电力系统自动化技术

第一套

一、选择题（每小题2分，共20分）

1.当导前时间脉冲后于导前相角脉冲到来时，可判定（工

A.频差过大B.频差满意条件

C.发电机频率高于系统频率D.发电机频率低于系统频率

2.线性整步电压的周期与发电机和系统之间的频率差（）。

A.无关B.有时无关

C.成正比关系D.成反比关系

3.机端直接并列运行的发电机的外特性肯定不是（）。

A.负调差特性B.正调差特性

C.无差特性I）.正调差特性和无差特性

4.可控硅励磁装置，当掌握电压越大时，可控硅的掌握角a（），输出励磁电流（）。

A.越大越大B.越大越小C.越小越大D.越小越小

5.构成调差单元不需要的元器件是（）。

A.测量变压器R.电流互感器

C.电阻器D.电容器

6.通常要求调差单元能灵敏反应（工

A.发电机电压B.励磁电流

C.有功电流D.无功电流

7.电力系统有功负荷的静态频率特性曲线是（）。

A.单调提升的B.单调下降的

C.没有单调性的D.水平直线

8.自动低频减负荷装置的动作延时一般为（）。

A.。.广0.2秒B.0.2〜（）.3秒

C.0.5~1.0秒D.1.0〜1.5秒

9.并联运行的机组，欲保持稳定运行状态，各机组的频率需要（）。

A.相同B.各不相问

C.一部分相同，一部分不同D.稳定

10.造成系统频率下降的缘由是（）。

A.无功功率过剩B.无功功率不足

C.有功功率过剩D.有功功率不足

二、名词解释（每小题5分，共25分）

1.远方终端

2.低频减负荷装置

3.整步电压

4.准同期

5.AGC

三、填空题（每空1分，共15分）

1.低频减负荷装置的_________应由系统所允许的最低频率下限确定。

2.在励磁调整器中，设置__________进行发电机外特性的调差系数的调整，实际中发电

机一般采纳o

3.滑差周期的大小反映发电机与系统之间的大小，滑差周期大表示o

4.线性整步电压与时间具有关系，自动准同步装置中采纳的线性整步电压通常

为。

5.微机应用于发电机自动准同步并列，可以通过直接比较鉴别频差方向。

6.与同步发电机励磁回路电压建立、及必要时是其电压的有关设施和电路

总称为励磁系统。

7.直流励磁机共电的励磁方式可分为和两种励磁方式。

8.可能造成AFL误动作的缘由有“系统短路故障时造成频率下降，突然切成机组

或、供电电源中断时o

9.积差法实现电力系统有功功率调整时，由于,造成调频过程缓慢。

四、简答题（每小题5分，共15分）

1.断路器合闸脉冲的导前时间应怎么考虑？为什么是恒定导前时间？

2.电压时间型分段器有哪两种功能？

3.自动按频率减负荷装置为什么要分级动作？

五、综合分析题（每小题10分，共10分）

用向量图分析发电机并列不满意抱负准同步条件时冲击电流的性质和产生的后果？

六、计算题（共15分）

某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1#机组的额定功率为30WV,2#机组的额

定功率为60MW。两台机组的额定功率因数都是0.8,调差系数均为0.04。若系统无功负荷

波动，使得电厂的无功增量是总无功容量的20$,试问母线上的电压波动是多少？各机组担

当的无功负荷增量是多少？

第一套答案

一、选择题（每小题2分，共20分）

1.A2.I）3.A4.B5.1）6.D7.A8.B9.A10.I）

二、名词解释（每小题5分，共25分）

1.是电网调度自动化系统的基础设施，安装于变电站或发电厂内，是电网调度自动化系

统在基层的耳目和手脚。

2.是指电力系统事故发生有功功率缺额时，依据频率下降的程度，自动地断开部分次要

负荷的装置。

3.整步电压是指包含同步条件信息量的电压。

4.发电机并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧

使切除的负荷量逐步接近系统的实际功率缺额。

五、综合分析题(每小题10分，共10分)

答：分三种状况分析不满意抱负准同步条件时冲击电流的性质和产生的后果：

(1)当只存在电压差、不存在频率差和相位差时，相量图如图1所示，可见，发电机电

压高于系统电压或低于系统电压，冲击电流落后或超前发电机电压相位90°,即冲击电流

是无功性质的。后果是引起发电机定子绕组发热，在定子端部产生电动力，严峻时损坏发电

机。

(2)当只存在相位差、不存在电压差和频率差时，相量图如图2所示，可见，发电机电

压超前系统电压或滞后系统电压，冲击电流与发电机电压接近同相或反相(合闸时相位•差很

小)，即冲击电流是有功性质的。后果是在发电机的机轴产生冲击力矩，严峻时损坏发电机。

(3)当只存在频率差、不存在电压差时，相量图如图3所示，可见，频率差造成发电机

电压与系统电压之间相位差从0°到360。周期变化，冲击电流也将从0到最大再到0周期

变化，即冲击电流是振荡性质的。后果是影响发电机进入同步的暂态过程，振荡严峻时，可

能造成发电机失步，并列不胜利。

图1

MJ

Ajk

%Us：ys

8=360(0)

