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大学自动装置考试题库答案

绪论

1、电力系统自动控制大致可以划分为以下几个不同内容的控制系统：

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，灵活交流输电系统和电力安全装置。

2、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。

第一章

3、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、计算机网络系统。

4、传感器的作用是把压力、温度、转速等非电量或电压、电流、功率等电量转换为对应的电压或电流的弱电信号。

5、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。

第二章

6、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。

7、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？

答：

理想条件：

（1）

或

（即频率相等）

（2）

（即电压幅值相等）

（3）

（即相角差为零）

实际条件：

①频率差不应超过额定频率的±0.2％～±0.5％；②电压差不应超过额定电压的±5％～±10％；③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10°。

8、什么是准同期并列？

什么是自同期并列？

答：

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。

准同期并列装置的控制单元和作用

（1）频率差控制单元。

他的任务是检测Ug与Ux间的滑差角频率Ws，切调节待并发电机组的转速，是发电机电压的频率接近于电网频率

（2）电压差控制单元。

他的功能是检测Ug与Ux间的电压差，且调节发电机电压Ug，使他与Ux间的电压差值小于规定允许值，促进并列条件的形成。

（3）合闸信号控制单元。

检查并列条件，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器QF的主触头接通时，相角差接δe接近于零或控制在允许范围内。

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入同步，完成并列操作。

9、并列装置时间配合

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？

答：

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δ=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。

10、整步电压，线性整步中半波整步和全波整步的特点

答：

自动并列装置检测并列条件的电压人们常称为整步电压。

半波线性整步电压主要由三极管VT1和VT2等元件所构成的相敏、积分和双T型滤波器等电路组成。

特点：

采用滤波器，把高次谐波除掉，在完全理想化设想下得出较为平滑的特性。

滤波器时间常数会影响相移，且滑差角频率的变化也有一定影响，是实际情况偏离理想化直线，从而使控制合闸时间引入误差；

全波线性整步电压由电压变换、整形电路、相敏电路、低通滤波器和射极跟随器组成。

特点：

较半波多了一倍矩形脉冲，因而可适当减小滤波器时间常数，使性能有所改善。

第三章

11、励磁系统构成？

答：

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。

励磁控制系统是由同步发电机、励磁功率单元及励磁调节器共同构成的自动控制系统。

12、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。

同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源。

为了满足正常运行要求，该电源必须具有足够的调节容量，并且要有一定的强励倍数和励磁电压响应速度。

13、同步发电机的励磁方式有哪几种？

各有何特点？

答：

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①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。

②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。

③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。

14、励磁系统的整流电路（半控和全控的特点）

在三相半控桥式整流电路中，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。

在三相全控桥式整流电路中，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。

15、逆变及逆变颠覆的概念

逆变颠覆：

直流侧换极性，交流侧不换极性，导致换流失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或是使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流，使晶闸管原件短路烧毁，这种现象叫做逆变颠覆。

16、发电机无功功率调节特性（正调差，负调差，无差调节）以及配合情况

发电机的调节特性是指发电机转子电流IEF与无功负荷电流IQ。

发电机无功特性的三种类型：

δ>0时为正调差系数，其调节特性下倾，即发电机机端电压随无功电流增大而减小；δ＜0为负调差系数，其调节特性上翘，发电机机端电压随无功电流增大而上升。

δ=0称为无差特性，此时发电机机端电压为恒定值。

17、数字励磁调节器中的模拟量信息采集电路中的几个技术指标的基本概念

主要技术指标：

（1）、分辨率：

表示输入模拟信号量值大小的反应能力，分辨率越高对输入信号大小的区分就越精细；

（2）、量程：

能转换的输入电压的范围；

（3）、转换时间：

完成一次A/D转换所需的时间；

（4）、转换精度：

绝对精度和相对精度之分

绝对精度：

对应一个给定的数字量的实际模拟量输入与理论模拟量之差，它用数字量的位数作为绝对精度单位；

相对精度：

是用百分数来表示满量程的相对误差

18、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α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。

19、触发脉冲的形式:

宽脉冲触发和双窄脉冲

20、几种辅助形式各用于什么情况

瞬时电流限制

最大励磁电流限制

最小励磁电流限制

第四章

21、交流励磁机AC-I与I型模型的主要区别是什么？

答：

AC-I型交流励磁机对于饱和系数、电枢反应与换弧压降三者分别考虑且饱和系数SE只计及空载饱和因素，它可由励磁机空载饱和特性曲线求得。

AC-I励磁机端电压的降落△Ede是电枢反应和换弧压降两个因素引起的，由于SE、KD、KC等因素分别考虑，并引入了发电机励磁电流IEF，所以能更恰当地反映交流励磁机的电磁关系。

