西华大学电力系统自动化复习题.docx
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西华大学电力系统自动化复习题
西华大学电力系统自动化复习题
并列运行:
在一个电力系统中，如果各发电机转子都以相同的电角速度运转，或各发电机转子间的相对电角度不超过允许值的运行方式。
并列操作分为准同期并列和自同期并列两种。
自同期并列将一台未加励磁电流的发电机升速到接近于系统频率，在滑差角频率不超过允许值、且加速度小于给定值的条件下，首先合上并列断路器，接着再立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电势逐渐增大的过程中由系统将发电机拉入同步运行。
自同期并列适用的情况:
在电力系统发生事故、频率波动较大的情况下，将备用机组投入电网运行。
准同期并列:
设待并发电机组G已经加上了励磁电流，其端电压为UG，调节待并发电机组UG的状态参数使之符合并列条件并将发电机并入系统的操作，称为准同期并列。
准同期并列适用情况:
在电力系统正常运行情况下，一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行。
进行自动准同期并列应该满足的条件:
（1）待并发电机频率与母线频率相等，即滑差为零。
（2）断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与母线电压间的瞬时相角差为零，即角差为零。
（3）待并发电机电压与母线电压的幅值相等，即压差为零。
自动准同期装置的功能:
1、压差和滑差满足，提前（恒定越前时间）发合闸命令2、当滑差、压差不合格时，能自动对待并发电机均频、均压
，Ut恒定越前时间:
装置中所取提前量是某一恒定时间信号，即在脉动电压到达=0之前的发,xYJ
tt出合闸信号。
一般等于断路器的合闸时间.QFYJ
数值角差:
在有滑差的情况下，母线电压与发电机电压之间的相角差不为常数，而是时间t的函,
（t）,,t，,数，即s0
线性整步电压:
其幅值在一个周期内与角差分段按比例变化的电压。
其物理意义:
线性整步电压一般称三角形波形，与角差之间是分段的线性反比关系，而与同期电压的幅值无关。
（模拟式装置）线性整步电压对滑差检查:
两个施密特触发器翻转时间的比较，即相角电
T,T,T,,,t,ts1s2s3d,m2d2平检测器先于时间检测器翻转，表示滑差合格。
2（微机装置）滑差检测原理图:
S3合格，允许并列运行，最大允许误差并列角。
3,,,（微分预报）或,,,（积分预报）T,T,T,,,i2i2s1s2s3d,m22，则滑差合格。
压差检测:
（微机）用整流滤波方
法，将Us~和Ug~转换成直流电压，
用模-数转换芯片变成数值，送入微
机比较程序。
（模拟同期装置）电
压差检查（电压测量回路和比较器
组成）。
【3】微机自动准同期装置的合闸原理,（第1章PPT31页）模拟式自动准同期装置的合闸原理,（第1章PPT34页）了解框图。
【4】发电机同期操作实验的注意事项,解列的步骤,数据分析。
答:
一、同期并列操作应注意:
（1）并列操作是一项十分重要的操作，操作时应熟练操作方法，了解同期回路接线情况。
在操作中注意力应高度集中，头脑冷静，不可操之过急，但有必须善于抓住每一个可能的机会，使操作顺利进行。
（2）同步表投入时间不应超过15min。
（3）当同步表转动过快、跳动或停在“12”点钟不动以及其它无规律地转动时，均禁止合闸操作。
（4）采用ZZQ-3A自动准同期装置进行并列操作，必须先将装置切换开关切至“试验”位置，观察装置信号灯与同期表S指示一致，装置正常后，方可投入ZZQ-3A自动准同期装置。
（5）若调速系统很不稳定，不能采用自动准同期进行并列。
二、一般发电机解列步骤如下:
1、发电机有功降至零;2、发电机无功降至最小;3、发电机主变压器中性点刀闸必须投入
【5】什么是同步发电机的励磁电流,同步发电机励磁控制系统的任务有哪些,对励磁系统的基本要求有哪些,
同步发电机的励磁电流:
产生直流磁场的直流电流，又称转子电流。
同步发电机:
