电磁暂态计算作业
重庆大学电力系统电磁暂态分析期末试题
重庆大学《》课程试卷20—20学年第二学期开课学院： 课程号：考试日期：考试方式：考试时间：120分钟 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分一、单项选择题（分）1、短路电流计算中，在什么条件下实际的电源可以近似认作为无限大功率电源？（ ）。
A 、当电源的频率保持恒定时；B 、当电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%时；C 、当故障引起的功率改变小于电源的功率时；D 、当电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的20%时。
2、发电机三相电压为：)sin(αω+=t U u m a 、)120sin(0-+=αωt U u m b ，)120sin(0++=αωt U u m c ，如将短路发生时刻作为时间的起点（0=t），当短路前空载、短路回路阻抗角为800（感性）时，B 相短路电流中非周期分量取得最大值的条件是（ ）。
A 、00α=；B 、0110α=；C 、0110α=-；D 、0180α=3、利用运算曲线求短路电流周期分量时，当t>4秒时（ ） A 、查Χjs=3.45的曲线 B 、Ip ж=1/ΧjsC 、查t=4秒的曲线D 、查Χjs=3的曲线 4、YNy 结线的双绕组变压器的零序励磁电抗为有限值，则其结构为（ ）。
A 、三相四柱；B 、三个单相的组式变压器；C 、三相五柱；D 、三相三柱。
5、三相导线的几何均距越大，则导线的正序电抗（ ），零序电抗（ ）。
A 、越大；B 、越小；C 、不变；D 、无法确定。
6、越靠近电源点，负序电压（ ）A 、越低；B 、越高；C 、不变；D 、无法确定。
7、电力系统中，f 点发生两相经过渡阻抗Z f 短路时，正序增广网络中附加阻抗∆Z 为（ ）。
A 、fZ Z Z ++∑∑)0()2(； B 、fZ Z +∑)2(；C 、fZ Z +∑)0(； D 、(2)(0)//fZ Z Z ∑∑+？8、对于Yd11接线变压器，两侧正序分量电压和负序分量电压的相位关系为（ ）A 、正序分量三角形侧电压与星形侧相位相同，负序分量三角形侧电压与星形侧相位也相同；B 、正序分量三角形侧电压较星形侧落后030，负序分量三角形侧电压较星形侧超前030；C 、正序分量三角形侧电压较星形侧超前030，负序分量三角形侧电压较星形侧落后030；D 、正序分量三角形侧电压与星形侧相位相同，负序分量三角形侧电压与星形侧相位不相同。
华北电力大学电力系统第二章暂态作业
暂态第七章
7-1 什么是静态稳定问题？静稳储备系数的定义是什么？ 7-2 电力系统静态稳定的判据是什么？（Eq 恒定，单机对无穷大系统） 7-3 发电机的自动励磁调节系统改善静态稳定性的原理是什么？ 7-4 如下图所示，写出发电机的二阶动态方程（不考虑阻尼）。其中发电机为隐极机，电磁
暂态第 2 章
2-1 什么是 Park 变换？ 2-2 写出同步发电机定子、转子绕组正电流产生正磁链的有阻尼绕组发电机 d、q、0 系统
的磁链方程。
2-3 请给出同步发电机的各种电抗参数的等值电路和表达式，并排出大小顺序。 xd ， xq ，
xd′ ， xd′′ ， xq′′ ， x f ， xD ， xQ
2-4 请给出同步发电机的各种电势的等值电路、表达式及相量图。 Eq ， EQ ， E′ ， Eq′ ，
E′′ ， Eq′′ ， Ed′′
2-5 试写出同步发电机（隐极机和凸极机）稳态运行时的基本方程，并画出等值电路和相 量图。
2-6 某同步发电机的参数为： f N= 50Hz ， xσ = 0.15 ， xd = 1.1 ， xq = 0.7 ， x f = 1.0 ，
什么？
6-3 什么是电力系统的稳定问题？P154
6-4 简单电力系统接线如图所示，
I
U =1
其中单机无穷大母线电压为U = 1 ，功率因数为 0.98，发电机输出功率为 1.0，单根线路电
抗为 0.6。变压器电抗为 0.25。假设发电机为隐极机，同步电抗为 1.0，暂态电抗为 0.2。试 计算：
2020年春季学期课程作业电力系统暂态分析第3次-重庆大学网络教育学院-参考资料
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一、计算题 (共 4 题、0 / 20 分 )
1、
如图所示，该系统由一台发-变组通过线路向中性点直接接地的纯负荷供电。
计算线路AB 末端分别发生BC相断线和A相断线时故障点处A相的各序电流和电压。
参考答案是：
2、
凸极同步发电机的额定容量为200MW，额定电压13.8kV，额定功率因素都
，其相关电抗分别为x d=0.92 x q=0.69 x d'=0.32 x d''=x q''=0.2。
忽略电阻，计算在额定运行状态下机端三相短路的稳态短路电流、暂态电流和次暂态电流的交流分量标幺值。
参考答案是：。
电力系统暂态分析第一章作业参考答案
