华南理工大学广州学院自动装置复习题（包括答案）2013

华南理工大学广州学院自动装置复习题（包括答案）2013
电力系统自动装置复习提纲
一、概念
第一章绪论
电力系统的不正常运行状态，以及其产生的后果，及控制不正常运行状态的措施：
不正常运行状态：正常运行条件受到破坏，但还未发生故障。

等约束条件满足，部分不等约束条件不满足。

①负荷潮流越限致使电流升高（过负荷）；
②发电机突然甩负荷引起发电机频率升高；
③系统出现有功功率缺额引起的频率降低；
④单相接地引起的非接地相电压升高；
⑤电力系统发生振荡；
不正常运行状态产生的后果：电力设备的电流过大会使设备载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，可能发展成短路故障。

不正常运行状态的对策：一旦电力系统设备发生不正常运行状态，应该发出告警信号、减负荷或跳闸。

第二章同步发电机的自动并列
1、发电机投入电力系统参加并列运行的操作称为“并列操作”。

2、同步发电机的并列操作称为“同期”。

以近于同步运行条件进行的并列操作称为“准同期”。

3、同步发电机并列需遵循的基本原则：
1）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。

2）发电机并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。

4、发电机并列的理想条件——并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。

1）频率相等
2）电压幅值相等
3）相角差为零
5、准同期并列的概念，等值电路图，由图与矢量图分析准同期并列的条件不满足时，有哪些影响？
6、存在相角差时进行并列会造成什么冲击电流，什么性质，怎样计算？
7、出现频率差时又怎样分析？
8、准同期并列的整定计算，基本原理中提出提前量（恒定越前时间/相角）的计算
9、准同期并列装置的控制单元主要包括：频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元。

10、自同期并列：
自同期并列就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，滑差角频率不超过允许值，而且，在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，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列发电机拉入同步状态。

11、频率差调节的任务：
将待并发电机频率调整到接近于电网频率，使频率差满足并列允许条件，促成并列的实现。

12、电压差调节的任务：
将待并发电机电压值自动调整到接近于电网电压，使电压差满足并列允许条件，促成并列的实现。

第三、四章同步发电机励磁自动控制系统
1、由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成了反馈控制系统。

励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流；励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。

2、同步发电机励磁控制系统的任务：
1）电压控制(最基本任务)
2）控制无功功率分配
3）提高同步发电机并联运行的稳定性
4）改善电力系统的运行条件
改善异步电动机的自启动条件
为发电机异步运行创造条件
提高继电保护装置工作的正确性
5）水轮发电机组要求实行强行减磁，防止水轮发电机的过电压
3、励磁自动控制系统就是通过不断的调节励磁电流来维持发电机端电压为设定值的
4、对励磁调节器的要求：
1）具有较小的时间常数，能够迅速响应输入信息的变化
2）系统正常运行时，励磁调节器能反映发电机电压的高低来维持发电机电压在给定的水平3）励磁调节器能够合理分配机组的无功功率4）对远距离输电的发电机组，要求没有失灵区，以使其在稳定区运行
5）励磁调节器迅速反映系统故障，具备强行励磁的功能，提高暂态稳定性和改善系统的运行条件
6）励磁调节器能够长期可靠工作，具有高可靠性
5、对励磁功率单元的要求：
1）要求励磁功率单元有足够的可靠性，具有一定的调节容量。

2）具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。

就改善电力系统运行条件和提高电力系统暂态稳定性而言，励磁功率单元应该具有较大的强励能力和快速响应能力。

(励磁顶值电压是励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压值。

励磁顶值电压与额定励磁电压之比为强励倍数，一般为1.6~2)
6、励磁调节器的调整是为了满足运行要求：
1）发电机投入和退出运行时，能够平稳地改变无功负荷，不致于发生无功功率的冲击。

