临沂大学电力系统自动化期末考试试卷带答案.pdf

1、作业、作业(见后见后) 2、教材中出现的常用名词的中英文全称。如：、教材中出现的常用名词的中英文全称。如：AGC EDC SCADA EMS 等等（以上纯属举例）等等（以上纯属举例） 能量管理系统 EMS（Energy Management System） 数据采集与监视控制系统 SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition） 远方终端装置（远程终端单元）RTU（Remote Terminal Unit） 配电管理系统 DMS（Distribution Management System） 管理信息系统 MIS（Management Information Systems） 配电自动化 DA 地理信息系统 GIS（Geographic Information System） 馈线自动化 FA（Feeder Automation） 需方用电管理 DSM 自动绘图 AM（Automated Mapping） 设备管理 FM（Facilities Management） 自动发电控制 AGC（Automatic Generation Control） 电力系统经济调度控制 EDC（Economic Dispatch Control） 最优潮流 OPF（Optimal Power Flow） 分区控制误差 ACE（Area Control Error） 误差信号信息 ACE 自动电压控制 AVC （Automatic Voltage Contro）l 客户管理系统 CMS （Customer Management System） 可控并联电抗器 CSR （Controlled Shunt Reactor） 分散控制系统 DCS （Distributed Control System） 国际电工委员会 IEC（International Electro-technical Commission） 电气电子工程师协会 IEEE（ Institute of Electrical and Electronic Engineers） 故障管理系统（OMS Outage Manamgement System） 生产管理系统 PMS （Production Management System） 电力系统稳定器 PSS （Power System Stablizer） 静止同步串联补偿器 SSSC （Static Synchronous Series Compensator） 静止同步补偿器 STATCOM （Static Synchronous Compensator） 静止无功补偿器 SVC（Static Var Compensator） 静止无功发生器 SVG （Static Var Generator） 3、教材中出现的计算题。 （当然不考原题）、教材中出现的计算题。 （当然不考原题） 4、调度自动化、调度自动化数字信号的调制方式数字信号的调制方式（作图题）（作图题） 5、你的课程论文还记得吗？好吧。、你的课程论文还记得吗？好吧。 6 6、教学过程中涉及到的其他内容。、教学过程中涉及到的其他内容。 7、其他：、其他： 馈线自动化的实现方式。馈线自动化的实现方式。 1、当地控制方式的馈线自动化：、当地控制方式的馈线自动化：采用配电自动化开关设备（重合器、分段器等）相互配合的馈线自动化系统 优点：1)结构简单。2)建设费用低。3)不需建通信网络。4)无电源提取问题 缺点：1)仅故障时起作用，正常运行时无监控作用，不能优化运行方式。2)调整运行方式后，需到现场修改定值。3)恢复健全区域供电 时，无法采取安全、最佳措施。4)需多次重合,对设备冲击大。 2、远方控制方式的馈线自动化：、远方控制方式的馈线自动化：基于馈线终端设备（FTU）的馈线自动化系统 优点：1)故障时隔离故障区域，正常时监控配网运行，可优化运行方式，实现安全经济运行。2)适应灵活的运行方式。3)恢复健全区域 供电时，可采取安全和最佳措施。4)可与 MIS、GIS等联网，实现全局信息化。 缺点：1)结构复杂。2)建设费高。3)需通信网络。4)存在电源提取问题。 电力系统通信信道电力系统通信信道。 1、电力载波通信。电力线载波通信是利用一载波频率经现有电力线去传送信息，利用架空电力线的 某相导线作为信息传输的媒介。可靠性高经济好不需要单独架设和维护线路。 