电力系统自动装置复习提要

绪论掌握电力系统的组成、发电厂类型、电能生产的特点、对电力系统运行的要求、负荷等级的划分、衡量电能质量的指标、电网互联的优越性、我国输配电线路的额定电压等级，了解我国电力系统情况和各种电力系统新技术。熟悉火力发电厂、水力发电厂的生产过程，了解各种新能源发电方式。Ch1熟悉电力系统自动装置的硬件结构，熟悉按照微机类型不同的自动装置分类以及各种装置的特点和适用范围。熟悉电力系统自动装置的软件构成。熟悉模拟信号的前置处理电路。理解采样原理，掌握两种采样方式。掌握离散信号的量化与编码方法以及标度变换系数、量化误差、分辨率的计算方法（作业1）。掌握基于傅立叶算法的交流信号电量计算方法（作业1），熟悉交流电信号的频率测量和相位测量原理和方法。掌握开关量的概念，熟悉开关量输入、输出通道的结构，掌握开关量状态的识别方法和开关变位识别方法。Ch2掌握发电机同期并列的概念和并列要求，掌握同期点、脉动电压、滑差（周期）等概念。掌握自同期、准同期并列的步骤和两种方法的特点，掌握各种情况下并列冲击电流计算方法，会用相量图分析各种情况下并列冲击电流的特点。掌握理想的准同期并列条件，熟悉实际准同期并列条件（一般的允许范围）。理解越前时间、越前相角的概念，掌握恒定越前时间并列装置的整定计算方法（例题，作业2）。熟悉数字式自动准同期并列装置的硬件结构（结合CH1之1），熟悉各单元的功能和工作原理（算法），了解越前相角预报方法和合闸时机捕捉原理以及加快并列的措施。了解模拟式并列装置的结构和工作原理。Ch3了解电压调节的意义和调节方法。熟悉励磁调节系统的结构和作用，理解机端电压控制和无功功率调整的原理（相量图）掌握并联机组无功功率的自然分配和期望分配方法。熟悉对励磁控制系统的基本要求，掌握励磁控制规律，掌握励磁系统的种类，熟悉各类励磁系统的特点和适用情况。掌握三相不可控、三相半控、三相全控整流电路的电路结构和工作原理，熟悉整流电路的外特性和逆变失败原理。（作业3）掌握励磁控制系统的结构框图和各组成元件（单元）的传递函数以及励磁控制系统的静态框图。掌握电压调差系数概念和发电机的电压调节特性，掌握两机并联时的无功分配计算及发电机-变压器组并列运行时的无功分配计算（作业4）。熟悉无调差和负调差特性，理解发电机并列时不宜采用的调差特性及其原因。了解励磁调节器的种类及控制原理，熟悉数字式励磁调节器的硬件结构和控制算法。Ch4掌握他励交流励磁机励磁控制系统各组成元件（单元）的传递函数以及励磁控制系统的动态框图（尤其是标幺增益框图），了解励磁调节器的校正设计方法。熟悉励磁控制系统稳定性的判别方法，熟悉改善稳定性的方法及其原理。了解单机无穷大电力系统的k1-k6模型和励磁控制对电力系统稳定性的影响，掌握低频震荡概念、产生原因及其抑制方法。Ch5掌握频率偏移概念及其产生原因，了解频率偏移的不利影响和限额。掌握三种调频方式的概念。掌握负荷的功-频特性，理解并掌握负荷的频率调节效应。了解发电机组的调速系统组成和各种调速器的工作原理。掌握发电机组的功-频特性、频率调差系数和单位调节功率。了解独立运行机组的调频过程，掌握调频计算方法。了解互联电力系统的AGC方式，熟悉TBC调频的稳态计算方法。掌握用等微增率原则进行有功负荷分配的方法，了解水煤换算系数的概念和有功负荷分配的网损修正系数。了解电力系统调度自动化的发展历程，了解AGC的分层控制结构。了解调速系统的动态模型和电力系统调频动态过程。Ch6掌握电力系统低频自动减载的概念，熟悉低频自动减载装置工作原理。了解各种安全自动装置。习题习题第1章习题1-1（1）设12位A/D转换器，最高位是符号位，其余11位是数值位，若其满量程对应一次系统交流电压500kV。试求对于一次系统电压的A/D转换分辨率、最大量化误差和标度变换系数。（2）若改用8位A/D转换器，最高位是符号位，重求（1）。1-2对工频正弦电压信号"=2sin（100nt+冗/2）V，叠加直流偏置电压3V后进行等周期采样，每周期采样点数N=12。（1）试写出瞬时采样值序列u,u,L,u,u,u；（2）分别基于〃，u,L,u和U,UL,u采用傅立叶算法求0 1 11 12 13 0 1 11 1 2 12该正弦电压的幅值和相位。