电力系统分析试题及答案

电力系统分析试题及答案

一、单选题（每题1分，共16分）

1.电力系统中，理想变压器原副边电压关系为（）（1分）A.Us=UfB.Us/Uf=Nf/NsC.Us/Uf=Ns/NfD.Us=Uf/Ns【答案】C【解析】理想变压器原副边电压比等于匝数比的反比

2.短路电流的周期分量在短路初期达到最大值是因为（）（1分）A.电感电压最大B.电容电流最大C.电阻电压最大D.系统电压最大【答案】A【解析】短路初期电感电压最大导致周期分量最大

3.电力系统发生三相短路时，短路点的故障电流有效值是（）（1分）A.冲击电流B.稳态短路电流C.短路电流最大有效值D.短路电流最小有效值【答案】C【解析】三相短路时有效值是最大有效值

4.同步发电机的功角特性曲线反映（）（1分）A.功率与频率关系B.功率与电压关系C.电磁功率与功角关系D.功率与阻抗关系【答案】C【解析】功角特性描述电磁功率与功角θ的关系

5.电力系统频率偏移主要取决于（）（1分）A.有功功率平衡B.无功功率平衡C.电压水平D.短路容量【答案】A【解析】频率取决于系统有功功率平衡状况

6.系统发生振荡时，功角特性曲线表现为（）（1分）A.单峰曲线B.双峰曲线C.水平直线D.垂直直线【答案】B【解析】振荡时功角特性呈现双峰形状

7.短路电流非周期分量的衰减速度取决于（）（1分）A.系统频率B.短路类型C.系统阻抗D.电感值【答案】D【解析】衰减速度与电路时间常数相关，而时间常数由电感决定

8.电力系统稳定性问题可分为（）（1分）A.静态与动态B.暂态与动态C.静态与暂态D.暂态与静态【答案】C【解析】稳定性问题分为静态稳定和暂态稳定两类

9.自动调节励磁装置的主要作用是（）（1分）A.维持电压恒定B.提高系统阻抗C.减小短路电流D.加快系统响应【答案】A【解析】调节励磁主要目的是维持电压稳定

10.电力系统有功功率缺额增大时（）（1分）A.频率升高B.频率降低C.电压升高D.电压降低【答案】B【解析】有功缺额增大导致频率下降

11.输电线路自然功率运行时（）（1分）A.线路末端电压最低B.线路末端电压最高C.线路损耗最小D.线路功率因数最高【答案】C【解析】自然功率运行使线路损耗最小

12.电力系统故障类型中最严重的是（）（1分）A.单相接地B.两相接地C.三相短路D.两相相间短路【答案】C【解析】三相短路故障电流最大

13.发电机失磁后（）（1分）A.输出有功功率增加B.输出无功功率增加C.输出功率为零D.输出无功功率减少【答案】D【解析】失磁后发电机仅输出感性无功

14.电力系统电压崩溃现象表明（）（1分）A.系统有功平衡破坏B.系统无功平衡破坏C.系统稳定性丧失D.系统保护误动【答案】B【解析】电压崩溃是系统无功不足导致

15.电力系统调压手段不包括（）（1分）A.改变发电机励磁B.调整变压器分接头C.改变线路阻抗D.使用电容器【答案】C【解析】线路阻抗由线路参数决定，不能随意改变

16.电力系统潮流计算的基本方程是（）（1分）A.基尔霍夫定律B.牛顿拉夫逊方程C.磁链方程D.欧姆定律【答案】B【解析】潮流计算采用牛顿拉夫逊方程

二、多选题（每题4分，共20分）

1.电力系统发生振荡时（）（4分）A.各点电压幅值同步变化B.各点电压相位同步变化C.系统频率周期性变化D.系统相角差周期性变化【答案】C、D【解析】振荡时系统频率和相角差周期性变化

2.短路电流计算中，短路基准值选择原则包括（）（4分）A.应与系统额定电压相同B.应与系统最高电压相同C.应使计算方便D.应与系统平均电压相同【答案】C、D【解析】基准值选择以计算方便为原则，常用平均电压

3.电力系统稳定性分析中，限制因素包括（）（4分）A.系统惯性B.网络结构C.控制设备响应时间D.系统容量【答案】A、B、C【解析】稳定性受惯性、结构和控制响应限制

