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电力系统自动装置原理复习题库

总复习题库

前言第一章自动装置及其数据的采集处理

一、选择题

1、我国电网的额定频率为（）。

A.45HzB.48HzC.50HzD.60Hz

2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（）。

A.频率和相角B.相角和电压幅值

C.电压幅值和频率D.电压幅值、频率和相角

3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（）。

A.保证电能质量B.提高系统运行经济性

C.提高系统运行安全性D.提高事故处理能力

4、衡量电能质量的重要指标是（）。

A.有功电度和无功电度B.功率因数

C.电压、频率和波形D.有功功率、无功功率

二、填空题

1、电力系统自动控制大致分为：

电力系统自动监视和控制、电厂动力机械自动控制、电力系统自动装置和电力安全装置等。

2、电力系统自动监视和控制的主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。

3、电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。

4、电力系统自动装置有两种类型：

自动调节装置和自动操作装置。

5、在电力系统中，电压和频率是电能质量的两个主要指标。

6、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。

7、采样过程：

对连续的模拟信号x（t），按一定的时间间隔Ts，抽取相应的瞬时值。

Ts的大小决定了采样信号的质量和数量，Ts称为采样周期。

8、采样周期Ts决定了采样信号的质量和数量。

9、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。

10、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。

第二部分同步发电机的自动并列

一、选择题

1、同步发电机自动并列装置是一种（）。

A.自动操作装置B.安全自动装置C.自动调节装置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.准同期C.同周期D.非同期

3、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％D.15％~20％

4、准同期并列的实际条件中，对频率差的要求是不大于（）。

A.0.1～0.25HzB.0.25～0.4HzC.0.4～1.0HzD.1.0～2.0Hz

5、不属于自动准同期并列装置检测和控制条件的是（）。

A.相角差B.频率C.相序D.电压幅值

6、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。

（）

A.异步运行，短B.同步运行，长

C.异步运行，长D.同步运行，短

7、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（）。

A.矢量差的模B.矢量差C.幅值与额定电压的差D.幅值差

8、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

9、按提前量的不同，准同期并列装置可分为恒定越前相角和（）。

A.恒定越前时间B.恒定越前频率C.恒定越前功率D.恒定越前电压

二、填空题

1、电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可以表示为：

。

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：

或

（即频率相等）、

（即电压幅值相等）、

（即相角差为零）。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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、并列操作的意义

答：

⑴随着负荷的波动，系统中发电机运行的台数在不同的改变；

⑵当系统发生某些事故的时候，常要求将备用发电机组迅速投入电网运行；

⑶由于某些原因，解列运行的电网需要联合运行，这就需要两个电网之间实行并列操作。

可见，在电力系统运行中，并列操作时较为频繁的。

2、同步发电机组并列时遵循什么原则？

答：

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1~2倍的额定电流；⑵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。

四、计算题

1、教材P29例2-1

2、已知待并发电机组电压

伏，系统电压

伏。

试求：

⑴试画出t=0时电压矢量图；⑵计算相角差首次等于零时的t；⑶若整定导前时间tad=0.2秒，计算合闸命令发出时刻的t和对应的导前角；⑷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

