FACTS復(fù)習(xí)思考題

1、FACTS復(fù)習(xí)思考題第一章1 在簡單和復(fù)雜電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，F(xiàn)ACTS主要有哪些作用？2 根據(jù)電能質(zhì)量的有關(guān)內(nèi)容，試列出幾種反映電源質(zhì)量的系統(tǒng)變量。3 根據(jù)圖1-4的基本原理，試推導(dǎo)式(1-2)和式(1.3)，并畫出對應(yīng)的矢量圖。4 除了采用FACTS技術(shù)之外，試列出幾種傳統(tǒng)電能質(zhì)量控制的方法。5 靜止類控制器與傳統(tǒng)電能質(zhì)量控制的主要區(qū)別有哪些？并舉出一例詳細說明。6 參考第8章的有關(guān)內(nèi)容，說明相間潮流控制器（IPC）以及線間潮流控制器（IPFC）之間有什么區(qū)別？各起什么作用？7 在眾多FACTS控制器中，哪些控制器適合于輸電系統(tǒng)？哪些控制器適合于配電系統(tǒng)？8 某一輻射系統(tǒng)有3條傳輸線路，實際的

2、負載需求如題圖1-1所示。已知3條傳輸線的設(shè)計容量相同，線徑也完全相同。設(shè)每條線路的原始額定容量為100MW，試根據(jù)需要對該系統(tǒng)重新進行設(shè)計?？蛇x擇本章所介紹的任一FACTS控制器、或它們的組合對該輻射網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化設(shè)計，使之滿足實際需要，并說明實施方案的原理，畫出相關(guān)電路圖。題圖1-1 實際的負載要求9 為什么HVDC不能算是真正的“電網(wǎng)”？在電力系統(tǒng)的潮流控制中，它能起到哪些作用？10 就傳輸線而言，哪些傳輸線屬于感性？哪些傳輸線屬于容性？11 在電纜輸電中，若輸電距離較長，如超過100km，在沒有采取任何措施的情況下，電纜輸電能否完成輸電任務(wù)？應(yīng)注意什么問題？怎樣解決？第二章1. 如題圖2

3、-1所示電路中，指定各支路電流的參考方向，試列出所有節(jié)點的KCL方程，并說明 這些方程中有幾個是獨立的。題圖2-12. 對上題所示電路，若已知V，V，求電壓和。3. 求題圖2-2所示電路的等效電阻，其中，。題圖2-21 電路如題圖2-3所示，其中電壓源、電流源和電阻均為已知，且為正值。 (1) 求電壓和電流 ； (2)若電阻減小，對哪些元件的電壓、電流有影響？影響如何？題圖2-35. 用疊加定理計算題圖2-4所示電路中的U 和I各為多少。6. 求題圖2-5所示電路的戴維南和諾頓等效電路。7. 求題圖2-6所示二端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗參數(shù)和導(dǎo)納參數(shù)矩陣。題圖2-4題圖2-5題圖2-68. 試繪出對應(yīng)下列

4、參數(shù)矩陣的二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路。（1）阻抗參數(shù)矩陣（2）導(dǎo)納參數(shù)矩陣9. 在題圖2-7所示電路中，二端口網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納參數(shù)為G11=0.05S，G12=0.01S，G21=0.01S，G22=0.03S。 ，負載RL20。試用二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路法求 。題圖2-710. RC電路中電容C原未充電，所加的波形如圖F2.8所示，其中R=100，C=100F。求： （1）電容電壓；（2）用分段形式寫出。 題圖2-811. 若上題中，電容C原未充電，求電容電壓。12. 將下列復(fù)數(shù)化為復(fù)指數(shù)形式： （1）（2）（3）（4）13. 有一簡單RL電路如題圖2-9所示，設(shè)電壓源電壓為：，R、X都為100，試計算

5、電路總的瞬時功率及功率因數(shù)角。題圖2-914. 如題圖2-10所示電路外加60HZ、120V的正弦電壓，感性負載吸收的功率PL =6kW，功率因數(shù) l=0.8。計算需要并聯(lián)多大的電容（圖中虛線所示）才能將電路的功率因數(shù)提高到0.95（滯后）。題圖2-1015. 如題圖2-11所示多電壓級電力系統(tǒng)，選定基本級為220kV級；基準功率為100MVA；與這基 本級對應(yīng)的基準電壓為220kV。設(shè)圖中110kv線路未經(jīng)歸算得阻抗為Z=36.6，求其歸算至基本級后的標幺值Z*。題圖2-1116. 對題圖2-12所示電橋電路，試應(yīng)用Y變換計算： (1) 對角線電壓U; (2)電壓Uab題圖2-1217. 已