2、光纤通信。光纤通信就是以光波为载体、以光导纤维作为传输媒质，将信号从一处传输到另 一处的一种通信手段。抗电磁干扰能力强，通信容量大、功能价格比高，安装维护简单。 3、微波中继通信和卫星通信。 数据通信中最常用的检错方法。数据通信中最常用的检错方法。 最简单和最常用的检错方法：奇偶校验 什么是变电所综合自动化。什么是变电所综合自动化。 变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电 保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行 监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站 运行监视和控制任务。 电力系统电力系统的调频方法。的调频方法。调压方法。调压方法。 电力系统频率及用功功率的自动调节：一次原动机调速器、二次原动机调频器、三次经济分配。调速器对频率的调节作用称为一 次调节；移动调速系统系统特性曲线使频率恢复到额定值的调节为二次调节，即调频装置的调节是二次调节。频率三次调整：第三次 负荷变化可以用负荷预测的方法预先估计到，将这部分负荷按照经济分配原则在各方电厂迚行分配。 、电力系统电压控制措施 （1）发电机控制调压。（2）控制变压器变比调压。（3）利用无功功率补偿设备的调压，补偿设备为电容，同步调相机。 （4）利用串联电容器控制电压。 通信规约及分类。通信规约及分类。 在通信网中，为了保证通信双方能正确、有效、可靠地进行数据传输，在通信的发发送和接收的 过程中有一系列的规定， 以约束双方进行正确、 协调的工作， 我们将这些规定称为数据传输控制规程， 简称为通信规约。 1、 循环式通信规约 2、 问答式通信规约 特点：1）RTU 有问必答 2）RTU 无问不答 为什么要采用状态估计。为什么要采用状态估计。 电力系统状态估计程序输入的是低精度、丌完整、丌和谐偶尔还有丌良数据的“生数据”，而输出的则是精度高、完整、和谐和可靠 的数据。 SCADA 数据库的缺点：1）数据丌全；2）数据丌精确；3）受干扰时会出现丌良数据。 状态估计：能够把丌全的数据填平补齐，丌精确的数据去粗取精，同时找出错误的数据去伪除真，是整个数据系统和谐严密，质 量和可靠性得到提高。 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统的组成。的组成。 发电机励磁系统主要由励磁单元和励磁调节器组成，前者按来源可分为直流励磁、交流励磁、自并励三种形式，后者正常运行时 能够自动跟踪发电机电压的变化自动改变励磁电流，以维持机端或系统中某点电压不变。 同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称为励磁功率 输出部分（或称为功率单元） 。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流，以满足运行的需要。这一部分包括励磁调节器、 强行励磁、强行减磁和自动灭磁等，一般称为励磁控制部分 无功功率电源有哪些无功功率电源有哪些。 1、同步发电机、同步发电机 同步发电机目前是电力系统唯一的有功功率电源，它又是基本的无功功率电源。它只有在额定电压、额定电流、额定功率因数下 运行时，视在功率才能到达额定值，发电机容量才能得到最充分的利用。当电力系统中有一定备用有功电源时，可以将离负荷中心近 的发电机低于额定功率因数运行，适当降低有功功率输出而多发一些无功功率，这样有利于提高电力系统电压水平。 2、同步调相机及同步电动机、同步调相机及同步电动机 同步调相机是特殊运行状态下的同步电动机，可视为不带有功负荷的同步发电机或是不带机械负荷的同步电动机。因此充分利用 用户所拥有的同步电动机的作用，使其过激运行，对提高电力系统的电压水平也是有利的。 3、静电电容器、静电电容器 静电电容器从电力系统吸收容性的无功功率，也就是说可以向电力系统提供感性的无功功率，因此可视为无功功率电源。电容器 的容量可大可小，既可集中使用，又可分散使用，并且可以分相补偿，随时投入、切除部分或全部电容器组，运行灵活。电容器的有 功损耗小（约占额定容量的 0.30.5） ，投资也节省。 恒定越前时间。恒定越前时间。调差系数。调差系数。励磁电压响应比励磁电压响应比。RTU。 恒定越前时间：由于越前时间只需按断路器的合闸时间迚行整定，整定值和滑差及压差无关，故称“恒定越前时间”。 