电力系统自动装置复习题Word文件下载.docx
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Ts的大小决定了采样信号的质量和数量，Ts称为采样周期。
18、香农采样定理指出采样频率必须大于原模拟信号频谱中最高频率的两倍，则模拟信号可由采样信号来唯一表示。
a0
（ancosntbnsinnt）对电流信号进行分解，
a0、an、bn的物理意义分别是直流分量、
n次谐
19、采用式f（t）
2
n1
波分量的实部、n次谐波分量的虚部。
20、模拟量信号采集到计算机系统中，需要对数据进行前置处理，其流程是：
标度变换、有效性检验、线性化处理、数字滤波、数据保存。
21、常用的软件滤波方法有：
算数平均法、加权平均法和一阶递归法等。
22、给出常用有功功率、无功功率的二表法和三表法的计算公式。
*
答：
二表法：
S
UABIA
UCBIC
P
UABRIAR
UABIIAI
UCBRICR
UCBIICI
Q
UABIIAR
UABRIAI
UCBIICR
UCBRICI
三表法：
UAIAUBIBUCIC
UARIAR
UAIIAI
UBRIBR
UBIIBI
UCRICR
UCIICI
UAIIAR
UARIAI
UBIIBR
UBRIBI
UCIICR
UCRICI
在上述功率计算中所用的电压、电流均为有效值。
第二章同步发电机的自动并列
1、同步发电机自动并列装置是一种（B）。
A.自动调节装置B.自动操作装置C.安全自动装置D.继电保护装置
2、电力系统运行中的主要并列方式为（
A.自同期B.非同期
C.准同期
D.同周期
3、准同期并列装置的必备部分是（D）。
A.合闸部分、电源部分B.调频部分、电源部分C.调压部分、电源部分
4、自动准同期并列装置中调压部分的作用是（A）。
A.减小电压差B.增加电压差C.升高发电机电压D.降低发电机电压
5、准同期并列的实际条件中，对电压差的要求是不大于额定电压的（A）。
A.5％-10％B.10％-15％C.15％-20％D.20％-30％
D.合闸、调频、调压、电源四部分
6、准同期并列条件规定的允许电压差为不超过额定电压的（
A.0％~5％B.5％~10％C.10％~15％
B）。
D.15％~20％
7、准同期并列的实际条件中，对频率差的要求是不大于（
A）。
A.0.1～0.25Hz
B.0.25～0.4Hz
C.0.4～1.0Hz
D.1.0～2.0Hz
8、不属于自动准同期并列装置检测和控制条件的是（
A.相序
B.频率
C.相角差
D.电压幅值
9、同步发电机组并入电网后，应能迅速进入
状态，其暂态过程要
，以减小对电力系统的扰动。
（C）
A.异步运行，短
B.
异步运行，长
C.
同步运行，短
D.同步运行，长
10
、并列断路器两侧电压瞬时值之差称为（
A）。
A.滑差电压
B.瞬时电压
C.差分电压
D.顺差电压
11、滑差电压信号经整流滤波后，含有的信息包括（
D）。
A.电压幅值差和频率差
B.频率差和相角差
C.相角差和电压幅值差
D.电压幅值差、频率差和相角差
12
、准同期并列条件中的电压差条件，是指断路器两侧电压的（
A.幅值差
B.矢量差
C.矢量差的模
D.幅值与额定电压的差
13
、准同步并列时产生的合闸冲击电流的大小，取决于断路器两侧电压的（
14
、并列断路器两侧电压矢量的电角速度之差称为（
A.电压相角差
B.电压矢量差
C.滑差周期
D.滑差角频率
15
、与线性整步电压波形的斜率大小成正比的是（
C）。
A.频率差
B.电压差
D.导前时间
16
、只反映了断路器两端的相角差特性，而与它们的电压幅值无关的整步电压是（
A.正弦整步电压
B.线性整步电压
C.余弦整步电压
D.同期整步电压
17
、与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于（
A.0度
B.90度
C.180
度
D.270度
18
、按提前量的不同，准同期并列装置可分为恒定越前相角和（
D）。
A.恒定越前功率
B.恒定越前频率
C.恒定越前电压
D.恒定越前时间
19
、当并列条件中的电压条件和频率条件满足，且发电机电压超前系统电压时，合闸冲击电流的主要成分是（
A.有功电流，且有功功率为负
B.有功电流，且有功功率为正
C.无功电流，且无功功率为负
D.无功电流，且无功功率为正
20
、将自动准同步装置的加速脉冲接到调速器的减速回路中，而将减速脉冲接到调整器的加速回路中，调频的结果必然是（
A.发电机频率越来越高
B.发电机频率越来越低
C.频差越来越大
D.频差越来越小
21
、可以进行并列操作的断路器称为同步点。
发电厂内，一般不作为同步点的断路器是（
A.同步发电机的断路器
B.母线联络断路器
C.母线分段断路器
D.升压变压器各侧断路器
1、电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可以表示为：
u
Umsin（t）。
2、电力系统中，各发电机是并联在一起运行的。
并列运行的同步发电机，其转子以相同的电角速度旋转，称之为同步运行。
3、同步发电机的并列方法分为准同期并列和自同期并列两种。
4、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。
5、准同期并列的理想条件：
GX或fG=fX（即频率相等）、UG=UX（即电压幅值相等）、e=0（即相角差为零）。
6、在准同期并列的理想条件下同步发电机并入电网，其并列合闸的冲击电流等于零，并列后发电机与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
7、准同期并列主要是对脉动电压和滑差角频率进行检测和控制并选择合适的时间发出合闸信号使合闸瞬间的脉动电压值在允许值内。
8、脉动电压波形中载有准同期并列所需监测的信息——电压幅值差、频率差以及相角差随时间变化的规律。
9、准同期并列装置的控制单元主要包括：
频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元。
10、在准同期并列操作中，按提前量的不同，准同期并列装置可分为恒定越前相角和恒定越前时间两种原理。
11、恒定越前时间准同期并列装置中的合闸信号控制单元由滑差角频率检测、电压差检测和越前时间信号等环节组成。
12、包含同步条件信息量的电压称为整步电压。
13、自动并列装置检测并列条件的电压常称为整步电压。
