电力系统自动化试卷及思考题答案华北电力大学

1.那些实验是在EMS平台下进行？那些实验是在DTS平台下进行？

EMS：1）电力系统有功功率分布及分析；2）电力系统无功功率分布及分析：3）电力系统

综合调压措施分析；4）电力系统有功-频率分布；5）电力系统潮流控制分析；6）电力系统

对称故障计算及分析；7）电力系统不对称故障及计算分析

DTS：1）电力系统继电保护动作特性分析；2）电力系统稳定性计算及分析；3）电力系统

继电保护动作情况与系统稳定性关系分析

2.欲调节电压幅值，调有功P有效还是无功Q有效？为什么？

1）电压对无功变化更敏感，有功虽然对电压也有影响但是比较小

2）只考虑电压降落的纵分量：AU=（PR+QX）/U,从公式看出，电压降落跟有功P和无功Q

都有关系，只不过在高压输电系统中，电抗X»R,这样，QX在AU的分量更大，谎节电

压幅值就是在调节无功。

3.重合闸有什么好处？若电气故障设为三相短路，故障分别持续tl和t2时长，则两个实验

结果有什么不同？

重合闸好处：1）在线路发生暂时性故障时，迅速恢复供电，从而提高供电可靠性：2）对于

有双侧电源的高压输电线路，可以提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量；

3）可以纠正由于断路器机构不良，或继电器误动作引起的误跳闸

故障延时长的接地距离一段动作次数，相间距离一段动作次数，三相跳开次数比故障延时短

的多，开关二相跳开的次数多。

4,.以实验为例，举例说明继电保护对暂态稳定的影响？

实验八中，实验项目一体现出选保护具有选择性，当其故障范围内出现故障时，有相应的断

路器动作跳闸。实验项目二体现出保护是相互配合的。当本段拒动时，由上一级出口动作跳

闸。实验项目三做的是自动重合闸的“前加速”和“后加速”保护。继电保护快速切除故障

和自动重合闸装置就是使故障对系统的影响降到最低，尽早的将故障切除能避免故障电流对

设备的冲击减小对系统的扰动，有利于暂态稳定的实现。

5.•在电力系统潮流控制分析试验中，可以通过改变发电机的无功进行潮流调整，也可以通

过改变发电机所连升压变压器的分接头进行潮流调整，实验过程中这两项调整对发电机的

设置有何不问？为什么？

改变发电机无功：设置发电机无功时以10MVAR增长。不能保证发电机有功功率和发电机

电压恒定，他们可能会随着无功功率的改变有微小的变叱。

改变变压器分接头：设置此时发电机相当于一个PV节点，即恒定的有功P和不变的电压U。

原因：发电机是无功电源，也是有功电源，是电能发生元件；变压器是电能转换元件，不产

生功率。

7在实验中考虑了哪些调压措施？若某节点电压（kv）/无功……电压升高3kv,则应补偿

多少电容？

【实验】调节发电机端电压（调节有功，调节无功），调整变压器分接头

【百度】电力系统的调压措施主要有：1靠调节发电机机端电压调压2靠改变变压器分接

头调压3靠无功补偿调压4靠线路串连电容改变线路参数调压

我的实验灵敏度系数为0.075,所以若电压升高3kv,应补偿3/0.075=40Mvar的电容

8在调频实验中。对单机单负荷系统，若发电机的额定功率……频率怎么变化？当负荷功率

大于发电机功率的额定功率……

通过K=Ap/Af来判断f如何变化

9、几个实验步骤

实验九试探法求故障切除实验的实验步骤

1.进入DTS之“教员台”，在DTS控制面版上选择“进入暂态”；同上述项目一样，将

各开关的线路继电保护退出运行。

2.按右键点击线路li「eAto2,选择“电气故障设置”项，设置“三相短路”、