V，

V，t=0时，

的相角为0，

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、P187课后作业题2-4

旋转坐标系中发电机的模型方程（Park方程）如下：

磁链方程

电压方程

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，

。

已知：

，

，

，

。

假定恒同步转速、恒励磁，求发电机并入电网后的电流暂态过程。

答：

可得：

有特征方程：

则有

代入初始条件

，则有：

所以有：

时间响应曲线如下所示：

第三章同步发电机励磁自动控制系统

一、选择题

1、同步发电机励磁自动调节器是一种（）。

A.自动调节装置B.继电保护装置

C.自动操作装置D.安全自动装置

2、同步发电机并网稳态运行时，调节励磁电流的大小将影响发电机输出的（）。

A.电压和有功功率B.频率和有功功率

C.电压和无功功率D.频率和无功功率

3、对同步发电机励磁电流的基本要求是（）。

A.直流电流且恒定B.交流电流且可调

C.直流电流且可调D.交流电流且恒定

4、同步发电机的励磁电流是（）。

A.可调的直流电流B.恒定的交流电流

C.恒定的直流电流D.可调的交流电流

5、励磁功率单元向同步发电机转子提供（）。

A.直流电流B.交流电流C.交流电压D.任何电压

6、下列四种类型的励磁调节器：

①半导体型，②机电型，③电磁型，④微机型，按时间发展顺序排列应为（）。

A.①④③②B.①③④②C.②③①④D.④①③②

7、同步发电机的励磁系统主要由以下两部分组成（）。

A.同步发电机和励磁变压器B.励磁机和励磁变压器

C.励磁功率单元和励磁调节器D.主励磁机和副励磁机

8、无刷励磁取消了转子滑环，下面的励磁方式中，属于无刷励磁的是（）。

A.自并励励磁方式

B.直流励磁机供电的励磁方式

C.交流励磁机经旋转二极管整流的励磁方式

D.交流励磁机经静止二极管整流的励磁方式

9、为提高励磁响应速度，交流主励磁机的频率一般为（）。

A.50HzB.100HzC.400HzD.1000Hz

10、用于大型发电机组的励磁系统主要是（）。

A.直流励磁机B.交流励磁机C.静止励磁D.旋转励磁

11、励磁调节器由基本控制和辅助控制两大部分组成，属于基本控制的是（）。

A.电力系统稳定器B.综合放大单元

C.励磁系统稳定器D.励磁限制单元

12、最简单的励磁调节器的调节方式是（）。

A.微分调节B.比例调节C.比例微分调节D.比例积分调节

13、三相全控整流桥带大电感负载情况下，控制角为900时其直流输出电压波形及其与横坐标轴围成的面积，具有以下特点（）。

A.波形瞬时值有正有负，正面积比负面积大

B.波形瞬时值有正有负，正负面积相等

C.波形瞬时值都为正

D.波形瞬时值都为负

14、能保证三相半控桥式整流电路输出电压波形连续的触发控制角的范围是（）。

A.0°~30°B.0°~60°C.60°~120°D.90°~120°

15、励磁顶值电压是励磁功率单元在强励时可能提供的最高电压，该值与额定励磁电压之比称为强励倍数，其值一般为（）。

A.1~1.5B.1.6~2C.2~2.5D.2.6~3

二、填空题

1、电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配。

2、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。

3、整个励磁自动控制系统是由同步发电机、励磁功率单元及励磁调节器构成的一个反馈控制系统。

4、同步发电机励磁控制系统的两个基本任务：

电压控制、实现无功功率的合理分配

5、励磁系统分为直流励磁机系统、交流励磁机系统和静止励磁（自并励）系统。

6、励磁调节器静特性的调整包括调差系数调整和外特性的平移。

7、具有负调差特性的机组不能在公共母线上并联运行，两台无差调节特性的机组不能并联运行。

三、简答题

1、同步发电机励磁控制系统的任务是什么？

答：

（1）电压控制：

电力系统在正常运行时，负荷总是经常波动的，同步发电机的功率也就发生相应变化。

随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节以维持机端或者系统中某一点的电压在给定的水平。

（2）控制无功功率的分配：

电厂输出无功电流与它的母线电压有关，改变其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功率。

因此，同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。

（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。

四、计算分析题

1、教材P74例题3-1

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0.05。

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？

解：

1号机额定无功功率

2号机额定无功功率

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

各机组无功负荷波动量

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。

母线上的电压降低了0.01UN。

2、教材P75例题3-2

某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机组的额定功率为25MW，2号机组的额定功率为50MW。

两台机组的额定功率因数都是0.85。

1号机组的调差系数为0.04，2号机组的调差系数为0.05。

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15%，问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？

3、P187课后题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？

解：

1号机额定无功功率

1号机额定视在功率：

（MVA）

2号机额定无功功率：

（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：

∴1号机承担无功功率的全部增量9.3Mvar，母线电压保持不变，即

。

当电厂无功增量为总无功容量的60％时：

∴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

。

第五章电力系统频率及有功功率的自动调节

一、选择题

1、电力系统频率和有功功率自动调节的目的是（）。

A.在系统事故状态下阻止频率下降

B.在系统各种情况下阻止频率下降

C.在系统事故状态下维持频率在额定值

D.在系统正常运行状态下维持频率在额定值

2、并联运行的机组，欲保持稳定运行状态，各机组的频率需要（）。

A.相同B.稳定C.各不相同D.一部分相同，一部分不同

3、如果保持原负荷不变，另外再增加一定数量的白炽灯负荷，则负荷的调节效应系数会（）。

A.不变B.减小C.增大D.不确定

4、一般情况下，电力系统负荷调节效应系数K的大小为（）。

A.0～1B.1～3C.3～5D.5～7

5、下列哪种情况会引起电力系统频率增加?