22怎样改善励磁系统的稳定性

增加一条电压速率负反馈电路或附加励磁系统稳定器

23、PSS的作用是什么？

答：

由于常规的励磁调节器是按电压偏差比例调节，而且励磁控制系统存在惯性，因此在长距离、重负荷的电力系统中，励磁系统会减弱系统的阻尼能力，即降低发电机的阻尼转矩（负阻尼效应），使系统的动态性能变坏，从而引起电力系统低频振荡。

为了保证励磁控制系统维持电压稳定的基本功能，又能消除负阻尼效应，提高电力系统的动态稳定性，励磁系统常采用PSS来达到这一目的。

PSS的作用是产生正阻尼转矩，抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩，提高电力系统的动态稳定性。

24、超前滞后网的作用

超前滞后网是一个具有两个可独立整定时间常数的调节环节，作用是补偿励磁控制系统惯性时滞，使稳定信号在整个规定的频率范围内获得所需要的输出-输入相位。

其中超前时间常数用来补偿励磁系统的相位滞后；滞后时间常数有降低噪音的作用，使其达到允许水平。

25、说明电力系统低频振荡产生的原因及电力系统稳定器的作用。

答：

原因：

⑴励磁调节器按电压偏差比例调节；⑵励磁控制系统具有惯性。

作用：

采用电力系统稳定器去产生正阻尼转矩以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩，能够有效地抑制远距离输电系统中的低频振荡，从而改善了电力系统稳定性。

第五章

26、发电机的功率-频率特性：

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—频率特性或调节特性。

27、发电机机组间的有功功率分配与其调差系数有何关系？

答：

发电机组输出功率的增量与调差系数成反比，调差系数小的机组承担的负荷增量标幺值要大，而调差系数大的机组承担的负荷增量标幺值要小。

28、电力系统为什么分一次调频和二次调频？

有什么区别？

答：

电力系统一次调频：

通过发电机调速系统实现，反映机组转速变化而相应调整原动力门开度，完成调节系统频率。

电力系统二次调频：

通过调频器实现，反映系统频率变化而相应调整原动力阀门开度，完成调节系统频率。

电力系统稳态运行时的频率调整可以通过频率的一次调频和二次调频实现。

当系统负荷发生变化时，系统中各发电机组均按自身的静态调节特性，不分先后同时通过各自的调速器系统进行调节，即一次调频。

当负荷变动较大时，一次调频结束时的系统稳态频率可能偏离频率额定值较大。

如要使频率回到额定值附近，必须移动静态调节特性，改变调速系统的给定值，即通过二次调频来实现。

一次调频是通过调速器调节系统来实现，其调节结果是发电机组的功率-频率特性曲线不变，调整结束时系统稳态频率与频率额定值偏差较大，属于有差调节；二次调频是通过调频器调节系统来实现，其调节结果是发电机组的功率-频率特性曲线平移，调整结束时系统的额定频率值偏差很小或趋于零，可实现无差调节。

29、水锤效应：

水锤效应是由流动着的水的惯性所引起的。

压力导管中的水在稳态情况下，水的流速是一定的，但当迅速关小导向叶片的开度时，导管中的压力将急剧上升，而当迅速开大导向叶片的开度时，导管中的压力将急剧下降。

这种现象称为水锤效应。

它使水轮机功率不能追随开度的变化而有一个滞延。

30、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。

联合电力系统调频方式包括：

维持频率恒定，功率作用平衡，负荷经济分配。

31、等微增率：

是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值。

对发电机组来说，为燃料消耗量（或消耗费用）的微增量与发电机输出功率微增量的比值。

等微增率法则：

运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷，这样就可使系统总的燃料消耗为最小，从而是最经济的。

计算题

P74、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。

P130、某电力系统中，与频率无关的负荷占30%，与频率一次方成比例的负荷占40%，与频率二次方成比例的负荷占10%，与频率三次方成比例的负荷占20%。

求负荷的

值，并求系统频率由50HZ下降到47Hz是负荷的变化百分数；如果总功率为3200MW，系统的频率为50Hz，求负荷调节效应系数

。

解：

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

某系统的负荷总功率为

5000MW，设想系统最大功率缺额

1200MW，设负荷调节效应系数为

2，自动低频减载装置动作后，希望恢复频率为

48Hz，求接入低频减载装置的功率总数

。

解：

希望恢复频率偏差的标么值为

由式（6—13）得

接入自动低频减载装置功率总数为870MW，这样即使发生如设想那样的严重事故，仍能使系统频率恢复值不低于48Hz。