6、知 , (1)畫出它們的波形圖，求出它們的有效值、頻率f和周期T； (2)寫出它們的復(fù)振幅相量和畫出其相量圖，求出它們的相位差；18. 如題圖2-13所示為單相接地短路時短路點故障部分電路圖，與短路點相連的系統(tǒng)其它部分 未畫出。試列出該單相接地短路的邊界條件，并推導(dǎo)出短路點故障電流的各序分量與故障電 流的關(guān)系式。題圖2-1319. 如題圖2-14所示為兩相短路時短路點故障部分的電路圖。試推導(dǎo)出短路點故障電流的各序 分量與故障電流的關(guān)系式，并畫出符合序網(wǎng)圖。題圖2-1420. 如題圖2-15所示為兩相接地短路時短路點故障部分的電路圖。試證明： 題圖2-15第三章1 某一電壓型單相變流器如題圖3-

7、1所示。假設(shè)變流器交流輸入端的運行功率因數(shù)角可變，試根據(jù)本章3.2節(jié)的圖3-2原理完成如下問題：（1）當功率因數(shù)角為超前300時，畫出整流和逆變兩種情況下對應(yīng)的電壓電流波形，并指出各導(dǎo)通時段對應(yīng)的導(dǎo)通功率器件。（2）當功率因數(shù)角為滯后300時，再完成上述任務(wù)。（3）根據(jù)以上波形圖，試分析開關(guān)閥中的二極管在什么時候?qū)?，是上橋臂還是下橋臂？并列表說明。題圖3-12電壓型三相變流器如題圖3-2所示。已知交流系統(tǒng)為對稱三相交流電，并假設(shè)由于變壓器的作用使得交流側(cè)的電流為理想的正弦波，系統(tǒng)工作頻率為50Hz。已測得交流側(cè)的a相基波電壓和a相電流分別為a相基波電壓a相電流試根據(jù)圖中所示參考方向完成：（1

8、）根據(jù)表達式的已知相位和六脈沖觸發(fā)的控制原理，畫出a點相對于直流中性點N的電壓波形UaN(wt)，并標注相應(yīng)的幅值和時間坐標；（2）根據(jù)對稱性原理和有關(guān)計算公式，計算UNn和Uab的幅值各為多少？同時畫出兩個電壓的波形圖，并標注幅值和對應(yīng)的時間坐標；（3）在與電壓波形相同時間坐標下，分別畫出id1id6和ia、ib、ic的波形圖，計算并標注對應(yīng)的幅值；（4）在上述相同時間坐標下，畫出開關(guān)閥3上的電壓波形；（5）分析不同時段電流的導(dǎo)通路徑及導(dǎo)通功率器件，并列表說明。題圖3-23在上題中，若電流相位分別為零和超前350，其它條件均不改變，再完成上題所述問題。4在三相6脈沖橋式變流器中，假設(shè)直流側(cè)的

9、兩個串聯(lián)電容在任何工作情況下都能保證兩個電壓相等，且幅值保持不變。試根據(jù)周期性波形的傅里葉級數(shù)展開式證明：式中的符號標記與題2的定義相同。5某兩個周期性的電壓波形如題圖3-3所示，試根據(jù)傅里葉級數(shù)展開原理推導(dǎo)兩個電壓波形的表達式。（提示：可根據(jù)需要將坐標軸平移）題圖3-36根據(jù)圖3-8的思路，試設(shè)計12脈沖串聯(lián)和并聯(lián)型變流器結(jié)構(gòu)，并用矢量圖或波形圖來說明。7在12脈沖變流器的基礎(chǔ)上，設(shè)計24脈沖和48脈沖變流器結(jié)構(gòu)，說明實現(xiàn)原理。8設(shè)圖題圖3-2中交流輸入電壓的有效值為380V，系統(tǒng)工作頻率為50Hz，直流側(cè)初始負載為12MW，同時假設(shè)連接變壓器和變流器的器件容量均滿足系統(tǒng)運行要求。試用Mat

10、lab/Simulink仿真軟件構(gòu)造題圖3-2的系統(tǒng)，并完成：（1）直流負載由初始值突變?yōu)?7MW后，直流電流與交流電流的變化波形；（2）直流負載突降到5MW后，直流電流與交流電流的變化波形；（3）在上述兩種負載變化情況下，分析交流側(cè)電壓、電流的波形與相位關(guān)系；（4）分析上述變化下id1id6和六個開關(guān)閥的電壓變化波形；（5）觀察直流電壓Ud的變化，分析它與直流側(cè)負載大小和交流側(cè)功率因數(shù)（只考慮基波）之間有什么樣的對應(yīng)關(guān)系。9某一電壓型三電平變流器結(jié)構(gòu)如圖3-10所示，已知交流輸入電壓為630V，系統(tǒng)工作頻率為50Hz。假設(shè)在某一工作狀態(tài)下，直流電壓Ud=1200V，試根據(jù)相關(guān)理論完成：（1）

