電力系統分析復習題

9-1

1.綜合負荷的定義

答：系統中所有電力用戶的月電設備所消耗的電功率總和就是電力系統的負荷，亦稱電力系

統的綜合用電負荷。它是把不同地區、不同性質的所有的用戶的負荷總加起來而得到的。

2.綜合負荷、供電負荷和發電負荷的區別及關系

答：綜合用電負荷加上電力網的功率損耗就是各發電廠應該供給的功率，稱為電力系統的供

電負荷。供電負荷再加上發電廠廠用電消耗的功率就是各發電廠應該發出的功率，稱為電力

系統的發電負荷“

9-2

1.負荷曲線的定義

答：反映一段時間內負荷隨時間而變化的規律用負荷曲線來描述

2.日負荷曲線和年負荷曲線的慨念

答：負荷曲線按時間長短分，分為日負荷曲線和年負荷曲線。日負荷曲線描述了一天24小時負荷

的變化情況；年負荷曲線描述了一年內負荷變化的情況。

3.日負荷曲線中最大負荷、最小負荷、平均負荷、負荷率、最小負荷系數的慨念

答：負荷曲線中的最大值稱為日最大負荷乙詠（又稱峰荷），最小值稱為日最小負荷以布（又稱谷荷）：平

均負荷是指某一時期（日，月，年）內的負荷功率的平均值，4,二野］：尸力；負荷率心是日平均負荷

以與日最大負荷4ax之比，即3二立-；最小負荷系數。是日最小負荷小而跟日最大負荷4ax之比，

max

4.日負荷曲線的作用

答：日負荷曲線對電力系統的運行非常重要，它是安排日發電計劃和確定系統運行方式的重

要依據。

5.年最大負荷曲線的定義和作用

答：年最大負荷曲線描述一年內每月（或每日）最大有功功率負荷變化的情況，它主要用來

安排發電設備的檢修計龍J,同時也為制訂發電機組或發電廠的擴建或新建計劃提供依據。

6.年持續負荷曲線的定義、最大負荷利用時數的慨念、年持續負荷曲線的用途

答：年持續負荷曲線是按一年中系統負荷的數值大小及其持續小時數順序排列而繪制成，作

用是安排發電計劃和進行可靠性估算°最大魚荷利用小時數是全年實際耗量W即負荷最大值

%然之比，即7mx

9-3

1.負荷電壓靜態特性、ZIP模型

答：當頻率維持額定值不變時，負荷功率與電壓的關系稱為負荷的電壓靜態特性；負荷模型

ZIP是指在電力系統分析計算中對負荷特性所作的物理模擬或數學描述，負荷模型分為靜態

模型和動態模型。

2

p=pv[^(v/yv)+^(v/vv)+Q]cip+bp+Cp-1

2其中系數滿足

0=e.[^(V/Vv)4-^(V/Vv)+cj%+々+%=1

上式中第一部分與電壓平方成正比，代表恒定阻抗消耗的功率；第二部分與電壓成正比，代

表與恒電流負荷相對應的功率；第三部分為恒功率分量。

2.負荷頻率靜態特性的線性模型

P=PN(l+kpvAV)p=pN(\+kpf\f)

式中△"=（1/—乙）/匕「V=(7-Zv)/Zv

e=e,vd+Mv)Q=Q23f)

?=夕\,(1十攵p\/AV)(l十左中△/,)

需要同時考慮電壓和頻率的變化時，也可采用4

Q=QN(1+ZQV)(1+MV)

10-1

1.電壓降落縱分量和橫分量的計算（兩種時段電壓一電壓圖10-2）

答：電壓降落縱分量△匕=R/cos外+X/sing；橫分量5匕=X/cos/一/?/sine?

