A答案电力系统自动化

电子科技大学二零零五至二零零六学年第一学期
电力系统自动化〔A卷，开卷〕课程考试题〔120分钟〕考试日期200 年月日
一、单项选择题〔每题1分，共35分〕
1、当系统频率大幅度下降时，迅速恢复频率至关重要，以下恢复频率的各措施中不正确的选项是____④______。

①迅速投入电力系统中的旋转备用，使频率尽可能恢复到正常值
②迅速启动发电机组
③当采用前两种方法不能恢复正常频率时，应及时切除局部用户负荷以便使频率尽快恢复
④低频率增负荷装置动作投入局部负荷，以防止频率进一步下降
2、当电力系统电压大幅度下降时，应尽快采取各种方法提高电压水平，以下各措施中不正确的选项是_____④_____。

①迅速调节发电机的自动励磁调节装置与强行励磁装置，以防止电压进一步下降
②尽快启动发电机与调相机的热无功备用容量，如果有备用发电机组应该迅速将其投入运行
③当采取前两种措施均无效时，应尽快切除电力系统中电压最低点处的用电负荷
④当采取前两种措施均无效时，应尽快切除电力系统中电压最高点处的用
电负荷
3、以下表达中不正确的选项是_____③_____。

①在稳态运行条件下，所有发电机同步运行，整个电力系统的频率是相等的
②电力系统的频率控制实际上就是调节发电机组的转速
③当系统负荷增加时，频率增大；负荷减小时频率降低
④控制与调节各发电机原动机输入功率〔转矩〕可以改变系统频率
4、以下表达中不正确的选项是______①____。

①电力系统正常稳定运行时，全系统电压水平在各点完全一样
②电力系统正常稳定运行时，全系统频率在各点完全一样
③频率调整集中在发电厂，调频控制手段只有调整原动机功率这一种
④电压控制可分散进展，调节控制电压的手段多种多样
5、下面有关电力系统电压控制的表达中不正确的选项是_____④_____。

①在各种电压控制措施中，首先应该考虑发电机调压，用这种措施不需要增加附加设备，从而不需要附加任何投资
②对无功功率电源供给较为充裕的系统，采用变压器有载调压即灵活又方便
③对无功功率电源缺乏的电力系统，首先应该解决的问题是增加无功功率电源，因此以采用并联电容器、调相机或静止补偿器为宜
④控制同步发电机的励磁电流，不可能改变发电机的端电压
6、将发电厂与变电所的开关信息或模拟量信息传送给调度控制中心接收端，并加以显示、指示。

这一过程称为____②______。

①遥测②遥信③遥控④遥调
7、远动装置将从调度控制中心送来的操作、调节与控制信号，通过信道传送到所在的发电厂与变电所的被控对象上〔例如发电机组的启停命令、断路器的合闸、分闸命令等〕。

这一过程称为_____③_____。

①遥测②遥信③遥控④遥调
8、下面表达中不正确的选项是_____②_____。

①自同期并列最突出的优点是不需选择并列合闸时机，因而控制操作非常简单
②自同期并列方式可以用于两个系统间的并列操作
③自同期并列方式不可防止的要引起冲击电流
④准同期并列是电力系统运行中的主要并列方式
9、下面表达中不正确的选项是_____②_____。

①频率差调整的任务是将待并发电机的频率调整到接近与电网频率，使频率差趋向并列条件允许的范围，以促成并列的实现
②如果待并发电机的频率低于电网频率，那么要求发电机降速，发降速脉冲。

反之应发升速脉冲
③发电机的转速按照比例调节准那么，当频率差〔Δf〕值较大时，发出的调节量相应大些。

当频率差较小时，发出的调节量也就要小些，以配合并列操作的工作
④电压差调整的任务是在并列操作过程中自动调节待并发电机的电压值，使电压差条件符合并列的要求
10、下面表达中不正确的选项是_____②_____。

①调差系数δ表示无功电流从零增加到额定值时，发电机电压的相对变化。

②调差系数越小，无功电流变化时发电机电压变化越大
③调差系数δ表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力
④无功调节特性是用调差系数δ来表征的
11、下面关于调差系数δ的表达中正确的选项是_____④_____。

