电力系统自动装置原理pdf

第一章 自动装置及其数据的采集处理

一、选择题

1、我国电网的额定频率为（B）。

A. 45Hz B. 50Hz C.55Hz D.60Hz 2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（A）。

A.电压幅值、频率和相角 B.频率和相角 C.相角和电压幅值 D.电压幅值和频率 3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（B）。

A.保证电能质量 B.提高系统运行安全性 C.提高事故处理能力 D.提高系统运行经济性 4、衡量电能质量的重要指标是（C）。

A.有功功率、无功功率 B.功率因数

C.电压、频率和波形 D.有功电度和无功电度

二、填空题

1、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。

2、电力系统由发电厂、变电所、输电网、配电和用电等设备组成，在运行中是一个有机的整体。

3、电力系统自动化就是应用计算机技术和远动通信技术对电力系统进行自动监视、控制和调度。

4、调度控制中心对所辖的电力系统进行监视和控

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

2-3．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

长沙理工大学拟题纸

课程编号 080800035 拟题时间 2011年5月

课程名称 电力系统自动控制技术 专业层次(本、专) 本 科 专业 电气工程及其自动化 考试方式（开、闭卷） 开 卷

一、填空题（本大题共20小题，每空1分，共20分）

请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

1. 电力系统自动装置包括自动调节装置和自动操作装置两种类型。 2. 当机组输入功率小于负荷要求的电功率时，系统频率将下降。 3. 准同期并列主要是对脉动电压US和滑差角频率wS进行检测和控制。 4. 准同期并列装置采用的提前量用恒定越前相角和恒定越前时间两种。 5. 线性整步电压与电压幅值无关。

6. 正弦整步电压最大值所对应的相角差一定等于2k???,k?Z_。

7. 同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器组成。

8. 与无线大母线并联运行的机组，调节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。 9. 励磁电压上升速度是衡量励磁功率单元动态行为的一项重要指标。

10. 目前使用最多的且相对最优的一

总复习题库

前言 第一章自动装置及其数据的采集处理

一、选择题

1、我国电网的额定频率为（ ）。

A.45Hz B.48Hz C.50Hz D.60Hz 2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（ ）。

A.频率和相角 B.相角和电压幅值 C.电压幅值和频率 D.电压幅值、频率和相角 3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（ ）。

A.保证电能质量 B.提高系统运行经济性 C.提高系统运行安全性 D.提高事故处理能力 4、衡量电能质量的重要指标是（ ）。

A.有功电度和无功电度 B.功率因数

C.电压、频率和波形 D.有功功率、无功功率 二、填空题

1、电力系统自动控制大致分为：电力系统自动监视和控制、电厂动力机械自动控制、电力系统自动装置和电力安全装置等。

2、电力系统自动监视和控制的主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。 3、电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。

4、电力系统自动装置有两

项目四 电力系统自动装置

【学习项目描述】：该学习项目包括五个工作任务：备用电源自动投入装置、自动按频率减负荷、故障录波装置、发电机自动调节励磁装置、准同期自动并列装置的原理及性能检验与运行维护。

【教学目标】

知识目标：通过该项目的学习，使学生理解掌握备用电源自动投入装置、自动按频率减负荷、故障录波装置、发电机自动调节励磁装置、准同期自动并列装置的原理、作用及构成，具有电力系统安全自动装置动作原理的分析能力。

能力目标：能看懂电力系统安全自动装置的说明书、调试大纲、作业指导书、屏柜的接线图。能对电力系统安全自动装置进行性能检验与运行维护。

【教学环境】 1.场地及设备的要求：

具备电力系统安全自动装置教学实训一体化教室，配置微机备用电源自动投入装置、自动按频率减负荷、故障录波装置、发电机自动调节励磁装置、准同期自动并列装置各10套，继电保护测试仪10套，计算机多媒体教学设备一套，有理论教学区和实训教学区。

2.对师资的要求：

（1）具备高校教师资格的讲师（或培训师）及以上职称。 （2）具有电力系统安全自动装置专业知识。

（3）具有发电厂及变电站二次回路的理论知识和分析能力。 （7）具备微机电力系统安全自动装置的调试能力。 （8）具有良好的

2-1 并列的允许电流值如何考虑？说明理由。

答：并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1~2倍的额定电流。

理由：冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，所以须特别注意对它造成的危害。由于并列操作为正常运行操作，冲击电流最大瞬时值限制在1~2倍的额定电流以下为宜。