第一章作业参考答案一、简答题1、电力系统得干扰指什么？什么情况下得干扰最大？答:电力系统得干扰指任何可以引起系统参数变化得事件。
例如短路故障、电力元件得投入与退出等。
其中短路造成得干扰最大。
2、为什么说电力系统得稳定运行状态就是一种相对稳定得运行状态？答:由于实际电力系统得参数时时刻刻都在变化,所以电力系统总就是处在暂态过程之中,如果系统参数在某组数值附近作微小得持续变化,则描述电力系统运行状态得运行参量持续在某一平均值附近做微小得变化,我们就认为其运行参量保持平均值不变,即系统处于稳定工作状态。
由此可见系统得稳定运行状态实际就是一种相对稳定得工作状态。
3、为简化计算,在电力系统电磁暂态过程分析与机电暂态过程分析中都采用了那些基本假设？答:电磁暂态分析过程中假设系统频率不变,即认为系统机电暂态过程还没有开始;机电暂态过程中假设发电机内部得机电暂态过程已经结束。
4、简述电力系统得故障类型答:电力系统得故障主要包括短路故障与断线故障。
短路故障(又称横向故障)指相与相或相与地之间得不正常连接,短路故障又分为三相短路、两相短路、单相接地短路与两相短路接地,各种短路又有金属性短路与经过渡阻抗短路两种形式。
三相短路又称为对称短路,其她三种短路称为不对称短路;在继电保护中又把三相短路、两相短路称为相间短路,单相接地短路与两相短路接地称为接地短路。
断线故障(又称纵向故障)指三相中一相断开(一相断线)或两相断开(两相断线)得运行状态。
5、简述电力系统短路故障得危害答:短路得主要危害主要体现在以下方面:1)短路电流大幅度增大引起得导体发热与电动力增大得危害;2)短路时电压大幅度下降引起得危害;3)不对称短路时出现得负序电流对旋转电机得影响与零序电流对通讯得干扰。
6、简述断线得特点及危害答:断线得特点就是不会出现大得电流与低电压,但由于三相不对称,将在系统中产生负序与零序电流,所以断线得主要危害就是负序电流对旋转电机得影响与零序电流对通讯得干扰。
重庆大学暂态第1章习题答案
第1章习题答案一、暂态作业1、 电力系统中的元件参数和运行参数指什么？答：元件参数由系统元件的物理性质决定，代表元件的特性。
如电阻、电抗、电导、输入阻抗和转移阻抗，变压器变比，时间常数和放大倍数等。
运行参数定量的确定系统的运行状态，包括功率、电压、电流、频率以及电动势相量间的角位移等。
2、 电网发生故障后的暂态过程分为那二个阶段？各自有何特点？电网应该采用何种措施予以应对？答：分为电磁暂态过程和机电暂态过程。
电磁暂态过程是在变压器、输电线等元件中，并不牵涉角位移、角速度等机械量的暂态过程。
机电暂态过程是电力系统中的转动元件由于机械转矩和电磁转矩（或功率）之间的不平衡而引起。
应采用一些合理的假设，忽略一些相互影响的因素，抓住过程中的主要矛盾进行研究。
3、 电力系统电磁暂态分析的主要任务是什么？答：主要任务是分析短路故障后电网中电流，电压的变化。
4、 电力系统短路故障的分类、危害，以及短路计算的目的是什么？答：分类：短路故障分对称短路和不对称短路，其中不对称短路包括两相短路、单相短路接地和两相短路接地。
危害：①短路电流大（热、电动效应）；②故障点附近电压下降；③功率不平衡失去稳定；④不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。
短路计算的目的：短路计算的结果可以作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、在电力系统中合理地配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。
5、 无限大电源的含义是什么？无限大电源供电的三相短路电流包含了几种分量？有何特点？答：短路点距离电源的电气距离较远时，短路导致电源输出功率的变化量远小于电源所具有的功率，则称该电源是无限大电源。
无限大电源供电的三相短路电流包含两种分量，即交流（周期）分量和直流（自由、非周期）分量。
交流分量又称稳态短路电流，sin()pa m i I t ωαϕ=+-，m I 为稳态短路电流的幅值，α为短路时电源电压的初相角，ϕ为短路后电回路的阻抗角，其值的大小主要取决于回路阻抗大小（成反比）；直流分量a t T aa i Ce -=，其产生原因是由于短路前后电感电流不能突变，其初值C 为t=0时刻的短路前稳态值与短路后稳态值之差，是不断减小的直流电流，其减小的速度与电路中/L R 值有关。
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第2章习题答案一、暂态作业1. 为何要对同步发电机的基本电压方程组及磁链方程组进行派克变换？ 答：由于同步发电机的定子、转子之间存在相对运动，定转子各个绕组的磁路会发生周期性的变化，故其电感系数（自感和互感）或为1倍或为2倍转子角θ的周期函数（θ本身是时间的三角周期函数），故磁链电压方程是一组变系数的微分方程，求解非常困难。
因此，通过对同步发电机基本的电压及磁链方程组进行派克变换，可把变系数微分方程变换为常系数微分方程。
