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?a2???a10；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?sin2t??es12 ???e0??10??20

先不考虑提前量，则有：

?e??[0.2?cost?0.2?sin2t]dt??e0?0.2?sint?0.1?cos2t?0.1??0

2sint?cos2t?1?2sint?1?2sin2t?1?sin2t?sint?1?0?sint?

t?2k??3.8078或t?2k??0.6662 1? 2

t1?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。

2-4．旋转坐标系中发电机的模型方程（park方程）如下：

??d??xdid?xadif?d?(1?s)?q???ud??rid?? 磁链方程??q??xqiq

电压方程? ?u??ri???(1?s)??dqd?q????xi?xiaddff?f

已知：if*??ud?ucos??0.6222，r?0,xd?1,xq?0.5，?，i?id?iq。

假定恒同xad*u?usin??0.8?q

步转速、恒励磁，求发电机并入电网后的电流暂态过程。

【答案提示】

??d??id?1 ???q??0.5iq

did1??u???????iq?0.6ddq??dt2 ?di1q?u???????id?1?0.8qqd ?2dt?

d2id?id?0.4?0 可得：dt2

有特征方程：s2?1?0?s??j?id?c1cost?c2sint?c3

则有iq?2c1sint?2c2cost?1.2

代入初始条件id0?iq0?0，则有：c1??0.4,c2??0.6,c3?0.4

所以有：

?id??0.4cost?0.6sint?0.4 ?i??0.8sint?1.2cost?1.2?q

22i?id?i

q??0.4cost?0.6sint?0.42??0.8sint?1.2cost?1.22

时间响应曲线如下所示：

第三部分励磁控制

3-1．某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机的额定功

率为25mw，2号机的额定功率为50mw。两台机组的额定功率因数

都是0.85。2号机励磁调节器调差系数为0.05，1号机为无差调节特性。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总无功容量的20％，问各机组承担的无功负荷增量是多少？母线上的电压波动是多少？

若电厂无功增量为它们总无功容量的60％，情况又如何？

1号机额定无功功率：qg1e?pg1etg?1?25tg?arccos0.85??15.49（mvar）

1号机额定视在功率：sg1e?pg1e/cos?1?25/0.85?29.41（mva）

2号机额定无功功率：qg2e?pg2etg?2?50tg?arccos0.85??30.99（mvar）

因为1号机为无差调节特性，所以1号机将尽其所能承担无功功率

的增量，如果1号机能承担无功功率的全部增量（即其值小于额定

视在功率），则母线电压保持不变。

当电厂无功增量为总无功容量的20％时：

?qg?0.2*?qg1e?qg2e??0.2*?15.49?30.99??9.3?sg1e

∴ 1号机承担无功功率的全部增量9.3mvar，母线电压保持不变，即?u??0。

当电厂无功增量为总无功容量的60％时：

?qg?0.2*?qg1e?qg2e??0.6*?15.49?30.99??27.89?sg1e

∴1号机承担无功功率的全部增量27.89mvar，母线电压保持不变，即?u??0。

3-2．已知：励磁系统功率单元采用2片8253控制三相全控电路的

移相触发，其中8253a中三个定时器0、1、2控制可控硅scr1、3、5，8253b中三个定时器0、1、2控制可控硅scr2、4、6，8253的

同步采用方式5由外围硬件同步电路确定。

试分析：①采用16位二进制计数器时，8253a、b控制字的值；

②执行8253a片装入计数器1的任务时，8253a各口线如何置位？

③设三相对称运行，恒励磁电流运行方式，scr1触发为gata0门同

步后30，

求8253a、b记数寄存器的值；若scr1触发为gata0门同步后

30.55，求绝对误差。

8253定时器技术参数（8253计数脉冲的频率f c = 4mhz）见附表。8253的时序图如附图所示。

??

【答案提示】(整流桥图示3-24 p63)

(1)

8253-定时器0：0 0 1 11 0 1 0

8253-定时器1：0 1 1 11 0 1 0

8253-定时器2：1 0 1 11 0 1 0

(2) cs bd wr a1 a0

0 1 0 0 1

(3) 三相对称运行，恒励磁电流运行方式，三相触发脉冲按scr1?

