電力系統(tǒng)暫態(tài)分析考試

1、1、無限大功率電源的特點(diǎn)是什么？無限大功率電源供電情況下，發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流中包含有哪些電流分 量，這些電流分量的變化規(guī)律是什么？答：無限大功率電源的特點(diǎn)是頻率恒定、端電壓恒定；短路電流中包含有基頻交流分量（周期分量）和非周期分量； 周期分量不衰減，而非周期分量從短路開始的起始值逐漸衰減到零。轉(zhuǎn)移阻抗轉(zhuǎn)移阻抗是在經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等效變換消去除短路點(diǎn)和電源節(jié)點(diǎn)后，所得網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)中電源節(jié)點(diǎn)與短路點(diǎn)之間的連接阻抗。同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性答：同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性指受到大干擾作用后，發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行的能力，能則稱為暫態(tài)穩(wěn)定，不能則稱為暫態(tài)不穩(wěn)定。等面積定則答：在暫態(tài)穩(wěn)定的前提下，必有加速面

2、積等于減速面積，這一定則稱為等面積定則。輸電線路裝設(shè)重合閘裝置可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性的原因是它增大了受擾運(yùn)動(dòng)過程中的最大減速面積。4、提高和改善電力系統(tǒng)并列運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是什么？具體措施有那些（列出三種以上）？答:提高和改善電力系統(tǒng)并列運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是縮短電氣距離;具體措施有輸電線路采用分裂導(dǎo)線、輸電線路串聯(lián)電容器、改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、發(fā)電機(jī)裝設(shè)先進(jìn)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置、提高電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓或電壓等級(jí)等。轉(zhuǎn)移電抗與計(jì)算電抗有何異同？答：相同點(diǎn)是：轉(zhuǎn)移電抗和計(jì)算電抗都是網(wǎng)絡(luò)經(jīng)化簡消去除電源點(diǎn)和短路點(diǎn)之外的所有節(jié)點(diǎn)后，連接短路點(diǎn)與電源點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值。不同的是：轉(zhuǎn)移電抗是以統(tǒng)一

3、的功率基準(zhǔn)值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值；計(jì)算電抗是B以電源的額定容量S N為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值。II為什么小干擾法不能用來分析電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性？小干擾法分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的原理是將描述電力系統(tǒng)受擾運(yùn)動(dòng)的非線性微分方程在原始運(yùn)行點(diǎn)按泰勒級(jí)數(shù)展開， 并略去其中狀態(tài)變量增量的平方項(xiàng)以上的高次項(xiàng)，將描述電力系統(tǒng)受擾運(yùn)動(dòng)的非線性微分方程簡化為關(guān)于狀態(tài)變量 增量的線性微分方程，然后通過求解該線性微分方程，確定狀態(tài)變量的變化規(guī)律（即確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性）。從上面所述小干擾法分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的原理可知，只有電力系統(tǒng)所受干擾比較小，反映電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的狀 態(tài)變量的變化比較小時(shí)，略去展開式中含有狀態(tài)變量增量高次項(xiàng)的

4、項(xiàng)才不會(huì)產(chǎn)生太大的誤差。如果電力系統(tǒng)所 受的干擾比較大，則反映電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的狀態(tài)變量的增量也比較大，此時(shí)略去展開式中狀態(tài)變量增量的高 次項(xiàng)將造成很大的計(jì)算誤差，甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)果。所以小干擾法只能用于分析電力系統(tǒng)受到小干擾作用時(shí)， 電力系統(tǒng)狀態(tài)變量的變化問題一一即電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性問題，而不能用于分析電力系統(tǒng)受到大干擾時(shí)，電 力系統(tǒng)狀態(tài)變量的變化問題一一即電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性問題。1、簡述應(yīng)用對(duì)稱分量法計(jì)算不對(duì)稱短路故障處短路電流的步驟。答：應(yīng)用對(duì)稱法計(jì)算不對(duì)稱短路故障處短路電流的步驟如下：繪制三序等值電路，計(jì)算三序等值電路參數(shù)；對(duì)三序等值電路進(jìn)行化簡，得到三序等效網(wǎng)絡(luò)（或三序電壓 平衡

5、方程）；列故障處邊界條件方程；根據(jù)邊界條件方程繪制復(fù)合序網(wǎng)，求取故障處基本相的三序電流分 量（或利用三序電壓方程和邊界條件方程求解故障處基本相三序電流分量）利用對(duì)稱分量法公式，根據(jù)故障處基本相三序電流分量求故障處各相電流直流分量也稱為非周期分量，倍頻電流和非周期電流都是為了維持磁鏈初值守恒而出現(xiàn)的，都屬于自 由分量18、（10分）什么是派克變換？試簡述派克變換的作用和意義。答：派克變換表示為逆變換為:fdfqf0fafbf逆變換為:fdfqf0fafbfccos 0一 sin 012cos（6 -120。）sin（6 -120。）12c o 0c o 0（-1 2 Qc o 0（+1 2 Qc

