自动装置.docx

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自动装置

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、分配、使用是（同时）进行的。

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（δ=0°）或（δ=360°），最小值对应当说（δ=180°），线性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压的最大值最小值稍有（滞后）。

P216、当压差不满足条件时，自动准同步装置在闭锁合闸脉冲的同时，通过（压差方向）鉴别发出相应（调压）命令，即按照压差方向对发电机（励磁）进行调整。

一般采用（直接）比较法。

即将（发电机电压）与（系统电压）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压（倍数）和较小的电压响应（时间）。

P519、励磁调节器的最基本的功能是（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并列操作？

答：

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？

答：

（1）发电机并列操作应该遵循以下原则：

1并列瞬间，发电机的冲击电流应尽可能小，不应超过允许值。

2并列后，发电机应能迅速进入同步运行，暂态过程要短。

（2）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，

并且影响发电机入同步运行的暂态过程，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？

答：

（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频差，所以检查频差应在180°<δ<360°区间内进行。

因为线性整步电压最大值对应的相角δ=180°或δ=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，其它地方肯定会满足。

（2）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检查线性整步电压的斜率可以检查频差大小。

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，硬件配置有哪些？

答：

（1）①由于硬件简单、编程方式灵活、运行可靠，且运行上日趋成熟，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，考虑相角差δ可能具有加加速运动等问题，按照δ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。

答：

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α在

（1）0°<α<90°和90°<α<180°时有什么不同，各有什么作用？

答：

在0°<α<90°时，全控桥处于整流工作状态，改变α角，可以调节发电机的励磁电流；在90°<α<180°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？

答：

（1）主要目的是为了保证发电机在投入和退出电网运行时能平稳地转移无功负荷，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配。

（2）要调整具有自动励磁调节器的发电机外特性，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外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外特性的平移。

（调差单元按其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、继电强行励磁装置的启动元件低电压继电器接线的原则有哪些？

答：

（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，均有一定数量的机组能进行强行励磁。

（2）在某些类型的相间短路情况下，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，以便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）为避免继电强行励磁装置与自动调节励磁装置的电压相别相互配合上的复杂性，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行励磁装置。

（4）电压互感器一次或二次侧发生断线故障时，继电强行励磁装置不应误动作。

（5）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备用励磁机上。

绪论：

1、电力系统自动控制的划分：

电力系统自动监视和控制；发电厂动力机械自动控制；电力系统自动装置；灵活交流输电系统装置；电力安全装置。

2、电力系统自动控制的类型：

自动调节装置；自动操作装置。

第一章：

同步发单机自动并列

1、同步发电机组并列原则：

（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，最大瞬时值不超过1~2倍额定电流；

（2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。

2、同步发电机组并列方法：

准同期并列；自同期并列。

3、同步发电机组并列理想条件：

频率相等；电压幅值相等；相角差相等。

4、准同期并列装置种类：

半自动准同期并列装置；自动准同期并列装置；

5、准同期并列装置原理：

恒定越前相角；恒定越前时间。

6、恒定越前时间并列装置整定参数：

越前时间tYJ；允许电压差；允许滑差角频率。

7、自同期并列：

控制操作非常简单，在电力系统发生事故、频率波动较大的情况下可以迅速把备用机组投入电网运行；再投入瞬间未经励磁的发电机接入电网，相当于电网经发电机次暂态电抗短路，因而不可避免地引起冲击电流；不能用于两个系统间的并列操作；