在一个直流磁场中将旋转的机械功率转换成三相交流电功率的机械设备同步发电机励磁控制系统的任务:
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可靠性;4、改善电力系统的运行条件;a改善异步电机的自启动条件b为发电机异步运行创造条件c提高继电保护装置工作的正确性5、水轮发电机组要求强行减磁。
对励磁系统的基本要求有1有足够的调整容量2有很快的响应速度;3有很高的运行可靠性。
【6】同步发电机励磁系统的分类，及各类的结构和运行特点,
分类:
为三大类，第一大类是直流励磁机系统1自励直流励磁机系统2他励直流励磁机系统特点:
直流励磁机一般斗鱼发电机处在同一根机械传动主轴上，由同一原动机带动。
比起无励磁机系统来，直流励磁机系统耗费的厂用电大大减少。
但是直流励磁机由于存在整流环，功率过大时制造有一定困难。
第二大类是交流励磁机系统，
（一）他励交流励磁机系统:
1、他励静止硅整流励磁系统，其特点:
（1）交流励磁机系统和副励磁机与发电机同轴，是独立的励磁电源，不受电网干扰，可靠性高;
（2）交流励磁机时间常数大;（3）同轴交流励磁机、副励磁机，加长了发电机的主轴长度，使厂房长度加长，造价较高;（4）仍有转动部分;（5）一但副励磁机或自励恒压调节器发生故障，均可导致发电机组失磁。
采用永磁发电机作为副励磁机;2、他励旋转硅整流励磁系统（无刷励磁），其特点:
（1）无炭刷和滑环，维护工作量小。
（2）供电可靠性高。
（3）励磁响应速度慢，叠片结构，增加顶值电压，引入转子电压深度负反馈。
（4）转子回路中不能接入灭磁设备，发电机转子回路无法实现直接灭磁，也无法实现对励磁系统的常规检测。
（5）要求旋转整流器和快速熔断器等有良好的机械性能，能承受高速旋转的离心力。
（6）因为没有接触部件的磨损，也就没有炭粉和铜末引起的对电机绕组的污染，故电机的绝缘寿命较长;
（二）自励交流励磁机系统:
特点1、自励交流励磁机静止可控硅整流器励磁系统，时间常数很小，励磁机的容量较大2、自励交流励磁机静止硅整流器励磁系统，响应速度较慢;第三类是静止励磁系统。
优点:
1、励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用省，可靠性高;2、不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，减小基建投资;3、直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，可近似认为具有阶跃函数那样的响应速度;4、由发电机端取得励磁能量。
静止励磁系统输出的励磁电压与机组转速成正比，而同轴励磁机励磁系统输出的励磁电压与转速的平方成正比。
这样，当机组甩负荷时静止励磁机组的过电压低。
主要缺点:
是在发电机近端短路而切除时间又较长的情况，缺乏足够的强行励磁能力，对电力系统稳定的影响不如其他励磁方式有利。
【7】在事故情况下，励磁系统中转子磁场的建立有哪两个重要指标,强励作用的定义,转子回路的灭磁原理，理想灭磁的原理和快速灭磁开关的原理,交流系统的灭磁原理,转子磁场的建立两个重要指标:
强励顶值和电压响应比。
强励顶值（Ceilingvoltage）:
转子励磁电压的最大值。
电压响应比（voltageresponsetime）:
磁场建立的速度。
强励作用:
当系统发生短路故障时，有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，向发电机的转子回路送出远较正常额定值多的励磁电流，即向系统输送尽可能多的无功功率，以利系统的安全运行，励磁系统的这种功能就称为强励作用。
强励作用有助于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。
继电强行励磁:
用闭合有关继电器触电的方法，使励磁机的端电压以最快的速度升到其顶值，称为继电强行励磁
转子回路的灭磁原理:
在转子回路内加装灭磁开关SD。
灭磁时，先给转子绕组rL并联一灭磁电阻R然后再断励磁回路。
有了R后，转子绕组rL的电流就按照指数曲线衰减，并将转子绕组内的磁场能量几乎全部转变成热能，消耗在R上，因而使SD断开触头的负担大大减轻。
