华北电力大学2014年硕士研究生入学考试初试一试
题
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考试科目：811电力系统剖析基础一、判断题（15分）电力系统是指全部电源、电网、负荷及储能设施的总和（）2.电力系统总装机容量是指该系统实质安装的发电机组额定有功功率总和（√）3.有备用接线系统的供电靠谱性高于无备用接线系统（√）4.关于电压在110kV及以上的电网，因为电压较高，所以采纳中性点不接地方式（）5.中性点不接地系统当发生单相接地后，线电压仍三相对称（√）6.超导输电惹起消耗低，输送容量大，是将来电力输送的发展方向（）7.同杆架设的双回输电线路的互感能够忽视不计，不影响线路的正常参数（√）8.线路的电导主假如由绝缘子的泄露电抗和导线换位决定的（）输电线路的尾端电压有时会高于始端（√）电力系统的功率均衡主假如靠储能系统实现的（）电力系统的电压水平主要决定于系统的频次特征（）12.当系统无功功率不足时，应试虑改变变压器分接头调压（）13.电力系统短路故障发生几率最大的是相间短路（）14.电力系统发生短路相当于改变了电网的构造，必然会惹起系统中功率散布的变化（√）无穷大功率电源能够看做是由多个有限功率电压并联构成，因此其内阻抗为零，电源电压保持恒定（√）二、不定项选择题（20分）16.我国当前最高的沟通系统电压等级为（C）A.500kVB.750kVC.1000kVD.1150kV对电力系统运行的基本要求包含（ABC）A.保证靠谱连续的供电B.保证优秀的电能质量C.努力提升电力系统运行的经济性D.提升系统电压等级18.与有备用接线比起来，无备用接线的特色是（BC）A.靠谱性高B.经济C.简单D.电能质量好19.在同一电压等级中，各样电器设施的额定电压（D）A.互相独立B.完整同样C.完整不同样D.不完整同样假设选用系统容量基准值为100MW，电压基准值为500kV，那么标幺值为的电阻（B）欧姆A.500B.250C.D.在电力系统中最多的节点种类是（A）A.PQ节点B.PV节点C.均衡节点D.参照节点22.一台额定功率为50MW的发电机带一个40MW负荷运行，发电机的调差系数为4%，负荷的单位调理功率为HZ，那么系统的单位调理功率为（C）MW/HZ。A.B.C.D.23.电力系统的无功电源，除了发电机以外，还有（ABCD）A.串连电容器B.并联电容器C.SVCD.STATCOM24.影响变压器零序电抗参数的主要要素有（ABCD）A.绕组连结方式B.中性点接地方式C.铁芯构造D.外电路连结方式25.架空输电线路的避雷线对其零序阻抗的影响是（B）A.增大线路的零序阻抗B.减小线路的零序阻抗C.无影响D.不确立三、简答和简单
计算题
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（35分）26.（7分）试比较潮流计算中的牛顿拉夫逊法和PQ分解法的差异及其联系。答：（1）数学
方法
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：牛-拉法有直角坐标和极坐标两种形式；PQ分解法只有极坐标形式且是在考虑：○12输电网中电压相角只与有功相关，电压幅值只与无功相关；○线路两头电压相角改变量很小（ij0），节点注入无功（QiUi2Bii）化简后得到。（2）计算速度与内存：牛-拉法在每一次迭代后都要从头形成雅克比矩阵并对其求逆；PQ分解法的雅克比矩阵为固定矩阵，每次迭代后不需要从头计算，所以计算速度快，所需要的内存也较小。3）合用范围：牛-拉法的合用范围较广；PQ分解法因为考虑了R<
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同阻抗Z：R1/YU2/S*0.48215100015.36()（10分）某4节点电力系统以下：1243数据表（标幺值）首节点末节点RXB12023341）（5分）写出节点导纳矩阵Ybus2）（5分）写出节点1和节点2之间的支路改成以下所示的变压器支路，其变比为:1。即：121.04:1Z=0.04+j0.0533求新的节点导纳矩阵Y。答：1）相连的节点为1-2，2-3，3-4，第一将
