电力系统自动化复习资料[1]1

1.电压幅值差和相角差产生的冲击电流各为什么分量？有功还是无功？危害？

幅值差：冲击电流的无功分量，电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，须注意对它的危害。相角差：冲击电流为无功分量，机组联轴受到突然冲击

2.什么是自同期并列？操作过程与准同期有何区别？自同期的优缺点？

自同期并列就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，在机组加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并列断路器，接着立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增加的过程中，由电力系统将并列发电机拉入同步状态。

区别：自同期：先合断路器，而后给发电机组加励磁电流，由电力系统将并列发电机拉入同步。准同期：先合发电机组加励磁电流，再合并列断路器，以近于同步运行条件进行并列操作。自同期优点：操作简单，不需要选择合闸时刻，系统故障时，应用自同期并列可迅速把备用水轮机投入电网。缺点：不能用于两个系统；会出现较大的冲击电流；发电机母线电压瞬时下降，对其他用电设备的正常工作产生影响，自同期并列方法受。

3.采用怎样的方法获得恒定越前时间？

它采用的提前量与恒定时间信号，即在脉冲电压Us到达电压相量U G、U X重合之前t XJ发出合闸信号，一般取t XJ等于并列装置合闸出口继电器动作时间t C和断路器合闸时间t QF之和

4.什么是整步电压？分几种？什么是线性整步电压？

整步电压指自动并列装置检测并列条件的电压。分为线性整步电压和正弦型。线性整步电压只反映U G和U X之间的相角差特性，而与它们的电压幅值无关，从而使越前时间信号和频率差的检测不受电压幅值的影响，提高了控制性。

5.励磁电流是通过调节什么来维持电压给定的？励磁电流 6.励磁静态稳定的影响？

从单机向无限大母线送电为例，发电机输出功率公式 a.无励磁调节时，Eq为定值，δ=90°处于稳定极限公式。 b.有励磁调节器U G=C，功角特性为外功角特性B，稳定极限δ’>90°。提高了静态稳定能力。

c.按电压偏差比例调节的励磁系统，E’=常数，功角特性为曲线C，稳定极限δ’>90°。提高静态稳定能力。

7.励磁对静态稳定的影响

设正常运行情况下，发电机的输出功率为P G0在a点运行，当突然受到某种扰动后，运行点变为b。由于动力输入部分存在惯性，输入功率仍为P G0，转子加速。运行点向F运动，过F点后转子减速。仅当加速面积≤减速面积时，系统才能稳定，发电机加强励，受扰动后运行点移动至Ⅲ上，减小了加速面积，增大了减速面积，改善了暂态稳定性。

8.励磁稳定快速响应条件？

缩小励磁系统时间常数；尽可能提高强行励磁倍数 9.什么是发电机的强励作用？

当系统发生短路性故障时，发电机的端电压将下降，这时励磁系统应强行励磁，向发电机的转子回路输送较正常额定值多的励磁电流。以利于系统安全运行，称为强励作用。

10.励磁系统如何改善运行条件？

a．改善异步电动机的自启动条件。b。为发电机异步运行创造条件。c。提高继电保护装置工作的正常性11.对励磁功率的要求

1.要求励磁功率单元有足够的可靠性具有一定的调节容量 2.具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。

12.励磁系统分几种，各自特点，如何实现无刷励磁，无刷励磁系统的特点

励磁系统分为直流励磁系统、交流励磁系统和静止励磁系统、发电机自并励系统，直流励磁系统分为自励和他励，交流励磁系统又分

为他励和无刷。

如何实现无刷：首先它的副励磁机是永磁式发电机，磁极旋转电枢静止。然后主励磁机的电枢硅整流元

件、发电机的励磁绕组都在同一个轴上旋转，因此消除了电刷。 特点：1.无碳刷和滑环，维护工作量可大为减少2.发电机励磁由励磁机供电，供电可靠性高，并且电子无刷，整个励磁系统可靠性更高3.发电机的励磁控制是通过调节交流励磁机的励磁实现的，因而励磁系统的响应速度较快4.发电机转子回路无法实现直接灭磁，也无法实现对励磁的常规检测5.要求旋转整流器和快速熔断器等有良好的机械性能，能承受高速旋转的离心力6.电机的绝缘寿命较长。