理想灭磁的原理:
理想灭磁的灭磁过程，就是在灭磁的整个过程中始终保持端电压为最大允许值不变，直至励磁回路断开为止。
在灭磁过程中，转子回路的电流应始终以等速度减小，直至为零（而不再按指数曲线减小了）。
快速灭磁开关的原理:
适当的选择n与eY,满足灭磁过程按直线进行。
在理想的情况下，在
ttrlrl（0.167—0.2）的时刻电弧熄灭，而实际的灭磁时间约为0.18或稍长些，与理想灭磁过程的时间相当接近，故称为快速灭磁开关;SD型快速灭磁开关带有灭弧栅，利用串联短弧的端电压不变的特点控制灭弧过程，使它接近于理想灭弧情况。
缺点是当转子电流过小时，反而不能很快地断弧。
交流系统的灭磁原理:
在交流系统中，如果采用了全可控整流桥向转子供应励磁电流时，就可以考虑应用全可控整流桥的有源逆变特性来进行转子回路的快速灭磁。
由两部分组成:
一部分全可控整流桥;另一部分是转子过电压保护回路。
当全空桥处于逆变状态时，转子回路储存的磁场能量就反过来向交流电源释放，这就是灭磁状态。
【8】自动调压器的特性与功能,微机型自动调压器的组成部分及各部分功能,可控硅自动调压器中测量单元的工作原理,什么是同步发电机的调差系数，其物理意义是什么,自动调压器的特性与功能:
自动调压器的最基本部分是一个闭环比例调节器。
它的输入量是发电机
UIUI电压或线路送、受端电压、。
输出量是励磁机的励磁电流或线路电流，称为或。
运UscrLg
I用的是闭环比例调节的工作原理，当下降时，就大大增加，发电机的感应电动势Eg随机加Ucg
大，使得重新回到基准值附近;反之，当升高时，Ie就大为减少，又使Ug重新回到基准值附近。
主要功能有二:
一是保持发电机的端电压或线路端电压基本不变;其次是保持并联机组间或并行线路间无功电流的稳定分配。
微机型自动调压器的组成部分及各部分功能:
基本的控制有测量比较、综合比较、移相触发单元组成。
（一.）测量比较单元的作用是测量发电机电压并变换为直流电压，与给定的基准电压相比较，得出电压的偏差信号。
测量比较单元由电压测量、比较整定环节组成。
（二）综合放大单元，有信号运算限制控制功能，由正竞比电路，负竞比电路，信号综合放大电路和互补输出电路组成。
（三）移相触发单元，是励磁调节器的输出单元，它根据综合放大单元送来的综合控制信号Usm变化，产生触发脉冲，用以触发功率整流单元的晶闸管，从而改变可控整流框的输出，达到调节发电机励磁的目的。
主要有同步变压器、同步移相器、脉冲发生器和脉冲给定基准器组成。
可控硅自动调压器中测量单元的工作原理:
触发角整流输出最大，晶闸管处于全开放状,,0:
,180态，当晶闸管元件处于全关闭状态，输出为零。
改变可以改变整流输出电压的大小，以,
满足励磁调节对晶闸管元件实行控制的要求。
U1,U2,,同步发电机的调差系数:
用表示，其定义为=，式中Ugn——发电机额定电压;U1、Ugn
U2——空载、负荷电流的无功分量为额定值时的发电机电压，一般取U2=Ugn.
调差系数的物理意义:
调差系数表示了负荷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，调差系数表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力，决定并联机组间无功电流的分配关系。
当调差系数大于0即为正调差系数时，发电机外特性下倾，即发电机无功电流增加，其端电压降
,低。
调差系数小小于0为负调差系数，调差系数=0为无差调节。
一般采用正调差系数。
【9】励磁实验中的注意事项,恒α和恒U、恒I起励的方式有何不同,FL
答:
一、
（1）微机自动励磁调节器上的增、减磁按钮键只持续5s内有效。
过了5s后，如还需要调节，则松开按钮，重新按下;
（2）、在改换励磁方式时，必须首先按下灭磁按钮并断开励磁开关～否则，将可能引起转子过电压，危急励磁系统安全;（3）、微机励磁调节器的四种控制方式相互切换时，切换前后运行工作点应重合;二、三种起励方式中，除了恒α方式起励只能在他励方式下有效外，其余两种方式起励都可以分别在他励和自并励两种励磁方式下进行。