①δ>0为正调差系数，其调节特性下倾，即发电机端电压随无功电流增大而降低
②δ<0为负调差系数，其调节特性为上翘，发电机端电压随无功电流增大而上升
③δ=0称为无差特性，这时发电机端电压恒为定值
④以上三项都正确
12、变电所综合自动化的功能之一是_____③_____。

①自动调频②自动同期③故障测距④AGC功能
13、配电自动化DMS系统中控制的是_____④_____。

①机组出力②系统电压③电网频率④用户负荷
14、在EMS系统中分析电力系统失稳情况应属_____③_____。

①状态估计②静态平安分析③动态平安分析④负荷预测
15、水电厂、火电厂协调应根据_____②_____。

①超短期负荷预测②短期负荷预测③中期负荷预测④长期负荷预测
16、发电机出力与负荷不平衡时，如不采取切负荷措施会导致_____②_____。

①系统紧急状态②系统崩溃状态③系统戒备状态④系统恢复状态
17、变压器运行中____②______无功功率。

①发出②消耗③不发出、不消耗④无法确定发出或消耗
18、在系统运行中，调频厂最好由_____③_____担任。

①核电厂②热电厂③非洪水季节水电厂④高效率机组火电厂
19、在电压波动频繁的场合，哪一种调压方式效果较理想？_____④_____。

①改变发电机端电压②改变变压器变比③并联无功补偿④串联电容补偿
20、发电机的额定电压与同电压等级的线路的额定电压相比_____①_____。

①高5% ②低5% ③相等④高10%
21、电力系统调度部门安排日发电方案常用______②____。

①无功日负荷曲线②有功日负荷曲线③年持续负荷曲线④年最大负荷曲线
22、在丰水季节，电力系统调频厂常选择_____①_____。

①中温中压火电厂②小水电站③高温高压火电厂④大中型火电厂
23、提高电力系统静态稳定的主要措施是____③______。

①快速切除故障②强行励磁③减少电抗④电气制动
24、以下变量中属于电能质量指标的是____②______。

①电流②电压③功率④阻抗
25、以下哪项调度自动化的功能主要是保证电网的频率质量？____③______。

①SCADA ②EDC ③AGC ④DTS
26、以下选项中属于遥调传送的信息内容是____④______。

①母线电压②断路器状态③事件顺序记录④变压器分接头位置
27、在EMS中分析电力系统过负荷情况是_____②_____。

①动态平安分析②静态平安分析③状态估计④稳定性分析
28、同步发电机自同步并列的条件是发电机_____①_____。

①未加励磁、接近同步转速②已加励磁、接近同步转速
③未加励磁、未接近同步转速④已加励磁、未接近同步转速
29、调差系数δ<0时，对应的同步发电机外特性______①____。

①上翘②水平③下倾④垂直
30、按系统失步而动作的自动解列装置是为了防止系统的____①______崩溃。

①频率稳定②电压稳定③功角稳定④负荷稳定
31、电力系统运行的等式约束条件仍能满足，但某些不等式约束条件遭到破坏是处于___④__。

①正常状态②戒备状态③系统崩溃④紧急状态
32、在A与B两电网构成的联合电力系统中，设A系统负荷增加，使系统频率降低，而B系统负荷不变，那么_____①_____。

①A与B系统调频均动作②A系统调频动作、B系统调频不动作③A与B系统调频均不动作④A系统调频不动作、B系统调频动作
33、以下选项中哪一项不属于RTU模拟量采集系统的模块？_____①_____。

①信号调节电路②变送器③采样保持器④A/D转换器
34、系统运行发生故障情况下，对用户能否继续供电的分析是_____③_____。

①可靠性分析②稳定性分析③平安性分析④供电质量分析
35、自动发电控制功能可自动控制_____③_____。

①机组无功功率②机端电压③机组有功功率④负荷功率
二、判断题〔每题1分，共10分〕
1、〔×〕静态稳定是指在一个特定的稳定运行条件下的电力系统，如果遭受到一个特定的干扰后，能够从原来的运行状态不失去同步地过渡到新的另一个允许的稳定运行条件的能力。