11、設(shè)q=1800，計算基波電壓和3、5、7次諧波幅值各為多少。（2）若q變化1600，再計算基波電壓和3、5、7次諧波幅值各為多少。（3）將上述兩情況下變流器輸出的基波電壓幅值與交流輸入電壓幅值進行比較，分析產(chǎn)生電壓差的原因，說明該電壓是如何得到平衡的。（提示：考慮變壓器內(nèi)阻抗）10搭建上題的Matlab/Simulink模型，變壓器容量設(shè)定為30MVA，以圖示參考方向，直流側(cè)負載由-15MW向+15MW逐漸變化，變化階躍幅值為5MW。試根據(jù)仿真結(jié)果：（1）分析和觀察在上述兩個角度下直流電壓、電流的穩(wěn)定值，并與交流側(cè)的電壓、電流波形進行比較；（2）對直流側(cè)負載的大小和方向做任意調(diào)整，直至直流電壓

12、Ud=1200V，再分析此時的交、直流各有關(guān)電壓、電流波形及幅值。11PWM調(diào)制對變流器的諧波輸出有無改善作用？與傳統(tǒng)的6脈沖、12脈沖等調(diào)制方式相比，它有什么優(yōu)越性？它的主要優(yōu)缺點是什么？12假設(shè)某一變流器的直流電壓為Ud，已采取的控制能保持基波輸出電壓幅值不變?，F(xiàn)欲消除3、5、7次輸出電壓諧波，試根據(jù)3.11節(jié)PWM電壓缺口設(shè)計的原理，列出求解對應(yīng)缺口角度的聯(lián)立方程組。13根據(jù)圖3-14的思路，試畫出5倍頻和7倍頻PWM電壓輸出波形，并將這兩組波形與3倍頻波形進行比較，由此可得出什么結(jié)論？第四章1 電壓型和電流型變流器的主要區(qū)別是什么？在這兩類變流器中，一般均假設(shè)什么量為常量？分析什么量？

13、2 要改變有功功率的傳輸方向，對電壓型和電流型變流器的電流和電壓各應(yīng)采用怎樣的控制？3 與電壓型變流器相比，電流型變流器存在的主要問題是什么？HVDC采用什么樣的變流器結(jié)構(gòu)？為什么？4 在電力電子器件構(gòu)成的變流器中，功率器件的損壞一般都屬短路類型。已知有兩個三相半控整流器分別為電壓型和電流型，且兩者功率器件的容量完全相同。試根據(jù)電壓型和電流型整流器的特點完成：（1）電壓型整流器在什么條件下才能正常工作？如果條件不滿足，會出現(xiàn)什么問題？（2）分析并畫出兩種整流器中某一功率器件短路時的整流輸出電壓波形，并指出在兩種電路結(jié)構(gòu)中分別會出現(xiàn)什么后果。（3）若有兩個相同結(jié)構(gòu)的電流型三相全波整流器，但其中一

14、個整流器的功率器件為二極管，另一個為晶閘管。假設(shè)晶閘管的觸發(fā)延遲角a=00，試分析并畫出兩個整流器在同一個位置上的功率器件出現(xiàn)短路時的整流電壓波形，同時畫出故障橋臂上另一個功率器件的電壓波形。5 已知某一三相橋式整流器交流輸入線電壓的有效值為U，該整流器采用晶閘管控制，且正常工作時存在換相重疊現(xiàn)象。假設(shè)控制較為a，換相重疊角為g。由于換相重疊導(dǎo)致的電壓損失所對應(yīng)的面積用DA表示，試證明該面積的表達式為6 什么是一次換相失敗？什么是二次換相失??？它們對變流器中的功率器件的破壞是過電壓還是過電流？7 有一GTO構(gòu)成的變流器如題圖4-1所示。設(shè)該變流器工作在逆變狀態(tài)，其逆變角b=450，換相重疊角g

15、=150，直流電流id在逆變過程中保持恒定不變，交流側(cè)電壓ua、ub和uc為理想的正弦波。試畫出變流器輸出的對應(yīng)電流波形ia、ib和ic。題圖4-18 一自換相整流電路如題圖4-2所示，已知觸發(fā)延遲角a=600，換相重疊角g=100，交流輸入相電壓的有效值U=220V，直流側(cè)電流id=50A。試完成：題圖4-2（1）畫出直流電壓ud的穩(wěn)態(tài)波形（兩個周期），標明各波形段的數(shù)學(xué)表達式；（2）計算直流電壓ud的平均值Ud。9 變流器結(jié)構(gòu)仍如題圖4-1所示，其它條件也與上題相同。試根據(jù)4.3節(jié)的有關(guān)內(nèi)容完成：（1）在上面的條件下，試畫出直流電壓ud的波形，計算平均直流電壓Ud=?（2）若在逆變過程中，

