电力系统自动装置 试卷及答案 AB卷

PAGE装订线《电力系统自动装置》课程考试试卷参考答案装订线(A卷)一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1、DCS系统是计算机网络技术在工业控制系统发展的产物，整个系统的组成不包括【B】A、上位机B、工控机C、数据采集测控站D、通信线路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、准同步并列条件规定的允许频率差为不超过额定频率的

【C】A、0％—1％B、0％—5％C、0.2％—0.5％D、2％—5％4、滑差角频率小于某一值，相当于【B】A、脉动电压周期小于某一值B、脉动电压周期大于某一值C、频率差大于某一值D、频率差等于某一值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、最简单的励磁调节器的调节方式是【A】A、比例调节B、微分调节C、比例微分调节D、比例积分调节7、最大励磁限制是为而采取的安全措施。【D】A、防止发电机定子绕组长时间欠励磁B、防止发电机定子绕组长时间过励磁C、防止发电机转子绕组长时间欠励磁D、防止发电机转子绕组长时间过励磁8、电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的【B】A、功率特性B、一次调频频率特性C、二次调频频率特性D、调节特性9、电力系统的频率和有功功率调节系统，主要的组成环节不包括【A】A、电容器B、调速器C、发电机组D、电网10、自动低频减载装置是用来解决事故的重要措施之一。【D】A、少量无功功率缺额B、少量有功功率缺额C、严重无功功率缺额D、严重有功功率缺额填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）请在每小题的空白处写出正确答案。1、集散系统整个系统由若干个数据采集测控站和上位机及通信线路组成。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唯一表示。3、自动并列装置中频率差测量部分判别和间频率差值大小，作为是否需要调速的依据。发电机的出口断路器、发电机变压器组接线的高压断路器都是同期点。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%。励磁电压上升速度定义为：在强行励磁时，从开始至0.5s内励磁电压的平均上升速度。同步发电机的励磁系统包括励磁功率单元和励磁调节器两个组要部分组成。频率低于45HzHz时，就有“电压崩溃”的危险。在实行解列操作时，必须注意功率平衡问题。10、电力系统的实时数据采集及向调度中心的集中这一综合技术系统称为远动系统。三、问答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）电力系统自动装置的首要任务是什么？答：电力系统运行的主要参数是连续的模拟量，而计算机内部参与运算的信号是离散的二进制数字信号（3分），所以，电力系统自动装置的首要任务是将连续的模拟信号采集并转化成离散的数字信号后进入计算机，即数据采集和模拟信号的数字化（3分）。2、同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么？答：待并发电机和系统相序相同（1.5分）；待并发电机和系统频率相同（1.5分）；待并发电机电压和并列点的系统侧电压相等（1.5分）；④待并发电机电压和并列点的系统侧电压相位角相等（1.5分）。3、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（3分）。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（3分）。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。（4分）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。（2分）5、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（4分）。调频系统应有足够的调整容量、调整精度和调整速度（2分）。四、计算分析题（本大题共2小题，每小题15分，共30分）1、某电厂有三台发电机组并联运行，1号机组的额定有功功率为25MW，2号机组的额定有功功率为35MW，3号机组的额定有功功率为50MW，三台机组的额定功率因数分别为0.85、0.88、0.9，励磁调节器的调差系数分别为0.04、0.06、0.05，若系统无功功率增量为其总额定无功功率的20%，问：（1）各机组承担的无功负荷增量为多少？（2）母线的电压波动量是多少？（3）对发电机承担的无功负荷的增量跟调差系数的关系作出分析。解：1号机组额定无功功率为2号机组额定无功功率为3号机组额定无功功率为（1分）（2分）等值调差系数（2分）母线电压变化值（1分）所以各个机组的无功增量（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1）1号机组承担的无功负荷增量为3.83Mvar，2号机组承担的无功负荷增量为3.11Mvar，3号机组承担的无功负荷增量为4.79Mvar（2）母线电压波动降低0.00988(3)当发电机在公共母线上并列运行时，若无功负荷波动，机组承担的无功负荷的增量跟调差系数成反比，即调差系数小的机组承担的无功功率的增量标幺值大（3分）。2、某电力系统有4台额定出力为125MW的发电机并列运行，各机组的调差系数均为5%，系统总负荷为400MW，求当负荷增加50MW时，在机组按平均分配负荷方式，频率下降的数值是多少？2台机满负荷，2台机为25MW的情况下频率下降的数值是多少？（假设不考虑负荷的频率调节效应，即频率变化时，负荷不变。）并对计算结果加以分析。解：（1）机组按平均分配负荷方式等值调差系数为（2分）由（2分）可得（3分）（2）2台机满负荷，2台机可调等值调差系数为（2分）（3分）计算中的负号表示频率为下降。通过计算说明，在系统负荷及发电机容量不变时，负荷分配的发电机数量越少，频率的下降越大。（3分）装订线《电力系统自动装置》课程考试试卷参考答案装订线(B卷)一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。交流采样的电量计算不包括【A】A、电阻、电抗计算B、电压、电流量计算C、有功功率、无功功率计算D、功角的计算2、准同步并列条件规定的允许相角差为不超过