2、〔√〕同步发电机转子运动方程是描述由于原动机输入的机械转矩与发电机输出的电磁转矩之间不平衡而产生加速或减速作用的旋转运动方程式。

3、〔×〕励磁系统给同步发电机的励磁绕组提供适当的励磁电流，当发电机的出口电压降低时减小励磁电流，而当发电机出口电压升高时那么增加励磁电流。

4、〔√〕电力系统的频率正比于发电机的转速，频率的调节是通过原动机的调速系统来实现的。

5、〔√〕励磁调节控制系统可以改变同步发电机输出电压。

6、〔√〕电力系统正常运行一般采用准同期并列方法将发电机组投入运
行。

自同期并列方法已很少采用，只有当电力系统发生事故时，为了快速的投入水轮发电机组，过去曾采用自同期并列方法。

随着自动控制技术的进步，现在也可用准同期的方法快速投运水轮发电机组。

7、〔√〕电力系统失去同步是由于系统各局部频率不等造成，所以消除振荡的主要控制措施是设法使电力系统各局部间的频率差缩小或相等，然后进入同步。

8、〔√〕所谓再同步是指发电机失去同步后，对于电力系统中频率升高的区域，可以通过减少原动机输入功率或采取切除局部机组的方式，使这个区域的频率降低。

对电力系统中频率降低的区域，那么可通过增加原动机输入功率或切除局部负荷的方式，使这个区域的频率上升。

一旦电力系统这两个区域频率趋于一致时，就可以重新恢复同步运行，即所谓再同步。

9、〔√〕如果不能有效地实施再同步，最终就是在已经失去同步的电力系统的适当地点断开互联开关，将系统分解成几个独立的、各自保持同步的区域。

这样，各个区域可以继续同步的工作，防止事故在全系统中进一步的扩大，保证对用户的供电。

10、〔√〕电能的生产是一个有机的整体，发电、送电、输电、用电是同时完成的，电能是不能储存的。

三、简答题〔每题5分，共30分〕
1、什么是准同期并列？这种并列方法有何优点？
答：同步发电机准同期并列必须满足三个条件，即并列断路器两侧电源电
压的三个状态量全部相等：⎪⎩⎪⎨⎧====（即相角差为零）（即电压幅值相等）（即频率相等）或0δωωe
x G x G X G U U f f
以上三个条件为同步发电机准同期并列的理想条件，在理想条件下，发电机与系统并列时不会有任何冲击电流产生，即并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后发电机G与电网立即进展同步运行，不发生任何扰动现象。

在准同期并列操作中，合闸信号控制单元是准同期并列装置的核心部件，
其控制原那么是当频率与电压都满足并列条件的情况下，在•
U G与
•
U X要
重合之前发出合闸信号。

两电压相量重合之前的信号称为提前量信号。

按提前量的不同，准同期并列装置可分为恒定越前相角与恒定越前时间两种原理。

2、什么是自同期并列？
答：自同期并列操作是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率ωs不超过允许值，且机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并列断路器QF，接着立刻合上励磁开关KE，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。

自同期并列最突出的优点是毋需选择并列合闸时机，因而控制操作非常简单。

限于当时控制技术水平在电力系统发生事故、频率波动较大的情况下，应用自同期并列可以迅速把备用机组投入电网运行，所以曾一度广泛应用于水轮发电机组，作为处理系统事故的重要措施之一。