6、os（0 +120。）-sin（0 +120。）12一 s i 10-sin0（-1 2 Q一 s i r0（ +1 2 Q1fd1 f0-1fafbfc（2分）（2分）派克變化是一種線性變換，將定子abc派克變化是一種線性變換，將定子abc坐標(biāo)變換到轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的dqo坐 TOC o 1-5 h z 標(biāo)。（2分）在d、q、o坐標(biāo)系中，磁鏈方程成為常系數(shù)方程。從而使得同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型成為常系數(shù)方程， 或者說將abc坐標(biāo)下“理想電機(jī)”的時(shí)變數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為非時(shí)變數(shù)學(xué)模 型。（2分）派克變換是電機(jī)模型取得的一次巨大的突破。 （2分）19、（10分）利用單機(jī)無窮大系統(tǒng)解釋等面積定則。（2 （2 分）

7、單機(jī)無窮大系統(tǒng)中各種功率特性曲線答：等面積定則是判斷單機(jī)無窮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的一種定量方法。如上圖所示，單機(jī)無窮大系 統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)后有三個(gè)階段即大擾動(dòng)發(fā)生前項(xiàng)時(shí)系統(tǒng)的功角特性為牛大擾動(dòng)（故障）發(fā)生過程 中，此時(shí)系統(tǒng)的功角特性為匕，擾動(dòng)清除后項(xiàng)時(shí)系統(tǒng)的功角特性為制等面積定則將發(fā)電機(jī)功角特性曲線與原動(dòng)機(jī)輸出功率曲線之間所包含的面積與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子所獲得或釋放的能量聯(lián)系起來，從而 得到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角搖擺的最大值并可據(jù)此判斷發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定性。.（2分）具體解釋如下：對(duì)于單機(jī)無窮大系統(tǒng)，在大擾動(dòng)發(fā)生后，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率小于發(fā)電機(jī)的原 動(dòng)機(jī)功率，因此轉(zhuǎn)子加速，轉(zhuǎn)子在此過程中獲得的動(dòng)能為abcd所包含的面積

8、稱為加速面積即： TOC o 1-5 h z S = S=卜 c （P - P ） = 1 T Ao 2（2 分）abcd 加速 g 0 II 2 J C擾動(dòng)消除后，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率大于原動(dòng)機(jī)功率，因此轉(zhuǎn)子減速，轉(zhuǎn)子在此過程中失去的動(dòng) 能為defg所包含的面積稱為減速面積即S = S =jgf （P - P ） = - T Ao 2（2 分）defg 減速 g III 02 J C因轉(zhuǎn)子在b點(diǎn)、f轉(zhuǎn)速均為1，轉(zhuǎn)子在減速過程中動(dòng)能的減少正好等于其加速過程中動(dòng)能的增 加。由能量守恒，S減速=S加速，即jgc （P P ） = jgf （P P ）g 0 IIg I 0上式即為等面積法則，當(dāng)發(fā)電

9、機(jī)的減速面積等于加速面積時(shí)，轉(zhuǎn)子角速度能夠恢復(fù)到同步速度， 轉(zhuǎn)子角達(dá)到其極值并開始減小，即單機(jī)無窮大系統(tǒng)在此干擾下能夠保持暫態(tài)穩(wěn)定，否則系統(tǒng)失去穩(wěn) 定。（2分）20、（4分）正序等效定則的含義。答：在簡單不對(duì)稱故障情況下，故障點(diǎn)正序電流與在故障點(diǎn)每一相中接入附加阻抗，并在其后發(fā)生的 三相短路時(shí)的電流相等。切除雙回輸電線路中的一回，對(duì)電力系統(tǒng)的影響是（2）。8、既會(huì)降低電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性，也會(huì)降低電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性;系統(tǒng)接線如下圖所示，設(shè)在一回線路始端突然發(fā)生三相短路，已知原動(dòng)機(jī)機(jī)械功率PT = L5PT = L5,雙回線運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的功角特性為P = 3sing，切除一回線路后系統(tǒng)的功角特性為PIII = 2sing。試求極限切除角g cm ? （15分）作出正常運(yùn)行、故障時(shí)和故障線路切除后的功角特性曲線如下：（4分）由正常運(yùn)行狀態(tài)求得：g 0 = sin-1 P = sin-1 P = sin-1 135 = 300 = 0-5233（孤度）（3 分）I .MI .M根據(jù)故障切除后的功角特性曲線可得:5 = 1800 - sin-1 七 =18