16、某一個GTO的觸發(fā)脈沖丟失，即發(fā)生一次換相失敗，但直流電流id的幅值和方向依然保持不變，試畫出此時的直流電壓ud的波形，同時畫出脈沖丟失GTO上的電壓波形。（3）若在逆變過程中出現(xiàn)二次換相失敗，再畫出此時的直流電壓ud波形，并解釋可能出現(xiàn)的后果。（提示：根據(jù)定義，二次換相失敗是指連續(xù)兩次換相的脈沖丟失）（4）在上面的情況下如果逆變角b變?yōu)?00，其它條件不變，請說明有無可能出現(xiàn)逆變顛覆？為什么？畫出逆變顛覆時的ud波形。10 有一電流型12脈沖變流器是由兩個6脈沖變流器的串聯(lián)而成的，題圖4-3為其示意性結(jié)構(gòu)圖，假設(shè)直流電流id為常數(shù)。結(jié)構(gòu)圖上面的變壓器為Y/Y連接，下面一個變壓器為D/Y連接，

17、對應(yīng)的原付邊繞組相位差為300。試完成：(1)試根據(jù)12脈沖變流器設(shè)計的一般原則，畫出12脈沖變流器的詳細電路結(jié)構(gòu)；(2)根據(jù)詳細電路結(jié)構(gòu)證明：該變流器母線連接處交流電流i的波形為圖示6階梯波形。題圖4-311 試證明圖4-12a中的1200方波電流表達式為12 在某一6脈沖的變流器中，電力電子器件采用晶閘管。已知它在整流工作狀態(tài)下交流側(cè)的電流波形示意如圖4-13所示，試根據(jù)以下條件完成：(1) 設(shè)控制角a=370，換相重疊角g=250，直流電流id=50A，試畫出交流側(cè)對應(yīng)的電壓和電流波形。(2)寫出電流波形的表達式。(3)計算交流電流的基波幅值I1等于多少。(4)根據(jù)圖4-144-19計算

18、在上述條件下3、5、7、11、13、17、19次諧波電流的幅值。13 在電流型變流器中，為什么交流側(cè)電流的諧波只存在奇次諧波？而直流側(cè)只存在偶次諧波？這些諧波是如何得到平衡的？14 若某一6脈沖變流器的控制角為零，且不存在換相重疊角。試證明6脈沖電流型變流器再次中條件下的直流輸出電壓ud的諧波計算公式為式中，諧波次數(shù)，k為整自然數(shù)，p為每周期的脈沖數(shù)，在6脈沖變流器中的值為6。15 若考慮晶閘管的控制角和換相重疊角，根據(jù)4.3.6節(jié)的有關(guān)內(nèi)容，試推導(dǎo)此時的直流電壓各段表達式，并畫出對應(yīng)的直流電壓波形。16 已知6脈沖電流型變流器的控制角a=600，換相重疊角g=300，變流器交流輸入電壓的有效

19、值U=380V（線電壓），直流電流id=80A。試根據(jù)電流型變流器的特點完成：（1）計算直流電壓的平均值Ud=?（2）圖示計算在上述條件下的6、12、18次諧波電壓的幅值各為多少？17 GTO構(gòu)成的電流型變流器為什么稱之為剛性變流器？它有哪些特點？第五章1 并聯(lián)補償屬電流補償還是電壓補償？在輸電線路中點和負荷終端的并聯(lián)補償為什么能提高電壓穩(wěn)定性？2 有一相距100km的三相對稱兩機輸電系統(tǒng)如題圖5-1所示，其中圖a為無中點補償線路，圖b為有中點補償線路。假設(shè)送端電壓幅值Us與受端電壓幅值Ur相等，兩個系統(tǒng)中的線路阻抗也完全相同。系統(tǒng)電壓為110kV，送端輸出容量為S=35+j8MVA（感性）。

20、試根據(jù)并聯(lián)補償?shù)奶匦酝瓿扇缦聠栴}：(1) 根據(jù)以上條件計算無補償系統(tǒng)每相線路電流I=？(2) 設(shè)線路阻抗為純感性，試計算每相線路電抗X=?(3) 無補償線路的傳輸角d=？(4) 計算無補償系統(tǒng)的中點電壓Umid=？畫出對應(yīng)的矢量圖。(5) 在這種無補償系統(tǒng)中，設(shè)線路的額定設(shè)計電流值為500A，你認為最大的傳輸功率可達到多少，并用矢量圖說明。(6) 在圖b的有中點無功補償中，若通過控制已使得送端的無功輸出減少了6MVar，再計算系統(tǒng)各支路的電流各為多少。（送端輸出電流用is表示，受端輸入電流用ir表示，補償電流用icom表示）(7) 畫出問題（5）中的送受端電壓、各支路電流的矢量圖。(8) 在系

