电力系统自动装置作业及答案

电力系统自动装置原理
1.当并列在同一母线的机组的调差系数不同时，等值调差系数如何确定，如何利用调差系数与电压波动量、无功变化量之间的关系确定相关量。

答：发电机的静态调差系数定义为：δ=−f 2−f 1
p 2−p 1=−U 2−U 1I Q2−I Q1。

其中：f 为系统频
率，p 为发电机输出的有功功率，U 为发电机的端电压，I Q 为发电机的无功电流。

当有n 台装有调速器的机组并联运行时，根据各机组的调差系数和单位套接功率算出等值调差系数δ。

n 台机组的等值调差系数为
δ=P GN ∑P GiN δi
n i=1 其中，P GiN 为第i 台机组的额定功率；P GN =∑P GiN n i=1为全系统n 台机组额定功率之和。

2.请结合已学过的《复变函数》知识，分析傅里叶变换、快速傅里叶变换、加窗傅里叶、离散傅里叶变换等傅式算法的存在条件、适用环境、具体算法、优点和缺点。

答：a.傅里叶变换一般指连续傅里叶变换，用于信号的频域分析，存在条件是该
信号满足狄里赫利条件；具体算法：X (jw )=∫x(t)e jwt dw +∞
−∞; b.快速傅里叶变换是为了适应数字处理的要求，将连续信号在时间上离散化，频域上周期化，并减小了处理器的计算量；
c ．离散傅里叶变换适用于非周期信号的表示
3.请分析电力系统的数据采集的原理和方法，并分析，如果要保证数据采集安全、可靠，该系统的主要任务应该有哪些？
答：电力系统的数据分为电量和非电量。

电量的采集主要依靠各种互感器，通过互感器将电压和电流的等级降低后，再进行处理；分为四个阶段：采样、保持、量化、编码。

采样分交流采样和直流采样，交流采样是直接应用某种算法，将互感器二次侧的电量数据进行采集；直流采样是指将互感器二次侧的电量先经过整流，变成直流量后采集。

所以交流采样的设备更少。

非电量的采集依靠各种传感器。

所有采集到的数据经过AD 转换后，尽可以被用于运算和存储。

数据的可靠性保证一方面由符合要求的设备支持，另一方面受处理算法的影响，为了保证数据可靠，还要对采集的数据规定其范围，即合理性校验。

4.请分析和比较自同期和准同期的特点、适用条件。

答：自同期并列最突出的优点是不需要选择并列合闸的时机，控制操作简单。

应用自同期并列可以迅速把备用的机组投入电网运行，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；
准同期并列是指并列条件满足要求后再并列，要求是频率差、电压幅值差、相角差在规定的范围内。

准同期并列的优点是合闸时的冲击电流小，对电网的扰动小，是电力系统并列的主要方式
5.请归纳和总结同步发电机并列的基本准则、理想条件，以及这些条件不能满足
时分别可能发生什么情况？
答：并列原则：
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；
发电机组并入电网后，应能迅速进入同步状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动；
理想条件：
A．发电机电压和电网电压频率相等；
B．发电机电压幅值和电网电压幅值相等；
C．发电机电压和电网电压的相角差为0；
条件不满足时可能的后果：
若幅值和相角差不满足条件，则合闸时产生的冲击电流会对发电机绕组和机组联轴产生损坏性的应力；
若频率差不满足条件，则会产生一个脉动电压，发电机需要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。

6.请分析自动准同期装置各环节的工作原理。

答：自动准同期装置主要由三个单元组成。

第一，频率差控制单元。

它的任务是检测U G与U X间的滑差角频率w S,且调节待并发电机组的转速，使发电机电压的频率接近于电网频率。

第二，电压差空盒子单元，它的功能是检测U G与U X间的电压差，且调节发电机电压U G，使它与U X间的电压差值小于规定允许值，促使并列条件的形成。

第三，合闸信号控制单元，检查并列条件，当待并机组的平率的电压都满足并列条件时，使并列断路器QF的主触头接通时，相差角δe接近于零或控制在允许范围以内。

7.在同期信号检测中为什么要从脉动电压中进一步提取整部电压，并分析半波和全波线性整部电压的工作原理。

答：在发电机与系统同期时，需要满足三个条件，及发电机端与系统端电压的相角差、频率差和幅值差要相等。

在脉动电压中，同时载有电压差和平率差的信息，并在一定条件下反应了相角差δe的变化规律，所以为了获得自动装置检测并列条件的电压，必须进行整步电压。

半波线性整步电压电路由相敏、积分和双T型滤波电路组成。

电路输出波形是一系列幅值一定而宽度与相角差δe有关的矩形波。

矩形波宽度的变化，反应了发电机电压U G与系统电压U X间相角差δe的变化。

然后将宽度不等的矩形波通过积分电流进行积分，该积分电流是滤去高次谐波的低通滤波器。

输出端就是锯齿波形的三角波电压，进一步由双T型滤波器滤波后，得到三角波形特性；全波线性整部电压电路由电压变化、整形电路、相敏电路、低通滤波器和射极跟随器组成。

它与半波线性整步电路最大的区别是在相敏电路中，在电压的正负周期内共获得两次相位比较机会，矩形脉冲较半波整部电流多了一倍。