自动装置原理附录作业参考答案部分docxWord下载.docx
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）=°
・2〃cost-0.2&
sinIt
0eQ=3io-&
先不考虑提前量，则有：
8e-|[0.2^-cost-0.2^-sin2t]dt+8eQ=0.2〃sin7+0.brcos2，+0.brt0
991-75
2sin/+cosIt+1=2sin7+1—2sinZ+1=sinZ-sinZ—1=0nsin，=
2
t=2k兀+3.8078或，=Ikji-0.6662
，i=3.8078,=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:
磁，求发电机并入电网后的电流暂态过程。
%
1di〃
Uq=Wqd=§
+1=0.8
可得：
七+上―0.4=0dt
有特征方程：
s2+l=0=>
s=±
Jn，d=qcos/+c2sint+c3
则有，q-2/sint-2c2cost-1.2
代入初始条件idQ=iqo=0,则有:
cx--0.4,c2=-0.6,c3=0.4所以有：
id=-0.4cos/-0.6sin/+0.4
in=-0.8sin/+1.2cos/-1.2
i=Jz；
+z*=J（-0.4cost-0.6sint+0.4）~+（-0.8sin1+1.2cost-1.2）~时间响应曲线如下所示：
1
&
-1
-2
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：
=25/g（arccos0.85）=15.49（Mvar）
1号机额定势载功率：
SGle=PGle/cos。
】=25/0.85=29.41（MVA）
2号机额定无功功率：
QG2e==50Zg（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：
△0=0.2x（0R+QG2e）=0.2x（15.49+30.99）=9.3<
SGle
.I1号机承担无功功率的全部增量9.3Mvar,母线电压保持不变，即八U*=0。
当电厂无功增量为总无功容量的60%时：
△0=0-6x（01。
+QG2e）=0.6x（15.49+30.99）=27.89<
方
1号机承担无功功率的全部增量27.89Mvar,母线电压保持不变，即八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计数脉冲的频率兀=4MHz）见附表。
8253的时序图如附图所示。
8253的功能
编程格式
CS
RD
IR
A,
Ao
—A|
Aq
0装入计数器0
No.l方式控制字（计数器n）1
11
00
01
1装人计数器1
0装人计数器2
No.2方式控制字（计数器1）1
1写方式字
No.3方式控制字（计数器2）1
0读计数器0
No.4LSB计数寄存器字节（计数器1）0
1读计数器1
No.5MSB计数寄存器字节（计数器1）0
0读计数器2
No.6LSB计数寄存器字节（计数器2）1
1无操作三卷
No.7MSB计数寄存器字节（计数器2）1
X
X禁止三恣
No.8LSB计数寄存器字节（计数器0）0
X无操作三态
No.9MSB计数寄存器字节（计数器0）0
控制字格式
D?
D&
D$D4D3D2D|D°
M~~方式
|sc,|SCo|RL||RLq|&
国1蜘|BO）|
Mi0
V,、
SCT择H数器
w20
方
式
sc,
SCo
选择计数器0
选择计数器1
3
选择计数器2
4k洼
4
Rif/装入
5
RLj
RLo
BCD
计数器锁存操作（详见读/写过程部分的内容）
十六位二进制计数器
只是读/装入高字节
二十进制计数器（4个十进位）
只是读/装入低字节
11先读/装入低字节，然后读/装入高字节
8253的时序圈
（整流桥图示3-24P63）
D,.Do.Ds.DjDa.Dz.D'
D。
.
