电力系统自动装置原理附录思考题答案
更新时间:2024-04-06 23:38:01 阅读量: 综合文库 文档下载
电力系统自动装置原理附录思考题答案
第一部分 自动装置及其数据的采集处理
1-1.采用式1-13对电流进行分解,a0、an、bn的物理意义分别是什么? 【答案提示】
a0:直流分量;an:n次谐波分量的实部;bn:n次谐波分量的虚部。
1-2.采样的前期处理讨论: 【答案提示】
如果正态分布均匀,那么采用4只电阻串联采样的方式要比采用一只电阻采样的精确度高;
是用算术平均法进行滤波有两种方式,
~?其一:aa1?a2???a10;
10~?a~?a~?aaaa1?a2~a131024~~~其二:a1?,a2?,a3?……a?8。
2222第二种方法只占有3个内存变量,每一次计算结果覆盖了前一次的采样数据,节省内存,另外,第二种方法滤波后的权重比例合理,a10占权重为50%,更加接近采样的后期,因此计算机采样中经常采用。第一种方法的权重完全一样,10个采样数据各占10%,另外它需要
11个内存变量。总的来看,第二种方法的误差和实际意义都大于第一种。
第二部分 自动并列
2-1.略 2-2.略
2-3.已知:两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示,其电压幅值相等,频率分别为:
f1?50?0.1costHz,f2?50?0.1sin2tHz,现准备进行恒定越前时间准同期互联操作,
设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒,求调度中心发出合闸信号的时刻。
第二部分 自动并列
2-3.已知:两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示,其电压幅值相等,频率分别为:
f1?50?0.1costHz,f2?50?0.1sin2tHz,现准备进行恒定越前时间准同期互联操作,
设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒,求调度中心发出合闸信号的时刻。
【答案提示】
合闸相角差表达式为:
??2?f?2?(f?f)?0.2?cost?0.2?sin2t??es12 ???e0??10??20先不考虑提前量,则有:
?e??[0.2?cost?0.2?sin2t]dt??e0?0.2?sint?0.1?cos2t?0.1??0
2sint?cos2t?1?2sint?1?2sin2t?1?sin2t?sint?1?0?sint?t?2k??3.8078或t?2k??0.6662
1?5 2t1?3.8078,t2?5.6169,……
考虑时间提前量0.14秒,则调度中心发出合闸信号的时刻可为:3.6678秒,5.4769秒,等等。
2-4.旋转坐标系中发电机的模型方程(Park方程)如下:
??d??xdid?xadif?d?(1?s)?q???ud??rid?? 磁链方程??q??xqiq 电压方程?
?u??ri???(1?s)??dqd?q????xi?xiaddff?f式中符号含义:ψ — 磁链,i — 电流,u — 电压,d — 直轴,q — 交轴,f — 励磁绕
d???组,?。
dt已知:If*?1?ud?Ucos??0.6222,r?0,xd?1,xq?0.5,?,i?id?iq。假定恒同xad*u?Usin??0.8?q步转速、恒励磁,求发电机并入电网后的电流暂态过程。
【答案提示】
??d??id?1 ???q??0.5iqdid1??u???????iq?0.6ddq??dt2 ?di1q?u???????id?1?0.8qqd?2dt?d2id?id?0.4?0 可得:dt2有特征方程:s2?1?0?s??j?id?c1cost?c2sint?c3 则有iq?2c1sint?2c2cost?1.2
代入初始条件id0?iq0?0,则有:c1??0.4,c2??0.6,c3?0.4 所以有:
?id??0.4cost?0.6sint?0.4 ?i??0.8sint?1.2cost?1.2?q22i?id?iq???0.4cost?0.6sint?0.4?2???0.8sint?1.2cost?1.2?2
时间响应曲线如下所示:
第三部分 励磁控制
3-1.某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行,1号机的额定功率为25MW,2号机的额定功率为50MW。两台机组的额定功率因数都是0.85。2号机励磁调节器调差系数为0.05,1号机为无差调节特性。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总无功容量的20%,问各机组承担的无功负荷增量是多少?母线上的电压波动是多少?若电厂无功增量为它们总无功容量的60%,情况又如何?
【答案提示】
1号机额定无功功率:QG1e?PG1etg?1?25tg?arccos0.85??15.49(Mvar) 1号机额定视在功率:SG1e?PG1e/cos?1?25/0.85?29.41(MVA) 2号机额定无功功率:QG2e?PG2etg?2?50tg?arccos0.85??30.99(Mvar) 因为1号机为无差调节特性,所以1号机将尽其所能承担无功功率的增量,如果1号机能承担无功功率的全部增量(即其值小于额定视在功率),则母线电压保持不变。
当电厂无功增量为总无功容量的20%时:
?QG?0.2*?QG1e?QG2e??0.2*?15.49?30.99??9.3?SG1e
∴ 1号机承担无功功率的全部增量9.3Mvar,母线电压保持不变,即?U??0。 当电厂无功增量为总无功容量的60%时:
?QG?0.2*?QG1e?QG2e??0.6*?15.49?30.99??27.89?SG1e
∴ 1号机承担无功功率的全部增量27.89Mvar,母线电压保持不变,即?U??0。
3-2.已知:励磁系统功率单元采用2片8253控制三相全控电路的移相触发,其中8253A中三个定时器0、1、2控制可控硅SCR1、3、5,8253B中三个定时器0、1、2控制可控硅SCR2、4、6,8253的同步采用方式5由外围硬件同步电路确定。
试分析:①采用16位二进制计数器时,8253A、B控制字的值;
②执行8253A片装入计数器1的任务时,8253A各口线如何置位?