2. 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量？其中哪些部分是衰减的？各按什么时间常数衰减？试用磁链守恒原理说明它们是如何产生的？答：无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流中出现的分量包含： a) 基频交流分量(含强制分量和自由分量)，基频自由分量的衰减时间常数为T d ’ 。
b) 直流分量（自由分量），其衰减时间常数为T a 。
c) 倍频交流分量（若d 、q 磁阻相等，无此量），其衰减时间常数为T a 。
转子电流中出现的分量包含：a) 直流分量(含强制分量和自由分量)，自由分量的衰减时间常数为T d ’ 。
b) 基频分量（自由分量），其衰减时间常数为T a 。
产生原因简要说明：1)三相短路瞬间，由于定子回路阻抗减小，定子电流突然增大，电枢反应使得转子f 绕组中磁链突然增大，f 绕组为保持磁链守恒，将增加一个自由直流分量，并在定子回路中感应基频交流，最后定子基频分量与转子直流分量达到相对平衡（其中的自由分量要衰减为0）。
2）同样，定子绕组为保持磁链守恒，将产生一脉动直流分量（脉动是由于d 、q 不对称），该脉动直流可分解为恒定直流以及倍频交流，并在转子中感应出基频交流分量。
这些量均为自由分量，最后衰减为0。
3. 有阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量？其中哪些部分是衰减的？各按什么时间常数衰减？答：有阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流和转子电流中出现的分量与无阻尼绕组的情况相同。
重庆大学电力系统电磁暂态第五章习题答案(绝对正版!强力推荐!)
解：正负零三序网如图（a） ，各序端口的戴维南等值电路如图（b） （a） 单相短路，复合序网如图（c） 则：
I (1) = I (2) = I (0) =
Uf 0 I ∑ (1) / / x f + I ∑ (2) / / x f + x f
=
1 = 0.5 0.5 + 0.5 + 1
9. 图 5‐34 示出一简单系统。若在线路始端处测量 Z a = U ag / I a 、 Z b = U bg / I b 、
f '(1)
U f (0)
Z ∑ (1)
Zf
U ' f (1)
' f (2)
Z ∑ (2)
Zf
U 'f (2)
' f (0)
Z ∑ (0)
Zf
U f (0)
另外，也可以直接用边界条件推导（在 f 点发生故障） ： ⎧ ⎪ I fa = 0 ⎪ ⎨U fb = z f I fb ⎪ ⎪U fc = z f I fc ⎩ 可推得边界条件为：
z∑ (0) + z∑ (2)
1 I fb = (1 + a + ak0 )(1 − a )
则 ⎛ ⎞ 2 U b = U fb + j 0.2λ ( I b + 2 I b (0) ) = I b ( j 0.2λ ) ⎜1 + ⎟ ⎝ (1 + a + ak0 )(1 − a) ⎠ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ 2 2 Ub = ( j 0.2λ ) ⎜ 1 + + 1 ⎟ = ( j 0.2λ ) ⎜ ⎜ 1.5 + j 3(k + 0.5) ⎟ ⎟ ⎝ (1 + a + ak0 )(1 − a ) ⎠ 0 ⎝ ⎠ Ib 同理可求得 C 相关系
计算电磁学作业_二)
计算电磁学课程作业(二)1. 电磁场的线性系统（满足标量亥姆霍兹方程的系统）与一般电子线性系统有何异同点？2. 试阐述格林函数对工程电磁场计算和求解的意义。
3. 任何源函数都可很方便地表示为基本函数（一般为δ函数）的线性组合。
任何波函数都可很方便地表示为基本函数（各种谐函数）的线性组合。
利用电磁场线性系统的δ函数和格林函数，对于矢量磁位A 的亥姆霍兹方程：J A A μ-=+∇2k 2，其在自由空间的解为'V jk V ⎰⎰⎰=d 'r r 'r r r J A '-)e (--πμ4试写出两个有关矢量磁位的结论。
4. 对于无源区，电场、磁场、矢量磁位、标量电位、矢量电位、标量磁位以及德拜位、赫兹矢量位等波函数，在时域均可以写成矢量达朗伯方程的形式：或标量达朗伯方程的形式。
对于矢量达朗伯方程，也常常只对标量达朗伯方程进行讨论和求解。
这是因为：一方面矢量方程可以通过分离变量法01222=∂∂∇t v )(-)(t ,t ,r r ϕϕ201222=∂∂∇t v )(-)(t ,t ,r r ξξ2后看做各个坐标分量标量方程的叠加；另一方面不同的波函数（平面波、柱面波、球面波）之间可以相互转换表达或相互展开表示（通过广义傅里叶变换）。
试写出无源区标量达朗伯方程的一个通解形式及其推导过程，并阐述通解的物理含义。
5. 类似地，在无源区，频域中波函数的波动方程可以表达为标量亥姆霍兹方程（谐方程）：02=+∇ϕϕk 2（λπ2=k ）其解在为谐函数（正弦函数、余弦函数、指数函数或柱谐函数、 球谐函数）。
电磁波在无限空间传播与存在的是连续谱；而电磁波在有限空 间传播与存在的是分立谱。