1-3已知某正弦交流电压信号有效值等于6V。拟采用单片机并配置以适当的外围电路，采用正向脉宽测量法测量交流电压信号频率。试设计硬件电路图（包括集成电路芯片型号，标注集成电路芯片管脚号，工作电压等基本参数。（选做，方案不定）第2章习题2-1某发电机-变压器组采用自动准同期并列方式与系统进行并列。在基准容量100MVA下，系统的等值电抗标幺值为x=0.25；发电机的额定容量为50MVA，次暂态电抗七=0.1，X"=0.125；升压变压器的额定容量为55MVA，短路电压为10%；；断路器合闸时间t=0.5s，其最大可能误差时间为±20%t ；自动并列装置动作时间t=0.03s最大误差时间为±0S。发电机的冲击电流允许值为z"=[.瑚I。试计算合闸越前时间，允许合闸电压差，允许滑差角频率及脉动电压周期。第3章习题3.1某同步发电机励磁系统三相全控整流桥交流电源相电压Ea=60V，换相电抗Xx=0.1Q，励磁电流Id=50A。设控制角a=60。，试求此时的励磁电压Ud，并绘制a=60。时整流桥的外特性曲线。3.2三相全控桥的交流电源线电压波形如图所示。设触发角按a=60。、a=90。、a=1200、a=1500和a=30。依次变化，试绘制全控桥输出电压的波形图（每个触发角下绘制三个波头％0u0uL3.3三相全控桥的桥臂按惯例分别用1，2,3,4,5,6表示。其交流电源线电压波形和双触发脉冲如图所示，涂黑的为共阳极触发脉冲，不涂黑的为共阴极触发脉冲，括号内的

0eeeeeeeeeeeeeeeeee(1)(2)()()(') ()0 (')(')(')()(')(')()(')(')①t数字表示该脉冲触发的桥臂。（1）补齐空白括号内的桥臂代号；（2）顺序写出控制角的6个不同数值；（3）设整流负载为大电感负载，在线电压波形图上用粗线条描绘出直流侧电压波形；（4）分别计算a=30。和a=120。时的直流电压平均值。0eeeeeeeeeeeeeeeeee(1)(2)()()(') ()0 (')(')(')()(')(')()(')(')①tugug(6)(1)() ()() ()() ()()()()()()()()() ®t3.4某同步发电机励磁系统的三相全控整流桥交流电源相电压Ea=100V，换相电抗X,=0.1Q，励磁电流1尸50A。设控制角a=30。，试求：（1）不考虑换相电抗时的励磁电压气；（2）考虑换相电抗时的励磁电压匕。3.5某电厂有两台机组在公共母线上并联运行，一号机P1n=100MW,二号机P2n=50MW，两台机的cos中n=0.80，励磁控制系统的调差系数都是0.05。若系统高峰负荷时无功增量是总无功容量的20%，问母线上电压波动是多少（百分数）？各机组承担的无功负荷增量（Mvar）是多少？3.6两台发电机并联运行，5讣=20MVA,S2n=30MVA，cos%n=cos%n=0.9，电压调差系数51=0.05，52=0.06。（1）两机空载电压都为ug0=L05Ugn。求当UG=UGN时的各机无功负荷（Mvar）；（2）U^°=^豚匕州，U2G0T.05ugn，重求UG=UGN时的各机无功负荷。3.7某电厂有两台发电机在10.5kV公共母线上并联运行，两台机组参数相同，额定功率Pn=200MW，额定功率因数cos中n=0.9。电压调差系数1#机51=0.05,2#机52=0.04。设电厂无功功率增量为它们总无功容量的10%，问母线电压波动是多少？各机组承担的无功功率增量和无功功率分别是多少？设扰动前两台机组额定运行。3.8两发电机-变压器单元接线机组在高压母线并列运行。两台发电机参数相同，1#和2#升压变压器折算到发电机额定参数的短路电抗标幺值分别为0.11和0.12。现要求在高压母线处两机组的电压调差系数均为5广0・。5，试计算两发电机的电压调差系数。3.9励磁控制系统的静态框图如图所示，图中符号含义遵从习惯。（1） 试分别写出其自然调差系数50的表达式和加入无功补偿环节后的调差系数5的表达式；（2） 设发电机额定电压为10.5kV，Xd=1,匕=匕=Kr=1,七=100。（a） 计算发电机的自然调差系数50；（b） 欲使调差系数5=0.05，Kq=?