电力系统自动化(42题)

复习提纲

1.并列操作，同期，准同期的概念。

答：发机电投入电力系统参加并列运行的操作称为“并列操作”；同步发机电的并列操

作称为“同期”。以近于同步运行条件进行的并列操作称为“准同期”。

2.同步发机电并列需要遵循的两个原则？

答：1、并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值普通不超过1・2倍的

额定电流。2、发机电并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以

减少对电力系统的扰动。

3.准同期并列和自同期并列方法、特点以及应用的场合？准同期并列装置的功

能有哪些？

答：a,在电力系统正常运行的情况下，普通采用准同期并列方法将发机电组

投入运行；惟独当电力系统发生故障时，为了迅速投入水轮发机电组，过去曾经采用

自

同期并列方法。

B,检测相角差，频率差，电压差，计算恒定越前时间

4.电压幅值差满足什么要求？产生的冲击电流主要是什么分量？有什么危害？

答：A,并列操作是正常操作，冲击电流最大瞬时值限制在1・2倍的额定电

流以下；电压差必不能超过额定电压的5%〜10%.

B.冲击电流主要为无功电流分量；

C,冲击电流的电动力对发机电组的绕组产生影响，而定子绕组端部机械强度最弱，需

特殊注意对其造成的危害。

5.电压频率差产生的冲击电流主要是什么分量？有什么危害？

答：主要是有功分量；若并列时频率差较大，即使合闸相角差很小，满足要

求，也需要发机电经历一段时间的加速或者减速过程，才干实现同步。加速

或者减速力矩会对机组造成冲击，严重时甚至会导致失步。普通限制滑差周

期在1g16s（不够完整？）

（合闸相角差主要产生有功电流分量；在有相角差的情况下合闸后，发机电

与电网间立刻进行有功功率的交换，使得发机电组的联轴受到冲击，这对于

发机电组和电网均产生不利影响，为了保证机组安全，普通将有功冲击电流

限制在较小的范围内。最大允许并列误差角为5.73°）

6.什么是恒定越前时间？什么是恒定越前相角？

考虑到断路器操动机构和合闸回路控制电器的固有时间，必须在发电机电压

和电网电压相量重合之前发出合闸信号，即需要有一个提前量，这一段时间

称为“恒定越前时间”；

对应恒定越前时间的相角差称为恒定越前相角。

7.滑差与滑差频率？

角频率之差，滑差频率是频率之差

8.合闸误差角的影响因素有哪些？

装置的越前时间信号、出口继电器的动作时间、断路器的合闸时间

9.整步电压分类？半波或者全波线性整步电压与那些因素有关？与那些因素

无关？

整步电压分为正弦型整步电压、半波线性整步电压、全波线性整步电压；

半波线性整步电压仅与发机电与并列系统间的相角差有关，与电压幅值无关；

全波线性整步电压与发机电和并列系统间的相角差有关，与电压幅值无关

10.同步发机电励磁控制系统基本构成以及主耍任务？

基本构成：励磁调节器、励磁功率单元、同步发机电

主要任务：电压控制、控制无功功率、提高同步发机电并列运行的稳定性、

改善电力系统运行的条件(改善异步电动机自启动条件、为发机电异步运行

创造条件、提高继电保护装置动作的正确性)、水轮机施加强行减磁；

11.如何实现多机之间无功功率的分配？

通常希冀发机电组间的无功功率分配按照机组容量大小比例分配

调节励磁可以任意改变外特性曲线的斜率以达到合理分配无功的目的

12.同步发机电励磁系统分类以及特点？

同步发机电励磁系统分为直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统、静止

励磁系统；

(1)自励式直流励磁机：由励磁调节器的输出和直流励磁机励磁电流共同

调节直流励磁机的励磁绕组；

(2)它励式直流励磁机：与自励式相比，多了一台副励磁机，时间常数小，

提高了励磁调节系统的电压增长速率；总体来说直流励磁机有电刷、整流器

件等旋转部件，维护复杂，可靠性低。

(3)他励式交流励磁机静止整流器励磁系统：交流励磁机、副励磁机、同

步发机电同轴，独立电源，可靠性高，交流励磁机时间常数大，采用永磁发

机电作为副励磁机，可以简化设备，提高可靠性；

(4)他励式交流励磁机旋转整流器励磁系统：无碳刷和滑环，运行维护不

变、转子回路电流电压不能用常规仪表测量、不能接入灭磁设备、无法实现

直接灭磁；发机电励磁控制是通过调节交流励磁机励磁实现的，响应速度慢。

(5)自励式交流励磁机：励磁调节器输出直接控制励磁绕组电流的调节速

度快但容量较大，间接控制的调节速度较慢。

