电力系统自动装置复习题.docx

电力系统自动装置复习题.docx

《电力系统自动装置复习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统自动装置复习题.docx（52页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

电力系统自动装置复习题

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（B）。

A. 45HzB. 50HzC.55HzD.60Hz

2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（A）。

A.电压幅值、频率和相角B.频率和相角C.相角和电压幅值D.电压幅值和频率

3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（B）。

A.保证电能质量B.提高系统运行安全性C.提高事故处理能力D.提高系统运行经济性

4、衡量电能质量的重要指标是（C）。

A.有功功率、无功功率                       B.功率因数C.电压、频率和波形                       D.有功电度和无功电度

二、填空题

1、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。

2、电力系统由发电厂、变电所、输电网、配电和用电等设备组成，在运行中是一个有机的整体。

3、电力系统自动化就是应用计算机技术和远动通信技术对电力系统进行自动监视、控制和调度。

4、调度控制中心对所辖的电力系统进行监视和控制，其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，及时处理电力系统运行中所发生的问题，确保电力系统的安全经济运行。

5、发电厂转换生产电能，按一次能源的不同又分为火电厂、水电厂、核电厂等不同类型的电厂。

6、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。

7、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。

8、发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设

9、同步发电机是转换产生电能的机械，它有两个可控输入量—动力元素和励磁电流，其输出量为有功功率和无功功率，它们还分别于电网的频率和发电机端电压的电能质量有关。

10、电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。

11、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。

12、在电力系统中，电压和频率是电能质量的两个主要指标。

13、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。

14、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。

15、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。

16、A/D转换器是把模拟信号转换为数字信号，它是影响数据采集速度和精度的主要因素之一。

17、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。

18、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。

19、采用式

对电流信号进行分解，

、

、

的物理意义分别是直流分量、n次谐波分量的实部、n次谐波分量的虚部。

20、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。

21、常用的软件滤波方法有：

算数平均法、加权平均法和一阶递归法等。

22、给出常用有功功率、无功功率的二表法和三表法的计算公式。

答：

二表法：

三表法：

在上述功率计算中所用的电压、电流均为有效值。

第二章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（B）。

A.自动调节装置B.自动操作装置C.安全自动装置D.继电保护装置

2、电力系统运行中的主要并列方式为（C）。

A. 自同期B. 非同期C.准同期D.同周期 

3、准同期并列装置的必备部分是（D）。

A.合闸部分、电源部分B.调频部分、电源部分C.调压部分、电源部分D.合闸、调频、调压、电源四部分

4、自动准同期并列装置中调压部分的作用是（A）。

A.减小电压差B.增加电压差C.升高发电机电压D.降低发电机电压

5、准同期并列的实际条件中，对电压差的要求是不大于额定电压的（A）。

A.5％-10％B.10％-15％C.15％-20％D.20％-30％

6、准同期并列条件规定的允许电压差为不超过额定电压的（B）。

A. 0％~5％B.5％~10％C.10％~15％D.15％~20％

7、准同期并列的实际条件中，对频率差的要求是不大于（A）。

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

8、不属于自动准同期并列装置检测和控制条件的是（A）。

A.相序B.频率C.相角差D.电压幅值

9、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。

（C ）

A.异步运行，短B.异步运行，长C.同步运行，短D.同步运行，长

10、并列断路器两侧电压瞬时值之差称为（A）。

A. 滑差电压B.瞬时电压C.差分电压D.顺差电压

11、滑差电压信号经整流滤波后，含有的信息包括（D）。

A.电压幅值差和频率差B.频率差和相角差C.相角差和电压幅值差D.电压幅值差、频率差和相角差

12、准同期并列条件中的电压差条件，是指断路器两侧电压的（A）。

A.幅值差B.矢量差C.矢量差的模D.幅值与额定电压的差

13、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（C）。

A.幅值差B.矢量差C.矢量差的模D.幅值与额定电压的差

14、并列断路器两侧电压矢量的电角速度之差称为（D）。

A.电压相角差B.电压矢量差C.滑差周期D.滑差角频率

15、与线性整步电压波形的斜率大小成正比的是（C）。

A.频率差B.电压差C.相角差D.导前时间

16、只反映了断路器两端的相角差特性，而与它们的电压幅值无关的整步电压是（B）。

A. 正弦整步电压B.线性整步电压C.余弦整步电压D.同期整步电压

17、与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于（A）。

A.0度 B.90度  C.180度D.270度

18、按提前量的不同，准同期并列装置可分为恒定越前相角和（D）。

A. 恒定越前功率B.恒定越前频率C.恒定越前电压D.恒定越前时间

19、当并列条件中的电压条件和频率条件满足，且发电机电压超前系统电压时，合闸冲击电流的主要成分是（B）。

A.有功电流，且有功功率为负B.有功电流，且有功功率为正C.无功电流，且无功功率为负D.无功电流，且无功功率为正

20、将自动准同步装置的加速脉冲接到调速器的减速回路中，而将减速脉冲接到调整器的加速回路中，调频的结果必然是（C）。

A.发电机频率越来越高B.发电机频率越来越低C.频差越来越大D.频差越来越小

21、可以进行并列操作的断路器称为同步点。

发电厂内，一般不作为同步点的断路器是（C）。

A.同步发电机的断路器B.母线联络断路器C.母线分段断路器D.升压变压器各侧断路器

