电力系统自动装置原理复习习题（含答案）

电力系统自动装置原理复习习题（含答案） 第一章 自动装置及其数据的采集处理 一、选择题 1、我国电网的额定频率为,B,。 A. 45Hz B. 50Hz C.55Hz D.60Hz 2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括,A,。 A.电压幅值、频率和相角 B.频率和相角 C.相角和电压幅值 D.电压幅值和频率 3、电力系统自动化有以下四大任务～其首要任务是,B,。 A.保证电能质量 B.提高系统运行安全性 C.提高事故处理能力 D.提高系统运行经济性 4、衡量电能质量的重要指标是,C,。 A.有功功率、无功功率 B.功率因数 C.电压、频率和波形 D.有功电度和无功电度 二、填空题 1、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。 2、电力系统由发电厂、变电所、输电网、配电和用电等设备组成～在运行中是一个有机的整体。 3、电力系统自动化就是应用计算机技术和远动通信技术对电力系统进行自动监视、控制和调度。 4、调度控制中心对所辖的电力系统进行监视和控制～其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力～制定运行方式～及时处理电力系统运行中所发生的问题～确保电力系统的安全经济运行。 5、发电厂转换生产电能～按一次能源的不同又分为火电厂、水电厂、核电厂等不同类型的电厂。 6、电力系统自动控制大致分为:电力系统自动监视和控制、电厂动力机械自动控制、电力系统自动装臵和电力安全装臵。 7、电力系统自动监视和控制的主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。 8、发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装臵～是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。 9、同步发电机是转换产生电能的机械～它有两个可控输入量—动力元素和励磁电流～其输出 量为有功功率和无功功率～它们还分别于电网的频率和发电机端电压的电能质量有关。 10、电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。 11、电力系统自动装臵有两种类型:自动调节装臵和自动操作装臵。 12、在电力系统中～电压和频率是电能质量的两个主要指标。 13、电力系统自动装臵的结构形式:微型计算机系统、工业控制计算机系统、集散控制系统和现场总线系统。 14、传感器的作用是把压力、温度、转速等非电量或电压、电流、功率等电量转换为对应的电压或电流的弱电信号。 15、采样/保持器一般由模拟开关、保持电容器和缓冲放大器组成。 16、A/D转换器是把模拟信号转换为数字信号～它是影响数据采集速度和精度的主要因素之一。 17、采样过程:对连续的模拟信号x～按一定的时间间隔T～抽取相应的瞬时值。T的大,,tss小决定了采样信号的质量和数量～T称为采样周期。 s 18、香农采样定理指出采样频率必须大于原模拟信号频谱中最高频率的两倍～则模拟信号可由采样信号来唯一示。 ,a019、采用式对电流信号进行分解～、、的物理意aabf(t),，(acosn,t，bsinn,t),0nnnn21n, 义分别是直流分量、n次谐波分量的实部、n次谐波分量的虚部。 20、模拟量信号采集到计算机系统中～需要对数据进行前臵处理～其是:标度变换、有效性检验、线性化处理、数字滤波、数据保存。 21、常用的软件滤波方法有:算数平均法、加权平均法和一阶递归法等。 22、给出常用有功功率、无功功率的二表法和三表法的计算。 ,,** SUIUI,，ACABCB答:二表法: PUIUIUIUI,，，，ABRARABIAICBRCRCBICI QUIUIUIUI,,，,ABIARABRAICBICRCBRCI ,,,*** SUIUIUI,，，ABCABC三表法: PUIUIUIUIUIUI,，，，，，ARARAIAIBRBRBIBICRCRCICI QUIUIUIUIUIUI,,，,，,AIARARAIBIBRBRBICICRCRCI 在上述功率计算中所用的电压、电流均为有效值。 第二章 同步发电机的自动并列 一、选择题 1、同步发电机自动并列装臵是一种,B,。 A.自动调节装臵 B.自动操作装臵 C.安全自动装臵 D.继电保护装臵 2、电力系统运行中的主要并列方式为,C,。 A. 自同期 B. 非同期 C.准同期 D.同周期 3、准同期并列装臵的必备部分是,D,。 A.合闸部分、电源部分 B.调频部分、电源部分 C.调压部分、电源部分 D.合闸、调频、调压、电源四部分 4、自动准同期并列装臵中调压部分的作用是,A,。 A.减小电压差 B.增加电压差 C.升高发电机电压 D.降低发电机电压 5、准同期并列的实际条件中～对电压差的要求是不大于额定电压的,A,。 A.5,-10, B.10,-15, C.15,-20, D.20,-30, 6、准同期并列条件规定的允许电压差为不超过额定电压的,B,。 A. 0,~5, B.5,~10, C.10,~15, D.15,~20, 7、准同期并列的实际条件中～对频率差的要求是不大于,A,。 A.0.1，0.25Hz B.0.25，0.4Hz C.0.4，1.0Hz D.1.0，2.0Hz 8、不属于自动准同期并列装臵检测和控制条件的是,A,。 A.相序 B.频率 C.相角差 D.电压幅值 9、同步发电机组并入电网后～应能迅速进入 状态～其暂态过程要 ～以减小对电力系统的扰动。,C , A. 异步运行～短 B. 异步运行～长 C. 同步运行～短 D. 同步运行～长 10、并列断路器两侧电压瞬时值之差称为,A,。 A. 滑差电压 B.瞬时电压 C.差分电压 D.顺差电压 11、滑差电压信号经整流滤波后～含有的信息包括,D,。 A.电压幅值差和频率差 B.频率差和相角差 C.相角差和电压幅值差 D.电压幅值差、频率差和相角差 12、准同期并列条件中的电压差条件～是指断路器两侧电压的,A,。 A.幅值差 B.矢量差 C.矢量差的模 D.幅值与额定电压的差 13、准同步并列时产生的合闸冲击电流的大小～取决于断路器两侧电压的,C,。 A.幅值差 B.矢量差 C.矢量差的模 D.幅值与额定电压的差 14、并列断路器两侧电压矢量的电角速度之差称为,D,。 A.电压相角差 B.电压矢量差 C.滑差周期 D.滑差角频率 15、与线性整步电压波形的斜率大小成正比的是,C,。 A.频率差 B.电压差 C.相角差 D.导前时间 16、只反映了断路器两端的相角差特性～而与它们的电压幅值无关的整步电压是,B,。 A. 正弦整步电压 B.线性整步电压 C.余弦整步电压 D.同期整步电压 17、与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于,A,。 A.0度 B.90度 C.180度 D.270度 18、按提前量的不同～准同期并列装臵可分为恒定越前相角和,D,。 A. 恒定越前功率 B.恒定越前频率 C.恒定越前电压 D.恒定越前时间 19、当并列条件中的电压条件和频率条件满足～且发电机电压超前系统电压时～合闸冲击电流的主要成分是,B,。 A.有功电流～且有功功率为负 B.有功电流～且有功功率为正 C.无功电流～且无功功率为负 D.无功电流～且无功功率为正 20、将自动准同步装臵的加速脉冲接到调速器的减速回路中～而将减速脉冲接到调整器的加速回路中～调频的结果必然是,C,。 A.发电机频率越来越高 B.发电机频率越来越低 C.频差越来越大 D.频差越来越小 21、可以进行并列操作的断路器称为同步点。发电厂内～一般不作为同步点的断路器是,C,。 A.同步发电机的断路器 B.母线联络断路器 C.母线分段断路器 D.升压变压器各侧断路器 二、填空题 u,Usin(,t，,)1、电力系统运行中～任一母线电压瞬时值可以表示为:。 m 2、电力系统中～各发电机是并联在一起运行的。并列运行的同步发电机～其转子以相同的电角速度旋转～称之为同步运行。 3、同步发电机的并列方法分为准同期并列和自同期并列两种。 4、在电力系统正常运行情况下～一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行。 ff= ,,,,=0U= UGXGXeGX5、准同期并列的理想条件: 或,即频率相等,、,即电压幅值相等,、 ,即相角差为零,。 6、在准同期并列的理想条件下同步发电机并入电网～其并列合闸的冲击电流等于零～并列后发电机与电网立即进入同步运行～不发生任何扰动现象。 7、准同期并列主要是对脉动电压和滑差角频率进行检测和控制～并选择合适的时间发出合闸信号～使合闸瞬间的脉动电压值在允许值以内。 