电力系统分析考试重点总结全复习课程

1、电力系统分析考试重点总结全同步发电机并列的理想条件表达式为：fg=fs、Ug=Us、金=0。实际要求：冲 击电流较小、不危及电气设备、发电机组能迅速拉入同步运行、对待并发电 机和电网运行的影响较小。同步发电机并网方式有两种：将未加励磁电流的发电机升速至接近于电网频 率，在滑差角频率不超过允许值时进行并网操作属于自同期并列；将发电机 组加上励磁电流，在并列条件符合时进行并网操作属于准同期并列。采用串联补偿电容器可以补偿输电线路末端电压，设电容器额定电压为 UNc=0.6kV，容量为QNc=20kVar的单相油浸纸制电容器，线路通过的最大 电流为Im=120A，线路需补偿的容抗为Xc=8.2Q,则

2、需要并联电容器组数为 m=4，串联电容器组数为n=2o常用的无功电源包括同步发电机、同步调相机、并联电容器、静止无功补偿 器。6同步发电机常见的励磁系统有直流励磁机、交流励磁机、静止励磁系统，现 代大型机组采用的是静止励磁系统。7励磁系统向同步发电机提供励磁电流形式是直流8电力系统的稳定性问题分为两类，即静态稳定、暂态稳定。9电力系统负荷增加时，按等微增率原则分配负荷是最经济的。同步发电机励磁系统由励磁调节器和励磁功率单元两部分组成。AGC属于频率的二次调整，EDC属于频率的三次调整。发电机自并励系统无旋转元件，也称静止励磁系统。采用同步时间法（积差调频法）的优点是能够实现负荷在调频机组间按一

3、定 比例分配，且可以实现无差调频，其缺点是动态特性不够理想、各调频机组调 频不同步，不利于利用调频容量。频率调整通过有功功率控制来实现，属于集中控制；电压调整通过无功功率 控制来实现，属于分散控制。当同步发电机进相运行时，其有功功率和无功功率的特点是向系统输出有功 功率、同时吸收无功功率。16自动励磁调节器的强励倍数一般取 1.62.0。重合器与普通断路器的区别是普通断路器只能开断电路，重合器还具有多次重 合功能。17同步发电机并网方式有两种，这两种方法为：自同期并网、 准同期并网18同步发电机与无穷大系统并联运行时，调节发电机的励磁 不改变 有功功 率，改变无功功率。19励磁系统向同步发电机

4、的 转子提供励磁电流，励磁电源由发电机本身提 供的励磁系统称之为自励系统。20变压器 可以 调节系统电压,不是 无功电源21调频方法：1主导发电机法2同步时间法（积差调节）22画出发电机组功率频率特性：静态调节方程表达式:1什么是发电机准同期并列和自同期并列？各自的特点？自同期并列：先将励磁绕组经过一个电阻短路，在不加励磁的情况下，原动机带动发电机转子旋 转。特点：自同期并列的优点是并列过程中不存在调整发电机的电压副职、相 位问题，并列时间短且操作简单，在系统电压和频率降低的情况下，仍有可能 将发电机并入系统。缺点是发电机未经励磁，并列时会从系统中吸收无功而造 成系统电压下降，同时产生很大冲击

5、电流。 准同期并列：在发电机合闸前已 加励磁，通过调节发电机的转速和励磁，使发电机的相位、频率、幅值分别与 并列点系统的电压、相位、频率、幅值相接近，然后闭合同期断路器，完成并 列操作。特点：优点是并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低。缺点是并 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， 如果合闸时刻不准确，可造成严重后果。2强行励磁：在某些故障情况下，使发电机转子磁场能够迅速增强，达到尽可 能高的数值，以补充系统无功功率确额。3同步发电机灭磁：把转子励磁绕组中的磁场储能可靠而快速的减弱到最小程 度。4等微增准则：运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷称为等微增

