电力系统自动化习题及答案

第一章 发电机的自动并列习题

1、 同步发电机并网（列）方式有几种？在操作程序上有何区别？并网效果

上有何特点？

分类:准同期,自同期

程序：准：在待并发电机加励磁，调节其参数使之参数符合并网条件，并入电网。 自：不在待并电机加励磁，当转速接近同步转速，并列断路器合闸，之后加

励磁，由系统拉入同步。

特点：准;冲击电流小，合闸后机组能迅速同步运行，对系统影响最小

自：速度快，控制操作简单，但冲击电流大，从系统吸收无功，导致系统电

压短时下降。

2、 同步发电机准同期并列的理想条件是什么？实际条件的允许差各是多

少？

理想条件： 实际条件（待并发电机与系统） 幅值相等：UG=UX 电压差Us不能超过额定电压的5%-10% 频率相等：ωG=ωX 频率差不超过额定的0.2%-0.5% 相角相等：δe=0（δG=δX） 相位差接近，误差不大于5°

3、 幅值和频率分别不满足准同期理想并列条件时对系统和发电机分别有何

影响？

幅值差：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。 频率差：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um之间。

这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。它产生的拍振电流也时大时小变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化，使发电机振动。频率差大时，无法拉入同步。

4、何为正弦脉动电压？如何获得？包含合闸需要的哪些信息？如何从波形上获得？

5、何为线形整步电压？如何得到线形整步电压？线性整步电压的特点是什么？

6、线性整步电压形成电路由几部分组成？各部分的作用是什么？根据电网电压和发电机端电压波形绘制出各部分对应的波形图。

书上第13页，图1-12

组成：由整形电路，相敏电路，滤波电路组成

作用：整形电路：是将Ug和Ux的正弦波转变成与其频率和相位相同的一系列方波，其幅

值与Ug和Ux无关。

相敏电路：是在两个输出信号电平相同时输出高电平，两者不同时输出低电平。 滤波电路：有低通滤波器和射极跟随器组成，为获得线性整步电压Us和&e的线性相

关，采用滤波器使波形平滑

7、简述合闸条件的计算过程。

Step 1：计算Usmin，如果Usmin≤USy转Step 2；否则调整G来改变UG Step 2：ωsy的计算

Step 3：如果ωs≤ωsy继续Step 4；否则调整G来改变ωG，ωs=ωG-ωX Step 4：δe的计算： δe=tYJ?ωs

Step5：δe≤δey合闸；否则调整G来改变ωG，从而δe

8、简述同步发电机并列后由不同步到同步的过程（要求画图配合说明）。

书上第7页，图1-4

说明：1、如果发电机电压Ug超前电网电压Ux，发电机发出功率，则发电机将被制动减速，

当Ug落后Ux，发电机吸收无功，则发电机加速。

2、当发电机刚并入时处于a电，为超前情况，Ws下降---到达b点，Wg=Wx，&e最

大，W下降，&e下降——处于原点，Ug=Ux----&e=0，Wg＜Wx——过原点后， &e＜0，——Wg上升

总之。A-b-0-c，c-0-a，由于阻尼等因素影响，摆动幅度逐渐减小到同步角

9、准同期并列为什么要在δ=0之前提前发合闸脉冲？提前时间取决于什么？恒定越前时间并列装置的恒定越前时间如何设定？ 10、恒定越前时间并列装置如何检测ωs<ωSY？

当|ta|＞|tyj|时，即恒定超前相角电平检测器失于恒定越前时间电平检测器动作时，才说明这是的Ws小于允许滑差的频率Wsy

11、恒定越前时间并列装置如何检测发电机电压与系统电压的超前滞后？ 12、数字式自动准同期装置主要输入信号和输出信号有哪些？

输入信号：指发电机和母线电压互感器二次侧交流电压信号中提取交流电压幅值信号，频

率测量信号

输出信号：发电机同步转速调节的增速、减速信号，调节发电机电压的升降压，降压信号，

并列断路器合闸脉冲控制信号

第二章 同步发电机励磁自动控制系统

1、 同步发电机励磁自动调节的作用是什么？

（1）电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平； （2）在并列运行发电机之间，合理分配机组间的无功负荷； （3）提高发电机静稳定极限。 （4）提高系统的动态稳定；