8、脉动电压波形中载有准同期并列所需监测的信息——电压幅值差、频率差以及相角差随时间变化的规律。 9、准同期并列装臵的控制单元主要包括:频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元。 10、在准同期并列操作中～按提前量的不同～准同期并列装臵可分为恒定越前相角和恒定越前时间两种原理。 11、恒定越前时间准同期并列装臵中的合闸信号控制单元由滑差角频率检测、电压差检测和越前时间信号等环节组成。 12、包含同步条件信息量的电压称为整步电压。 13、自动并列装臵检测并列条件的电压常称为整步电压。 14、并列断路器两侧电压瞬时值之差称为滑差电压。 15、线性整步电压只反映机端电压和网侧电压间的相角差特性～而与它们的电压幅值无关。 16、频率差调整的任务是将待并发电机的频率调整到接近于电网频率～使频率差趋向并列条件允许的范围～以促成并列的实现。 17、电压差调整的任务是在并列操作过程中自动调节待并发电机的电压值～使电压差条件符合并列的要求。 18、同步发电机的准同期装臵按自动化程度可以分为半自动准同期并列装臵、自动准同期并列装臵。 三、简答题 1、何谓“并列操作”, 答:电力系统中的负荷随机变化～为保证电能质量～并满足安全和经济运行的要求～需经常将发电机投入和退出运行～把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节～在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列～这样的操作过程称为并列操作。 2、同步发电机组并列时遵循什么原则, 答:? 并列断路器合闸时～冲击电流应尽可能小～其瞬时最大值一般不超过1~2倍的额 定电流,? 发电机组并入电网后～应能迅速进入同步运行状态～其暂态过程要短～以减小对电力系统的扰动。 3、同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么,实际条件是什么, 答:理想条件:频率相等～电压幅值相等～相角差为零。 实际条件:? 频率差不应超过额定频率的?0.2,，?0.5,,? 电压差不应超过额定电压的?5,，?10,,? 在断路器合闸瞬间～待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零～误差不应大于10?。 4、什么是准同期并列,什么是自同期并列, 答:准同期并列:发电机在并列合闸前已加励磁～当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时～将发电机断路器合闸～完成并列操作。 自同期并列:将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统～随后给发电机加上励磁～在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉入同步～完成并列操作。 5、什么是滑差、滑差频率、滑差周期,它们之间有什么关系, 表示, 答:滑差:并列断路器两侧发电机电压角频率与系统电压角频率之差～用,s 滑差频率:并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差～用表示, fs 滑差周期:并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化360?所用的时间～用表示。 Ts 关系:,,2,，f T,1f,2,, sssss 6、在自动准同期并列过程中～? 滑差角频率为常数～? 滑差角频率等速变化～? 滑差角频率的一阶导数等加速变化～分别代表并列过程中的什么现象, 答:? 滑差角频率为常数～表示电网和待并机组的频率稳定,? 滑差角频率等速变化～表示待并机组按恒定加速度升速～发电机频率与电网频率逐渐接近,? 滑差角频率的一阶导数等加速变化～说明待并机组的转速尚未稳定～还在升速,或减速,之中。 7、什么是同步发电机自动准同期并列,有什么特点,适用什么场合, 答:同步发电机自动准同期并列是频率差、电压差和相角差都在允许的范围内时进行合闸的过程。其特点是并列时冲击电流小～不会引起系统电压降低,但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整～并列时间较长且操作复杂。 适用场合:由于准同步并列冲击电流小～不会引起系统电压降低～所以适用于正常情况下发电机的并列～是发电机的主要并列方式。但因为并列时间较长且操作复杂～故不适用紧 急情况的发电机并列。 8、同步发电机自动准同期并列时～不满足并列条件会产生什么后果,为什么, 答:发电机准同期并列时～如果不满足并列条件～将产生冲击电流～并引起发电机振荡～严重时～冲击电流产生的电动力会损坏发电机～振荡使发电机失步～甚至并列失败。 原因:通过相量图分析可知～并列瞬间存在电压差～将产生无功冲击电流～引起发电机定子绕组发热～或定子绕组端部在电动力作用下受损,并列瞬间存在相位差～将产生有功冲击电流～在发电机轴上产生冲击力矩～严重时损坏发电机,并列瞬间存在频率差。将产生振荡的冲击电流～使发电机产生振动～严重时导致发电机失步～造成并列不成功。 9、说明同步发电机采用自动准同期方式并列时～产生冲击电流的原因～为什么要检查并列合闸时的滑差, 答:产生冲击电流的原因:并列瞬间存在电压差、频率差、相位差。 检查滑差的原因:如果发电机在滑差不为零的情况下并入电网～立即周期性地带上正的、负的有功功率～对转子产生制动、加速的力矩～使发电机产生振动～遭受振荡冲击。如果滑差较大～则振荡周期较短～振荡强烈～严重时导致发电机失步～造成并列不成功。同时～如果断路器合闸存在动作时间误差～较大的滑差还会造成较大的合闸相角误差～相应产生冲击电流。 10、为什么频率差过大时发电机可能并列不成功, 答:发电机并列合闸时～如果存在频率差～将产生振荡的冲击电流～振荡周期就是滑差周期～即频率差的大小～决定着冲击电流的振荡周期。 如果频率差较小～滑差周期长～则经过一定的振荡过程～发电机进入同步运行～并列成功,如果频率差过大～滑差周期短～可能导致发电机失步～造成并列失败。 11、在数字式自动并列装臵中～如何进行相角差的实时检测,说明其工作原理。 uu答:把电压互感器二次侧、的交流电压信号转换成同频、同相的两个方波～把这两Gx 个方波信号接到异或门～当两个方波输入电平不同时～异或门的输出为高电平～用于控制可 ,编程定时计数器的计数时间～其计数值N即与两波形间的相角差相对应。CPU可读取矩e ,(t)形波的宽度N值～求得两电压间相角差的变化轨迹。 e 12、利用线性整步电压如何检测发电机是否满足准同期并列条件, 答:线性整步电压含有频率差、相位差的信息～但不含有电压差的信息。 线性整步电压的周期是滑差周期～能够反映频差的大小,线性整步电压随时间变化过程对应相位差的变化过程～所以利用其周期可以检测是否满足频率差的调节～利用电压随时间变化过程确定合闸时刻使相位差满足条件。但需利用其他方法检测电压差是否满足。 13、利用正弦整步电压如何检测发电机是否满足准同期并列条件, 答:正弦整步电压含有电压差、频率差、相位差的信息。 正弦整步电压的最小值是电压差,正弦整步电压的周期是滑差周期～能够反映频差的大小,正弦整步电压随时间变化过程对应相位差的变化过程。所以～利用正弦整步电压的最小值检测是否满足电压差条件～利用正弦整步电压的周期检测是否满足频率差的条件～利用正弦整步电压随时间变化过程确定合闸时刻～使相位差满足条件。 14、何谓“恒定导前时间”, 答:恒定导前时间t为从发出合闸脉冲起到断路主触头闭合止中间所有元件动作时间之ad 0和～其中主要为并列断路器的合闸时间～一般约为0.1~0.7s。为使断路器主触头闭合时～,,0e导前时间t应不随频差、压差而变～是一个固定的数值。 ad 15、断路器合闸脉冲的导前时间应怎么考虑,为什么是恒定导前时间, 答:断路器合闸脉冲的导前时间是为了使断路器主触头闭合瞬间～发电机电压和系统电 0压之间的相位差。合闸脉冲的导前时间应等于从发出合闸脉冲命令起到合闸断路器主,,0e 触头闭合止～中间所有元件动作时间之和～其中主要为断路器的合闸时间。 由于断路器的合闸时间是本身固有的、固定不变的～所以导前时间也不应随频差、压差变化～应也是一个固定值～即恒定导前时间。 16、合闸脉冲为什么需要导前时间, 答:同步发电机准同期并列要求～并列合闸瞬间机端电压和网侧电压之间的相位差应,e等于零～考虑到并列断路器都有一个合闸时间～所以自动准同步装臵发出合闸脉冲命令～应 0该相对于有一个提前量～即合闸脉冲需要导前时间。 ,,0e 17、为什么自同期并列产生很大的冲击电流, 答:自同步并列～在发电机断路器合闸前～发电机未加励磁～因此合闸瞬间相当于系统电压经发电机次暂态电抗短路～必然产生很大的冲击电流～此冲击电流随着发电机加上励磁～在发电机电压建立以后消失。 