试分别写出无源区的标量亥姆霍兹方程在直角坐标、柱坐标和球坐标下的的一般解（通解）形式。
以下题目需提交作业：6. 当矢量位为（1）z z A e A =，0=m A ； （2）0=A ，m z m z A e A =；时，分别推导由矢量位计算电磁场各直角坐标和圆柱坐标分量的关系式，并且讨论其电磁场特点。
第3讲-电磁暂态基本计算方法
4. 网格法的数值计算
可用传播时间常数矩阵T，折射系数矩阵A和反射系 数矩阵B来表示
⎡ 0 τ12 L τ1n ⎤
T
=
⎢⎢τ 21
⎢M
0 M
L
τ
2
n
⎥ ⎥
O M⎥
⎢⎣τ n1 τ n2 L
0
⎥ ⎦
节点间无线段联 系则用×表示Biblioteka ⎡ 1 α12 L α1n ⎤
A = ⎢⎢α 21
1
L
α
2n
⎥ ⎥
⎢M M O M⎥
Copyright by Prof. He, Jinliang of THU
3.网格法对集中储能元件的等值
Z=
L0 = C0
L0l = C0l
L⎫
C
⎪⎪ ⎬
τ = l =l υ
L0C0 =
LC
⎪ ⎪⎭
ZL = L /τ L
ZL 和τ L 是相互依赖的
线路上的总电容： C = τ L / Z L
用线段近似电感 L，多出一个对地电容 C
第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室8079584213691145432typncepueducn第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法分析对象集中参数元件集中参数元件包括电阻电感和电容元件线性或非线性动态特性元件导线电晕开关电弧绝缘子闪络分布参数元件平行多导线多导线系统和电缆线路平行多导线之间存在电磁耦合第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法干扰源雷电网络参数突变静电目标要计算快速的暂态过程特别需要较精确地计算分布参数线路上的暂态过程即计算线路上的电磁波传播过程方法因计算线路波过程的方法不同而有不同的暂态计算方法第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法波过程数值计算方法很多时域法建立在流动波基础上的计算方法bewley的网格法bergeron特征线方法时域有限差分法差分法适合求解非线段偏微分方程可用于计算输电线路上电晕对波过程的影响频域法便于计算线路参数随频率而变化的暂态过程第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法ut1212ut1ut1ut12ut12ut12ut2112ut2112ut31212ut31122ut31122ut411222ut411222ut5121222ut5z0第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法1253t212121222121221212n212nututututu21212112122121212111nneeut021neezzzu1221222在无穷长直角波的作用下经过多次折反射后最终到达的稳态值只由线路1和线路2的波阻抗决定和中间线段的存在与否无关第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法网格法的基本原理将集中参元件lc用无损等值线段来近似整个网络都由线段组成由波的折反射原理进行分析集中参数电阻元件若串联在两线路之间可在计算节点的折反射系数中考虑进去若接在节点和地之间可用波阻抗等于电阻值的无穷长线路来代替即没有从末端返回的反射波第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法是相互依赖的线路上的总电容用线段近似电感l多出一个对地电容c为了较精确地近似希望c要尽可能小较小的llcclllcllcllclz000000zl和lllzlllzc和较大的zl12lzl12l第3讲单根导体的电磁暂态数值计算方法lcclllcllcllclz000000取线段上的总对地电容clcc0波阻抗clzcc线路上的总电感ccz用线段来近似电容c
电力系统电磁暂态课后题部分答案
电力系统电磁暂态计算与EMTP应用1-1什么是电力系统电磁暂态现象？答：电力系统各元件中电场和磁场及相应的电压和电流的变化过程。
1-2分析电力系统电磁暂态现象的目的是什么？答：分析和计算故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流，以便对电力设备进行合理的设计。
通常情况下，电力系统电磁暂态过程中产生的过电压在确定设备绝缘水平中起着决定作用。
1-3电力系统电磁暂态现象研究的方法有哪些？各有什么特点答：暂态网络分析仪TNA：“数学物理”模拟方法，所谓数学模拟，即将一个大电压、大电流、体积大的电力系统通过一定的比例尺（时间比例尺、电压比例尺、电流比例尺：电压不能过大、电流不能过大、被模拟的设备参数的大小及技术制造难度、研究的暂态频率-要考虑元件的频率特性）；所谓物理模拟，模拟台中出现的电磁暂态现象，电压电流波形与所模拟的电力系统一样，仅仅存在比例上的差异。
