系统的负荷分为哪几类？针对不同的负荷，有什么频率调整手段？答：分为三类负荷：（1）第一种负荷变动幅度很小、周期很短（10秒以下），随机性很强，无法预测；（2）第二种负荷变动幅度较大、周期也较长（10秒至3分）。

第三章电力系统有功功率平衡及频率调整例3-1 某一容量为100MW的发电机，调差系数整定为4%，当系统频率为50Hz 时，发电机出力为60MW；若系统频率下降为49.5Hz时，发电机的出力是多少？解根据调差系数与发电机的单位调节功率关系可得K G=（1/δ*）×（P GN/f N）=（1/0.04）×（100/50）=50（MW/Hz）于是有△P G=－K G△f=50（50－49.5）=25（MW）即频率下降到49.5Hz时，发电机的出力为60+25=85（MW）例3-2 电力系统中有A、B两等值机组并列运行，向负荷P D供电。

A等值机额定容量500MW，调差系数0.04，B等值机额定容量400MW，调差系数0.05。

系统负荷的频率调节效应系数K D*=1.5。

当负荷P D为600 MW时，频率为50Hz，A机组出力500MW，B机组出力100MW。

试问：（1）当系统增加50MW负荷后，系统频率与机组出力是多少？（2）当系统切除50MW负荷后，系统频率与机组出力是多少？解首先求等值发电机组A, B的单位调节功率及负荷的频率调节效应系数为K GA=（1/δ*）×（P GNA/f N）=（1/0.04）×（500/50）=250（MW/Hz）K GB=（1/δ*）×（P GNB/f N）=（1/0.05）×（400/50）=160（MW/Hz）K D=K D*×（P DN/f N）=1.5×（600/50）=18（MW/Hz）（1）当系统增加50 MW负荷后。

由题可知，等值机A已满载，若负荷增加，频率下降，K GA=0，不再参加频率调整。

系统的单位调节功率K=K GB+K D=160+18=178（MW/Hz）频率的变化量△f=－△P D/K=－50/178=-0.2809（Hz）系统频率f=50－0.2809=49.72（Hz）A机有功出力P GA=500MWB机有功出力P GB=100－K GB△f=100+160×0.2809=144.94（MW）（2）当系统切除50MW负荷后。

电力系统分析部分习题答案(参考) 稳态部分第四章复杂电力系统的潮流计算4-1-3解：（1）不考虑非标准变比时：（因为对称，所以只求上三角元素）所以：（2）当考虑非标准变比时，只有变压器两侧的节点的自导纳和这两个节点之间的互导纳有变化。

第五章电力系统的有功功率和频率调整5-1-2解：解得：均未超出发电厂的出力范围，为最优分配方案。

5-1-3解：（1）由耗量特性得到两台发电机的耗量为增率分别为：当负荷为40MW时两台发电机均按下限发电，各承担20MW负荷，相应微增率为因此负荷增加时机组1首先增加负荷，而机组2仍按下限发电，此时综合耗量微增率取决于发电机1。

负荷增加直到时发电机2才增加负荷。

当时此时当负荷大于55MW时才可以按照等耗量为增率准则最优分配负荷。

当负荷为250MW时两台发电机均满发电，此时即按等耗量为增率分配时发电机2就满发，在增加负荷时只有发电机1增加功率，综合耗量微增率仍表现为发电机1的耗量微增率。

时此时所以时按最优分配，综合特性为：得：（2）当负荷为150时按最优分配，代入综合特性为（3）最优分配时解得：平均分配时节省的燃料费用为：5-2-1解：（a）（b）5-2-2解：因为PG3满载，所以只有PG1和PG2能够参加调频（1）（此时PG1和PG2均未满载）（2）此时PG1已经超载，所以应该以发电机2和负荷的调节特性计算频率。