四、计算题 1、已知:两个区域电网的等值机系统如下图所示～其电压幅值相等～频率分别为:f,50，0.1costf,50，0.1sin2tHz～Hz～现准备进行恒定越前时间准同期互联操作～设远12 程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒～求调度中心发出合闸信号的时刻。 答:合闸相角差表达式为: ,,,,,ffftt,2,2(,),0.2cos,0.2sin2,es12 ,,,,0.1,,,,e01020, 先不考虑提前量～则有: ,,[0.2,cost,0.2,sin2t]dt，,,0.2,sint，0.1,cos2t，0.1,,0ee0, 15,222sincos212sin12sin1sinsin10sin t，t，,t，,t，,t,t,,,t,2 t,2k,，3.8078t,2k,,0.6662或 ～～…… t,3.8078t,5.616912 考虑时间提前量0.14秒～则调度中心发出合闸信号的时刻可为:3.6678秒～5.4769秒～等等。 ,u,105sin(314t，)2、已知待并发电机组电压伏～系统电压伏。试求:? u,104sin(315t)sG2试画出t=0时电压矢量图,? 计算相角差首次等于零时的t,? 若整定导前时间tad=0.2 秒～计算合闸命令发出时刻的t和对应的导前角,? 若准同步装臵、断路器等各种误差时间之和最大为0.03秒～计算最大合闸误差角。 ,解:? 已知U,104V～U,105V～t=0时～u的相角为0～u的相角等于～据此画GGss2出电压矢量图如下: ,? 相角差=0～即315t-,314t+,=0～ 2 ,则t= ,秒, 2 ,? 合闸命令发出时刻t导前同相点0.2秒～即t= -0.2,秒, 2 导前角=滑差角频率×导前时间=,315-314,×0.2=0.2,弧度, ? 合闸误差角=合闸误差时间×滑差角频率=0.03×,315-314,=0.03弧度 3、旋转坐标系中发电机的模型方程,Park方程,如下: ,,,,,，xixi,dddadf,,uri(1s),,，,，,dddq,, 磁链方程 电压方程 ,,xi,,qqq,,,uri,(1s),,,，，，,,,xi，xiqqdd,faddff, ,,d式中符号含义:ψ—磁链～i—电流～u—电压～d—直轴～q—交轴～f—励磁绕组～。 ,,dt ,u,Ucos,0.6,d2221已知:～～～。 I,i,i，ir,0,x,1,x,0.5,f*dqdqxuU,,sin,0.8ad*q, 假定恒同步转速、恒励磁～求发电机并入电网后的电流暂态过程。 ,di1,d,,,,,,,,ui0.6ddqq,,,,i，1,dd,dt2答: ,,,,0.5i,,di1qqq,,u,,，,,,i，1,0.8qqdd,2dt, 2did，i,0.4,0d2dt可得: 2ssjictctc，,,,,,,，，10cossind123有特征方程: i,2csint,2ccost,1.2q12则有 ii,,0c,,0.4,c,,0.6,c,0.4dq00123代入初始条件～则有: i,,0.4cost,0.6sint，0.4,d,i,,0.8sint，1.2cost,1.2q,所以有: 2222，，，，i,i，i,,0.4cost,0.6sint，0.4，,0.8sint，1.2cost,1.2dq 时间响应曲线如下所示: 第三章 同步发电机励磁自动控制系统 一、选择题 1、同步发电机励磁自动调节器是一种,A,。 A.自动调节装臵 B.自动操作装臵 C.安全自动装臵 D.继电保护装臵 2、同步发电机并网稳态运行时～调节励磁电流的大小将影响发电机输出的,A,。 A.电压和无功功率 B.电压和有功功率 C.频率和无功功率 D.频率和有功功率 3、对同步发电机励磁电流的基本要求是,B,。 A.直流电流且恒定 B.直流电流且可调 C.交流电流且恒定 D.交流电流且可调 4、同步发电机的励磁电流是,B,。 A.恒定的直流电流 B.可调的直流电流 C.恒定的交流电流 D.可调的交流电流 5、励磁功率单元向同步发电机转子提供,B,。 A. 交流电流 B.直流电流 C.交流电压 D.任何电压 6、同步发电机的空载电动势E与励磁电流I成,B,。 qEF A.余弦函数关系 B.正比关系 C.反比关系 D.正弦函数关系 7、下列四种类型的励磁调节器:?半导体型～?机电型～?电磁型～?微机型～按时间发展顺序排列应为,D,。 A.???? B.???? C.???? D.???? 8、同步发电机的励磁系统主要由以下两部分组成,A,。 A.励磁电源和励磁自动调节器 B.励磁机和励磁变压器 C.主励磁机和副励磁机 D.同步发电机和励磁变压器 9、同步发电机励磁系统主要由励磁电源和励磁自动调节两大部分构成～下列励磁系统部件中不属于励磁电源的部件是,D,。 A.交流励磁机 B.励磁变压器 C.晶闸管可控整流器 D.励磁系统稳定器 10、同步发电机励磁系统的控制部分～用以实现正常及事故情况下励磁电流自动调节的装臵称为,B,。 A.复式励磁装臵 B.自动励磁调节器 C.发电机稳定控制器 D.发电机自动灭磁装臵 11、无刷励磁取消了转子滑环～下面的励磁方式中～属于无刷励磁的是,C,。 A.直流励磁机供电的励磁方式 B.交流励磁机经静止二极管整流的励磁方式 C.交流励磁机经旋转二极管整流的励磁方式 D.自并励励磁方式 12、为提高励磁响应速度～交流主励磁机的频率一般为,B,。 A.50Hz B.100Hz C.400Hz D.1000Hz 13、用于大型发电机组的励磁系统主要是,C,。 A. 直流励磁机 B.交流励磁机 C.静止励磁 D.旋转励磁 14、能够有效地提高系统稳定的功率极限的装臵有,D,。 A. 调速器 B.变压器 C.继保装臵 D.励磁调节器 15、励磁调节器由基本控制和辅助控制两大部分组成～属于基本控制的是,C,。 A.电力系统稳定器 B.励磁系统稳定器 C.综合放大单元 D.励磁限制单元 励磁调节器中的调差单元的输入量是,B,。 16、 A.有功功率和无功功率 B.定子电压和定子电流 C.定子电压 D.定子电流 17、在励磁调节器中～综合放大单元的输出电压所控制的是,C,。 A. 调差单元 B.测量比较单元 C.移相触发单元 D.检测单元 18、最简单的励磁调节器的调节方式是,B,。 A. 微分调节 B.比例调节 C.比例微分调节 D.比例积分调节 19、大型发电机的转子励磁回路通常采用整流方式是,A,。 A. 三相桥式不可控整流 B.三相桥式半控整流 C.三相桥式全控整流 D.单相桥式不可控整流 20、在大中型同步发电机励磁系统中～普遍采用的可控整流桥是,D,。 A.单相半控整流桥 B.单相全控整流桥 C.三相半控整流桥 D.三相全控整流桥 021、三相全控整流桥带大电感负载情况下～控制角为90时其直流输出电压波形及其与横坐标轴围成的面积～具有以下特点,B,。 A.波形瞬时值有正有负～正面积比负面积大 B.波形瞬时值有正有负～正负面积相等 C.波形瞬时值都为正 D.波形瞬时值都为负 22、移相触发单元中的所谓“同步”～是指,C,。 A.发电机电压与系统电压同步 B.励磁电源电压与发电机电压同步 C.三相全控桥触发脉冲与励磁电源电压同步 D.三相全控桥触发脉冲与励磁电源电压同相 23、六相桥式整流电路的整流元件数为,B,。 A. 6 B.12 C.18 D.24 24、六相桥式整流电路输出的直流电压波形在一个工频周期内的波头数是,C,。 A.3个 B.6个 C.12个 D.24个 25、能保证三相半控桥式整流电路输出电压波形连续的触发控制角的范围是,B,。 A.0?~30? B.0?~60? C.60?~120? D.90?~120? 26、利用全控桥逆变灭磁时～其输出的直流电压,C,。 A.等于零 B.变成正弦交流电压 C.等于负值 D.等于正值 27、励磁绕组上的瞬时过电压～会,C,。 A.烧坏转子铁芯 B.危害系统运行的稳定性 C.危害励磁绕组绝缘 D.以上三项都有 28、励磁顶值电压是励磁功率单元在强励时可能提供的最高电压～该值与额定励磁电压之比称为强励倍数～其值一般为,B,。 A. 1~1.5 B.1.6~2 C.2~2.5 D.2.6~3 29、机端并联运行的各发电机组的调差特性,D,。 A.可以为负 B.可以为零 C.必须为零 D.必须为正 30、具有正调差特性的同步发电机～当输出的无功电流增大时～机端电压,D,。 A.不变 B.增大 C.以上两条都有可能 D.减小 31、为使无功负荷得到合理分配～两直接并联的同步发电机的外特性,D,。 A.都应当非常平缓 B.都应向右上翘 C.都应当是线性的 D.都应向右下倾～且完全重合 32、微机励磁调节器的优越性主要体现在,D,。 A.能够实现电压调节 B.能够实现逆变灭磁 C.能够实现无功分配 D.