故障延时100ms,距线路首端50即按“确定”，选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线

显示”项，在出现的窗体上察看发电机“摇摆曲线”。保存之。

3.在“DTS控制台”面版上选择“进入在线”，再点击“仿真重演”，选择设置故障前的

时间，返回基态潮流。根据发电机“摇摆曲线”的形态，继续在线

路lineAto2上设置故障，故障类型、位置等与上述完全相同，只是将故障延时增加一个八

t,比如△t=50ms,察看发电机“摇摆曲线

4.重复步骤3之操作，将故障延时不断增加一个△3每一次都注意其摇摆曲

线是否已接近稳定极限或已经崩溃，直至系统失稳。

实验三

（1）比较电抗器与电容器的调压作用

返InI系统基态潮流状态，断开连接在母线B上的电抗器和电容器的断路器，记录下此

时母线B的电压；合上电容器的断路器，此时母线电压值发生变化，记录变化后的值；断

开电容器的断路器，再合上电抗器的断路器，记录下变化后的母线电压值。

（2）调节各变压器分接头，对比不同变压器对某一母线的调压作用

返回系统基态潮流，分别调整变压器1号、2号、3号的分接头，比较哪

一台变压器对改变母线A的节点电压最有效。具体做法.在“调度员潮流”状态，先把1号

发电电机设置为PV节点，然后选中1号变压器，按键，选“分接头调节”，将其分接头位

置上调或下调一个档位（可多调几档），观察并记录下母线A的电压变化情况。返回系统基

态潮流，分别对变压器B、C重复这一实验步骤，观察并分别记录下，母线A的电压变化情

况。

（3）应用仿真系统中的灵敏度分析法对指定母线比压进行灵敏度分析

作母线B电压的灵敏度分析。点击“量测分析”、“状态估计”、“静态安全分析”进入

实验操作平台，用鼠标点击并选中“母线B”，在窗口上方上选择“校正对策分析”项，点

击“灵敏度分析''下的“灵敏度分析”子项，在弹出窗口中的“受控参数”框中选择“电压”,

在右侧的“控制参数”框选中复选项“发电机无功功率”、“负载无功功率”和“电容无功功

率”三项，按“确定”后仿真系统便会自动计算并给出各台发电机的无功功率、各个负荷无

功功率以及各个电容无功功率对母线B电压影响的报表。

（4）估算并验证电容器补偿容量。

假设要将母线B电压升高AU,不断试探改变电容器的无功容量参数后将其投入运行，

直至母线B电压符合或接近原定的要求，记录此时电容无功功率及母线B电压值；再利用

灵敏度分析结果大致估算将母线B电压升高AU所需的电容无功功率容量，对比二者结果

是否一致。

实验一电力系统有功功率分布及分析

1号=匕£一%&cos%+与sin%)假设£=4=1,幽=即1豳=l,r..=0〃

上式可以简化为"4=他(4-4)=(g-%)/勺式中/是线路电抗。，

2、欲调节电压相角0,调有功P有效还是调无功Q有效？

应调节有功P，因为电力网络中，各元件的电抗•般远大于电阻，所以可将雅克比子阵中的

dp

N(N=J)省略，可将修正方程中AP=HAS,所以节点电压相位角的改变主要影响各

de

元件的有功功率潮流，即欲调节电压相角。，调有功P。

3,、想要调节水轮发电机的出力P应调节什么控制量？如想要调节汽轮发电机的

出力P又应调节什么控制量？

想要调节水轮发电机的出力P应调节其水门，调节水流量；如想要调节汽轮发电机的出力P

应调节其气门，调节进气量。

实验二电力系统无功功率分布及分析

2・叱初-%或血%+左0练)0=(匕'-七)［一匕)