21、統(tǒng)送受端電壓幅值不變的前提下，若線路額定設(shè)計電流仍為500A，你認為經(jīng)補償后系統(tǒng)的最大可傳輸容量可達到多少？在理想情況下，要求此時的補償容量又為多少？題圖5-13 有一三相輻射式配電系統(tǒng)如題圖5-2所示。已知系統(tǒng)輸入電壓Us=400V，負載端額定電壓為Ur=380V，系統(tǒng)額定傳輸容量Se=10MVA，系統(tǒng)工作頻率為50Hz，額定負載時的功率因數(shù)cosj=0.95。試根據(jù)本章5.1.2節(jié)的內(nèi)容完成：(1) 計算額定負載下的傳輸線電抗Xe=？(2) 計算額定工作電流Ie=?(3) 以額定工作狀態(tài)下的線路電抗Xe、負載額定工作電壓Ue=380V、額定負載電流Ie和額定容量Se為基數(shù)，用Matlab軟

22、件或其它編程語言完成功率因數(shù)分別為-0.8、-0.9、-0.97、1、0.95、0.9、0.8時負載電壓Ur與負載吸收功率Pr之間的UrPr特性曲線，即標幺值表示的特性曲線。（注：功率因數(shù)為負值表示容性功率因數(shù)）題圖5-24 試簡單說明為什么圖5-4b中系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)和故障前后三種狀態(tài)下的傳輸特性曲線具有不同幅值？圖5-5a的傳輸特性又說明了什么假設(shè)前提？5 試簡單敘述并聯(lián)補償為什么能阻尼功率振蕩。（提示：從并聯(lián)補償對調(diào)整線路電壓幅值的角度來分析）6 某條10kV城網(wǎng)輻射式電力傳輸線路的額定傳輸容量為15MVA，傳輸線路呈容抗。已知該條線路從零時到六時的時間段內(nèi)無負載連接到該條線路上，但通過檢

23、測知，此時該條線路上的傳輸輸容量已占額定傳輸容量的10%。試根據(jù)并聯(lián)補償原理完成：16. 判斷該線路是什么材質(zhì)的傳輸線路。假設(shè)該條線路上有均勻分布的3個負載輸出點，并假設(shè)3個負載點的負載大小相同，試設(shè)計一個合理的并聯(lián)補償方案，并圖示之。17. 若3個負載點所需負載之和正好等于額定傳輸容量，3個點的功率因數(shù)假設(shè)都在-0.90.75之間變化，試設(shè)計各補償點的補償方案。18. 計算各補償點的容量各為多少？7 TSC、TCR和TSR的工作原理是怎樣的？畫出它們的結(jié)構(gòu)示意圖。8 SVC中沒有包括晶閘管控制電容（TCC），你認為它是不是不能實現(xiàn)？為什么？9 在0.4kV三相配網(wǎng)線路中，假設(shè)負載為感性，一般

24、的無功補償現(xiàn)大都采用TSC。對它的控制一般都是在電容電壓過零處投切，但此時的dv/dt最大；若在電壓最大值處投切，則會導(dǎo)致很大的電容電壓突變，但此時的dv/dt為零。已知該線路上的感性負載容量為600kVA，負載功率因數(shù)為0.82。試根據(jù)有關(guān)概念完成：(1) 設(shè)變壓器輸出電壓為400V，在上述負載下，已測得負載端電壓為380V，計算線路傳輸電抗X=？(2) 若對該線路采用TSC進行無功補償，且將功率因數(shù)提高到了0.95，試計算補償容量應(yīng)為多少。(3) 畫出實際補償原理圖，并計算對應(yīng)的電容量為多少。(4) 假設(shè)由于控制器的計算和電氣線路的傳輸延時，使控制器發(fā)出投切命令到實際裝置的動作延遲了0.1

25、ms，試計算電容電壓過零投切控制時電容電流的變化波形。（提示：參考第2章的有關(guān)內(nèi)容，根據(jù)電容電荷守恒原理計算過渡過程）(5) 不考慮延遲作用時，再計算在線路電壓最大值處投切時的電容電流。10 某一TSC無功補償電路如題圖5-3所示，試根據(jù)5.2節(jié)的有關(guān)內(nèi)容完成：題圖5-3（1）用經(jīng)濟實用的方法說明圖示無功補償?shù)耐肚性?，并圖示相應(yīng)的控制線路；（2）寫出無功補償投切的控制方程，并畫出閉環(huán)控制原理圖。11 某一FC+TCR組合型10kV無功補償系統(tǒng)如題圖5-4所示。假設(shè)三相負載容量恒定為5MVA，但功率因數(shù)的變化范圍為0.750.93（感性），且當負載功率因數(shù)為0.93時，已測得Ur=10kV，U

