电力系统自动装置原理复习思考题.docx

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电力系统自动装置原理复习思考题

复习思考题

第二章同步发电机的自动并列

一、基本概念

1、并列操作，2、准同期并列，3、自同期并列，4、并列同期点，5、滑差、滑差频率、滑差周期，6、恒定越前相角准同期并列，7、恒定越前时间准同期并列，8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压。

二、思考题

1、同步发电机并列操作应满足什么要求？

为什么？

2、同步发电机并列操可以采用什么方法？

3、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？

为什么？

4、为什么准同期并列产生的冲击电流小？

5、什么是同步发电机自同期并列？

有什么特点？

适用什么场合？

为什么？

6、为什么自同期并列产生很大的冲击电流？

7、滑差、滑差频率、滑差周期有什么关系？

8、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？

9、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？

10、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？

11、为什么频率差过大时发电机可能并列不成功？

12、合闸脉冲为什么需要导前时间？

13、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？

14、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？

15、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？

16、如何利用线性整步电压来实现对频差大小的检查？

说明工作原理。

17、为什么说实际线性整步电压的最大值、最小值不与相角的零度、180度对应？

18、在数字式自动并列装置中，可采用哪几种方法检测频率差？

说明各种检测方法的工作原理。

19、在数字式自动并列装置中，可采用哪几种方法检测电压差？

说明各种检测方法的工作原理。

20、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。

21、在自动准同期并列的过程中，

（1）滑差角频率为常数，

（2）滑差角频率等速变化，（3）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？

实时相角差又分别如何计算？

写出其各种情况下的计算公式。

22、在数字式自动并列装置中，如何通过比较本计算点的相角与最佳导前合闸相角的关系，寻找发出合闸脉冲的时机？

三、综合分析题

1、用相量图分析不满足理想准同期条件时冲击电流的性质和产生的后果。

2、已知发电机准同期并列允许压差为额定电压的5%，允许频差为额定频率的0.2%，并列断路器的合闸时间为0.2s。

问如图所示正弦整步电压是否满足压差和频差条件？

3、根据实时相角差的求取方法，推导实时相角差的计算公式（2-22）。

第三章同步发电机励磁自动控制系统

一、基本概念

1、励磁系统，2、发电机外特性，3、励磁方式，4、励磁调节方式，5、自并励励磁方式，6、励磁调节器的静态工作特性，7、发电机的调节特性，8、调差系数，9、强励，10、强励倍数，11、励磁电压响应比，12、灭磁，13、同步发电机的进相运行，14、移相触发单元的同步信号，15、发电机失磁，励磁调节器的调差单元，16、逆变灭磁，17、磁通限制器。