便于实现复杂控制和自检 二、填空题 1、电力系统在正常运行时～发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配。 2、当系统发生故障时～要求发电机迅速增大励磁电流～以维持电网的电压水平及稳定性。 3、同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。 4、整个励磁自动控制系统是由同步发电机、励磁功率单元及励磁调节器构成的一个反馈控制系统。 5、在电力系统正常运行或事故运行中～同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用。 6、同步发电机的励磁自动控制系统通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平。 7、在多机系统中～可以通过调节励磁电流来实现并联运行发电机组间无功功率的合理分配。 8、与无限大母线并联运行的机组～调节机组的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。 9、同步发电机励磁控制系统的任务:电压控制、控制无功功率的分配、提高同步发电机并联运行的稳定性、改善电力系统的运行条件和水轮发电机组要求实行强行减磁。 10、励磁顶值电压是励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压值。该值与额UEFq 定励磁电压之比称为强励倍数。 UEFN 11、当发电机电压下降较多时～励磁系统快速地将励磁电流和电压升到顶值的一种运行行为称为强励。 12、对发电机强励的基本要求是强励顶值电压高和励磁系统响应速度快。 13、同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源。为了满足正常运行要求～该电源必须具有足够的调节容量～并且要有一定的强励倍数和励磁电压响应速度。 14、励磁系统分为直流励磁机系统、交流励磁机系统和静止励磁,自并励,系统。 15、在自并励励磁系统中～励磁变压器并联在发电机端～且发电机向自已提供励磁功率。 16、在发电机自并励系统中采用三相桥式全控整流电路。 17、励磁调节器最基本的功能是调节发电机的端电压～常用的励磁调节器是比例式调节器～ U它的主要输入量是发电机端电压～其输出用来控制励磁功率单元。 G U18、比例式自动励磁调节器的基本调节特性是负斜率调节特性。当机端电压升高时～调节G EU器减小励磁电流～发电机的空载电动势随即减小～使下落到基准值附近。 qG 19、励磁调节器静特性的调整包括调差系数调整和外特性的平移。 20、几台发电机在同一母线上并联运行时～改变任何一台机组的励磁电流不仅影响该机组的无功电流～而且还影响同一母线上并联运行机组的无功电流～同时也引起母线电压的变化。 21、一台无差特性的机组可以和多台正调差特性的机组并联运行。在保持并联母线电压不变时～无功负荷增量全部由无差特性机组承担～这种分配方式极不合理。 22、两台正有差调节特性的发电机在公共母线上并联运行～当系统无功负荷波动时～其电压偏差相同。 23、两台调差系数不同的发电机在公共母线上并联运行～当系统无功负荷波动时～调差系数较小的发电机承担较多的无功负荷增量。 24、具有负调差特性的机组不能在公共母线上并联运行～两台无差调节特性的机组不能并联运行。 25、反馈型电压调节器按发电机电压与设定值之间的差值进行调节～属于闭环反馈控制～能较好地维持电压水平。 26、数字式励磁调节器由主控制单元、信息采集单元、控制输出、人机接口单元等四个部分组成。 27、半导体励磁调节器的基本环节包括:调差单元、测量比较单元、综合放大单元、移相触发单元。 三、简答题 1、何谓励磁系统, 答:供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。 2、同步发电机自动调节励磁系统的主要任务是什么, 答:? 系统正常运行条件下～维持发电机端或系统某点电压在给定水平,? 实现并联运行发电机组无功功率的合理分配,? 提高同步发电机并联运行的稳定性,? 改善电力系统的运行条件,? 对水轮发电机组在必要时强行减磁。 3、简述自动励磁调节器的工作原理。 UG答:根据发电机电压变化～把测得的发电机端电压经调差、测量比较环节与基准电压 UUUdeSMSM进行比较～得到正比于发电机电压变化量的～经综合放大环节得到～作用于移相 ,触发环节～控制晶闸管控制极上触发脉冲的变化～从而调节可控输出的励磁电流～使发电机端电压保持正常值。 UUU,,GGG当上升时～增大～励磁电流减少～使下降到正常值。反之～下降～减小～ UG励磁电流增大～使上升到正常值。 4、说明励磁系统对励磁调节器的要求。 答:? 系统正常运行时～励磁调节器应能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平,? 励磁调节器应能合理分配机组的无功功率,? 远距离输电的发电机组～为了能在人工稳定区域运行～要求励磁调节器没有失灵区,? 励磁调节器应能迅速反应系统故障、具备强行励磁等控制功能～以提高暂态稳定和改善系统运行条件,? 具有较小的时间常数～能迅速响应输入信息的变化,? 励磁调节器正常工作与否～直接影响到发电机组的安全运行～因此要求能够长期可靠工作。 5、简述静止励磁系统的优点。 答:? 励磁系统接线和设备比较简单～无转动部分～维护费用省～可靠性高,? 不需要同轴励磁机～可缩短主轴长度～这样可减小基建投资,? 直接用晶闸管控制转子电压～可获得很快的励磁电压响应速度～可近似认为具有阶跃函数那样的响应速度,? 由发电机端取得励磁能量～当机组甩负荷时静止励磁系统机组的过电压就低。 6、对励磁调节器静态特性调整的基本要求是什么, 发电机组间无功功率的合理分配,? 保证发电机在投入和退出答:? 保证并联运行的 运行时～能平稳地转移无功负荷～而不致发生无功功率的冲击。 7、励磁调节器静态特性调整的内容有哪些,如何实现, 答:? 励磁调节器静特性调整包括调差系数的调整和外特性的平移。? 利用励磁调节器中的调差单元进行发电机外特性的调差系数的调整,调整励磁调节器中发电机基准电压值的大小～以平移发电机的外特性。 8、根据励磁调节器的静态工作特性～分析励磁调节器是如何具有维持机端电压保持不变的能力, 答:由励磁调节器的静态工作特性可知～在励磁调节器的工作区内～当U升高～IGAER就急剧减小～当U降低～I就急剧增加～使发电机端电压趋近于额定电压～在工作区内发GAER 电机电压变化极小～所以励磁调节器有维持机端电压保持不变的能力。另外～当电力系统发生短路故障时～机端电压极度降低～此时I迅速增大～起到强励作用。 AER 9、三相全控桥式整流电路在什么条件下处于整流状态和逆变状态,整流和逆变状态有何作用, 答:三相全控桥式整流电路的控制角α在0?~90?时～电路工作在整流状态～将交流转为直流,α在90?~180?时～电路工作在逆变状态～将直流转为交流。 整流状态主要用于对发电机的励磁,逆变状态主要用于对发电机的灭磁。 10、画出三相全控桥式整流电路～哪些晶闸管为共阳极组～哪些为共阴极组? 答:VTHl、VTH3、VTH5为共阴组～VTH2、VTH4、VTH6为共阳组。 11、何谓三相全控桥式整流电路的逆变状态,实现逆变的条件是什么, 答:三相全控桥式整流电路的逆变状态:将直流转变为交流～也就是当三相全控整流桥的控制角α> 90?时～将负载电感L中储存的能量反馈给交流电源～使负载电感L中的磁场能量很快释放掉。 逆变的条件:负载必须是电感性负载～且原来储存能量～即三相全控桥原来工作在整流工作状态,控制角α 应在90?~180?之间～三相全控桥的输出电压平均值为负值,逆变时～交流侧电源不能消失。 12、续流二极管的作用 答:为了防止失控现象的发生～在电感性负载两端并接一反向续流二极管V1～在晶闸管电压过零关断时～电感两端的反电动势经续流二极管形成电流回路～由于续流二极管两端电压甚低～接近于零～从而保证晶闸管能可靠关断～显然续流二极管选择正向压降小的～以确定保晶闸管的可靠关断。 13、何谓调差系数,两台并联运行的发电机～为使无功负荷按机组容量分配～调差系数应有什么要求, 答:调差系数δ是指无功电流由零增加到额定值时发电机电压的相对变化～δ的大小表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力。 由于两台正调差特性机组并联运行时～无功负荷分配与调差系数成反比。因此～两台并联运行的发电机～为使无功负荷按机组容量分配～容量大的机组～其调差系数取小些,容量小的机组～其调差系数取大些。 14、何谓强励,强励的基本作用是什么,衡量强励性能的指标是什么, 答:强励:电力系统短路故障母线电压降低时～为提高电力系统的稳定性～迅速将发电机励磁增加到最大值。 