电力系统自动化复习资料全

第一、二章

1、准同期并列与自同期并列方法有何不同？对它们的共同要什么？两种方法各有何特点？两种方法适用场合有何差别？、准同期并列的理想条件是什么？

（1）准同期：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小满足并列条件时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。

自同期：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列操作。

（2）冲击电流小，拉入同步快

（3）准同期：优点：冲击电流小，进入同步快。

缺点：操作复杂、并列时间稍长。

自同期：优点：操作简单、并列迅速、易于实现自动化。

缺点：冲击电流大、对电力系统扰动大，不仅会引起频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。

（4）准同期：系统并列和发电机并列

自同期：电力系统事故，频率降低时发电机组的快速启动

准同期并列的理想条件是：

?待并发电机频率与系统频率相等，即频率差为零，Δf = 0

?待并发电机电压和系统电压幅值相等，即电压差为零，ΔU = 0

?待并发电机电压与系统电压在主触头闭合瞬间的相角差为零，Δδ = 0

2. 准同期并列的理想条件有哪些？如果不满足这些条件，会有什么后果？

①发电机的频率和电网频率相同；②发电机和电网的的电压波形相同；③发电机的电网的电压大小、相位相同；④发电机和电网的相序相同，相角差为零。

如果ΔU很大，则定子电流过大时，将会引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受损。因此，一般要求电压差不应超过额定电压的5%~10%；如果δ很大，定子电流很大，其有功分量电流在发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机，通常准同步并列操作允许的合闸相位差不应超过去5°；发电机在频差较大的情况下并入系统，立即带上较多正的（或负的）有功功率，对转子产生制动（或加速）的力矩，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。一般准同步并列时的允许频率差围为额定频率的0.2%~0.5%。对工频额定频率50Hz，允许频率差为0.1~0.25Hz。

3. 为什么要在δ=0之前提前发合闸脉冲？

在压差、频差满足要求的情况下，并列断路器主触头闭合时，应使δ等于0°。由于断路器的合闸过程有一定的时间，作为自动准同步装置，必须在δ=0°导前一个时间t发出合闸脉冲。

4. 自动准同步装置的任务是什么？

（1）频差控制单元。检测与间的滑差角速度，调节转速，使发电机电压的频率接近于系统频率。

（2）电压控制单元。检测与间的电压差，且调节电压使它与的差值小于允许值，促使并列条件的形成。

（3）合闸信号控制单元。检查并列条件，当频率和电压都满足并列条件，选择合适的时机，即在相角差等于零的时刻，提前一个“恒定越前时间”发出合闸信号。

5．如何利用线性整步电压来实现对频差大小的检查？并说明其工作原理。

线性整部电压与时间具有线性关系，自动准同期装置中采用的线性整步电压通常为三角波整步电压，含有相差和频率差信息。利用比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角电平检

测器的动作次序来实现滑差检查，如果将 按允许滑差 下恒定越前时间 的相角差 进行整定，当 时

S

SY YJ A t t ωω= 当SY S ωω>时 YJ A t t <

当SY S ωω=时 YJ A t t =

当

SY S ωω<时 YJ A t t > 只有当YJ A t

t > ，即恒定越前相角电平检测器先于越前时间动作时，才说明这时的 小

于允许滑差的频率 ，从而作出频率差符合并列条件的判断。

6．如何检出两正弦波形电压的同相点和反相点？画出波形图并说明工作原理。 将G U 和X U 的正弦波换成与主频率和相位相同的一系列方波，方波的幅值与 G U 、X U 的幅值无关。在两个输入信号的电平相同时输出为高电平“1”，两者不同时则输出为低电平“0”。

7.何谓滑差、滑差周期？与发电机Ug 和系统Us 的相角差δ 有什么关系？

频差 f s ：f f f x G s -=电角速度之差称为滑差角速度，简称滑差，用ωs 表示：

t

t

e G

u G

u x

u o o o o sL

u ()e (-()π2t

o o o

x G s ωωω-=,滑差周期为s s s f T 12==ωπ

它们都是描述两电压矢量相对运动快慢的一组数据。

t S ωδ=

8.简述交、直流励磁机励磁系统的基本构成、特点及使用围。

直流励磁机励磁系统靠机械整流子换向整流，是过去常用的一种励磁方式。但励磁电流过大时，换向很困难。优点：控制方便,点：有滑环、电刷易产生火花，可靠性不高结构复杂，不易维护.

交流励磁机系统的核心设备是交流励磁机，要求其响应速度很快。所以大型机组交流励磁机采用他励方式. 他励交流励磁机励磁系统优点：响应速度快（相对DC ）；容量较大（相对DC ）缺点：有滑环、电刷易产生火花，可靠性不高结构复杂，不易维护. 无刷励磁系统优点：维护工作量少；可靠性高无接触磨损，电机绝缘寿命长缺点：响应速度慢不能直接灭磁对机械性能要求高.

