电力系统自动装置第二章
(完整版)电力系统自动装置原理思考题及答案
复习思考题第二章同步发电机的自动并列一、基本概念1、并列操作：电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。
2、准同期并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、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，完成并列操作。
3、自同期并列：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。
4、并列同期点：是发电机发电并网的条件。
同期并列点是表示相序相同、电源频率同步、电压相同。
5、滑差、滑差频率、滑差周期：滑差：并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差；滑差频率：并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用fs 表示；滑差周期：并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化360°所用的时间。
6、恒定越前相角准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定越前相角并列装置。
7、恒定越前时间准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定越前时间并列装置。
8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压：包含同步条件信息的电压；正弦整步电压：与时间具有正弦函数关系的整步电压；线性整步电压：与时间具有线性函数关系的整步电压。
二、思考题1、同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求：（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。
因为：(1)并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损；(2)并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
第二章自动重合闸
四、检定无压和检定同期的三相ARD
电力系统 自动装置原理
四、检定无压和检定同期的三相ARD
电力系统 自动装置原理
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电力系统 自动装置原理
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断路器重合成
功后，其辅助触点 QF1断开，继电器 KCT、KT、KM均 返回，电容器C重 新充电，经15～ 25S后C充满电， 装置整组复归，准 备下次动作。
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
3.线路发生永久 性故障时
重合闸装置的动作 过程与上述相同。
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
三、工作原理
电力系统 自动装置原理
四、接线特点
电力系统 自动装置原理
重合闸重合于永久性故障上，对电力系 统有什么不利影响？
答：当重合于永久性故障时，会使电力系统再一次受 到故障冲击，对系统稳定运行不利，可能会引起电力 系统的振荡,降低系统稳定性。另外，由于在很短时间 内断路器要连续两次切断短路电流，从而使断路器的 工作条件变得恶化。
应动作，使断路器重新合闸；
（3）自动重合闸的次数应符合预先的规定；
（4）自动重合闸之后，能自动复归，准备好下一次的动作；
（5）自动重合闸时间能够整定，能与继电保护配合；
（6）双电源——同步
电力系统 自动装置原理
三、 ARD的分类
（3）按组成元件的动作原理: 机械式，电气式
电力系统自动装置原理：第02章_同步发电机的自动并列-(4_5)
第四节 频率差和电压差的调整
2. 电压差调整 •任务：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。 （1） UG < U X ，发升压脉冲； （2） UG > U X ，发降压脉冲；
•实施原理、原则：与频率差调整相似。
主要内容
1. 概述 2. 准同期并列的基本原理 3. 自动并列装置的工作原理 4. 频率差与电压差的调整 5. 数字型并列装置的组成
) 重点：
并列操作的两种方式； 准同期并列的理想条件；
自动准同期装置的组成；
恒定越前时间并列装置的基本原理 ；
微机式准同期装置的原理与优点。
本章作业：
1、 什么叫并列操作，简述同步发电机并列时应遵循的两条基 本原则。 2、并列操作有哪两种方式？它们是如何实现的？ 3、什么是准同期的恒定越前时间?它的整定值与哪些因素有 关，应当如何整定? 4、自动准同期装置由哪三个控制单元组成?它们各自的主要任 务是什么? 5、何谓滑差、滑差周期？与相角差δ有什么关系？ 6、简述微机型自动准同期装置实现电压差检测、频率差检 测、相角差检测以及恒定越前时间检测的原理和方法。
第五节 数字式并列装置
一、概述
用大规模集成电路微处理器（CPU）等器件构成的数字式并 列装置，由于硬件简单，编程方便灵活，运行可靠，且技术上 已日趋成熟，成为当前自动并列装置发展的主流。
