电力系统自动化试卷

一．填空题：

1 .发电机励磁系统主要由（励磁功率单元）和（励磁调节器）组成，前者按来源可分为（自励）、（他励）、（自并励）三种形式，后者正常运行时能够自动跟踪（发电机电压）的变化自动改变（励磁电流）。

2.发电机通过升压变同无穷大系统相连，发电机的励磁方式为恒IL时，增大发电机无功出力，机端电压（减小）。发电机的励磁方式为恒Q时，增大发电机励磁电流，机端电压（增大）。发电机的励磁方式为恒Uf时，增大发电机无功出力，励磁电流（增大）。

4.发电机调差特性一共分为3种，分别是（正调差特性），（负调差特性），（无差特性）。多台发电机并列运行时，发电机一般采用（正调差特性）。

5.电网监控与调度自动化系统的基本功能包括（变电站自动化），（配电网管理系统），（能量管理系统）。

6.励磁系统中全控型整流的计算公式为（）。

7.强励过程中一个重要的指标是（电压响应比），反应了（励磁机磁场建立速度的快慢）。

8.pss的作用是使系统具有（正阻尼电力系统稳定器）。

二．选择题：（我只写了正确的选项）

1.pss的作用是：使系统具有正阻尼。

2.无刷励磁系统是如何实现消除电刷的：主励磁机采用磁极静止、电枢旋转的结构。

3.关于电网频率，下列说法正确的：（A）

A.调节频率等同于调节发电机的转速

B.电网在稳态运行时各部分的频率之间有一定的差异

C.电网频率的变化原因主要是汽轮机出力在变化

D.增加发电机励磁电流可以改变系统频率

4.电力系统调度采用的安全分析方法是：预想事故分析。

7.同步发电机准同期并列的理想条件是：待并发电机端电压的频率、幅值和相位等于同期点处系统电压。

8.自动准同期装置中当频率差值非常接近于零时：此时应当保持当前状态不变，等待合闸时机。

9.直流励磁机系统不能用于100MW以上发电机组，为什么：直流励磁机系统容量不够。

10.自励式和他励式励磁机励磁系统的区别是：他励式有副励磁机。

11.两台合并运行的机组之间无功功率的增量按下列哪种规律分配：与机组的无功特性的调差系数成反比。

12.具有自并励励磁系统的同步发电机灭磁方法是：利用可控硅整流桥的逆变工作方式来灭磁。

13.当发电机额定电压|Ug|≠|Us|，此时并网，发电机受到的冲击：无功冲击。

14.自动准同期装置中，与线性整步电压相关描述正确的是：（B）

A.线性整步电压幅值与频率差成正比

B.线性整步电压周期与频率差成反比

C.线性整步电压与频率差无关

16.发电机快速灭磁的作用：避免发电机内部过电压。

17.同步发电机励磁系统不包括：保持电网频率稳定。

三．问答题：

1.准同期并列的理想条件和过程？

答：理想条件：并列断路器两侧电源电压的三个状态量相等即频率相等、电压幅值相等、相角差为零。操作过程：①用原动机降未加励磁电流的发电机升速到接近同步转速，②

将励磁电流加到转子中，③频率差控制单元和电压差控制单元式频率差和电压差小于规定值，满足并列条件，利用恒定越前时间原理在相角差等于零之间发合闸信号，把发电机投入系统，④同步运行。