图3

六、计算题(共15分)

解：i#机的无功功率为：

QGI=PGItg61=30Xtg(arccos0.8)=22.5(Mvar)

2#机的无功功率为：

QIFPG2tg6j=60Xtg(arccosO.8)=45(Mvar)

由于两台机的励磁调整器的调差系数均为0.04,所以，等值机的调差系数也为0.04,

则母线上的电压波动为：

AUk-Kadj工AQ*＞：=()•04X0.2=-0.008

各机组担当的无功负荷增量为：

AQGI.=-AU./心尸-(-0.008/0.04)=0.2

A0G产AQGI.QG.=0.2X22.5=4.5(Mvar)

△M•二一△&/Kadj=-（-0.008/0.04）=0.2

A0（,2=AQ（；2tQC，2=0.2X45=9（Mvar）

答：母线上的电压降低为0.8乐1#机组的无功负荷增量是4.5Mvar,2#机组的无功负

荷增晟是9Mvar。因调差系数相等，无功负荷增晟与发电机的容量成正比。

其次套

一、单项选择题（每小题2分，共20分）

i.微机励磁调整器便于实现简单的掌握方式，这是由于其（

A.硬件简洁牢靠B.掌握功能用软件实现

C.显示直观D.硬件的标准化设计

2.负荷汲取的有功功率随频率变化的现象，称为（）。

A.负荷调整效应B.负荷的暂态频率特性

C.负荷的频谱D.负荷的动态频率特性

3.在抱负灭磁过程中（

A.励磁电流加速衰减,励磁电压不变

B.励磁电压加速衰减,励磁电流不变

C.励磁电流匀速衰减,励磁电压保持为最大允许值

D.励磁电流和电压都匀速衰减

4.与线性悠步电压波形的斜率大小成正比的是（）

A.频率差B.电压差

C.相角差D.导前时间

5.准同期装置中，采用线性整步电压猎取导前时间脉冲的核心电路是（）

A.积分电路B.微分电路

C.比例+积分电路D.比例+微分电路

6.电力系统可能消失的最大有功功率缺额Pla.max与自动低频减负荷装置的切除负荷总量

Pcut.max的关系为（）o

A.Pla.max>Pcut.maxB.Pla.max<Pcut.max

C.Pla.max=Pcut.maxD.不相关

7.负调差特性的发电机可以（）。

A.与负调差特性的发电机直接并联运行

B.与无差特性的发电机直接并联运行

C.经升压变压器后并联运行

D.与正调差特性的发电机直接并联运行

8.并列断路器两侧电压矢量的电角速度之差称为（）。

A.电压相角差B,电压矢量差

C.滑差周期D.滑差角频率

9.设某台汽轮发电机与无穷大系统并列运行，当调整该汽轮机进汽门大小时，可转变该发电

机组输出的（）。

A.电压B.频率

C.有功功率1）.无功功率

10.在以高温高压火电厂为主的电力系统中，自动低频减负荷装置的末级动作频率一般为

（）o

A.45^45.5HzB.16〜46.5Hz

C.47〜47.5HzD.48〜48.5Hz

二、填空题（每小题2分，共10分）

I.线性整步电压中不含准同步条件之一的信息。

2.电力系统频率和有功功率自动调整，最终需要借助原动机的系统来实现。

3.移相触发单元一般由同步、移相、脉冲形成和___等环节构成。

4.自并励励磁方式的起励方式有他励起励和起励两种。

5.通常，当发电机机端电压UG提升，励磁调整器应使励磁电流,以维持UG在给定

水平上。

三、名词解释题（每小题5分，共25分）

1.DMS

2.准同步并列

3.重合器

4.强励

5.SCADA

四、简答题（每小题5分，共15分）

i.简述同步发电机的两种并列操作方法的过程。

2.电力系统低频运行有哪些危害？

3.变电所综合自动化系统结构形式有哪几种？