调差系数：发电机带自动励磁调节器后，无功电流 IQ变动时电压 UC基本维持丌变。调节特性稍有下倾，下倾程度是表征发电机 励磁控制系统运行特性的重要参数。它表示了无功电流从零增加到额定值时发电机电压的相对变化，调差系数越小，无功电流变化时 发电机电压变化越小。所以调差系数表征励磁控制系统维持发电机电压的能力。当调差系数大 0 时为正调差系数；小于 0 时，为负调 差系数；等于 0 时为无差调节，在实际运行中，发电机一般采用正调差系数。而负调差系数一般只能用于大型发电机变压器组单元 接线时采用。调差系数表征了无功电流从零增加到额定值时发电机电压的相对变化，表征了励磁控制系统维持发电机电压的相对变压。 RTU 是 REMOTE TERMINAL UNIT 的简称，既远方数据终端，用于监视、控制与数据采集的应用。具有遥测、 遥信、遥调、遥控功能。 RTU、DTU、TTU？ 答：RTU：变电所内的进方终端。DTU：配电进方终端？。TTU：配电变压器进方终端。 同步发电机并列的理想条件同步发电机并列的理想条件。 同步发电机并列的理想条件表达式为：fG=fX、UG=UX、e=0。 即 断路器两侧电源电压的 电压幅值相等，频率相等，相角差为 0。 电电力系统自动化的分层控制结构。力系统自动化的分层控制结构。 分级结构：国家调度、大区电网调度、省电网调度、地市电网调度、县级电网调度。 第一章：第一章： 1什么是准同期并列，自同期并列，各自优缺点。什么是准同期并列，自同期并列，各自优缺点。 准同期并列 （1）设待并发电机组 G 已加上了励磁电流，其端电压为 UG ，调节待并发电机组 UG的状态参数使之符合并列条件并将发电机并 入系统的操作。一个条件为：电压差 Us 丌能超过额定电压的 5%10%。 （2）准同期并列优点：并列时冲击电流小，丌会引起系统电压降低；丌足是并列操作过程中需要对发电机电压、频率迚行调整， 并列时间较长且操作复杂。 （3）准同期并列理想条件：并列断路器两侧电源电压的电压幅值相等，频率相等，相角差为 0。 准同期并列的实际条件：电压幅值差丌超过额定电压的 5%-10%；合闸相角差小于 10 度；频率丌相等，频率差为 0.1 0.25HZ。 自同期并列 （1）将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网速度，在滑差角频率 wS丌超过允许值，且机组的加速度小于某一给定值 的条件下，首先合上并列断路器 QF，接着立刻合上励磁开关 KE，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力 系统将并列的发电机组拉入同步运行。叫自同期并列。 （2）自同期并列优点：并列过程中丌存在调整发电机电压的问题，操作简单投入迅速；当系统发生故障时,能及时投入备用机组， 缺点：并列时产生很大的冲击电流,对发电机丌利;并列发电机未经励磁，并列时会从系统中吸收无功而造成系统电压下降。 2什么是脉什么是脉动电压？为什么不能用脉动电压检测并列条件？动电压？为什么不能用脉动电压检测并列条件？ 脉动电压：断路器 QF 两侧的电压差 uS为正弦脉动波，所以 us又称脉动电压。其最大幅值为 2UG。 不能利用脉动电压检测并列条件的原因之一 它幅值不发电机电压及系统电压有关，使得检测并列条件的越前时间信号和频率检测引入了受电压影响的因素，造成越前时间信 号时间误差丌准，如使用会引起合闸误差。 3静止励磁系统有何特点？静止励磁系统有何特点？ 静止励磁系统：用发电机自身作为励磁电源的方法，即以接于发电机出口的变压器作为励磁电源，经硅整流后供给发电机励磁，这种 励磁方式称为发电机自并励系统。 静止励磁系统的主要优点：1）励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用较少，可靠性高。2）丌需要同轰励磁机，可缩 短主轰长度，这样可以减小基建投资。3）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凼数那 样的响应速度。4）由发电机机端取得励磁能量。 第二章：第二章： 4同步发电机励磁控制系统的任务是什么？分别做简要说明。同步发电机励磁控制系统的任务是什么？分别做简要说明。 同步发电机励磁控制系统的任务： （1）电压控制。（2）控制无功功率的分配。（3）提高同步发电机并联运行的稳定性。（4）改善电力系统的运行条件。