《电力系统自动化》1-3

1、电力系统自动化（A）一填空1发电机准同期并列的实际条件为（1）相角差在5o以内，（2）压差在510（3）频差在0.20.5内 。如果发电机并列时满足理想准同期条件，即合闸瞬间，发电机电压和系统电压 幅值相等 、频率相等 、相角差为零 ，则不会产生冲击电流。2合闸逻辑部分中，怎样判断滑差合格t恒定越前时间>t恒定越前相角。3并联运行机组间无功负荷的合理分配取决于发电机外特性。可以利用自动调压器的调差接线达到这一目的。4.励磁系统中，对励磁功率单元的要求是1. 足够的调节容量2. 较大的顶值电压和电压上升速度。5电压响应比 是说明发电机转子磁场建立快慢的粗略参数。 6理想灭磁过程要求发电机转

2、子电压保持最大值不变，放电电流直线下降 。7自励式励磁机比他励式励磁机时间常数 大 。8经济负荷分配的原则是等耗量微增率。9积差调频的调频方程式为 。10EMS是Energy Management System。DMS是Distribution Management System。SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition。RTU是Remote Terminal Unit。二简答题：1什么是滑差周期？对它有什么要求答：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的周期（或变化360度所用的时间）。我国在发电厂进行正常人工手动并列操

3、作时，一般取滑差周期在1016秒之间。2什么是发电机的单位调节功率？答：频率变化1赫兹，发电机输出有功功率的变化量，称为发电机的单位调节功率。3画出并说明发电机自并励励磁方式的原理接线图。图1 自并励励磁方式原理接线图4励磁调节器的三个单元的输入、输出和基本任务是怎样的？答：励磁调节器基本由测量比较、综合放大、移相触发三个单元组成。测量比较单元的输入为机端电压的测量信号，输出为电压偏差信号，基本任务是测量发电机电压并变换为直流电压，与给定的基准电压相比较，得到电压的偏差信号。综合放大单元的输入是电压偏差信号和各种辅助控制信号，输出为各输入中有效的放大信号，基本任务是对各输入信号进行选择和放大。

4、移相触发单元的输入是综合放大单元输出的综合放大信号，输出为控制触发脉冲，主要任务是根据综合放大单元送来的综合控制信号的变化，产生出发脉冲，用以触发功率整流单元的静闸管，从而达到调节发电机励磁的目的。三电力系统额定运行时，总负荷为4000MW负荷调节效应系数K*=1.8。突然切除150MW发电功率，不考虑调速器作用。（1）系统稳态频率；（2）如恢复频率要求49.5Hz，至少切除多少负荷？解：（1）系统稳态频率为：（Hz）（2）如果频率恢复到49.5Hz，频率偏差为：应切除的负荷量为：（MW）四恒定越前时间产生电路及输入线性整步电压波形如图所示，（1）写出线性整步电压表达式；（2）用公式推导方法证

5、明产生的越前时间是恒定的。 答：（1）（2）由波形可以看出，在内，线性整步电压则比例电流：微分电流：图示线性整步电压产生电路的输出在时刻极性发生变化，将比例、微分电流代入，化简得，表示导前时间只与电路参数R、C有关，与压差和频差无关。电力系统自动化（B）参考答案一填空1发电机准同期并列的实际条件为（1）相角差在5o以内，（2）压差在510（3）频差在0.20.5内 。如果发电机并列时满足理想准同期条件，即合闸瞬间，发电机电压和系统电压 幅值相等 、频率相等 、相角差为零 ，则不会产生冲击电流。2自动准同期装置主要由合闸单元 、调频单元 、调压单元和电源组成。3并联运行机组间无功负荷的合理分配取

6、决于发电机外特性 。可以利用自动调压器的 调差 接线达到这一目的。4. 同步发电机的励磁系统主要是由励磁功率单元和励磁调节单元 两大部分组成。5积差调频的调频方程式为 。 6理想灭磁过程要求发电机转子电压保持最大值不变，放电电流直线下降 。7自励式励磁机比他励式励磁机时间常数 大 。8电力系统负荷经济分配的原则是 等耗量微增率 。9电压响应比 是说明发电机转子磁场建立快慢的粗略参数。10EMS是 Energy Management System（或能量管理系统） 。AGC是 Automation Generation Control（或自动发电控制）。SCADA是 Supervisory Co

7、ntrol And Data Acquisition（或电力系统数据采集与监视） 。EDC是 Economic Dispatch Control（电力系统经济调度） 。二简答题：1同步发电机并列操作可以采用哪两种方法？并简述其特点和适用场合。答：同步发电机并列操作方法：准同期并列操作、自同期并列操作。自同期并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机并列；容易实现自动化；冲击电流大。适用于在电力系统故障情况下的某些发电机的紧急并列。2什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？为什么？ 答：自动准同期并列：发电机