模拟式并列装置为简化电路，在一个滑差周期Ts时间内， 把ωs假设为恒定。数字式并列装置可以克服这一假设的局限性 ，采用较为精确的公式，按照δe当时的变化规律，选择最佳的 越前时间发出合闸信号，可以缩短并列操作的过程，提高了自 动并列装置的技术性能和运行可靠性。
原理：驱动器控制的三相电形成电磁场， 转子（永磁铁）在此磁场作用下转动； 同时电动机自带的编码器反馈信号给驱动器， 驱动器根据反馈值与目标值进行比较， 调整转子转动的角度。
电力系统自动装置原理第五版
电力系统自动装置原理第五版第一章介绍本书是关于电力系统自动装置原理的第五版，旨在向读者全面介绍电力系统自动装置的工作原理、设计方法和应用技术。
通过对电力系统自动装置原理的深入研究，读者将能够理解并掌握电力系统自动装置的运行机制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
第二章电力系统自动装置的基本原理本章主要介绍电力系统自动装置的基本原理。
首先，需要了解电力系统的结构和组成，包括输电线路、变电站和负荷等。
其次，介绍电力系统的运行状态和故障类型，以及自动装置对故障的检测和处理的基本原理。
最后，介绍电力系统自动装置的分类和应用技术，例如保护自动装置、自动重合闸装置和补偿装置等。
第三章电力系统保护自动装置的原理和设计本章主要介绍电力系统保护自动装置的原理和设计方法。
首先，需要了解电力系统保护的基本概念和目标，以及保护自动装置在电力系统中的作用。
其次，介绍保护自动装置的基本工作原理，包括故障检测、故障定位和故障隔离等。
最后，介绍保护自动装置的设计方法和应用技术，例如差动保护、过电压保护和接地保护等。
第四章电力系统自动重合闸装置的原理和设计本章主要介绍电力系统自动重合闸装置的原理和设计方法。
首先，需要了解自动重合闸的基本概念和作用，以及在电力系统中的应用场景。
其次，介绍自动重合闸装置的工作原理，包括故障检测、故障排除和系统恢复等。
最后，介绍自动重合闸装置的设计方法和应用技术，例如自动重合闸时间的设置和重合闸控制策略的优化等。
第五章电力系统补偿装置的原理和设计本章主要介绍电力系统补偿装置的原理和设计方法。
首先，需要了解电力系统补偿的基本概念和目的，以及在电力系统中的应用场景。
其次，介绍补偿装置的工作原理，包括无功补偿、功率因数调节和电压调节等。
最后，介绍补偿装置的设计方法和应用技术，例如容性补偿和电容器组的选择与配置等。
第六章电力系统自动装置的现状与发展趋势本章主要介绍电力系统自动装置的现状和发展趋势。
首先，分析电力系统自动装置的发展历程和应用现状。
自动装置知识要点
电力系统自动装置知识要点第一章备自投备用电源自动投入，简称备自投、备投，AAT装置（旧符号为BZT）在电厂高压厂用母线上使用特殊的AAT即厂用电快速切换（简称快切）1．备用方案根据电气接线图确定供电方案，以桥式接线为例：T1QF3QF21号线2号线QF1T2明备用：进线备投，有2种方式：（1）1#线为工作线，2#线为备用线；（2）2#线为工作线，1#线为备用线；暗备用：桥开关备投描述正常运行方式（哪些QF合闸、分闸），工作电源停电后的切换过程。
2．备自投基本要求3．厂用电AAT高压母线（6kV、10kV）上要特别考虑大型电动机停电后残压与备用电源电压之间的压差产生的冲击问题，采用厂用电快速切换（简称快切）装置。
低压母线（0.4kV），仍采用普通的备自投，在电厂称为慢切。
快切装置正常切换方式有3种方式：串联切换（先跳后合）、并联切换（先合后跳）、同时切换（同时发跳、合令，实际跳合顺序为随机的）快切装置事故切换方式有4种方式：快速切换、同期捕捉切换、残压切换和失压起动切换（长延时切换）。
第二章重合闸1、重合闸（ARC），现场称ZCH应用：架空线路。
2、单电源ARC基本原则3、重合闸与继电保护的配合重合闸加速保护方式比较：≤35kV线路既可以采用前加速、也可以采用后加速；≥110kV只能采用后加速。
4、双电源ARC检无压检同步ARC原理：顺序投入检无压侧先投入，检无压侧重合成功后如果满足同步条件则在δ＝0o附近重合。
检无压侧、检同步侧断路器负担不一致，应定期切换。
为防止检无压侧断路器偷跳导致无法重合，检无压侧也装设检同步回路。
5、综合重合闸应用于220kV及以上等级线路（断路器为分相操作）6、重合闸方式：三相重合闸，单相重合闸，综合重合闸，停用三相重合闸（三重）单相重合闸（单重）综合重合闸（综重）停用（直跳）潜供电流概念以及对单相重合闸时间的影响第三章发电机自动并列1、发电机的同步（同期）方式火电厂（汽轮发电机）：准同期方式；水电厂（水轮发电机）：自同期方式。
自动装置知识点
《电力系统自动装置原理》知识点杨冠城主编绪论1.电力系统自动装置对发电厂、变电所电气设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。
电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装置。
2.电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。
(1)按运行计划将发电机并网运行的操作为正常操作。
(2)电网突然发生事故，为防止事故扩大的紧急操作为反事故操作。
防止电力系统的系统性事故采取相应对策的自动操作装置称为电力系统安全自动控制装置。
3．电力安全装置发电厂、变电所等电力系统运行操作的安全装置，是为了保障电力系统运行人员的人身安全的监护装置。
自动装置及其数据的采集处理电力系统运行的主要参数是连续的模拟量，而计算机内部参与运算的信号是离散的二进制数字信号，所以，自动装置的首要任务是数据采集和模拟信号的数字化。