6、准 则。5负荷的调节效应：负荷的有功功率随着频率而改变的特性叫作负荷的功率-频率特性，也称负荷的调节效应。6频率调差系数：单位发电机有功功率的变化引起的频率增量即为频率调差系 数。7电压调整：电力系统中使供各用户的电压与额定电压的偏移不超过规定的数 值。8励磁电压响应比：励磁电压在最初 0.5s内上升的平均速率为励磁电压响应 比。.- 9二次调频：频率的二次调整是通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀 门开度调节转速，使调整结束时频率与额定值偏差很小或趋于零。10电力系统自动化：对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动 化管理。11电机并网时，如果相序不对（如系统侧相序为A、B、C

7、、为发电机侧相序为 A、C、B,能否并列？为什么？（ 3分） 不能因为不是正向序，需保持各相角度差才可以。上述情况应任意调换两相接线。 12以单机无穷大系统为例作图说明电力系统暂态稳定分析的等面积定则，并解 释励磁系统是如何提高电力系统暂态稳定性的（5分） 减小加速面积或增大减速面积（缩短时间常数，提高强励倍数）13同步发电机组并列时遵循的原则：1断路器合闸时的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；2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。若操作错2引起系统误，有如下后果：1产生巨大的冲击电流，甚至大于机端短路电流；电压

8、严重下降；3使电力系统发生振荡以致使系统瓦解。14静态稳定性：指系统受到小扰动后，保持所有运行参数接近正常值的能力 15动态稳定性：指系统受到大扰动后，系统运行参数恢复到正常值的能力 16暂态稳定性：当系统受到大扰动时，系统保持稳定的能力17对励磁调节器的要求：1系统正常运行时，励磁调节器应能对发电机电压的 变化做出反应以维持其在给定水平。2励磁调节器应能合理分配发电机组的无 功功率，保证同步发电机电压调差率在要求范围内进行调整。3为了使远距离输电的发电机组在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区。4励磁调节器应能迅速反应电力系统故障，具备强励等控制功能，以提高暂态稳定和改 善系统运行条件

9、。5具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化。6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，要求能够长期可靠工 作。18对励磁功率单元的要求：1要求励磁功率单元具备高可靠性和一定得调节容 量。2具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。19励磁调节器静态特性调整要求：1发电机投入和退出运行时，能平稳的改变 无功负荷，不发生无功功率的冲击，通过上下平移无功调节特性实现2保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配，改变调差系数来实现。20什么叫做一次调频？什么叫做二次调频？一次调频：当电力系统负荷发生变化引起系统频率变化时，系统内并联运行机 组的调速器会根据电力系统频率的变化自动调节进入它

10、所控制的原动机的动力 元素，改变输入原动机的功率，使系统频率维持在某一值运行，这就是电力系 统频率的一次调整，也称为一次调频，是自动的有差调节过程。二次调频：用手动或通过自动装置改变调速器的频率（或功率）给定值，调节 进入原动机的动力元素来维持电力系统频率的调节方法，称为电力系统频率的 二次调节，也称为二次调频，可以做到无差调节，其前提为调频机组有足够的 热备用（或旋转备用）容量。21什么是发电机励磁控制系统的调差系数？调差系数的大小及符号反映了励磁 控制系统的什么特性？为什么通过调整并联运行发电机组的调差系数可以调整 各发电机无功功率的合理分配？调差系数用S表示，调差系数S表示无功电流 从零

11、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S表征了励磁控制系统维持发电机电压 的能力。对于电压偏差进行比例调节的励磁控制系统，当调差单元退出工作 室，其固有的无功调节特性也是下倾的，称为自然调差系数，用S0表示。其值岁控制系统放大倍数的增大而减小。在公共母线并联运行的发电机组间无功功 率的分配，主要取决于各台发电机的无功调节特性。而无功调节特性是用调差 系数S来表征的。22电力系统自动装置中基于 A/D转换器的模拟量输入回路由哪几部分组成？各 部分的作用是什么？电压形成电路：电量变换，另一个作用是将一次设备的 TA、TV的二次回路与微机