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、在准同期并列的理想条件下同步发电机并入电网，其并列合闸的冲击电流等于零，并列后发电机与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。

7、准同期并列主要是对脉动电压和滑差角频率进行检测和控制并选择合适的时间发出合闸信号使合闸瞬间的脉动电压值在允许值内。

8、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。

9、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。

10、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。

11、恒定越前时间准同期并列装置中的合闸信号控制单元由滑差角频率检测、电压差检测和越前时间信号等环节组成。

12、包含同步条件信息量的电压称为整步电压。

13、自动并列装置检测并列条件的电压常称为整步电压。

14、并列断路器两侧电压瞬时值之差称为滑差电压。

15、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。

16、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。

17、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。

18、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、何谓“并列操作”？

答：

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、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。

3、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：

频率相等，电压幅值相等，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°。

4、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。

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。

5、什么是滑差、滑差频率、滑差周期？

它们之间有什么关系？

答：

滑差：

并列断路器两侧发电机电压角频率与系统电压角频率之差，用

表示；

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

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，用

表示。

关系：

6、在自动准同期并列过程中，⑴滑差角频率为常数，⑵滑差角频率等速变化，⑶滑差角频率的一阶导数等加速变化，分别代表并列过程中的什么现象？

答：

⑴滑差角频率为常数，表示电网和待并机组的频率稳定；⑵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；⑶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。

7、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？

答：

同步发电机自动准同期并列是频率差、电压差和相角差都在允许的范围内时进行合闸的过程。

其特点是并列时冲击电流小，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。

8、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？

为什么？

答：

发电机准同期并列时，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。

9、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？

答：

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零的情况下并入电网，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，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。

10、为什么频率差过大时发电机可能并列不成功？

答：

发电机并列合闸时，如果存在频率差，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；如果频率差过大，滑差周期短，可能导致发电机失步，造成并列失败。

11、在数字式自动并列装置中，如何进行相角差的实时检测？

说明其工作原理。

答：

把电压互感器二次侧

、

的交流电压信号转换成同频、同相的两个方波，把这两个方波信号接到异或门，当两个方波输入电平不同时，异或门的输出为高电平，用于控制可编程定时计数器的计数时间，其计数值N即与两波形间的相角差

相对应。

CPU可读取矩形波的宽度N值，求得两电压间相角差的变化轨迹

。

12、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？

答：

线性整步电压含有频率差、相位差的信息，但不含有电压差的信息。

线性整步电压的周期是滑差周期，能够反映频差的大小；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差是否满足。

13、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？

答：

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。

14、何谓“恒定导前时间”？

答：

恒定导前时间tad为从发出合闸脉冲起到断路主触头闭合止中间所有元件动作时间之和，其中主要为并列断路器的合闸时间，一般约为0.1~0.7s。

为使断路器主触头闭合时

，导前时间tad应不随频差、压差而变，是一个固定的数值。

15、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

。

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。

16、合闸脉冲为什么需要导前时间？

答：

同步发电机准同期并列要求，并列合闸瞬间机端电压和网侧电压之间的相位差

应等于零，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，应该相对于

有一个提前量，即合闸脉冲需要导前时间。

17、为什么自同期并列产生很大的冲击电流？

答：

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。

四、计算题

1、已知：

两个区域电网的等值机系统如下图所示，其电压幅值相等，频率分别为：

Hz，

Hz，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。

答：

合闸相角差表达式为：

先不考虑提前量，则有：

或

，

，……

考虑时间提前量0.14秒，则调度中心发出合闸信号的时刻可为：

3.6678秒，5.4769秒，等等。

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、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）。