9.何谓同步发电机励磁控制系统静态工作特性？何谓发电机端电压调差率？

同步发电机励磁控制系统的静态工作特性是指在没有人工参与调节的情况下，发电机机端电压与发电机电流的无功分量之间的静态特性。此特性通常称为发电机外特性或电压调节特性，也称为电压调差特性。

发电机机端电压调差率指磁调节器的调差单元投入、电压给定值固定、发电机功率因数为零的情况下，发电机无功负荷从零变化到额定值时，用发电机额定电压的百分数表示的发电机机端电压变化率。

10、电力系统自动化的容及分类：实现电力系统正常运行和管理的一系列自动和半自动操作，统称为电力系统自动化。（1）按运行管理区分：①电力系统自动化：a,发电和输电调度自动化；b,配电网自动化②发电厂自动化：a,火电厂自动化；b,水电厂自动化③变电站自动化（2）按自动控制的角度：①电力系统频率和有功功率自动控制②电力系统中的断路器的自动控制③电力系统电压和无功功率自动控制④电力系统安全自动控制

12、电力市场条件下电力系统运行原则——统一调度，分级管理。分级管理：是根据电网分层的特点，为了明确各级调度机构的责任和权限，有效地实施统一调度，由各级电网调度机构在其调度管辖围具体实施电网管理的分工。

13、为什么我国同步发电机并网时规定滑差周期不小于10s ？答，滑差大，则滑差周期短；滑差小，则滑差周期长。在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经过一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。加速或减速力矩会对机组造成冲击。显然，滑差越大，并列时的冲击就越大，因而应该严格限制并列时的滑差。我国在发电厂进行正常人工手动并列操作时，一般限制滑差周期在10s~16s 之间.

14、何为滑差、滑差周期？与U g 和U s 的相角差δ有什么关系？

15、同步发电机以自动准同期方式并列时，说明产生冲击电流的原因。又为何要检查并列合闸时的滑差？

16、自动准同期装置的功能：（微机同期与模拟式同期）①自动检查待并发电机与母线之间的压差及频率是否符合并列条件，并在满足这两个条件时，能自动的提前发出合闸脉冲，使断路器主触头在δ为零的瞬间闭合②当压差、频率不合格时，能对待并发电机自动进行均压、均频，以加快进行自动同期并列的过程。

17、自动准同期装置如何实现：分三个部分⑴频差控制单元：检测U g 、U s 电压间的滑差角

频率，且调节发电机的转速，使发电机的频率接近于系统的频率⑵电压控制单元：检测电压值差，且调节发电机的电压，使两电压的差值小于规定允许值⑶合闸信号控制单元：检查并列条件，条件满足时提前一个“恒定越前时间”发出合闸信号。

18、数值角差包含了同期的哪些信号？采用数值角差可实现同期装置的哪些功能？答，⑴数值角差包含了周期的恒定越前信号，δ（t）=ωs*t+ψｓ．０－ψｇ．０因此数值角差还包括发电机电压母线电压的初始相角的差值和并列合闸信号。⑵用数值角差可实现同期装置的断路器主触头闭合瞬间待并发电极电压与母线电压间的瞬时相角差为零，减少系统的冲击。

19、线性整步电压包含了同期的哪些信号？采用线性整步电压可实现同期装置的哪些功能？答，线性整步电压包含了同期的恒定越前时间信号和并列重合闸信号。可实现获得相应的越前时间，使并列瞬间相角差为零和滑差检测。

20、为什么越前时间称为“恒定越前时间”？它由什么决定？答，越前时间由自动准同期装置和断路器的合闸动作时间决定，与滑差及压差无关，所以称为恒定越前时间。恒定越前时间：t d=t c+t DL,式中t c为自动准同期装置的动作时间；t DL为断路器合闸时间

21、微机式同期装置为什么可实现角差预测？本教材讲了哪些预测方法？答⑴因为微机具有存储程序运行的功能，即使在加速度滑差或随机滑差的情况下，也能获得较准确的越前时间

⑵有微分预测法、积分预测法。

22、微机同期装置怎样实现了合闸脉冲的发出？答，利用整流滤波的方法，将V s与V g都变成相应的直流电压，然后使用模—数转换芯片，将其变成数值，送入微机的比较程序即可，若差值在允许围，同时滑差允许，数值角差允许在此瞬间发出并列命令，使断路器触头在δ=0时闭合。

