电力系统习题答案

一．填空1．发电机准同期并列的条件为 1、电压频率相等2、电压幅值相等3、电压相角差为零有功冲击电流的大小与 电压相角差有关，无功冲击电流的大小与 电压幅值差 有关，暂态过程的长短与频差有关。

2恒定越前时间恒定越前相角3．并联运行机组间无功负荷的合理分配取决于 发电机外特性。

可以利用自动调压器的调差 接线达到这一目的。

4.励磁系统中，对励磁功率单元的要求是1. 足够的调节容量 2. 较大的顶值电压和电压上升速度5．交流励磁系统中，自动调压器直接调节发电机励磁电流与调节励磁机励磁电流相比好处是 励磁电压响应速度快，但是 受机端电压和系统测故障的影响 。

6．电压响应比 是说明发电机转子磁场建立快慢的粗略参数。

7．理想灭磁过程要求发电机转子电压保持最大值不变 ，放电电流 直线下降。

8.负荷的调节效应系数K 是表示系统频率变化1%时，负荷功率变化的百分数 。

9．经济负荷分配的原则是 等耗量微增率。

10．自励式励磁机比他励式励磁机时间常数 大 。

11．积差调频的调频方程式为0=∆+⋅∆⎰c p k dt f 。

12．EMS 是 Energy Management System 。

DMS 是 Distribution Management System 。

SCADA 是Supervisory Control And Data Acquisition 。

RTU 是 Remote Terminal Unit 。

13．自动准同期装臵主要由 合闸、 调频 、 调压和电源组成。

14. 同步发电机的励磁系统主要是由 励磁功率单元和 励磁调节单元 两大部分组成。

15.远程自动抄表系统主要包括四个部分：具有自动抄表功能的电能表， 抄表集中器，抄表交换机， 中央信息处理机 。

二．简答题：1．什么是滑差周期？对它有什么要求。

滑差周期为sss f T 12==ωπ，它们都是描述两电压矢量相对运动快慢的一组数据。

滑差周期必须大于允许值。

2．发电机准同期并列的条件是什么？不满足条件合闸的后果。

发电机并列的理想条件为并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。

即：G Xf f =或GXωω=，即频率相等，（2GGf ωπ=，2XXf ωπ=）G XU U =，即电压幅值相等0e δ=，即相角差为零如果不满足条件，则并列时冲击电流大，会引起系统电压大幅降低；并列过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。

3．画相量图说明单机运行发电机的励磁与电压的关系。

答：发电机感应电动势和励磁电流的关系矢量图同步发电机的外特性发电机感应电动势q E 与端电压GU的数值关系为：cos q G G Q dE U I X δ=+ （Q I——发电机的无功电流）一般发电机的功率角G δ很小，可近似认为cos 1Gδ≈，可得简化的运算式为：q G Q dE U I X ≈+由上式可以看出，同步发电机的外特性必然是下降的。

当励磁电流EF I 一定时，发电机端电压G U 随无功负荷增大而下降，上图所示的同步发电机外特性说明，当无功电流为1Q I 时，发电机端电压为额定值GN U ，励磁电流为1E F I 。

当无功电流增大到2Q I 时，如果励磁电流不增加，则端电压降至2G U ，可能满足不了运行的要求，必须将励磁电流增大到2EF I 才能维持端电压为额定值GN U 。

同理，无功电流减小时，G U 会上升，必须减小励磁电流。

同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平的。

4．什么是发电机的单位调节功率？在计算功率与频率的关系时，常常采用调差系数的倒数，***1f P R K G G ∆∆-==K G *——发电机的功率-频率特性系数，或原动机的单位调节功率。

5．励磁调节器的四个单元的输入、输出和基本任务是怎样的？测量比较单元测量发电机电压并变换为直流电压，与给定的基准电压相比较，得出电压的偏差信号。

测量比较单元由电压测量、比较整定环节组成。

综合放大单元：输入控制信号：1.被调量控制量： （正常情况）2.反馈控制量：励磁系统稳定信号、电力系统稳定信号（正常情况）3.限制控制量：最大、最小励磁限制信号（异常情况）移相触发单元是励磁调节器的输出单元，它根据综合放大单元送来的综合控制信号U SM 的变化，产生触发脉冲，用以触发功率整流单元的晶闸管，从而改变可控整流柜的输出，达到调节发电机励磁的目的。

4.自动－手动切换，正常运行时，AC 调节器运行，DC 调节器备用，当AC 调节器故障时，由自动－手动切换装臵控制，将DC 调节器投入运行，可保证发电机的正常运行。

6．画出并说明发电机自并励励磁方式的原理接线图。

并说明自并励励磁系统的主要优点。

图如下图所示：主要优点：系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用较少，可靠性高；主轴短，可减小基建投资；可获得较快的励磁电压响应速度；机组甩负荷时过电压较低。

7．什么是ACE ？什么情况下ACE 为零？ 分区调频方程式分区控制误差（area control error ）i tie i P f K ACE ⋅∆+∆= 调频方程式：ACE 积差调频方程式为：0)(=∆+⎰Pidt ACE0)(=∆+-⎰+∆⋅⋅⋅⋅P dt P P f K i s i tie a i tie i i式中 i f ∆—系统频率的偏差，即e i i f f f -=∆P a i tie ⋅⋅—i 区联络线功率和的实际值 P s i tie ⋅⋅—i 区联络线功率和的计划值P i ∆—i 区调频机组的出力增量在调频过程结束时，必有分区控制误差ACE 为零 8．电压控制的基本措施有哪些？并简述基本原理。