2）保证并联运行的发电机组间的无功功率的合理分配。

7、发电机调节特性的平移——实现机组投退时无功功率的不突变，
画图并说明原理
调节特性的平移可以通过调节UREF实现
8、并联发电机组的无功功率分配相关知识点:
1、母线电压波动时，发电机的无功电流增量与电压偏差成正比，与调差系数成反比，与电压整定值无关。

2、在同一母线上并联发电机，无功负荷波动时，电压偏差相同，调差系数小的发电机承担多的无功电流增量。

3、为了满足各台发电机无功负荷的波动量与他们的额定容量成正比，则要求并联发电机组具有相同的调差系数。

4、需要改变发电机组的无功负荷时，调整调节器的整定元件，使得特性曲线上下移动即可。

5、励磁系统可以分为：直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统和静止励磁系统。

6、励磁系统中的整流电路：要求会画整流电路图，会就图进行说明。

7、正弦整步电压：滑差电压经整流滤波电路处理后得到的滑差电压包络线即正弦整步电压。

8、励磁-系统总传递函数：对此图中的各个传递函数所对应的控制环节进行说明。

9、电力系统低频振荡产生的原因及电力系统稳定器的作用：
原因：（1）励磁调节器按电压偏差比例调节；（2）励磁控制系统具有惯性；
作用：采用电力系统稳定器去产生正阻尼转矩以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩。

第五章电力系统频率及有功功率的自动调节
1、励磁调节基本目标：发电机端电压和无功功率分配
2、调速器的基本目标：发电机频率和有功功率分配
3、在额定频率fN 时，系统负荷功率为PLN ，当频率下降到时，系统负荷功率由下降到。

如果系统的频率升高，负荷功率将增大。

当电力系统内机组的输入功率和负荷功率之间失去平衡时,系统负荷也参与了调节作用。

这种特性有利于系统中的有功功率在另一个频率下重新获得平衡——负荷的频率调节效应，
4
、对下图进行说明：
5、对于调速器调节特性的失灵区，若不灵敏区宽度很小，则调速器在频率的微小波动时就会动作，机械动作会频繁。

6、系统的功率-频率调整：说明下图中各传递函数所对应的控制环节。

*
*
*df dP K L L =
f GN Gb
G
P P f
22
11
1.0 1.0
*
ωo *
7、调度在确定各发电厂的发电计划和安排调频任务时，一般将运行电厂分为调频厂、调峰厂和带基本负荷的发电厂三类。

8、全天不变的基本负荷由带基本负荷的发电厂承担；负荷变动部分按计划下达给调峰电厂，调峰电厂一般由经济性能较差的机组担任。

在实际运行中，计划负荷与实际负荷不可能完全一致，其差值部分称为计划外负荷，由调频电厂担任。

9、调频是二次调节，自动改变功率给定值△Pc，用移动调频机组调速器的调节特性的办法，是频率恢复到额定值。

调速器的控制电动机称为同步器或调频器。

10、电力系统自动装置就是针对危及系统安全运行的故障所采用的自动化对策，他们的任务就是当系统发生某些故障时，按照预定的控制准则迅速作出反应，采取必要的措施以避免事故扩大。

11、电力系统的频率反映了发电机组所发出的有功功率与负荷所需有功功率之间的平衡状况。

12、调速器可以分为机械液压调速器和电气液压调速器，功率-频率电液调速系统主要由转速测量、功率测量、转速和功率给定环节、电液转换和液压系统构成。

13、电力系统和有功功率自动调节的方法有主导发电机法、同步时间法和联合自动调频法。

14、联合电力系统调频方式包括：恒定频率控制、恒定交换功率控制和频率联络线功率偏差控制。

第六章电力系统自动低频减载
1、电力系统频率降低较大时会对系统造成的影响：汽轮机叶片产生裂纹；发生频率崩溃现象；发生电压崩溃现象。

频率崩溃：当频率下降到47-48.5Hz时，火电厂的厂用机械的出力讲显著降低，使锅炉出力减少，导致发电厂输出功率进一步减少，知识功率缺额更为严重。

于是系统频率进一步下降，这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏，从而造成所谓“频率崩溃”现象。