自同期并列方式不能用于两个系统间的并列操作。

当发电机以自同期方式投入电网时，在投入瞬间，未经励磁的发电机接入电网，相当于电网经发
电机次暂态电抗短路，因而不可防止地要引起冲击电流。

当机组一定时，自同期并列的冲击电流主要决定于系统的情况。

自同期时发电机的端电压值U G与冲击电流成正比。

发电机母线电压瞬时下降对其他用电设备的正常工作将产生影响，为此也需受到限制，所以自同期并列操作方法在非正常情况下采用时，必常受到限制。

3、衡量电能质量的指标是什么？
答：通常衡量电能质量的主要指标是电压、频率与波形。

维持电力系统频率与电压在规定的范围之内，是保证电力系统正常运行的根本任务。

实现电力系统额定频率下的有功功率平衡，并留有必要的备用容量，是保证频率质量的根本前提。

通常要求电力系统给用户供电的电压及电流的波形应为标准的正弦波。

因此首先要求发电机发出符合标准的正弦波形电压。

其次，在电能输送与分配过程中不应使波形产生畸变。

此外还应注意消除电力系统中可能出现的其他谐波源。

4、同步发电机励磁控制系统的任务是什么？
答：〔1〕电压控制；〔2〕控制无功功率的分配；〔3〕提高同步发电机并列运行的稳定性；
〔4〕改善电力系统的运行条件：①改善异步电动机的自启动条件；②为发电机异步运行创造条件；③提高继电保护装置工作的正确性。

〔5〕水轮发电机组要求实现强行减磁。

5、电力系统低频自动解列装置通常什么地点可以考虑设置？
答：为控制事故范围，不致使它涉及邻近区域，被迫将两系统解列运行是
有利的。

在实行解列操作时，必须注意功率平衡问题。

解列点的选择，应尽量使解列后本系统的发电量既满足本系统用户负荷的需要，又不致造成发电功率过剩。

解列点的选择需要按照以下原那么进展：
①尽量保持解列后各局部系统〔子系统〕的功率平衡，以防止频率、电压急剧变化，因此解列点应选在有功功率、无功功率分点上或交换功率最小处。

所选择的解列点一旦解列后，系统各局部的电源与负荷功率应该大致平衡。

否那么，解列后的某些区域系统的频率与电压会大幅度的变化，导致解列后的电力系统内部发电机的再度失步或因功率不平衡系统再度解列。

因此，解列点应该选择在功率交换最小处。

在运行中，根据潮流变化情况进展调整。

②适当地考虑操作方便、易于恢复且具有较好的远动、通信条件。

解列后的区域各局部应该能在解列点处进展恢复同步并列操作，并且通信、继电保护运行方式容易调整。

解列点选好后，对解列条件应进展周密分析，这是构成控制装置逻辑判断的依据。

6、电力系统的电压调整措施有哪些？
答：常用的调压措施有：调节励磁电流以改变发电机端电压；适中选择变压器的变比；并联静电电容器与装设同步调相机以改变无功功率的分布，使电压损耗减小；串联电容补偿以改变网络参数X，从而减小电压损耗。