13.静止励磁系统如何工作？

它电机端励磁变压器供电给整流器电源经三相全控整流桥直接控制发电机的励磁

14.励磁系统整流电路主要任务？

将交流电压整流成直流电压供给发电机励磁绕组或励磁机的励磁绕组。

15.对全控励磁系统，导通角如何计算？ Ud=1.35Eab cosβ

16.三相全控桥触发角在什么范围内处于整理状态？逆变状态？ 在α﹤90 时输出平均电压Ud为正，三相全控桥工作在整流状态。在α＞90 时输出平均电压Ud为负，三相全控桥工作在逆变状态。

17.对励磁调节器进行调整主要满足哪几方面的要求？

1.发电机投入和退出运行时能平稳的改变无功负荷，不致发电无功功率的冲击

2.保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配。 18.励磁调节的三种类型？特性曲线各自有什么特点？ 1.无差调节：特性曲线为一条水平的直线 2.负调差：特性曲线的斜率为正，调差系数为负 3. 正调差：特性曲线的斜率为负，调差系数为正 19.调差公式中各变量的关系

δ=U G1-U G2/U GN=U G1*-U G2*=△U G* U G1:空载条件下的电压U G2:额定无功下的电压

调差系数表征了无功电流从零增加到额定值时发电机电压的相对变化，表征了励磁控制系统维持发电机电压的相对变压。

20.励磁系统稳定性分析方法。根轨迹计算方法？如何提高系统稳定性？改善励磁系统的稳定性如何分析？

对任一线性自动控制系统，求得其传递函数后，可根据特征方程，按照稳定判据来确定其稳定性（根轨迹法）根轨迹是当开环系统某一参数从零变化到无穷大时，闭环特性方程的根在S平面上移动的轨迹。系统的闭环特性方程：1+G(S)H(S)=0 幅值条件：︱G(S)H(S)︱=1相角条件∠[G(S)H(S)]=(2K+1)∏

改善：可在发电机转子电压UE处增加一条电压速率负反馈回路。改善后将该反馈回路换算到Ede处由于新增了一对零点，把励磁系统的根轨迹引向左半平面，从而便控制系统的稳定性大为改善。

21.PSS的作用?

答：PSS是电力系统稳定器，作用：产生一个正阻尼用以抵消励磁控制系统的负阻尼。

22调频与哪些因素密切相关？

.答：1）调频与有功功率的调节是不可分开的；2）负荷变动情况的几种不同分量：频率较高的随机分量；脉动分量；变动很缓慢的持续分量。

23．什么是负荷调节特性和发电机调节特性？电力系统频率特性？ 答：如果系统的频率升高，负荷功率将增大，也就是说，当系统内机组的输入功率和负荷功率之间失去平衡时，系统负荷也参与了调节作用，他的特性有利于系统中有功功率在另一频率值下重新平衡。

有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率频率特性；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调节特性。

发电机的调节特性：当系统负荷增加而使频率下降到f1时，则发电机组由于调速器的作用，使输出功率增加，可见对应于频率下降△f，

发电机组的输出功率增加△P，很显然这是一种有差调节，其特性称为有差调节特性。

24.什么是同步时间法？优缺点？

答：同步时间法就是按照频率偏差的积分值来进行调节，因为频率偏差的积分反映了在一定时间段内同步时间对标准时间的偏差，调节方程为

P k fdt ?+??L =0

优点：可以完全消除系统的频率偏差；适用于众多电厂参与调整。 缺点：调节速度比较缓慢，不能保证频率的瞬时偏差在规定范围内。

25.什么是AGC 调频？可以完成什么任务？ 答：AGC 是自动发电控制调频

可以完成的任务：1）维持系统频率为额定值2）控制地区电网间联络线的交换功率与计划值相等，使有功功率就地平衡3）在安全运行的前提下，在所管辖的范围内，机组间负荷实现经济分配。

26.什么是频率联络线功率偏差控制？

答：按照频率偏差又按照联络线交换功率进行调节，维持各地区电力系统负荷波动的就地平衡。

27.电力系统经济调度与哪些量密切相关？

答：在保证频率质量和系统安全运行的前提下，如何使电力系统运行有良好的经济性，这就是电力系统经济调度控制。它与每台机组承担的负荷及对应的燃料消耗有关。

28.自动低频减载的工作原理？

答：当电力系统发生严重的功率缺额时，低频减载装置的任务就是迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率平衡，以确保电力系统安全运行，防止事故进一步扩大。这是防止电力系统发生频率崩溃的系统性的保护装置。

