第一、二章同步发电机自动并列装置
(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。
同步发电机自动并列装置课程设计
同步发电机自动并列装置课程设计同步发电机自动并列装置是电力系统中常用的电力设备，并列运行多台发电机可提高系统的稳定性和可靠性。
因此，设计一套可靠的同步发电机自动并列装置非常重要。
在同步发电机自动并列装置的课程设计中，首先需要了解同步发电机的工作原理和特性。
同步发电机是一种将机械能转化为电能的设备，它与电力系统中的负荷和其他发电机相互作用。
同步发电机的电压、频率和功率因数等参数需要在一定范围内控制和调节，以保持系统的平衡和稳定。
设计同步发电机自动并列装置的关键在于实现多台发电机的自动调节和同步。
通过合理的控制策略和保护措施，可以实现发电机的启动、停机、负荷分配和断路器切除等功能。
此外，还需要考虑发电机之间的相互作用和调节过程中可能出现的不稳定现象，如振荡、电压跌落等。
为了完成同步发电机自动并列装置的课程设计，需要进行以下步骤：1. 确定设计要求：根据系统的负荷需求和容量要求，确定需要并列运行的发电机数量和功率等级。
2. 选取控制硬件：选择合适的控制器、传感器和执行器等硬件设备，以实现发电机的自动调节和同步。
3. 设计控制策略：根据同步发电机的特性和工作原理，设计合理的控制策略，包括启动、停机、负荷分配和断路器切除等功能。
4. 进行仿真和实验：利用电力系统仿真软件进行仿真实验，验证设计方案的可行性和稳定性。
5. 进行参数调整和优化：根据仿真实验的结果，对控制策略进行参数调整和优化，以提高系统的稳定性和效率。
6. 撰写课程设计报告：总结设计过程和结果，撰写课程设计报告，包括设计原理、仿真实验结果和设计总结。
通过以上步骤的设计和实验，可以获得一套可靠的同步发电机自动并列装置。
这套装置可以实现多台发电机的自动调节和同步，并能保持系统的稳定性和可靠性，为电力系统的运行提供良好的支持。
电力系统自动装置原理第02章同步发电机的自动并列(自动并列装置的工作原理)
第二章同步发电机的自动并列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脉动电压含有同期合闸所需要的所有信息：电压幅值差、频率差和合闸相角差。
但是，在实际装置中，却不能利用它检测并列条件。
因为它的幅值与发电机电压及系统电压有关。
这就使得利用脉动电压检测并列条件的越前时间信号和频率检测引入了受电压影响的因素，造成越前时间信号时间误差不准，从而成为引起合闸误差的原因之一。
逻辑关系满足即可以合闸。
必须在之前判定完毕。
YJt•装置的控制逻辑越前时间信号电压差不允许滑差不允许与门或非门合闸信号电压差、频率差判别区U tYJt stω正弦整步电压法采用与直接做差，得到正弦性的包络线来判别。
误差较大。
GU •并列的检测信号&两种方法应用于模拟式并列装置中，实现检测。
线性整步电压法X U &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。
整步电压自动并列装置监测并列条件的电压–正弦整步电压法–线性整步电压法X G U U =若：若X G U U ≠：K Z ——整流系数正弦整步电压法特点：正弦型整步电压不仅是相角差的函数，还与电压差有关。
此并列条件检测引入误差成为合闸误差的原因之一。
应用：早期曾采用，现已被“线性整步电压”替代。
线性整步电压法线性整步电压---指其幅值在一周期内与相角差δe分段按比例变化的电压。
注意：线性整步电压只与发电机电压和系统电压的相角差δe 有关，而与它们的幅值无关。
线性整步电压的表达式:U sl 的上升段)0,0)(()(sl≤≤≤−+=+=t t U U e s slme slmUδπωππδππ)0,0)(()(sl≥≤≤−=−=t t U U s slme slmUπδωππδππfS s T Δ=Δ==1f 222ππωπU slm ---U sl 的最大值U sl 的周期T S 表征发电机电压和系统电压频率差△f的大小：U sl 的下降段线性整步电压法2.因此：越前时间信号和频率差的检测不受电压幅值的影响，提高了并列装置的控制性能。
电力系统自动化chapter1-2准同期并列的基本原理2
T s1
T s2
ω s2
ω s1
