华电电力系统自动化 考试重点.docx

华电电力系统自动化 考试重点.docx

《华电电力系统自动化 考试重点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华电电力系统自动化 考试重点.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

华电电力系统自动化考试重点

Shoreyard出品，也属精品

华电电力系统自动化课程的重点习题及绝大部分答案或者思路。

Keyword：

华北电力大学；电力系统自动化；习题答案

第一章习题、思考题

1、电力系统自动化的发展经过了那几个阶段？

一、单一功能自动化阶段

单一功能的自动装置有：

故障自动切除装置（即继电保护装置，自动切除出现故障的发电机、变压器和输电线路等设备）、自动操作和调节装置（如断路器自动操作、发电机自动调压和自动调速装置等）、远距离信息装置（即远动装置）

单一功能自动化的特点是：

1、继电保护、远动、自动化三者自成体系，分别完成各自功能

2、对单个电力设备和单一过程用分立的自动装置来完成自动化的单一功能

3、电力系统中各发电厂和变电站之间的自动装置没有什么联系。

4、电力系统的统一运行主要靠电力系统调度中心的调度员根据遥信、遥测传来的信息，加上自己的知识和经验通过电话或遥控和遥调来指挥。

2、电力系统的运行状态及其特征是什么？

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（依次）：

满足所有约束条件，并有一定的旋转备用；依然满足各约束条件，备用减少很多；只满足等式条件，如发生短路或者大机组退出运行；不满足所有约束条件，系统解列，切除负荷；增加机组出力并重新并列。

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、电力系统采用什么调度方式？

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。

第三章习题、思考题

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。

其大小和负荷组成和各种负荷所占的比重有关，用KL表示

6、什么叫做一次调频？

什么叫做二次调频？

p105~106

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？

p108

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、写出积差调频法的调频方程式，说明其主要特点。

P119

特点：

调频精度高，可做到无差调节，缺点：

频率调节过程只能在

时结束，缺点是由于积分环节的存在频率的积差信号滞后于频率的瞬时变化，而且调节慢。

9、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=30MW。

（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？

120MW时可以，因为一号机剩余容量20MW大于负荷增量10MW。

150MW时不可以，因为负荷增量40MW大于一号机剩余容量20MW。

第四章习题、思考题

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？

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限制措施，限制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。

此外：

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。

？

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。

正常状态下系统工作在某个稳定的工作点。

当UG升高时，经过调差、测量环节的输出UC升高，测量比较单元输出一个负的偏差电压，将使ILL变小从而使IL变小，这样可以降低

UG；当UG降低时，经过调差、测量环节的输出UC降低，测量比较单元输出一个正的偏差电压，将使ILL变大从而使IL变大，这样可以升高UG；达到维持机端电压基本不变的目的