14、并列断路器两侧电压瞬时值之差称为滑差电压。
15、线性整步电压只反映机端电压和网侧电压间的相角差特性，而与它们的电压幅值无关。
16、频率差调整的任务是将待并发电机的频率调整到接近于电网频率，使频率差趋向并列条件允许的范围，以促成并列的实现。
17、电压差调整的任务是在并列操作过程中自动调节待并发电机的电压值，使电压差条件符合并列的要求。
18、同步发电机的准同期装置按自动化程度可以分为半自动准同期并列装置、自动准同期并列装置。
三、简答题
1、何谓“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、同步发电机组并列时遵循什么原则？
1~2倍的额定电流；
⑵
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
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？
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？
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？
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fs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Ts表示。
关系：
s2fs
Ts1fs2s
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？
⑴
滑差角频率为常数，表示电网和待并机组的频率稳定；
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？
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？
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？
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？
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。
把电压互感器二次侧ux、uG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e（t）。
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？
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？
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。
14、何谓“恒定导前时间”？
恒定导前时间tad为从发出合闸脉冲起到断路主触头闭合止中间所有元件动作时间之和，其中主要为并列断路器的合闸时间，
一般约为0.1~0.7s。
为使断路器主触头闭合时00，导前时间tad应不随频差、压差而变，是一个固定的数值。
e
15、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？
断路器合闸脉冲的导前时间是为了使断路器主触头闭合瞬间，发电机电压和系统电压之间的相位差00。
合闸脉冲的导
前时间应等于从发出合闸脉冲命令起到合闸断路器主触头闭合止，中间所有元件动作时间之和，其中主要为断路器的合闸时间。
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。
16、合闸脉冲为什么需要导前时间？
同步发电机准同期并列要求，并列合闸瞬间机端电压和网侧电压之间的相位差
e应等于零，考虑到并列断路器都有一个合闸
时间，所以自动准同步装置发出合闸脉冲命令，应该相对于
e00有一个提前量，即合闸脉冲需要导前时间。
17、为什么自同期并列产生很大的冲击电流？
自同步并列，在发电机断路器合闸前，发电机未加励磁，因此合闸瞬间相当于系统电压经发电机次暂态电抗短路，必然产生
很大的冲击电流，此冲击电流随着发电机加上励磁，在发电机电压建立以后消失。
四、计算题
1、已知：
两个区域电网的等值机系统如下图所示，
其电压幅值相等，频率分别为：
f1
500.1costHz，f2
500.1sin2tHz，
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：
e2fs2（f1f2）0.2cost0.2sin2t
e010200.1
先不考虑提前量，则有：
[0.2
cost
0.2
sin2t]dt
e0
sint
0.1
cos2t
2sint
cos2t
1
2sint
12sin2t
sin2tsint
15
t
2k
3.8078或t
0.6662
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、已知待并发电机组电压
uG
104sin（315t）伏，系统电压us
105sin（314t
）伏。
试求：
⑴试画出t=0
时电压矢量图；
t；
⑶若整定导前时间
tad=0.2
t和对应的导前角；
⑷
⑵计算相角差首次等于零时的
秒，计算合闸命令发出时刻的
若准同步装置、
断路器等各种误差时间之和最大为
0.03
秒，计算最大合闸误差角。
解：
⑴已知UG
104V，Us
105V，t=0时，uG的相角为0，us的相角等于
，据此画出电压矢量图如下：
⑵相角差=0，即315t-（314t+
）=0，
则t=
（秒）
⑶合闸命令发出时刻t导前同相点
0.2秒，即t=
-0.2（秒）
导前角=滑差角频率×
导前时间=（315-314
）×
0.2=0.2（弧度）
⑷合闸误差角=合闸误差时间×
滑差角频率=0.03×
（315-314）=0.03
弧度
3、旋转坐标系中发电机的模型方程（
Park方程）如下：
d
xdid
xadif
ud
rid
（1
s）q
磁链方程
xqiq
电压方程
q
f
xadid
xfif
uq
（1s）d
式中符号含义：
ψ—磁链，i—电流，u—电压，d—直轴，q—交轴，f—励磁绕组，
dt
Ucos
0.6
已知：
If*
，r
0,xd
1,xq
id
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