（）。

A.减少发电机无功出力B.减少发电机有功出力

C.增加发电机无功出力D.增加发电机有功出力

6、电力系统频率低于额定频率运行时，反映电力系统的（）。

A.有功功率供过于求B.有功功率供不应求

C.无功功率供过于求D.无功功率供不应求

7、电力系统频率高于额定频率运行时，反映电力系统（）。

A.有功功率供过于求B.有功功率供不应求

C.无功功率供过于求D.无功功率供不应求

8、造成电力系统频率上升的原因是（）。

A.无功功率过剩B.无功功率不足C.有功功率过剩D.有功功率不足

9、造成电力系统频率下降的原因是（）。

A.无功功率过剩B.无功功率不足C.有功功率过剩D.有功功率不足

10、电力系统发生有功功率缺额时，系统频率会（）。

A.不变B.升高C.降低D.无法判断

11、设某台汽轮发电机与无穷大系统并列运行，当调节该汽轮机进汽门大小时，可改变该发电机组输出的（）。

A.电压B.频率C.有功功率D.无功功率

12、电力系统频率的调整是指（）。

A.频率的一次调整

B.根据频率偏差进行的二次调整

C.根据日负荷计划曲线进行的二次调整

D.频率的一次调整和根据频率偏差进行的二次调整

13、承担电力系统频率二次调整任务的发电厂称为（）。

A.基荷电厂B.调峰电厂C.调频电厂D.补偿电厂

14、有功负荷的静态频率特性曲线是（）。

A.单调上升的B.单调下降的C.水平直线D.垂直直线

15、调速系统的迟缓现象，可用迟缓率（或称不灵敏度）ε来描述，实用中迟缓率ε（）。

A.取值大小与运行无关B.越大对运行越有利

C.越小对运行越有利D.取值适中对运行更有利

二、填空题

1、在稳态条件下，电力系统的频率是一个全系统一致的运行参数。

2、系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致，因此调频与有功功率调节是不可分开的。

3、电力系统频率的变化，对生产率以及发电厂间的负荷分配都有直接的影响。

4、发电机组的转速调整是由原动机的调速系统来实现的。

5、调度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。

6、电力系统中实现频率和有功功率自动调节的方法有：

主导发电机法、同步时间法和联合自动调频法。

7、联合电力系统调频方式包括：

恒定频率控制、恒定交换功率控制和频率联络线功率偏差控制。

8、电力系统的频率调节涉及系统中有功功率平衡和潮流分布。

三、简答题

1、电力系统自动调频的任务是什么？

对调频系统有哪些要求？

答：

电力系统自动调频的任务主要是对系统的频率进行监视和控制，及时调整发电机组的出力，使系统的有功功率达到新的平衡，保证系统频率在规定范围内。

此外，在满足频率质量的前提下，还要考虑如何使发电成本最小，即按经济原则在电厂和机组间分配有功负荷，以达到电力系统的经济运行。

调频系统应有足够的调整容量、调整精度和调整速度。

2、什么是电力系统负荷的功率—频率特性？

什么是发电机组的功率—频率特性？

电力系统的频率特性是什么？

答：

（1）负荷的功率—频率特性：

当系统频率发生变化的时候，整个系统的有功负荷也要随着改变。

这种有功负荷随着频率而改变的特性就叫做负荷的功率—频率特性，也是负荷的静态频率特性。

（2）当系统的负荷变化引起频率改变时，发电机组调速系统工作，改变原动机进汽量（或者进水量），调节发电机的输入功率以适应负荷的需要。

通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率变化的关系称为发电机组的功率—频率特性或者调节特性。

（3）发电机组的功率—频率特性与负荷的功率—频率特性的交点就是电力系统频率的稳定运行点，也就是电力系统的频率特性。

四、计算题

1、参照教材P103例题5-1、5-2

某电力系统中，与f成0次方、1次方、2次方及3次方成比例的负荷分别占30%、40%、10%和20%，且当f=50Hz时系统总的有功负荷为3200MW（包括有功网损）。