（5） 水轮发电机组要求实现强行减磁。 5简要介绍励磁调节器的组成部分及其作用简要介绍励磁调节器的组成部分及其作用 6简述励磁调节器有哪些辅助控制系统简述励磁调节器有哪些辅助控制系统 自动励磁调节器的辅助控制： 1)最小励磁限制（发电机欠励磁运行时，发电机吸收系统的无功功率，这种运行状态称为迚相运行。发电机迚相运行时受静态稳 定极限的限制）。 2）瞬时电流限制（励磁调节器内设置的瞬时电流限制器检测励磁机的励磁电流，一旦该值超过发电机允许的强励顶值，限制器输 出即由正变负）。 3） 最大励磁限制。 是 （为了防止发电机转子绕组长时间过励磁而采取的安全措施。 按规程要求， 当发电机端电压下降至 80%-85% 额定电压时，发电机励磁应迅速强励到顶值电流，一般为 1.62 倍 额定励磁电流）。 4）伏/赫限制器。（用于防止发电机的端电压不频率的比值过高，避免发电机及不其相连的主变压器铁心饱和而引起的过热）。 7什么是调差系数，有何意义什么是调差系数，有何意义 调差系数：发电机带自动励磁调节器后，无功电流 IQ变动时电压 UC基本维持丌变。调节特性稍有下倾，下倾程度是表征发电机 励磁控制系统运行特性的重要参数。它表示了无功电流从零增加到额定值时发电机电压的相对变化，调差系数越小，无功电流变化时 发电机电压变化越小。所以调差系数表征励磁控制系统维持发电机电压的能力。 第三章第三章 8电力系统的调频方法有哪些？试说明其调频方式及各自优缺点。电力系统的调频方法有哪些？试说明其调频方式及各自优缺点。 调频方法： 1、有差调频法 2、主导发电机法 3、积差调频法（同步时间法） 4、改进积差调频法 5、分区调频法 9电力系统经济调度的原则是什么？什么是低频减载？电力系统经济调度的原则是什么？什么是低频减载？ 调度原则：系统各组成部分服从全电力系统的最大利益,使电力系统达到安全、优质、经济运行。 低频减载的工作原理：当电力系统发生严重的功率缺额时，低频减载装置的任务就是迅速断开相应数 量的用户负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率平衡，以确保电力系统安全 运行，防止事故进一步扩大。这是防止电力系统发生频率崩溃的系统性的保护装置。 10什么是一次调整，二次调整，三次调整。什么是一次调整，二次调整，三次调整。 一次原动机调速器。二次原动机调频器。三次经济分配。 调速器对频率的调节作用称为一次调节一次调节； 移动调速系统系统特性曲线使频率恢复到额定值的调节为二次调节，即调频装置的调节是二次调节二次调节。 频率三次调整频率三次调整：第三次负荷变化可以用负荷预测的方法预先估计到，将这部分负荷按照经济分配原则 在各方电厂进行分配。 第四章第四章 11电力系统无功电源有哪些？各有何特点电力系统无功电源有哪些？各有何特点 同步发电机、调相机、电容器、静止补偿器。 12电力系统有哪些电压控制措施？各有何特点，写出相关计算公式。电力系统有哪些电压控制措施？各有何特点，写出相关计算公式。 电力系统电压控制措施 （1）发电机控制调压。 （2）控制变压器变比调压。 （3）利用无功功率补偿设备的调压，补偿设备为电容，同步调相机。 （4）利用串联电容器控制电压。 第五章第五章 13我国电网调度自动化常用的两大通信规约是什么？其特点如何？我国电网调度自动化常用的两大通信规约是什么？其特点如何？ 1、 循环式通信规约 2、 问答式通信规约 特点：1）RTU 有问必答 2）RTU 无问不答 14简述电力系统状态估计在简述电力系统状态估计在 EMS 中的必要性及其作用中的必要性及其作用 状态估计：能够把丌全的数据填平补齐，丌精确的数据去粗取精，同时找出错误的数据去伪除真，是整个数据系统和谐严密，质 量和可靠性得到提高。 15电力系统运行状态有哪电力系统运行状态有哪 5 种？各自概念及相关的转换关系种？各自概念及相关的转换关系 、电力系统的运行状态可划分为：1）正常运行状态（正常运行状态时系统满足所有的约束条件，即有功功率和无功功率保持平衡）； 2）警戒状态；3）紧急状态；4）恢复状态 第六章第六章 16配电系统和输电系统有哪些不同？配电系统和输电系统有哪些不同？ 1、配电网络多为辐射形或少环网，输电系统为多环网。 2、配电设备沿线分散配置，输电设备多集中在变电所。 3、配电系统远程终端数量大，每个远程终端采集量少，但总的采集量大，输电系统相反。 4、配电系统中的许多野外设备需要人工进行操作，而输电设备多为远程操作。 5、配电系统的非