《电力系统自动化》1_3

电力系统自动化（A）一．填空1．发电机准同期并列的实际条件为（1）相角差在5o以，（2）压差在5％～10％（3）频差在0.2～0.5％。

如果发电机并列时满足理想准同期条件，即合闸瞬间，发电机电压和系统电压幅值相等、频率相等、相角差为零，则不会产生冲击电流。

2．合闸逻辑部分中，怎样判断滑差合格t恒定越前时间>t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1.足够的调节容量2.较大的顶值电压和电压上升速度。

5．电压响应比是说明发电机转子磁场建立快慢的粗略参数。

6．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。

7．自励式励磁机比他励式励磁机时间常数大。

8．经济负荷分配的原则是等耗量微增率。

9．积差调频的调频方程式为 0=∆+⋅∆⎰c p k dt f 。

10．EMS 是Energy Management System 。

DMS 是DistributionManagement System 。

SCADA 是Supervisory Control And Data Acquisition 。

RTU 是Remote Terminal Unit 。

二．简答题：1．什么是滑差周期？对它有什么要求答：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的周期（或变化360度所用的时间）。

我国在发电厂进行正常人工手动并列操作时，一般取滑差周期在10～16秒之间。

2．什么是发电机的单位调节功率？答：频率变化1赫兹，发电机输出有功功率的变化量，称为发电机的单位调节功率。

3．画出并说明发电机自并励励磁方式的原理接线图。

图1 自并励励磁方式原理接线图4．励磁调节器的三个单元的输入、输出和基本任务是怎样的？答：励磁调节器基本由测量比较、综合放大、移相触发三个单元组成。

测量比较单元的输入为机端电压的测量信号，输出为电压偏差信号，基本任务是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，得到电压的偏差信号。

综合放大单元的输入是电压偏差信号和各种辅助控制信号，输出为各输入中有效的放大信号，基本任务是对各输入信号进行选择和放大。

移相触发单元的输入是综合放大单元输出的综合放大信号，输出为控制触发脉冲，主要任务是根据综合放大单元送来的综合控制信号的变化，产生出发脉冲，用以触发功率整流单元的静闸管，从而达到调节发电机励磁的目的。

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？解：（1）系统稳态频率为：11150(1)50(1)48.961.84000la N L N P f f K P ∞∑=-⨯=-⨯=（Hz ） （2）如果频率恢复到49.5Hz ，频率偏差为：5049.50.0150f -∆== 应切除的负荷量为：150 1.8*0.01*400079.4311 1.8*0.01la L N cut P K fP P K f ∑-∆-===-∆-（MW ）四．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。

fRslu t/2S T 0maxsl u ST答：（1）maxmax 2022(1)2sl S Ssl S sl S S 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 <<，线性整步电压max 2(1)sl sl S t u u T =-则比例电流：max 2(1)sl sl R S u u ti R R T ==- 微分电流：max 2sl C zb Sdu C i Cu dt T ==- 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S t 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。

电力系统自动化（B）参考答案一．填空1．发电机准同期并列的实际条件为（1）相角差在5o以，（2）压差在5％～10％（3）频差在0.2～0.5％。

如果发电机并列时满足理想准同期条件，即合闸瞬间，发电机电压和系统电压幅值相等、频率相等、相角差为零，则不会产生冲击电流。

2．自动准同期装置主要由合闸单元、调频单元、调压单元和电源组成。

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. 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。

5．积差调频的调频方程式为0=⋅∆⎰c p k+∆f。

dt6．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。

7．自励式励磁机比他励式励磁机时间常数大。

8．电力系统负荷经济分配的原则是等耗量微增率。

9．电压响应比是说明发电机转子磁场建立快慢的粗略参数。

10．EMS是Energy Management System（或能量管理系统）。

AGC 是Automation Generation Control（或自动发电控制）。

SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition（或电力系统数据采集与监视）。

EDC是Economic Dispatch Control（电力系统经济调度）。

二．简答题：1．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。

答：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。

2．什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：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。

3．画出发电机自并励励磁系统的原理接线图，并说明自并励励磁系统的主要优点。

答：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。

三．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。

fRslu t/2S T 0maxsl u ST答：（1）maxmax 2022(1)2sl S Ssl S sl S S 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 <<，线性整步电压max 2(1)sl sl S t u u T =-则比例电流：max 2(1)sl sl R S u u ti R R T ==- 微分电流：max 2sl C zb Sdu C i Cu dt T ==- 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S t 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。

四．某电力系统在额定情况下运行，负荷调节效应系数K=1.8，总负荷4000MW 。

由于事故突然切除216MW 发电功率，不考虑调速器作用。

（1）如果不采取任何措施，求系统的稳态频率； （2）如果切除100MW 负荷，求系统的稳态频率； （3）如果要求稳态频率为49.5Hz ，求需要切除的负荷量。

答：突然切除216MW 发电功率，相当于出现216MW 得功率缺额 （1）11216(1)50(1)48.51.84000la N L P f f Hz K P ∞∑=-⨯=-⨯=（2）11216100(1)50(1)49.171.84000100la cut N L cut P P f f Hz K P P ∞∑--=-⨯=-⨯=-- （3）由1(1)la cut N L cut P P f f K P P ∞∑-=-⨯-，得216150(1)49.51.84000cut cutP P --⨯=-，解得146.6cut P MW =电力系统自动化（c ）-参考答案一．填空1．发电机准同期并列的实际条件为（1） 相角差在5o 以，（2）压差在5％～10％（3）频差在0.2～0.5％ 。

如果发电机并列时满足理想准同期条件，即合闸瞬间，发电机电压和系统电压 幅值相等 、 频率相等 、 相角差为零 ，则不会产生冲击电流。

2．自动准同期装置主要由 合闸单元 、 调频单元 、调压单元和电源组成。

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．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。

5．自励式励磁机比他励式励磁机时间常数大。

二、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。

答：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。

自动准同期并列特点：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。

特点: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。

三、画出自动准同期并列装置组成框图。

增速减速降压合闸升压四、画出他励交流励磁机励磁系统原理接线图。

五、综述电力系统电压控制的意义。

答：（1）维持一定电压，是电力系统功率传输的必要条件； （2）维持电压在一定围，是电能质量的重要指标；（3）设备只有在额定电压下运行才能取得最佳的工作效率；（4）当电压偏离额定值较大时，会对威胁到用电设备正常运行，影响产品的质量和产量；甚至引起电力系统电压崩溃，造成大面积停电。

六、基于公式分析无功不能远距离大容量传输的原因。

U ∠s U δ∠&对于上图所示简化网络，受端接收到的功率为：(cos sin )ˆs r r r r rU j U S U I U jX δδ--=⨯=⨯-&受端接收到的无功功率为：(cos )r s r r U U U Q X δ-=上式表明，如果给受端传输无功功率，必须cos 0s r U U δ->。