试求：

⑴当f=47Hz时，负荷变化的百分数及相应的KL和KL*；

⑶若f=50Hz时，此系统总的有功负荷为3600MW（包括有功网损），则上述两种情形的KL又是多大？

解：

⑴当f=47Hz时，

由式（5-4）可以求出当频率下降到47Hz时系统的负荷为：

则

于是

即此时，频率每降低1Hz，系统负荷相应减少74.8MW。

⑵当

时，系统的KL*值不变，则有

即此时，频率每降低1Hz，系统负荷相应减少74.8MW。

2、参照教材P163例题5-3

设A、B两区域系统通过联络线相连，两系统的单位调节功率A=B=1250MW/Hz，它们的负荷增量分别是PLA=100MW，PLB=50MW。

在下面三种情况下，①A、B系统均装设按频率及联络线路功率调整的自动调频；②A系统有自动调频，B系统无自动调频；③A、B系统均无自动调频。

求

、

、

和

。

解：

⑴A、B系统均按调节准则

自动调频时，

⑵A系统均按调节准则

自动调频，B系统无二次调频时，

⑶A、B系统无二次调频时，

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、选择题

1、属于电力系统安控装置的是（）。

A.自动低频减载装置B.自动准同期装置C.励磁调节器D.调速器

2、自动低频减载装置是电力系统在（）。

A.事故情况下解决有功功率缺额的一种技术措施

B.正常情况下解决有功功率缺额的一种技术措施

C.事故情况下解决无功功率缺额的一种技术措施

D.正常情况下解决无功功率缺额的一种技术措施

3、系统频率崩溃的主要原因是（）。

A.发电机失磁B.系统振荡

C.继电保护拒动或误动D.厂用电输出功率随频率下降

4、低频减载装置正确地全部切除所挂接的负荷之后，电力系统频率通常会（）。

A.大于50HzB.等于50Hz

C.在恢复频率附近D.在末级动作频率附近

5、电力系统出现较大有功缺额并立即切除部分负荷后，一定会出现的现象是（）。

A.频率上升B.频率继续下降

C.频率不升不降D.频率变化率减缓

6、自动低频减载装置动作后希望系统频率恢复到（）。

A.49.5Hz以下B.49.5～50HzC.50HzD.50Hz以上

7、电力系统可能出现的最大有功功率缺额

与自动低频减载装置的切除负荷总量

的关系为（）。

A.

>

B.

<

C.

=

D.不相关

8、在以高温高压火电厂为主的电力系统中，自动低频减载装置的末级动作频率一般为（）。

A.45~45.5HzB.46~46.5HzC.47~47.5HzD.48~48.5Hz

9、我国电力系统220kV及以上线路的故障类型中，有接近90%的故障是（）。

A. 三相短路B.两相短路C.两相接地短路D.单相接地短路

二、填空题

1、当电厂发出的有功功率不满足用户要求出现缺额时，系统频率就会下降。

2、当电力系统因事故而出现严重的有功功率缺额时，其频率将随之急剧下降。

3、电力系统频率降低较大时会对系统造成的影响：

汽轮机叶片产生裂纹或断裂、发生频率崩溃和电压崩溃现象。

4、运行经验表明，某些汽轮机在长时期低于频率49~49.5Hz以下运行时，叶片容易产生裂纹，当频率低到45Hz附近时，个别级的叶片可能发生共振而引起断裂事故。

5、在电力系统中，对付严重功率缺额事故的重要措施之一是采用自动低频减载装置。

6、自动低频减载装置是防止电力系统发生频率崩溃的系统性事故的保护装置。

7、电力系统自动低频减载装置第一级启动频率一般在48.5~49Hz。

8、电力系统允许最低频率受“频率崩溃”或“电压崩溃”的限制，对于高温高压的火电厂，频率低于46~46.5Hz时，厂用电已不能正常工作；在频率低于45Hz时，就有“电压崩溃”的危险。

因此，末级的启动频率以不低于46~46.5Hz为宜。

三、简答题

1、电力系统装设自动低频减载装置的作用是什么？

答：

电力系统装设自动低频减载装置的作用是限制系统频率的下降。

当电力系统出现较大的功率缺额，频率急剧下降时，动用备用容量往往来不及有效地制止频率的下降，须在电力系统中设置自动低频减载装置，按频率下降的程度自动切除部分负荷，以阻止频率的下降。

3、自动低频减载装置在什么情况下可能会发生误动作？

应采取什么措施？

答：

⑴暂态过程引起的误动作。

应在装置中设置一个不大的动作时限（通常用0.1~0.2s）以躲过瞬态过程可能出现的误动作。

⑵负荷反馈引起的误动作。

应加电流闭锁、电压闭锁和滑差闭锁。

⑶当电力系统容量不大、系统中有很大冲击性负荷时，系统频率将瞬时下跌引起误动作。

应加滑差闭锁。

对于后两种误动作，有时可不采用电流、电压或滑差闭锁，而简单地采用自动重合闸来补救，即当系统频率恢复时，将被自动低频减载装置所断开的用户按频率分批地进行自动重合闸，以恢复供电。

四、计算题

参照教材P173例题6-1、P177例题6-2

某电力系统总负荷

MW，出现功率缺额

MW，负荷调节效应系数

。

求下列情况下的结果：

⑴如果不采取任何措施，求系统的稳定频率？

⑵如果希望系统的稳定频率为48.5HZ，求应切除多少负荷？

解：

⑴

（Hz）

系统的稳定频率为：

（Hz）

可见，该事故后，不采取任何措施，系统稳定频率将降至43.333Hz，该系统会发生频率崩溃，影响系统的安全正常运行。

⑵

（MW）

接入自动按频率减负荷装置功率总数为2028.8MW，即应切除的负荷为2028.8MW。

因此，即使发生如题设想的严重事故，仍能将系统频率恢复值