要尽量做到各种调压措施的合理应用。

当电力系统由于有功与无功缺乏而引起频率与电压都偏低时，因该首先解决有功功率的平衡问题。

因为频率
的提高可以减少无功功率的缺额，这样将有利于电压的调整。

〔几种调压措施的比拟：
在上述几种调压措施中，应优先考虑利用发电机调压，因为这种措施不需要附加设备，从而不需附加投资。

在多机系统中，调节发电机的励磁电流要引起发电机间无功功率的重新分配，应根据发电机与系统的连接方式与承当有功负荷的情况，合理地规定各发电机调压装置的整定值。

发电机调压时，一般采用逆调压方式，而且其无功功率的输出不应超过允许的限值。

当系统的无功功率供给比拟充足时，可以通过选择变压器的分接头来实现调压。

对于普通的变压器，只能在变压器退出运行的条件下才能作分接头的改变。

因此，改变变压器变比调压，通常是指采用有载调压变压器或带有附加调压器的加压调压变压器，但是有载调压变压器比普通变压器价格贵。

在无功功率缺乏的情况下，不能靠改变变压器的变比调压，常采用无功补偿设备来增加无功电源，改变电力网的无功功率分布。

无功功率补偿设备有调相机、静止补偿器、并联电容器等，这几种各有不同特点，只能根据电力系统的具体情况，在不同的地点采用不同的方法。

如对网络中一些枢纽变电所，可以考虑采用调相机。

调相机能够平滑调压，在顶峰负荷时过励运行，发出无功，低谷负荷时欠励运行，吸收无功。

但调相机属旋转设备需要维护与管理，所以最好装设在枢纽变电所。

当网络中个别母线的电压较低时可以采用静止补偿器或并联电容器。

此外，在输电线路上串联电容器，可以补偿线路的电抗，通过改变线路参数，降低无功损耗，起到调压作用。

从调压的角度看，并联电容补偿与串
联电容补偿的作用都在于减少电压损耗的QX/U分量，并联补偿能减少Q，串联补偿能减少X。

只有在电压损耗中QX/U分量占有较大比重时，其调压效果才明显。

对于35kV或10kV的较长线路，导线截面较大约在70mm2以上，负荷波动大而频繁，功率因数又偏低时，采用串联补偿调压可能比拟适宜。

这两种调压措施都需要增加设备费用，采用并联补偿时可以从网损节约中得到抵偿。

在处理电压调整问题时，保证系统在正常运行方式下有符合标准的电压质量是最根本的要求。

如果正常状态下的调压措施不能满足这一要求时，还应考虑采取特殊运行方式下的补充调压手段。

当电力系统由于有功与无功缺乏而引起频率与电压都偏低时，应该首先解决有功功率的平衡问题。

因为频率的提高可以减少无功功率的缺额，这对于电压调整是有利的，如果先调整电压，就会扩大有功缺额，导致频率的进一步下降。

〕
四、综合分析题〔第小题15分，第小题10分，共25分〕
1、什么是电力系统自动化？电力系统自动化的主要内容是什么？
答：电力系统自动化就是根据电力系统本身特有的规律，应用自动控制原理，采用自动控制装置来自动地实现电力生产的平安可靠运行。

即应用各种具有自动检测、反响、决策与控制功能的仪表与装置，通过信号系统、数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进展就地或远方的自动监视、协调、调节与控制，以保证电力系统具有合格的供电质量与平安经济运行。

目的：保证电力系统平安可靠运行，减轻人的劳动强度，提高生产效率。

电力系统自动化也是自动化的一种具体形式。

电力系统自动化的主要内容有：电力系统调度自动化、电厂自动化、配电自动化、变电站自动化，即电力系统自动监视与控制系统、电厂动力机械自动控制系统、变电站自动控制系统、电力系统自动装置系统。

2、电力系统有功功率平衡的含义是什么？
答：电力系统稳态运行时，电力负荷需要一定的有功功率，同时，传输这些功率也要在网络中造成有功功率损耗。

因此，电源发出的有功功率应满足负荷消耗与网络损耗的需要，即电力系统的有功功率要平衡。

电力系统有功功率平衡方程可用下式表示P P P L G ∑∆+=∑∑
式中：∑P G ：所有电源发出的有功功率之与；
∑P L ：所有负荷消耗的有功功率之与；
P ∑∆：网络中有功功率损耗之总与。

由上式可见，当电力系统中的负荷增大时，网络损耗也增大，而电源发出的功率必须增加才能使整个系统的功率平衡。

电力系统中的有功功率电源是各类发电厂中的发电机，所有发电机的额定容量之与称为系统的总装机容量。

那些可投入发电的可发功率之与才是真正可供调度的系统电源容量，但并非系统中的电源容量始终等于总装机容量，在电力系统规划设计与运行时，均应设置备用容量，以保证系统在额定频率下连续地运行。

系统中电源容量大于发电负荷的局部称为系统的备用容量。

备用容量一般约占最大发电负荷的15%~25%。

系统中的备用容量按其作用可分为负荷备用、事故备用、检修备用与国民经济备用，或者按备用状态分为热备用与冷备用。

如果由于系统中的负荷突然变动而使负荷消耗的有功功率增加，而由于机械的惯性，输入功率还来不及作出反响，此时P P P L G ∑∆+<∑∑
即机组的输入功率小于负荷要求的电功率，为了保持功率平衡，机组只有把转子的一局部动能转换成电功率，致使机组转速降低，系统频率下降。

因此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，因此调频与有功功率调节是不可分开的。

电力系统负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变那么较缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。

负荷的变化必将导致电力系统频率的变化，而电力系统频率的变化，对电力用户的生产率以及发电厂间的负荷分配都有直接的影响。

当系统机组输入功率与负荷功率失去平衡而使频率偏离额定值时，控制系统必须自动地调节机组的出力，以保证电力系统频率的偏移在允许范围之内。