scr2? scr3? scr4? scr5? scr6的顺序依次相隔600发出。

8235 hex

【篇二：电力系统自动装置原理复习思考题完整版】ass=txt>考试题型：选择、名词解释、简答题、计算题

负荷的调节效应：当频率下降时，负荷吸取的有功功率随着下降；

当频率升高时，负荷吸取的有功功率随着增高。这种负荷有功功率

随频率变化的现象，称为负荷调节效应。频率调差系数：单位发电

机有功功率的变化引起的频率增量即为频率调差系数。

电压调整：调节电力系统的电压，使其变化不超过规定的允许范围，以保证电力系统的稳定水平及各种电力设备和电器的安全、经济运行。

电力系统：由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生

产与消费系统。

1、电力系统频率二次调整有哪几种可以实现无差调节？

答：①主导发电机法、②积差调频法、③分区调频法。

2、自动发电控制系统的基本任务？

答：主要任务：①使全系统发电机输出功率与总负荷功率匹配；

②保持系统频率为额定值；

③控制区域联络线的交换功率与计划值相等；

④在区域网内各发电厂之间进行负荷的经济分配。

3、简述发电机调节的类型及特点。电力系统调度的主要任务。

答：发电机调节的类型及特点：

①?0为正调差系数，其调节特性下倾，即发电机端电压随无功电流

增大而降低；②?0为负调差系数，其调节特性上翘，发电机端电压

随无功电流增大而上升；

③?=0称为无差特性，这时发电机端电压恒为定值。

电力系统调度的主要任务：

③保证供电质量的优良；②保证系统运行的经济性；

③保证较高的安全水平；④保证提供强有力的事故处理措施。

4、强行励磁的基本作用是什么？

答：强行励磁的基本作用是：①有利于电力系统的稳定运行；

②有助于继电保护的正确动作；

③有助于缩短电力系统短路故障切除后母线电压的恢复时间；

④并有助于用户电动机的自起动过程。

同步发电机并列的理想条件是什么？

答：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。

8、简述直流励磁机励磁系统的优缺点。

答: 优点：结构简单；

缺点：靠机械整流子换向，有炭刷和整流子等转动接触部件；

维护量大，造价高；

励磁系统的容量受限制。

9、简述交流励磁机励磁系统的优缺点。

答：优点：励磁系统的容量不受限制；

不受电网干扰，可靠性高；

无炭粉和铜末引起电机线圈污染，绝缘的寿命较长；

缺点：无法对励磁回路进行直接测量；

对整流元件等的可靠性要求高

10、简述静止励磁机励磁系统的优缺点。

答：优点：结构简单、可靠性高、造价低、维护量小；

无励磁机，缩短机组长度，可减少电厂土建造价；

直接用可控硅控制转子电压，可获很快的励磁电压响应速度；

缺点：保护配合较复杂。

11、简述电力系统的分区分级调度。

答：①国家调度机构；

②跨省、自治区、直辖市调度机构；

③省、自治区、直辖市级调度机构；

④省辖市级调度机构；

⑤县级调度机构。

12、同步发电机的励磁系统有哪几类？电力系统调度的主要任务。答：同步发电机的励磁系统：①直流励磁机②交流励磁机③静止励磁系统；

电力系统调度的主要任务：

①保证供电质量的优良；

②保证系统运行的经济性；

③保证较高的安全水平

1④保证提供强有力的事故处理措施。

14、什么是同步时间法，及调节方程是什么？

答：同步时间法就是按照频率偏差的积分值来进行调节，因为频率

偏差的积分反映了在一定时间段内同步时间对标

准时间的偏差，调节方程为∫??fdt+k??pl=0

1、什么是并列操作、自同期并列操作、准同期并列操作

答：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。

③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。（强行励磁）电力系统短路故障母线电

压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最

大值。

3、滑差、滑差频率、滑差周期有什么关系

答：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；

4、同步发电机准同步并列时，不满足并列条件会产生什么后果?为

什么?

答：发电机准同步并列，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。

5、合闸脉冲为什么需要导前时间?断路器合闸脉冲的导前时间应怎

么考虑?

为什么是恒定导前时间?