五、计算题（每小题10分，共10分）

某发电机采纳自动准同步方式与系统并列，已知发电机与系统等值电抗标么值分别为

0.125、0.225,断路器合闸时间为0.5秒，时间误差为20%,自动准同步动作误差时间为

恒定导前时间的10%,若整定的频差为0.2%,试问该装置整定的频差是否小于允许撅差？

（设电势Ed=1.05,允许冲击电流为额定电流的2倍）

六、分析题（每小题10分，共20分）

i.分析励磁调整对同步发电机的影响？

2.试画出电力系统负荷静态频率特性曲线，并说明负荷调整效应的意义。为何负荷调整效应

系数K会因季节变化而变化？

其次套答案

一、单项选择题（每小题2分，共20分）

1.B2.A3.C4.A5.D6.A7.C8.D9.C10.B

二、填空题（每小题2分，共10分）

1.电压差

2.调速

3.综合放大

4.残压

5.减小

三、名词解释题（每小题5分，共25分）

i.配电管理系统，包括配电自动化、配网掌握中心的监视、掌握和管理功能。

2.准同步并列是指发电机频率、电压大小及相位与并列点系统侧频率、电压大小及相位

接近相同时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。

3.在单相重合闸期间，当单相故障跳闸没有重合之前，运行的非故障相与断开的故障之

间存在静电（通过相间电容）和电磁（通过相间互•感）的联系，使故障点弧光通道中仍有肯

定数值的电流通过，此电流称为潜供电流。

4.强励是指发电机电压猛烈降低时，由自动装置快速将发电机励磁电流增至最大值。

5.是电力系统监控系统，把调度自动化系统中与电厂和变电站进行测量读值、状态信

息及掌握信号的远距离、高牢靠性的双向交换。

四、简答题（每小题5分，共15分）

1.答：

准同步并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、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，完成并列操作。

自同步并列：将未加励磁、接近同步转速的发电机投人系统，随后给发电机加上励磁,

在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。

2.答：电力系统低频运行的危害性：

1）频率降低时，火电厂厂用电机械生产率下降，导致发电厂有功出力降低，频率进一

步降低，严峻时引起系统频率雪崩；

2）系统频率降低引起发电机转速降低，导致系统电压'卜降，严峻时将系统电压崩溃;

3）频率长期运行在49〜49.5Hz以下时，将破坏电厂和系统运行经济性，对某些汽轮

机造成损伤，甚至损坏；

4）频率降低影响某些测量仪表精确性。

3.答：

（1）集中式的结构（2）分层分布是集中组屏结构（3）分散分布式与集中相结合的结

构。

五、计算题（每小题10分，共10分）

解：取导前时间为QF合闸时间0.5秒

Ar=O.5x20%+0.5X10%=0.15(5)

合闸时间误差

/=arcsin2xl.14(0.125+0.225)/1.8x1.14x2x1.05=0.375

允许合闸误差相角

允许频差=心/4=0375/0.15=2.50/s)

=2%£=2x3.14x0.2%x50=0.628(1/5)

整定频差例S"

故整定的频差小于允许频差。

六、分析题（每小题10分，共20分）

I.答：由于同步发电机正常运行可分为单机运行和与系统的并联运行，所以以下分别

对两种状况进行分析。

（1）励磁调整对单机运行同步发电机的影响。

由同步发电机的等值电路得：发电机空载电动势S"GX”