P"R+Q"X

AK=

~-

以電壓相最匕作參考軸,/=5(匕+4匕)2+(牝)2

〃

叫=PHX-QR

△K=〃R；Q'X

以電壓相量匕作參考軸，二,D，V,=7（V；-AV；）2+（^）2

利二PX-QR

乂

2.電壓降落、電壓損耗、電壓偏移的定義有所不同

答：網絡元件電壓降落是指元件首末端兩點電壓的相量差，即耳-匕=（R+/X”：把兩點間電

壓絕對值之差稱為電壓損耗，用AV表示，△丫=匕-匕；電壓偏移是指網絡中某點的實際電壓同網絡該

處的額定電壓之差，可以用KV表示，也可以用額定電壓的百分數表示。若某點的實際電壓為V,該處的

額定電壓為匕l則用百分數表示的電壓偏移為

電壓偏移（％）=匕玉

xlOO

3.電壓降落公式的分析（為什么有功跟功角的密切聯系:無功與電壓有密切聯系）

答：從電壓降落的公式可見，不論從元件的哪一端計算，電壓降落的縱、橫分量計算公式的

結構都是一樣的，元件兩端的電壓幅值差主要由電壓降落的縱分量決定，電壓的相角差則由

橫分量確定。高壓輸電線的參數中，電抗要比電阻大得多，作為極端情況，令R=0,便得

AV=QX/V,^V=PX/V,上式說明，在純電抗元件中，電壓降落的縱分量是因傳送無功功率而產生,

電壓降落的橫分量則因傳送有功功率產生。換句話說，元件兩端存在電壓幅值差是傳送無功功率的條件，

存在電壓相角差則是傳送有功功率的條件。

4.網絡元件功率損耗的計算公式（分串聯支路和并聯支路的兩種情況）、（變壓器BYQ和線

路）

答：網絡元件主要是指輸電線路和變壓器。電流在線路的電阻和電抗上產生的功率損耗為

p〃2+（Y1片ZV2

A5A=V（R+JX）或AS,.="（R+jX）

./匕其中B=R.l，XL=XJ

心=-；如2,0=_；叱2

P"2+?！?

0=——之一（號+JXQ

變壓器的功率損耗；匕。

2

AS.=2T+jBT）V=記+jQ..=M+席SN

1uu

5.輸電線路何時作為無功電源、何時作為無功負荷

答：35KV及以下的架空線路的充電功率甚小，一般說，這種線路都是消耗無功功率的；110KV

及以.上的架空線路當傳輸功率較大時，電抗中消耗的無功功率將大于電納中產生的無功功率,

線路成為無功負載，當傳輸功率較?。ㄐ∮谧匀还β剩r，電納中生產的無功功率，除了抵

償電抗中的損耗以外，還有多余，這時線路就成為無功電源。（5<180°：無功電源；<y>180（）,

無功負荷）

11-1

1.已知供電點電壓和負荷節點、切率時分、計算方法;迭代,逆功率傳輸方向計算，功率損耗，

順功率傳輸，方向計算電壓降落例11T

11-2

1.兩端供電網絡功率分布的計算公式（掌握假設的條件和兩個功率分量式11-7）

答

aZ*1Z]22b

?-----c.