A.自动调节装置B.自动操作装置C.安全自动装置D.继电保护装置

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）。

A.电压和无功功率B.电压和有功功率C.频率和无功功率D.频率和有功功率

3、对同步发电机励磁电流的基本要求是（B）。

A.直流电流且恒定B.直流电流且可调C.交流电流且恒定D.交流电流且可调

4、同步发电机的励磁电流是（B）。

A.恒定的直流电流B.可调的直流电流C.恒定的交流电流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（B）。

A. 交流电流B.直流电流 C.交流电压D.任何电压

6、同步发电机的空载电动势Eq与励磁电流IEF成（B）。

A.余弦函数关系B.正比关系C.反比关系D.正弦函数关系

7、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（D）。

A.④①③②B.①③④②C.①④③②D.②③①④

8、同步发电机的励磁系统主要由以下两部分组成（A）。

A.励磁电源和励磁自动调节器B.励磁机和励磁变压器C.主励磁机和副励磁机D.同步发电机和励磁变压器

9、同步发电机励磁系统主要由励磁电源和励磁自动调节两大部分构成，下列励磁系统部件中不属于励磁电源的部件是（D）。

A.交流励磁机B.励磁变压器C.晶闸管可控整流器D.励磁系统稳定器

10、同步发电机励磁系统的控制部分，用以实现正常及事故情况下励磁电流自动调节的装置称为（B）。

A.复式励磁装置B.自动励磁调节器C.发电机稳定控制器D.发电机自动灭磁装置

11、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（C）。

A.直流励磁机供电的励磁方式B.交流励磁机经静止二极管整流的励磁方式

C.交流励磁机经旋转二极管整流的励磁方式D.自并励励磁方式

12、为提高励磁响应速度，交流主励磁机的频率一般为（B）。

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

13、用于大型发电机组的励磁系统主要是（C）。

A. 直流励磁机B.交流励磁机C.静止励磁D.旋转励磁

14、能够有效地提高系统稳定的功率极限的装置有（D）。

A. 调速器B.变压器C.继保装置D.励磁调节器

15、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（C）。

A.电力系统稳定器B.励磁系统稳定器C.综合放大单元D.励磁限制单元

16、励磁调节器中的调差单元的输入量是（B）。

A.有功功率和无功功率B.定子电压和定子电流C.定子电压D.定子电流

17、在励磁调节器中，综合放大单元的输出电压所控制的是（C）。

A. 调差单元B.测量比较单元C.移相触发单元D.检测单元

18、最简单的励磁调节器的调节方式是（B）。

A. 微分调节 B.比例调节C.比例微分调节D.比例积分调节

19、大型发电机的转子励磁回路通常采用整流方式是（A）。

A. 三相桥式不可控整流B.三相桥式半控整流C.三相桥式全控整流D.单相桥式不可控整流

20、在大中型同步发电机励磁系统中，普遍采用的可控整流桥是（D）。

A.单相半控整流桥B.单相全控整流桥C.三相半控整流桥D.三相全控整流桥

21、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（B）。

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

22、移相触发单元中的所谓“同步”，是指（C）。

A.发电机电压与系统电压同步B.励磁电源电压与发电机电压同步

C.三相全控桥触发脉冲与励磁电源电压同步D.三相全控桥触发脉冲与励磁电源电压同相

23、六相桥式整流电路的整流元件数为（B）。

A. 6  B.12   C.18 D.24 

24、六相桥式整流电路输出的直流电压波形在一个工频周期内的波头数是（C）。

A.3个B.6个C.12个D.24个

25、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（B）。

A.0°~30°B.0°~60°C.60°~120°D.90°~120°

26、利用全控桥逆变灭磁时，其输出的直流电压（C）。

A.等于零B.变成正弦交流电压C.等于负值D.等于正值

27、励磁绕组上的瞬时过电压，会（C）。

A.烧坏转子铁芯                            B.危害系统运行的稳定性C.危害励磁绕组绝缘                     D.以上三项都有

28、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（B）。

A. 1~1.5 B.1.6~2  C.2~2.5  D.2.6~3 

29、机端并联运行的各发电机组的调差特性（D）。

A.可以为负            B.可以为零C.必须为零            D.必须为正

30、具有正调差特性的同步发电机，当输出的无功电流增大时，机端电压（D）。

A.不变B.增大C.以上两条都有可能D.减小

31、为使无功负荷得到合理分配，两直接并联的同步发电机的外特性（D）。

A.都应当非常平缓B.都应向右上翘C.都应当是线性的D.都应向右下倾，且完全重合

32、微机励磁调