特点：物理含义清晰；可多次重复，结果便于观察与研究，与现场实测相比，不会对电力系统的正常运行和设备产生影响；问题：电力系统的规模和复杂程度不断提高。
数值计算：用数理模型替代物理模型，用数理模型在计算机上进行计算与分析。
优点：相较于现场实测以及动态物理模拟，节约大量的人力、物力、财力；不受外部条件的限制，可以无限制重复计算。
现场实测：顾名思义。
优点：验证TNA以及数值计算的准确性；全面研究系统各类元件的参数特性；缺点：实测次数受到严格的限制1-4电力系统电磁暂态现象的特点有哪些？答：频率范围广；元件模型因计算目的而异；行波现象与分布参数；分线性元件和开关操作；元件参数的频率特性；时间跨度的要求。
1-5著名的仿真程序有哪些？答：EMTP、PSCAD、PSAPAC、BPA、PSS、RTDS3-1EMTP仿真计算的主要特点：答：分析功能多和元件模型全等优点，可以用于电力系统的稳态和暂态仿真分析，系统可由集中参数、分布参数元件、线性和非线性元件、具有频率相关参数的线路、各种类型开关、电力电子元件、变压器及点击、多种类型电源、控制电路的任意组合构成，对研究对象几乎没有限制，计算精度也很高，结果可信性很高。
暂态习题(第三版教材).docx
作业：2-14 (等值网)1-2-1, 1-3-1 (6.3kV 为相电压时)；作业：7-9(暂态电势、相量图),7-18(暂态电势、机端短路电流计算),2-2-1 (应为S GN = 200ME4 ), 2-3-1 习题 8-11, 8-16, 3-1-1, 3-1-3； 3-3-1 (查曲线)，(8-23 参数不祥，8-20)1-2-1对例1-2,取U B =110kV, S B = 30MVA ,用准确和近似计算法计算参数标幺值。
【例1-2】 订•算图1-3 (a)输电系统的等值电路的参数标幺值，Tl1 ■*111-QD -- -------------------- GD —（~Q —>---------- <F5180km 15MVA 6k2 5kmv~0 4Q km 110 6.6 0.3kA ,v=0.08Q ktnt.（%）-l0 5 vi° oi~51- 3-1在例1-4中，若取6.3kV 母线的三相电压为u a = V2 x 6.3cos((y s t + a) u b = 72 x 6.3cos(»s t + a-120°) u c = V2 x 6.3cos(®s t + a +120°)在空载情况下f 点突然三相短路，设短路时a = 30°。
试计算： (1) 每条电缆中流过的短路电流交流分量幅值。
(2) 每条电缆三相短路电流表达式。
(3)三相中哪一相的瞬时电流最大，并计算其近似值。
(4) a 为多少度时，a 相的最大瞬时电流即为冲击电流。
［例1-4】 在图”听示电网中.i 点二相短路时.5.3k\.母线 E\ 乜压保持不变。
如设计要求短路冲击电流不得超过20kA.试确定可平 ~,丁敷设的电缆线路数.电抗器和电缆线路的参数如下：________电抗器：6kV. 200A. x - 4 ().额定有功功率损花为每 E 噌 1. 68kW o图 1 - 10 例 I -1 图电缆线路：於 12汕n. akm. r=0. 3~O ktn.-1- 3-2在1-3-1题中，若短路前非空载，而是每条电缆的电流有效值为180A,且在6.3kV 母线处功率因数角0皿=30°。
电力系统暂态分析-(-第1次-)
第1次作业一、单项选择题（本大题共20分，共 20 小题，每小题 1 分）1. 电力系统中发生概率最多的短路故障是( )。
A. 三相短路B. 两相短路C. 两相短路接地D. 单相接地短路2. 具有阻尼绕组的凸极式同步发电机，机端发生三相短路时，电磁暂态过程中定子绕组中存在( )。
A. 基频交流分量、倍频分量和非周期分量 B. 基频交流分量和非周期分量 C. 非周期分量和倍频分量 D. 倍频分量和周期分量3. 理想同步发电机ABC坐标系下，定子绕组间的互感系数的变化周期( )。
A. 常数B. π C. 2π D. 3π4. 电力系统暂态分析研究的是（）。
A. 电力系统稳态运行 B. 电磁暂态和机电暂态过程 C. 电磁暂态过程和波过程 D. 机电暂态过程和波过程5. 理想同步发电机突然发生三相短路瞬间，定子三相绕组的初始磁链（）。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 不确定6. 短路电流最大有效值出现在（）。
A. 短路发生后约半个周期时 B. 短路发生瞬间 C. 短路发生后约1/4周期时 D. 短路发生后约一个周期时7. 无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，各相短路电流中非周期分量的关系是（）。
A. 三相相等B. 三相可能相等，也可能不相等C. 不相等D. 以上均错误8. 在发电机稳态运行状态中，机械功率与电磁功率相比，将( )。