1、硬件组成形式从硬件方面看，目前电力系统自动装置的结构形式主要有四种:即微型计算机系统、工业控制机系统、集散控制系统(Distributed control system——DCS)和现场总线系统(Field bus Control System——FCS)。
2、采样对连续的模拟信号x(t)，按一定的时间间隔T S，抽取相应的瞬时值，这个过程称为采样。
采样过程就是一个在时间和幅值上连续的模拟信号x(t)，通过一个周期性开闭(周期为T S，开关闭合时间为τ)采样开关S后，在开关输出端输出一串在时间上离散的脉冲信号x S(nT S)。
3、采样定理采样周期T S决定了采样信号的质量和数量： T S太小，会使x S(nT S)的数据剧增，占用大量的内存单元；T S太大，会使模拟信号的某些信息丢失，当将采样后的信号恢复成原来的信号时，就会出现信号失真现象，而失去应有的精度。
因此，选择采样周期必须有一个依据，以保证x S(nT S)能不失真地恢复原信号x(t)。
这个依据就是采样定理。
电力系统自动装置电子教案及讲义
第一章：电力系统自动装置概述1.1 电力系统自动装置的定义1.2 电力系统自动装置的作用1.3 电力系统自动装置的分类1.4 电力系统自动装置的发展历程第二章：保护装置2.1 保护装置的概述2.2 保护装置的分类2.3 保护装置的工作原理2.4 保护装置的应用案例第三章：自动控制系统3.1 自动控制系统的概述3.2 自动控制系统的分类3.3 自动控制系统的工作原理3.4 自动控制系统的应用案例第四章：电力系统自动装置的运行与维护4.1 电力系统自动装置的运行管理4.2 电力系统自动装置的维护保养4.3 电力系统自动装置的故障处理4.4 电力系统自动装置的运行与维护案例第五章：电力系统自动装置的设计与开发5.2 电力系统自动装置的设计流程5.3 电力系统自动装置的开发工具5.4 电力系统自动装置的设计与开发案例第六章：电力系统自动装置的工程应用6.1 工程应用概述6.2 保护装置在工程中的应用6.3 自动控制系统在工程中的应用6.4 工程应用案例分析第七章：电力系统自动装置的调试与测试7.1 调试与测试的基本概念7.2 保护装置的调试与测试7.3 自动控制系统的调试与测试7.4 调试与测试案例分析第八章：电力系统自动装置的常见问题与解决策略8.1 常见问题分析8.2 保护装置的问题与解决策略8.3 自动控制系统的问题与解决策略8.4 问题解决案例分析第九章：电力系统自动装置的技术改进与创新9.1 技术改进与创新的重要性9.2 保护装置的技术改进与创新9.3 自动控制系统的技术改进与创新9.4 技术创新案例分析第十章：电力系统自动装置的发展趋势10.1 发展趋势概述10.2 保护装置的发展趋势10.3 自动控制系统的发展趋势10.4 发展趋势案例分析第十一章：电力系统自动装置的故障分析与诊断11.1 故障分析与诊断的重要性11.2 保护装置的故障分析与诊断11.3 自动控制系统的故障分析与诊断11.4 故障分析与诊断案例分析第十二章：电力系统自动装置的可靠性评估12.1 可靠性评估的基本概念12.2 保护装置的可靠性评估12.3 自动控制系统的可靠性评估12.4 可靠性评估案例分析第十三章：电力系统自动装置的节能与环保13.1 节能与环保的意义13.2 保护装置的节能与环保措施13.3 自动控制系统的节能与环保措施13.4 节能与环保案例分析第十四章：电力系统自动装置的通信技术14.1 通信技术在电力系统自动装置中的应用14.2 保护装置的通信技术14.3 自动控制系统的通信技术14.4 通信技术案例分析第十五章：电力系统自动装置的未来挑战与机遇15.1 未来挑战概述15.2 保护装置的未来挑战与机遇15.3 自动控制系统的未来挑战与机遇15.4 未来挑战与机遇案例分析重点和难点解析本文主要介绍了电力系统自动装置的相关知识，包括概述、保护装置、自动控制系统、工程应用、调试与测试、常见问题与解决策略、技术改进与创新、发展趋势、故障分析与诊断、可靠性评估、节能与环保、通信技术以及未来挑战与机遇。
电力系统自动装置原理课后答案
电力系统自动装置原理课后答案【篇一：电力系统自动装置原理附录思考题答案】s=txt>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?a2a10；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，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。
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同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。
合闸相角差表达式为：2?f?2?(f?f)?0.2?cost?0.2?sin2tes12 ?e01020先不考虑提前量，则有：e[0.2cost0.2sin2t]dte00.2sint0.1cos2t0.102sint?cos2t?1?2sint?1?2sin2t?1?sin2t?sint?1?0?sint?t?2k??3.8078或t?2k??0.6662 1? 2t1?3.8078，t2?5.6169，……考虑时间提前量0.14秒，则调度中心发出合闸信号的时刻可为：3.6678秒，5.4769秒，等等。
电力系统自动装置