26、s=11kV。試根據(jù)無功并聯(lián)補償?shù)幕靖拍?，請完成：題圖5-4(1) 計算線路等效集中傳輸電抗X=?(2) 假設(shè)負載完全從線路上切除時，測得受端電壓Ur=12.5kV，畫出此時的等效傳輸線路圖，計算和標示等效集中線路參數(shù)的數(shù)值。(3) 根據(jù)負載變化范圍，確定FC的大小和TCR的電感范圍.(4) 設(shè)計組合型無功補償?shù)膶嵱眯脱a償結(jié)構(gòu)。(5) 在所設(shè)計的TCR結(jié)構(gòu)下，根據(jù)式(5-5)式(5-6)計算控制角的范圍。12 在題圖5-4的系統(tǒng)中，若負載的日負荷曲線如題圖所示，其中，負荷方塊上面的的數(shù)字表示在該負荷下的負載功率因數(shù)（感性），虛線表示各時間段負載在縱坐標上的投影,系統(tǒng)工作頻率為50Hz?，F(xiàn)欲對

27、該線路采用并聯(lián)無功補償控制，使其在任何時候的功率因數(shù)都能達到0.95以上。試根據(jù)并聯(lián)無功補償?shù)囊笸瓿桑?1) 設(shè)計一個合理的并聯(lián)補償方案，畫出并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，使之滿足各時段功率因數(shù)的要求。(2) 解釋補償控制方案。(3) 計算并聯(lián)補償方案中各補償元件的參數(shù)（若使用了電容，則計算電容值，若使用了TCR或TSR，則計算電感值，同時說明控制角a的范圍）題圖5-513 直接電壓控制和間接電壓控制有什么不同？各有什么優(yōu)缺點？14 設(shè)電容的自身損耗為0.3W/kVar，功率器件的管壓降為1.1V，電感器件的內(nèi)電阻為35mW，假設(shè)只考慮補償裝置的穩(wěn)態(tài)損耗，忽略開關(guān)過程的動態(tài)損耗，試根據(jù)第12題所設(shè)計的補償

28、方案（不一定包括本題列出的所有器件）完成：(1) 用表格形式列出各時段的工作器件（如電容、電感、導(dǎo)通的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的個數(shù)等）。(2) 分析并寫出該補償裝置的損耗計算公式，若設(shè)計方案中使用了TCR，應(yīng)寫出TCR中對應(yīng)的電流表達式。(3) 計算該補償裝置每天消耗多少度電。15 從補償裝置自身損耗的角度考慮，你認為哪種形式的并聯(lián)無功補償裝置的損耗最??？為什么？16 在題圖5-6中，假設(shè)變流器直流側(cè)沒有附加能量補充設(shè)備，同時假設(shè)StatCom補償支路沒有任何有功損耗，試畫出負載為感性和容性兩種情況下使系統(tǒng)功率因數(shù)為“1”的補償矢量圖。題圖5-617 在題圖5-6中，若負載的屬性和幅值會在很大范圍

29、內(nèi)變化，現(xiàn)欲采用斜率調(diào)節(jié)的控制方式對負載端電壓進行調(diào)節(jié)，試分析在什么負載情況下應(yīng)進行怎樣的電壓調(diào)節(jié)。18 為什么StatCom的響應(yīng)速度比SVC高？在頻響特性上有什么特點？19 在某一傳輸線路中擬采用StatCom對功率振蕩進行阻尼，試根據(jù)圖5-54和圖5-55的框圖說明阻尼功率振蕩的基本控制原理。20 圖5-60和圖5-61分別為StatCom和SVC的U-I特性和U-Q特性，試根據(jù)兩者的特點解釋：（1）為什么StatCom的U-I為垂直部分的線段在SVC中對應(yīng)的是斜線？（2）在U-Q平面上，StatCom斜線的部分在SVC中對應(yīng)為某一規(guī)律的曲線，這說明該曲線表達了什么概念？寫出該曲線的表達

30、式。21 StatCom在器件容量的選擇上有什么特殊要求？能夠用它進行四象限補償嗎？在不同象限的補償控制中對它的結(jié)構(gòu)應(yīng)有什么要求？22 有一簡單110kV的三相兩機系統(tǒng)如題圖5-7所示。在沒有中點補償時測得的有關(guān)參數(shù)為：系統(tǒng)工作頻率為50Hz，送、受端電壓的有效值均為110kV，送端輸入的容量（感性）為S=185+j60MVA。已知待補償支路的連接電抗Xcom=0.31mH，試根據(jù)并聯(lián)補償?shù)母拍钔瓿桑侯}圖5-7(1) 根據(jù)已知條件，聯(lián)立求解無線路補償時線路的傳輸電抗X=2XL=？傳輸角d=？ (2) 在沒有中點補償?shù)臈l件下，線路上的電流is=？(3) 線路在沒有中點補償時，中點電壓Umid=？

