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1、电力系统自动化课程考试复习内容-答案 整理：史跃鹏 2021学年第二学期说明：电气工程专业课为：电力电子技术自动限制技术电力系统分析，要求平均分大于75分才能获得学位。1 请简述电力系统的主要特点和运行的根本要求。参考书：第1章“电力系统特点和根本要求答：特点：1、 及国民经济、人民日常生活联络严密。2、 系统构造浩大困难3、 各种暂态过程特别短促4、 电能不能大量储存根本要求：1、 保证供电的牢靠性2、 保证良好的电能质量3、 保证系统运行的经济性。 2 请简述电力系统自动化的主要探讨内容。参考书：第1章 “电力系统自动化主要内容答：1、电力系统调度自动化 2、电厂动力机械自动化 3、变电站
2、自动化 4、电力系统自动装置3 准同期并列的三要素是什么？ 参考书：第2章 第1节“二、准同期并列中的“准同期并列的志向条件答：1 并列开关两侧的电压相等， 2 并列开关两侧电源的频率一样， 3 并列开关两侧电压的相位角一样。4 并列操作瞬间假设存在相位差，请分析准同期并列操作对系统的影响。参考书：第2章 第1节“二、准同期并列中的“同期并列误差对并列的影响的“合闸相角差对并列的影响答：出现因相位不等的电压差，相位差180度时，电压差最大，冲击电流可以到达额定电流的20倍，可能损坏定子绕组端部，相位差在0-180度之间时，冲剂电流既有有功重量，也有无功重量，在发电机轴上产生冲击力矩。5 并列操
3、作瞬间假设存在频率差，请分析准同期并列操作对系统的影响。参考书：第2章 第1节“二、准同期并列中的“准同期并列误差对并列的影响的“合闸频率差对并列的影响答：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变更的，变更值在0-2之间。这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变更的电压成为拍振电压。它产生的拍振电流也时大时小变更，有功重量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变更，使发电机振动。频率差大时，无法拉入同步。6 并列操作瞬间假设存在电压幅值差，请分析准同期并列操作对系统的影响。 参考书：第2章 第1节“二、准同期并列中的“准同期并列误差对并列的影响的“合闸电压幅值差对并列的影响答：合闸时产生冲击电流，为无功性
4、质，对发电机定子绕组产生作用力。7 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%，当图1所示分别为9s和11s时，请分析正弦整步电压波形是否满意并列操作的压差和频差条件。 参考书：第2章 第2节“一、脉动电压答案：当9s时，压差条件满意，频差条件不满意；当11s时，压差和频差条件均满意。8图2所示两种频差状况的恒定越前时间脉冲及U恒定越前相角脉冲关系波形图，通过比较及U依次检查频差大小，请问哪种频差状况满意并列操作的要求，为什么？参考书：第2章 第3节“答案：图(a)所示，u有效电平出现时间先于，表示，即实际频差小于允许频差；图(b)所示，有效电平出现时间先于u，表示
5、，即实际频差大于频差设定值；图(c)所示，u有效电平出现时间等于，表示，即实际频差等于允许频差；明显图(a)、图(c)所示状况满意并列操作要求。9 同步发电机励磁自动调整的主要作用有哪些？参考书：第3章 第1节“一、同步发电机励磁限制系统的主要任务答：1、 限制电压2、 合理支配并联发电机间的无功功率3、 进步电力系统的稳定性4、 改善电力系统的运行条件1、改善异步电动机的启动性能2、为发电机异步运行创立条件3、进步带时限继电疼惜动作的牢靠性5、 水轮发电机组要求强行减磁10.简述同步发电机自并励励磁系统构造及其工作原理和特点？画出其示意图。参考书：第3章 第3节“同步发电机励磁系统中的“三、