ISC,|SC„IRL,IRL。
I虬|M,|Mo|BCD|
8253-定时器0：
8253-定时器1：
8253-定时器2：
⑵
BD
WR
A1
A0
（3）三相对称运行，恒励磁电流运行方式，三相触发脉冲按SCR19SCR29SCR39SCR49SCR59SCR6的顺序依次相隔60°
发出。
£
>
=[—7/1,片0.02秒，fc=4x106Hz
360Jc
8253A-定时器0—
—SCR1：
a=30°
，
D=6666
dec
-
1A0A
hex
8253B-定时器0—
—SCR2：
a=90°
D=20000
4E20
8253A-定时器1—
—SCR3：
a=150°
D二33333
8235
8253B-定时器1—
—SCR4：
a=210°
D=46666
B64A
8253A-定时器2—
—SCR5：
a=270°
D二60000
EA60
8253B-定时器2—
—SCR6：
a=330°
D=73333
9
11E75hex（溢出）
a=30.55°
贝U：
D=67889aD=30.546°
=0.004°
3-3.如附图系统，"
g=L0Z°
°
，X"
=2,X「=0.5,XL=1,设发电机运行功率因数不得低于
0.6,励磁系统设定励磁电压和励磁电流与无功功率的关系分别为Q=1.2"
f-0.6，Q=1.51EF-0.8,且瞬时电流限制规定Se[0.3,1],最大励磁电流限制规定/时e[0.2,1],画出功率圆，分析运行区域。
假设某一台发电机带有励磁调节器，与无穷大母线并联运行，由图3—41可见，发电机无功电流从七1减小到七2,只需要将调节特性由1平移到2的位置。
如果调节特性继续向下移动到3的位置时，则它的无功电流将减小到零，这样机组就能够退出运行，不会发生无功功率的突变。
3-5.励磁调节器的稳定性能可以通过什么手段改善？
3-6.设4台发电机组在同一母线上运行，如果要求改变发电机母线电压而又不改变无功负荷分配的比例，试问如何操作？
第四部分调频与低频减载
4-1.已知：
两机组并联在一条母线上，&
*=4%,%*=5%，且调速系统保证了两台机完全同步，
若1号机组额定功率为60Mw,两机均以额定功率运行，求：
当系统要求增加20Mw的输出时，母线的频率是多少？
4-2.已知某电力系统，K*l=1.5,K*g=20,当PL=3000Mw时，fN=50Hz,求符合增加120Mw时，系统调速后的运行点。
4-3.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600MWo三台机组的额定功率因数cos加=0.85,假设cos^e[0,0.85]o
（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§
=4+0.3心1+0.0007用]t/h,2号机组燃料耗量特性为
E=3.5+0.3已2+0.00045用2t/h,3号机组燃料耗量特性为F3=3+0.32PG3+0.0004用3t/h,系统总有功负荷为800MW,试分析3台机组之间负荷的经济分配，计算3台机组的燃料耗量。
4-4.已知系统的运动方程如下:
m"
r—顼mT_【em-—，【e-一
CDCD
/fYL
\Jo7
式中，M=10,Kl=2,若系统突然发生30%的功率缺额，当系统频率下降到48.8Hz时切除15%负荷，
系统频率下降到48.65Hz时再切除10%负荷，以步长0.2s计算，求系统动态变化曲线。
讨论若在48.8Hz时一次性切除25%的负荷，情况有何不同？
4-5.讨论推导具有三个区域的电力系统区域控制误差ACE的方程。
4-6.讨论CPS标准较A标准明显的优势。
电网运行性能评价标准
1、A标准。
A1标准要求控制区域的AEC在任意10分钟内必须至少过零一次；
A2标准要求控制区域的ACE
在10分钟内的平均值必须控制在规定的范围内。
2、CPS标准。
ACP.af
-105
CPS1标准要求：
——些迺_地叱<
黄,其中ACE4vemm是1分钟ACE的平均值，AF"
min是1分钟频率偏差的平均值，B为控制区域设定的频率偏差系数，单位是MW/0.1Hz,且有负号，们是互联电网全年1分钟频率平均偏差的均方根控制目标值。
CPS2标准要求：
ACE每10分钟的平均值必须控制在规定的范围Zj内。
Ao=1.65•们°
.J（-10砂（-10心）,其中，B为控制区的频率偏差系数，劣£
为所有控制区即整个互联电网的频率偏差系数，8顶是互联电网对全年10分钟频率平均偏差的均方根值的控制目标值。
系数1.65
是标准正态分布置信度为0.9的分位点，概率上表征使频率恢复到目标值的可能性达到90%o
一、填空题。
P11、电能生产过程的最大特点是（不能储藏），生产（发电）、输送、分酉己、使用是（同时）进彳亍的。
