完整word版电力系统自动装置原理思考题及答案Word下载.docx

1、应的电压或电流的弱电信号。17、采样 / 保持器一般由模拟开关、保持电容器和缓冲放大器组成18、A/D 转化器是把模拟信号转换为数字信号， 影响数据采集速度和精度的主要因素之一。19、一般把运算器和控制器合称中央处理单元（ CPU）。 /20、工业控制计算机系统一般由稳压电源、 机箱和不同功能的总线模板， 以及键盘等外设接口组成。21、定时器是 STD 总线的独立外设，具有可编程逻辑电路、选通电路和输出信号，可完成定时、计数以及实现 看门狗 功能等。22、键盘显示板主要有键盘输入、显示输出、打印机接口等部分。23、路由器的功能主要起到路由、中级、数据交换等功能。24、采样过程：对连续的模拟信号

2、 x（ t），按一定的时间间隔，抽取相应的瞬时值。25、采样周期 Ts决定了采样信号的质量和数量。26、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。27、量化就是把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍比较， 以最接近于采样信号幅值的最小数量单位倍数来表示该幅值。28、把量化信号的数值用二进制代码表示，这里就称为编码。28、量化和编码都是有 A/D 转换完成的。29、计算机采集通常先用各种传感器把这些模拟量转换成相应的电流或电压信号， 再通过 A/D 转换器变换成数字量后送入计算机。第二章 同步发电机的自动并列一、基本概念1、并列

3、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、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。3、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人同步，完成并列操作。4、并列同期点：是发电机发电并网的条件。同期并列点是表示相序相同、电源频率

4、同步、电压相同。5、滑差、滑差频率、滑差周期：滑差：并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差；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。6、恒定越前相角准同期并列：在 Ug 和 Ux 两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定越前相角并列装置。7、恒定越前时间准同期并列：在Ug 和Ux 两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定越前时间并列装置。8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压：包含同步条件信息的电压；正弦整步电压：与时间具有正弦函数关系的整步电压； 线性整步

5、电压： 与时间具有线性函数关系的整步电压。二、思考题1、同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求： （ 1）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 12 倍的额定电流。（2）发电机并网后， 应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。因为： （1） 并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机， 并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损； （2）并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并

6、列不成功。2、同步发电机并列操可以采用什么方法？可分为准同期并列和自同期并列。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？调节发电机的电压 Ug，使 Ug 与母线电压 Ux 相等，满足条件后进行合闸的过程。特点：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。4、为什么准同期并列产生的冲击电流小？当电网参数一定时，冲击电流决定于

7、相量差 Us，由于准同期并列操作是并列断路器 QF在满足频率相等幅值相等相角差为零的理想条件下合闸的， 虽然不能达到理想的条件，但是实际合闸时相量差 Us 的值很小，因此计算出的冲击电流很小。5、什么是同步发电机自同期并列？是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近电网频率，滑差角频率不超过允许值，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上断路器QF，接着合上励磁开关开关SE，给转子加励磁电流， 在发电机电动势逐渐增长的过程中， 又电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。 并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下， 仍有可能实现发电机的并列

8、； 容易实现自动化； 但并列发电机未经励磁，并列时会从系统吸收无功，造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。由于自同步并列的并列时间短且操作简单， 在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机的并列， 并容易实现自动化， 所以适用于在电力系统故障情况下， 有些发电机的紧急并列。6、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。7、滑差、滑差频率、滑差周期有什么关系？滑差角频率与滑差频率的关系：滑差频率与滑差周期的关

9、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？理想条件：频率相等，电压幅值相等，相角差为零。实际条件：电压差不应超过额定电压的 5 10；频率差不应超过额定频率的0.2 0.5；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 5 。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？发电机准同步并列，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

10、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。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？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 0 的情况下并入系统， 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，

11、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。11、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；如果频差过大，滑差周期短，可能导致发电机失步，造成并列失败。12、合闸脉冲为什么需要导前时间？发电机准同步并列要求，并列合闸瞬间发电机电压和系统电压之间的相位差等于零， 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，该相对于 =0有一个提前量，

12、即合闸脉冲需要导前时间。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？应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 =0所以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。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？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

13、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。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？线性整步电压含有频率差、 相位差的信息，但不还有电压差的信息。线性整步电压的周期是滑差周期， 能够反映频率的大小， 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