29．自动低频减载的动作顺序？各级如何选择？

答：第一级启动频率：在事故初期及早切除负荷功率，对于延缓频率下降过程是有利的。第一级启动频率最高选择值在48.5～49Hz

之间。

最末一级启动频率：在电力系统中允许最低频率受到频率崩溃和电压崩溃的，一般取46～48.5Hz 之间。

频率级差：n=（f1-fn ）／△f +1，n 级数越大，每极开断的功率越少，适应性越好。

原则：1)按照选择性确定频率级差，强调各级元件动作顺序，要求在前一级动作后还不能制止频率下降的情况下，后一级才能动作。2）级差不强调选择性。

30．什么是特殊级？为什么要设置？该级动作频率（时间）如何考虑？

答：特殊级用在基本轮动作后，用以恢复系统频率达到可以操作的较高数值。

启动频率不低于前面基本轮的启动频率，动作时间限位系统时间常数的2-3倍，最小动作时间为10～20s

31.什么是SCADA 系统？

答：与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、高可靠性的双向交换。

32.电力系统调度采用的安全分析方法是什么？

答：安全性分析即确定系统对预期发生的扰动的鲁棒性 1）静态安全分析：系统在扰动发生后能够达到新的运行状态并且在该状态下满足所有必需的约束。2）动态安全分析：系统在向新的运行状态过度的过程中不发生任何失稳现象。

33.等值网络法的作用

答：对不参与分析的网络部分在不影响分析精度的条件下进行有效化简，利用较小规模的网络代替较大规模的网络进行分析计算。包括网络、机组和负荷三方面的等值。

34.直流潮流的计算特点是什么？直流潮流的前提条件是什么？ 答：求直流潮流不需要迭代，只需求解n-1阶方程，计算速度快；直流潮流只能计算有功潮流的分布，不能计算电压幅值，有局限性。

直流潮流要满足条件：1）Ri j ﹤﹤Xij 2）相邻母线的相角差很接

近。3）各母线的电压在额定值附近。4）

支路对地电容很小。

35.EMS（能量管理系统）的功能？

答：1）与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、高可靠性的双向交换，简称为电力系统监控系统。2）本身应具有的协调功能。

36.电力系统调度运行的主要任务？我国电力调度分几个级别？ 答：主要任务：1）保证供电的质量优良（有功和无功平衡）。2）保证系统运行的经济性。3）保证较高的安全水平，选用具有足够的承受冲击能力的运行方式。4）保证提供强有力的事故处理措施。

分级结构：国家调度，大区电网调度，省电网调度，地市电网调度，县级电网调度

调度原则：统一调度，分级管理，分层控制。 37.什么是RTU，DTU，TTU？

答：RTU：变电所内的远方终端。DTU：配电远方终端？。TTU：配电变压器远方终端。

38.如何实现VQC控制？

答：1）调分接头。2）投切并联电容器。 第一章习题、思考题

1．电能的生产有哪些主要特点？对电力系统运行的总体要求要求是什么？

特点：电力系统结构复杂而庞大，电能不能储存，暂态过程非常迅速，对国民经济各部门都特别重要。

总体要求：保证供电可靠性，保证电能质量，保证运行的经济性（安全、优质、经济、环保）

2．电力系统有哪些运行状态？它们的主要特征是什么？ 运行状态：正常、警戒、紧急、崩溃、恢复，主要特征： 3．电力系统自动化包括哪些主要内容？

按电力系统的运行管理区，可将电力系统自动化分为电力系统调度自动化、发电车自动化、变电站自动化、配网自动化。从电力系统

自动控制的角度，可分为电力系统频率和有功功率自动控制、电力系统电压和无功功率自动控制、电力系统安全自动控制，电力系统中的断路器自动控制等。

第二章习题、思考题

1．电力系统调度自动化是如何实现的？

采集电力系统信息并将其传送到调度所，对远动装置传来的信息进行实时处理，做出调度决策，将调度决策送到电力系统去执行，人机联系。

2．电网调度自动化系统的基本构成包括哪些主要的子系统？试给出其示意图。

子系统：电力系统监视控制，电力系统频率和有功功率自动控制，电力系统电压和无功功率控制，电力系统安全控制。示意图：

3．电网调度自动化系统主要有哪些信息传输通道（信道）？ 信道包括调制器、通信线路和解调器。

信道种类：远动与载波电话复用电力载波通道，无线信道，光纤通信，架空明线或电缆传输远动信息。4．电力系统常采用什么调度方式？分层调度有何主要优点？我国电网调度目前分为哪些层次？

