电力系统自动化复习资料上课讲义

第一、二章

1、准同期并列与自同期并列方法有何不同？对它们的共同要求是什么？两种方法各有何特点？两种方法适用场合有何差别？、准同期并列的理想条件是什么？

（1）准同期：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小满足并列条件时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。

自同期：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列操作。

（2）冲击电流小，拉入同步快

（3）准同期：优点：冲击电流小，进入同步快。

缺点：操作复杂、并列时间稍长。

自同期：优点：操作简单、并列迅速、易于实现自动化。

缺点：冲击电流大、对电力系统扰动大，不仅会引起频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。

（4）准同期：系统并列和发电机并列

自同期：电力系统事故，频率降低时发电机组的快速启动

准同期并列的理想条件是：

•待并发电机频率与系统频率相等，即频率差为零，Δf = 0

•待并发电机电压和系统电压幅值相等，即电压差为零，ΔU = 0

•待并发电机电压与系统电压在主触头闭合瞬间的相角差为零，Δδ= 0

2. 准同期并列的理想条件有哪些？如果不满足这些条件，会有什么后果？

①发电机的频率和电网频率相同；②发电机和电网的的电压波形相同；③发电机的电网的电压大小、相位相同；④发电机和电网的相序相同，相角差为零。

如果ΔU很大，则定子电流过大时，将会引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受损。因此，一般要求电压差不应超过额定电压的5%~10%；如果δ很大，定子电流很大，其有功分量电流在发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机，通常准同步并列操作允许的合闸相位差不应超过去5°；发电机在频差较大的情况下并入系统，立即带上较多正的（或负的）有功功率，对转子产生制动（或加速）的力矩，使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。一般准同步并列时的允许频率差范围为额定频率的0.2%~0.5%。对工频额定频率50Hz，允许频率差为0.1~0.25Hz。

3. 为什么要在δ=0之前提前发合闸脉冲？

在压差、频差满足要求的情况下，并列断路器主触头闭合时，应使δ等于0°。由于断路器的合闸过程有一定的时间，作为自动准同步装置，必须在δ=0°导前一个时间t发出合闸脉冲。

4. 自动准同步装置的任务是什么？

（1）频差控制单元。检测与间的滑差角速度，调节转速，使发电机电压的频率接近于系统频率。

（2）电压控制单元。检测与间的电压差，且调节电压使它与的差值小于允许值，促使并列条件的形成。

（3）合闸信号控制单元。检查并列条件，当频率和电压都满足并列条件，选择合适的时机，即在相角差等于零的时刻，提前一个“恒定越前时间”发出合闸信号。

5．如何利用线性整步电压来实现对频差大小的检查？并说明其工作原理。

线性整部电压与时间具有线性关系，自动准同期装置中采用的线性整步电压通常为三角波整步电压，含有相差和频率差信息。利用比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角电平检

测器的动作次序来实现滑差检查，如果将 按允许滑差 下恒定越前时间 的相角差 进行整定，当 时

S

SY YJ A t t ωω= 当SY S ωω>时 YJ A t t <

当SY S ωω=时 YJ A t t =

当

SY S ωω<时 YJ A t t > 只有当YJ A t

t > ，即恒定越前相角电平检测器先于越前时间动作时，才说明这时的 小

于允许滑差的频率 ，从而作出频率差符合并列条件的判断。

6．如何检出两正弦波形电压的同相点和反相点？画出波形图并说明工作原理。 将G U 和X U 的正弦波换成与主频率和相位相同的一系列方波，方波的幅值与 G U 、X U 的幅值无关。在两个输入信号的电平相同时输出为高电平“1”，两者不同时则输出为低电平“0”。

7.何谓滑差、滑差周期？与发电机Ug 和系统Us 的相角差δ 有什么关系？

频差 f s ：f f f x G s -=电角速度之差称为滑差角速度，简称滑差，用ωs 表示：

t

t

e G

u G

u x

u o o o o sL

u ()e (-()π2t

o o o

x G s ωωω-=,滑差周期为s s s 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。

t S ωδ=

8.简述交、直流励磁机励磁系统的基本构成、特点及使用范围。

直流励磁机励磁系统靠机械整流子换向整流，是过去常用的一种励磁方式。但励磁电流过大时，换向很困难。优点：控制方便,点：有滑环、电刷易产生火花，可靠性不高结构复杂，不易维护.

交流励磁机系统的核心设备是交流励磁机，要求其响应速度很快。所以大型机组交流励磁机采用他励方式. 他励交流励磁机励磁系统优点：响应速度快（相对DC ）；容量较大（相对DC ）缺点：有滑环、电刷易产生火花，可靠性不高结构复杂，不易维护. 无刷励磁系统优点：维护工作量少；可靠性高无接触磨损，电机绝缘寿命长缺点：响应速度慢不能直接灭磁对机械性能要求高.

9.何谓同步发电机励磁控制系统静态工作特性？何谓发电机端电压调差率？

同步发电机励磁控制系统的静态工作特性是指在没有人工参与调节的情况下，发电机机端电压与发电机电流的无功分量之间的静态特性。此特性通常称为发电机外特性或电压调节特性，也称为电压调差特性。

发电机机端电压调差率指磁调节器的调差单元投入、电压给定值固定、发电机功率因数为零的情况下，发电机无功负荷从零变化到额定值时，用发电机额定电压的百分数表示的发电机机端电压变化率。

10、电力系统自动化的内容及分类：实现电力系统正常运行和管理的一系列自动和半自动操作，统称为电力系统自动化。（1）按运行管理区分：①电力系统自动化：a,发电和输电调度自动化；b,配电网自动化②发电厂自动化：a,火电厂自动化；b,水电厂自动化③变电站自动化（2）按自动控制的角度：①电力系统频率和有功功率自动控制②电力系统中的断路器的自动控制③电力系统电压和无功功率自动控制④电力系统安全自动控制

12、电力市场条件下电力系统运行原则——统一调度，分级管理。分级管理：是根据电网分层的特点，为了明确各级调度机构的责任和权限，有效地实施统一调度，由各级电网调度机构在其调度管辖范围内具体实施电网管理的分工。

13、为什么我国同步发电机并网时规定滑差周期不小于10s ？答，滑差大，则滑差周期短；滑差小，则滑差周期长。在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经过一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。加速或减速力矩会对机组造成冲击。显然，滑差越大，并列时的冲击就越大，因而应该严格限制并列时的滑差。我国在发电厂进行正常人工手动并列操作时，一般限制滑差周期在10s~16s 之间.

14、何为滑差、滑差周期？与U g 和U s 的相角差δ有什么关系？

15、同步发电机以自动准同期方式并列时，说明产生冲击电流的原因。又为何要检查并列合闸时的滑差？

16、自动准同期装置的功能：（微机同期与模拟式同期）①自动检查待并发电机与母线之间的压差及频率是否符合并列条件，并在满足这两个条件时，能自动的提前发出合闸脉冲，使断路器主触头在δ为零的瞬间闭合②当压差、频率不合格时，能对待并发电机自动进行均压、均频，以加快进行自动同期并列的过程。

17、自动准同期装置如何实现：分三个部分⑴频差控制单元：检测U g 、U s 电压间的滑差角