UG +U x
图 1-7
UG − U x
t
T s1
T s2
U G 与 U x 不等时 U s 的波
第二节
准同期并列的基本原理
（三）利用脉动电压 u s 检测准同期并列的条件 脉动电压 u s 有时也称作滑差电压。 1、电压幅值差 电压幅值差 U G − U x 为对应于脉动电压 U s 波形的
2 2 = + Us U x U G − 2U x U G cos ω s t （1-9） 当 ω st = 0 时， U s = U G − U x 为两电压幅值差；
当 ω st
= π 时， U s = U G + U x 为两电压幅值和。
第二节
US
准同期并列的基本原理
ω s1
ω s2
t
US
图 1-6 U G = U x 时 U s 的波形
第二节
准同期并列的基本原理
Hale Waihona Puke 在满足并列条件的情况下，采用准同期并列方
法将待并发电机组投入电网运行，前已述及只 要控制得当就可使冲击电流很小且对电网扰动 甚微。
因此准同期并列是电力系统运行中的主要并列
方式。
第二节
准同期并列的基本原理
•
设并列断路器 DL 两侧电压分别为 U G 和 U x ； 并列断路器 DL 主触头闭合瞬间所出现的冲击电流值以及进入同步运行的暂 态过程，决定于合闸时的脉动电压 U s 和滑差角速度 ω s 。 因此，准同期并列主要对脉动电压 U s 和滑差角速度 ω s 进行 检测和控制，并选择合适的时间发出合闸信号，使合闸瞬间 的 U s 值在允许值以内。 检测的信息也就取自 DL 两侧的电压， 而且主要是对 U s 进行检测并提取信息。
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。
发电机的自动并列
U sl
U slm
e
0 e
28
～
二、恒定越前时间形成
U sl
叠加 线性整步 电压 比例 越前时间整定 比例、微分环节
t
tYJ
微分
tYJ
0
e
0
e 0
e
29
越前时间位于： U sl
U slm
～
比例
微分
=
并列时： ①频率相等 ②电压幅值相等 ③相角差不等于零
当相角较小时，冲击电流与机端电压夹角为0 度，所以对于发电机来讲，冲击电流为有功
性冲击电流
发电机电压相位超前系统的时发出有功，否则吸收
e
i
" h max
1.8 2U x e " 2 sin Xq Xx 2
允许
e
5o～10o，国外2o～4o
ey 2 arcsin
sy ey
" " ih max X q X x
2 1.8 2U G
rad
tc tQF
rad / s
23
～
Ux X x
QF 1
例：某电厂发变组单元接线，高低压侧均为同期
点。系统等值参数归算到高压侧，以发电机容量 为基准。计算自动准同期并列时最大允许
一、脉动电压
Ux UG
us uG ux UGm sinGt G U xm sinxt x
12
～
（一）电压幅值相等
U Gm U xm G x 0 us uG ux UGm sinGt G U xm sinxt x
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。
(整理)电力系统自动装置电子教案及讲义
电力系统自动装置电子教案及讲义授课内容：一、电力系统自动化的主要任务：（1）保证电能质量：频率、电压、波形。
通过有功功率的调节保证频率；无功功率的调节保证电压。
（2）提高系统运行安全性。
通过计算机程序化的事故预想，能够实现对系统当前的运行状况进行详细的安全分析，确定具有足够承受事故冲击能力的运行方式。
（3）提高事故处理能力。
一旦电力系统中发生事故，迅速正确地处理事故，是减小事故损失、尽快恢复正常运行的保证。
通过安全自动装置实现局部的故障处理。
（4）提高系统运行经济性。
在系统安全运行、保证用户有合格电能质量前提下，整个电力系统是处在最经济的运行状态，其发电成本是最小的。
二、电力系统自动化技术包括的内容：电力系统自动装置，电力系统调度自动化。
1、电力系统自动装置包括：1）保证同步发电机并列操作的正确性和安全性的自动并列装置；2）保证电压水平，提高电力系统的运行稳定性的自动调节励磁AER ；保证系统频率水平且使系统负荷在同步发电机之间实现最优经济分配的自动调频；3）反事故安全自动装置自动重合闸ARD；备用电源和备用设备自动投入ATS；自动按频率减负荷AFL及自动解列、电气制动、水轮发电机自动起动及自动切负荷、火电厂事故减出力、水电厂事故切机等，如图1-1为电力系统安全自动装置配置：图1-1电力系统自动装置配置示意图2、电力系统调度自动化：1）对实时数据进行收集和处理，保证电能质量，保证系统安全和经济运行。