A. 大 B. 小 C. 相等 D. 无关系9. 关于同步发电机机端三相短路情况下的短路电流周期分量，下面说法中正确的是（）。
A. 负载情况下发生短路与空载情况下发生短路两种情况下，短路电流周期分量的起始有效值相等 B. 负载情况下发生短路与空载情况下发生短路两种情况下，短路电流周期分量的稳态有效值相等 C. 负载情况下发生短路与空载情况下发生短路两种情况下，短路电流周期分量的衰减时间常数是相同的 D. 负载情况下发生短路与空载情况下发生短路两种情况下，短路电流周期分量的衰减时间常数是不相同的10. 冲击系数kim的数值变化范围是( )。
重大电力系统电磁暂态分析(2006卷B)标准答案和评分标准
重庆大学电力系统电磁暂态分析（2005 ~2006学年第2学期）试卷（B 卷）标准答案及其评分标准一、填空（1分/每空，共15分）1. 电力系统非对称短路故障类型包括__单相接地短路 、_二相短路 以及 _二相接地短路__。
2. 凸级同步发电机突然三相短路时，定子绕组电流中除含有基频交流分量外，还含有 直流__分量以及_倍频_分量。
3. 电源的转移电抗是指 电源 与 故障点 之间直接相连的电抗。
4. 三相架空输电线路的零序电抗比其正序电抗要 大__。
5. 电网某处发生不对称短路时，正序电压在 _短路 处最低，负序电压在 电源 处最低，零序电压（如果有）在 变压器∆侧或电源处_ 处最低。
6. 在/11Y ∆-变压器中，Y 侧正序电流相位 滞后 于∆侧正序电流相位 30 度，而Y 侧负序电流相位 超前_ 于∆侧负序电流相位 _30 度。
[评分标准]：每空1分，共15分。
填错扣1分。
二、简答题（15分）1）(5分)写出对称分量法中相分量Tab cF F F ⎡⎤⎢⎥⎣⎦到序分量(1)(2)(T a a aF F F ⎡⎤⎢⎥⎣⎦的变换方程式。
2）（10分）在某双绕组变压器某侧施加零序电压，假设该变压器的励磁电抗为无穷大，如电源侧要能产生零序电流，试回答该变压器的可能接线方式有哪几种？并简述其产生零序电流的原因。
答：1) 变换方程为：(1)22(2)(0)1113111a a a a a a F F a a F aa F F F ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎛⎫⎢⎥⎢⎥⎪=⎢⎥⎢⎥ ⎪⎢⎥⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦2) 该变压器可能的接线方式有二种：000//Y Y Y ∆、。
变压器原边采用0Y 接线，原边才有零序电流通路，而副边采用∆接线对零序分量相当于短路，副边采用0Y 接线时，还需要另一个接地中性店才能形成零序电流通路。
[评分标准]：1) 5分。
同时写出了二个方向的变换矩阵不扣分；变换矩阵错误全扣；变换矩阵方向写反了扣1分。
电力系统暂态分析—电力系统电磁暂态过程
解：设 I 10
arccos 0.85 31.79
U 131.79
EQ U jIxq 131.78 j0.51 1.33350.38 Iq 1cos50.38 0.6377 Id 1 sin 50.38 0.7703
Eq EQ Id (xd xq ) 1.333 0.7703 (0.8 0.3) 1.5641
▪ 例5 不计阻尼绕组时，定子直流电流分量、励磁 绕组基频交流分量按照什么时间常数衰减？励磁 绕组直流分量、定子基频交流分量按照什么时间 常数衰减？
电力系统电磁暂态过程
▪ 例6 派克变换的作用是什么？派克变换矩阵中的 θ角是什么含义？
电力系统电磁暂态过程
▪ 例7 什么是强行励磁？它对短路短路电流带来什 么影响？
电力系统暂态分析
电力系统电磁暂态过程
▪ 例1 已知一台同步发电机不计阻尼绕组的参数为
xd 1.0, xq 0.6, xd 0.3, r 0.005,Tf 5s
试计算下列情况的短路电流表达式 （1）发电机空载，发生机端三相短路，短路前机
端电压为额定电压； （2）距离发电机端x=0.9,r=0.085处发生三相短路，
xq
0.21,Td
1 8
Td
试计算发电机空载，端电压为额定电压，突然
发生机端三相短路，且θ 0=0情况下，t=0.01s时
a相短路电流瞬时值，并与不计阻尼时比较。
解：
ia
1 0.21
1
e
t 0.19
0.3
1 0.3
1e1.5t 1
1 cos(100t)
1
t
e 0.134
0.21
t
t
暂态第七次作业答案及其常见错误
8-2-3 在例7-1中，已知3.0='dx ，假设发电机C E ='，若在一回线路始端发生突然三相短路，试计算线路的极限切除角和时间。
∙ 00.1,8.0∠==∙U P1.0j 6.0j ∙0.1=U 正常运行a 0.1j 1.0j 1.0j 3.0j 负序和零序网络b 1.0j 3.0j 1.0j 0.1j 1.0j 1.0j 3.0j 0.1j 1.0j 1.0j 3.0j 故障中c 故障切除后d解：正常运行时：8.0='∑dx ， 由例7-1 29.480.0∠=∙I ， 8338.331462.18.029.480.01∠=⨯∠+='+='∑∙∙dx I j U E 4328.18.01462.1max ==''=∑d x U E P Ⅰ 9416.33arcsinmax 0==ⅠP P T δ8.0=T P由于三相短路0=∆x故障中的∞=Ⅱx ，即三相短路切断了系统与发电机的联系。