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中的阻抗化为导纳：y121/(R12jX12)1/(0.004j0.0533)1.4j18.66y231/(Ry341/(R23jX23)1/(0.02j0.25)0.32j3.9734jX34)1/(0.01j0.15)0.44j6.64b22b33j10.22j0.11，b33'b44j10.11j0.05522依据节点导纳矩阵的形成过程，有：Y11y121.4j18.66，Y12y121.4j18.66Y22y12y23b22(1.4j18.66)(0.32j3.97)j0.111.72j22.52Y23y230.32j3.97Y33y23y34b33b33'(0.32j3.97)(0.44j4.64)j0.055j0.110.76j10.45Y34y340.44j6.64Y44y34b44(0.44j6.64)j0.0550.44j6.59由以上参数得系统节点导纳矩阵得：1.4j18.661.4j18.6600Ybus1.4j18.661.72j22.520.32j3.97000.32j3.970.76j10.450.44j6.64000.44j6.640.44j6.59（2）U1’U2I1k:1U1Z’I21I12推导此类理想变压器的Π型等值电路：<1>列写电压电流方程：kU1',I11I1'11U1用U1、U2表示I1、I2I1k2ZU1kZU2(1)k1U1U1'I1'ZU2,I1'I2I2kI11U2kZZ<2>推导Π型等值电路标准形式，以下：U1y12U21I1I12I21I22I10I20y10y20依据标准形式的电压电流方程，以下：I1I10I12U1y10(U1U2)y12I1(y10y12)U1y12U2(2)I2I20I21U2y20(U2U1)y12I2y12U1(y20y12)U2式（2）与式（1）对应，可得：y10111k11.040.05j0.69k2ZkZk2Z1.042(0.004j0.0533)y2011k11.0410.05j0.72ZkZkZ(0.004j0.0533)y12111.35j17.94kZ1.04(0.004j0.0533)改正节点导纳矩阵：Y11y12y10(1.35j17.94)(0.05j0.69)1.3j17.25Y12y121.35j17.94Y22y12y20b22(1.35j17.94)(0.05j0.72)j0.111.72j22.52其他矩阵元素不改变，则重生成的节点导纳矩阵Y以下：1.3j17.251.35j17.9400Y1.35j17.941.72j22.520.32j3.97000.32j3.970.76j10.450.44j6.64000.44j6.640.44j6.5929.（10分）计算系统的三相短路电流的非周期重量及冲击电路。已知断路器路容量为25000MVA。CB的断GTd(3)LSGS30MW40MW80kmCBcosφ=0.810.5/121x1=0.4Ω/km’’Uk(%)=11xd=1.0答：将发电机，变压器，线路和系统S的参数标幺化：取SB=40MVA，UB=Uav则xG''PG/cos1.0400.11400.11xdSB1.067,xT4030/0.8xLxL'SB0.480400.097Uav21152当CB断路器右边短路时，xS1110.0016IkSCB/3Uav25000SB/3Uav40画出系统等值电路图，以下：j1.067j0.11Idk(3)j0.0016j0.097GS由上图可计算出：Idk(3)111.01(j1.067j0.11)//(j0.0970.0016)(3)(3)SB11.0140将标幺值转变为实质值：IDKIdk3Uav2.21(kA)3115取冲击系数KM=，则冲击电流为：iMKMIDK(3)1.82.213.98(kA)四、计算题（80分）30.（20分）长度为200km的单回输电线路，已知线路尾端负荷~和尾端电压U2；如S2图所示，线路参数为：r1=2.5106Ω，1Ω，1S/km。试求线路始端=/kmx=/kmb~电压U1和始端功率S1。U1U2210kV~~12020MVAS1S1答：此题为已知尾端电压与尾端功率，求始端电压与始端功率，采纳从后向前推的方法，计算过程以下：（1）画出线路Π型等值电路图：U1S1S’1SZS’2U2S21R+jX2BS1jBjU+δUS222BR0.1520030(),jXj0.45200j90(),jj0.00025(S)2（2）求功率消耗：~S2120j20(MVA)U2U20~BU2)*U2j0.000252102j11.025(MVA)S2(j2~'~~120j20j11.025120j8.975(MVA)S2S2S2~P2'2Q'22(R12028.9752(30j90)9.85j29.55(MVA)SZU22jX)2102~'~'~(120j8.975)(9.85j29.55)129.85j38.525(MVA)S1S2SZ此时需要先计算电压下降，并计算出U1，由此来计算出节点1侧导纳的消耗。