2）对事故的实时预想以选择合理的最优运行方式；系统事故发生后，提供正确的事故处理措施。
因此，电力系统调度自动化是一项效果显著、经济效益高、提高系统安全经济运行水平的技术措施。
三、主要学习内容及计划课时1、同步发电机的自动并列装置（10+2课时）保证了并列操作的正确性和安全性，而且减轻了运行人员的劳动强度，加快并列操作的过程。
ZZQ-5 自动准同步装置；数字式并列装置2、同步发电机的自动调节励磁装置AER（18+2）调整同步发电机励磁系统的励磁电流维持发电机机端电压；分配并列运行发电机间无功功率，保证系统运行时的电压水平；提高电力系统的稳定性；3、电力系统频率和有功功率自动调节（4）通过调整发电机的有功出力保证电力系统正常运行时有功功率的自动平衡，使系统频率在规定范围内变动。
第二章 同步发电机的自动并列
线性整步电压只反映UG和UX间的相角差特性，而与它们 的电压幅值无关，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，提高了并列装置的控制性能，因而被模拟 式自动并列装置广泛使用。 1）半波线性整步电压
其电路图见图2-14.其逻辑表达式为：
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。
❖ 提示：
合闸相角差表达式为：
先不考虑提前量，则有：
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。
❖ 例见书中2-1.
第三节、自动并列装置的工作原理
• 一、装置的控制逻辑
越前时间信号
电压差不允许 或
滑差不允许
非 门
与门
合闸信号
逻辑关系满足即可以合闸 。
❖ 四、装置的整定
▪ 已知：两个区域电网的等值机系统如图所示，其电压幅 值相等，频率分别为：f1＝50＋0.1cost Hz， f联2=操50作+0，.1设si远n2程t H通z，讯现和准继备电进器行动恒作定时越间前之时和间为准0.1同4期秒互， 求调度中心发出合闸信号的时刻。
准同期并列的基本原理
~
0
发电机G电压 系统电压 两者的电压差称为滑差电压
概述
• 电压幅值差
设
，频率与相角相等。
此时冲击电流
，主要为无功分量。
最大值
• 相角差
设
，频率与电压相等。
此时冲击电流
， 较小时，主要为有功分量。
概述
• 频率差——脉动电压的表现形式
设
，电压的幅值相等。
滑差频率 脉动周期
脉动电压幅值
概述
• 相量图
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。
第一章_同步发电机的同步并列教案
1第一章 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)sin(ϕω+=t U um 式中 ——电压幅值U m ——电压的角速度ω ——初相角ϕ 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，冲击电流应尽的小，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，以减少对电力系统的扰动。
方法两种: 准同期并列（一般采用）、自同期并列。
二、准同期并列待并发电机组加励磁电流，其端电压G ，调节G 的状态参数使之符合并∙U ∙U 列条件。
图1-1准同期并列(a)电路示意；(b)相量图；(c)等值电路x∙)(a xU ∙DL×E ∙xE ∙x)(c21．设发电机电压G 的角速度为，电网电压x 的角速度为，它们∙U ωG ∙U ωx 间的相量差G —x 为s 。
∙U ∙U ∙U 2．要求DL 合闸瞬间的s 应尽可能的小，其最大值应使冲击电流不超过∙U 允许值。
最理想的情况是s 的值为零。
∙U 3．并且希望并列后能顺利进入同步运行状态，对电网无任何扰动。
4．理想条件为G ，x 的三个状态量全部相等。