P1

（z^zh2）s^zb2s（K-vi,）vv

：；：十F；：--^al.LD十

Za,+2J2+Zh2Za!+Z12+Zb2

2』S1+（ZL+Z；電也-匕四二＜：_q

******―^a2.LDJ,

Zai4-212+Zb2Zfl|+Z|2+Zb2

①第一部分由負荷功率和網絡參數確定，阻抗共加值成反比的關系分配

②第二部分與負荷無關，它可以在網絡中負荷切除的情況下，由兩個供電點的電壓差和網絡參數確定。

2.什么是循環功率的定義

答：由兩端電壓不等而產生的功率叫循環功率，它與負荷無關，當兩電源點電壓相等時，循

環功率為零。

3.兩臺變壓器BYQ并聯的功率分布計算例11-411-8P76

4.功率自然分布和經濟分布的慨念

答：功率在環形網絡中是與阻抗成反比分布的，這種分布稱為功率的自然分布。功率在環形

網絡中與電阻成反比分布時，功率損耗為最小，這種功率分布為經濟分布。

11-3

1.潮流方程的表達式（式11-25）

答：＜+jQ,=匕￡%匕（/=1,2,.....）

r=l

2.潮流方程中節點的分類和相對應的定義

答：分為PQ節點、PV節點和平衡節點三類。

PQ節點的有功功率P和無功功率Q是給定的，節點電壓（匕5）是待求量。電力系統中的絕大多數

節點屬于這一類型。

PV節點的有功功率P和電壓幅值V是給定的，節點的無功功率Q和電壓的相位6是待求量。

一般是選擇有一定無功儲備的發電廠和具有可調無功電源設備的變電所作為PV節點。在電力系統中，這

一類節點的數目很少。

平衡節點：網絡中至少有一個節點的有功功率P不能給定，這個節點承擔了系統的有功功率

平衡，故稱之為平衡節點。三衡節點只有一個，它的電壓幅值和相位已給定，而其有功功率

和無功功率是待求量。

3.潮流方程中平衡節點存在的必要性（潮流計算前有功網損未知,且電網中節點電源的相角須

有參考軸）

答：在潮流分布算出以前，網絡中的功率損失是未知的，因此，網絡中至少有一個節點的有

功功率p不能給定，這個節點承擔了系統的有功功率平衡，故稱之為平衡節點。另外必須選

定一個節點，指定其電壓相位為零，作為計算各節點電壓相位的參考，這個節點稱為基準節

點。為了計算上的方便，常籽平衡節點和基準節點選為同一個節點。

4.潮流計算的約束條件

答：①、所有節點電壓必須滿足匕血工匕工匕儂3=1，2,…，n);②、所有電源節點的有功功率

和無功功率必須滿足夕喃"'皿＞；③、某些節點之間電壓的相位差應滿足忸―弓卜忸-心J

Qcimin~—Qcimax,

1.用單變量非線性方程解釋牛頓-拉遜法的一般思路

答：函數y=為圖中的曲線，/(幻=0的解相當于曲線

與x軸的交點。如果第k次迭代中得到》仆)，則過

[%"),)")=/(/))]點作一切線，此切線同x軸的交點便確定

了下一個近似解_?”用。由此可見，牛頓?拜夫冽法實質上就是

切線法，是一種逐步線性化的方法。

迭代計算的通式：姓+"=工由_/(\)=/')+**)

/'(小))

2.潮流方程雅可比短陣的慨念

F(Xik)}=—Jik)AX(k)

答：\,小?，式中，X和AX分別是由n個變量和修正量組成的n維列向量；/(X)是

X(?+i)=X%AX"')

由n個多元函數組成的n維列向量；J是〃x〃階方陣，稱為雅可比矩陣，它的第i,/個元素/“二金■是第

dXj

i個函數對第，個變量X」.的偏導數；上角標(〃)表示J陣的每一個元素都在點

(#),琛,...,染)處取值。

3.潮流方程的直角坐標和極坐標的表達式，了解節點和電壓相量的表示形式，潮流方程存在不

同的形式表達式：

答：潮流方程的直角坐標

節點電壓：Vj=J+jfi

導訥矩陣元素：Y"=G"+jB"

匕=戊（G產「為力）+于皂（G，j+BQ

V7=1j=l

Q尸應（G汽?B$）q￡（G,/,.IBQ

.j=ij=i

極坐標的表達式：

節點電壓：匕=匕/萬=匕（836+/sin&）

匕=VZ匕(Gjcos?+Bjjsinq)

J=1

節點功率方程：式中，=可一丹,是兩節點電壓的相角差。

2=vt匕(，sin%-%cos%)

4.用牛頓-拉遜法進行潮流計算的基本步驟

M=PT=&+=0

J=l

\n(i=l,2,...,/n)(ll-46)

曲=a-2=a-zZ(GR-BJ)+應(Gij+BR)=o

J=I>i

%=P-P尸P,、itSG島-BJ)TN(GZ+B島)=0

j=\j=i(/=/〃+l,，〃+2,…，〃-1)(11-47)

八匕2二匕2—匕2=匕：一(婷+12)=。

AW=-./AV(11-48)

學號…工）

d\P_aAQ

當i工州?t=%—G/(11-49)

如＜2的乙

密密

3NP〃

=一Z(品與一瓦J)一Gaei-BJi

oeihi

Pn

=_X(Gikfk+Bi/k)+紇令-6/

=X(GikJk+Bq+B品-GJi

與=耐,(11-50)