常采用分层调度控制，其优点为：便于协调调度控制，提高系统可靠性，改善系统响应。

我国电网调度的层次：国家调度中心、大区电网调度中心、省调度中心、地区调度所、县级调度所。1．频率偏离额定值对用户有何影响？

频率变化会引起异步电动机转速变化，这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化，使某些产品出现次品或废品；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；频率降低会使电动机的转速和输出功率降低，导致其所带动机械的转速和出力降低，影响电力用户设备的正常运行。

2．频率降低较大时可能对电力系统造成什么危害？

频率下降时，汽轮机叶片的震动会变大，轻则影响使用寿命，重

则产生裂纹；频率下降，会使火电厂常用

机械出力下降，使火电厂锅炉和汽机出力随之下降，从而使发电机发出的有功功率下降，若不能及时制止，则会造成频率雪崩，出现大面积停电，甚至使整个系统瓦解；核电厂中，当频率降低到一定数值时，冷却介质泵即自动跳开，使反应堆停止运行；电力系统频率下降时，异步电动机和变压器的励磁电流增加，使异步电动机和变压器的无功消耗增加，引起系统电压下降，频率下降还会引起励磁机出力下降，并使发电机电势下降，导致全系统电压水平降低，甚至出现电压崩溃现象，造成大面积停电，进而使系统瓦解。3．画出发电机组调速系统静态特性（调差特性）；写出调差系数的两个定义式，并证明它们是等价的。4．发电机组调速系统失灵区过大、过小（或完全没有）有何影响？

失灵区会引起误差功率，若机组调速系统的失灵区过大，会使误差功率过大，进而使调差系数过小。若失灵区过小或完全没有，当电力系统频率发生微小波动时，调速器也要动作，这样会使调节气阀动作过于频繁，使磨损加快，减少寿命，对机组本身和电力系统频率调节不利。

5．什么叫负荷调节效应？其大小和什么因素有关，用何参数表示？ 负荷调节效应：当系统频率下降时，负荷从系统取用的有功功率将下降，系统频率升高时，负荷从系统取用的有功功率将增加，这种现象称为电力系统负荷的频率调节效应，简称负荷调节效应。

一般用负荷调节效应系数来衡量负荷调节效应作用的大小，其大小取决于曲线斜率，即负荷的组成及各类负荷所占比重，高次方负荷越大，则调节效应越强。

6．什么叫做一次调频？什么叫做二次调频？

一次调频：当电力系统负荷发生变化引起系统频率变化时，系统内并联运行机组的调速器会根据电力系统频率的变化自动调节进入它所控制的原动机的动力元素，改变输入原动机的功率，使系统频率维持在某一值运行，这就是电力系统频率的一次调整，也称为一次调频，是自动的有差调节过程。

二次调频：用手动或通过自动装置改变调速器的频率（或功率）给定值，调节进入原动机的动力元素来维持电力系统频率的调节方法，称为电力系统频率的二次调节，也称为二次调频，可以做到无差调节，其前提为调频机组有足够的热备用（或旋转备用）容量。