8、自动装置的组成：

频率差控制单元；电压差控制单元；合闸信号控制单元。

9、电力系统自动装置的结构形式：

微型计算机系统、工业控制计算机系统、集散控制系统和现场总线系统、计算机网络系统。

10、半波线性整步电压：

在交流电压每一个周期中只有一个矩形波，称为半波

11、全部线性整步电压组成：

电压变换、整形电路、相敏电路、低通滤波器、射极跟随器。

12、为了避免错过合闸时机：

在进行本位点

计算时可同时对下一个计算点

值进行时差

预测。

估计最佳合闸导前相角

是否介于本计算点与下一个预测点

之间。

以便及时采取措施推算出

到

所需的时间。

13、数字式并列装置中硬件的基本配置：

输入输出接口、输入输出过程通道。

14、输入通道：

交流电压幅值测量；频率测量、相角差测量。

15、输出通道：

输出控制信号有

（1）发电机转速调节的增速、减速信号；

（2）调节发电机电压的升压、降压信号；（3）并列断路器合闸脉冲控制信号。

第二章：

同步发单机励磁自动控制系统

1、同步发单机励磁自动控制系统的任务：

电压控制；控制无功功率的分配；提高同步发电机并联运行的稳定性；改善电力系统的运行条件；水轮发电机组要求实行强行减磁。

2、电力系统静态稳定：

电力系统在正常运行状态下经受微小扰动后恢复到原来运行状态的能力。

3、电力系统暂态稳定：

电力系统在某一正常运行状态下突然遭受大扰动后能否过渡到新的稳定运行状态或者恢复到原来状态的能力。

4、改善电力系统的运行条件：

改善异步电动机的自启动条件；为发电机异步运行创造条件；提高继电保护装置工作的确定性；

5、对励磁系统的基本要求：

（1）对励磁调节器的要求：

反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平，保证同步发电机端电压静差率。

合理分配机组的无功功率，保证同步发电机调差率可以在下列范围内整定。

为了能在稳定区域运行，要求没有失灵区。

应能迅速反映系统故障，具备强行励磁等控制功能以及提高暂态稳定和改善系统运行条件。

（2）对励磁功率单元的要求：

足够的可靠性并具有一定的调节容量。

足够的励磁顶值电压和电压上升速度。

6、强励倍数：

励磁顶值电压UEFq与额定工况下励磁电压UEFe之比。

7、励磁电压上升倍数：

衡量励磁功率单元动态行为的一项指标，与试验条件和定义有关。

8、励磁电压响应比：

粗略地反应了励磁系统的动态指标。

9、高起始响应励磁系统：

励磁系统电压响应时间为0.1s或更短的励磁系统。

10、直流励磁机励磁系统：

自励和他励的区别在于励磁机的励磁方式不同，他励比自励多了一台副励磁机。

他励方式与自励相比，时间常数减小了，即提高励磁系统的电压增长速率。

11、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，这样可减少基建投资。

（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。

（4）由发电机端取得励磁能量。

12、半导体励磁调节器对移相触发单元的要求如下：

（1）触发脉冲移相范围要符合相应可控整流电路的要求。

（2）触发脉冲须具有足够的功率使晶闸管元件可靠地导通。

（3）触发脉冲的上升前沿要陡，上升时间一般在10

左右。

（4）触发单元与主电路应互相隔离以保证安全。

（5）在整个移相范围内应保证各相触发脉冲控制角一致否则将使整流桥输出的电压谐波分量增加。

13、发电机无功调节特性下倾的程度表征了发电机励磁控制单元运行特性的一个重要参数：

调差系数，

。

调差率

。

14、调差系数：

表示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，表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力。