此时，若发电机带额定无功负荷时的端电压为0.95pu，'可空载电压有名值等于多少？若想要发电机带额定无功负荷时的端电压为1pu，空载电压有名值等于多少？（c） 若为单元接线机组，升压变压器折算到发电机额定参数的短路电抗标幺值为0.10，欲使高压母线处机组的电压调差系数5=0.05，再求K=?第4章习题4-1、分析励磁控制系统的动态特性。1） 参照教材图4-13，绘制某励磁控制系统传递函数框图（不考虑放大器饱和和励磁机磁路饱和），并说明图中各环节参数的含义；2） 设系统参数为气=1，TA=0s，厂d0=8.38s，T-0.69s，Tr=0.04s，K=],kg=1,Kr=1。欲使发电机机端电压自然调差率5=0.01，试确定励磁系统增益K=?并运用伯德图分析此时系统的稳定性及动态特性。A4-2、电力系统出现低频振荡的原因是什么？为什么PSS可以抑制低频振荡？4-3、1）试写出以△①为输入信号的PSS传递函数，并绘制框图，说明其典型环节的作用。2）设仔（W和G（s）分别表示励磁系统和PSS的传递函数，绘制带PSS的单机无穷e s大系统线性化模型框图（参考教材图4-33）。3）为什么PSS可以抑制低频振荡？4-4、基于K~K模型，并取G（s）=K，试证明教材式（4-73）。（选做）第5章习题5.1某电力系统的电源频率特性和负荷频率特性曲线原相交于a点，现出现负荷增量5p〉0，试绘图说明&和系统新的运行点。L N5.2某系统负荷中与频率无关部分占30%，与频率一次方成比例的部分占40%，与频率二次方成比例的部分占20%，与频率三次方成比例的占10%。试写出该系统负荷频率特性的表达式，并求负荷调节效应系数。5.3某电力系统的负荷一频率特性表达式（标幺参数）为P=0.25+0.3f+0.1f2+0.15f3L* * * *=L*求：（1）负荷调节效应系数K=?（2）当系统频率由50Hz下降到=L*5.4试绘制单缸汽轮发电机组带孤立负荷运行时的调频传递函数框图模型，并结合该图说明一次调频和二次调频的过程5.5在数字式电液调速器中为什么要设置人工频差死区？死区宽度取值范围是多少？5.6试绘制两区域电力系统一次调频传递函数框图，并说明图中与联络线功率有关的符号的含义。5.7两区互联系统通过一条联络线联网。系统I的基准功率为500MW，51=0.02，Kl1=1.5；系统II的基准功率为1000MW，52=0.01，Kl2=1.5。（1）系统I发生100MW的负荷增量，求一次调频后的稳态频率、联络线功率增量。（2）若系统II进行二次调频增发功率50MW，重求稳态频率和联络线功率增量。5.8区域互联系统及其调频模型框图分别如图（a）和图（b）所示。设互联的两系统的基准功率分别为PN和PjN，均采用TBC调频控制方式，试分别写出ACE、ACE广七，T的名称和表达式。(a)5.9某电力系统运行频率为50Hz，负荷调节效应系数标幺值Kl=1.3,等值发电机组的单位调节功率K=100MW/Hz，总有功负荷（包括网损）为3000MW。求：（1）负荷G调节效应系数的有名值；（2）系统的单位调节功率K；（3）负荷增加500MW，无一次调频时的频差；（4）负荷增加500MW，有一次调频时的频差；（5）对（4）,二次调频又增发功率300MW，重求系统频差。5.10某电厂有两台机组在公共母线上并联运行。#1机，PG1e=25MW,cos01=0.8,R1=0.05；#2机，PG2e=50MW,cos02=0.8,R2=0.04。在某一运行方式下，系统频率f=50Hz，两台发电机的出力分别是pG1=15MW，PG2=30MW，当电厂总负荷增加20MW时，试计算各台机的有功功率（MW）；此时，系统频率是多少Hz？第6章习题6.1某电力系统负荷功率为PlN=5000MW，负荷调节效应系数Kl=2。设系统可能出现最大功率缺额为1000MWO希望系统恢复频率为fh=49Hz，求接入自动低频减载装置的负荷功率总%（MW）数。6.2某电力系统当前负荷功率为500MW，因为突发事故导致系统出现功率缺额100MWo。旺#巨险如留々品虚S痞、、宿坦探安sg^加SM弦、SOT蛊^回一苗担甄垢燎sflj(s)。®Mi(z)、awmsM