5-2-5解：所以设联络线的功率为Pab，则有解得：Pab=-230.77MW5-2-8解：第六章电力系统无功功率和电压调整6-2-3 思路见P230 6-36-3-2 注意升压变，符号的变化6-3-3 有一台降压变压器，其归算到高压侧的参数为，低压侧的最大、最小负荷表示于图中，高压侧电压波动范围是106.7～113.3kV，如果负荷允许的电压波动范围是6～6.6kV,是否可以选择变压器的分接头以满足电压水平的要求？若可以，试选择之。

若不能，试说明原因。

解：选择110-2×2.5%的分接头校验：最大负荷时：最小负荷时：求电压偏移：所以不能选出合适的变压器分接头满足调压要求6-3-8三串电容器组成，每串串3个，所以6-3-10：解：（1）选用调相机时：最大负荷时：即：最小负荷时解得：k=10.3312 高压侧电压=k*11=113.64kV 所以选择110+2.5%的抽头 k=10.25计算容量（2）当选用电容器时：依据最小负荷时选取变压器的抽头：k=10.75,所以选择电容器的容量为6-3-13：解：设补偿容量为则通过变压器的功率为：所以：所以6-3-17解：依题意，变电所的低压侧要求常调压。

一．填空1．发电机准同期并列的条件为1、电压频率相等2、电压幅值相等3、电压相角差为零有功冲击电流的大小与电压相角差有关，无功冲击电流的大小与电压幅值差有关，暂态过程的长短与频差有关。

2．合闸逻辑部分中，怎样判断滑差合格t恒定越前时间>t恒定越前相角。

3．并联运行机组间无功负荷的合理分配取决于发电机外特性。

可以利用自动调压器的调差接线达到这一目的。

4.励磁系统中，对励磁功率单元的要求是1. 足够的调节容量 2. 较大的顶值电压和电压上升速度5．交流励磁系统中，自动调压器直接调节发电机励磁电流与调节励磁机励磁电流相比好处是励磁电压响应速度快，但是受机端电压和系统测故障的影响。

6．电压响应比是说明发电机转子磁场建立快慢的粗略参数。

7．理想灭磁过程要求发电机转子电压保持最大值不变，放电电流直线下降。

8.负荷的调节效应系数K是表示系统频率变化1%时，负荷功率变化的百分数。

9．经济负荷分配的原则是等耗量微增率。

10．自励式励磁机比他励式励磁机时间常数大。

11．积差调频的调频方程式为0=∆+⋅∆⎰c pkdtf。

12．EMS是Energy Management System 。

DMS是Distribution Management System 。

SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition 。

RTU是Remote Terminal Unit。

13．自动准同期装置主要由合闸、调频、调压和电源组成。

14. 同步发电机的励磁系统主要是由励磁功率单元和励磁调节单元两大部分组成。

15.远程自动抄表系统主要包括四个部分：具有自动抄表功能的电能表，抄表集中器，抄表交换机，中央信息处理机。

二．简答题：1．什么是滑差周期？对它有什么要求。

滑差周期为s ss f T 12==ωπ， 它们都是描述两电压矢量相对运动快慢的一组数据。

滑差周期必须大于允许值。

2．发电机准同期并列的条件是什么？不满足条件合闸的后果。

4 电力系统的有功功率平衡与频率调整4.1 概述一、频率调整的必要性电力系统运行的根本目的是在保证电能质量符合标准的条件下，持续不断地供给用户所需要的功率，维持电力系统的有功功率和无功功率的平衡，保证系统运行的经济性。

衡量电能质量的主要指标是频率、电压和波形。

电力系统运行中频率和电压变动时，对用户，发电厂和电力系统本身都会产生不同程度的影响。

为保证良好的电能质量，电力系统运行时，必须将系统的频率和电压控制、调整在允许的范围内。

我国频率规定：f N ＝50Hz ，频率偏差范围为±0.2～0.5Hz二、频率调整的方法 第一种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调速器（governor ）进行，称为频率的一次调整。

第二种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调频器（frequency modulator ）j 进行，称为频率的二次调整。