电压崩溃：档频率降低时，励磁机、发电机等的转速相应降低，由于发电机的电动势下降和电动机转速降低，加剧了系统无功不足的情况，是系统电压水平下降。

运行经验表明，当频率将至46-45Hz时，系统电压水平受到严重影响，当某些中枢点电压低于某一临界值时，将出现所谓“电压崩溃”现象，系统运行的稳定性遭到破坏，最后导致系统瓦解。

2、自动低频减载装置时防止发生频率崩溃及电压崩溃事故的重要对策之一，当频率下降，采
用迅速切除不重要负荷的方法来制止频率下降，以保证电力系统安全，防止事故扩大。

3、电力系统由于有功功率的平衡遭到破坏，引起系统频率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳定值所经历的时间过程——电力系统频率的动态过程。

二、计算题
1、某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机额定功率为25MW ，2号机的额定功率为50MW 。

两台机的功率因数都为
0.85。

励磁调节器的调差系数为0.05。

若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们的总无功容量的20%，问各机组承担的无功负荷增量是多少，母线上的电压波动是多少？
解： 1号机额定无功功率11125(arccos0.85)15.49(var)G N G N Q P tg tg M ?=== 2号机额定无功功率22250(arccos0.85)30.99(var)G N G N Q P tg tg M ?=== 因为两台机的调差系数均为0.05，所以公用母线上等值机的调差系数δ∑也为0.05。

母线电压波动**0.050.20.01U Q δ∑∑?=-?=-?=- 各机组无功负荷波动量*
1*1
0.01
0.20.05
G U Q δ?-?=-
=-
= 11*10.215.49 3.10(var)G G G N Q Q Q M ?=?=?=
*
2*0.01
0.20.05
G U Q δ∑
-?=-
=-
= 22*20.230.99 6.20(var)G G G N Q Q Q M ?=?=?=
1号机组无功负荷增加3.10Mvar ，2号机组的无功负荷增加6.2Mvar 。

因为调差系数相等，无功的波动量与它们的容量成比例。

2、某电力系统中，与频率无关的负荷占30%，与频率一次方成比例的负荷占40%，与频率二次方成比例的负荷占10%，与频率三次方成比例的负荷占20%。

求负荷的*L K 值，并求系统频率由50HZ 下降到47Hz 是负荷的变化百分数；如果总功率为3200MW ，系统的频率为50Hz ，求负荷调节效应系数L K 。

解：当f=47Hz 时，*47
0.9450
f =
= 由式（5—4）可以求出当频率下降到47Hz 时系统的负荷为
23*01*2*3*L P a a f a f a f =+++ 230.30.40.940.10.940.20.94=+?+?+?
0.30.3760.0880.1660.930=+++=
则 %(10.930)100L P ?=-?= 于是 *%7
1.17%6
L L P K f ?=
==? *3200
1.1774.88(/)50
LN L L N P K K MW Hz f =?
=?=
3、某系统的负荷总功率为L P =5000MW ，设想系统最大功率缺额max h P ?=1200MW ，设负荷调节效应系数为*L K =2，自动低频减载装置动作后，希望恢复频率为h f =48Hz ，求接入低频减载装置的功率总数max L P ?。

解：希望恢复频率偏差的标么值为 *5048
0.0450
f -?== 由式（6—13）得
m a x 120025000
0.04870()
120.04
L P M W -=
=-? 接入自动低频减载装置功率总数为870MW ，这样即使发生如设想那样的严重事故，仍能使系统频率恢复值不低于48Hz 。

※考试题型
考试时间：120分钟
考试形式：闭卷
考试时间：第13周周五上午
考场待定
再次提醒：诚信应试，考试作弊将带来严重后果！。