=_X(Gw-BjJ)+Gj￡+BJi

°JiI-=I

dAVj

瑛7fl

輸電線路功率：Sjj=Rj+&=V/產匕2%+匕（匕—匕）為（11-56）

11-5

1.了解PQ分解法為什么可以把雅可比短陣的兩個非對角子塊的略掉

答：在交流高壓電網中，輸電線路的電抗要比電阻大得多，系統中母線有功功率的變化主要

受電壓相位的影響，無功功塞的變化主要受母線電壓的幅值變化的影響。在修正方程式的系

數矩陣中，偏導數酬和四的數值相對于偏導數組和絲?是相當小的，作為簡化的第一步，

dVddd6dV

可以將方程式（11-60）中的子塊N和K略去不計，即認為他們的元素都等于零。

△P

式(11-60)

AQ=K力必AV

12-1

1.無功負荷的無功特性

答：系統無功負荷的電壓特性主要由異步電動機決定。它所消耗的無功功率為:

V2,

QM=Q“+QC=—+/X“，（2”為勵磁功率，。。漏抗無功損耗），在額定電壓附近，電動機的無功功

X?

fn

率隨電壓的升降而增減，當電壓明顯地低于額定值時，無功功丞主要由漏抗中的無功損耗決定，因此，隨

電壓下降反而具有上升的性質。

2.變壓器的無功特性

答：變壓器的無功損耗。次包括勵磁損耗△?）和漏抗中的損耗AQr,勵磁功率大致與電壓平方成正比,

當通過變壓器的視在功率不變時，漏抗中損耗的無功功率與電壓平方成反比，因此，變壓器的無功損耗電

壓特性也與異步電動機的相似。

3.輸電線路的無功特性

答：35KV及以下架空線路是消耗無功功率的，UOkV及以上架空線路，當傳輸功率較大時，

線路為無功負載，當傳輸功率較小時，線路成為無功電源。

4.無功電源的種類

答：①發電機；②同步調相機；③靜電電容器；④靜上無功補償器；⑤靜止無功發生器

5.無功功率平衡的含義

答：系統中的無功電源可能發出的無功功率應該大于或至少等于負荷所需的無功功率和網絡

中的無功損耗之和“為了保證運行可靠性和適應無功負荷的增長，系統還必須配置一定的無

功備用容量。令QGC為電源供應的無功功率之和，。“為無功負荷之和，Q/.為網絡無功功率損耗之和,

Q心為無功功率備用，則系統中無功功率的平衡關系式是：QGC-QLD-QL=QH

12-2

1.允許電壓偏移的范圍

答：35kV及以上供電電壓正、負偏移的絕對值之利不超過額定電壓的10%,如供電電壓.卜.、

下偏移同號時，按較大的偏移絕對值作為衡量依據；10KV及以下三相供電電壓允許偏移為

額定電壓的±7%；220V單相供電電壓允許偏移為額定電壓的十7%和一10%。

2.中樞點電壓調壓范的思路，三種調壓方式

答：思路：各個負荷點都允許電壓有一定的偏移，計及由中樞點到負荷點的饋電線上的電壓

損耗，便可確定每個負荷點對中樞點電壓的要求。如果能找到中樞點電壓的一個允許變化范

圍，使得由該中樞點供電的所有負荷點的調壓要求都能同時得到滿足，那么，只要控制中樞

點的電壓在這個變化范圍內就可以了。

三種調壓方式：1、逆調壓；2、順調壓；3、常調壓。

3.常見的調壓措施四種

答：1、調節勵磁電流以改變發電機端電壓勿；2、適當選擇變壓器的變比；3、改變線路的參數：4、

改變無功功率的分布。

12-3

1.改變變壓器變比的調壓方法例12-312-4

答：對應額定電壓匕，的稱為主接頭，改變變壓器的變比調壓實際上就是根據調壓要求適當選擇分接頭。

①降壓變壓器分接頭的選擇：△匕?二(尸七+QXQ/K，匕=(%—△/)/3k=Vu/V2Nt

高壓側分接頭電壓是:

②升壓變壓器分接頭的選擇：V?=

匕

2.利用無功補償調壓的原則和思路

答：思路：合理的配置無功功率補償容量，以改變電力網的無功潮流分布，可以減少網絡中

的有功功率損耗和電壓損耗，從而改善用戶處的電壓質量。

①補償設備為靜電電容器：原則：在最大負荷時電容器應全部投入，在最小負荷時全部退出。

②補償設備為同步調相機：原則：調相機在最大負荷時按額定容量過勵磁運行，在最小負荷

時按（0.5~0.65）額定容量欠勵磁運行。

13-1

1.有功負荷的三種分量己及它們的各調整方法

答：三種分量：①變化幅度很小，變化周期較短（一般為10S以內）的負荷分量；②變化幅

度較大，變化周期較長（一般為10S到3min）的負荷分量；③變化緩慢的持續變動負荷。

調整方法：①頻率的一次調整（發電機組的調速器進行調整）；②二次調整（調頻器參與調整）;

③聯合調整。

13-2

1.負荷的頻率特性

答：系統處于運行穩態時，系統中有功負荷隨頻率的變化特性稱為負荷的靜態頻

率特性。當頻率偏離額定值不大時，負荷的靜態頻率特

性常用一條直線近似表示。直線的斜率為

"詫"鼻，用標幺值表示：K”=*/=K〃3，

MV/ZvPDN

KD,K"稱為負荷的頻率調節效應系數或簡稱為色荷的頻率調

節效應。在實際系統中，K〃=l~3,表示頻率變化1%時，負

圖13-2有功負荷的頻率靜態特性

荷有功功率相應變化（1~3）%。

3.發電機的頻率特性（靜態調差系數，單位調節功率）

答：當調速器的調節過程結束，建立新的穩態時，發電機的有功出力同頻率之間

的關系稱為發電機組調速器的功率一頻率靜態特性（簡稱為

功頻靜態特性）。

①機組的靜態調差系數：b=-五二左=-竺，以額定參數為

P2-P,NP

基準的標幺值表示時，便有初二一△/'/=6與。調差系數也叫

△P/PGNf

圖134發電機組的功頻靜特性N

調差率，可定量表明某臺機組負荷改變時相應的轉速（頻率）偏移。例如，當圾=0.05,如負荷改變1%,

頻率將偏移0.05%；如負荷改變20%,則頻率將偏移1%（0.5HZ）o

②調差系數的倒數就是機組的單位調節功率（或稱發電機組功頻靜特性系數）即

KG=[=-裝,或用表幺值表示KG.二二二1』工=幺，的數值表示頻率發生單位變化時,

6M。況3PGNP.

發電機組輸出功率的變化量。調差系數的大小對頻率偏移的影響很大，調差系數愈?。磫挝徽{節功率愈

大），頻率偏移亦愈小。

汽輪發電機組：&=0.04~0.06,KG，=25?16.7

水輪發電機組：&=0.02-O.Od,KG，=50-25

4.電力系統的有功功率一頻率靜態特性

答：△《）（）=△2?一A5）=一（Kc+K/））V=-Ky

K=K（i+KD=-\PM}!\f

K稱為系統的功率一頻率靜特性系數，或系統的單位調節功

率。K的數值越大，負荷增減引起的頻率變化就越小，頻率

也就越穩定。

K,=（KG*+K〃=二竺絲，（=七”/分"為備用系教，表示發電

機組額定容量與系統額定頻率時的總有功負荷之比。

由于A點以后，KG=0,K.=K]?,由于K0得數值很小，負荷增

圖13-5電力系統功率.頻率靜態特性加所引起的頻率下降就相當嚴重了。

5.負荷的頻率特性和發電機的頻率特性的分合成，發電機的滿載

答：

13-3

1.頻率的一次調整例13?213-3

答：當n臺裝有調速器的機組并聯運行時，可根據各機組的調差系數和單位調節功率算出其

等值調差系數3（魔），或算出筆值單位調節功率KG（K。）。

N臺機組的等值單位調節功率:

等值單位調節功率的標幺值:i=l

等值調差系數：&=—=

KG*

2.頻率的二次調整圖13-713-813-1813-19

答：當機組負荷變動引起頻密變化時，利用同步器平行移動機組功頻靜特性來調節系統頻率

和分配機組間的有功功率，這就是頻率的“二次調整”，也就是通常所說的“頻率調整”。

系統負荷的初始增量：（二次調整時的功率平衡方程）該式也可改寫成,

（KG+KQV=—KV，或曠=_△一）。產

二次調整一般只是由一臺或少數幾臺發電機組（一個或幾個廠）承擔，這些機組（廠）稱為主調頻機組（廠）。

3.互聯系統的頻率調整

互聯系統的功率交換

△%+△乙8-△③=-△分B-△耳8-APGB二一七8B

Ap_K"（△」）"一A48）-K8（△匕A-A%）

A

KA、+KRD

A、B都進行二次調整的話，若滿足條件：△%一△&/『△③,則聯絡線上的交換功率增量AP”

KAg

便等于零，如果沒有功率缺額，則V=o,

若B不進行二次調整，則△凡8=0,其負荷變化量△小8將由系統A的二次調整來承擔，這時聯絡線的功

率增量△28二八勺泗-卷舞衿0，當互聯系統的功率能夠平衡時△匕-△24=0，于是有

KA+S

\PAR=\PnR,系統B的負荷增量全由聯絡線的功率增量來平衡，這時聯絡線的功率增量最大。

4.上調頻廠的概念和選擇原則

答：概念：負責全系統的頻率調整（即二次調整）稱為主調頻廠（一般是1~2個可廠）。

原則：①應擁有足夠的調整容量及調整范圍；②調頻機組具有與負荷變化速度相適應的調

整速度；③調整出力時符合安全及經濟的原則。

5.頻率調整和電壓調整的關系或它們的調節順序

答：當系統由于有功不足和無功不足因而頻率和電壓都偏低時，應該首先解決有功功率平衡

的問題，因為頻率的提高能減少無功功率的缺額，這對于調整電壓是有利的。如果首先去提

高電壓，就會擴大有功的缺額，導致頻率更加下降，因而無助于改善系統的運行條件。

14-1

1.網損，網損率的慨念

答：所有送電、變電和配電環節所損耗的電量，稱為電力網的損耗電量（或損耗能量）。在同

一時間內，電力網損耗電量占供電量的百分比，稱為電力網的損耗率，簡稱網損率或線損率。

由+向護衽方電力網損耗電量1HA。/

電力網損耗率----....?-------X100%

供電量

2.最大負荷損耗小時數的慨念

答：如果線路中輸送的功率一直保持為最大負荷功率在7小時內的能量損耗恰等于線路全

（?8760

|52odl

年的實際電能損耗，則稱「為最大負荷損耗時間。7二J—

S，

3.降低網損的技術措施

答：①提高用戶的功率因數，減少線路輸送的無功功率；②改善網絡中的功率分布；③合

理地確定電力網的運行電壓水平；④組織變壓器的經濟運行；⑤對原有電網進行技術改造。

4.通過變壓器PYQ經濟運行,降低網損的基本原理

答：當總負荷功率為S時，并聯運行的k臺變壓器的總損耗為△%?）二必《+必〃（二產，式

'I'.和分別為一臺變壓器的空載損耗和短路損耗；S”為一臺變壓器的額定容量。鐵芯損耗與臺數

成正比，繞組損耗則與臺數成反比。當變壓器輕載運行時:繞組損耗所占比重相對減小，鐵芯損耗的比重

相對增大，在某一負荷下，減少變壓器臺數，就能降低總的功左損耗。為了求得這一臨界負荷值，我們先

q

寫出負荷功率為S時，k-1臺并聯運行的變壓器的總損耗△之j）二（女一1世玲+（左一1壯6（7一一）2,

（k—l）0Ar

使△鳥⑹=4與（1）的負荷功率即是臨界功率，其表達式為；SC,=SNJR（X1）/，當負荷功率s>s”

時，宜投入k臺變壓器并聯運行；當ScS“時，并聯運行的變壓器可減為k—l臺。

14-2

1.耗量特性曲線及相應等微增率的慨念

答：反映發電設備（或其組合）單位

時間內能量輸入和輸出關系的曲線，

稱為該設備（或其組合）的耗量特性。

耗量特性曲線上某點的縱坐標和橫坐