二、思考题

1、同步发电机励磁自动调节的作用是什么？

2、同步发电机的励磁系统通常包括哪两部分？

3、对同步发电机励磁自动调节的基本要求是什么？

4、同步发电机的励磁方式有哪几种？

各有何特点？

5、何谓起励？

通常有哪几种起励方式？

6、同步发电机有哪几种励磁调节方式？

有何根本区别？

7、何谓复式励磁和相位复式励磁？

有何区别？

8、励磁系统中可控硅整流电路的作用是什么？

9、在三相半控桥式整流电路中，对晶闸管的触发脉冲有何要求？

10、在三相全控桥式整流电路中，对晶闸管的触发脉冲有何要求？

11、三相全控桥式整流电路，可以工作在哪几个工作状态？

各对控制角有何要求？

各起何作用？

12、何谓三相全控桥式整流的逆变？

实现逆变的条件是什么？

13、半导体励磁调节器有哪些主要单元？

各单元有何作用？

14、在半导体励磁调节器中，对测量比较单元有何要求？

相应的测量比较单元主要由几个环节构成？

15、移相触发单元中同步环节的主要作用是什么？

16、根据励磁调节器的静态工作特性，分析励磁调节器是如何具有维持机端电压保持不变的能力？

17、何谓自然调差系数？

有何特点？

18、励磁调节器静态特性调整的内容有哪些？

如何实现？

19、在励磁调节器中为何要设置调差单元？

20、平移发电机的外特性有何作用？

21、为何负调差特性的发电机在机端不能直接并联运行而经变压器后允许并联呢？

22、何谓强励？

强励的基本作用是什么？

衡量强励性能的指标是什么？

23、何谓灭磁？

常见的灭磁方法有哪几种？

24、微机型励磁调节器主要由哪几个部分构成？

各部分有何作用？

25、微机型励磁调节器的主程序主要包括哪些功能模块？

完成这些功能任务在时间开销上有何要求？

26、在数字式励磁调节器软件的中断服务程序中，主要包括哪几个中断服务程序？

简单说明各程序的作用。

27、

三、综合分析题

1、分析励磁调节对同步发电机运行的影响。

2、画出同步发电机战斗励磁调节器的基本框图，并说明各装置的主要作用。

3、画出交流励磁机经静止晶闸管供电的励磁方式原理接线图，并简要说明这种励磁方式的特点。

4、画出同步发电机自并励励磁方式原理接线图，并简要说明这种励磁方式的特点。

5、画出比例型励磁调节器的基本原理框图，并说明各部分的作用。

6、画出半导体励磁调节器的基本原理框图，并分析机端电压因某种原因突然下降时，框图中各环节的输出变化情况。

7、画出半导体励磁调节器各单元的工作特性，并合成出励磁调节器的静态工作特性。

8、分析为何两台正调差特性的发电机在机端可以直接并联运行，稳定无功功率的分配。

9、分析为何负调差特性的发电机在机端不可以直接并联运行，不能稳定无功功率的分配。

10、分析为何机端直接并联运行的发电机，无差特性的发电机不得多于一台。

11、某励磁系统的励磁电压的上升曲线如图3-12所示，已知：

Sabd=Sabc=A，发电机的额定励磁电压为UEF0，励磁电压响应比。

12、试对微机型（数字式）励磁调节器和模拟型励磁调节器的性能特点作简单比较。

13、在数字式励磁调节器中，如何获取三相全控桥整流电路的同步电压信号？

试分析说明之。

14、在数字式励磁调节器中，如何形成三相全控桥整流电路的六相触发脉冲？

试分析说明之。

15、说明数字式励磁调节器中数字/脉冲移相接口电路的构成，分析移相原理并推导六相触发脉冲控制角α的算法。

16、试分析说明PID调节算法中，比例（P）调节、积分（I）调节和微分（D）调节的各个作用。

17、试分析数字式励磁调节器中，最大励磁限制功能的算法原理并画出程序流程框图。

18、试分析数字式励磁调节器中，最小大励磁限制功能的算法原理并画出程序流程框图。

19、分析说明提高数字式励磁调节器工作可靠性的有哪些主要措施？

20、在数字式励磁调节器中，诊断TV是否断线或缺相的方法有哪些？

试分别说明之。

第四章励磁控制系统的动态特性

一、思考题

1、我国大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件（GB7409-1987）对同步发电机动态响应的技术指标有何规定？

2、交流励磁机AC-I与I型模型的主要区别是什么？

3、何谓励磁系统稳定器？

结合励磁系统稳定器电路说明其作用？

4、电力系统发生低频振荡的起因是什么？

如何改善电力系统稳定性？

第五章电力系统频率及有功功率的自动调节

一、基本概念

1、负荷的频率调节效应，2、负荷的频率调节效应系数，3、发电机的功率-频率特性，4、发电机组的功率-频率特性调差系数，5、电力系统一次调频，6、调速器的同步器或调频器，7、汽容影响，8、水锤效应，9、电力系统二次调频，10、等微增率，11、等微增率法则。

二、思考题

1、电力系统频率发生变化的原因是什么？

说明频率变化的过程。

2、现代电力系统在实现有功功率平衡运行方面具有哪些优点？

3、电力系统实现二次调频有哪些方法？

各有何优缺点？

4、电网调度自动化系统中，自动发电控制（AGC）软件的主要任务有哪些？

说明AGC的工作原理。

三、综合分析题

1、以两台发电机并联运行的情况，说明功率-频率调差特性与机组间有功功率分配的关系。

2、分析说明电力系统是如何实现一次调频的。

3、结合图5-10说明机械液压调速器的工作原理，并分析在机组并网运行时同步器动作产生的作用是什么。

4、分析推导单区域电力系统的频率调节系统传递函数。

解释电力系统频率变化的过程，以及当负荷功率增加时电力系统如何进行功率的平衡。

5、某系统发电机的出力保持不变，负荷调节效应系数K值不变，投入相当于30%负荷与切除相当于30%负荷的发电功率，此两种情况下系统的稳定频率是否相等？

试说明之。

第六章电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置

一、基本概念

1、电力系统的动态频率特性，2、频率崩溃现象，3、电压崩溃现象

二、思考题

1、接入自动低频减载装置的最大负荷功率如何确定？

2、说明按选择性确定频率级差时，频率级差如何确定？

3、当电力系统由于有功功率平衡遭到破坏而引起频率发生变化时，决定频率随时间变化的主要因素有哪些？

电力系统自动装置复习题

一、填空

1、电力系统自动装置包括（同步发电机自动并列）装置，（同步发电机励磁自动）装置，（自动低频减载）装置和（控制自动调节）装置等。

2．将一个周期性变化的电压分解为傅里叶级数时，a0表示该电压的（直流）分量，an表示该电压n次谐波的（实）部，bn表示该电压n次谐波的（虚）部。

3、同步发电机组并列时应遵循两个原则：

一是并列时（冲击电流）要小，其瞬时最大值不得超过待并发电机额定电流的（1-2）倍；二是并列后应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。