由于断路器的合闸时间是本身固有的、固定不变的，所以导前时间

也不应随频差、压差变化，应也是一个固定值，即恒定导前时间。

6、画出自动准同期并列装置主要组成部分框图，其各部分的主要作用是什么？（图见p3）

答：自动准同步并列装置主要由合闸信号控制单元、频率差控制单元、电压差控制单元三大部分组成。

合闸信号控制单元的作用：是检查并列条件是否满足，当待并机组

的频率和电压都满足并列条件时，合闸控制单元就选择合适的时间

发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时相角差接近于零或控

制在允许范围以内。只要这三个同步条件中有一个不满足要求，就

闭锁合闸。

频差控制单元的作用是：当频率条件不满足要求时，进行频率的调整。当发电机频率高于系统频率时，发减速命令；当发电机频率低

于系统频率时，发增速命令。

电压差控制单元的作用是：当电压条件不满足要求时，进行电压的

调整。当发电机电压高于系统电压时，发降压命令；当发电机电压

低于系统电压时，发增压命令。

7、同步发电机励磁控制系统基本任务是什么？

答：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改善电力系统的运行条件、⑤水轮发电机组要求

实行强行减磁。

8、什么是静止励磁系统、励磁电压响应比？

答：静止励磁系统中发电机的励磁电源不用励磁机，而由机端励磁

变压器供给整流装置，这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有

转动部分，故称为静止励磁系统；

励磁电压响应比：由励磁系统电压响应曲线确定的励磁系统输出电

压增长率与额定励磁电压的比值。

9、励磁调节器静特性的调整包括哪两项调节?

答:调差系数调整、外特性的平移。

11、电力系统频率一次调节和二次调节有何区别？

答：频率的一次调整通过汽轮发电机组调速系统反应机组转速变化，调节原动力阀门开度调节转速，其表现在某一条调节特性上运行点

的变化，当负荷变化较大时，则调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果是有差。

频率的二次调整通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀门开

度调节转速，表现为一条调节特性上、下平移，可以保证调整结束

时频率与额定值偏差很小或趋于零——调节结果是无差的。

一次调频为有差调频，二次调频为无差调频；一次调频（调速器），二次调频（调频器）。

12、负荷调节效应和自动按频率减负荷的作用是否相同?有什么区别?

答：负荷调节效应和按频率自动减负荷的作用不相同。

虽然负荷调节效应和按频率自动减负荷的结果都能够使系统频率稳定，且稳定频率低于额定频率，但两者存在本质区别：

按频率自动减负荷是利用一种安全自动装置，在电力系统出现功率

缺额，按照系统频率下降的不同程度，自动切除部分负荷，当切除

的负荷接近系统功率缺额时，系统频率不再下降，而且回升，最后

稳定在低于额定频率的数值。显然，如果系统功率缺额严重，切除

负荷量相应加大，稳定频率将不会威胁系统安全运行。

14、分区调频法的特点是什么？写出联络线调频方程式

答：分区调频法的特点是：区内负荷的非计划负荷变动主要由本区

内的调频厂来负担，其他区的调频厂不参与调频，因此区域间联络

线上的功率应该维持计划值不变。

联络线调频方程式：

15、什么是电力系统经济运行

答：电力系统经济运行的目的就是在保证整个系统安全可靠和电能

质量符合标准的前提下，尽可能提高电能的生产和输送效率，降低

供电的燃料消耗和供电成本。

16、简述电力系统安全自动控制装置的主要任务。

答：主要任务是：当系统发生故障时，按照预订的控制准则迅速作

出反应，采取必要的措施避免事故扩大。

17、什么是等微增率准则？为什么根据该准则能使电力系统运行最

经济?

答：

18、简述电力系统中实现频率和有功功率自动调节的方法。

答：主导发电机法、同步时间法和联合自动调频法。

19、简述电力系统负荷的由哪几种不同分量组成。

答：第一种是频率较高的随机分量，其变化周期一般小于10s；

第二种为脉动分量，变化幅度较大，变化周期在10s～3min 之间；第三种为变化很缓慢的持续分量。

(题6所需画的图→如下所说)

计算题（考原题或者类似只改数据）

p189 习题4-2、4-3（2）

*p189 4-2．已知某电力系统，kl?1.5，kg?20，当pl?3000mw时，fn?50hz，*

求符合增加120mw时，系统调速后的运行点。

p1894-3．已知：某发电厂有3台发电机组在公共母线上并联运行，1号机组额定功率100mw，2号机组额定功率300mw，3号机组额

定功率600mw。三台机组的额定功率因数cos?n?0.85，假设cos???0,0.85?。

(1) 若1号机组励磁调节器的调差系数为0，2、3号机组励磁调节器的调差系数都为0.05，当系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们