强励的基本作用是:有利于电力系统的稳定运行,有助于继电保护的正确动作,有助于缩短电力系统短路故障切除后母线电压的恢复时间,并有助于用户电动机的自起动过程。 衡量强励性能的指标是强励倍数和励磁电压响应比。 15、为何负调差特性的发电机在机端不能直接并联运行而经变压器后允许并联呢, 答:根据机端直接并联运行的发电机组对外特性的要求可知～负调差特性的发电机不能参与并联运行～正调差特性的发电机可以稳定运行。但是～负调差特性的发电机经变压器后～补偿变压器阻抗上的压降～所以在并联点仍具有正调差特性～因此～能够稳定运行且提高并联点的电压水平。 16、水轮机发电机组为什么要强行减磁 答: 当水轮发电机组发生故障突然跳闸时～由于它的调速系统具有较大的惯性～不能迅速关闭导水叶～因而会使转速急剧上升。如果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流～则发电机电压有可能升高到危及定子绝缘的程度。因此～在这种情况下～要求励磁自动控制系统能实现强行减磁。 17、发电机在失磁后可能导致失步～进入异步发电运行状态～简述此时对系统和发电机自身的影响。 答:发电机在异步运行下～在向系统送出有功功率的同时～还从系统吸收无功功率～对系统和发电机本身产生如下不良影响:? 发电机失步～在转子和励磁回路中产生差频电流～使转子铁芯～转子绕组及其他励磁回路产生附加损耗～引起过热。? 正常运行时～发电机要向系统输出无功功率,失磁后～要从系统吸收无功功率。如果系统无功储备不足～将引起系统电压下降～甚至造成因电压崩溃而使系统瓦解。? 并网的其他发电机力图补偿上述无功差额～容易造成过电流。 18、励磁调节器的辅助控制功能有哪些,辅助控制与正常情况下的自动控制有何区别, 答:励磁调节器的辅助控制功能有瞬时电流限制、最大励磁限制、最小励磁限制、电压/频率,V/Hz,限制器、发电机失磁监控等。 辅助控制不参与正常情况下的自动控制～仅在发生非正常运行工况、需要励磁调节器具有某些特有的限制功能时～通过信号综合放大器中的竞比电路～闭锁正常的电压控制～使相应的限制器起控制作用。 四、计算分析题 1、某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行～1号机额定功率为25MW～2号机的额定功率为50MW。两台机的功率因数都为0.85。励磁调节器的调差系数为0.05。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们的总无功容量的20%～问各机组承担的无功负荷增量是多少～母线上的电压波动是多少, QPtgtgM,,,,25(arccos0.85)15.49(var)GNGN111解: 1号机额定无功功率 QPtgtgM,,,,50(arccos0.85)30.99(var)GNGN2222号机额定无功功率 ,,因为两台机的调差系数均为0.05～所以公用母线上等值机的调差系数也为0.05。 ,,,,,,，,,UQ,0.050.20.01**,,母线电压波动 ,,U0.01*,,,,,,Q0.2G1*,0.051各机组无功负荷波动量 ,,,,，,QQQM0.215.493.10(var)GGGN11*1 ,,U0.01*,,,,,,Q0.2G2*,0.05, ,,,,，,QQQM0.230.996.20(var)GGGN22*2 1号机组无功负荷增加3.10Mvar～2号机组的无功负荷增加6.2Mvar。因为调差系数相等～无功的波动量与它们的容量成比例。母线上的电压降低了0.01U。 N 2、某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行～1号机的额定功率为25MW～2号机的额定功率为50MW。两台机组的额定功率因数都是0.85。2号机励磁调节器调差系数为0.05～1号机为无差调节特性。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总无功容量的20,～问各机组承担的无功负荷增量是多少,母线上的电压波动是多少,若电厂无功增量为它们总无功容量的60,～情况又如何, QPtgtgM,,,,25(arccos0.85)15.49(var)GNGN111解: 1号机额定无功功率 1号机额定视在功率:S,P/cos,,25/0.85,29.41,MVA, G1eG1e1 ，，2号机额定无功功率:Q,Ptg,,50tgarccos0.85,30.99,Mvar, G2eG2e2 因为1号机为无差调节特性～所以1号机将尽其所能承担无功功率的增量～如果1号机能承担无功功率的全部增量,即其值小于额定视在功率,～则母线电压保持不变。 当电厂无功增量为总无功容量的20,时: ，，，，,Q,0.2*Q，Q,0.2*15.49，30.99,9.3,S GG1eG2eG1e ,U,0? 1号机承担无功功率的全部增量9.3Mvar～母线电压保持不变～即。 , 当电厂无功增量为总无功容量的60,时: ，，，，,Q,0.2*Q，Q,0.6*15.49，30.99,27.89,S GG1eG2eG1e ,U,0? 1号机承担无功功率的全部增量27.89Mvar～母线电压保持不变～即。 ,3、试分析当发电机投入或退出系统运行时～应如何调整其外特性。 答:设系统电压为U～外特性曲线3与U轴相交于U。 MGM 发电机投入运行时～只要使它的外特性处于3的位臵～待机组并入系统后再进行向上移动特性的操作～使无功电流逐渐增加到运行要求值, 发电机退出运行时～只需将其外特性向下移动到3的位臵～机组就可平稳退出运行～不会发生无功功率的突变。 第四章 励磁控制系统的动态特性 1、我国大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件,GB 7409-1987,对同步发电机动态响应的技术指标有何规定, 答:? 同步发电机在空载额定电压情况下～当电压给定阶跃响应为?10%时～发电机电压超调量应不大于阶跃量的50%～摆动次数不超过3次～调节时间不超过10s。 ? 当同步发电机突然零起升压时～自动电压调节器应保证其端电压超调量不得超过额定值的15%～调节时间应不大于10s～电压摆动次数不大于3次。 2、何谓励磁系统稳定器,结合励磁系统稳定器电路说明其作用, 答:励磁系统稳定器是作为改善发电机空载运行稳定性的重要部件。 改变电位器R、R可改变微分时间常数～改变R可改变励磁系统稳定器的增益,A1135 输出励磁机磁场电流速率信号到电压测量比较单元的输入端～当磁场电流跃增时～励磁系统稳定器输出正微分信号～使电压测量比较单元瞬时输出负信号去减弱励磁机磁场电流。反之～则增强励磁机磁场电流～而在稳态运行时励磁系统稳定器无输出～从而构成了软反馈～改善了系统阻尼特性。 3、说明电力系统低频振荡产生的原因及电力系统稳定器的作用。 答:原因:? 励磁调节器按电压偏差比例调节,? 励磁控制系统具有惯性。 作用:采用电力系统稳定器去产生正阻尼转矩以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩～能够有效地抑制远距离输电系统中的低频振荡～从而改善了电力系统稳定性。 4、励磁系统为何要采用电力系统稳定器,PSS,,PSS的作用是什么, 答:由于常规的励磁调节器是按电压偏差比例调节～而且励磁控制系统存在惯性～因此在长距离、重负荷的电力系统中～励磁系统会减弱系统的阻尼能力～即降低发电机的阻尼转矩,负阻尼效应,～使系统的动态性能变坏～从而引起电力系统低频振荡。为了保证励磁控制系统维持电压稳定的基本功能～又能消除负阻尼效应～提高电力系统的动态稳定性～励磁系统常采用PSS来达到这一目的。 PSS的作用是产生正阻尼转矩～抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩～提高电力系统的动态稳定性。 第五章 电力系统频率及有功功率的自动调节 一、选择题 1、电力系统频率和有功功率自动调节的目的是,B,。 A.在系统事故状态下维持频率在额定值 B.在系统正常运行状态下维持频率在额定值 C.在系统事故状态下阻止频率下降 D.在系统各种情况下阻止频率下降 2、并联运行的机组～欲保持稳定运行状态～各机组的频率需要,A,。 A.相同 B.各不相同 C.一部分相同～一部分不同 D.稳定 3、按对电力系统频率起的作用由大到小对负荷进行排序为,D,。 A.白炽灯、卷扬机、通风机 B.卷扬机、白炽灯、通风机 C.卷扬机、通风机、白炽灯 D.通风机、卷扬机、白炽灯 4、负荷调节效应对电力系统频率具有自动调节作用～有益于电力系统频率的稳定。若功率相 同～则对电力系统频率的稳定作用最大的负荷是,A,。 A.白炽灯 B.金属切削机床 C.电解槽 D.通风机 C,。 