【10】电力系统的运行状态分为几种,每种状态的特点如何,
电力系统运行的基本要求:
（1）保证安全可靠地发供电;
（2）要有合格的电能质量;（3）要有良好的经济性。
电力系统的运行状态分为五种:
（1）正常运行状态，特点:
满足负荷的要求，有一定的安全储备，为安全状态。
（2）警戒状态，特点:
预防性控制，系统的安全储备系数大大减少了,对于外界扰动的抵抗能力削弱了，不安全状态。
（3）紧急状态，特点:
紧急控制，系统的电压或频率超过或低于允许值，危险状态。
（4）系统崩溃状态，特点:
切机，切负荷，断开线路，使已崩溃的电网逐步的恢复起来。
（5）恢复状态，特点:
重新并列，恢复对用户供电，使电力系统恢复到正常状态或警戒状态。
【11】调度自动化系统的主要任务有哪些,其结构如何,我国电网调度的基本原则,调度自动化系统的主要任务:
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——选用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。
调度自动化系统的结构:
1、人机联系子系统2、信息采集处理和控制子系统3、信息传输子系统4、信息采集和命令执行子系统。
我国电网调度的基本原则:
1、统一调度;2、分级管理;3、分层控制。
（1）电力系统调度组织结构一般都是分层的;
（2）系统可靠性提高;（3）系统响应改善。
【12】调度自动化系统从物理结构上说是由哪几个子系统构成的，每个子系统完成的任务,答:
构成:
信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。
信息采集和执行子系统的基本功能是在各发电厂、变电所采集各种表征电力系统运行状态的实时信息，此外还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调下或控制命令。
信息传输子系统为信息采集和执行子系统和调度控制中心提供了信息交换的桥梁。
信息处理子系统是完成对采集到的信息的各种处理及分析计算，乃至实现对电力设备的自动控制与操作。
【13】电力系统状态估计的作用和意义,状态估计的步骤,不良数据的检测和辨识的定义,不良数据辨识的各种方法的区别。
答:
电力系统状态估计是利用实时测量系统的冗余度来提高数据精度,自动排除随机干扰和噪声所引起的错误信息,估计或预报系统的运行状态。
步骤:
1，假定数学模型2，状态估计计算3，检测4，识别。
不良数据的检测:
对SCADA原始量测数据的状态估计结果进行检查，判断是否存在不良数据并指出具体可疑量测数据的过程。
不良数据的辨别:
对检测出的不良数据验证真正不良数据的过
程。
不良数据辨识方法的区别:
对可疑数据是逐个辨识还是总体辨识;排除可疑数据的方式可以是变权重、变残差或直接删除;删除可疑数据后，对量测残差和状态量的计算是迭代或线性修正。
【14】电力系统安全性分析的含义,预想事故分析的内容包括哪几部分,各部分功能是什么,答:
含义:
分为静态安全分析和动态安全分析。
静态安全分析:
判断系统发生预想事故后电压是否越限和线路是否过负荷的分析。
动态安全分析:
判断系统发生预想事故后是否失去稳定的分析。
预想事故包括:
（1）单一线路开断;
（2）两条以上线路同时开断;（3）变电站回路开断;（4）发电机回路开断;（5）负荷出线开断;（6）上述各种情况的组合。
功能:
（1）按调度员的需要方便地设定预想故障;
（2）快速区分各种故障对电力系统安全运行的危害程度;（3）准确分析严重故障后的系统状态，并能方便而直观展示结果。
【15】在线安全性分析的方法有哪些,Ward等值法和REI等值法分别如何对电网进行简化,答:
方法:
1.直流潮流法2.P-Q分解法3.等值网络法.
WARD等值法通过改进在等值后能有很好的有功和无功响应，REI等值法把PV和PQ节点分别总起来由一个独立的等值电源代替。
【16】电力系统稳定性在线分析的方法有哪些,各种方法如何实现对系统稳定性的分析,答:
1模式识别法（a确定样本集b特征抽取c建立分类器d试验）2李亚普诺夫方法3机组的同调和分群.