6、静止励磁系统答：工作原理：如下列图发电机励磁功率取自发电机端，经过励磁变压器降压，可控硅整流器整流后供给发电机励磁。发电机励磁电流通过自动励磁调整器限制晶闸管的限制角进展限制。 特点：1、构造简洁，牢靠性高，造价低，维护量小。 2、没有励磁机，缩短了机组主轴的长度，可削减电厂土建立价。 3、干脆用可控硅限制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，可以近似地认为具有阶跃函数那样的响应速度。 示意图：11. 简述同步发电机他励沟通励磁系统构造及其工作原理和特点？画出其示意图。参考书：第3章 第3节“同步发电机励磁系统中的“二、沟通励磁机励磁系统答：工作原理：沟通主励磁机及沟通副励磁机及发电机同轴转
7、动。沟通副励磁机配有一个自励恒压调整器维持其端电压为恒定值。副励磁机输出的沟通电经过可控硅整流变成直流给主励磁机励磁。主励磁机输出的沟通电经过不行控硅整流器变成直流，供给发电机作为励磁电流。 特点：1、取消了直流励磁机，不存在换向问题，而沟通励磁机的容量可以做的很大，所以容量不受限制 2、沟通主励和副励及发电机同轴，自成体系，励磁系统不受电网的干扰，牢靠性高 3、由于晶闸管的限制角变更很快，励磁电流可以很快变更，所以为快速励磁系统。 4、沟通励磁机的时间常数大，限制环节多，增加了励磁系统的时间常数。为解决此问题，励磁机转子承受叠片式构造，也使得输出的直流水纹减小。 5、有转子滑环和碳刷。 6、
8、加长了主机轴长度。12同步发电机自动励磁调整器由哪几个单元电路构成？各单元的主要功能要求是什么？参考书：第3章 第4节“自动励磁调整器根本原理中的“二、半导体励磁调整器原理答:构成：1、测量比较单元 2、综合放大单元 3、移相触发单元 对个单元的要求：一、 测量比较单元1、 测量电路应当有足够高的灵敏度，基准电压稳定，电压给定电路的调整范围必需满意运行要求2、 测量电路应当具有优良的动态性能3、 测量电路的输出电压应当平稳，水纹要小二、 综合放大单元1、 要求能线性无关地综合、放大各个输入信号。2、 有足够的运算精度和放大系数，放大系数可调整3、 响应速度要快，时间常数要小4、 工作稳定、输出
9、阻抗低。5、 输出电压范围满意移相触发单元的要求三、 移相触发单元1、 晶闸管的触发脉冲应当及奸诈管阳极电压同步。2、 触发脉冲移相范围要符合相应可控整流电路的要求3、 触发脉冲应有足够的功率以保证可控硅元件牢靠地导通。4、 触发脉冲的上升前沿要陡。5、 触发脉冲有足够的宽度。6、 触发脉冲及主电路应互相隔望7、 保证各相可控硅元件的限制角一样。8、 对三相全控桥式整流电路，还要求触发脉冲宽度大于60度或者承受双脉冲触发。 13什么叫发电机“灭磁，有哪几种灭磁方法？并做比较。所学教材没有相关学问 我在估计你们可能承受的教材中没有找到此部分学问点，假设届时我拿到你们的教材有这个学问点，就可能会把
10、这道题作为考试题，假设你们的教材中没有这部分学问点，我就不出此考题。请大家在所拿到的教材中找到相应部分并进展复习。参考教材：王葵、孙莹电力系统自动化第2章第3节“励磁系统中的转子磁场的建立和灭磁答：发电机灭磁是将发电机励磁电源切除再通过确定的方式来消退剩余的磁场从而到达消退发电机电压的目的，目前我们国家常用的灭磁方法有三种：线性电阻灭磁目前用得比较多、非线性灭磁、碳化硅灭磁。14图3给出了同步发电机感应电动势和励磁电流关系。(1)请推导发电机感应电动势、机端电压以及无功电流之间的关系；(2)依据推导结论画动身电机的无功调整特性；(3) 结合发电机无功调整特性曲线，请说明系统无功负荷减小时，发电
11、机机端电压的变更过程。假设要维持发电机端电压不变，那么发电机的励磁电流应当如何调整？为什么？参考答案：由矢量图可知：感应电动势和机端电压的代数关系为：由上式可知无功调整特性为： 或： 当系统无功负荷减小时，发电机须要减小无功电流，以使无功负荷及发电机无功功率到达平衡，由图可知当无功电流减小，机端电压上升，由上式可知，如要维持机端电压，必需减小励磁电流，即通过减小发电机的感应电动势维持机端电压的不变。参考书：第3章“第1节“同步发电机励磁限制系统的主要任务中的一限制电压15简述电力系统的典型调频方法及其调频方程式。16图4给出了电力系统的功率频率关系及频率特性，图中和1曲线为负荷频率有功功率特性