第一章绪论电能生产过程的最大特点是不能储藏电力系统自动化的主要任务：保证电能质量（电压、频率）；提高系统运行安全性；提高事故处理能力；提高系统运行经济性第二章同步发电机的自动并列装置同步运行：并列运行的同步发电机，其转子以相同的电角度速旋转并列操作：将带投入系统的空载发电机经调节后，满足并列运行条件，经开关操作与系统并列准同步并列操作：先加励磁，使幅值、频率、相位与并列电系统的分别相同，然后将发电机断路器合闸自同步将为加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下降发电机拉入同步，完成并列准同步的特点：并列时冲击电流下，不会引起系统电压降低，但是操作麻烦，过程长（主要并列方式）自同步的特点：操作简单，时间短，容易实现自动化，但是因未加励磁，并列时会从系统中吸收无功而造成系统电压下降，产生很大的冲击电流准同步可分为：手动，半自动，自动同步点：两侧均有电源，可以进行并列操作的断路器母线分段断路器一般不作为同步点滑差周期的大小反映了待并发电机和系统之间频率差的大小，越大表示的频差也越大并列操作的原则：并列瞬间，发电机的冲击电流应尽量小，不应超过允许值；并列后，发电机能迅速进入同步运行，暂态过程要短合闸瞬间的三个相等：幅值，频率，相位并列运行的实际条件：幅值接近相等，电压差不超过5%~10%；相差接近零，误差不应超过5°；频率接近，频差不超过额定频率的0.2%~0.5%合闸时间一般为提前0.1~0.7秒（断路器合闸时间）自动准同步装置的四个组成部分：电源、调压、合闸、调频提前量信号：相角提前；时间提前数字式并列装置：主机，输入、输出接口电路，输入、输出过程通道；人机联系第三章同步发电机的自动调节励磁装置励磁电流：作用于转子上，为了产生旋转磁场的直流电流励磁系统：与同步发电机励磁回路电压的建立、调整及必要时使其电压消失的有关设备和电路励磁系统的组成：励磁功率单元，励磁调节单元励磁系统的基本要求：可靠性高；保证发电机具有足够的励磁容量；具有足够的强励能力；保证发电机电压调差率有足够的整定范围（发电机机端电压调差率整定范围一般不应小于±10%）；保证发电机有足够的调节范围；保证发电机励磁自动控制系统具有良好的调节特性同步发电机的正常运行分为单机运行和与系统并联运行单机运行随无功负荷电流的变化而不断调整励磁电流，可以保证极端电压不变并联运行，可调节励磁电流来改变发电机发出的无功功率励磁自动调节器的作用：维持发电机或系统某点电压水平；合理分配及组件的无功负荷；提高发电机静稳定极限；提高系统动稳定，加快系统电压的恢复，改善电动机的自启动条件；限制发电机突然卸载时电压上升；发电机故障或发电机-变压器组单元接线的变压器故障时，对发电机实行快速灭磁，降低故障的损坏程度对励磁自动调节器的要求：正常运行时，能按机端电压变化自动调节励磁电流，维持电压值在给定水平；又很快的响应速度和足够大的强励顶值电压；有很高的运行可靠性同步发电机的励磁方式：直流励磁机供电，交流励磁机经半导体整流供电，静止电源供电。
电力系统自动装置原理简答
第二章 同步发电机的自动并列1、同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求：（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。
因为：(1)并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损；(2)并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
2、同步发电机并列操可以采用什么方法？答：可分为准同期并列和自同期并列。
3、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？答：调节发电机的电压Ug ，使Ug 与母线电压Ux 相等，满足条件后进行合闸的过程。
特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作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：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式，但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。
4、为什么准同期并列产生的冲击电流小？答：当电网参数一定时，冲击电流决定于相量差Us ，由于准同期并列操作是并列断路器QF 在满足频率相等幅值相等相角差为零的理想条件下合闸的，虽然不能达到理想的条件，但是实际合闸时相量差Us 的值很小，因此计算出的冲击电流很小。
5、什么是同步发电机自同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？答：是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近电网频率，滑差角频率不超过允许值，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上断路器QF ，接着合上励磁开关开关SE ，给转子加励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，又电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。
电力系统自动装置问答题参考答案
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18.无刷励磁调节系统结构如图所示,若某时刻发电机端电压突然降低, 简述该无 刷励磁调节系统的电压调节过程.