P12、电力系统自动化技术包括两个方面的内容：
①电力系统（自动装置）②
电力系统（调度）自动化，也就是电力系统实时调度。
P33、实现发电机并列操作的方法通常有①（准同步）并列操作②（自
同步）并列操作（也称自同期并列操作）。
P94、线性整步电压Uzb与时间t具有线性关系，自动准同步装置中采用的线性整步电压通常为（三角形）。
P115、线性整步电压最大值对立相角差（6=0。
）或（5=360°
）,
最小值对应当说C8=180°
）,线巾生整步电压通过低:
通滤波器电路后
获得。
因为滤波电路存在（时滞），所以实际的线性整步电压滞后于理论得到的线性整步电压，故实际的线性整步电£
的最大值最小值稍有C滞后）o
P216、当压差不满足条件时，自动准同步装置在闭锁台闸脉冲的同时，
通过（盅差方向）整别发出相应（调盅）命令，即按照£
差方向对卷电机（励磁）进行调整。
一般采用（直接）比较法。
即，夺（发:
电机电£
）与（系统电盅）直接进行大小比较。
P217、目前在我国电力系统中普遍采用（恒定导前时间式）的自动准
同期装置，例如晶体管ZZQ-5型自动准同步装置，它由①（合闸部分）②（调整部分）③（调压部分）和（电源部分）组成。
P438、从改善电力系统运行条件和提高电力系统暂态稳定性来说，希
望励磁系统具有较高的励磁顶值电BE（倍数）和较小的电£
口向应（时间）。
P519、励磁调节器的最基木的功能是（维持）发电机的（端电压）。
二、简答题。
P31、为什么要采用自动并列装置进行券列操作？
笞：
因为电能生产从电源到负荷是一个紧密连接的且分布十分广泛的大系统。
因些电力系统中的局部故障，如处理不当会影响整个电力系统的安全运行，仅凭人工进行监视是无法满足电力系统运行要求的。
所以电力系统必须借助于自动装置来完成对电力系统及设备监视控制、保护和信息传递。
P52、发电机并列操作应遵循哪些原则？
发电机准同步并列的实际条
件是什么？
如果不满足这些条件会有什么后果？
CD发电机并列操作应该遵循以下原则：
1券列瞬间，发:
电机的冲击电流应尽可能小，不应超过允许值。
2并歹U后，发电机应能迅速进入同步运彳亍，暂态过程要短。
C2）发电机准同步并列条件是：
幅值相等、频率相等、相位相同。
当发电机不满足这些条件时，断路器合闸瞬间必然产生冲击电流，券且影响发电机入同步运彳亍的暂态过程，严重时可能损坏发电机或发电机并列不成功。
P143、自动准同步装置在发出合闸脉冲前需要对并列点两侧的频差检
查。
为什么频差检查需在相差及大范围内进行？
检查频差大小的方法有哪些？
（1）检查频差大小的目的是判断是否小于整定值，因为检查的是并列合闸前的步页差，所以检查步页差应在180°
<
8<
360°
区间内进行。
因为线性整步电压最大值对应的相角8=180°
或8=360°
。
又因为检查的是并列合闸前的频差，线性整步电压电最大值对应的相角差能满足，共它地方肯定会满足。
C2）检查的方法：
P14①比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现的先后顺序。
②检查线性整步H1压的余斗率可以检查步页差大小。
P364、数安式并列装置的主要特点是什么？
P37按照计算机控制系统
构成原则，硬件酉己置有哪些？
C1）①由于硬件简单、编程方式灵活、运行可靠，且运行上曰趋成熟，成为当前自动并列装置发展的主流。
②数字式并列装置可能采用较为精确的公式，考虐相角差8可能具有加力口速运动等问题，按照6当时的变化规律，选择最佳的导前时间发出合闸信号，可以缩短并列操作的过程，提高自动并列装置的技术性能和运行可靠性。
P435、简述励磁自动调节器的作用。
①励磁调节②强行励磁③强行减磁④自动灭磁。
P626、三相全控整流电路，当可控硅导通角a在
（1）0°
a<
90°
和90°
180°
时有什么不同，各有什么作用？
在0°
时，全控桥处于整流工作状态，改变a角，可以调节发电机的励磁电流；
在90°
时，全控桥处于逆变工作状态，可以实现对发电机的灭磁。
P747、励磁调节器静特性的调整目的是什么？
P75如何实现？
C1）主要目的是为了保证发电机在投入和退出电网运彳亍时能平下急地转移无功负荷，不要引起对电网的冲击；
保证并联运行的发电机组间无功率的合理分酉己。
C2）要调整具有自动励磁调节器的发电机夕卜特性，实际上需要调整的是励磁调节器的静特性，所以，在励磁调节器中设置调差单元以进行发电机夕卜特性的调差系数调整；
即励磁调节器静特性调整包括调差系数的调整和夕卜特性的平移。
（调差单元按共接线极性的不同可分为两类：
①正调差接线②负调差接线。
）
P838、继电强彳亍励磁装置的启动元件低电压继电器接线的原则有哪
止匕?