2.强励系统对暂态稳定的影响：（还未标注）

Ⅰ：故障前Ⅱ：故障后（未调励磁）Ⅲ：故障后（调）

励磁系统的作用体现在它使得发电机内电势上升而增加电功

率的输出，提高了功率极限，从而减小了加速面积，增加了减

速面积，提高了暂态稳定性，是发电机受扰动后运行点移到功

角曲线Ⅲ减小了加速面积，增大减速面积，使发电机第一次摇

摆功角幅值下降，改善了发电机的暂态稳定性。

3.励磁系统的分类：

答：发电机励磁系统分为励磁调节器和励磁功率单元。其中励磁功率单元又分为直流

励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统和静止励磁机励磁系统。

4．发电机励磁控制的任务：1、电压控制2、控制无功功率的分配3、提高同步发电机

并联运行的稳定性4、改善电力系统运行条件5、水轮发电机组要求实行强行励磁

5.自动发电控制AGC系统的任务：

答：①维持系统频率为额定值，正常稳态情况下，其频率偏差为0.05~0.2Hz范围内

②控制地区电网间联络线交换功率与计划值相等，实现各地区有功功率的就地平衡

③安全运行前提下，所管辖系统范围内，机组间负荷实现经济分配。

6. 电力系统的运行状态有哪些？相互之间的转换关系如何？（未标注完）

答：运行状态有：正常运行状态、警戒状态、紧急状态、系统崩溃、恢复状态转换关系：

7.简述发电机转子回路的灭磁问题及快速灭磁原理：（未画图）

答：灭磁问题：如何在很短的时间没事发电机转子磁场内部储存的大量能量讯速消失，而不至于在发电机内部产生危险的过电压，这就是转子灭磁问题。

快速灭磁原理：k闭合，L中的电流，通过R消耗，R不能太大或太小，如果过大，

虽然L的磁场衰减很快，但加到R上的电压过大引起转子绕组磁场过大，R也不能太小，

因为会导致衰减很慢。可以在左侧加一有源逆变系统，实现逆变灭磁：首先进行有源系统分流，但工作一段时间后电影太低，可控硅不能正常工作了，这时投入R继续灭磁。

8.什么是低频减载特殊级？为什么设置该级？频率如何设定？时间如何设定？（后备段）

正常运行状态（满足负荷要求，有一定的安全储备）

警戒状态（预防性控制）恢复状态（重新并列）恢复供电

系统崩溃（切机切负荷，断开线路）紧急状态（紧急控制）

答：自动低频减载负荷装置分为：基本轮和特殊轮。基本轮为快速动作，用以抑制频率下降特殊级为在基本轮动作后，用以恢复系统频率到可以操作的较高数值。如第i轮动作后，系统频率稳定在低于恢复频率的底限，有不足以使计一轮减负荷装置动作，此时待时限的特殊轮动作切除负荷。启动频率不低于前基本轮的启动频率，取恢复频率下限，下限为47Hz；动作时限为系统时间常数的2到3倍最小动作时间为10~20秒。

9.什么是发电机的强励作用？强力作用对电力系统有什么影响？对其有什么要求？

答：电力系统发生故障时，系统母线电压极度降低，系统无功缺额很大，需在极短时间内补足无功缺额以使系统迅速恢复正常。作用：1）有助于继电保护的正确动作；2）有助于电动机的自启动；3）提高系统的稳定性。要求：发电机转子磁场迅速增强，达高数值。

10..EMS能量管理系统的功能：①数据采集和监控；②自动发电控制和经济调度控制；

③电力系统安全估计；④安全分析；⑤调度员模拟培训系统。

11.等值网络的作用：①外网实时信息不可用；②计算规模限制，减少内存；③保证内网操作计算的精度和速度。

四．案例分析题：

1.（PSS）

答：在远距离输电系统中，励磁控制系统会减弱系统的阻尼能力，引起低频振荡，其原因可以归结为两条：①励磁调节器按电压偏差比例调节；②励磁控制系统具有惯性。当输电线路负荷较重，转子相位角发生振荡是，由于励磁调节器是采用按电压偏差比例调节方式，所以提供的附加励磁电流的相位具有使振荡角加大的趋势。但是励磁调节器维持电压是发电机运行中对其最基本的要求，又不能取消其维持电压的功能。研究表明，采用电力系统稳定器去产生正阻尼转矩以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩，是一个比较有效的方法。

2. 低频对电力系统的危害？自动低频减载的原理？

答：当电力系统因事故而发生严重有功功率缺额时，其频率将随之急剧下降，其下降值与功率缺额有关，频率降低较大时，对系统运行极为不利。甚至会造成系统崩溃的严重后果，依次为：1）对汽轮机的影响：使汽轮机叶片发生共振而引起断裂事故；2）发生频率崩溃现象；3）发生电压崩溃现象。原理：自动低频减载装置是防止上述事故的重要对策之一，当频率下降时，采用迅速切除不重要负荷的办法使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以保障电力系统安全防止事故扩大。

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1.5分，共15分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1.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

2.为防止断路器多次重合于永久性故障，重合闸装置接线中设置了( C )

A.方向继电器

B.差动继电器

C.防跳继电器

D.阻抗继电器

3.我国电力系统220KV线路的故障类型中，有接近90%的故障是( C )

A.三相短路

B.两相短路

C.单相接地短路

D.两相接地短路

4.准同步并列条件规定的允许电压差为不超过额定电压的( B )

A. 3%～5%

B. 5%～10%

C. 10%～15%

D. 15%～20%

5.与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于( A )