2-2 设并列条件已满足要求，现可惜错过了合闸时机，问下次合闸时机还需要多少时间？设滑差角频率?s?分别为0.42?10?2、2?10?6，允许滑差角频率为

0.42?10?2，试分析最快与最慢两种情况。自动装置如何解决久等的问题？

答：?sN?2?fN?100?，?s1?0.42?10?2?100??0.42?，

?s2?2?10?6?100??2?10?4?

Ts?2??s Ts1?2?2??4.76s，Ts2??104s ?40.42?2?10?自动装置应该增加或减小发电机转速，使滑差角频率增大，从而减小滑差周期，使等待时间缩短。

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

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

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

电力系统自动装置实验报告

同步发电机并车实验

一、 实验目的

1、 加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件； 2、 熟悉同步发电机准同期并列过程；

3、 观察、分析有关波形。

二、 原理与说明

将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。

正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。

手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点(同相点)时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。

自动准同期并列，通常采用

《电力系统自动装置》复习思考题

单项选择题 题干 按自同期并列的发电机并列前机端电压是多少？（ ）。 A.额定电压 B.高于额定电压10% C.等于系统电压 D.电压为零 半导体型励磁调节器调节端电压静差率为（ ）。 A.<15% B. <10% C. <5% D. <1% 并联运行的发电机（ ）。 A. 都属于正差特性 B. 都属于无差特性 C. 都属于负差特性 D. 可以是各种调差特性 并列发电机稳定运行的条件除了同步转矩系数大于零外，还要求（ ）。 A. 阻尼转矩系数大于零 B. 功率因数大于零 C. 输出功率小于额定值 D.机端电压为额定值 并列时允许电压差一般为（ ）。 A. 5%~10%Ue B. 0%~5%Ue C.10%~15%Ue D. 10%~20%Ue 并列装置越前时间的主要受（ ）的影响 。 A.断路器的跳闸时间 B.发电机电压等级 C.发电机容量 D.断路器合闸时间 单机连接无穷大系统时，调节励磁电流相应改变（ ）。 A.发电机的机端电压 B.发电机的有功电流 C.发电机的无功电流 D.发电机的功角 当低频减载装置在末级以上的某级动作频率下动作后，系统频率变化趋势为（ ）。 D A. 上升 B. 下降 C.不变 D.不定 当仅系统和发电机电压大小不相等时，并列冲击电流（ ）。 A.以有功分量为主 B.以无功分量为主 C.造成系统震荡 D.损坏发电机转子 当频率提高时，负荷消耗的功率（ ）。 A.减少 B.不变 C.变化不定 D.增加 当系统发电机已无调节容量时，电网事故导致负荷消耗功率大于电网输入的功率，系统频率随时间（ ）。 A.直线下降 B.指数型下降 C.震荡下降 D.随机变化 B D B C D C A A D 答案 D 低频减载后备段的作用是（ ）。 A.当低频减载拒动时切除负载 B.当低频减载误动时切除负载 C.当系统长时间处于低频状态时切除负载 D.当系统频率突然降低时切除负载 低频减载装置按（ ）动作。 A.频率下降的速度 B.频率大小有选择性分级 D.稳定的低频频率 C.频率大小无选择性分级 C C 电力系统调频电厂的任务是承担 （ ）。 A. 系统基本负荷 B.