5、如果保持原负荷不变～另外再增加一定数量的白炽灯负荷～则负荷的调节效应系数会, A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定 6、一般情况下～电力系统负荷调节效应系数K的大小为,B,。 A.0，1 B.1，3 C.3，5 D.5，7 7、下列哪种情况会引起电力系统频率增加? ,D,。 A.增加发电机无功出力 B.减少发电机有功出力 C.减少发电机无功出力 D.增加发电机有功出力 8、电力系统频率低于额定频率运行时～反映电力系统的,B,。 A.有功功率供过于求 B.有功功率供不应求 C.无功功率供过于求 D.无功功率供不应求 9、电力系统频率高于额定频率运行时～反映电力系统,A,。 A.有功功率供过于求 B.有功功率供不应求 C.无功功率供过于求 D.无功功率供不应求 10、造成电力系统频率上升的原因是,C,。 A.无功功率过剩 B.无功功率不足 C.有功功率过剩 D.有功功率不足 11、造成电力系统频率下降的原因是,D,。 A.无功功率过剩 B.无功功率不足 C.有功功率过剩 D.有功功率不足 12、电力系统发生有功功率缺额时～系统频率会,C,。 A. 升高 B.不变 C.降低 D.无法判断 13、设某台汽轮发电机与无穷大系统并列运行～当调节该汽轮机进汽门大小时～可改变该发电机组输出的,C,。 A.电压 B.频率 C.有功功率 D.无功功率 14、电力系统频率的调整是指,A,。 A.频率的一次调整和根据频率偏差进行的二次调整 B.根据频率偏差进行的二次调整 C.频率的一次调整 D.根据日负荷计划曲线进行的二次调整 15、频率的二次调节的实现方式是改变调速系统的,A,。 A.速度给定值 B.速度变动率 C.PID参数 D.迟缓率 16、若只有频率的一次调节～没有频率的二次调节～则当负荷增加时～系统运行点有功功率,C,。 A.减小且频率上升 B.减小且频率下降 C.增加且频率下降 D.增加且频率上升 17、承担电力系统频率二次调整任务的发电厂称为,C,。 A.基荷电厂 B.调峰电厂 C.调频电厂 D.补偿电厂 18、调频电厂一般选择,C,。 A.核电厂 B.大容量机组的火力发电厂 C.丰水期的水电厂 D.非丰水期的水电厂 19、不能作为调频机组使用的发电机组是,B,。 A.水轮发电机组 B.抽水蓄能机组 C.核电机组 D.中小容量的火电机组 20、经升压变压器后并联的发电机组～对并联运行点而言～其调差系数,A,。 A.可以为负 B.必须为负 C.可以为零 D.应该为正 21、有功负荷的静态频率特性曲线是,A,。 A.单调上升的 B.单调下降的 C.水平直线 D.垂直直线 22、欲平移同步发电机的外特性曲线～需改变,C,。 A.调差系数的大小 B.调差系数的正负 C.发电机基准电压 D.强励倍数 23、电力系统中～可直接在机端并联运行的两台发电机组的调差系数必须为:1台正调差～另1台,C,。 A.为零调差 B.为负调差 C.也为正调差 D.调差无特别限制 24、发电机调速系统若按恒功率,P=常数,特性运行时～此时的静态特性曲线是P-f平面上的一条,A,。 A.水平直线 B.向右上角上翘的直线 C.向右下角下倾的直线 D.上下垂直的直线 25、调速系统的迟缓现象～可用迟缓率,或称不灵敏度,ε来描述～实用中迟缓率ε,D,。 A.取值大小与运行无关 B.越大对运行越有利 C.越小对运行越有利 D.取值适中对运行更有利 二、填空题 1、电力系统对频率的要求比对电压的要求更为严格～通常频率与额定值的偏差不超过,0.2Hz。 一致的运2、频率是电能质量的重要指标之一～在稳态条件下～电力系统的频率是一个全系统行参数。 3、系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致～因此调频与有功功率调节是不可分开的。 4、电力系统频率的变化～对生产率以及发电厂间的负荷分配都有直接的影响。、 5、负荷的频率调节效应系数K是电力系统调度部门要求掌握的一个数据。调度部门知道了L* K的大小～即可得到频率偏移量和功率调节量之间的关系。 L* 6、发电机组的转速调整是由原动机的调速系统来实现的。 7、当发电机组未配臵调速器时～其输出功率的最大值是在额定条件下出现的。 8、在电力系统中～所有机组的调速器都为有差调节～由它们共同承担负荷的波动。 9、调速器通常分为机械液压调速器和电气液压调速器,按照控制规律划分～又可以分为比例积分调速器和比例-积分-微分调速器等。 10、功率-频率电液调速系统主要由转速测量、功率测量、转速和功率给定环节～电量放大器和电液转换器及液压系统等部件构成。 11、电力系统的频率和有功功率调节系统主要是由调速器、发电机组和电网等环节组成。 12、调度一般将运行电厂分为调频厂、调峰厂和带基本负荷的发电厂三类。 13、带基本负荷的发电厂一般由经济性能好的高参数火电厂、水电厂和核电厂担任。 14、调峰电厂一般由经济性能较差的机组担任。 15、调频电厂承担计划外负荷～为保证调频任务的完成～系统中需要备有足够容量的调频机组～还须具有一定的调整速度以适应负荷的变化。 16、电力系统中实现频率和有功功率自动调节的方法有:主导发电机法、同步时间法和联合自动调频法。 17、联合电力系统调频方式包括:恒定频率控制、恒定交换功率控制和频率联络线功率偏差控制。 18、电力系统的频率调节涉及系统中有功功率平衡和潮流分布。 19、汽轮发电机组包括锅炉、汽轮机、发电机。 三、简答题 1、画出负荷的静态频率特性～简述负荷的频率调节效应。 答: 当系统内机组的输入功率和负荷功率间失去平衡而引起系统频率波动时～系统负荷也参与了对频率的调节～它的特性有利于系统中有功功率在新的频率值下重新获得平衡。这种现象称为负荷的频率调节效应。 2、发电机机组间的有功功率分配与其调差系数有何关系, 答:发电机组输出功率的增量与调差系数成反比～调差系数小的承担较大的有功功率增量～调差系数大的承担较小的有功功率增量。 3、调速器通常分为哪些类型,它们各有什么特点, 答:调速器通常分为机械液压调速器和电气液压调速器两类。 机械液压调速器只按转速,频率,偏差产生控制作用～原理简单～易于理解,电气液压调速器具有的优点主要有:? 灵敏度高～调节速度快～调节精度高～机组甩负荷时转速的过调量小,? 容易实现各种信号的综合调节.有利于综合自动控制,? 参数整定灵活方便～可在运行中改变参数～并便于增添改善动态性能指标的校正控制部件,? 体积小～检修维护方便。 4、电力系统为什么分一次调频和二次调频,有什么区别, 答:电力系统稳态运行时的频率调整可以通过频率的一次调频和二次调频实现。 当系统负荷发生变化时～系统中各发电机组均按自身的静态调节特性～不分先后同时通过各自的调速器系统进行调节～即一次调频。当负荷变动较大时～一次调频结束时的系统稳态频率可能偏离频率额定值较大。如要使频率回到额定值附近～必须移动静态调节特性～改变调速系统的给定值～即通过二次调频来实现。 一次调频是通过调速器调节系统来实现～其调节结果是发电机组的功率-频率特性曲线不变～调整结束时系统稳态频率与频率额定值偏差较大～属于有差调节,二次调频是通过调频器调节系统来实现～其调节结果是发电机组的功率-频率特性曲线平移～调整结束时系统的额定频率值偏差很小或趋于零～可实现无差调节。 5、电力系统实现二次调频有哪些方法,各有何优缺点, 答:? 主导发电机法:在调频厂中一台主导机组上装设无差调频器～在其他机组上装设有功功率调整器,调节简单～容易实现～且有好几台机组一起承担系统负荷变动,但开始时只有一台主导机先行调节～调节过程缓慢。协助调频机组与主导机组在同一电厂较易实施～只适用于中小型电力系统。 ? 同步时间法:按频率偏差的积分值来进行调节,采用集中调频方式～可适用于众多电厂参与调频。调节速度较缓慢～且能保证频率的瞬时偏差在规定的范围内～需与频率的瞬时偏差相结合。且计划外的负荷越大～频率累积误差也越大。 ? 联合自动调频:调节控制优化～可全面完成调频经济功率分配方面的任务～系统的潮流分布符合经济、安全原则。 6、电力系统自动调频的任务是什么,对调频系统有哪些要求, 答:电力系统自动调频的任务主要是对系统的频率进行监视和控制～及时调整发电机组的出力～使系统的有功功率达到新的平衡～保证系统频率在规定范围内。此外～在满足频率质量的前提下～还要考虑如何使发电成本最小～即按经济原则在电厂和机组间分配有功负荷～以达到电力系统的经济运行。 调频系统应有足够的调整容量、调整精度和调整速度。 7、电力系统调频厂的主要任务是什么,对调频厂的选择有什么要求, 答:调频电厂的主要任务是实现频率的二次调整～调频厂一般是带系统计划外的负荷。 对调频电厂的选择要求是:应有足够的调整容量～并且有足够快的调整速度。一般来说系统中有水电厂时应选水电厂作调频电厂～没有水电厂或水电厂不宜作调频电厂时,如洪水期,～则选中温中压火电厂作调频电厂。在一个系统中～如果一个调频电厂的调整容量不够时～ 则可选择几个调频电厂～并规定它们的调整频率范围和顺序。 