(6)静止励磁系统：简便，无旋转部份，可靠性高；直接用晶闸管控制转

子电压，获得较快的励磁电压响应速度；由发机电提供励磁能量，机组甩负

荷时电压过低。

13.交流励磁机的逆变灭磁？如何实现发机电转子回路灭磁？

采用晶闸管整流桥向转子提供励磁电流时，可以利用晶闸管的有源逆变特性

实行快速灭磁，在转子主回路中不添加设备就可以实现灭磁；逆变过程中逆

变角取40度，以保证逆变成功；逆变过程中交流电源不能消失，否则不能

实行有源逆变；包含两个过程：(1)、当逆变进行到发机电励磁绕组中剩余

磁场能量不足以维持逆变时，逆变结束；(2)、剩余能量向并联电组放电，

直至转子励磁电流衰减为零，此时灭磁电阻可选择容量小、阻值大的电阻。

励磁绕组对恒定电阻放电灭磁

14.强行励磁的两个指标以及强励应用场合？电压响应比？

强行励磁的两个指标是强励顶值及响应比；电力系统发生故障时，母线电压

极度降低，电力系统无功缺额很大，需在很短的时间内补足无功缺额以使系

统恢复正常。

电压响应比是有机电创造厂提供的表明发机电转子磁场建立过程的参数，反

应了励磁机磁场建立速度的快慢，通常将励磁电压在最初的0.5s内上升的平

均速率定义为电压响应比。

15.励磁调节器的静态工作特性及调整？

励磁调节器的调整是为了满足运行要求：

1、发机电投入和退出运行时，能够平稳地改变无功负荷，不致于发生无功

功率的冲击。

2、保证并联运行的发机电组间的无功功率的合理分配。

16.对励磁系统的基本要求？

对励磁调节器的要求：

(1)具有较小的时间常数，能够迅速响应输入信息的变化；

(2)系统正常运行时，励磁调节器能反应发电机电压的高低以维持发电机电

压在给定的水平；

(3)能够合理分配机组的无功功率；

(4)对远距离发电的机组，要求没有失灵区，以使其在稳定去运行；

(5)迅速反应系统故障，具备强行励磁的功能，提高暂态稳定性和改善系统

运行条件

(6)励磁调节器能长期可靠工作，具有高可靠性

对励磁功率单元的要求：

(1)要求励磁功率单元有足够的可靠性，具有一定的调节容量；

(2)具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度，就改善电力系统运行条件和

电力系统暂态稳定性而言，励磁功率单元应该具有较大的强励能力和快速响

应能力。

1发机电在并网前，在空载运行条件下，励磁自动控制系统必须能够稳定运行

2发机电在并网后，在与其它机组并联运行条件下，励磁控制系统对电力系统

稳定性产生有益的影响

3在运行过程中，对励磁自动控制系统的动态性能指标也有具体的要求

17.励磁系统稳定性分析以及改进稳定性措施？

根轨迹法分析励磁系统稳定性、routh判据

在发机电励磁控制系统中，必需增加校正环节，才干适应稳定运行的要求。

通常用“电压速率反馈”环节来提高系统的稳定性，即将励磁系统输出的励

磁电压微分后再反馈到综合放大器中，这种反馈网络称为“励磁系统稳定器”

从自动控制理论可知，要想改善励磁系统的稳定性，必须改变发机电极点与

励磁机极点之间的出射角，也就是改变根轨迹的渐近线，使之只处于虚轴的

左半平面，为此需要增加开环传递函数的零点在实际处理上，可以在发机电

转子电压处增加一条电压速率负反馈回路。

电力系统稳定器(PowerSystemStabilizer,PSS)作用是产生一个正阻尼以

抵消励磁控制系统的负阻尼。

18.试作图简述励磁系统对电力系统稳定性的影响？

19.什么是电力系统的三次调频？

频率的一次调整是系统中所有发机电组都要分担的调整任务，依靠调速器完

成，只能做到有差；

二次调频只是系统中被选出的发机电组应承担的调整任务，依靠调频器完

成，可以做到无差；

三次调频是系统中所有按给定负荷曲线发电的发机电组分担的调整任务。

20.电力系统一次和二次调频是通过什么装置实现的？

21.电力系统的负荷频率特性？

电力系统中有功功率与频率之间的关系：

1、与频率变化无关的负荷：照明、电弧炉、整流负荷

2、与频率成正比的负荷：切削机床、球磨机、压缩机

3、与频率的二次方成正比的负荷：变压器中的涡流损耗

4、与频率的三次方成正比的负荷：通风机、静水头阻力不大的循环水泵

5、与频率的高次方成正比的负荷：静水头阻力很大的循环水泵

综合考虑这些负荷得出电力系统负荷频率特性表达式为：

22.AGC的作用？

1、维持系统频率为额定值

2、控制地区电网间联络线的交换功率与计划值相等，使有功功率就地平衡。

3、在安全运行的前提下，在所管辖的范围内，机组间负荷实现经济分配。

23.频率联络线功率偏差控制JTBC?