端电压突然降低,电压互感器 TV 将此信号传给励磁调节器 AVR,从而控制晶 闸管减小触发角,励磁机励磁电流增大,励磁机输出电流即发电机励磁电流增大, 发电机端电压升高. 19.励磁电压响应比中 0.5 是什么意思？该公式 的含义是什么？ Uc * Ub * (Uc Ub) / Ua Uc Ub RR 0.5 0.5 0.5Ua 0.5 为时间 如图所示△abc 的面积与由 ab、bd 和弧 ad 包围的面积相等,将励磁电压在最初 0.5 秒内上 升的平均速率定义为励磁电压响应比. 21.如何在使发电机退出运行时不引起无功电流的冲击？ 当发电机输出无功功率时,逐渐减小发电机的励磁电流,发电机输出的无功电 流也逐步减小,当其降到 0 时,断开并列断路器. 当发电机吸收无功功率时,逐渐增大发电机的励磁电流,发电机吸收的无功电 流也逐渐减小,当其降到 0 时,断开并列断路器. 22.试分别画出具有正、负调差系数的电压调节特性,并说明一台正调节系数和一 台负调节系数的发电机能否并联且稳定运行？为什么？ 正差调节特性: 负差调节特性:
Ich"
2UG e sin XG Xx 2
ich 1 . 8 2Ich"
8.为何恒定越前相角存在最佳合闸角频率？ 因为断路器的合闸时间 tQF 近乎恒定. 9.恒定越前相角并列操作为何在电力系统中没有得到广泛应用？ 因为恒定越前相角存在最佳合闸角频率,实际中频差大小不同,最终的合闸角 度是有偏差的. 10.进行发电机的并列操作时合闸命令为何须在发电机与系统间的相位差 δ s =0 之前发出？ 从发出合闸命令到断路器主触头闭合需要一段时间. 11.恒定越前时间与恒定越前相位方法哪个好？为什么？ 恒定越前时间好,同第 9 题 12.给出恒定越前时间的整定过程. (1)确定越前时间最大误差 tYJ tc tQF (2)允许的电压差,满足后不再考虑电压差的影响,认为电压相等. (3)根据允许的最大冲击电流确定允许的合闸相位差
电力系统自动装置原理思考题及答案 (2)
电力系统自动装置原理思考题及答案复习思考题第二章同步发电机的自动并列一、基本概念 1、并列操作:电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。
2、准同期并列:发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、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，完成并列操作。
3、自同期并列:将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。
4、并列同期点:是发电机发电并网的条件。
同期并列点是表示相序相同、电源频率同步、电压相同。
5、滑差、滑差频率、滑差周期:滑差:并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差;滑差频率:并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用 fs表示; 滑差周期:并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化 360?所用的时间。
6、恒定越前相角准同期并列:Ux 两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定越前相角并列装在 Ug 和置。
7、恒定越前时间准同期并列:在 Ug 和 Ux 两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定越前时间并列装置。
8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压:包含同步条件信息的电压;正弦整步电压:与时间具有正弦函数关系的整步电压;线性整步电压:与时间具有线性函数关系的整步电压。
二、思考题 1、同步发电机并列操作应满足什么要求,为什么, 答: 同步发电机并列操作应满足的要求:(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 12 倍的额定电流。
(2)发电机并网后，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。
因为:1并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损;2并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
《电力系统自动装置》复习思考题参考答案(1—3章)
《电力系统自动装置》复习思考题答案（第一、二章）绪论复习思考题1、简述电力系统自动装置的作用。
答：电力系统自动装置是保证电力系统安全运行、稳定运行、经济运行和避免电力系统发生大面积故障的自动控制保护装置。
2、电力系统自动装置有哪些功能？答：电力系统自动装置的功能主要有：（1）配合继电保护装置提高供电的可靠性；（2）保障电网的安全运行，防止故障的进一步扩大；（3）保证电能质量，使电力系统稳定运行和经济运行。
3、电力系统自动装置有哪些类型？答：电力系统自动装置有自动操作型和自动调节型。
而自动操作型又可分为正常操作型和反事故操作型。
第一章复习思考题1、AA T装置有何用途？答：备用电源和设备自动投入装置的作用是在当工作电源因故障被断开后，能自动、迅速地将备用电源或设备投入工作或将用户切换到备用电源上，使负荷不至于停电的一种自动装置，保证用户供电的可靠性和电力系统安全运行。
2、对AAT装置有哪些基本要求？答：AA T装置应满足以下基本要求：(1)保证工作电源或设备断开后，备用电源或设备才能投入；(2)工作母线突然失压时AA T应能动作；(3)AAT装置应保证只动作一次；(4)发电厂用AAT装置运行方式应灵活；(5)应校验AA T动作时备用电源过负荷情况；(6)备用电源投于故障时应使其保护加速动作；(7)AAT装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。
3、为什么要求AAT装置只能动作一次？答：当工作母线发生持续性短路故障或引出线上发生未被出线断路器断开的持续性故障时，备用电源或设备第一次投入后，由于故障仍然存在，继电保护装置动作，将备用电压或设备断开。
此后，不允许再次投入备用电压或设备，以免对系统造成不必要的冲击，因此，AA T 装置只能动作一次。
4、简述明备用和暗备用的含义。
答：明备用方式是指备用电源在正常情况下不运行，处于停电备用状态，只有在工作电源发生故障时才投入运行的备用方式。
暗备用方式是指两个电源平时都作为工作电源各带一部分自用负荷且均保留有一定的备用容量，当一个电源发生故障时，另一个电源承担全部负荷的运行方式。
电力系统自动装置原理重点
总结人：张英杰电力系统自动装置原理重点·绪论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. 调度控制中心对所管辖的电力系统进行监视和控制、其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，及时处理电力系统运行中所发生的问题，确保系统安全经济运行。
3. 电力系统自动控制的划分：①电力系统自动监视和控制；②发电厂动力机械自动控制；③电力系统自动装置；④灵活交流输电系统；⑤电力安全装置。
4.·第二章 同步发电机的自动并列1. 并列操作：将同步发电机并入电力系统参加并列运行的操作。
2. 任一母线电压瞬时值：sin()m u U t ωϕ=+ （电压幅值、频率、相角）3. 同步发电机组并列时遵循的原则：（问答）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应超过待并发电机额定电流的1~2倍。
② 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。
4. 同步发电机并列方法：①准同期并列；②自同期并列。
（一般采用准同期并列） 准同期并列：设待并发电机组G 已经加上励磁电流，其端电压为G U •，调节待并发电机组G U •的状态参数使之符合并列条件。
5. 并列的理想条件：6. 不满足准同期并列的后果？① 电压幅值差：冲击电流主要为无功电流分量；② 合闸相角差：当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功电流分量；③ 频率不相等：待并发电机需经历一个很长的暂态过程才能进入同步运行状态，严重时甚至失步。