7．负荷增量按照其幅度和变化周期通常划分为哪几种分量？分别用什么调频措施来平衡这些负荷增量？

随机分量，幅度较小，周期短<10s,一次调频 脉动分量，幅度中，周期10s~3min，二次调频

持续分量，幅度大，周期长3min~几个小时，调峰，机组启停 8．某系统有两台发电机，P1e=100MW,δ1 *=0.04,P2e=50MW,δ2 *

=0.05,当f=50Hz时，P1=80MW,P2=30M （１）画出两机组的调差特性。

（２）当负荷功率为１２０ＭＷ时系统频率为多少？两机组出力各多少？

（３）当负荷功率分别为120ＭＷ和１５０ＭＷ，只靠一号机二次调频能否使频率恢复到５０ＨＺ。为什么？9．写出积差调频法的调频方程式，说明其主要特点。

特点：调频精度高，可做到无差调节，但是由于积分环节的存在，使调节速度变得非常缓慢。

1．电力系统电压波动的主要原因是什么？为什么要控制电力系统的电压和无功功率？通常有哪些调整电压的措施？

电压波动主要是由负荷无功功率变化引起的，尤其是冲击负荷会造成电压闪变

控制无功功率的必要性：维持电力系统电压在允许范围之内，提高电力系统运行的经济性，维持电力系统稳定

调压措施：对冲击性和间歇性负荷引起的电压波动采取一些措施，这类负荷变动引起的电压波动的措施很多，例如：由大容量变电站以专用母线或线路单独向其供电，在发生电压波动的地点和

电源之间设置串联电容器，在这类负荷附近设置调相机，并在其供电线路上串联电抗器，在这类负荷的供电线路上设置静止补偿器等。

2．发电机励磁控制系统的主要任务是什么？

主要任务：控制电压，合理分配并联运行发电机间的无功功率，提高电力系统的稳定性，改善电力系统的

运行条件，防止水轮发电机过电压。

PS：励磁控制系统由发电机，电流互感器，电压互感器和励磁系统组成的一个反馈自动控制系统。

对励磁系统的基本要求是：有十分高的可靠性，有足够的励磁容量，保证发电机电压调整率有足够的整定范围，有足够的强励能力，保证发电机电压有足够的调节范围，励磁自动控制有良好的调节特性。

3．励磁控制系统的强励能力用哪些参数衡量？

励磁顶值电压，励磁系统允许强励时间，励磁系统标称响应。 4．励磁系统的功率电源（励磁电源）有哪些种类？ 直流励磁机，交流励磁机，静止励磁系统。

5．画出比例式可控硅励磁调节器的基本结构框图；简述各单元的作用；举例说明机端电压变化时各单元输出的变化趋势。

6．改变A VR中的电压给定值，将使发电机电压调差特性怎样变化？这种变化对机组运行有何影响？7．电压调差系数对机组运行有何影响？对调差单元有何要求？

要求：调差单元输出应只反应电压与无功负荷电流的关系，对有功负荷电流不敏感；输出线电压对称。

8．某调差电路接线为: R I U ' U bc a a?

- = R I U ' U ca b b? - = R I U ' U ab c c? - =

试分析其是否符合要求？是正调差还是负调差？怎样改变其调差极性（正、负）和大小？

1、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？

共同要求：冲击电流不超过允许值，且尽可能小；并列后能迅速拉入同步运行。

准同期并列：先将待并列双方的电压加到并列断路器主触头两侧，然后调整两侧电压，使电压幅值、频率和相角分别相等时闭合断路器主触头，使并列双方并联在一起运行。准同期并列用于发电机并入电力系统，也用于将两个分开的电力系统并联在一起运行。

自同期并列：一开始不加励磁（先并列，然后加励磁），其优点为：操作简单，并列迅速，易于实现自动化，缺点：冲击电流大，对电力系统扰动大，不仅会引起电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降，只能在电力系统事故，频率降低时使用。

2、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？

理想条件：断路器两侧电压的幅值相等，频率相同，相角一致。 3、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？

4、给定待并机组冲击电流允许值（有效值）后，电压差、相角差、频率差的允许值应如何计算？

5、恒定越前时间整定值应如何计算？

6、试证明恒定越前时间与电压差、频率差无关。 7、试说明ZZQ—5滑差检测的原理。

8、在例6—1中，若并列装置延迟时间为0.1秒，待并机组允许冲击电流为出口三相短路电流的10%，其他条件不变。

1）试计算恒定越前时间、允许压差、允许频差定值。 2）若采用ZZQ—5并列，试计算恒定越前相角的定值。 9、自动低频减载的任务和原则是什么？

自动低频减载是一种安全自动控制措施，保证系统安全，防止系统崩溃，尽可能减少损失。

10、自动低频减载的基本原理是什么？

原理：按照频率的降低值，“分级（轮）切除，逐次逼近”。 11、某电力系统得负荷额定功率P Le=1000MW，负荷调节效应系数K L*=2，当系统出现200MW的功率缺额时：

1）若不采取措施，系统频率将稳定在多少？2）若希望系统频率恢复到49Hz，需要切除多少负荷？