计划内变动负荷 C.计划外变动负荷 D.随频率变化的负荷 电力系统自动装置可分为两种类型，即（ ）。 A.自动励磁、自动调速 B.自动调节、自动操作 C.电力安全装置、电力生产装置 D.发电自动化、配电自动化。 电流复式励磁和电流相位复式励磁的原理区别是（ ） A. 是否考虑定子电流的影响 B.是否考虑功率因数的影响 C.是否考虑励磁电流的影响 D.是否考虑励磁电压的影响。 对互联系统而言，某一区域的功率平衡差值可以由本区域的发电机转子动能释放、负荷调节效应和（ ）来平衡。 A.联络线路的有功功率增量 B.联络线路的无功功率增量C.本区域发电机提高励磁电流 D.提高区域负荷功率因数 对滑差角频率进行限制，实用上主要是考虑（ ）。 A.防止系统震荡 B.提高电能质量 C.防止电压差过大 D.减小合闸相角差 对三相半控桥和三相全控桥来说，输入交流，输出直流。（ ），输出直流越大。 A.功率因数角越小 B.功率因数角越大 C.控制角越小 D.控制角越大 发电机调速时，输出功率增加，（ ）。 A.发电机转速降低 B.机端电压下降 C. 发电机转速上升 D.机端电压上升 发电机励磁系统三相整流桥电路中的同步是指（ ）。 A. 触发脉冲与励磁主电源的相位配合关系 B.电力系统各发电机以相同频率运行 C. 并列运行各发电机电压同相位 D.发电机机端电压与励磁电流成比例 C B B A D C A A 发电机欠励磁运行时（进相运行），最小励磁电流要受（ ）。 A. 励磁机容量限制 B.发电机机端电压的限制 C.发电机容量的限制 D.静态稳定极限的限制 分别将同相接法的系统和发电机电压波形同相变换为方波后，两波形异或后的矩形波达到最宽时，表明（ ）。 A. 发电机和系统电压同相 B. 发电机和系统电压反相 C. 发电机超前系统电压90° D. 发电机滞后系统电压90° 规程规定，自动电压调节器零起升压时，调节时间（ ）。 A. <1s B. <5s C. <10s D. <20s 合闸信号控制单元的作用是（ ）。 A.并列条件合格后的适当时间发合闸信号 B.检查并列条件并调整发电机 C.检查断路器状态（ ） D. 并列条件合格后发出合闸信号 互联系统按频率联络线功率偏差控制，表明调整结束时，（ ） A. =0 B.=0 C.=0,=0 D.=0。=0 D B C A C 交流励磁系统是指（ ） A.励磁机为交流发电机 B.励磁机为直流发电机 C.发电机为交流发电机 D.励磁电流为直流电。 A A 励磁系统功率放大单元传递函数，滞后后时间常数Tz 表明（ ）。 A.晶闸管导通后等待其截止才能对其进行控制 B.晶闸管触发后至导通有时间延迟 C.换相压降的影响 D.励磁绕组上电流不能突变的影响 联合电力系统如果要保证各子系统互不影响，应按照（ ）方式调频。 A.恒定频率控制 B.恒定交换功率控制 C.频率联络线功率偏差控制 D.恒定功率因数角控制 汽容影响造成了汽轮机功率输出（ ）入调节的变化。 A. 超前于 B. 滞后于 C. 等于 D. 成比例 如励磁系统可快速强行励磁，有助于提高（ ）。 A.输出有功功率 B.输出无功功率 C.运行稳定性 D.功率因数 若由滑差角频率和越前时间计算出越前角度为30°，则测得同相接法的发电机和系统电压相位差约为（ ）时发合闸信号。 A.0° B.30° C.150° D.330° D C B C 数字型自动装置硬件构成部分之一是（ ）。 A.开关量输出模块 B.断路器 C.发电机 D.变压器 数字自动装置的软件信号采集与处理程序部分作用是（ ） 。 A.数据库管理 B.图像显示 C.声音提示 D.转换电压电流 他励励磁系统是指（ ）。 A. 励磁机的励磁由励磁机本身提供 B. 发电机的励磁由励磁机提供 C. 励磁机的励磁由发电机提供 D. 主励磁机的励磁由副励磁机提供 同步发电机并列操作的要求之一是（ ）。 A.符合经济运行要求 B.并列时带上额定负载 C.减小对发电机的冲击电流 D.尽可能快的并列 为防止由励磁调节器引起的电力系统低频振荡，励磁系统可设有（ ）。 A.最大励磁限制器 B.最小励磁限制器 C.