（1）并列运行各机组的继电强行励装置，应分别接在不同名的相间电压上，以保证发生任何类型的相间故障时，均有一定数星的机组能进行强行励磁。
C2）在某些类型的相间短路情况卜一，若自动调节励磁装置不能保证强行励磁，则继电强行励磁装置所接相别，应优先选择这些失灵的故障形式，以使有自动调节励磁装置不能反映时，继电强行励磁装
置能够动作
（3）为避免继电强彳亍励磁装置与自动调节励磁装置的电压相别相互酉己合上的复杂性，以及提高继电强行励磁装置的灵敏性，也可采用正序电压和复合电压启动的继电强彳亍励磁装置。
C4）电压互感器一次或二次侧发生断线故障时，继电强彳亍励磁装置不应误动作。
C5）当备用励磁机代替工作励磁机时，继电强行励磁装置应切换到各用励磁机上。
-、计算题
1、某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机额定功率为25MW,2号机的额定功率为50MW。
两台机的功率因数都为0.85。
励磁调节器的调差系数为0.05o若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们的总无功容量的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？
1号机额定无功功率0$=PG[Ntg（p{=25/g（arccos0.85）=15.49（Mvar）2号机额定无功功率02N=Pgin^i=50rg（arccos0.85）=30.99（Mvar）因为两台机的调差系数均为0.05,所以公用母线上等值机的调差系数&
也为0.05。
母线电压波动=-0.05x0.2=-0.01
各机组无功负荷波动量=一兰4=一划1=0.2△0]=AQgi*Qgin=0.2x15.49=3.10（Mvar）—多-翌=0.2
G-40.05△0。
=△QgwQg，n=。
・2x30.99=6.20（Afvar）
1号机组无功负荷增加3.10Mvar,2号机组的无功负荷增加6.2Mvar。
因为调差系数相等，无功的波动量与它们的容量成比例。
2、某电力系统中，与频率无关的负荷占30%,与频率一次方成比例的负荷占40%,与频率二次方成比例
的负荷占10%,与频率三次方成比例的负荷占20%。
求负荷的犬七.值，并求系统频率由50HZ下降到
47Hz是负荷的变化百分数；
如果总功率为3200MW,系统的频率为50Hz,求负荷调节效应系数K,。
47
当f=47Hz时，f.t=—=0.94
由式（5—4）可以求出当频率下降到47Hz时系统的负荷为
4*=%+aj*++=0.3+0.4x0.94+0.lx0.94"
+0.2x0.94,
=0.3+0.376+0.088+0.166-0.930
则叫％=（1—0.930）x100=7于是K-W，
p3200
犬，=犬於乂上=1.17乂=74.88（7WF/7fe）
/n5。
3、某系统的负荷总功率为4=5000MW,设想系统最大功率缺额Mmax=1200MW,设负荷调节效应系
数为KLt=2,自动低频减载装置动作后，希望恢复频率为儿=48Hz,求接入低频减载装置的功率总
数Mmax。
希望恢复频率偏差的标么值为
•,50-48
==0.04
50
由式（6—13）得
w1200-2x5000x0.04。
”八“女、
Mmax==87O（7WF）
Zmax1-2x0.04
接入自动低频减载装置功率总数为870MW,这样即使发生如设想那样的严重事故，仍能使系统频率恢复值不低于48Hzo
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