23、模拟式同期装置怎样实现合闸脉冲的发出？答、模拟式同期装置中角差U g是否滞后于U S来判定ωs>0或ωs<0，技术方案及具体工作原理是通过区间鉴别或滞后鉴别两个措施来实现的，压差由电压测量，电压比较器及脉冲展宽和脉冲间隔等电路来判断电压差的方向，改变均压脉冲间隔等功能，合闸脉冲与微机一样。

24、简要分析影响电能质量的主要原因？答、电能质量指标有电压、频率与波形。波形问题主要由谐波造成，现在由于大量的可控硅元件的采用造成较大的五次及以上的谐波。频率问题主要是整个系统发送的与消耗的有功能率的平衡问题。电压问题主要与系统的无功功率平衡问题有关。

25、励磁调节对同步发电机的运行有什么作用？

答，在事故情况下，系统电压严重下降，说明系统非常缺少无功功率，这时，励磁调节可使同步发电机尽可能的向系统增大无功功率，从而使系统稳定，可见励磁调节系统可增加、无功功率，同步发电机的励磁电流必须随着无功负荷的变化而不断的调整，才能满足电能质量的要求，可见励磁调节还有调节励磁电流的作用。

26、电力系统对发电机的自动调压器的基本要什么？答，⑴有足够的调整容量⑵有快速的响应速度⑶有很高的运行可靠性。

27、简要说明超高压、长输电线路的特点？

答，超高压、长输电线路运行时，两端都有电压资源，运行电压高。线路一般都很长线路一般都很长，总长在800~1000km以上。线路对地电容的容性无功功率与运行电压有关，其值与电压平方成正比，所以超高压、长输电线路的容性无功对电压质量影响很大，为了防止空载过电压必须在线路的首末端加装并联电容器以吸收过量的容性无功功率，无功功率在超高压、常熟店线路上不传递。

28、简要说明提高供电质量有哪些措施？什么情况下，供电功率达到极限？答，⑴提高供电质量的措施：并联电容补偿或串联电容补偿⑵当系统的电阻值与系统的总电抗值相等

（R=X∑）时供电功率会打到极限。

29、发电机励磁系统有哪些？答，⑴直流励磁机系统：自励直流励磁机系统、他励直流励磁机系统⑵交流励磁机系统：自励交流励磁机系统、他励交流励磁机系统、无刷励磁系统⑶无励磁机的发电机自励系统（自并励系统）

30、自励系统和他励系统在发电机端电压响应上有什么区别？答，自励系统的时间常数比他励系统的大，电压变化过程的惯性大，故自励系统的电压响应较慢。

31、无刷励磁系统与有刷励磁系统有什么差别？

答，有刷励磁系统的滑环比较多，而且每个滑环都分担同样大小的电流，在运行巡视与检修工作中，滑环部分的工作量很大。无刷励磁系统革除了滑环与炭刷等转动接触部分，但运行巡视与维修上却很不方便，由于无法从转子端点引出其直流电压，也就不能实现转子电压反馈，这对某些稳定运行的措施也是不利的。

32.为什么交流励磁机、副励磁机的额定频率都大于50H z？

交流励磁机时间常数较大，为了提高励磁系统快速响应，频率采用100Hz或150Hz；交流励磁机频率为400-500Hz

33.发电机强行励磁的作用有哪些?强励作用在什么情况下投入？投入大致多长时间？

(1)a．有助于提高继电保护的正确动作，特别有益于故障消除后用户电动机的自启动过程，缩短电力系统恢复到正常运行的时间。因此，强行励磁对电力系统的安全运行是十分重要的，是自动调节励磁系统的一项重要功能；b、改善异步电动机的自启动条件；c、为发电机异步运行创造条件。（2）当系统发生短路性故障时，相关发电机的端电压都会剧烈下降，这时励磁系统进行强行励磁（3）为使强励装置动作后发电机转子不致过热，一般考虑强励时间为20s

34.什么叫电压响应比？它是个什么指标？答，电压响应比：一般指转子端电压以最快的速度到达顶值时转子磁场建立的速度。它是由电机制造厂提供的说明发电机转子磁场建立过程的快慢程度。

35.SD型快速灭磁开关的灭磁原理是什么?它为什么在开断小电流时会出现失败？答，(1)在灭磁过程中，SD的主触头先断开，灭弧触头仍闭合，故此时不产生电弧；经极短时间，灭弧触头断开，此时产生电弧，由于横向磁场的作用，电弧上升，被驱入灭弧栅中，把电弧分割成很多串联的短弧，直到励磁绕组中的电流降到零时电弧熄灭，进而达到快速灭磁的目的。