8、什么是电力系统集中式联合调频,集中式联合调频有何优点, 答:集中式联合调频是从全系统的角度确定各调频机组的调节量～其主要过程是:将系统中各发电机组的实发功率、系统各线路潮流、各节点电压等由各厂站端的远动装臵送到调度中心～形成实时数据库～调度中心计算机的相关软件按预定的数学模型和调节准则确定各调频电厂或调频机组的调节量～并通过远动通道把调节指令发送到各厂站调频机组的控制器～使各调频机组按指令执行有功功率的调节。 其优点是:维持系统频率为额定值～保证电能质量～易于实现综合优化控制～使系统的潮流分布符合经济、安全等原则。 9、电网调度自动化系统中～自动发电控制,AGC,软件的主要任务有哪些,说明AGC的工作原理。 答:AGC软件的主要任务:? 维持系统频率为额定值～在正常稳态情况下～其频率偏差在0.05，0.2Hz范围内,? 控制地区电网间联络线的交换功率与计划值相等～实现各地区有功功率的就地平衡,? 在安全运行前提下～所管辖的系统范围内～机组间负荷实现经济分配。 工作原理:AGC所需信息由各厂站侧的远动装臵送到调度中心形成实时数据库。AGC软件按预定数学模型和调节准则确定各调频厂,或机组,的调节量～通过远动下行通道把指令送到各厂站。 四、计算题 1、某电力系统中～与f 0次方、1次方、2次方及3次方成比例的负荷分别占30%、40%、10%和20%～且当f = 50Hz时系统总的有功负荷为3200MW,包括有功网损,。 试求:? 当f = 47Hz时～负荷变化的百分数及相应的K和K, LL* ? 当f = 52Hz时～负荷变化的百分数及相应的K和K, LL* ? 若f = 50Hz时～系统总的有功负荷为3600MW,包括有功网损,～则上述两种情形的K又是多大, L 47f,,0.94解:? 当f=47Hz时～ *50 由式,5-4,可以求出当频率下降到47Hz时系统的负荷为: 2323,，，，，，，0.30.40.940.10.940.20.94Paafafaf,，，， L*01*2*3* ,，，，,0.30.3760.0880.1660.930 ,,,，,P%(10.930)1007则 L ,P%7L于是 K,,,1.17*L,f%6 P3200LN KKMWHz,，,，,1.1774.88(/)*LLf50N 52? 当f=52Hz时～ f,,1.04*50 2323 ,0.3，0.4，1.04，0.1，1.04，0.2，1.04,1.05Paafafaf,，，，L*01*2*3* 则 ,P%,(1.05,1)，100,5L ,P%5L于是 K,,,1.25*L,f%4 P3200LN K,K，,1.25，,80.0(MW/H)LL*Zf50N ? 当时～ P,3600MWLN P3600LN K,K，,1.17，,84.24(MW/H)LL*Zf50N P3600LN K,K，,1.25，,90.0(MW/H)LL*Zf50N 2、设A、B两区域系统通过联络线相连～两系统的单位调节功率,=, =1250MW/Hz～它AB 们的负荷增量分别是,P =100MW～,P =50MW。在下面三种情况下～? A、B系统均LALB 装设按频率及联络线路功率调整的自动调频,? A系统有自动调频～B系统无自动调频,? ''''A、B系统均无自动调频。求、,P、和。 ,f,P,PtGAGB解:? A、B系统均按调节准则,,f，,P,0自动调频时～ t ,P,,P,0 ,f,,f,,f,0tAtBAB '''' ,P,,P,100MW,P,,P,50MWGALAGBLB ,,f，,P,0? A系统均按调节准则自动调频～B系统无二次调频时～ t 150,f,,,P,,,,0.02Hz LB,,，2500AB ,1B,P,,P,，50,25MW tALB,,，2AB '''',P,,P,100MW ,P,0GALAGB ? A、B系统无二次调频时～ ,P，,P100，50LALB,f,,,,,,0.06Hz ,,，2500AB ,P,,P50LALB ,P,,,,,,25MWtA22 '''' ,P,,P,0GAGB 第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置 一、选择题 1、属于电力系统安控装臵的是,B,。 A.自动准同期装臵 B.自动低频减载装臵 C.励磁调节器 D.调速器 2、自动低频减载装臵是电力系统在,A,。 A.事故情况下解决有功功率缺额的一种技术措施 B.正常情况下解决有功功率缺额的一种技术措施 C.事故情况下解决无功功率缺额的一种技术措施 D.正常情况下解决无功功率缺额的一种技术措施 3、系统频率崩溃的主要原因是,A,。 A.厂用电输出功率随频率下降 B.系统振荡 C.发电机失磁 D.继电保护拒动或误动 4、低频减载装臵正确地全部切除所挂接的负荷之后～电力系统频率通常会,C,。 A.大于50Hz B.等于50Hz C.在恢复频率附近 D.在末级动作频率附近 5、电力系统出现较大有功缺额并立即切除部分负荷后～一定会出现的现象是,B,。 A.频率上升 B.频率变化率减缓 C.频率不升不降 D.频率继续下降 6、自动低频减载装臵动作后希望系统频率恢复到,B,。 A.49.5Hz以下 B.49.5，50Hz C.50Hz D.50Hz以上 ,P,P7、电力系统可能出现的最大有功功率缺额与自动低频减载装臵的切除负荷总量hmaxLmax的关系为,A,。 ,P,P,P,P,P,PA. > B.< C.= D.不相关 hmaxLmaxhmaxLmaxhmaxLmax 8、在以高温高压火电厂为主的电力系统中～自动低频减载装臵的末级动作频率一般为,B,。 A.45~45.5Hz B. 46~46.5Hz C. 47~47.5Hz D. 48~48.5Hz 9、自动低频减载装臵的基本级动作延时一般为,A,。 A.0.1~0.2秒 B.0.2~0.5秒 C.0.5~1.0秒 D.1.0~1.5秒 10、我国电力系统220kV及以上线路的故障类型中～有接近90%的故障是,D,。 A. 三相短路 B.两相短路 C.两相接地短路 D.单相接地短路 11、在330kV~500kV线路中～一般情况下应装设,C,。 A.单相自动重合闸装臵 B.三相自动重合闸装臵 C.综合自动重合闸装臵 D.单相和三相自动重合闸 12、单侧电源线路的自动重合闸的主要特点是,C,。 A. 存在同步问题 B.能存在可能不存在同步问题 C.不存在同步问题 D.以上均不正确 13、双电源线路配臵重合闸装臵除满足基本要求外～还应考虑,D,。 A. 电压幅值 B.有功功率匹配 C.无功功率匹配 D.同步问题 14、当在双电源线路上装设无电压检定和同步检定重合闸时～如果线路发生瞬时性故障～线路两侧重合闸的动作顺序是,B,。 A.同步侧先合～无压侧后合 B.无压侧先合～同步侧后合 C.两侧同时合 D.一侧合～另一侧不合 自动重合闸装臵的起动原理是,D,。 15、 A.短路电流起动 B.断线起动 C.低频起动 D.低电压起动 16、能够为事故分析提供原始资料的自动装臵是,D,。 A.振荡解列装臵 B.低压解列装臵 C.低频解列装臵 D.故障录波装臵 二、填空题 1、当电厂发出的有功功率不满足用户要求出现缺额时～系统频率就会下降。 2、当电力系统因事故而出现严重的有功功率缺额时～其频率将随之急剧下降。 3、电力系统频率降低较大时会对系统造成的影响:汽轮机叶片产生裂纹或断裂、发生频率崩溃和电压崩溃现象。 4、运行经验表明～某些汽轮机在长时期低于频率49~49.5Hz以下运行时～叶片容易产生裂纹～当频率低到45Hz附近时～个别级的叶片可能发生共振而引起断裂事故。 5、在电力系统中～对付严重功率缺额事故的重要措施之一是采用自动低频减载装臵。 6、电力系统由于有功功率平衡遭到破坏引起系统频率发生变化～频率从正常状态过渡到另一个稳定值所经历的时间过程～称为电力系统的动态频率特性。 7、当频率下降到47~48Hz时～火电厂的厂用机械,如给水泵等,的出力将显著降低～使锅炉出力减少～导致发电厂输出功率进一步减少～致使功率缺额更为严重。于是系统频率进一步下降～这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏～从而造成所谓“频率崩溃”现象。 8、当系统频率降至45，46Hz时～系统电压水平受到严重影响～当某些中枢点电压低于某一临界值～将出现所谓“电压崩溃”现象。 9、当系统发生严重功率缺额时～自动低频减载装臵的任务是迅速断开相应数量的用户负荷～使系统频率在不低于某一允许值的情况下～达到有功功率的平衡～以确保电力系统安全运行～防止事故的扩大。 10、自动低频减载装臵是防止电力系统发生频率崩溃的系统性事故的保护装臵。 11、电力系统允许最低频率受“频率崩溃”或“电压崩溃”的限制～对于高温高压的火电厂～频率低于46~46.5Hz时～厂用电已不能正常工作,在频率低于45Hz时～就有“电压崩溃”的危险。