（5）限制发电机突然卸载时电压上升； （6）发电机故障时，对发电机实行快速灭磁。

2、同步发电机的励磁系统有哪几种？各有何特点？

a：直流励磁机：结构简单，靠机械整流+换向，维护量大，造价高，励磁系统容量受限

制

b：交流励磁系统：励磁系统容量不受限制，不受电网干扰，可靠性高，维护量小，绝缘寿命长；但无法对励磁回路直接进行测量，无法对整流元件工作进行检测，对整流元件可靠性要求高。

c：静止励磁系统：结构简单，可靠性高；不需要通州励磁机，缩短主轴长度，可获得很快的励磁电压响应速度

3、何谓静态稳定？何为暂态稳定？

静态稳定：指电力系统在正常运行状态下，经受微小扰动后恢复原运行状态的能力 暂态稳定：指电力系统在某一正常运行方式下突然遭受较大扰动后，能否过渡到一个新的

稳定运行状态或恢复到原运行状态的能力

4、何谓强励？强励的基本作用是什么？衡量强励性能的指标有哪两方面？具体指标是什么？如何定义？

概念：当系统电压大大降低时，发电机的励磁电源会自动迅速增加励磁电流，这种作

用叫做强励。

作用：（1）作用： 有利于电力系统的稳定运行；

有助于继电保护的正确动作；

有助于缩短短路故障切除后母线电压的恢复时间； 有助于电动机的自启动过程；

指标： 强励倍数KHSE；励磁电压响应比

5、 何谓灭磁？常见的三种灭磁方法是什么？如何实现？

（1）灭磁：使发电机励磁绕组的磁场尽快地减弱到最低程度。 （2）灭磁方法：

励磁绕组对恒定电阻放电灭磁；将转子励磁绕组自动接到放电电阻灭 励磁绕组对非线性电阻放电灭磁；在这整个灭磁过程中始终保持转子绕组的端

电压为最大值不变，直至励磁回路断开位置

全控整流桥逆变灭磁；应用晶闸管的有缘特性来进行转子回路的快速灭磁

6、 励磁调节器的基本组成有哪些？画出自动励磁控制系统方框图。

书上图2-24

基本组成部分：测量比较单元，综合放大单元，移相触发单元，自动手动的自动切换。

7、 对励磁调节器静特性调整的基本要求是什么？

a、 保证并列运行发电机组间无功电流的合理分配，即改变调差系统。

b、 保证发电机能平稳地投入和退出工作，平稳地改变无功负荷，而不发生无功功

率的冲击现象，即上下平移无功调节特性

8、 何谓同步发电机组的自然调差系数？

对于电压偏差进行比例调节的励磁调节器，当调差单元退出工作时，发电机外特性的调差系数，是不可调节的固定值

当调差单元退出工作时，发电机外特性的调差系数，用Kadjo表示。其值一般小于1，且不可调，近似无差，因此不能满足发电机的运行要求。

9、 在励磁调节器中为要设置调差单元?如何进行正调差接线和负调差接

线？对励磁调节系统外特性有何影响？

a、 设置调差单元是为了进行发电机外特性的调差系数调整；

b、 正接线：在发电机互感器的二次侧，A,C两相分别接串入Ra，Rc，在Ra中引

入Ic，Rc中引入Ra。极性为Va+IcRa和Vc-IaRc

负接线：与正接线类似，只是极性改为Va-IcRa和Qc+IaRc

10、 平移发电机的外特性有何作用?

发电机投入或退出电网运行时，要能平移负荷，不引起对电网的冲击，这就需要依靠平移发电机的外特性。（转移无功）

11、 自动励磁调节器的限制控制信号有哪些，各起什么作用？

a、 最小磁限制：以便发电机组进相运行满足静稳定条件，限制发电机 在允

许进相容量曲线上，从而防止发电机定子端部过热。

b、 瞬时电流限制：当励磁机电压达到发电机允许的励磁顶值电压数倍时，立即对

励磁机的励磁电流加以限制，防止危及发电机的安全运行 c、 最大励磁限制：防止发电机转子绕组长时间过励 d、 伏/赫限制器：防止发电机的端电压与频率比过高

12、如何通过设置反馈回路增加励磁控制系统稳定性？画出系统组成框图和对应的传递函数框图。

第三章 电力系统频率和有功功率调节

1、 为什么说频率调节与有功功率调节不可分割?