【17】电力系统负荷的静态频率特性如何,发电机组的频率特性如何,什么是发电机的频率调差系数,调频失灵区的定义,
答:
负荷端电压维持额定值不变时，负荷功率与频率的关系称为负荷的频率静态特性。
由于频率变化而引起的发电机输出功率变化的关系称为发电机组的频率特性。
调差系数可定量表明某台机组负荷改变时相应的转速偏移。
失灵敏区是速度持续变化的总范围，在这个范围内，没有可测量的由调速系统控制的阀门位置的变化。
【18】电力系统调频的特点和任务,正常运行条件下几种调频方式的方程式和特点的比较,分区调频的概念,
答:
特点:
a准确度要求高,b系统各节点频率统一。
任务:
满足电力系统中有功功率和无功功率的平衡。
调频方式:
1有差调频法，特点:
a各调频机组同时参加调频，没有先后之分b计划外调频负荷在机组间是按一定的比例分配的c频率稳定值的偏差较大。
2积差调频法
，特点;a系统频率维持在额定值;b系统频率维持在额定值;c频率积差信号滞后于频率瞬时值的变化，因此调节过程缓慢.分区调频;在电力市场的框架下，大区网络公司之间联络线上输送的功率，按协议规定的计划数值进行，尽量避免非协议内的功率在联络线上流通，造成电力市场的计价困难，这种方式称为分区调频。
【19】电力系统负荷经济分配的原则如何,利用等微增率法则计算负荷的经济分配,答:
经济分配原则;在一定运行方式下，把系统负荷在各电站及各机组间进行分配，使所需的运行总费用为最小。
微增率:
输入微增量与输出微增量的比值。
【20】AGC的功能,一、二、三次调频的作用分别是什么,AGC的构成环节及各环节的作用,答:
AGC功能:
?
使发电自动跟踪电力系统负荷变化?
响应负荷和发电的随机变化，维持系统频率为规定值;?
在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交换功率为计划值;?
对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率，对偏离预计的负荷实现在线经济负荷分配?
监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求。
一次调频作用:
使机组均自动根据自身的静态特性承担一定负荷的变化以减少电网频率的改变。
二次调频作用:
通过同步器平移静态特性曲线，将电网频率调回到预定的质量范围内。
三次调频:
使各发电厂按照最优的原则进行分配。
构成环节:
1区域调节控制（作用:
完成AGC的?
?
两项任务）2区域跟踪控制（作用:
完成AGC的?
?
两项任务）3调速器（作用:
调频）。
【21】UFLS的工作原理,最大功率缺额的计算,各轮动作频率的选择和最佳断开功率的选择,特殊轮的存在原因及时限配合。
答:
原理:
“轮”:
计算点f1、f2,…fn
点1:
系统发生了大量的有功功率缺额
点2:
频率下降到f1，第一轮继电器起动，经一定时间Δ
t1点3:
断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进
行的计算。
点3-4:
如果功率缺额比较大，第一次计算不
能求到系统有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下
降，很显然由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，
所有频率将按3-4的曲线而不是3-3'曲线继续下降。
点4:
当频率下降到f2时，ZPJH的第二轮频率继电器启动，经
一定时间Δt2后点5:
又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。
点5-6:
系统有功功率缺额得到补偿。
频率开始沿5,6曲线回升，最后稳定在f?
（2）。
逐次逼近:
进行一次次的计算，直到找到系统功率缺额的数值（同时也断开了相应的用户）。
即系统频率重新稳定下来或出现回升时，这个过程才会结束。
最大功率缺额的
计算:
频率的选择:
?
第一轮动作频率的选择:
低于49.5Hz;?
最
后一轮动作频率的选择:
大于等于48Hz。
?
频率选择性级差
的确定:
极差一般取0.5Hz。
断开功率的选择:
1）系统频率的最后稳定值在最大恢复频率
fhfmaxi与最小恢复频率fhfmini之间2）（fhfmaxi,fhfmini）
是正比于ZPJH第i次的计算误差的3）当ZPJH动作后，可
能出现的最大误差为最小时，ZPJH就具有最高的选择性4）fhfmin事实上等于特殊轮的动作频率fdzts。
存在原因:
因为系统频率长期低于47Hz是不允许的，为了使系统恢复到fhfmin（一般为47Hz）以上，采用特殊轮。
时限配合:
1）当最后第二轮即n,1轮动作后，系统频率不回升反而降到最后一轮2）当系统频率在第i轮动作后稳定在稍低于特殊轮的动作频率fdzts，特殊轮动作断开其用户后，系统频率不应高于fhf0。
【22】电力系统远动的定义,远动信息包括哪些信息,远动信息的传输模式有哪些，含义,答:
电力系统远动是利用远程通信技术进行信息传输，实现对远方运行设备的监视和控制。
远动信息包括:
遥测信息，遥信信息，遥控信息，遥调信息。
传输模式及含义:
a循环数字传输模式（信息按帧周而复始地循环传送，对信道质量要求低）b问答传输模式（若调度端要得到厂站端的监视信息，必须由调度端主动向厂站端发送查询命令报文。
厂站端按调度端的查询要求发送回答报文）
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