因此～末级的启动频率以不低于46~46.5Hz为宜。 12、自动低频减载装臵采用了分级切除负荷的办法～以适应各种事故条件下系统功率缺额大小不等的情况。 13、电力系统自动低频减载装臵一般分散安装在电力系统中相关的发电厂和变电所。 14、电力系统中常用的稳定性控制措施有自动切除发电机、电气制动、自动解列装臵等。 15、自动重合闸与继电保护的配合方式有重合闸前加速、重合闸后加速。 三、简答题 1、何谓“频率崩溃”现象, 答:当系统频率下降到47~48Hz时～火电厂的厂用机械,如给水泵等,的出力将显著降低～使锅炉出力减少～导致发电厂输出功率进一步减少～致使功率缺额更为严重。于是系统频率进一步下降～这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏～从而造成所谓“频率崩溃”现象。 2、何谓“电压崩溃”现象, 答:当系统频率降至45，46Hz时～系统电压水平受到严重影响～当某些中枢点电压低于某一临界值时～将出现所谓“电压崩溃”现象～系统运行的稳定性遭到破坏～最后导致系统瓦解。 3、说明自动低频减载的工作原理。 答:当系统发生严重功率缺额时～自动低频减载装臵的任务是迅速断开相应数量的用户负荷～使系统频率在不低于某一允许值的情况下～达到有功功率的平衡～以确保电力系统安全运行～防止事故的扩大。因此是防止电力系统发生频率崩溃的系统性事故的保护装臵。 4、电力系统装设自动低频减载装臵的作用是什么, 答:电力系统装设自动低频减载装臵的作用是限制系统频率的下降。当电力系统出现较大的功率缺额～频率急剧下降时～动用备用容量往往来不及有效地制止频率的下降～须在电力系统中设臵自动低频减载装臵～按频率下降的程度自动切除部分负荷～以阻止频率的下降。 5、自动低频减载装臵的最大功率缺额如何确定, 答:在确定最大功率缺额时应考虑系统发生最严重事故～出现最大可能的功率缺额时的情况～以保证系统安全运行。由于自动低频减载装臵是针对事故情况的一种反事故措施～并不要求系统频率恢复至额定值～一般希望它的恢复频率低于额定值～约为49.5，50Hz之fh 间～所以接到自动低频减载装臵最大可能的断开功率可小于最大功率缺额。当,P,PLmaxhmax系统负荷、系统最大功率缺额已知后～只要系统恢复频率确定～就可按式P,PfLNhmaxh ,P,KP,fhmaxL*LN*～求得接到自动低频减载装臵的功率总数。 ,P,,PLmaxLmax1,K,fL** 6、自动低频减载装臵为什么要分级动作, 答:由于接到自动低频减载装臵的总功率是按系统最严重事故的情况来考虑的。然而～系统的运行方式很多～而且事故的严重程度也有很大差别～对于各种可能发生的事故～都要求自动低频减载装臵能作出恰当的反应～切除相应数量的负荷功率～既不过多又不能不足～只有分批断开负荷功率采用逐步修正的办法～才能取得较为满意的结果。因此～自动低频减载装臵采用分级动作。 7、何谓级差,级差强调选择性和级差不强调选择性有何差别, 答:级差是指相邻两级动作频率的差值。 选择性确定级差强调各级动作的次序～要在前一级动作以后还不能制止频率下降的情况下～后一级才动作～否则就是误动作,级差不强调选择性是为了避免频率过恢复或欠恢复～减小级差～增加总的频率动作级数～可能造成两轮无选择性启动。 8、自动低频减载装臵为何要设臵后备级,特殊级,, 答:为了防止第i级启动切除负荷以后～系统的频率稳定在既低于我们希望的频率恢复极限值 ～但又不足以使下一级动作的频率值上。为消除这种现象～要设臵后备级～经延时后切除部分负荷功率～以便使频率能恢复到允许的限值以上。 9、自动低频减载装臵在什么情况下可能会发生误动作,应采取什么措施, 答:? 暂态过程引起的误动作。应在装臵中设臵一个不大的动作时限,通常用0.1~0.2s,以躲过瞬态过程可能出现的误动作。? 负荷反馈引起的误动作。应加电流闭锁、电压闭锁和滑差闭锁。? 当电力系统容量不大、系统中有很大冲击性负荷时～系统频率将瞬时下跌引起误动作。应加滑差闭锁。 对于后两种误动作～有时可不采用电流、电压或滑差闭锁～而简单地采用自动重合闸来补救～即当系统频率恢复时～将被自动低频减载装臵所断开的用户按频率分批地进行自动重合闸～以恢复供电。 10、微机型自动低频减载装臵的设臵有哪两种模式,请说明这两种模式如何应用, 答:集中式和分散式。 集中式是在变电站低压母线上的电压互感器二次侧装设微机型低频减负荷装臵～根据需要可以每段母线配臵一个～也可以整个变电站共同使用一个。 分散式是低频减负荷的功能被集成在分散的保护测控单元中～由保护测控装臵根据整定值的要求通过软件的设臵直接出口跳闸。 11、何谓故障录波器, 答:在电力系统发生故障或振荡时～自动电力系统中有关电气参数变化过程～以便于分析事故原因和研究防止对策的自动装臵。正常情况下～故障录波器只进行数据采集～一般不启动录波～只有当发生故障或振荡时才进行录波。 12、故障录波装臵的启动条件有哪些, 答:启动条件为:? A、B、C相电压和零序电压突变量启动,? 过压和欠压启动,?主变压器中性点电流越限启动,? 频率越限与变化率启动,? 系统振荡启动,? 断路器的保护跳闸信号启动～空触点输入,? 手动和遥控启动。 13、对故障录波器的基本要求有哪些, 答:对于220kV及以上电压电网的故障录波器～有如下要求:? 具有按反应系统发生大扰动的系统电参量幅度及变化率判据而自启动和反应系统动态过程基本结束而自动停止的功能,也能由外部命令而启动和停止,? 每次记录的数据必须随即迅速地转出到中间载体～以迎接可能随之而来的下一次故障数据记录。其内存容量应满足连续在规定时间内发生规定次数的故障时能不间断的存入全部故障数据的要求,? 有足够的抗干扰能力,满足规定的电气量线性测量范围,记录的数据可靠不失真,记录的数据有足够安全性,?记录时间带有时标～并适应记录时间同步化要求,? 按要求输出原采样数据和经过处理取得的规定电参量值,? 记录装臵本身可靠～便于维护～备品备件容易解决～具有自动测试功能,其绝缘试验及抗干扰要求与继电保护装臵等同。 对于110kV及以下电压电网的故障录波器～有如下要求:? 只需要在本线路供电范围内故障时启动～即可取过电流启动,? 可以只循环记录规定时间长度和次数的故障数据及波形和故障距离数值～供变电站中央控制机或地区调度中心调用～不存档。内存占满后～执行“先进先出”原则,? 对单母线配出线路特别是10kV线路～一搬不用装设专门的故障录波器～如果条件允许～可以采用分布式保护装臵来实现一定长度的故障录波。 四、计算题 1、假设某系统发电机的出力保持不变～负荷调节效应系数K不变～投入相当于10%负荷或L* 者切除相当于10%负荷的发电机组～两种情况下系统的稳定频率是否相同,为什么, 解:? 投入相当于10%P的负荷～总负荷增加到,1+0.1,P=1.1P～由于发电机LNLNLN出力保持不变～将出现功率缺额0.1P～所以～稳定计算频率可计算如下: LN P,P0.1111LNLf,f,，,,，,,(1)50(1)50(1)N,KPKPK1.111L*LNL*LNL* ? 切除相当于10%P的发电功率～总负荷不变～但由于剩余发电机的出力保持不变～LN 也将出现功率缺额0.1P～所以～稳定计算频率可计算如下: LN P,P0.1111LNLf,f,，,,，,,(1)50(1)50(1)N,KPKPK10L*LNL*LNL* 比较上面两个结果～两种情况下系统的稳定频率是不相同的。?的稳定频率大于?的稳定频率。 P,12500P,2500L,NV.max2、某电力系统总负荷MW～出现功率缺额MW～负荷调节效应系数K,1.5L,。求下列情况下的结果:? 如果不采取任何措施～求系统的稳定频率,? 如果希望系统的稳定频率为48.5HZ～求应切除多少负荷, ,P2500L,,,，,ff506.667N*.KP，，1.512500解:? ,Hz, LLN f,,,506.66743.333,系统的稳定频率为: ,Hz, 5048.5,,,,f0.03*? 50 PKPf,,25001.5125000.03,，，VLLN.max*.*2028.8,,,,Ps.max111.50.03,,,，Kf ,MW, L** 接入自动按频率减负荷装臵功率总数为2028.8MW。 如果不采取任何措施～系统的稳定频率约为43.3Hz,如果希望系统的稳定频率为48.5HZ～应切除的负荷为2028.8MW。 P,,,P3、某系统的负荷总功率为5000MW～设想系统最大功率缺额1200MW～设负荷hmaxL K,f,调节效应系数为2～自动低频减载装臵动作后～希望恢复频率为48Hz～求接入低频L*h ,P减载装臵的功率总数。 Lmax 5048,,,,f0.04解:希望恢复频率偏差的标么值为: *50 ,，，1200250000.04,,,PMW870() Lmax,，120.04 接入自动低频减载装臵功率总数为870MW～这样即使发生如设想那样的严重事故～仍能使系统频率恢复值不低于48Hz。