1.9

2.欲调节电压相角6,调有功P有效还是调无功Q有效？

答：调节无功有效。

3.想要调节水轮发电机的无功Q应调节什么控制装置？调节汽轮发电机的Q呢？

答：调节励磁装置，调节发电机励磁电流，增加励磁电流就会增加无功输出，减少励磁

电流无功输出就会卜.降。

4.调整变压器分接头能增加或减少全系统无功总量吗？

答：不能。系统的无功总量由发电机，同步调相机，电力电容器和静止补偿器等来影

响，变压器分接头只是通过改变电压来改变无功分右，不影响全系统无功总量。

实验三电力系统综合调压措施分析

1.步骤2中，哪一种调压手段更有效些？为什么？

答：步骤2中对比了发电机1、3的无功对母线A电压的影响。调节3号发电机对调压更有

效。有4可知，电压降落主要受X和Q,发电机3到母线A的X更大，所以发

电机无功调节相同的量，3号发电机对母线A电压的影响更大，调压更有效。

2.从本实验的结果看出，要调整电压不合格点电压，最优先采用的调压手段是哪一种？为

什么？而最有效的手段又是哪一种？

答：最优先采用的是调节发电机端电压、调整变压器分接头的方法，通过调整变压器的电压

分接头耒调整电压足电力系统经常采用的措施。最有效的足进行无功补偿，从而讲节无

功负荷。因为改变变压器的变比调压是有条件的。它就是：必须维持系统的无功功率平

衡。调整变压器分接头不能从根本是改变无功缺乏的问题，还可能引起电压降落；

■,所以调节无功Q对电压调整非常有效。

3.如果想降网损，前提不能减出力、不能减负荷，如何通过各种调压手段进行调节？

答：无功补偿。通过无功补偿使线路上流过的无功减小，线路电压升高;线路是的电压降落

减小，从而降低了网损。

实验四电力系统有功•频率分析

1.在一个实际运行的电网中，假设系统有功出力缺额"，单独依靠发电机自身“一次调

频”能力使系统重新平衡（不计负荷调节），系统的频率值为fl；单独依靠负荷自身调节

效应使系统重新平衡（不计发电机调节），系统的频率值为£2。问二者是否相等？

答：二者不相等，因为发电机的单位调节功率和负荷的单位调节功率的值相差比较多，如:

人•=33.3-20,K

L,一1.5。

2.有人说，一号发电机的发电容量大于2号发电机，因此选调频机的时候应优先选一号机?