7. 自同期并列：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，滑差角频率x ω不超过允许值，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 ，接着立即合上励磁开关SE ，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。
（不能用于两个系统间并列操作）8. 准同期并列装置的两种原理：恒定越前相角、恒定越前时间。
自动装置第2章知识点
第二章同步发电机的自动并列第一节概述一、并列操作的意义电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为u=U m sin(ωt+φ)1、运行母线电压的状态量：母线电压的幅值、频率和相角。
2、并列操作：将一台发电机组进行适当的调整，使之符合并列条件后才允许断路器QF合闸，将发电机组并入电网运行。
同步发电机组并列时遵循如下的原则：(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)发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。
4、并列方法分类（1）准同期并列待并发电机组已经加上了励磁电流，调节待并发电机组的状态参数使之符合并列条件后合上发电机出口断路器。
（2）自同期并列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ωS不超过允许值，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。
二、准同期并列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。
即：这时，并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后发电机组与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
发电机并列的实际条件：（1）电压幅值差不超过额定电压的5％～10％（2）频率差不超过额定频率的0.2％～0.5％合闸瞬间相角差不超过±5度(一)电压幅值不等设发电机并列时频率f G =f X、相角差δe等于零、电压幅值不等(U G≠U X)。
则冲击电流的有效值为:式冲击电流主要为无功电流分量。
1、U G > U X冲击电流滞后发电机电压90度，并列后发电机立即带无功负荷；2、U G < U X冲击电流超前发电机电压90度，并列后发电机从系统吸收无功负荷；(二)合闸相角差设并列合闸时电压幅值相等、频率相等，但合闸瞬间存在相角差。
这时发电机为空载情况，电动势即为端电压并与电网电压相等，冲击电流的有效值为式当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功电流分量，说明合闸后发电机与电网间立刻交换有功功率，使机组联轴受到突然冲击1、发电机电压超前，冲击电流基本与发电机电压同相，并列后发电机立即发出有功功率；2、发电机电压滞后，冲击电流基本与发电机电压反相，并列后发电机立即从系统吸收有功功率；(三)频率不相等设并列时电压幅值相等但频率不相等，这时断路器两侧间电压差us为脉动电压。
电力系统自动装置复习题
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（50Hz ）。
2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（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（提高系统运行安全性）。
4、衡量电能质量的重要指标是（电压、频率和波形 ）。
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制，其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，及时处理电力系统运行中所发生的问题，确保电力系统的安全经济运行。
5、发电厂转换生产电能，按一次能源的不同又分为火电厂、水电厂、核电厂等不同类型的电厂。
6、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。
7、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。
8、发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设9、同步发电机是转换产生电能的机械，它有两个可控输入量—动力元素和励磁电流，其输出量为有功功率和无功功率，它们还分别于电网的频率和发电机端电压的电能质量有关。
10、电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。
11、电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装置。
12、在电力系统中，电压和频率是电能质量的两个主要指标。
13、电力系统自动装置的结构形式：微型计算机系统、工业控制计算机系统、集散控制系统和现场总线系统。
14、传感器的作用是把压力、温度、转速等非电量或电压、电流、功率等电量转换为对应的电压或电流的弱电信号。
15、采样/保持器一般由模拟开关、保持电容器和缓冲放大器组成。
电力系统自动装置第二章PPT精品文档38页
正弦整步电压法
采用UG 与 UX 直接做差，得到正
弦性的包络线来判别。误差较大。
线性整步电压法
采用三角波（线性）的整步电压。 不考虑电压差，只考虑相角差。精 度较好。
电力系统 自动装置原理
自动并列装置的工作原理
▪ （一）整步电压 ▪ 1、正弦整步电压法
由图可知USZ不仅是相角差 的函数，而且还与电压差值有 关。这就使得利用USZ检测并 列条件的越前时间信号和频差
第二节、准同期并列的基本原理
❖ 并列断路器主触头闭合瞬间所出现的冲击电流以及进 入同步运行的暂态过程，决定于合闸时的脉动电压US 和滑差角频率ωs。故准同期并列主要是对脉动电压和 滑差角频率进行检测和控制，并选择合适的时间发出 合闸信号。
电力系统 自动装置原理
第二节、准同期并列的基本原理
❖ 一、脉动电压分析
电力系统 自动装置原理
准同期并列的基本原理
❖ 提示：
合闸相角差表达式为：
e e0 2 1 fs0 2 2 0 (f1f2)0.2 co t0 s.2 si2tn
先不考虑提前量，则有：
e [ 0 . 2 c t 0 . o 2 s 2 t ] s d i e n 0 t 0 . 2 s t 0 i . 1 c n 2 t 0 o . 1 0 s
主要内容
1. 同步发电机自动并列的条件和原则 2. 准同期自动并列的分析 3. 准同期自动并列装置的实现原理 4. 频差调节的方法
电力系统 自动装置原理
第一节、概 述
❖ 同步发电机自动并列的条件和应遵守的原则 ▪ 理想并列条件
fG fx UG Ux G x
▪ 并列的现实情况分析 ▪ 原则
1. 发电机合闸时，冲击电流应尽可能小（小于允许值） 2. 发电机合闸后，应尽快拉入同步
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准同期并列的基本原理
❖ 上式中τx和τi的值，CPU可从定时计数器读入求得。 如采用线性整步电压全波电路，则每一个工频 （约20ms）可作两次计算，CPU可记录相角差的 轨迹如下：
▪ 恒定
▪ 等速变化
电力系统 自动装置原理
准同期并列的基本原理
❖ 三、并列合闸控制
▪ （一）恒定越前时间
微机型数字式自动并列装置利用相角差轨迹，采用较严密的数 学模型，计算求得的恒定越前时间，具有相当的准确性。首先按 下式求得恒定越前时间所对应的最佳导前合闸相角δYJ，还可方便 计及δe含有加速度情况：
2sin t cos 2t 1 2sin t 1 2sin 2 t 1 sin 2 t sin t 1 0 sin t 1 5 2
考虑时间提前量0.14秒，则调度中心发出合闸信号的时刻可 为：3.6678秒，5.4769秒，等等。
电力系统 自动装置原理
❖ 例见书中2-1.
