电力系统自动化

第1章 发电机的自动并列

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。

将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列操作。

对并列操作的基本要求：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值不宜超过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，进入同步运行的暂态过程要短，以

减少对电力系统的扰动。

2、并列操作有哪两种方式它们是如何实现的

并列操作的两种方式：准同期并列（一般采用）自同期并列（很少采用）

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

（－）准同期并列的条件：①频率 fG=fX ②幅值 UG=UX ③相角差 δe ≠ 0

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

自动准同期装置的组成:

1. 频差控制单元检测 UG 与UX 间的滑差角频率，且调节发电机转速，使发电机电压的频率接近于系统频率

2. 电压差控制单元检测 UG 与UX 间的电压差，且调节发电机电压UG ，使它与UX 间的电压差小于规定值。

3. 合闸信号控制单元 检测并列条件，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，控制单元就选择合适

的时间(恒定越前时间）发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时，相角差为零。

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

恒定越前时间 由于越前时间只需按断路器的合闸时间(准同期装置的动作时间可忽略)进行整定，整定值和

滑差及压差无关，故称其为“恒定越前时间”。

5、何谓滑差、滑差周期与相角差δ有什么关系

频差fS ： fS ＝fG-fX

滑差ωs:电角速度之差称为滑差角速度

S S G X G 2)(2f f f s ππωωω=-=-= 滑差周期：S 12f T s s ==ωπ

计算：

第2章 同步发电机励磁自动控制系统

1、同步发电机励磁控制系统的主要任务有哪些

电压控制 控制无功功率的分配 提高发电机并联运行的稳定性

提高电力系统的运行条件 水轮发电机组要求强行减磁

2、叙述同步发电机励磁控制系统的组成及各组成部分的作用。

励磁功率单元向同步发电机提供直流电流

励磁调节器的主要功能：检测和综合系统运行状态的信息，经相应处理后，产生控制信号，控制励磁功率

单元，以得到所要求的发电机励磁电流

3、简述交直流励磁机励磁系统的基本构成、特点及使用范围。

交流励磁机励磁功率单元的组成：交流励磁机（与发电机同轴） 硅整流器

特点：①励磁容量不受限制。②可靠性高 ③被称为快速励磁系统。④交流励磁机的时间常数较大。⑤有转

子滑环和炭刷。⑥加长了机组主轴长度。

4、简述励磁调节器的组成及各组成部分的作用。

励磁调节器的作用：保持发电机的端电压不变；保持并联机组间无功电流的合理分配。

5、何谓发电机的调差系数 调差系数的定义：*G G2G1GN G2G1U U -U U U -U ∆===**δ UG1——发电机空载额定工况下的端电压；UG2

——发电机无功电流等于额定值时的端电压。UG2=UGN

调差系数δ表示了无功电流从零增加到额定值时，发电机电压的相对变化。调差系数越小，无功电流变化

时发电机电压变化越小。所以，调差系数δ表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力。

6、励磁调节器的辅助控制有哪些

作图题

IG ——发电机定子电流(亦是负荷电流)

Xd ——发电机直轴同步电抗

d

Q G G X I U +=δcos E q d Q G G X I U +=δcos E q ，一般δG 值很小，可近似认为cos δG ≈1 d Q G X I U +≈q E δG ——发电机功角，即Eq 与UG 的相位差；IQ ——发电机定子电流无功分量；

Φ ——发电机功率因数(亦是负荷功率因数)

上式说明，负荷的无功电流是造成Eq 和UG 幅值差的主要原因，发电机的无功电流越大，两者间的差

值也越大。

⎪⎩

⎪⎨⎧⎩⎨⎧励磁功率单元励磁调节器励磁系统同步发电机

向量图：

⎩⎨⎧=→→→→↑=↑↑→↑→↑不变；不变；；变；变变，变不变）（变ϕϕϕϕϕsin cos sin sin G G G G G G G G G

G EF I U P I I U Q I I U I

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧

=

→→→→↑-=↑↓→↑↑→不变；不变；；变；变变，变变δδδδδsin sin cos cos d G G q d G q G G q q EF X U P E X U E U Q E E I

结论：发电机无功功率调节控制原理：当发电机接于无穷大系统时，通过调节发电机励磁电流的大小就可以控制发电机输出的无功功率的大小。

改善电力系统的运行条件：(1) 改善异步电动机的自起动条件。(2) 为发电机异步运行创造条件

(3) 提高继电保护装置工作的正确性。

对励磁功率单元的要求：调节系统电压和本身无功功率：可靠性、调节容量 较强励磁能力: 頂值电压

快速响应能力: 电压上升速度

第3章 电力系统频率及有功功率的自动调节

例3-1 两个发电单元，额定功率分别为250MW 和400MW,调差系数分别为%和%，两个发电单元并行向500MW 负

荷供电，假定调速器以各自的调差系数运行，试求各自承担的负荷。

解：将两个发电单元的调速器调差系数转化为同一基准容量下的值（基准容量为1000MVA)

16.0064.0400100024.006.025*******=⨯==⨯=

R R 1112125.116.024.0P P P R R P === L P R P =+21 10005005.111=+P P MW P 2002.05.25.01=== )(3005.112MW P

P ==

例3-2 一个区域有两个发电单元，见表3-1，这两个单元并联运行，在额定频率下提供700MW 的功率，其

中单元1提供200MW,其中单元1提供500MW,先增加负荷130MW 。系统初始频率为f0=60HZ.