4.电力系统故障影响包括（）（4分）A.电压降低B.频率变化C.设备过热D.保护误动【答案】A、B、C、D【解析】故障会导致电压、频率变化及设备异常

5.电力系统调压措施包括（）（4分）A.改变发电机励磁B.并联电容器C.调整变压器分接头D.采用静止无功补偿器【答案】A、B、C、D【解析】调压措施包括励磁、电容、分接头和SVC

三、填空题（每题2分，共16分）

1.电力系统发生短路故障时，非周期分量是由______突然中断引起的【答案】故障前的正弦电流（2分）

2.同步发电机并网条件包括______、______和______三个相量条件【答案】电压相等；频率相等；相位相同（2分）

3.电力系统稳定性分为______稳定和______稳定【答案】静态；暂态（2分）

4.短路电流计算中，______是系统短路容量的重要参数【答案】基准功率（2分）

5.电力系统频率调整采用______和______两种方式【答案】一次调频；二次调频（2分）

6.理想变压器______和______之间无能量损耗【答案】原边；副边（2分）

7.电力系统发生振荡时，______会周期性变化【答案】功角差（2分）

8.电压崩溃是由于系统______不足导致的电压失稳现象【答案】无功功率（2分）

四、判断题（每题2分，共10分）

1.电力系统发生三相短路时，短路电流最大有效值是周期分量的

1.732倍（）（2分）【答案】（×）【解析】最大有效值是周期分量有效值的√3倍

2.同步发电机的功角特性曲线在失磁时仍保持原有形状（）（2分）【答案】（×）【解析】失磁后功角特性曲线消失

3.电力系统频率调整主要依靠发电机组调速器（）（2分）【答案】（√）【解析】频率调整主要依靠调速器

4.短路电流非周期分量最终会衰减为零（）（2分）【答案】（√）【解析】非周期分量受电路时间常数限制

5.电力系统电压水平取决于无功功率平衡状况（）（2分）【答案】（√）【解析】电压水平与无功平衡直接相关

五、简答题（每题4分，共12分）

1.简述电力系统短路电流计算的基本步骤【答案】

（1）选择基准值和计算参数；

（2）绘制等值网络；

（3）应用基尔霍夫定律列方程；

（4）求解网络方程得到短路电流；

（5）分析短路电流特性（4分）

2.简述电力系统频率调整的原理【答案】

（1）一次调频通过发电机调速器直接调整出力；

（2）二次调频通过调频器按频率偏差调整发电机组负荷；

（3）三次调频采用储能系统或改变网络结构（4分）

3.简述电力系统稳定性分析的主要方法【答案】

（1）静态稳定性分析计算功角特性曲线；

（2）暂态稳定性分析求解摇摆方程；

（3）小干扰稳定性分析进行特征值计算；

（4）暂态稳定性仿真利用数字仿真技术（4分）

六、分析题（每题8分，共16分）

1.分析电力系统发生振荡时电压和电流的变化特点【答案】振荡时电压和电流呈现同步变化特点

（1）电压和电流的幅值保持同步变化；

（2）系统相角差随振荡周期性变化；

（3）系统频率随振荡周期性波动；

（4）各点电压相位保持同步变化；

（5）振荡过程中功率角逐渐增大或减小（8分）

2.分析电力系统电压崩溃的原因及预防措施【答案】电压崩溃原因

（1）系统无功功率严重不足；

（2）长距离输电线路重载运行；

（3）控制措施不当导致电压持续下降；

（4）系统存在低电压穿越能力不足环节预防措施

（1）加强无功补偿装置建设；

（2）合理规划输电网络；

（3）完善电压控制措施；

（4）提高系统动态稳定性（8分）

七、综合应用题（20分）某电力系统简化等值网络如图所示，系统参数如下发电机S=100MVA，Xd=

1.0，Xq=

0.6，Xd=

0.3；变压器T1100MVA，Uk=10%；T250MVA，Uk=12%；线路L1100km，X=

0.4Ω/km；L2150km，X=

0.3Ω/km系统在正常运行时，发电机电压为

1.0p.u.，系统频率为50Hz现发生b相接地故障，试计算短路点故障电流周期分量有效值（20分）【答案】

（1）计算基准值Sbase=100MVA，Ubase=11kVIbase=Ubase/√3×Xbase=100×103/√3×11×103=

5.24A

（2）计算各元件参数标幺值发电机Xd=

1.0，Xq=

0.6，Xd=