电力系统 自动装置原理
fG fX
fG fX
输出减速脉冲信号 输出加速脉冲信号
电力系统 自动装置原理
第四节、频率差与电压差控制
▪2、调节量控制 发电机的转速按照比例调节准则，要求输出的调
节脉冲时间与频率差值成正比。 频率差调整输出的过程通道为执行继电器，继电
器动作控制调速电动机工作。 ❖二、电压差调整
其任务是在并列操作中自动调节待并发电机的电 压值，使电压差调件符合并列的要求。其实施原理与频 率差调整相似，可直接测量uG、ux的幅值，电压差绝对 值允许则不进入电压调整程序。否则，进入电压调整程 序。
第四节、频率差与电压差的调整
❖ 一、频率差调整
▪ 频率差调整的任务是将待并发电机的频率调整到接近于电网频率， 使频率差趋向并列条件允许范围。
▪ 1.频率差检测
▪ 设△fz为允许频率差
fG f X fZ
不发调速脉冲，
进行越前时间合 闸控制计算。
fG f X fZ
发调速脉冲，
不进行越前时间 合闸控制计算。
电力系统 自动装置原理
准同期并列的基本原理
❖ 提示：
合闸相角差表达式为：
ee
0
2f s 10
2 20
(
f1
f2)
0.2
cos t
0.2
sin 2t
先不考虑提前量，则有：
e [0.2 cos t 0.2 sin 2t]dt e0 0.2 sin t 0.1 cos 2t 0.1 0
电力系统 自动装置原理
自动并列装置的工作原理
❖ （二）相角差 e (t)
原理：矩形波的宽度（变化）与 e (t) 相对应。在数字式准同期装置中采用。
分析：假设系统频率为额定值50Hz，待并发电机频率低于50Hz。
计算公式：
i
i x
,i
i1
三角形上升边
i
2
i x
,i
i1
三角形下降边
电力系统 自动装置原理
正弦整步电压法
采用UG 与 U X 直接做差，得到正 弦性的包络线来判别。误差较大。
线性整步电压法
采用三角波（线性）的整步电压。 不考虑电压差，只考虑相角差。精 度较好。
电力系统 自动装置原理
自动并列装置的工作原理
▪ （一）整步电压 ▪ 1、正弦整步电压法
由图可知USZ不仅是相角差 的函数，而且还与电压差值有 关。这就使得利用USZ检测并 列条件的越前时间信号和频差
UG U mG sin(Gt 1) U X U mX sin(X t 2 )
两者的电压差称为滑差电压 US UG U X UmG sin(Gt 1) UmX sin(X t 2 )
电力系统 自动装置原理
概述
▪ 电压幅值差
设 U mG U mX ，频率与相角相等。
此时冲击电流
I
" h
U mG X d
第二章 同步发电机的自动并列
三峡大学 电气信息学院
主要内容
1. 同步发电机自动并列的条件和原则 2. 准同期自动并列的分析 3. 准同期自动并列装置的实现原理 4. 频差调节的方法
电力系统 自动装置原理
第一节、概 述
❖ 同步发电机自动并列的条件和应遵守的原则 ▪ 理想并列条件
fG fx
UG Ux
❖ 在相角差等于∏时，矩形最宽；在相角差等于0或2∏时，矩形 宽为0.所以，当相角差从0~ ∏变动时，矩形波宽度渐增；当相 角差从∏ ~ 2∏变动时，矩形波宽度渐减。这一系列矩形波宽度 的变化反映了发电机端电压与系统电压间相角差的变化。
❖ 把这一系列宽度不等的矩形波由图2-14中R7和C1组成的积分电 路进行积分，该积分电路是滤去高次谐波的低通滤波器，其输 出端为锯齿波形的三角波电压ua’。见图2-16（b）。进一步由 双T型滤波器滤波后，得到三角波形特性。
U mX Xx
，主要为无功分量。
最大值 ih"m 1.8 2I h
▪ 相角差
设 G0 X 0 ，频率与电压相等。
此时冲击电流
I
" h
2Eq X q X x
sin e ， e 较小时，主要为有功分量。
2
电力系统 自动装置原理
概述
▪ 频率差——脉动电压的表现形式
设 G X ，电压的幅值相等。
t tQF tC
YJ 常数 sy0t
最佳滑差角频率
US
s1
s2 sy0
s3
UA