答：这种说法不对，因为发电机的单位调节功率和机组的调差系数°有互为倒数的关系。

KG=1=J^xlOO

bfvcr%

实验五电力系统潮流控制分析

1.为什么会有线损？线叔的构成主要有哪些成分？

答：电能通过输电线路传输而产生的能最损耗，简称线损。电力网络中除输送电能的线

路外，还有变压器等其他输变电设备，也会产生电能的损耗，这些电能损耗（包括线损

在内）的总和称为网损。线损是由电力传输中有功功率的损耗造成的，主要由以卜.3

个部分组成。=1\*GB3①于电流流经有电阻的导线，造成的有功功率的损耗，它是

线损的最主要部分②由于线路有电压，而线间和线对接之间的绝缘有漏电，造成的有功

功率损耗③电晕损耗：架空输电线路带电部分的电晕放电造成的有功功率损耗。在一般

正常情况下，后两部分只占极小的份量。

2.从实验步骤3中的记录情况，谈谈你对线路损耗的认识。

答:线损是电能通过输电线路传输而产生的能量损耗产生的。电力网络中除输送电能的

线路外，还有变压器等其他输变电设备，也会产生电能的损耗，这些电能损耗的总和称

为网损。线损是由巨力传输中有功功率的损耗造成的，主要由以下3个部分组成。=

1\*GB3①于电流流经的电阻的导线，造成的右功功率的损耗，它是线损的最主要部分

②由于线路有电压，而线间和线对接之间的绝缘有漏电，造成的有功功率损耗③电晕损

耗：架空输电线路带目部分的电晕放电造成的有功功率损耗。在一般正常情况下，后两

部分只占极小的份量。

3.如果各UOkV线路承担的输送功率长期满负荷运行，有何方法可较好地解决线损过高问

题？

答:为了降低网络功率损耗,可以采取改变系统运行方式,调整运行参数和负荷率等喑施

使网络的功率分布接近经济分布,使网络运行更经济,功率损耗为最小。在有功功率合理

分配的同时,还应做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排补偿,减少无功远距离

输送。增设无功补偿装置,并合理配置，以提高负荷的功率因数,改变无功潮流分布，可以

减少有功损耗和电压损耗,可以减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的

无功功率，使线损大为降低，而且还可以改善电压质量、提高线路和变压器的输送能力。

实验六电力系统对称故障计算及分析

1.对某一线路来说，在相同地点发生三相短路时的短路电流是否一定比发生两相短路时的

短路电流大？为什么？

答：不一定。

当线路发生三相短路时：

zz⑴

其中"Z⑴为电力系统序网络的正序阻抗。

当线路发生两相短路（假设b、C两相短路）时:

则由（1）（2）式可知:

当5(6-1)

、⑴时，两相短路电流大于三相短路电流;

当乙2⑴时，两相短路电流等于三相短路电流;

当乙,2⑴时，两相短路电流小于三相短路电流。

但是由于电力系统中一般情况下-2工⑴，所以两相短路电流小于三相短路电流。

2.某一线路，首端发生三相短路故障和末端发生三相短路故障引起的系统反应一样吗？请

说说理由。

答：不一样。

由于短路地点的不同，使得两次电源到短路点的短路阻抗不同，从而三相短路电流也不同。

实验七电力系统不对称故障计算及分析

1.有人说，在相同地点发生三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路，肯定是

三相短路的短路电流最大。对吗？为什么？

答：不对。例如单项接地短路故障相的短路电流为

I,二3%。

Z

'Zg⑴+Zg⑵+£（0）,

一般“E⑴和"Z.接近相等。因此，如果小于z2⑴，则单相短路电流大于同一地点

的三相短路电流（"刖z》2））,反之，则单相短路电流小于三相短路电流。

2.有人认为发生不对称故障时，故障相电流是由各序电流合成的，因此相电流一定比序电

流要大。对吗？为什么？

答：不对，因为序电流为矢量，有大小有方向，序电流的合成为矢量叠加，可能最后的相电

流幅值比序电流还要小。

1.在in段过电流保护中，使用微机保护后，用不着电流继电器了作为启动元件，请问在该

段的动作电流整定公式中还要考虑继电器的返回系数吗？

答：微机保护由于没有用电流继电器了作为启动元件，从理论上讲没有返回系数，但实际中，

为了防止在保护装置在临界值附近发生抖动，微机保护中还是会设置返回系数的。

2.如图所示，线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保护应各接哪组互感器？为什

答：线路保护采用TA1互感器，母线保护采用TA2互感器。这样做是为了存在保护区间的重

叠，从而保证任意处的故障都置于保护区内。

实验九电力系统稳定性计算及分析

1.有人说装设有自动励磁调节系统的发电机抗扰动能力比较强，对吗？为什么？

答：这种说法是对的。正常情况下，系统中各发电机处于同步运行状态，保证系统中任何节

点的电压幅值和频率以及任何线路的传输功率为恒定值。如果系统在运行过程中受到某种干

扰，使发电机的输出电功率相应发生改变，结果是使得在扰动瞬间各发电机的机械输入转矩

和输出的电磁转矩失去平衡，出现发电机转子不同程度的加速或减速，并导致各发电机之间

转子相对角的变化。自动励磁调节系统能维持发电机或其他控制点的电压在给定水平，控制

并联运行机组无功功率的合理分配，从而提高电力系统的稳定性。

2.是不是只有相间三相短路才有可能引起系统的暂态稳定问题，发生单相接地短路则不

会？

答：是。当发生单相接地不对称