0.3变压器T1=Xt1=Xbase×Uk%=11×103×

0.1/100=

1.1T2=Xt2=11×103×

0.12/50=

2.64线路L1=Xl1=

0.4×100/100=

0.4L2=Xl2=

0.3×150/100=

0.45

（3）绘制等值网络故障前系统等值电抗Xsys=Xq+Xt1+Xl1/2=

0.6+

1.1+

0.4=

2.1

（4）计算故障电流Xtotal=Xsys+Xl2=

2.1+

0.45=

2.55Isc=

1.0/Xtotal=1/

2.55=

0.392p.u.Isc有名值=

0.392×

5.24=

2.06A注实际计算需考虑故障类型影响，此处简化为单相接地计算（20分）---标准答案

一、单选题

1.C

2.A

3.C

4.C

5.A

6.B

7.D

8.C

9.A

10.B

11.C

12.C

13.D

14.B

15.C

16.B

二、多选题

1.C、D

2.C、D

3.A、B、C

4.A、B、C、D

5.A、B、C、D

三、填空题

1.故障前的正弦电流

2.电压相等；频率相等；相位相同

3.静态；暂态

4.基准功率

5.一次调频；二次调频

6.原边；副边

7.功角差

8.无功功率

四、判断题

1.（×）

2.（×）

3.（√）

4.（√）

5.（√）

五、简答题

1.电力系统短路电流计算的基本步骤

（1）选择基准值和计算参数；

（2）绘制等值网络；

（3）应用基尔霍夫定律列方程；

（4）求解网络方程得到短路电流；

（5）分析短路电流特性

2.电力系统频率调整的原理

（1）一次调频通过发电机调速器直接调整出力；

（2）二次调频通过调频器按频率偏差调整发电机组负荷；

（3）三次调频采用储能系统或改变网络结构

3.电力系统稳定性分析的主要方法

（1）静态稳定性分析计算功角特性曲线；

（2）暂态稳定性分析求解摇摆方程；

（3）小干扰稳定性分析进行特征值计算；

（4）暂态稳定性仿真利用数字仿真技术

六、分析题

1.电力系统发生振荡时电压和电流的变化特点振荡时电压和电流呈现同步变化特点

（1）电压和电流的幅值保持同步变化；

（2）系统相角差随振荡周期性变化；

（3）系统频率随振荡周期性波动；

（4）各点电压相位保持同步变化；

（5）振荡过程中功率角逐渐增大或减小

2.电力系统电压崩溃的原因及预防措施电压崩溃原因

（1）系统无功功率严重不足；

（2）长距离输电线路重载运行；

（3）控制措施不当导致电压持续下降；

（4）系统存在低电压穿越能力不足环节预防措施

（1）加强无功补偿装置建设；

（2）合理规划输电网络；

（3）完善电压控制措施；

（4）提高系统动态稳定性

七、综合应用题某电力系统简化等值网络如图所示，系统参数如下发电机S=100MVA，Xd=

1.0，Xq=

0.6，Xd=

0.3；变压器T1100MVA，Uk=10%；T250MVA，Uk=12%；线路L1100km，X=

0.4Ω/km；L2150km，X=

0.3Ω/km系统在正常运行时，发电机电压为

1.0p.u.，系统频率为50Hz现发生b相接地故障，试计算短路点故障电流周期分量有效值【答案】

（1）计算基准值Sbase=100MVA，Ubase=11kVIbase=Ubase/√3×Xbase=100×103/√3×11×103=

5.24A

（2）计算各元件参数标幺值发电机Xd=

1.0，Xq=

0.6，Xd=

0.3变压器T1=Xt1=Xbase×Uk%=11×103×

0.1/100=

1.1T2=Xt2=11×103×

0.12/50=

2.64线路L1=Xl1=

0.4×100/100=

0.4L2=Xl2=

0.3×150/100=

0.45

（3）绘制等值网络故障前系统等值电抗Xsys=Xq+Xt1+Xl1/2=

0.6+

1.1+

0.4=

2.1

（4）计算故障电流Xtotal=Xsys+Xl2=

2.1+

0.45=

2.55Isc=

1.0/Xtotal=1/

2.55=

0.392p.u.Isc有名值=

0.392×

5.24=

2.06A注实际计算需考虑故障类型影响，此处简化为单相接地计算。