此时0max =ⅡP 。
故障切除后：1.1=Ⅲx ，0420.11.11462.1max ==ⅢP 8473.129sin arc -180max ==ⅢP P Th δ 极限切除角：6444.0cos cos )(cos maxmax 0max max 0=--+-=ⅡⅢⅡⅢP P P P P h h T cm δδδδδ 8793.49=cm δ极限切除时间：取h 为0.05s(1) 第一时段开始时δω和的变化率为=0δ0=().-=.T sin T 0J P P δω-=011080013336ⅡM （） (2) 时段末δω和估计值为()=.δδδh +=010*******()=.*..h ωω+ω=+=010010133012510063(3) 时段末对应于δω和估计值的变化率为()()=()*(.)**.δf ω-=-=00111360100671360501206 ()=(*sin .).ω-=0111033941601336(4) 时段中对应于δω和平均变化率为(a)()=()(.).0δδ+δ=+=011110120660322 (a)=(..).ω+=110133013301332(a)=..*..10δδ+δh =+=1339416603005369566(a)=+.*..h ωωω=+=1011013300510067同理：=45.98δ︒2=.ω2101335当t=0.1s 时，=45.98δ︒2接近cm δ，因此极限切除时间为0.1s 。
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4
电磁暂态计算
4 仿真接线图
xxxxxx
M2014xxxxxxx
5 仿真结果 （1）母线 bus1 的 B 相和 C 相电压突然降到很低，同时 A 相电压也有所降低，在发生故障的 10ms 内，电压波形严重畸变；在 t=0.35s 时 故障消失，三相电压恢复，在 10ms 内电压波形严重畸变，在 10ms 之后基本接 近正弦波但在峰谷处仍然有畸变，大约在 100ms 之后，电压波形恢复正常。
D
t)
ïïi4 (t) = IC (t- D t) - IL2 (t- D t)
ïîi5 (t) = - I5 (t-t )
M2014xxxxxxx
各等值电流源递推公式如下：
ì ï I L1 (t ï
D
t)
=
I L1 (t -
2D
t)
+
2 RL1
[u1 (t -
D
t)
-
u3 (t-
D
t)]
ï ïIL2 (tï
额定电压
13.8kV 13.8kV
次暂态电抗 X’’d(pu)
0.132 0.132
相角
0度 0度
变压器参数 变压器号 T1 T2
接线方式 Y0/△ Y0/△
负荷 Load=（105+j30）MVA
漏阻(R) 漏抗 X(pu)
0
0.052
0
0.052
变比(K) 13.8/230 13.8/230
3 仿真设置 仿真步长 10us，仿真时间 1s，在 0.25s 时 Bus2 发生两相短路接地故障并持
将各等值电流源递推公式代入注入电流向量，可得：
ìïi1(t) ï
=
Ie (t)
+
2 ZC
u5 (t-t )
+
I5 (t-
2t
)
-
I L1 (t -
2D
t)
-
2 RL1
[u1 (t -
D
t)
-
u3 (t-
D t)]
ï ï ï
+
IC
(t-
2D
t)
+
2 RC
[u1 (t -
D
t)
-
u4
(t -
D
t)]
ïïi2 (t) = 0
íïi3 (t) ï
=
I L1 (t -
2D
t)
+
2 RL1
[u1 (t -
D
t)
-
u3
(t -
D
t)]
ïïi4 (t) ï
=
- IC (t-
2D
t)
-
2 RC
[u1(t- D
t)
-
u4 (t-
D
t)] -
IL2 (t-
2D
t)
-
2 RL 2
u4 (t-
D
t)
ï ïi5 (t) î
=
2 ZC
u1(t-t )
+
I1 (t -
2t
)
2
电磁暂态计算
xxxxxx
M2014xxxxxxx
二、计及开关操作和非线性元件的电磁暂态计算流程图
采用修改电导矩阵的方法处理开关操作，采用补偿法计算非线性元件，计及 开关操作和非线性元件的电磁暂态计算流程图如下：
3
电磁暂态计算
xxxxxx
三、基于PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真算例
5
电磁暂态计算
（2）母线 bus2 的电压
xxxxxx
M2014xxxxxxx
在 t=0.25 时发生故障，由于过度电阻很小，母线 bus2 的 B 相和 C 相电压突 然降到零，同时 A 相电压也有所降低；在 t=0.35s 时故障消失，三相电压恢复， 在 20ms 内电压波形严重畸变，在 20ms 之后基本接近正弦波但在峰谷处仍然有 畸变，大约在 130ms 之后，电压波形恢复正常。 （3）故障点短路电流