频率联络线功率偏差控制TBC（Tie-lineloadfrequencyBiasControl）—既

按照频率偏差又按照联络线交换功率进行调节，维持各地区电力系统负荷波

动的就地平衡。合用于大型电力系统或者联合电力系统（常用方法）

24.为何进行低频减载？自动低频减载的工作原理？

1最大功率缺额的确定

2自动低频减载装置的动作顺序

3频率级差的选择

4每段切除功率的限制

5自动减载装置的延时与防止误动作

25.自动低频减载装置应用场合以及作用？

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

26.低频减载计算方法？

27.特殊轮的作用？

自动低频减负荷装置分为两组：基本轮和特殊轮。基本轮为快速动作，用以

抑制频率下降。特殊轮则为在基本轮动作后，用以恢复系统频率到可以操作

的较高数值。

28.配电自动化中馈线自动化的功能？

馈线自动化一在正常情况下，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和

馈线电流、电压，实现路线开关的远方或者就地分、合闸操作。在故障情况下,

获得故障记录，自动判断和隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。

29.数字化变电站与常规变电站有何不同？

数字化变电站自动化系统特征：

n分层分布式机构（三层式）

nlEC61850通信协议，标准化建模

n智能化一次设备一电子式CP/PT、智能开关

n网络化的二次设备

n集成化的应用信息资源，提高运行管理自动化水平

传统变电站自动化系统特征：

n分层分布式机构（两层式）

n站控层与间隔层以太网通信，IEC60870-5-104（103）通信协议

n间隔层与一次设备采用电缆连接硬连线数据采集

n电磁式CT、电容（电磁）式PT

n非智能开关

30.电力系统运行状态及其特征？如何转换？

31.四遥功能？

1遥测：远程测量。采集并传送运行参数，包括各种电气量和负荷潮流等。

2遥信：远程信号°采集并传送各种保护和开关量信息

3遥控：远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分合闸

4遥调：远程调节。接受并执行遥调命令，调节发机电输出功率

32.重合器、分段器和馈线FTU?重合器与分段器之间的配合情况？

1、自动重合器------种能够检测故障电流、在给定时间内断开故障电流

并能够进行给定次数重合的具有“自具”能力的控制开关。现有的重合器通

常可以重合三到四次。

?所谓“自具”一一就是本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行的能

力，无需附加继电保护装置和此外的操作电源，也不需要与外界通信。

2、分段器------种与电源侧前级开关配合，在失压或者无电流的情况下

自动分闸的开关设备。它不能断开短路故障电流。分段器的关键部件是故障

检测继电器。

3、馈线FTU一一安装于配电室或者馈线上的智能终端设备。可以与远方

的配电站通信，将配电设备的运行数据发送到配电站，还接收配电站的控

制命令，对配电设备进行控制和调节。

33.什么是电力系统状态估计？电力系统状态估计的必要性？与潮流计算的区

另U?

电力系统状态估计定义：系统中能够表征系统特性所需的最小数目的变量称

为状态变量。状态估计是利用实时量测系统的冗余度来提高精度和自动排除

随机干扰所引起的错误数据，估计出系统运行状态。

电力系统状态估计的作用：

1提供母线上电压幅值、相角和功率的估计值

2完成网络拓扑分析完成不良数据的检测去除

3完成遥测和遥信功能的检测

4量测系统的可观测性

5母线负荷预测模型的维护等

状态估计与潮流计算的区别：

1、状态估计在剔除不良数据后进行，相当于多次潮流计算。

2、潮流计算建立在状态估计上，状态估计比潮流计算更准确。

3、潮流计算是状态估计的特例，当原始数据少到与未知数据相同时，二者

相同。

34.如何利用最小二乘法进行电力系统的状态估计？

35.如何利用补偿电容器和有载调压变压器进行VQG控制？

第一区域：优先投入补偿电容器，如电压仍低于下限，则再调节变压器分接

头。

第二区域：优先调节变压器分接头，如分接头已无法调解时，则强投补偿电

容器。

第三区域：优先调节变压器分接头，如功率因数仍高于上限，则切补偿电容

器。

第四区域：投补偿电容器。

第五区域：切补偿电容器。

第六区域：优先调节变压器分接头降压，如功率因数仍低于上限，则投入补

偿电容器；

第七区域;电压高于上限，但功率因数正常。优先调节变压器分接头降压，

如分接头已调到限值，而电压仍高于上限，则强切补偿电容器；

第八区域：先切补偿电容器，如电压仍高于上限，则调节变压器分接头降压。

36.外网等值作用？

等值网络法保留待研究系统的全部网络结构，而对外部系统则进行尽可能的

简化。

☆外部系统的节点数与路线数目都比待研究系统