可以采取以下的控制方式：①控制和调节发电机励磁电流，以改变发电机端电压U G ； ②控制变压器变比K 1及K 2调压；③改变输送功率的分布jQ P +（主要是Q ），以使电压损耗减小；④改变电力系统网络中的参数jX R +（主要是X ），以减小输电线路电压的损耗。

9．同步发电机并列操作可以采用哪两种方法？并简述其特点和适用场合。

同步发电机并列操作方法：准同期并列操作、自同期并列操作。

自同期并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机并列；容易实现自动化；冲击电流大。

适用于在电力系统故障情况下的某些发电机的紧急并列。

10．什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？ 自动准同期并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机的幅值、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。

特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压大幅降低；并列过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。

适用场合：适用于正常情况下发电机并列。

11．简述电力系统低频运行的危害。

（1）频率降低使厂用机械的出力大为降低，必然使发电机有功出力降低，可能形成恶性循环；（2）频率降低使励磁机等的转速相应降低，当励磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减小；（3）频率下降将引起一步电动机转速的变化，导致一些产品质量受到影响；（4）频率下降会危机汽轮机叶片安全；（5）频率下降可能导致核电厂反应堆停止运行。

12．写出同步时间法也即积差调频法的调频方程式并说明过程和特点。

单机组积差调频的频率方程式为： 0 ()cN fdt K P f f f ∆+∆=∆=-⎰式中 K ——调频功率比例系数。

积差调频过程假定t=0时Nff =、0fdt ∆=⎰、0cP ∆=，上述积差调频的频率方程式得到了满足；在1t 瞬间，由于负荷增大，系统频率开始下降，出现了0f∆<，于是频率方程式左端第一项fdt ∆⎰不断增加其负值，使该式的原有平衡状态遭到破坏，于是调节器向着满足频率方程式的方向进行调整，即增加机组的输出功率c P ∆，只要0f∆≠，不论f ∆多么小，fdt ∆⎰都会不断地累积出新值，频率方程式就不会满足，调节过程就不会终止，直到系统频率恢复到额定值，即0f∆=，也就是上图中的At 点。

这时Nff =、fdt A ∆==⎰常数，频率方程式才能得到满足，调节过程才会结束。

此时ccA A PP K∆==-并保持不变。

假如到2t 瞬间，由于负荷减少，系统频率又开始升高，0f∆>、fdt∆⎰就向正值方向积累，使其负值减少，于是平衡状态又被破坏，调节器动作，减小c P ∆，直到机组发送功率与负荷消耗的功率重新相等，频率又恢复到N f ，即达到上图中的B t 时，调节过程结束，这时又有0f∆=、fdt B ∆==⎰常数，发电机的出力为c cB cA B P P P K∆==-<。

13．特殊轮动作频率和时限如何确定？P88页 特殊轮的动作频率min⋅=hfdzts f f ，它是在系统频率已比较稳定时动作的，因此其动作时限可以取系统频率时间常数T f 的2～3倍，一般为15～25s 。

15．说明无功就地补偿的好处。

P9216.简述电力系统调度的主要任务。

P106 1) 保证供电的质量优良 2) 保证系统运行的经济性3) 保证较高的安全水平——选用具有足够的承受事故冲击能力的运行方式 4) 保证提供强有力的事故处理措施 17.简述馈线自动化的实现方式。

P15818.简述什么是重合闸及其功能。

P158三．电力系统额定运行时，总负荷为4000MW 负荷调节效应系数K *=1.8。

突然切除150MW 发电功率，不考虑调速器作用。

（1）系统稳态频率；（2）如恢复频率要求49.5Hz ，至少切除多少负荷？8.1%4000/150*=∆-=f K2083.0%-=∆f Hz f 96.48)2083.01(50=-⨯=减负荷动作后，残留的频率偏差相对值01.0505.4950*=-=∆hff由式（3-47）得MW P JH 79401.08.11400001.08.1150=⨯-⨯⨯-=四．写出比较整定电路输入U se 与输出U de 之间的关系表达式，并在(b)图上画图说明。

直流电压U se 与来自电压整定器P R 的给定电压进行比较，取得偏差信号U de，送综合放大单元。

加法器输入量：U se +U VZ 1+U VZ 2， 其中：U VZ 1是取自稳压管VZ 的恒定负电压U VZ 2是可变的整定电压。

将各通道增益进行归算： 可见，整定电压U REF 随U VZ 2而变化。

五．恒定越前时间产生电路及输入线性整步电压波形如图所示，（1）写出线性整步电压表达式；（2）用公式推导方法证明产生的越前时间是恒定的。

（10分 ）fRslu t/2S T 0ma xsl u ST（1）m axm ax2022(1)2sl S SslSsl SS u T t t T u T t u t T T ⎧<<⎪⎪=⎨⎪-<<⎪⎩（2）由波形可以看出，在2S S T t T <<内，线性整步电压max 2(1)sl sl St u u T =-则比例电流：max2(1)sl sl R Su u t i R R T ==-微分电流：m ax2sl Czb Sdu C i C u dtT ==-图示线性整步电压产生电路的输出在0R C i i +=时刻极性发生变化，将比例、微分电流代入，化简得St T RC=-，表示导前时间只与电路参数R 、C 有关，与压差和频差无关。