【C】A、B、C、D、3、滑差角频率小于某一值，相当于【B】A脉动电压周期小于某一值B、频率差小于某一值C、频率差大于某一值D、频率差等于某一值4、按提前量的不同，准同期并列装置可分为恒定越前时间和【D】A、恒定越前功率B、恒定越前频率C、恒定越前电压D、恒定越前相角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—1.5B、1.5—2

C、2—2.5

D、2.6—36、在励磁调节器中，综合放大单元的输出电压Uc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7、只能在10万千瓦以下小容量机组中采用的励磁系统是【B】A、静止励磁机系统B、直流励磁机系统C、交流励磁机系统D、发电机自并励系统8、调速器通常分为机械液压调速器和【C】A、电子液压调速器B、电机液压调速器C、电气液压调速器D、电瓶液压调速器负荷的变化必将导致电力系统频率的变化，由于电力系统本身是一个惯性系统，所以对频率的变化没有影响的是负荷变动的【A】A、第一种分量B、第二种分量C、第三种分量D、第四种分量10、防止自动低频减载装置误动作的措施有【D】A、采用自动重合闸B、引入电压过低闭锁C、引入频率急剧变化率闭锁D、以上全部填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）请在每小题的空白处写出正确答案。1、采样定理是采样过程中所遵循的基本定律。整个A/D转化过程包括采样、量化和编码。自动并列装置中频率差控制任务由频率差测量和调节量控制两部分组成。双绕组变压器常用低压侧断路器作为同期点。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电压定值的15%，调节时间不应大于10s，电压摆动次数不超过3次。励磁电压上升速度定义为：在强行励磁时，从开始至0.5s内励磁电压的平均上升速度。当发电机内部故障，在继电保护动作使发电机跳闸的同时，应快速灭磁。现代电力系统中，调度中心应用SCADA系统实现联合自动调频。自动低频减载装置一般应根据最不利的运行方式下发生事故时，实际可能发生的最大功率缺额来考虑。10、微机远动系统由远方终端、主站端及通道三部分组成。三、问答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1、A/D采样过程为何要求有采样/保持器？答：A/D转换需要一定的时间，在此时间内，应保持被转换的模拟信号为不变值（3分），以确保模拟量转换的数字量为单值对应关系。采样/保持器电路能达到这一要求（3分）。2、什么是滑差角频率、滑差频率、滑差周期？它们之间有什么关系？答：滑差角频率是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，用表示（1分）；滑差频率是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（1分）；滑差周期是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（2分）。关系：（1分）（1分）3、同步发电机与无穷大系统并联运行，且保持输出有功恒定，当改变励磁电流时，对发电机输出无功功率的影响是什么？其依据（方程、表达式）是什么？答：由于发电机发出的有功功率只受调速器的控制，与励磁电流大小无关，故无论励磁电流如何变化，发电机的有功功率P均为常数（2分），即P=UGIGcosφ=常数（1分）＝常数（1分）由于UG=常数,故IGcosφ=常数，EGsinδ=常数（1分）所以励磁电流改变时，改变了发电机发出的无功功率和功率角δ的大小（1分）。4、对励磁调节器静态特性调整的基本要求是什么？答：⑴保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配（3分）；⑵保证发电机在投入和退出运行时，能平稳地转移无功负荷，而不致发生无功功率的冲击（3分）。5、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置送到调度中心，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（4分）。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（2分）。四、计算分析题（本大题共2小题，每1小题15分，共30分）1、某电力系统中，一半机组已带满负荷，其余25%为火电厂，有10%备用容量，其机组调速器的调差系数为0.05；25%为水电厂，有20%的备用容量，其调速器的调差系数为0.04。系统有功负荷的频率调节系数，求功率缺额为5%时的稳定频率；当火电厂的旋转备用用量已全部利用，水电厂的备用容量已由20%降至10%时，求功率缺额为10%的稳定频率并对计算结果进行分析。解：