∙U ∙U ()⎪⎭⎪⎬⎫=====，即相角差为零）（即电压幅值相等）（频率相等03,22,2,,)1(e X G X X G G X G U U f f f f δπωπω这时并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后发电机G 与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
5．三个条件很难同时满足。
（一）电压幅值差并列时：①频率=；f G f x ②相角差等于零；δe ③电压幅值不等：则冲击电流最大值为：()''ds''dx G ''maxh X U .X U U .i 552281=-=⋅式中 、——发电机电压、电网电压有效值；U G U x ——发电机直轴次暂态电抗X d "图1-2 准同期条件分析 (a)=0；(b) ≠0δe δe xU)(b ∙s∙G∙3从图1-2（a ）可见，因为与夹角为90º，所以由电压幅值差max ⋅''h i GU 产生的冲击电流主要为无功冲击电流。
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(B）。
A. 45Hz B。
50Hz C.55Hz D。
60Hz2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括(A)。
A。
电压幅值、频率和相角 B.频率和相角C。
相角和电压幅值 D.电压幅值和频率3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（B）。
A.保证电能质量B。
提高系统运行安全性C。
提高事故处理能力D。
提高系统运行经济性4、衡量电能质量的重要指标是（C）。
A.有功功率、无功功率B.功率因数C。
电压、频率和波形 D。
有功电度和无功电度二、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。
第2章同步发电机的自动并列
系统电压
U sin( t ) U X mX X 2
U U U sin( t ) U sin( t ) 两者的电压差称为滑差电压U S G X mG G 1 mX X 2
●发电机电压角频率 G ●电网电压角频率 X 二者之间的电压相量差为 US UG U X 冲击电流决定于合闸瞬间的 U S ，要求： （1） U S 尽可能小； （2）并列后迅速进入同步运行状态，对电网扰 动小。
合闸后，发电机处于发电状态，受到制动。发电机发出功率， 沿着功角特性到达b点时，有
G x
s 0
此时，仍为发电机状态， G 继续减小， s 为负值， 使得 e 逐渐减小，发电机发率沿着功角特性往回摆动，到达 原点时， e 为负，交换功率变负，发电机处于电动机状态， 有重新加速，交换功率沿特性曲线变到c点， G x 来回摆动，直到进入同步运行为止。 进入同步运行状态的暂态过程与合闸时的滑差角频率的初始大 小 s 0 有关，若 s 0 较小，到达最大相角b点的相角差变化 较小，可很快进入同步运行。
可采用两种方式
恒定越前相角准同期 恒定越前时间准同期
准同期并列的基本原理
二、准同期并列装置
频率差控制单元
并列装置的构成
电压差控制单元
合闸信号控制单元
半自动：无频率差、电压差控制功能。
自动化程度一般分为
全自动
自动准同期并列装置 三个控制单元
频率差允许 电压差允许
与 门
QF
并列断 路器
TVX
TVG
一、脉动电压变化
UG U X
US
S1
TS1
S 2
G X
两电压相量做相 对运动
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。
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整步电压信号 发生器单元 压差判 闭 别环节 锁
调压控制 执行环节
调频控制 执行环节
3
频率差 闭锁环节
恒定导前 时间环节
合闸执 行环节
频率差判 别环节
②不能保证发电机在Δδ= 0时并列。目前 电力系统中运行的恒定越前时间自动准同 期装置的恒定越前时间的获得大都是建立 在滑差角频率ωS为常数的基础上。而实际 运行时ωS 并不能保持常数而随时间有一 些变化，这就从原理上不能保证越前时间 恒定。同时加上断路器合闸时间存在的误 差，就使得从原理上不能保证发电机在 Δδ= 0时并列。