4、同步发电机的并列方法可分为（准同期）并列和（自同期）并列两种。

5、发电机并列的理想条件是（频率）相等、（电压幅值）相等，（相角差）为零。

6、检测并列条件的电压通常称为整步电压。

目前常用的整步电压有（线性）整步电压和（正弦）整步电压，线性整步电压又可分为（半波）线性整步电压和（全波）线性整步电压。

7、准同期并列装置发出合闸脉冲的提前量有恒定越前（时间）和恒定越前（相角）两种。

8、自动准同期装置的控制单元有（频率差）控制单元、（电压差）控制单元和（合闸信号）控制单元。

9、同步发电机励磁自动控制系统由（励磁调节器）和（励磁功率单元）两部分组成，它们与（同步发电机）一起组成闭环控制系统。

10、励磁系统中调差单元的作用是提高励磁系统的（无功调差）系数，以便调整并联运行发电机的（无功）功率分配。

11、电力系统频率及有功功率调节实质是调节发电机的输入功率。

发电机的输入功率增大时，系统频率及输出的有功功率将（增大）；发电机的输入功率减小时，系统频率及输出的有功功率将（减小）。

12、在多台发电机并联系统中，当系统的无功负荷波动时，无功调差系数δ较小的发电机承担的无功波动量的标幺值（较大），无功调差系数δ较大的发电机承担的无功波动量的标幺值（较小）。

13、在多台发电机并联系统中，当系统的有功负荷波动时，有功调差系数R*较小的发电机承担的有功波动量的标幺值（较大），有功调差系数R*较大的发电机承担的有功波动量的标幺值（较小）。