31、通過中點的傳輸容量Smid又等于多少？(4) 根據(jù)上面的計算，如何解釋受端輸入容量與中點傳輸容量的差和相應(yīng)的計算結(jié)果？前面的計算結(jié)果實際上是在什么前提下得到的？(5) 為了使中點電壓Umid與送、受端電壓的幅值相等，現(xiàn)采用StatCom進行中點補償，以提高線路的傳輸容量。假設(shè)中點補償已使中點電壓與送、受端電壓幅值相同，且認為StatCom為理想的無功電壓源，試根據(jù)已給參數(shù)和各種算法計算補償電流icom應(yīng)等于多少。(6) 試根據(jù)矢量圖計算StatCom的等效電壓Ucom又等于多少。23 StatCom+TSC+TCR的組合補償器對補償特性有什么改善？在感性和容性補償區(qū)域，它的響應(yīng)速度由哪一部分來

32、決定？對應(yīng)的最大延時為多少？（提示：根據(jù)不同的控制設(shè)計來分析）24 根據(jù)StatCom的特點和相對于SVC的比較，試闡述StatCom如何改善了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性？25 根據(jù)5.5節(jié)的概念說明“靜止無功系統(tǒng)”是一個什么概念？它有什么特點？若要實現(xiàn)這樣一種無功系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)的信號傳輸應(yīng)有什么要求？第六章1 串聯(lián)補償屬于電壓還是電流補償性質(zhì)？2 串聯(lián)補償能夠顯著提高傳輸容量，試判斷下面的提法中哪些是正確的？哪些是錯誤的？為什么？（1）串聯(lián)補償提高了傳輸線路上的電壓；（2）串聯(lián)補償增加了傳輸線上的電流；（3）串聯(lián)補償“等效”縮短了傳輸線路；（4）串聯(lián)補償增大了傳輸線路上的電壓降；（5）串聯(lián)補償只

33、能對具有感性線路電抗的傳輸線路有補償效果；（6）串聯(lián)補償?shù)幕竟δ芫褪窃黾觽鬏斁€路上的電流；（7）與并聯(lián)補償相比，串聯(lián)補償設(shè)備的絕緣要求要高得多；（8）與并聯(lián)補償相比，在補償容量相同的前提下，串聯(lián)補償要經(jīng)濟得多；（9）在某些功能上，串聯(lián)補償可以取代并聯(lián)補償，甚至效果更好；（10）串聯(lián)補償控制比并聯(lián)補償控制簡單得多。3 某一串聯(lián)補償?shù)娜噍椛鋫鬏斁€路如題圖6-1所示。已知電源線電壓，電壓額定值為380V，傳輸線電抗X=57mW，系統(tǒng)工作頻率為50Hz，傳輸線路的額定功率為P=1.2MW，額定功率因數(shù)為0.95。試采用Matlab或其他編程軟件完成：（1）繪出額定功率因數(shù)下無串聯(lián)補償時負載端電壓U

34、r與負載Z吸收的功功率P之間的特性曲線；（2）串聯(lián)補償度k分別取0.1、0.3、0.5、0.7，負載功率因數(shù)仍保持額定值不變，再繪出UrP的特性曲線；（3）如將負載功率因數(shù)改變?yōu)?.77，再繪出串聯(lián)補償度分別為0、0.3和0.5時的UrP特性曲線；（4）根據(jù)問題（2）和（3）的結(jié)果，試分析負載功率因數(shù)對UrP特性曲線有無影響，并采用各種已知理論說明你的結(jié)論。題圖6-14 設(shè)串聯(lián)補償度為k，試根據(jù)圖6-1的串聯(lián)補償結(jié)構(gòu)及相關(guān)矢量圖，推導(dǎo)線路傳輸功率和補償電容發(fā)出的無功分別為5 圖6-1a為某一簡單兩機系統(tǒng)，已知在沒有串聯(lián)補償時的自然傳輸特性如題圖6-2所示。設(shè)系統(tǒng)工作頻率為50Hz，系統(tǒng)電壓U=