由相量图得到：+IGXt,sin（P

在3很小时，可近似为COsS'l,则有：CGBUGGOd

由该式可知，在励磁电流不变的状况下(即AEG二°),无功负荷的变化是造成机端电

压变化的主要缘由。假如仍要保持发电机的端电压不变，必需调整励磁电流。因此对单独运

行的同步发电机来说，调整发电机的励磁电流，可以保持发电机端电压不变。

(2)励磁调整对与系统并联运行同步发电机的影响

若问步发电机与无穷大系统并联运行，则发电机端电压就是无穷大系统母线电压

U型，是一个恒定值，由相量图分析得，调整发电机的励磁电流量时，负荷电流中的有功

重量保持不变，只有无功重量随之变化，所以，同步发电机与无穷大系统并联运行时，调整

发电机的励磁电流，可以调整发电机发出的无功功率的数值。

实际同步发电机与一般系统并联运行时，由「系统电压随着负荷的波动而变化。依据前

述分析的结果，可以得出同步发电机与一般系统并联运行时，调整发电机的励磁电流时，可

以调整发电机的端电压和发出的无功功率。

2.答：负荷的静态频率特性如图4,有图可见负荷调整效应的作用，当系统频率发生变

化时，总负荷汲取的有功功率为工也随之变化，当系统频率下降时，总负荷汲取的有功功率

随之下降；当系统频率提升时，总负荷汲取的有功功率随之提升。所以，由于负荷调整效应

的存在，当电力系统因功率因功率平衡破坏而引起频率变化时，负荷自动地随之转变汲取的

有功功率，对系统频率具有补偿作用，使系统运行在一个新的频率上“

图4

负荷调整效应系数描述系统总负荷汲取的有功功率随频率变化的程度，由于不同类型负荷，

汲取的有功功率与频率的关系不同，当负荷的组成不同时，负荷调整效应系数就会不同，而

在不同的电力系统、不同的季节，负荷的组成都可能存在区分，因此负荷调整效应系数可能

不同。

第三套

一、单项选择题（每小题2分，共20分）

1.一般状况下，电力系统负荷调整效应系数K的大小为i）

A.0-1B.1〜3

C.3〜5D.5〜7

2.同步发电机励磁系统的掌握部分、用以实现正常及事故状况下励磁电流的自动调整的装置

称为（）。

A.复式励磁装置B.自动励磁调整器

C.发电机稳定掌握器D.发电机自动灭磁装置

3.对同步发电机灭磁时，不能采纳（）。

A,直接断开发电机的励磁绕组B.励磁绕组对常数电阻的放电

C.励磁绕组对非线性电阻的放电D.逆变灭碱

4.担当电力系统频率二次调整任务的发电厂称为（）。

A.调频电厂B.调峰电厂

C.调相电厂D.补偿电厂

5.线性整步电压的最大值由（）打算。

A.线性整步电压产生电路的输人发电机电压幅值

B.线性整步电压产生电珞的输人系统电压幅值

C.线性整步电压产生电路的输人发电机电压和系统电压幅值差

D.线性整步电压产生电路的电源

6.准同步三个条件中，当只是相角差条件不满意且U.超前11»时・，合闸冲击电流矢量滞后

UG的角度约为（：

A.0度B.90度

C.180度D.270度

7.将自动准同步装置的加速脉冲接到调速器的减速回路中，而将减速脉冲接到调整器的加速

回路中，调频的结果必定是（)

A.发电机频率越来越高B.发电机频率越来越低

C.频差越来越大D.频差越来越小

8.微机励磁调整器的优越性主要体现在（）

A.能够实现电压调整B.能够实现逆变灭磁

C.能够实现无功安排D.便于实现简单掌握和自检

9.采用全控桥逆变灭磁时，其输出的直流电压（）

A.等于零B.变成正弦沟通电压

C.等于负值D.等于正值

10.励磁调整器中的调差单元的输入量是（）

A.有功功率和无功功率B.定子电压和定子电流

C.定子电压D.定子电流

二、填空题（每小题2分，共10分）

1.通过上下平移调速系统的静态特性来调频的方法称为调频。

2.可作为并列操作的断路器所在的电气连接点被称为。

3.抱负的准同步并列操作所产生的冲击电流等于o

4.为了调整同步发电机外特性的斜率，在励磁调整器中设置了_________单元。

5.有功负荷和无功负荷的变化都会导致同步发电机机端电压的变化，但引起机端电压变化的

主要因素是。

三、名词解释题（每小题5分，共25分）

1.四遥

2.DA

3.同期点

4.按频率自动减负荷装置

5.FA

四、简答题（每小题5分，共15分）

1.电力系统电压掌握的措施有哪几类？

2.为什么准同步并列产生的冲击电流小？

3.对励磁调整器静特性调整的基本要求是什么？

五、计算题（每小题10分，共10分）

某电力系统的总负荷为6400MW,消失功率缺额UOOMW,负荷调整效应系统为1.5。

（1）假如不实行任何措施，求系统的稳定频率。

（2）假如盼望稳定频率为48.5Hz,求应切除多少负荷？

六、分析题（每小题10分，共20分）

1.为何要调整同步发电机外特性？怎样调整同步发电外特性？

2.分析励磁调整器接入正调差单元或负调差单元后，发电机外特性的变化状况。

第三套答案

一、单项选择题（每小题2分，共20分）

1.B2.B3.A4.A5.D6.A7.C8.D9.B10.B

二、填空题（每小题2分，共10分）

1.二次

2.同期点

3.零

4.测量比较

5.无功负荷

三、名词解释题（每小题5分，共25分）

1.遥测、遥信、遥控、遥调

2.配电自动化，包括馈线自动化和变电站自动化。

3.可以进行并列操作的断路器

4.为了提高电能质量，保证重要用户供电的牢靠性，当系统中消失有功功率缺额引起频

率下降时，依据频率下降的程度，自动断开一部分不重要的用户，阻挡频率下降，以便使频

率快速恢复到正常值，这种装置叫按频率自动减负荷装置，简称AFL装置

5.馈线自动化，正常状态下，监视分段开关与联络开关的状态和电流、电压并进行掌握,

故障时，自动推断和隔离故障区段，对非故障区域恢复供电。

四、简答题（每小题5分，共15分）

1.答：

（1）发电机掌握电压（2）掌握变压器变比调压（3）采用无功补偿设施调压（4）采用

串联电容器掌握电压。

2.答：准同步并列需要满意肯定