14、电力系统（频率）的调节及（有功）功率的分配是通过调速器来实现的。

目前常用的调速器有（机器液压）调速器、（模拟电液）调速器和（数字电液）调速器。

二、单项选择题（每题只有一个正确答案）

1、香农采样定理指出，要使采样后的数字信号能较好地恢复原来的模拟信号，必须使采样频率大于模拟信号最高频率的（B）倍。

A．1；B．2；C．3。

2、同步发电机并列时，要求冲击电流最大值不超过发电机额定电流的（A）倍。

A．1~2；B．2~3；C．3~4。

3、同步发电机的主要并列方式是（C）并列。

A．自同期；B．全同期；C．准同期。

4、准同期并列（B）偏离理想并列条件。

A．不允许；B．允许适当；C．有时允许。

5、自同期并列，并列时发电机（B）励磁电流。

A．要加；B．不加；C．加一定的。

6、发电机端电压与电网电压的的滑差角频率越大，正弦整步电压的周期就（B）。

A．越长；B．越短；C．越稳定。

7、与正弦整步电压最小值所对应的相角差等于（B），n=0，1，2，3…

A．π；B．2nπ；C．2nπ+π。

8、线性整步电压不包含（C）信息。

A．频率差；B．相角差；C．电压幅值差。

9、励磁功率单元向发电机转子提供（B）。

A．交流励磁电流；B．直流励磁电流；C．交流励磁电压。

10、发电机励磁系统的主要功能是控制发电机的端电压和并联机组之间的（B）功率分配。

A．有功；B．无功；C．视在。

11、大型发电机组通常采用（C）励磁系统。

A．直流励磁机；B．交流励磁机；C．静止。

12、发电机励磁系统的自然无功调差率一般（A）。

A．小于1；B．大于1；C．等于1。

13、并联运行的发电机组的无功调差系数δ必须（B）。

A．小于0；B．大于0；C．等于0。

14、在多台发电机并联系统中，若希望系统的无功负荷波动时，各台发电机无功电流波动量的标幺值相等，要求各台发电机的无功调差系数（C）。

A．小于零；B．大于零；C．大于零且相等。

15、由电力系统负荷的功率-频率特性可知，当系统频率下降时，系统负荷将（B）。

A．升高；B．下降；C．不变。

16、由发电机组的功率-频率特性可知，当机组输出的有功功率增加时，机组端电压的频率将（B）。

A．升高；B．下降；C．不变。

17、增大发电机的（C），发电机的端电压将升高。

A．输入功率；B．转速；C．励磁电流。

18、增大发电机的（A），发电机端电压的频率将升高。

A．输入功率；B．励磁电压；C．励磁电流。

19、在多台发电机并联系统中，若希望系统的有功负荷波动时，各台发电机承担的有功波动量的标幺值相等，要求各台发电机的有功调差系数R*（C）。

A．小于零；B．大于零；C．大于零且相等。

20、发电机组调速器的作用是控制发电机端电压的频率和并联机组之间（A）功率的分配。

A．有功；B．无功；C．视在。

21、发电机组调速器的作用是控制发电机端电压的（C）和并联机组之间有功功率的分配。

A．电压；B．电流；C．频率。

22、电力系统自动低频减载装置的作用是，当系统出现大事故，功率缺额超出热备用的调节能力时，自动切除部分负荷，使系统（C）维持在允许范围。

A．电压；B．功率；C．频率。

23、（C）用于电力系统频率及有功功率的自动调节。

A．并列装置；B．励磁系统；C．调速器。

24、电力系统自动低频减载装置的作用是，当系统出现大事故，功率缺额超出热备用的调节能力时，自动（B）。

A．切除部分发电机；B．切除部分负荷；C．提高发电机的频率。

三、简答题

1、同步发电机并列应遵循哪两点原则？

答：

1）并列时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值应不超过待并发电机额定电流的1~2倍。

2）并列后，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。

2、准同期并列装置的主要控制单元有哪些？

简述各单元的的任务（或功能）是什么？

答：

准同期并列装置有频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元。

频率差控制单元的任务是检测发电机端电压与电网电压的滑差角频率，调节待并发电机的转速，使发电机端电压的频率接近于电网频率；电压差控制单元的功能检测发电机端电压与电网电压的电压差，调节发电机端电压，使发电机端电压与电网电压的电压差小于规定的允许值；合闸信号控制单元的任务是检查并列条件，当待并发电机的频率和电压都满足并列条件时，选择合适的时间发出合闸信号，使并列瞬间发电机端电压与电网电压的相角差接近于零或小于允许值。

3、简述同步发电机励磁系统的任务。

答：

同步发电机励磁系统的任务有：

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稳定性；4）改善电力系统的运行条件；5）实现水轮发电机组强行励磁的要求。

4、简述同步发电机常用励磁系统的种类。

答：

同步发电机常用励磁系统的种类有：

1）直流励磁机励磁系统；2）交流励磁机励磁系统；3）静止励磁系统。

5、试画自励直流励磁机励磁系统原理接线图，并简述其原理和应用场合。

答：

自励直流励磁机励磁系统原理接线图如图所示。

发电机转子绕组的励磁电流IE由直流励磁机DE提供。

直流励磁机的励磁绕组EEW的励磁电流IEE由直流励磁机定子和励磁调节器共同提供，励磁调节器可对发电机的励磁电流进行自动调节，而调节电阻RC则可对发电机的励磁电流进行手动调节。

这样可以减小励磁调节器的容量。

一般只能用于小型发电机上。

6、试画出静态励磁系统原理接线图，并简述其原理和应用场合。

答：

静止励磁系统原理接线图如图所示。

励磁电源由机端变压器T提供，通过励磁调节器控制三相全控桥VS的触发角来控制发电机的励磁电流。

适用于大型发电机组。

四、解析题（3小题，共30分）

1、设并列条件已经满足，但错过了合闸时机，问下次合闸还需要多少时间？

设滑差角频率ωs*分别为0.42×10-2、2×10-6，试分析最快与最慢两种情况。

并说明自动装置如何久等的问题？

解根据滑差角频率ω×10-2、2×10-6，求得对应的滑差周期

即下次合闸时机分别还需要4.76秒和1.00×104秒。

可见，后者的等待时间太长。

解决的办法是适当增大滑差角频率ωs，即适当增大频差fs。

2、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。

两台机的额定功率因数均为，励磁调节器的调差系数均为。

现在系统无功功率增加20%。

1）分别求1、2号机的额定无功功率QG1N和QG2N；

2）求母线电压波动量标幺值△U*；

3）求1、2号机无功负荷波动量的标幺值△QG1*、△QG2*及有名值△QG1、

△QG2。

解1）1、2号机的额定无功功率QG1N和QG2N分别为

2）母线电压波动量标幺值为

3）1、2号机的无功负荷波动量标幺值分别为

1、2号机的无功负荷波动量有名值分别为