15、对于按电压偏差进行比例调节的励磁控制系统，当调差单元退出工作时，其固有的无功调节特性也是下倾的，称为自然调差系数，用

表示。

16、励磁调节器静态特性要求：

发电机投入与退出运行时，能平稳地改变无功负荷，不致发生无功功率的冲击。

保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配。

17、进相运行：

同步发电机欠励磁运行时，由滞后的功率因数变为超前的功率因数，发电机从系统吸收无功功率。

18、

第三章：

励磁自动控制系统的动态特性

1、励磁自动控制系统的动态特性常用指标：

上升时间tr。

超调量

。

调整时间ts。

2、改善电力系统稳定性的措施—电力系统稳定器。

（1）低频振荡的原因：

励磁调节器按电压偏差比例调节；励磁控制系统具有惯性。

（2）低频振荡的矫正：

采用稳定器去产生正阻尼转矩以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩。

第四章：

电力系统频率及有功功率的自动调节

1、运行电厂：

调频厂、调峰厂、带基本负荷的发电厂。

2、频率和有功功率的调整措施：

（1）主导发电机法：

当负荷变动系统频率发生变化时，调频电厂中主导发电机组的调节系统首先动作，改变主导机组的功率，力图维持系统频率恒定。

在调节过程中，主导机组按系统频率不断调节，协助调频机组也跟随主导机进行调节，直到系统频率恢复到额定值，协助调频机组与主导机组的调节功率符合给定比例时为止。

（2）同步时间法：

按频率偏差的积分值来进行调节。

（3）联合自动调频：

主导发电机的调节容量很难满足要求，而同步时间法虽然可动用多个电厂参与调频但由于信号分设各地很难综合考虑优化控制，无法全面完成调频经济功率分配方面的任务。

3、联合电力系统的调频

（1）调频方式：

恒定频率控制（FFC）：

按频率偏差

进行调节，在

时调节结束。

（2）恒交换功率控制（FTC）：

控制调频机组保持交换功率Pt恒定，对系统频率并不控制。

（3）频率联络线功率偏差控制（TBC）：

消除频差

还要消除联络线中交换功率偏差

。

4、微增率：

输入耗量微增量与输出功率微增量的比值。

5、等微增率法则：

运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷，这样就可以使系统总的燃料消耗或费用为最小，从而最经济。

6、线损修正系数：

考虑线损的条件下，负荷经济分配的原则是每个电厂的微增率与相应的线损修正系数的乘积相等。

7、电力系统负荷的功率-频率特性：

系统有功负荷随频率而改变的特性。

。

第五章：

电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置

1、自动低频减载的工作原理：

当系统发生严重功率缺额时，自动低频减载装置的任务是迅速断开相应数量的用户，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保电力系统安全运行。

通过切除负荷功率的办法来抑制系统频率的大幅度下降。

2、自动解列装置：

解列点的选择：

（1）尽量保持解列后各部分系统（子系统）的功率平衡,以防止频率,电压急剧变化,因此解列点应选择在有功功率.无功功率分点上,货交换功率最小处。

（2）适当的考虑操作方便,易于恢复且具有较好的远动,通信条件.

3、迅速减少输出功率措施：

（1）迅速切除部分机组以减少输出线的传输功率。

（2）电气制动。

4、电力系统动态频率特性：

电力系统由于有功功率平衡遭到破坏而引起系统频率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳定值所经历的时间过程。

