电力系统自动控制原理必考题说课讲解

1、何谓“并列操作”？

答：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、同步发电机组并列时遵循什么原则？

答：⑴ 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；⑵ 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。

3、同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么？实际条件是什么？ 答：理想条件：频率相等，电压幅值相等，相角差为零。

实际条件：① 频率差不应超过额定频率的±0.2％～±0.5％；② 电压差不应超过额定电压的±5％～±10％；③ 在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于10°。

4、什么是准同期并列？什么是自同期并列？

答：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。

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入同步，完成并列操作。

5、什么是滑差、滑差频率、滑差周期？它们之间有什么关系？

答：滑差：并列断路器两侧发电机电压角频率与系统电压角频率之差，用s ω表示；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s f 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，用s T 表示。关系：s s f ⨯=πω2 s s s f T π21==

6、在自动准同期并列过程中，⑴ 滑差角频率为常数，⑵ 滑差角频率等速变化，⑶ 滑差角频率的一阶导数等加速变化，分别代表并列过程中的什么现象？ 答：⑴ 滑差角频率为常数，表示电网和待并机组的频率稳定；⑵ 滑差角频率等速变化，表示待并机组按恒定加速度升速，发电机频率与电网频率逐渐接近；⑶ 滑差角频率的一阶导数等加速变化，说明待并机组的转速尚未稳定，还在升速（或减速）之中。

7、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？

答：同步发电机自动准同期并列是频率差、电压差和相角差都在允许的范围内时进行合闸的过程。其特点是并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作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：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式。但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。

8、同步发电机自动准同期并列时，不满足并列条件会产生什么后果？为什么？ 答：发电机准同期并列时，如果不满足并列条件，将产生冲击电流，并引起发电机振荡，严重时，冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡使发电机失步，甚

至并列失败。

原因：通过相量图分析可知，并列瞬间存在电压差，将产生无功冲击电流，引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力作用下受损；并列瞬间存在相位差，将产生有功冲击电流，在发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机；并列瞬间存在频率差。将产生振荡的冲击电流，使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。

9、说明同步发电机采用自动准同期方式并列时，产生冲击电流的原因，为什么要检查并列合闸时的滑差？

答：产生冲击电流的原因：并列瞬间存在电压差、频率差、相位差。

检查滑差的原因：如果发电机在滑差不为零的情况下并入电网，立即周期性地带上正的、负的有功功率，对转子产生制动、加速的力矩，使发电机产生振动，遭受振荡冲击。如果滑差较大，则振荡周期较短，振荡强烈，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。同时，如果断路器合闸存在动作时间误差，较大的滑差还会造成较大的合闸相角误差，相应产生冲击电流。

10、为什么频率差过大时发电机可能并列不成功？

答：发电机并列合闸时，如果存在频率差，将产生振荡的冲击电流，振荡周期就是滑差周期，即频率差的大小，决定着冲击电流的振荡周期。

如果频率差较小，滑差周期长，则经过一定的振荡过程，发电机进入同步运行，并列成功；如果频率差过大，滑差周期短，可能导致发电机失步，造成并列失败。

11、在数字式自动并列装置中，如何进行相角差的实时检测？说明其工作原理。 答：把电压互感器二次侧x u 、G u 的交流电压信号转换成同频、同相的两个方波，把这两个方波信号接到异或门，当两个方波输入电平不同时，异或门的输出为高电平，用于控制可编程定时计数器的计数时间，其计数值N 即与两波形间的相角差e δ相对应。CPU 可读取矩形波的宽度N 值，求得两电压间相角差的变化轨迹)(t e δ。

12、利用线性整步电压如何检测发电机是否满足准同期并列条件？

答：线性整步电压含有频率差、相位差的信息，但不含有电压差的信息。

线性整步电压的周期是滑差周期，能够反映频差的大小；线性整步电压随时间变化过程对应相位差的变化过程，所以利用其周期可以检测是否满足频率差的调节，利用电压随时间变化过程确定合闸时刻使相位差满足条件。但需利用其他方法检测电压差是否满足。

13、利用正弦整步电压如何检测发电机是否满足准同期并列条件？

答：正弦整步电压含有电压差、频率差、相位差的信息。

正弦整步电压的最小值是电压差；正弦整步电压的周期是滑差周期，能够反映频差的大小；正弦整步电压随时间变化过程对应相位差的变化过程。所以，利用正弦整步电压的最小值检测是否满足电压差条件，利用正弦整步电压的周期检测是否满足频率差的条件，利用正弦整步电压随时间变化过程确定合闸时刻，使相位差满足条件。

1、何谓励磁系统？

答：供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。