电力系统自动化.docx

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电力系统自动化

电

力

自

动

化

系

统

参考题

第一、二章

1.并列的方法有哪两种？

如何定义？

各有何特点？

同步发电机并列操作分为：

准同期并列和自同期并列。

准同期并列的方法是发电机并列合闸前已加励磁，当发电机电压与并列点系列侧电压的幅值，频率，相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。

准同期并列投入并联的优点是合闸时没有冲击电流，缺点是操作复杂且较费时间。

自同期并列方法是未加励磁，接近同期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转矩的作用下将发电机拉入同步完成并列操作；自同期并列的优点是操作简单迅速，不需增添复杂设备，缺点是合闸及接入励磁时有电流冲击

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范围为额定频率的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.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

：

电角速度之差称为滑差角速度，简称滑差，用

表示：

滑差周期为

它们都是描述两电压矢量相对运动快慢的一组数据。

6.简述交、直流励磁机励磁系统的基本构成、特点及使用范围。

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,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.

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.

7.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。

8.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。

9.为什么越前时间称为“恒定越前时间”它由什么决定

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td=tc+tDL式中tc为自动准同期装置的动作时间tDL为断路器合闸时间

10.励磁调节对同步发电机的运行有什么作用

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。

11.电力系统对发电机的自动调压器的基本要求是什么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。

12.发电机励磁系统有哪些

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

13.自励系统和他励系统在发电机端电压响应上有什么区别

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。

14.无刷励磁系统与有刷励磁系统有什么差别

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。

15.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1a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。

16.什么叫电压响应比它是个什么指标

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。

17.电力系统调度的主要任务是什么

保证供电质量保证系统运行的经济性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保证提供强有力的事故处理措施

18.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

19.什么叫SCADA系统什么叫EMS系统

1SACDA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。

20.电力系统调度自动化的主要内容有哪些

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

21.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系统内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

22.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调频厂内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。

23.频率偏离额定值对用户有何影响？

1、电力系统的频率变化会引起异步电动机的转速变化，有些产品对加工机械的转速要求很高，转速不稳定会影响产品质量；

2、电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能，频率过低时有些设备甚至无法工作；

3、电力系统频率降低时将使电动机的转速和输出功率降低，导致其所带动的机械的转速和出力降低，影响电力用户设备的正常运行。

24.频率降低较大时可能对电力系统造成什么危害？

（1）汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿命，重则可能产生裂纹

（2）频率下降到47-48hz，会使火电厂发电机发出的有功功率下降，会频率雪崩

（3）在核电厂，使冷却介质泵自动跳开，使反应堆停止运行

（4）异步电动机和变压器的励磁电流增加，使无功消耗增加，引起电压下降。

25.什么叫做一次调频？

什么叫做二次调频？

一次：

在没有手动和自动调频装置参与调节的情况下，电力系统内并联运行机组的调速器自动调节原动机的输入功率与系统负荷功率变化相平衡来维持电力系统频率的一种自动调节

二次：

改变调速器的频率给定值，调节进入原动机的动力元素。

使系统频率不变或少变，

26.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

1a、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

27.什么叫负荷调节效应？

其大小和什么因素有关，用何参数表示？

当电力系统频率下降时，负荷从系统中吸收的有功功率将下降；系统频率增加时，负荷从系统中吸收的有功功率会增加，这种现象称为电力系统负荷的骗你率调节效应，简称负荷调节效应。

其大小用负荷调节效应系数表示，1*1*niLiiKiaf−==∑，a1~an分别为频率的1次方、2次方和n次方成正比的符合功率所占的比例系数。

f为频率。

即负荷调节效应系数与负荷种类及其所占比例和频率有关。

28.电力系统电压波动的主要原因是什么？

通常有哪些调整电压的措施？

电力系统中无功电源发出的无功功率不等于电力系统负荷在额定电压时所需消耗的无功功率时，电力系统就会偏离额定电压运行，造成电压的波动

调节电压的措施：

（1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压VG；

（2）改变变压器的变比k1、k2；（3）改变功率分布P+jQ（主要是Q），使电压损耗△V变化；利用并联补偿装置调压；（4）改变网络参数R+jX（主要是X），改变电压损耗△V；线路串联电容改变系统参数。

29.发电机励磁控制系统的主要任务是什么？

1、控制电压，发电机单机带负荷运行时，调节励磁电流可以改变发电机电压，发电机接入无穷大系统时，调节励磁电流不会再引起发电机电压的变化，只改变无功功率的输出量；

2，合理分配并联运行发电机组间的无功功率，当发电机的电压为定值时，当励磁电流增加，发电机发出的无功功率增加，当励磁电流减小时，无功功率减少，控制发电机发出无功功率的大小就要控制发电机外特性曲线的位置；

3、调高电力系统的稳定性，包括静态稳定和暂态稳定；

4、4、改善电力系统的运行条件，包括改善异步电动机的自启动条件，为同步发电机同步运行提供条件，提高继电保护装置工作的正确性

5、防止水轮发电机过电压，设置强行减磁装置。

30.励磁控制系统的强励能力用哪些参数衡量？

强励是指发电机电压下降过多时，励磁系统快速的将励磁电流和电压升到顶值的一种运行行为，强励指标包括励磁顶值电压、励磁系统允许强制时间和励磁系统标称电压。

31.准同期并列与自同期并列方法有何不同？

对它们的共同要求是什么？

两种方法各有何特点？

两种方法适用场合有何差别？

答：

准同期并列：

发电机在并列之前加励磁，当发电机频率，电压相角，电压大小与并列点系统侧对应，满足并列条件时，将发电机断路器合闸，完成并列操作；

自同期并列：

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。

共同要求：

1、冲击电流不超过允许值，且应尽量小；2、并列后应迅速进入同步运行。

特点：

准同期并列：

冲击电流小，进入同步快，操作复杂，并列时间长；自同期并列：

操作简单，并列迅速，易于实现自动化，冲击电流大，对电力系统的扰动大，不仅会引起频率振荡，而且会造成并列机组附近电压瞬时下降。

适应场合：

准同期并列：

系统并列和发电机并列；自同期并列：

电力系统故障，频率降低时用于发电机组的快速启动。

32.准同期并列的理想条件是什么？

为什么说理想条件在实用中难以实现？

答：

准同期并列的理想条件是断路器两侧的电压幅值相等、频率相同和相角一致。

误差原因：

1、电力系统设备存在误差，例如测量断路器两侧电压时测量值存在误差，则让电压幅值完全相等无法实现；2、断路器合闸需要一定时间，包括断路器合闸控制电路的动作时间和断路器动作合闸时间，则会存在一定的时间上下波动，无法保证两侧的物理量一致时恰好合闸；3、读取数据存在误差等。

33.试说明电压差、相角差、频率差分别不为零时对并列操作有何影响？

只存在电压差时，并列机组会产生无功冲击电流；只存在相角差时，并列机组产生的冲击电流主要是有功电流，则在并列后发电机与系统之间存在能量交换；只存在频率差时，若频差不太大，则机组往往经过一个或几个振荡周期后被拉入同步；若频差过大，机组有可能失去稳定。

34.自动低频减载的基本原理是什么？

按轮动作，逐次逼近。

35.为什么交流励磁机、副励磁机的额定频率都大于50Hz

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