1.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

2.最大励磁限制是为而采取的安全措施。

（D）

A防止发电机定子绕组长时间欠励磁B防止发电机定子绕组长时间过励磁

C防止发电机转子绕组长时间欠励磁D防止发电机转子绕组长时间过励磁

3.当发电机组与电网间进行有功功率交换时，如果发电机的电压落后电网电压，则发电机。

（C）

A发出功率，发电机减速B发出功率，发电机增速

C吸收功率，发电机减速D吸收功率，发电机增速

4.同步发电机的运行特性与它的值的大小有关。

（D）

A转子电流B定子电流

C转速D空载电动势

5.自动并列装置检测并列条件的电压人们通常成为。

（A）

A整步电压B脉动电压

C线性电压D并列电压

6只能在10万千瓦以下小容量机组中采用的励磁系统是。

（B）

A静止励磁机系统B直流励磁机系统

C交流励磁机系统D发电机自并励系统

7.自动低频减载装置是用来解决事故的重要措施之一。

（C）

A少量有功功率缺额B少量无功功率缺额

C严重有功功率缺额D严重无功功率缺额

8.并列点两侧仅有电压幅值差存在时仍会导致主要为的冲击电流，其值与电压差成。

（B）

A有功电流分量，正比B无功电流分量，正比

C有功电流分量，反比D无功电流分量，反比

9.由于励磁控制系统具有惯性，在远距离输电系统中会引起。

（D）

A进相运行B高频振荡

C欠励状态D低频振荡

10.容量为的同步发电机组都普遍采用交流励磁机系统。

（D）

A50MW以下B10万千瓦以下

C10万兆瓦以上D100MW以上

11电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的特性。

（B）

A功率特性B一次调频频率特性

C二次调频频率特性D调节特性

12.调差系数δ〉0时为调差系数，调节特性为。

（A）

A正，下倾B负，下倾

C正，上翘D负，上翘

13.发电机并列操作中，当相角差较小时，冲击电流主要为。

（A）

A有功电流分量B无功电流分量

C空载电流分量D短路电流分量

14.调速器通常分为机械液压调速器和调速器。

（C）

A电子液压调速器B电机液压调速器

C电气液压调速器D电瓶液压调速器

15.对励磁系统进行分析，首先要求写出控制系统各个单元的。

（B）

A饱和函数B传递函数

C换算关系D电压方程

二、多项选择题。

（每题2分，共10分）

1.与无限大母线并联运行的机组，调节它的励磁电流不改变。

（ACE）

A发电机有功功率的数值B发电机无功功率的数值

C功率因数角φD功率角δ

E发电机端电压

2.与无限大母线并联运行的机组，调节它的励磁电流可以改变。

（BE）

A发电机有功功率的数值B发电机无功功率的数值

C发电机端电压D功率因数角φ

E功率角δ

3.励磁调节器中的辅助控制对具有极重要的作用。

（ABCE）

A提高系统稳定B提高励磁系统稳定性

C保护发电机的安全运行D保护备用电源的安全运行

E保护变压器的安全运行

4.控制调频器的信号的基本形式有。

（ACD）

A比例调节B幅值调节

C积分调节D微分调节

E脉冲调节

5.负荷的变化必将导致电力系统频率的变化，由于电力系统本身是一个惯性系统，所以对频率的变化起主要影响的是负荷变动的第一种分量。

（BC）

A第一种分量B第二种分量

C第三种分量D第四种分量

E第五种分量

6.同步发电机励磁控制系统的主要任务是。

（ABD）

A电压控制B提高并联运行稳定性

C恢复频率稳定D控制无功功率分配

E增加有功出力

7.在电力系统中从硬件方面看，自动装置的系统结构形式有：

。

（BCDE）

A监测系统B微型计算机系统

C集散控制系统D现场总线系统

E工业控制机系统

8.励磁自动控制系统常用的几种指标有。

（BE）

A上升速度B超调量

C顶值时间

9.滑差角频率

小于某一值，相当于。

（BC）

A脉动电压周期

小于某一值B脉动电压周期

大于某一值

C频率差

小于某一值D频率差

大于某一值

E频率差

等于某一值

10.准同期并列的理想条件是。

（ABCE）

A两侧电压频率相等B两侧电压幅值相等

C两侧电压相角差为零D两侧短路容量为差为零

E合闸冲击电流为零

11.DCS系统是计算机网络技术在工业控制系统发展的产物，整个系统的组成包括。

（ADE）

A上位机B录波器

C工控机D数据采集测控站

E通信线路

12.交流采样的电量计算包括

：

。

（ABCDE）

A电压量计算B电流量计算

C有功功率计算D无功功率计算

E功角的计算

13.防止自动低频减载装置误动作的措施有：

。

（ABD）

A采用自动重合闸B引入电压过低闭锁

C引入压力闭锁D引入频率急剧变化率闭锁

E引入瓦斯保护

14.电力系统的频率和有功功率调节系统，主要的组成环节包括。