14、差是否满足。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。压差检查方法：直接比较发电机电压与系统电压幅值。原理：将发电机电压和系统电压分别通过整流、 滤波电路变换成直流， 即对应发电机电压和系统电压幅值， 再通过比较电路得到两者差值， 即幅值差， 与允许压差整定值比较判断是否满足并列条件。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？实际中，滤波器的时间常数将会影响其相移， 滑差角频率的变化也会对其产生影响，使实际情况偏离理想化直线。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

15、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。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。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。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。分三种情况分析不满足理想准同步条件时冲击电流的性质和产生的后果：（1）当只存在电压差、不存在频率差和相位差时，相量图如课本中图所示，可见，发电机电压高于系统电压或低于系统电压，冲击电流落后或超前发电

16、机电压相位 90，即冲击电流是无功性质的。 后果是引起发电机定子绕组发热， 在定子端部产生电动力， 严重时损坏发电机。（ 2）当只存在相位差、不存在电压差和频率羔时，相量图可见，发电机电压超前系统电压或滞后系统电压，冲击电流与发电机电压接近同相或反相 （合闸时相位差很小 ），即冲击电流是有功性质的。后果是在发电机的机铀产少冲击力矩，严重时损坏发电机。（ 3）当只存在频率差、不存在电压差时，相量图可见频率差造成发电机电压与系统电压之间相位差从 0 到 360周期变化。 冲击电流也将从 0 到最大再到 0 周期变化， 即冲击电流是振荡性质的。 后果是影响发电机进入同步的暂态过程， 振荡严重时， 可

17、能造成发电机失步，并列不成功。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？压差判断：波形图可见，正弦整步电压最小值为 0，表示实际电压差为 0，所以，满足压差允许值条件；频差判断：由题意可知频差允许值为 50Hz 0.2=0.1Hz，对应滑差周期为 10 s。由波形图可见，正弦整步电压周期 11s，即实际滑差周期为 11s，所以满足频差允许值条件。第三章 同步发电机励磁自动控制系统1、励磁系统：供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。2、发电机外特性：一般指在

18、内电势不变的情况下，负载电流变化时，发电机机端电压变化的曲线， 主要是测试发电机的纵轴同步电抗， 也就是发电机的内阻抗， 是同步发电机带负载能力的重要指标。3、励磁方式：供给同步发电机励磁电源的方式。4、励磁调节方式：调节同步发电机励磁电流的方式。5、自并励励磁方式：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。6、励磁调节器的静态工作特性：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。7、发电机的调节特性：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE 与无功负荷IQ的关系特性。8、调差系数：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。9、强励：电力系统短路故障母线电压降

19、低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。10、强励倍数：强行励磁电压与励磁机额定电压Ue 之比11、励磁电压响应比： 由励磁系统电压响应曲线确定的励磁系统输出电压增长率与额定励磁电压的比值。12、灭磁：就是将发电机转子励磁绕组的磁场尽快地减弱到最小程度。13、同步发电机的进相运行： 同步发电机欠励磁运行时， 由滞后功率因数变为超前功率因数，发电机从系统吸收无功功率，这种运行方式称为同步发电机的进相运行。16、逆变灭磁：利用三相全控桥的逆变工作状态，控制角 由小于 90的整流运行状态，突然后退到 大于 90的某一适当角度， 此时励磁电源改变极性， 以反电势形式加于励磁绕组，使

20、转子电流迅速衰减到零的灭磁过程称为逆变灭磁。1、同步发电机励磁自动调节的作用是什么？答 : 电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平；在并列运行发电机之间，合理分配机组间的无功负荷：提高发电机稳定极限；加快系统电压的恢复，改善电动机的自起动条件； 发电机故障或发电机一变压器组单元接线的变压器故障时， 对发电机实行快速灭磁，以降低故障 的损坏程度。2、同步发电机的励磁系统通常包括哪两部分？由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。3、对同步发电机励磁自动调节的基本要求是什么？有足够的调整容量； 有很快的响应速度和足够大的强励顶值电压； 有很高的运行可靠性。4、同步发电机的励磁方式有哪几种？

21、各有何特点？同步发电机的励磁方式有直流励磁机励磁、交流励磁机励磁、静止励磁方式；同步发电机的励磁方式各有何特点直流励磁机供电励磁方式的特点：系统简单； 运行维护复杂、 可靠性低；容量不能过大，不能应用于大型同步发电机组上。交流励磁机经静止二极管整流励磁方式的特点：不受电力系统的干扰、可靠性高；响应速度较慢；造价高；需要一定的维护量。交流励磁机经静止晶闸管整流励磁方式的特点：有较快的励磁响应速度；需要较大的励磁容量；可以实现对发电机的逆变灭磁。交流励磁机经旋转二极管整流励磁方式的特点：制造、使用和维护简单、工作较可靠：电机绝缘的寿命较长；适用于较恶劣的工作环境。 交流励磁机经旋转晶闸管整流供电励