0
t
t
s1 sy0 s sy0
过零后合闸 过零时合闸 过零前合闸
电力系统 自动装置原理
准同期并列的基本原理
▪ 2、恒定越前时间准同期
提前量信号取恒定时间 t tQF tC 常数
电力系统 自动装置原理
自动并列装置的工作原理
❖ 半波线性整步电压讨论： ❖ 只反映了发电机端电压与系统线电压间的相角差特性，而
与它们的幅值无关，从而使越前时间信号和频率差的检测 不受电压幅值的影响，提高了并列装置的性能；而电压差 的检测另设专门电路完成。 ❖ 半波线性整步电压采用滤波器把高次谐波滤掉，在完全理 想的情况下才获得较为平滑特性，故滤波器的时间常数将 会影响其相移，且滑差角频率的变化对其也有一定的影响， 从而使控制合闸时间引入误差。
其电路图见图2-14.其逻辑表达式为：
Ua U X1 • (UG2 )
即只有两个三极管基极输入电压同时为负的瞬间，a点才为高电位。
电力系统 自动装置原理
自动并列装置的工作原理
❖ 当把uX1与uG2频率不同的两个电压分别引至VT1和VT2的基极时， a点电位是一系列幅值一定而宽度与相角差有关的矩形波。如图 2-15所示。
YJ
sitDC
1 si
2 t
t
2 DC
si
i t
i i1 2 X
ωsi——计算点的滑差角速度
δi和δi-1——分别为本计算点和上一计算点的角度值
2 τx——两计算点间时间
tDC——中央处理单元发出合闸信号到断路器主触头闭合时需经时间
电力系统 自动装置原理
准同期并列的基本原理
tDC=tQF+tc tQF为断路器的合闸时间 tc为出口继电器动作时间 由于两相邻计算点间的ωs变化甚微，△ ωsi一般可经若干计 算点后才计算一次，所以：
准同期并列的基本原理
❖ 二、准同期并列装置
▪ 1、并列装置的构成
频率差控制单元 电压差控制单元
▪ 见图2-8. 2、自动化程度一般分为 半自动
全自动
合闸信号控制单元
电力系统 自动装置原理
准同期并列的基本原理
三、准同期并列合闸信号的控制逻辑
▪ 1、恒定越前相角准同期
提断前路量器信的号合取闸某时一间恒为定tQ相F 角。同期YJ装。置动作时间为 tC 。
G x
▪ 并列的现实情况分析 ▪ 原则
1. 发电机合闸时，冲击电流应尽可能小（小于允许值） 2. 发电机合闸后，应尽快拉入同步
电力系统 自动装置原理
概述
▪ 发电机的并列方法
1. 准同期并列：严格按照发电机理想并列条件进行并列。 2. 自同期并列：
SE UE
QF
G ~
XX
UX
~
发电机事先未经励磁。将转子提到接近同步转速。
电力系统 自动装置原理
自动并列装置的工作原理
❖ 2）全波线性整步电压 ❖ 其电路与逻辑见图2-17.
其由整形电路、相敏电 路、滤波电路和射极跟 随器输出组成。 ❖ 其全波线性整步电压如 右图。 ❖ 其比半波多了一倍矩形 脉冲，因而可适当减小 滤波器时间常数，使它 们的性能有所改善，一 般采用全波方案。
电力系统 自动装置原理
第二节、准同期并列的基本原理
❖ 一、脉动电压分析
UG UX
US
S1
0
TS1
S2
t
TS 2
UG UX
电力系统 自动装置原理
准同期并列的基本原理
脉动电压中包括信息如下：
▪ 1）电压幅值差。最佳为 U mG U mX 的值最小，二电压重合时判别。
▪ 2）频率差，显示出相角差随时间变化的规律。
如可编程定时/计数器的计时脉冲频率为 ，则交流电压的周期T：
T=N/fc
于是求得交流电压的频率为
f fC N
电力系统 自动装置原理
准同期并列的基本原理
▪ （三）电压差检测 a、直接读入法：采用交流采样 A/D
b、直接比较法：例图2-25（b）
CPU
电力系统 自动装置原理
准同步并列装置的构成
电力系统 自动装置原理
要求 S 小于某一允许的值，相当于要求脉动电压周期 TS 大于某一给定
的值。 最佳是在 U G 与 U X 重合时合闸，即相角差为零时（相量重合）幅值差最 小，考虑动作时间，要提前。 3）根据相角差的变化规律，可求得合闸指令最佳发出时机。