•2.4.2 直接比较usys 和uG周期的长短检测频差方向
fG
1 TG
fsy s
1 Tsy s
fG Tsys Nsys fs TG NG
2.5 压差大小和方向的鉴别 2.5.1 压差大小的鉴别： 作用：检查压差的大小。
ui U U set
当 U
U set
U
压差满足要求；
act
当 U
2.6.2调频部分
（1）作用：鉴别频差的方向，当发电机频 率高于系统频率，发减速脉冲；当发电机频 率低于系统频率发增速脉冲。 （2）构成 1）频差方向鉴别： 2）调速脉冲的形成：δ在0 °~180°发调 速脉冲。
(3)、频差大小检测： （一）比较导前时间和导前相角脉冲次序检 查频差大小
(4)频差方向鉴别 （一） 利用[usys]和[ug]的后沿与[ug]和 [usys]的电平的对应关系检出频差 （二）检测usys 和ug周期的长短检测频差 方向
1) 整步电压信号发生器单元
其任务是为并列条件的分析、判断和控制提供检测信息。（整步 电压：包含有并列条件信息，便于准同期并列分析用的信号电压 ）
2) 电压差控制单元
其功能是检查发电机电压与系统侧电压的幅值差，若超出允许偏差 时，闭锁合闸脉冲输出，判别压差方向，调节待并发电机励磁控制系 统的给定值，升压或降压，使发电机和系统电压的幅值差在允许范围 之内。
U set
U
压差不满足要求
act
闭锁合闸回路
2.5.2 压差方向的鉴别： 作用：在压差不满足要求的情况 下，检定发电机的电压是否比系 统高，如发电机的电压比系统高， 发减励磁脉冲；反之发增加励磁 的脉冲。
小结
1、导前相角脉冲的获得方法； 2、导前时间脉冲获得方法； 3、频差大小检测的原理及检测区间； 4、频差方向检测的原理及检测区间； 思考题：2-9 作业：2-11、2-13、2-16
即: (1)正弦整步电压的最小值判断压差的大小 (2)正弦整步电压的频率或周期判断频差的大小 (3)正弦整步电压的大小反映相角的大小
（二）线性整步电压
半波线性整步电压框图
Us经过图2-7便得到半波线性整步电压uzb。
＆
半波线性整步电压的 特点：见P10
2、全波线性整步电压： （同极性有输出）
四、自动准同期并列装置的类型
（一）恒定越前时间自动准同期并列 准同期并列时，调节发电机电压与系统电压的频率基本相等(注意，
不能完全相等)，在发电机电压与系统电压的相角差△δ为零之前一 个恒定时间向发电机断路器发出闭合信号，将发电机并入电力系统。
下图是恒定越前时间自动准同期并列的基本构成图。
2.6 ZZQ-5型自动准同步装置
正弦整步电压
u zb
2U m
sin st
2
（一）正弦整步电压
正弦整步电压的特点：
（1）通过测量uzb的最小值可以判断电压差是否满足
要求。
（2） δ=0°，整步电压出现最小值； δ=180°，整步 电压出现最大值，正弦整步电压反映相角差大小。
（3）由于uzb与t是非线性关系，在性能上不如线性整 步电压。
2E Ts
2E
fs
全波线性整步电压下降部分的斜率：
duzb t
2E Ts
2E
fs
（1）全波线性整步电压的斜率：反映频差的大小 （2）全波线性整步电压的最大值对应
δ=0˚（或360˚） （3）全波线性整步电压的最小值对应
δ=180˚
2）合闸脉冲命令的发出及导前时间脉冲的产生
0 1、恒定越前
4、同步条件检查
1）整步电压
包含同步条件信息量的电压。分为正弦整步电 压（图2-5c)和线性整步电压(图2-6）（全波和半 波）。
线性整步电压又分为全波和半波线性整步电压。
｛ 整步电压
正弦整步电压
线性整步电压
滑差电压：并列断路器两侧瞬时值之差称为滑差电压。 用us表示。
us=uG-usys Us经过图2-5（b）整流滤波便得到正弦整步电压uzb。
三、准同步并列装置的基本构成原理
根据准同期并列的条件可见，任何自动准同期装置都 应完成两个基本任务：
一是自动检测待并发电机与系统间电压幅值差和频率 差是否满足并列条件，若满足条件则自动控制发出合闸脉 冲，保证合闸相角差在允许范围之内。
二是当电压幅值差和频率差不满足要求时，闭锁合闸控 制回路，并迅速对待并发电机发出调节电压和频率的控制 脉冲信号。
3) 频率差控制单元
其功能是检测滑差角频率(两个电压相量相对旋转角速度),，若超出允许偏 差时，闭锁合闸脉冲输出，判别频差方向，调节待并发电机组转速控制系统 的给定值，升速或减速，使滑差角频率在允许偏差范围内。