6
电磁暂态计算
（4）母线 bus3 的电压
xxxxxx
M2014xxxxxxx
在 t=0.25 时发生故障，母线 bus3 的 B 相和 C 相电压突然降到很低，同时 A 相电压也有所降低，在发生故障的 10ms 内，电压波形严重畸变，在故障期间三 相电压严重不对称；在 t=0.35s 时故障消失，三相电压恢复，在 10ms 内电压波 形严重畸变，在 10ms 之后基本接近正弦波但在峰谷处仍然有畸变，大约在 50ms 之后，电压波形恢复正常。 6 总结
D
t)
=
IL2 (t-
2D
t)
+
2 RL 2
u4 (t-
D
t)
ïïíIC ï
(t -
D
t)
=
-
IC
(t -
2D
t)
-
2 RC
[u1 (t -
D
t)
-
u4
(t-
D
t)]
ï ïI1(t-t ) ï
=
-
2 ZC
u5 (t-t ) - I5 (t- 2t )
ï ïïîI5 (t-t )
=
-
2 ZC
u1(t-t ) - I1(t- 2t )
电磁暂态计算
xxxxxx
M2014xxxxxxx
姓名 学号 班级 学院
电磁暂态计算
xxxxxx
M2014xxxxxxx
目录
一、Ex2-3 ...................................................................................................................... 1 1 暂态等值计算网络.............................................................................................1 2 节点电导矩阵.....................................................................................................1 3 注入电流向量.....................................................................................................2
êë
, -1 RC
ù ,0 ú
ú
，0
，0
ú ú
ú
，0
ú ，0 ú
ú
，1 + 1 + 1
，0
ú ú
R2 RC RL2
ú
，0
，1
ú ú
ZC úû
式中： ZC = L0 / C0 ， RL1 = 2L1 / Dt ， RL2 = 2L2 / Dt ， RC = Dt / 2C 。
1
电磁暂态计算
xxxxxx
3 注入电流向量 节点方程：GU=i
各节点注入电流列向量 i = [i1(t),i2 (t),i3(t), i4 (t), i5 (t)]T
ìi1(t) = Ie (t) - I1(t-t ) - IL1(t- D t) - IC (t- D t)
ïïïíii32
(t) (t)
= =
0 IL1
(t
-
二、计及开关操作和非线性元件的电磁暂态计算流程图........................................ 3 三、基于 PSCAD/EMTDC 的电磁暂态仿真算例 .........................................................4
1 系统接线图.........................................................................................................4 2 网络参数.............................................................................................................4 3 仿真设置.............................................................................................................4 4 仿真接线图.........................................................................................................5 5 仿真结果.............................................................................................................5 6 总结.....................................................................................................................7
XC(pu*m)