12、A/D转换系统完全隔离，提高抗干扰能力。低通 滤波器的作用是抑制高频信号，通过低频信号。采样保持器作用：采样保持 器把采样器取出信号值放大后存储起来，保持一段时间，以供模数转换器转 换，直到下一个采样时间再取出一个模拟信号值来代替原来的值，提高A/D转换器的精确度和消除转换时间的不准确性模拟量多路转换开关：为了共用A/D转换器而节省硬件，可以利用多路开关轮流切换各被测量与A/D转换电路的通路，达到分时转换的目的模拟/数字变换器：将连续化的模拟信号转换为 数字信号，以便微机系统或数字系统进行处理、储存、控制和显示23同步发电机励磁控制系统的基本任务是什么：根据发电机所带负荷的情况 调整励磁电流，

13、以维持发电机机端电压在给定水平使并列运行的各同步发电 机组所带的无功功率得到稳定而合理的分配增加电力系统运行发电机的阻尼 转矩，以提高电力系统稳定性及输电线路的有功功率传输能力改善发电机和 电力系统的运行条件在发电机突然解列甩负荷时强行减磁在发电机内部发 生短路故障时快速灭磁在不同运行工况下适当采用辅助励磁控制24配电网中性点接地方式：1小电流接地（中性点不接地、中性点经消弧线圈 接地）2大电流接地（中性点经小电阻接地）25消弧线圈的作用：1其产生的电感电流补偿了电网的接地电容电流，使接地 电流减小2降低故障相恢复电压的初速度及其幅值，避免重燃。26中性点经消弧线圈接地的优点：1使故障点的接地

14、电流减小，降低恢复电压 的速度，有利于电弧熄灭2有效防止故障点发生着火、爆炸等事故 3保证了设 备和人员的安全。27自动调谐消弧线圈按照运行特点分为哪几种？各自有什么特点？各自优缺点？分两种：预调式和随调式。预调式消弧线圈的特点是正常运行时消弧线圈跟踪 系统电容电流的变化不断调整，始终处于接近谐振位置，为了防止出现串联谐 振过电压，需要投入一个串联或者并联电阻，成为阻尼电阻。当发生单相接地 故障后，快速退出阻尼电阻，既保护了阻尼电阻，又使消弧线圈进入补偿的工 作状态；当故障消失后，重新投入阻尼电阻。随调式消弧线圈的特点是正常运 行时消弧线圈跟踪系统电容电流的变化计算出消弧线圈的目标补偿电流，但

15、是 处于远离谐振的位置，这样就避免出现串联谐振过电压，也就不需要阻尼电 阻。当发生单相接地故障后，消弧线圈快速调整至谐振状态，产生补偿电流。 当故障消失后，重新将消弧线圈恢复到远离谐振的位置。预调式，优点：由于始终接在中性点，因此补偿快。缺点：如果调节时发生单相接地时，易烧坏调 节开关。阻尼电阻易烧坏。计算电容电流时间长。随调式，优点：调节开关耐用，可以在单相接地时动作。不存在阻尼电阻。计算电容电流时间短。缺点： 由于发生单相接地后才投入，因此补偿慢。28电力系统有哪些运行状态？ 它们的主要特征是什么？运行状态：正常、警戒、紧急、崩溃、恢复，主要特征（依次）：满足所有约 束条件，并有一定的旋转

16、备用；依然满足各约束条件，备用减少很多；只满足 等式条件，如发生短路或者大机组退出运行；不满足所有约束条件，系统解 列，切除负荷；增加机组出力并重新并列。29电力系统调度自动化是如何实现的？采集电力系统信息并将其传送到调度所，对远动装置传来的信息进行实时处 理，做出调度决策，将调度决策送到电力系统去执行，人机联系。30电力系统采用什么调度方式？ 常采用分层调度控制，其优点为：便于协调调度控制，提高系统可靠性，改善 系统响应。我国电网调度的层次：国家调度中心、大区电网调度中心、省调度中心、地区 调度所、县级调度所。31电力系统电压波动的主要原因是什么？为什么要控制电力系统的电压？通常 有哪些调整