总额定无功容量的20％时，问各机组承担的无功负荷增量是多少？

母线上的电压波动是多少？

(2) 此时若1号机组燃料耗量特性为f1?4?0.3p2号机组燃料耗pg1

t/h，g1?0.0007

量特性为f2?3.5?0.3p4g2?0.000pg25 t/h，3号机组燃料耗量特性

为22

【篇三：自动装置课后答案1】

一、名词解释

1．电力系统自动装置答：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。

2．电力系统自动化答：应用远动通信技术和计算机技术，对电力

系统进行自动监视、控制和调度，更好地保证安全、经济运行和电

能质量。

二、问答题

1．电力系统包括哪些主要自动装置，如何配置，各自有什么作用？答：1）自动并列装置，配置在待并发电机的同期断路器和解列为两

部分系统的同期断路器上。保证并列操作的正确性和安全性。

2）自动调节励磁装置，配置在发电机的励磁系统，保证电压水平，

提高电力系统的运行稳定性；实现并联运行的发电机间无功功率的

合理分配。

3）自动调频装置，配置在发电机的调频系统，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。

4）自动重合闸装置，配置在1kv及以上的架空线路和电缆与架空混合线路的上。提高输电线路供电的可靠性。

5）备用电源和备用设备自动投入装置，配置在发电厂厂用电、变电站站用电及重要用电单位。提高用户供电的可靠性。

6）自动按频率减负荷装置，配置在变电站中。防止电力系统因事故发生有功功率缺额时频率的过度降低，保证了电力系统的稳定运行和重要负荷的正常工作。

2．电力系统自动化的主要任务？

答：（1）保证电能质量：频率、电压、波形。（2）提高系统运行安全性。（3）提高事故处理能力。（4）提高系统运行经济性。

3．电力系统自动化技术包括的内容？

答：电力系统自动装置，电力系统调度自动化。

4．电力系统自动装置包括的内容？

答：自动并列装置，自动调节励磁aer ，自动调频，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，

第二章同步发电机自动并列装置习题答案

2-1并列的方法有哪两种？如何定义？各有何特点？

答：1）准同步并列：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。

准同步并列的优点是并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；不足是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。

2）自同步并列：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，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。

自同步并列的优点是并列过程中不存在调整发电机电压、频率的问题，并列时间短且操作简单，在系统电压和频率降低的情况下，仍有可能将发电机并入系统，容易实现自动化；不足是并列发电机未经励磁，并列时会从系统中吸收无功而造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。

2-2准同步并列的实际条件有哪些？如果不满足这些条件，会有什么后果？

答：1）待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差不应超过额定电压的5%~10%。

3）待并发电机电压与系统电压的频率应接近相等，频率差不应超过额定频率的0.2%~0.5%。如果不满足并列条件，将产生冲击电流，

引起发电机产生振荡，严重时冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡导致发电机失步，造成并列不成功。

2-4自动准同步装置的任务是什么？

答：包含同步条件信息量的电压。

2-6说明全波线性整步电压的特点。

2）uzb波形和顶值电压与ug、usys 的幅值无关，不包含压差信息量。

3）uzb的斜率与fs成正比，包含了频差信息量。

2-7试分析线性整步电压最低值不为零时，对导前时间有何影响？答：如图线性整步电压最低值不为零uzb’相当于比例电路形成的电

压

分量，导致tad两增大。

上叠加一个直流

恒定导前相角脉冲

答：zzq－5型自动准同步装置由合闸部分、调频部分、调压部分和

电源部分组成。

2）调频部分作用：鉴别频差方向，当发电机频率高于系统频率时，应发减速脉冲；当发电机频率低于系统频率时，应发增速脉冲。

3）调压部分的作用：鉴别压差方向,当发电机电压高于系统电压时

发降压脉冲，当发电机电压低于系统电压时发升压脉冲，使发电机

电压趋近系统电压；当压差满足并列条件时解除压差闭锁。

4）电源部分作用：为准同步装置提供直流电源。

2-10说明频差大小检查的方法及原理。

答：1）方法：比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现的先后次序

2）频差大小的检查原理

，则在某一滑差

整定

式中为的整定滑差。整理可得如下关系

当

当

tad ，即

tad ，即

和

比

比

= tad，

出现的先后次序，可以检查频差大小。

2-11画出合闸方框图，说明其流程，并分析当满足准同步条件时才发合闸脉冲。

答：流程：ug，usys经整形电路获得方波，经混频、低通滤波获得uzb，uzb经比例—微分电路和电平检测电路获得，uzb经电平检测电路得到恒定导前相角脉冲；电源闭锁电路装置判断投入电源时间，由调压部分给出压差检查结果u△u，最后由合闸逻辑电路决定是否发出合闸命令。

2-12自动准同步装置主要输入信号和输出信号？

输出信号：a.合闸脉冲及信号；b．增速脉冲及信号；c．减速脉脉冲及信号；d．升压脉冲及信号；e.降压脉冲及信号；f.同步信号 2-13说明频差方向鉴别的方法。

答：利用[ug]和[usys]后沿与[usys]和[ug]高低电位相对关系