35、10kV，穩(wěn)定傳輸角d1=300，傳輸線電抗X=35W。試根據(jù)暫態(tài)穩(wěn)定性的原理完成：題圖6-2（1）穩(wěn)態(tài)傳輸功率P=？（2）設(shè)在某一時刻線路發(fā)生接地故障，并在d2=850時得到清除，試根據(jù)等面積法則計算dd/dt=0時對應(yīng)的d3=？（3）若在d2=1000時故障得到清除，試說明該自然系統(tǒng)能否保持穩(wěn)定？（4）為了能仍在問題（3）的d2角度下保持系統(tǒng)穩(wěn)定，欲采用串聯(lián)補償來加強穩(wěn)定，試問在此情況下串聯(lián)補償度至少為多少才能實現(xiàn)穩(wěn)定？6 在題圖6-3的簡單三相兩機系統(tǒng)中，系統(tǒng)由送端到受端傳輸?shù)姆€(wěn)定功率為10MW，系統(tǒng)電壓為10kV。設(shè)在某一時刻的零串聯(lián)補償度下，由于某種原因?qū)е略谠摋l傳輸線上出現(xiàn)了功率振

36、蕩，振蕩幅值為1MW，振蕩頻率為10Hz，試參照6.1.4節(jié)的內(nèi)容完成：（1）畫出至少3個振蕩周期的功率振蕩曲線（注意振蕩波是疊加在穩(wěn)定波形之上的），注明時間坐標；（2）若采用“乓乓”串聯(lián)補償控制策略來阻尼功率振蕩，在同一時間坐標下畫出補償度的變化曲線；（3）根據(jù)“乓乓”控制思路，在同一時間坐標下畫出傳輸功率的衰減振蕩過程；（4）若等效發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量用J表示、電機轉(zhuǎn)速用n表示、電磁功率為Pe、發(fā)電機等效軸上機械輸入功率為Pmech，同時假設(shè)在功率振蕩期間機械輸入功率不變，試列出阻尼功率振蕩的微分方程組，并說明求解步驟；（5）用Matlab軟件或其他相關(guān)編程工具準確仿真出“乓乓”控制下的傳

37、輸功率P隨時間t的衰減曲線。題圖6-37 可變阻抗型串聯(lián)補償主要有哪些類型？它們與線路電壓有什么樣的對應(yīng)關(guān)系？8 在串聯(lián)補償中，一般將傳輸線路上的電流視為恒流源。系統(tǒng)工作頻率為50Hz，試根據(jù)GCSC的特點完成如下問題：（1）設(shè)GCSC中的電容已串聯(lián)在線路上工作，即GTO已處于關(guān)斷狀態(tài)，說明GTO應(yīng)在什么情況下觸發(fā)導(dǎo)通？否則會出現(xiàn)什么結(jié)果？（2）若GTO已處于穩(wěn)定閉合狀態(tài)，即電容已被旁路，試簡單說明GTO的斷開時刻對系統(tǒng)的正常運行有無影響？為什么？（3）設(shè)傳輸線路上的電流有效值Is=100A，GCSC中的電容C=20mF，試寫出GTO在線路電流為零時刻斷開的電容電壓表達式，標注相應(yīng)的有效時間段

38、；（4）在問題（3）的參數(shù)下，寫出GTO在線路電流最大值和1/2幅值處斷開的電容電壓表達式，并有效標注時間段；（5）試根據(jù)題圖6-3的兩機系統(tǒng)搭建相應(yīng)的Matlab仿真模型，說明GCSC進行串聯(lián)補償?shù)目刂菩Ч? 根據(jù)6.1.5節(jié)和電機學(xué)的有關(guān)內(nèi)容，闡述次同步諧振的產(chǎn)生機理。根據(jù)你目前的專業(yè)基礎(chǔ)，你認為發(fā)電機組可能的諧振轉(zhuǎn)矩會有哪些？產(chǎn)生這些機械諧振的可能原因是什么？10 設(shè)題圖6-4為220kV的兩機系統(tǒng)模型，串聯(lián)補償采用GCSC來實現(xiàn)。其中的X為包含了發(fā)電機、傳輸線路、兩端變壓器的所有電抗之和。已知在額定運行狀態(tài)下，送端電壓Us和受端電壓Ur相等，且均為220kV，當沒有串聯(lián)補償時，系統(tǒng)傳輸角d=450，工作頻率為50Hz，額定傳輸功率為P=350MW，GCSC中的串聯(lián)電容C=80mF。試根據(jù)串聯(lián)補償?shù)幕靖拍詈偷?章介紹的標幺值表達方式完成：（1）求在額定運行條件下沒有串聯(lián)補償時的線路電抗X=？（2）線路傳輸?shù)臒o功功率Q=？（3）在額定傳輸功率下，調(diào)節(jié)GCSC的延遲角g，使串聯(lián)補償度k=0.3，試求此時對應(yīng)的延遲角g=？（4）計算補償度k分別為0.2和0.4時的線路傳輸角d各為多少。（5）若使串聯(lián)補償度k能在0.10.8之間變化，串聯(lián)電容C應(yīng)取多大值較為合適？（6）根據(jù)以上計算思路，試采用各種編程方法繪出補償度k與傳輸角d的關(guān)系曲