17、电压的措施？电压波动主要是由负荷无功功率变化引起的，尤其是冲击负荷会造成电压闪变 控制无功功率的必要性：维持电力系统电压在允许范围之内，提高电力系统运 行的经济性，维持电力系统稳定调压措施：对冲击性和间歇性负荷引起的电压波动采取一些限制措施，限制这 类负荷变动引起的电压波动的措施很多，例如：由大容量变电站以专用母线或 线路单独向其供电，在发生电压波动的地点和电源之间设置串联电容器，在这 类负荷附近设置调相机，并在其供电线路上串联电抗器，在这类负荷的供电线 路上设置静止补偿器等。32准同期并列与自同期并列方法有何不同？对它们的共同要求是什么？两种方 法各有何特点？两种方法适用场合有何差别？共同点

18、：调整/调节断路器两侧电压。不同点：自同期并列前不加励磁，并列后 开始加励磁。特点：准同期并列冲击小，并网速度慢，拉入同步快。并网速度慢。自同期冲击大，并网速度快，拉入同步慢。33准同期并列的理想条件是什么？为什么说理想条件在实用中难以实现？ 准同期并列的理想条件的数学表达式是：Ug=U， U= Ug U=03 g=3，3 S=3 g3 =0S g=S，=S gS =0实际中难以实现是因为：发电机惯性很大，很难快速、精确地控制。角度的偏 差受转速的偏差影响。34频率偏离额定值对用户有何影响？频率变化会引起异步电动机转速变化，这会使得电动机所驱动的加工工业产品 的机械的转速发生变化，使某些产品出

19、现次品或废品；频率波动会影响某些测 量和控制用的电子设备的准确性和性能，频率过低时有些设备甚至无法工作； 频率降低会使电动机的转速和输出功率降低，导致其所带动机械的转速和出力 降低，影响电力用户设备的正常运行。35频率降低较大时可能对电力系统造成什么危害？频率下降时，汽轮机叶片的震动会变大，轻则影响使用寿命，重则产生裂纹； 频率下降，会使火电厂常用机械出力下降，使火电厂锅炉和汽机出力随之下 降，从而使发电机发出的有功功率下降，若不能及时制止，则会造成频率雪 崩，出现大面积停电，甚至使整个系统瓦解；核电厂中，当频率降低到一定数 值时，冷却介质泵即自动跳开，使反应堆停止运行；电力系统频率下降时，异

20、 步电动机和变压器的励磁电流增加，使异步电动机和变压器的无功消耗增加， 引起系统电压下降，频率下降还会引起励磁机出力下降，并使发电机电势下 降，导致全系统电压水平降低，甚至出现电压崩溃现象，造成大面积停电，进 而使系统瓦解。36负荷增量按照其幅度和变化周期通常划分为哪几种分量？分别用什么调频措 施来平衡这些负荷增量？随机分量，幅度较小，周期短10s一次调频脉动分量，幅度中，周期10s3mi n,二次调频K Pr持续分量，幅度大，周期长3mi门几个小时，调峰，机组启停 37写出积差调频法的调频方程式，说明其主要特点。fdt 0特点：调频精度高，可做到无差调节，缺点：频率调节过程只能在f 0时结束

21、，缺点是由于积分环节的存在频率的积差信号滞后于频率的瞬时变化，而且调节慢。38某电力系统得负荷额定功率 PLe=1000MW，负荷调节效应系数Kl*=2,当系 统出现200MW的功率缺额时：若不采取措施，系统频率将稳定在多少？若希望系统频率恢复到49Hz,需要切除多少负荷？.2 K* (200/1000)/( f/50) f 5hz f 45hz;. f 49hz, f* (fe fy) / fe (50 49)/500.02;FJh (Pqe KI* f * Ple)/(1 Kl * f *)(2002*0.02*1000) /(1 2*0.02)166.6MW39 某系统有两台发电机，P1