2.1电压测量比较单元

电压测量比较单元的基本作用是把发电机电压变换为与其成正比的直流电压，与给定电压进行比较，得到两者的偏差。

2.1.1电路结构

正序电压滤过器的作用是在电力系统的三相电压不平衡时，输出一个对称的反映电压水平的正序电压，以提高测量单元的灵敏度。

它并不是测量比较单元必须设置的环节。

测量变

压器的作用是将从电压互感器二次侧来的电压降低为适合于整流电路所需要的值。

整流滤波的作用是将测量变压器的副边输出的电压变换成平稳的直流电压。

UC与Ug’成正比。

给出正序电压滤过器的电路及相量图分析，整流电路的电路及纹波电压的波形

2.1.2比较整定电路

比较整定电路的作用：

（1）把测量输出的电压UC与给定电压Ugd相比较，输出一个表征发电机电压与其给定值偏差的直流电压Ub；

（2）通过调节发电机电压的给定值Ugd去调节Ub的大小，进而调节发电机端电压或无功功率，可以就地手动调节，也可以远方手动调节或通过自动装置调节。

给出整定电路并进行分析，得到输出与输入的关系，以及加入并联电阻后。

详细见习题分析。

2.1.3发电机电压整定的原理

发电机电压整定是通过调整电位器W阻值RW实现的。

设发电机运行在电压UG。

与之对应，比较电路输出电压Ub＝0。

如果这时调整W，使其阻值RW增加，则RW上的电压降就会增加。

由于改变W的阻值是在很短的时间内完成的，在调整W的阻值时发电机电压是不变的，UC不会变化。

这样，RW增加的结果会使Uab↓→Ub↓。

Ub下降会引起励磁调节器各单元的动作，从而使发电机电压UG上升→UC↑→Uab↑→Ub↑。

当上升到Ub≈0时，调节过程停止，发电机进入新的稳定点运行。

可见，当增加W的电阻值的结果使发电机电压升高。

当减少W的阻值时，调节过程与W的阻值增加相反，可以使发电机电压下降。

这就是发电机电压整定的原理。

2.2综合放大单元

2.2.1综合放大单元的作用

大各种励磁控制信号。

这些信号包括发电机电压偏差信号、电力系统稳定信号以及低励限制和过励限制信号等。

改善励磁自动控制系统的静态和动态性能指标。

输出移相单元所需的输入电压。

2.2.2对综合放大单元的基本要求

要求能线性无关地综合、放大各输入信号。

有足够地运算精度和放大系数，放大系数可调。

响应速度快，即时间常数要小工作稳定、输出阻抗低。

输出电压范围满足移相触发单元地要求。

2.3可控硅整流电路

2.3.1可控硅整流电路的作用

可控硅整流电路的作用是将交流电压整流成直流电压向发电机励磁绕组或励磁机励磁绕组供给可控制的励磁电流。

励磁调节器中使用的可控硅整流电路有三相半控式整流电路和三相全控式整流电路两种。

励磁系统中还使用三相不可控整流电路，这种电路通常用于供给大型发电机励磁电流。

给出不同触发角下得电压波形，划出触发角和输出电压的波形。

2.4同步及移相触发电路：

是一个线性环节

最后，用作图法结合各个单元的特性给出总的工作特性曲线

6、参照书中page153图4-23,写出ub=f（Uc,Rw）的解析式，并画出相应的特性曲线。

若在ab两端跨接一个电阻R3，且R3＝R2＝R1，则ub=f（Uc,Rw）的解析式和特性曲线有何变化？

这种变化对性能有何影响？

A、

B、

7、根据AVR各基本单元的静态工作特性，用作图法画出AVR的静态工作特性。

8、改变AVR中的电压给定电位器Rw的阻值，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？

见第6题

9、电压调差系数对机组运行有何影响？

对调差单元有何要求？

某调差电路接线为:

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？

A、影响是：

？

；要求是体现无功对电压的影响，弱化有功对典雅的影响

B、满足要求，正调差，如果改极性就是把等式正负号改了，接线上就是将引入三个R的电流线头调换，大小的话需要调整R大小，向量分析如下图：

第六章习题、思考题

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？

共同点：

调整/调节断路器两侧电压。

不同点：

自同期并列前不加励磁，并列后开始加励磁。

特点：

准同期并列冲击小，并网速度慢，拉入同步快。

并网速度慢。

自同期冲击大，并网速度快，拉入同步慢。

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？

A、准同期并列的理想条件的数学表达式是：

Ug=U，△U=Ug－U=0

ωg=ω，ωs=ωg－ω=0

δg=δ，△δ=δg－δ=0

B、实际中难以实现是因为：

发电机惯性很大，很难快速、精确地控制。

角度的偏差受转速的偏差影响。

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？

A、

合闸电压幅值差对并列的影响

此时的相量关系如下图所示，在这种情况下并列时产生的冲击电流的有效值为

式中Xq’’为发电机交轴次暂态电抗；X为电力系统等值电抗

B、

合闸相角差对并列的影响

此时的相量关系如下图，这种情况下并列发电机产生的冲击电流的有效值由于并列时△δ一般很小，所以在只有相角差时并列所产生的冲击电流主要是有功分量。

这就意味着在发电机并列后与系统之间有能量交换。

冲击电流的最大瞬时值为

C、合闸频率差对并列的影响

如果机组并网前频差太大，就有可能出现在功角达到180o时，滑差频率还没有降到零，机组会运行到功角大于180o的区域，从系统吸取有功功率而加速，于是机组就失去了稳定。

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？

注意：

误差时间的计算

5、恒定越前时间整定值应如何计算？

注意：

误差时间和动作时间的区别

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。

题意：

滑差检测包括滑差的大小和方向。

大小：

检测走过一个角度的时间的大小。

方向：

检测0-180度过程中谁超前谁滞后。

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PLe=1000MW，负荷调节效应系数KL*=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？