（BCDE）

A电容器B调速器

C发电机组D电网

E原动机

三、填空题（每空1分，共10分）

1.静止励磁系统中发电机的励磁电源不用励磁机。

2.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唯一表示。

3.励磁顶值电压是励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压值。

4.自动装置正常工作，除了必须要有硬件外，还需要软件支持。

5.集散系统整个系统由若干个数据采集测控站和上位机及通信线路组成。

6.同步发电机组并列操作过程中，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1～2倍的额定电流。

7.同步发电机在空载额定电压情况下，当电压给定阶跃响应为±10%时，发电机电压超调量应不大于阶跃量的50%。

8.采样定理是采样过程中所遵循的基本定律。

9.励磁系统稳定器的作用是改善系统的阻尼特性。

10.自同期并列方式不能用于两个系统间的并列操作。

11.在远距离输电系统中，励磁调节器按电压偏差比例调节会引起低频振荡。

12.当系统发生功率缺额、频率降低时，由于水轮发电机启动较快，所以在电力系统中把它作为紧急投入运行之用。

13.当系统机组输入功率与负荷功率失去平衡而使频率偏离额定值时，控制系统必须调节机组的出力，以保证电力系统频率的偏移在允许范围之内。

14.频率低于45HzHz时，就有“电压崩溃”的危险。

15.电网运行中母线电压的幅值、频率和相角这三个参数常被指定为运行母线的状态量。

16.自动并列装置中频率差测量部分判别

和

间频率差值大小，作为是否需要调速的依据。

17.调度在确定各发电厂的发电计划和安排调频任务时，一般将运行电厂分为调频厂、调峰厂和带基本负荷的发电厂三类。

18.在选择解列点时，应尽量保持解列后各部分系统的功率平衡，以防止频率、电压急剧变化。

19.对于高温高压的火电厂，频率低于46-46.5Hz时，厂用电已不能正确工作。

20.发电机的调节特性是指发电机转子电流与无功负荷电流的关系。

21.自动并列装置中频率差控制任务由频率差测量和调节量控制两部分组成。

22.频率调节或调节发电机组转速的基本方法是改变单位时间内进入原动机的动力元素。

23.自动低频减载装置一般应根据最不利的运行方式下发生事故时，实际可能发生的最大功率缺额来考虑。

24.当同步发电机突然零起升压时，自动电压调节器应保证其端电压超调量不得超过额定电压定值的15%，调节时间不应大于10S，电压摆动次数不超过3次。

25.在实行解列操作时，必须注意功率平衡问题。

26.自动低频减载末级的启动频率以不低于46-46.5Hz为宜。

27.发电机的调节特性是指发电机转子电流与无功负荷电流的关系。

28.自动并列装置中频率差测量部分判别

和

间频率差值大小，作为是否需要调速的依据。

29.日负荷曲线中全天不变的基本负荷由带基本负荷的发电厂承担，这类电厂一般为经济性能好的高参数火电厂、热电厂及核电厂。

30.自动低频减载装置一般应根据.最不利的运行方式下发生事故时，实际可能发生的最大功率缺额来考虑。

四、名词解释（每题3分，共15分）

等微增率原则：

就是按微增率相等的原则来分配负荷运行的发电机组，这样就可使系统总的燃料消耗（或费用）为最小。

自然调差系数：

当调差单元退出时其固有的无功调节特性也是下倾的。

电力系统负荷的功率-频率特性：

有功负荷随频率而改变的特性，是负荷的静态频率特性。

励磁稳定器：

将发电机转子电压（或励磁机励磁电流）微分再反馈到综合放大单元的输入端参与调节。

这种并联校正的转子电压负反馈网络称为励磁稳定器。

频率联络线功率偏差控制TBC：

即按频差又按联络线路交换功率调节，最终维持各地区电力系统负荷波动就地平衡的方式。

五、简答题（每题5分，共25分）

1.简述同步发电机的励磁系统两个组成部分及各部分的作用。

同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成，

励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流；

励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。

2.简述电力系统自动装置的主要结构形式。

微型计算机系统

工业控制计算机系统

集散控制系统和现场总线系统

3.简述发电机调节特性的类型及其特点

>0为正调差系数，其调节特性下倾，即发电机端电压随无功电流增大而降低。

<0为负调差系数，其调节特性上翘，发电机端电压随无功电流增大而上升。

=0称为无差特性，这时发电机端电压恒为定值。

4.简述电力系统低频振荡产生的原因。

1）励磁调节器按电压偏差比例调节；

2）控制系统具有