22、e=100MW, S 1*=0.04,P2e=50MW, S 2* =0.05，当 f=50Hz 时，P仁80MW,P2=30MW。(1)画出两机组的调差特性。0.041PG10.04* FG/00=f=f1f10 50 1001FGPG10 80 500.05* FG? 50巳1巳2 10PG1 7MW FG2 3MW;PG1 87MW; FG2 3MW;f 0.003; f 50 50* f 49.85Hz(3)当负荷功率分别为12 0MW和15 0MW，只靠一号机二次调频能否 使频率恢复到50HZ。为什么？120MW时可以，因为一号机剩余容量 20MW大于负荷增量10MW。 150MW时

23、不可以，因为负荷增量 40MW大于一号机剩余容量20MW。39试说明电压差、相角差、频率差分别不为零时对并列操作有何影响？II 收集于网h，如有丛亠除IIXq X合闸电压幅值差对并列的影响此时的相量关系如下图所示，在这种情况下并列时产生的冲击电流的有效值为式中Xq为发电机交轴次暂态电抗;1 ch合闸相角差对并列的影响X为电力系统等值电抗U g UUj(Xq XT j(XqXj2U gsin -2时值为1.8窕ch此时的相量关系如下图，这种情况下并列发电机产生的冲击电流的有效值由于 并列时般很小，所以在只有相角差时并列所产生的冲击电流主要是有功 分量。这就意味着在发电机并列后与系统之间有能量交换

24、。冲击电流的最大瞬合闸频率差对并列的影响如果机组并网前频差太大，就有可能出现在功角达到180o时，滑差频率还没有降到零，机组会运行到功角大于180o的区域，从系统吸取有功功率而加速，于 是机组就失去了稳定。40某电力系统在额定运行时，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)如不采取措施，试计算系 统的稳态频率；如系统的稳态频率要求恢复到49.5Hz以上，计算系统至少应切除多少负荷。(6分)三角 P*=150/4000=0.0375三角 f*=三角 P*/k=0.0375/1.8=0.0208三角 f=-0.0208*50=1.0

25、4HZ稳态频率为48.96HZ0.5/50*1.8=0.018(150-0.018*4000) /(1-0.018)=79.43MW41如下图所示，变压器变比为110吃2.5% /11 kV，励磁支路和线路对地电容 均被忽略。送端电压为120 kV且保持不变，受端电压要求保持为10.5 kV。采用电容器进行无功功率补偿，试确定其补偿容量。(10分)小=严03z=30+j150U2ax=15+j12MVASin =10+j8 MVA厲M 30 +】工N II二 101 .25 IF (2 )42某电厂有两台发电机并联运行，1号机的额定功率为25MW , 2号为50MW。两台机组的额定功率因数都是

26、 0.85励磁调节器的调差系数都是0.05若 系统无功负荷增长了总无功容量的 20%，求各机组承担的无功负荷增量？母线 上的电压波动？解：一号机的额定无功功率 QGiN=PGiNta n=25*ta n(arccos0.85)=15.49Mvar 二号机的 QG2N=PG2Ntan 2=50*tan(arccos0.85)=30.99MvarQ1*=- U*/ S 1, Q2*=- U*/S 2 Q1*Qg1n+AQ2*Qg2n=( Qg1n+ Qg2n)*20% 得厶 Q1*=0.2,A Q2*=0.2,A U*=-0.01 因此 Q1=AQ1*QG1N=3.1MvarQ2= Q2*QG2N=6.2Mvar43某电力系统中，与频率无关的负荷占 30%，与频率一次方成比例的负荷占 40%，与频率二次方成比例的负荷占10%，与频率三次方成