（3）求电压下降：UP2'RQ'2X120308.9759020.99(kV)U2*210UP2'XQ2'R120908.9753050.15(kV)U*2210U1(U2U)jU(21020.99)j50.15230.99j50.15236.4412.25(kV)（4）连续求功率消耗与始端功率：~BU1)*U1j0.000252362j13.97(MVA)S1(j~2~'~(129.85j38.525)j13.97129.8524.56(MVA)S1S2S1（20分）A、B两系统并列运行，当A系统负荷增大500MW时，B系统向A系统输送的互换功率为300MW，假如这时将联系线切除，则切除后A系统频次为49Hz，B系统频次为50Hz，求：（1）（10分）A、B两系统的单位调理功率KA、KB2）（10分）以后B系统负荷增大800MW，求结合系统的频次变化量与联系线功率流动PAB=300MWAB答：1）两系统当前的状态为B系统向A系统输送300MW的功率，所以对此状态下的两系统分别列写方程：PAKA(fAf0)300KA(49f0)PBKB(fBf0)300KB(50f0)KA500MW/HzPABKAPBKBPA300500KBKB750MW/HzKAKBKBf049.83HzKAPAPLAPGA负荷增添PLA0;发电机增发,PGA0（1）此时为结合系统，两系统为一致的频次，所以需要作为整体一致考虑。B系统负荷增大时，系统频次的变化量为:fPLB8000.64(Hz)，所以系统频次变化量为KAKB750500此时对B系统来说PBKBf750(0.64)480(MW)，即B系统增添480MW功率，所以，此时联系线的功率PAB'300480180(MW)，方向为从A系统输送到B系统。32.（20分）35kV系统的等值电路图以下图，QL1=100MVar，QL2=30MVar，QL3=60MVar。各段线路电阻以下图，设无功功率赔偿设施总量为45MVar，试在不计无功功率网损的前提下，确立这些无功功率电源的最优散布。答：计算因为无功功率流动产生的有功网损表达式为：P12[10(QL1QC1)220(QL2QC2)230(QL3QC3)2]UN12[10(100QC1)220(30QC2)230(60QC3)2]35由等网损微增率，有：P202(100QC1),P402(30QC2),P602(60QC3)QC135QC235QC335PPPQC1QC2QC3QC1QC2QC345（MVar）计算得：QC1230(MVar),QC2105(MVar),QC3370(MVar)111111所以，QC2不可以供给无功赔偿，所以C2C1C3列写等网损微增率：Q=0；对Q与QPPQC113.75MVarQC1QC3）QC331.25MVarQC1QC3（45MVar33.（20分）某110kV系统网络图以下，当k点发生BC两相接地短路故障时1）（10分）求短路瞬时短路电流周期重量初值；2）（5分）求变压器T2中性点的电压值；3）（5分）求变压器T3中性线上的电流值；答：第一将系统参数标幺化：取SB15MVA,UBUav115kVXG(1)XG(2)X1SB0.125150.125,XT(1)XT(2)Uk%ST0.125150.105SG15SB15XL(1)XL(2)X1SB150.045,XL(0)3XL(1)0.135Uav20.1252115（1）为求短路电流周期重量初值，需要画出序网图，以下：j0.125j0.105Gj0.045Idk(2)j0.105j0.125j0.105GU(1)X(1)[1/2(XG(1)XT1(1))XL(1)]//XT3(1)正序网：(0.1250.105)0.045]//0.1050.063[1/2j0.125j0.105j0.045Idk(2)j0.105j0.125j0.105U(2)X(2)[1/2(XG(2)XT1(2))XL(2)]//XT3(2)负序网：(0.1250.105)0.045]//0.1050.063[1/2j0.105I(dk1,1)j0.135j0.105U(0)零序网：X(0)(XT1(0)XL(0))//XT3(0)(j0.105j0.135)//j0.1050.073Ifa(1)Uf0X(2)XjX(1)jXX(2)1j10.310.063(0)j0.0630.073j(0)0.0630.073Ifa(2)Ifa(1)X(0)j10.310.063j4.77X(2)X(0)0.0730.063Ifa(0)Ifa(1)X(2)j10.310.073j5.54X(2)X(0)0.0730.063Ifa111Ifa(1)Ifba2a1Ifa(2)Ifba2Ifa(1)aIfa(2)Ifa(0)Ifcaa21Ifa(0)Ifb(1j3)(j10.31)(1j3)(j4.77)j5.5413.06j8.312222IfbIfc15.48（2）变压器T2中性点三相对称，所以正序、负序电压为0，只有零序电压；所以在零序网中求得：UT2(0)Ifa(0)XT3(0)XT1(0)UB'XT3(0)XT1(0)XL:(0)5.540.1050.1050.0150.10511511.75(kV)0.1353（3）因为中性线上只流过零序电流，所以在零序网中求得：XIT33Ifa(0)XT3(0)XT3(0)IBT1(0)XL:(0)5.540.105150.13(kA)0.1350.0151150.1053
浙公网安备 33021202002483