当系统的负荷功率增加时，系统就出现了功率缺额。此时，机组的转速下降，整个系统的频率降低。可见，系统频率的变化是由于发电机的负荷功率与原动机输入功率之间失去平衡所致

2、 为什么说负荷的频率效应起到减轻系统能量不平衡的作用？

当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变，这种有功负荷随着频率而改变的特性叫做负荷的功率---频率特性，是负荷的静态频率特性，也称作负荷的调节效应，当频率上升时，负荷需求功率随之增加，阻频率的上升，频率下降时。负荷需求功率跟着下降，抑制频率的下降

3、 在某电力系统中，与频率无关的负荷占28%，与频率一次方成比例的负

荷占41%，与频率二次方成比例的负荷占11%，与频率三次方成比例的负荷占20%。当系统频率由50Hz下降到48Hz时，系统 KL*值为多少？

4、电力系统频率一次调节和二次调节有何区别？

当系统负荷增加，频率开始下降，调速器起作用，增加机组的输入功率，经过一段时间后运行点稳定在靠近50Hz，调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果是有差。

频率的二次调整通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀门开度调节转速，表现为一条调节特性上、下平移，可以保证调整结束时频率与额定值偏差很小或趋于零——调节结果是无差的。

5、调速器的失灵区对频率调整有何影响?

导致并联运行的发电机组之间有功功率分配产生误差或频率误差。有功功率分配的最大误差 与失灵度 成正比，而与调差系数 成反比。

6、如何确定电力系统频率的稳定运行点？

在稳定频率下，发电机组的功率-频率时性与负荷的功率-频率特性曲线的交点，就是电力系统的稳定运行点

7、电力系统调频常用的主导发电机法、积差法、改进积差法，写出各调频方程，分析各自的工作特点。

8、何谓分区控制误差ACE？如何判断发生负荷变动的区域？如何实现联络线上无功率流？

9、何谓等微增率准则？为什么根据该准则能使电力系统运行最经济 ?

运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷。

当系统微增率λ增加时，各电厂的微增率bi也相应增加，各电厂发出的功率也将相应增大，直至系统功率平衡，频率回升到额定值为止。 最经济的分配方案：系统中调频电厂按下式运行：

bb1b?2?????n?? 1??11??21??n?——系统微增率；

dFi?bi——各电厂电厂微增率； dPi?i——各电厂的线损微增率，即?i??P1/?Pi；

10、AGC的基本任务是什么？调整分配的负荷分配公式是什么？为什么说它是一种比较理想的分配方式。

11、什么是ZPJH？为何要实行ZPJH？

12、低频减载时为什么切除的负荷可以小于有功缺额？

第四章 电力系统电压和无功功率调节

1、 电力系统常用的无功功率电源有哪些？各有何特点？

电源类型 同步发电机 同步调相机 并联电容器 静止无功补偿器 输出特性 即是无功电源，也是有功电源； 即可输出无功功率，也可吸收无功功率； 输出感性无功功率，只能提高补偿点电压； 输出感性或容性无功，提高或降低补偿点电压 元件特性 旋转元件 旋转元件 静止元件 静止元件

2、 我国规定的各类用户允许电压偏移是多少？

35kV及以上电压供电的负荷：±5% 10kV及以下电压供电的负荷：±7% 低压照明负荷： +5%，-10% 农村电网（正常）： +7.5%，-10% 农村电网（事故）： +10%，-15%

3、 某变压器铭牌参数为：SN =31.5MVA，110±2×2.5%／6.3kV，归算到高

压侧的线路阻抗为ZT =2.5+j40。线路末端最大负荷功率为30+j15MVA，最小负荷功率为12+j7MVA。变压器高压侧最大负荷时的电压为110kV，最小负荷时的电压为114kV。相应负荷母线允许电压范围为6~6.6kV。试选择变压器分接头。

U2'max?U1?U'2minP1maxR?Q1maxX15?30?12?150?120??101.25kVU1120P1minR?Q1minX10?30?8?150?U1??120??107.5kVU1120U2'min107.5Ut?U2N??11?112.62kVU2min10.5 107.25取U1t?107.25的分接头，那么k??10.2511U2cmax?U2'max?210.5?101.25?2QC?U?k?10.5?10.25?4.57????2cmax??X?k?150?10.25?

4、电力系统常用的电压控制措施有哪些，控制的原理是什么？

5、如下图所示，变压器变比为110±2×2.5% /11kV，励磁支路和线路对地电容均被忽略。送端电压为120 kV且保持不变，受端电压要求保持为10.5 kV。采用电容器进行无功功率补偿，试确定其补偿容量。

U1=120kV

Smax=15+j12MVA

Smin =10+j8 MVA

U2

Z=30+j150

6、电容器并联和串联补偿提高线路末端电压和减小功耗的原理各是什么？ 7、无功功率的产生基本上是不消耗能源的，但是为什么无功功率沿输电线路上传送却要引起有功功率的损耗和电压的损耗。

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