第三种负荷的变化是可预测的，调度部门按经济调度的原则事先给各发电厂分配发电任务，各发电厂按给定的任务及时地满足系统负荷的需求，就可以维持频率的稳定。

4.2自动调速系统一、调速器的工作原理——实现频率的一次调整对应负荷的增大，发电机输出功率增加，频率略低于原来值；如果负荷降低，调速器调整作用将使输出功率减小，频率略高于原来值。

这就是频率的一次调整，频率的一次调整由调速器自动完成的。

调整的结果，频率不能回到原来值，因此一次调整为有差调节(droop control )。

二、调频器的工作原理——实现频率的二次调整由调频器来完成的调节，称为频率的二次调整。

由于调整的结果，频率能回到原来值，因此二次调整为无差调节(isochronous control )。

4.2 电力系统有功功率平衡和频率调整 一、频率的影响1、影响产品质量：异步电动机转速与输出功率有关2、影响精确性：电子技术设备3、影响汽轮发电机叶片 二、频率负荷机制三、、有功功率负荷的变动及其分类控制1、系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动负荷组成： 1）变动周期小于10s ，变化幅度小 调速器频率的一次调整 2）变动周期在（10s ，180s ），变化幅度较大调频器频率的二次调整3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律根据预测负荷，在各机组间进行最优负荷分配频率的三次调整 四、有功功率平衡与备用容量1、功功率平衡：2、备用容量：1）作用 为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量应大于发电负荷2fωπ=T GP P ≡发电机输出电磁功率原动机输入功率T G T GP P P P ≥⎧⎨≤⎩,GiLi Loss PP P ∑=+∑∑2）定义 备用容量 ＝ 系统可用电源容量 － 发电负荷 3）分类按作用分：负荷备用：满足负荷波动、计划外的负荷增量事故备用：发电机因故退出运行能顶上的容量 检修备用：发电机计划检修国民经济备用：满足工农业超计划增长按其存在形式分： 热备用冷备用4．3 电力系统无功功率平衡和电压管理电力系统中无功功率电源不足，系统结点电压就要下降。

第五、六章练习及参考答案一、名词解释1．发电机组调速系统的静态特性答：在稳态运行情况下，发电机组转速n与所带有功功率P之间的关系称为发电机调速系统的静态特性。

2．频率的一次调整、频率的二次调整答：频率的一次调整：通过发电机调速系统实现，反映机组转速变化而相应调整原动力门开度，完成调节系统频率。

频率的二次调整：通过调频器实现，反映系统频率变化而相应调整原动力阀门开度，完成调节系统频率。

3．调频电厂、调频机组答：调频厂：承担系统频率二次调整的发电厂；调频机组：承担系统频率二次调整的发电机组。

4．积差调频法(同步时间法)答：积差法是按照频率偏差对时间的积分值，控制调频器对机组有功功率进行调整的方法。

5．微增率答：微增率是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值6．等微增率法则答：运行的发电机组按微增率相等的原则分配负荷，这样可使系统总的燃料消耗或费用为最小，从而达到最经济。

7．电力系统经济运行答：在满足频率质量的前提下，按发电成本最小的原则在发电厂和发电厂机组之间分配有功负荷。

8．自动低频减负荷装置(AFL)答：按照频率下降的不同程度自动断开相应的非重要负荷，阻止频率下降，以便使频率迅速恢复的一种安全自动装置。

9．负荷的功率⎯频率特性答：当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变，这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率⎯频率特性。

10．负荷调节效应、负荷调节效应系数答：负荷调节效应：系统频率发生变化时，总负荷吸收的有功功率也随之变化的现象。

即当频率下降时，总负荷吸收的有功功率随之下降；当频率上升时，总负荷吸收的有功功率随之上升。

负荷调节效应系数：)/(.Hz kW fP K L ΔΔ=，其中()()N L L L f P f P P −=Δ..，。

N f f f −=Δ即负荷调节效应系数描述总负荷吸收的有功功率随系统频率变化的程度。

11．电力系统的动态频率特性答：当电力系统出现功率缺额造成系统频率下降时，系统频率随时间由额定值变化到稳定频率的过程。