4) 合闸相角差控制单元
其任务是当电压差和频率差符合允许偏差时，允许输出恒定导前 时间的合闸脉冲。它不仅控制发出合闸脉冲的导前时间(以断路器主 触头接通=0时作为时间参考点，合闸脉冲须提前于它发出，所提前 的时间称为导前时间)，而且控制合闸脉冲是否发出。
一时间 tad 发出；tad 约为0.1～0.7s
2、恒定越前 0一相角 ad 发出；
见P.7和P.11。线性整步电压通过比例-微分电路
及电平检测获得。
（1）线性整步电压（ 最大值对应 180 ）
通过图2-11比例-微分电路及电平检测获得。
（2）线性整步电压（ 最大值对应δ=0° ）通过图212比例-微分电路及电平检测获得。
ZZQ-5由合闸部分、调压部分、调频部分、电源部分构成。 2.6.1合闸部分； （一）作用（任务）：在压差、频差均满足要求的情况下， 导前（δ=0°） tad时间发出合闸脉冲。 （二）构成： 1、导前时间获得部分； 2、频差检测部分； 3、压差控制部分； 4、逻辑部分：对频差检查、压差控制部分的输出和导前 时间脉冲进行逻辑判断，当满足准同步条件时发出合闸脉 冲。
导前δ=0的固定相角δad的脉冲 为恒定相角脉冲， u δ.ad
导前相角脉冲的形成：
2、工作原理：通过比较恒定导前时间脉冲与恒 定导前相角脉冲出现的先后秩序，达到检测频差 的目的。
导前相角按ad s.set tad整定
ad s tδ
t s tad
t s.set 频差检测的区间：
tad
s
180 360
2.6.3 、调压部分：
（1）作用： 1）鉴别压差方向，分别发出减压或升压的 脉冲； 2）压差闭锁：当压差满足要求，自动解除 合闸回路的闭锁，反之闭锁合闸回路。 （2）构成 1）压差方向鉴别： 2）调压脉冲的形成： 3）压差闭锁
（3）、压差方向的鉴别： 作用：在压差不满足要求的情况下，检定发电 机的电压是否比系统高，如发电机的电压比系 统高，发减励磁脉冲；反之发增加励磁的脉冲。 （4）、压差大小检测 作用：当压差不满足要求闭锁合闸回路。
比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现先后次
序检查频差大小的工作原理：在180 360
s s.set恒定越前时间脉冲与恒定越前相角脉冲
同时发出tad t
s s.set恒定越前时间脉冲先于恒定越前相角脉
冲发出tad t
s
s.se
恒定越前时间脉冲后于恒定越前相角
t
脉冲
发出tad t
2.4频差方向的鉴别 2.4.1 利用发电机方波电压和系 统方波电压鉴别频差方向 频差大小检查的区间在 180º<δ<360º 频差方向检查的区间在 0º<δ<180º
•传统自动同期并列存在的问题
• 恒定越前时间自动准同期并列冲击电流小，拉
入同步快，但存在以下问题和不足。
• ①从原理上不能保证发电机组在Δf=0时并列。 •这是因为如果在Δδ≠0时又同时出现Δf=0，这个 不等于零的相角差就会一直保留下去，不能实现 准同期并列。因此，为了实现恒定越前时间准同 期并列，就一定不能使Δf=0。
如下图所示。
2、准同步并列条件
（1）准同步并列的理想条件 同步发电机准同期并列时，即触头闭合瞬间必须满足
以下三个条件： 1) 发电机电压和系统电压相等。 2) 发电机频率和系统频率相等。 3) 发电机电压和系统电压相角应相同。
UG Usys，fG fsys， 0o
（2）准同步并列的实际条件： 1）压差限制在（5~10）%额定电压； 2）频差整定在（0.1~0.25)HZ、或0.2~0.5%fe； 3）合闸后相角差接近0°（一般不应超过5 °）
行？ 4、同步发电机自动并列的方法和条件？
同步发电机自动并列装置
一、电力系统并列操作
1、并列操作含义
将同步电机投入电力系统并列运行的操作称 为并列操作或称同期操作，进行并列操作所需 要的装置称为同期装置。
2、对同步发电机并列操作的基本要求
（1）并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规 定的允许值。
（2）并列后，发电机应能迅速进入同步运行。
本课程主要介绍以下几个装置
（1）备用电源和备用设备自动投入 （2）自动重合闸 （3）同步发电机的自动并列 （4）自动按频率减负荷 （5）同步发电机的继电强励 （6）发电机自动调节励磁装置 （7）发电机自动调频