(2)原因是电流小，磁动势H的数值就大为减小，吹弧能力也大为减弱，以致不能把电弧完全吹入灭弧栅中，因而使快速灭磁过程失败。

36.试简述模拟元件调压器的工作原理

主要有以下几部分组成：(1)测量单元：按比例地反应发电机端电压对给定值的偏差；（2）放大单元：线性放大多个控制信号之和，提高励磁装置的灵敏度，满足励磁调节的需要；（３）触发单元：将控制信号按照调压器的工作特性的要求转换成移相脉冲，并触发晶闸管元件37.电力系统调度的主要任务是什么？

（１）保证供电质量（２）保证系统运行的经济性（３）保证较高的安全水平，选用具有足够的承受事故冲击能力的运行方式（４）保证提供强有力的事故处理措施

38.为什么电力系统要进行统一调度？

为寻求全系统的最优解，满足安全、优质、经济运行的目的

39.什么叫SCADA系统？什么叫EMS系统？

（1）SACDA，即电力系统监控系统，对所属电厂及省级调度等进行测量读值、状态信息及控制信号的远距离的可靠性高的双向交换。主要功能有：a、数据采集与转发，b、数据处理，c、实时数据库监控界面，d、图形界面，e、报警处理，f、事故追忆，g、历史数据存储，h、系统时钟对时（2）具有电力系统监控系统和协调功能的电力系统调度自动化系统称为能量

管理系统EMS

40．电力系统调度自动化的主要容有哪些？

（1）实时运行数据信息的收集与处理（2）经济出力的实时调度（3）事故的实时预想（4）调度自动化的某些其他问题。其他问题包括协调控制的执行问题与EMS的主要功能。

41.电力系统的运行状态划分：正常状态、紧急状态、系统崩溃状态、事故后的恢复状态

42.计算机在电力系统实时安全调度中的作用

1.安全监视；

2.安全分析；

3.安全控制。

43.试简述参与电力系统调频对象有哪些？各种对象之间在调频效果上有哪些差异？

调频对象：调速器、调频器、计划负荷。差异：a、对于负荷变化幅度小，变化周期短所引起的频率偏移，一般由发电机的调速器来进行调度，即一次调频（变化周期一般小于10s 的随机分量）；b、对负荷变化比较大，变化周期比较长所引起的频率偏移，单靠调速器不能把它限制在规定围里，就要用调频器来调频，即二次调频（变化周期在10s-3min之间的脉动分量）；c、对于变化周期在3min以上的持续分量，则有计划负荷来进行调整，即三次调频。注：电力市场下的调频方式：分区调频和地区调频

44．调频和调压之间主要有哪些不同？

（1）电力系统对自动调频的准确度要求较高（2）系统各结点的频率稳定值都必须相等（3）调频与运行费用的关系也远比调压与运行费用的关系密切

45．有差调频与积差调频法的调频方程式是什么？它们有什么差别？

（1）a、有差调频法指用有差调频器并联运行，达到系统调频目的的方法。其稳态工作特性可用下式表示△f+Ks△P=0;试中△f、△P—调频过程结束时系统频率的增量与调频机组有功功率的增量，Ks—有差调频器的调差系数；b、积差调频法是根据系统频率偏差的累积值进行工作的。单机组频率积差调节的工作方程式为：∫△fdt+KP=0，式中K—调频功率比例系数（2）差别：a、积分调频法能使系统频率维持额定，有差调频法则频率稳定值的偏差较大；

b、积差调频法的频率积差信号滞后于频率瞬时值的变化，因此调节过程较缓慢

46.为了实现电力系统调频负荷的经济分配，应采取什么原则？

（1）运行的发电机组按等微增率原则来分配负荷，这样就可使系统总的燃料消耗为最小（2）调频厂各机组间的经济功率分配按照等耗微增率原则进行分配，使总的消耗费用为最小。

47．电力系统有哪些运行状态？它们的主要特征是什么？

正常状态：满足等式和不等式约束，主要进行经济调度。

警戒状态：满足等式和不等式约束，但接近不等式约束上下限，主要进行预防性控制。

紧急状态：满足等式约束，不满足不等式约束，进行紧急控制。

系统崩溃：等式不等式约束均不满足，切机、切负荷、解列等控制，尽量挽救已经解列的各个子系统。

恢复状态：满足等式和不等式约束，采取预恢复控制措施，如并列、带负荷等控制，恢复对用户的供电。

48、电力系统调度自动化是如何实现的？

1，采集电力系统信息并将其传送到调度所；2，对远动装置传送的信息进行实时处理；3，做出调度决策；4，将调度决策送到电力系统区执行；5，人机联系

49．电力系统常采用什么调度方式？分层调度有何主要优点？我国电网调度目前分为哪些层次？

（1）分层调度控制：就是把全电力系统的监视控制任务分配给属于不同层次的调度中心，下一层调度完成本层次的调度控制任务外，还接受上一级调度组织的调度命令并向上层调度