8、在并列合闸前已加励磁，当发电机的幅值、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。特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压大幅降低；并列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：适用于正常情况下发电机并列。3画出发电机自并励励磁系统的原理接线图，并说明自并励励磁系统的主要优点。答：图如下图所示：TRG励磁调节器件元励起TV起励电源滑环VSG主要优点：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；主轴短，可减小基建投资；可获得较快的励磁电压响应速度；机组甩负荷时过电压较低。三恒定越前时间产生电路及输入线性

9、整步电压波形如图所示，（1）写出线性整步电压表达式；（2）用公式推导方法证明产生的越前时间是恒定的。 答：（1）（2）由波形可以看出，在内，线性整步电压则比例电流：微分电流：图示线性整步电压产生电路的输出在时刻极性发生变化，将比例、微分电流代入，化简得，表示导前时间只与电路参数R、C有关，与压差和频差无关。四某电力系统在额定情况下运行，负荷调节效应系数K=1.8，总负荷4000MW。由于事故突然切除216MW发电功率，不考虑调速器作用。（1）如果不采取任何措施，求系统的稳态频率；（2）如果切除100MW负荷，求系统的稳态频率；（3）如果要求稳态频率为49.5Hz，求需要切除的负荷量。答：突然切

10、除216MW发电功率，相当于出现216MW得功率缺额（1）（2）（3）由，得，解得电力系统自动化（c）-参考答案一填空1发电机准同期并列的实际条件为（1）相角差在5o以内，（2）压差在510（3）频差在0.20.5内 。如果发电机并列时满足理想准同期条件，即合闸瞬间，发电机电压和系统电压 幅值相等 、频率相等 、相角差为零 ，则不会产生冲击电流。2自动准同期装置主要由合闸单元 、调频单元 、调压单元和电源组成。3并联运行机组间无功负荷的合理分配取决于发电机外特性 。可以利用自动调压器的 调差 接线达到这一目的。 4理想灭磁过程要求发电机转子电压保持最大值不变，放电电流直线下降 。5自励式励磁机

11、比他励式励磁机时间常数 大 。二、同步发电机并列操作可以采用哪两种方法？并简述其特点和适用场合。答：同步发电机并列操作方法：准同期并列操作、自同期并列操作。 自动准同期并列特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压大幅降低；并列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：适用于正常情况下发电机并列。 特点:自同期并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机并列；容易实现自动化；冲击电流大。适用于在电力系统故障情况下的某些发电机的紧急并列。三、画出自动准同期并列装置组成框图。四、画出他励交流励磁机励磁系

12、统原理接线图。 AEG触发器放大器调差电压检测交流副励磁机起励电源Hz400器节调压恒励自可控整流器交流励磁机Hz100V磁场开关滑环交流发电机TATV励磁调节器 五、综述电力系统电压控制的意义。答：（1）维持一定电压，是电力系统功率传输的必要条件；（2）维持电压在一定范围内，是电能质量的重要指标；（3）设备只有在额定电压下运行才能取得最佳的工作效率；（4）当电压偏离额定值较大时，会对威胁到用电设备正常运行，影响产品的质量和产量；甚至引起电力系统电压崩溃，造成大面积停电。六、基于公式分析无功不能远距离大容量传输的原因。对于上图所示简化网络，受端接收到的功率为：受端接收到的无功功率为：上式表明，

13、如果给受端传输无功功率，必须。在电力系统运行中，远距离大容量传输功率会导致线路两侧相角差变大，相角差大到一定程度会导致，也即无法传输无功。例如在最有利于无功传输时：（正常运行时通常要求母线电压在0.951.05p.u.之间），此时如果受端能够接收到无功，要求，也即，所以无功不能远距离大容量传输。也可从无功传输导致电压损耗、过大的电压损耗无法保持电压在安全范围内的角度进行相关论述。七、综合分析各种电压控制措施和特点。答：（1）措施：控制和调节发电机励磁电流，以改变发电机端电压。特点：不需附加投资，调节迅速，可连续调节，能发出、也能吸收无功功率。 （2）措施：控制变压器变比调压。特点：并不产生无功，只是改变无功的分布，适用于无功充足时调压。 （3）措施：利用并联无功补偿设备在负荷侧配置无功源，改变输送功率的分布（主要是），从而使电压损耗减小。特点：在电压降低时，所起作用往往也会明显降低。 （4）措施：利用串联电容器，改变电力系统网络中的参数（主要是X），减小输电线路电压的损耗，进行调压。特点：调压效果随无功功率负