③设三相对称运行,恒励磁电流运行方式,SCR1触发为GATA0门同步后30,
求8253A、B记数寄存器的值;若SCR1触发为GATA0门同步后30.55,求绝对误差。 8253定时器技术参数(8253计数脉冲的频率f c = 4MHz)见附表。8253的时序图如附图
所示。
??
【答案提示】(整流桥图示3-24 P63) (1)
8253-定时器0: 0 0 1 1 1 0 1 0 8253-定时器1: 0 1 1 1 1 0 1 0 8253-定时器2: 1 0 1 1 1 0 1 0 (2) CS BD WR A1 A0 0 1 0 0 1
(3) 三相对称运行,恒励磁电流运行方式,三相触发脉冲按SCR1? SCR2? SCR3? SCR4? SCR5? SCR6的顺序依次相隔600发出。
6αD?[Tfc],T=0.02秒, fc?4?10Hz
3608253A -定时器0 —— SCR1:α?300, D =6666 dec ? 1A0A hex 8253B -定时器0 —— SCR2:α?900, D =20000 dec ? 4E20 hex 8253A -定时器1 —— SCR3:α?1500,D =33333 dec ? 8235 hex
8253B -定时器1 —— SCR4:α?2100,D =46666 dec ? B64A hex 8253A -定时器2 —— SCR5:α?2700,D =60000 dec ? EA60 hex
8253B -定时器2 —— SCR6:α?3300,D =73333 dec ? 11E75 hex (溢出)
0,?α?0.0040 α?30.550,则:D =6788 ? αD?30.546
??1.0?0?,X?2,XT?0.5,XL?1,设发电机运行功率3-3.如附图系统,UdG因数不得低于0.6,励磁系统设定励磁电压和励磁电流与无功功率的关系分别为
Q?1.2UF?0.6,Q?1.5IEF?0.8,且瞬时电流限制规定UF??0.3,1?,最大励磁电流
限制规定IEF??0.2,1?,画出功率圆,分析运行区域。
【答案提示】
(1) 静态稳定限制:
2UG稳定极限对应发电机功率圆方程:P???Q?2?22?UG?1?11??1??,P?0
?????????X???X??X2Xd??d???e?e?22其中UG?1,Xd?2,Xe?XT?XL//XL?1,则:P??Q?1???3?,P?0
??4?4?????222(2) 励磁系统限制:
??Q?1.2UF?0.6???Q??0.24,0.6?? ?UF??0.3,1????Q???0.24,0.6??Q?1.5IEF?0.8?Q???0.5,0.7?????IEF??0.2,1??PP3(3) 功率因素限制:cos???0.6??
Q4P2?Q2
第四部分 调频与低频减载
4-1.已知:两机组并联在一条母线上,R1*?4%,R2*?5%,且调速系统保证了两台机完全同步,若1号机组额定功率为60Mw,两机均以额定功率运行,求:当系统要求增加20Mw的输出时,母线的频率是多少?
**4-2.已知某电力系统,KL?1.5,KG?20,当PL?3000Mw时,fN?50Hz,求
符合增加120Mw时,系统调速后的运行点。
4-3.已知:某发电厂有3台发电机组在公共母线上并联运行,1号机组额定功率100MW,2号机组额定功率300MW,3号机组额定功率600MW。三台机组的额定功率因数
cos?N?0.85,假设cos???0,0.85?。
(1) 若1号机组励磁调节器的调差系数为0,2、3号机组励磁调节器的调差系数都为0.05,当系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总额定无功容量的20%时,问各机组承担的无功负荷增量是多少?母线上的电压波动是多少?
2(2) 此时若1号机组燃料耗量特性为F1?4?0.3PPGG1?0.00071 t/h,2号机组燃料耗2量特性为F2?3.5?0.3P4G2?0.000PG25 t/h,3号机组燃料耗量特性为2F3?3?0.32PG3?0.0004PG3 t/h,系统总有功负荷为800MW,试分析3台机组之间负荷
的经济分配,计算3台机组的燃料耗量。
4-4.已知系统的运动方程如下:
??Md??Tm?Te?dt?PmPe T?,T??me???KL?f???PL?P0??f??0???式中,M?10,KL?2,若系统突然发生30%的功率缺额,当系统频率下降到48.8Hz时切除15%负荷,系统频率下降到48.65Hz时再切除10%负荷,以步长0.2s计算,求系统动态
变化曲线。讨论若在48 .8Hz时一次性切除25%的负荷,情况有何不同? 4-5.讨论推导具有三个区域的电力系统区域控制误差ACE的方程。 4-6.讨论CPS标准较A标准明显的优势。 附录:电网运行性能评价标准
1、 A标准。A1标准要求控制区域的AEC在任意10分钟内必须至少过零一次;A2标准要
求控制区域的ACE在10分钟内的平均值必须控制在规定的范围Ld内。 2、 CPS标准。
CPS1标准要求:
ACEAVE?min??FAVE?min??12,其中ACEAVE?min是1分钟ACE的平
?10B均值,?FAVE?min是1分钟频率偏差的平均值,B为控制区域设定的频率偏差系数,单位是
MW/0.1Hz,且有负号,?1是互联电网全年1分钟频率平均偏差的均方根控制目标值。
CPS2标准要求:ACE每10分钟的平均值必须控制在规定的范围Ld内。
L10?1.65??10???10B????10B??,其中,B
为控制区的频率偏差系数,B?为所有控制
区即整个互联电网的频率偏差系数,?10是互联电网对全年10分钟频率平均偏差的均方根值的控制目标值。系数1.65是标准正态分布置信度为0.9的分位点,概率上表征使频率恢复到目标值的可能性达到90%。
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