电力系统稳定器 D.励磁系统稳定器 为改善发电机空载运行的稳定性，励磁系统中均设有（ ）。 A.最大励磁限制器 B. 最小励磁限制器 C.电力系统稳定器 D.励磁系统稳定器 为了免除调速器的微小调节，发电机调速系统人为设置（ ）。 A. 调差系数大于零 B.不灵敏区 C.按积分控制的调频功率 D.调速器时间常数 无刷励磁的主励磁机电枢在（ ），副励磁机电枢在（ ）。 A.定子，定子 B.转子，转子 C.定子，转子 D.转子，定子 系统电压下降时，并联机组中调差系数大的机组（ ）。 A.无功输出增加少 B.无功输出增加多 C.无功输出降低少 D.无功输出降低多 线性整步电压的大小反映（ ）。 A.发电机与系统电压的相位关系 B.发电机与系统电压的大小关系 C.滑差角频率（ ） D.励磁电压 整流电路换流压降与（ ）有关。 A.交流回路等效电感 B.直流回路等效电感 C.交流回路电压 D.直流回路电压 正常运行发电机频率低于额定值时，欲恢复至额定值，（ ）。 A.切除部分负荷 B.投入补偿电容 C.使调速器动作 D.使调频器动作 直流励磁系统一般用于（ ）以下发电机组。 A.60万千瓦 B.30万千瓦 C.20万千瓦 D.10万千瓦 A D D C C D B D B A A D D 准同期并列的基本条件之一是（ ）。 A.发电机电压初相位为零 B.发电机电压在额定范围内 C.合闸相角为零 D.功率相等 C 简答题 题干 并列时允许电压差一般为多少？ 当低频减载装置在末级以上的某级动作频率下动作后，系统频率变化趋势怎样？ 答案 答：10%~15%Ue。 答：变化趋势不定。 当负荷增加，调速器动作时，说明频率、功率的要点：频率比原有频率降低；发电变化情况。 机增发一部分功率P1，负荷由于频率降低减少功率消耗P2，P1+P2=负荷增加量（额定频率下） 当系统频率稳定在低频减载装置的某级动作频率上时，低频减载装置动作，切除部分负荷，系统频率应稳定在什么频率？ 调频时微分调节的主要优缺点是什么？ 对三相全控桥采用交流法测励磁电流，每相电流导通电角度是多少？ 答：暂态起始调节速度快，稳态时不起作用。 答： 120°。 答：恢复频率。 发电机变压器采用单元接线，若更换并列断路器，允许滑差角频率 准并列装置可能要整定什么参数？ 规程规定，自动电压调节器零起升压时，调节时间要小于多少？ 规程规定，自动电压调节器零起升压时，调节时间最大是多少？ 励磁强励倍数一般是多少？ 答：1.6~2.0。 答： 10s。 答： 10s。 三相桥式全控整流电路处于整流状态时，控制角0~90° 的理论变化范围是多少？ 为保证在发电机低频振荡时刻电力稳定器起作信号复归环节 用，该装置中应有什么环节？ 在数字型准同期装置中，常将模拟电压转换为方测量频率差 波进行测量。其目的是什么？ 直流励磁系统一般用于多少容量以下的发电机组？ 答：10万千瓦以下 答案 要点： 频差太小并列过程太长； 频差过大会引起同步运行遭破坏，但频差一般不会过大； 断路器合闸时间与设定合闸时间不相等，引起合闸电角度不分析题 题干 准同期并列时，频差过小和过大各有什么影响？为什么实用上要参照断路器合闸误差

时间确定最大允许频差？ 为零，导致冲击电流； 同一误差时间，频差大导致合闸电角度大，冲击电流大； 给定允许冲击电流，确定允许合闸电角度，进而确定允许频差。 A、B两电力系统经联络线连接，按联络线输送功率不变调度。当A系统出现故障导致A系统功率缺额后（已无调频容量），B系统是否受影响？如何应对？ 要点：1、联络线不增加输送功率使A系统功率缺额不能消除。2、功率缺额导致频率降低。3、B系统由于频率降低负荷消耗功率减少。4、为维持功率平衡B系统发电机减少出力。 低频自动减载装置某级动要点：某一级动作后频率变化趋势不定；总缺额的影响体作后，系统频率将如何变现在频率下降的速度和最终稳定频率上，仅由某个频率无化？为什么？ 法判断总缺额是多少，因而也无法正确切除负荷大小，仅是试探；若稳定频率刚好是切除频率，则切除后频率恢复至恢复频率；若切除后仍有功率缺额则频率继续下降；若切除后刚好在这频率附近功率平衡，则频率维持在低频运行