22、磁方式的特点：励磁响应速度快； 具有无刷励磁的特点；存在励磁电流、励磁电压难以检测等问题。静止励磁方式的特点：接线简单，无转动部分， 维护费用省， 可靠性高； 不需要同轴励磁机， 节省基建投资， 维护简单：有很快的励磁电压响应速度；在发电机甩负荷时，机组的过电压相对较低些。5、何谓起励？通常有哪几种起励方式？答；供给发电机初始励磁， 使其逐步建立其电压， 称为起励。 起励一般有两种方式：他励起励和残压起励。6、同步发电机有哪几种励磁调节方式？有何根本区别？按电压偏差的比例型调节和按定子 电流、功率因数的补偿型调节两种。两种励磁调节方式的根本区别是： 按电压偏差的比例调节是一个负反馈调节， 将被

23、调量与给定值比较得到的偏差电压放大后，作用于调节对象，力求使偏差值趋于零，所以是一种 无差 调节方式。 而补偿型励磁调节， 输入量并非是被调量， 它只补偿定子电流和功率因数引起端电压的变 化，仅起到补偿作用，调节的结果是有差的，所以，在运行中还必须采用电压校正器，才能满足要求。7、何谓复式励磁和相位复式励磁？有何区别？（ 1）复式励磁调节：若将发电机定子电流整流后供给发电机励磁，以补偿定子电流对端电压的影响。 -仅补偿定子电流对端电压的影响（2）相位复式励磁调节：将发电机端电压和定子电流的相量和整流后供给发电机励磁，则可以补偿定子电流和功率因数（无功电流）对端电压的影响。 -即补偿定子电流又补

24、偿功率因数对端电压的影响。相位复式励磁的补偿效果好于复式励磁8、励磁系统中可控硅整流电路的作用是什么？控制角 ， 将带感性负载的直流逆变为交流，进行灭磁。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？任一相晶闸管的触发脉冲应在滞后本相相电压 30相角的 180区间内发出； 晶闸管的触发脉冲应按电源电压的相序，每隔 120的电角度依次发出；触发脉冲应与晶闸管的交流电源电压保持同步。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？晶闸管触发脉冲应顺序发出，且依次间隔 60的电角度；晶闸管的触发脉冲应采用双脉冲或宽脉冲；触发脉冲应与相应交流侧电压保持同步。11、三相全控桥式整

25、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？ 90时，输出平均电压 Ud 为正值，三相全控桥工作在整流状态，将交流转为直流； 时，将负载电感 L 中储存的能且反馈给交流电源，使负载电感 L 中的磁场能量很快释放掉。逆变的条件： 负载必须是电感性负载， 且原来储存能量， 即三相全控桥原来工作在整流工作状态；控制角 应大于 90小于 180，三相全控桥的输出电压平均值为负值； 逆变时，交流侧电源不能消失。13、半导体励磁调节器有哪些主要单元？各单元有何作用？调差单元正调差特性发电机可维持无功电流的稳定分配， 能稳定电力系统运行， 并保持并联点母线电压在整定水平； 负调差特性

26、发电机的经变压器后， 能够补偿变压器阻抗上的压降。测量比较单元： 测量发电机电压并变换为直流电压， 再与给定的基准电压相比较， 得出发电机电压差信号。综合放大单元：将电压偏差信号 UG 和其他辅助信号（励磁系统稳定器）及提高电力系统稳定的稳定信号 （电力系统稳定器） 等进行综合放大，提高调节装置的灵敏度，以满足励磁调节的需求。移相触发单元； 将控制信号 UG 按照励磁调节的要求转换成移相触发脉冲，使控制角随 UG 的大小而变，并触发晶闸管元件，从而达到调节励磁电流的目的。可控整流：，将交流变换为可控的直流供给励磁绕组；控制角 ，将带感性负载的直流逆变为交流，进行灭磁。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？保持供给晶闸管导通的触发脉冲与主电路电源间有一定的相位关系。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？由励磁调节器的静态工作特性可知，在励磁调节器的工作区内，当UG 升高，IAER就急剧减小，当 UG 降低， IAER就急剧增加，使发电机端电压趋近于额定电压在工作区内发电机电压变化极小， 所以励磁调节器有维持机端电压保持不变的能力。