12、，和1曲线为发电机频率有功功率特性，a点为初始稳定运行点。假设系统内全部机组均装设调速器，假设系统中负荷有功功率削减，请简述系统的频率调整过程。参考书第4章第1节“(三)电力系统的功率频率特性参考答案：频率变更过程：abc，发电机输出功率变更过程：12，答案中包括一次调频和二次调频。17分别写出电力系统运行的等式约束、不等式约束条件，并说明式中各符号含义。答：参考课本P90.18从平安分析及限制的角度可将电力系统运行状态划分为哪几种？如何划分？答：五种：1、 正常运行状态。电力系统总有功和总无功满意需求，母线电压频率在正常范围内，电源设备和输变电设备又均在规定的限额内运行。2、 戒备状态。电能
13、指标，各个参量虽然在允许的限值之内，但是系统的平安系数已经下降。3、 紧急状态。在正常运行状态或者戒备状态的状况下，发生短路故障或者切除大容量机组等状况时的状态。4、 系统崩溃。紧急状态下，假设处理不当，有可能使初始的干扰及其产生的连锁反响身份严峻，使系统失去稳定的状态。5、 复原状态。系统崩溃后，借助继电疼惜和自动装置将故障隔离，使事故停顿扩大。19什么是电力系统分层调度限制？现代电力大系统为什么实行分层调度限制？答：分层调度限制：大电力系统分为三级调度，网调、省调、地调。分层限制将全电力系统的监视限制任务支配给属于不同层次的调度中心，下一层调度依据上一层调度中心的嘱咐，结合本层电力系统的实
14、际状况，完本钱次的调度任务，同时向上层调度传递所需信息。缘由：1、集中调度限制有明显的缺点。 2、分层调度的优点：灵敏性增加20什么是电力系统的能量管理系统，及电网调度自动化系统有什么关联？答：现代电网调度自动化系统除根本功能和自动发点限制和经济调度之外，又增加了很多高级应用软件的新功能，如网络拓扑、电力系统状态估计、负荷预报、系统平安分析、调度员在线潮流等，还开发了调度管理信息系统和调度员仿真培训系统等，由此形成了新一代电网调度自动化系统能量管理系统。包括了。21请做出分别用数字调幅、数字调频、二元确定调相和二元相对调相四种调制方法，对数字信号10100101进展调制的波形。答：参见课本P1
15、15.22简述电力系统正常运行状态包括戒备状态的平安限制主要内容。答：1、 满意用户供电须要，包括供电数量和质量。2、 系统平安性，保证连续的系统功能3、 最小本钱4、 环境疼惜5、 节约燃料和其他资源23什么是电力系统静态和动态平安分析，其目的是什么？答：目的：进步系统平安性。24为维持电力系统的无功功率平衡，可以从哪些方面实行措施？答：发电机发出的无功功率;系统无功补偿设备调相机，并联电容器，静止补偿器和静止调相机;110及以上电压架空线路及各级电压电缆的充电功率;从电力网外可能输人的无功功率。25图5为电力系统电压限制原理图，请推导负荷端电压的表达式，并依据推导结论，说明调整的限制方式有
16、那些，并列举实现这些限制方式的装置。答：当略去输电线路的充电功率、变压器的励磁功率以及网络中的功率损耗，变压器参数已归算到高压侧，那么用户端电压表达式为： 由上述表达式可知：可以实行如下方式限制和调整用户端电压。详细包括： 调整发电机的励磁电流调整发电机机端电压；通过调整变压器的分接抽头以变更变比来实现电压调整；通过并联电抗器或静止无功补偿器，以及发电机的无功率或同步调相机、同步电动机等调整系统的无功功率分布以实现电压调整；通过调整串联电容器以变更线路中的电抗参数，以实现电压调整。26简述配电网馈线自动化的主要功能。它有哪两种实现方式？答:主要功能：1、配电线路负荷监测 2、实时调整、变更配电
17、系统的运行方式3配电线路出现故障时，将故障区段隔离，削减停电的区域和持续时间。 实现方式：1、当地限制方式 2、远方限制方式 27平安自动装置在电力系统中起什么作用？从功能上分有哪几大类？答：作用：延长继电疼惜的功能，在消退事故的第一阶段继电疼惜动作切除电网故障区段之后，自动担负起消退事故的第二阶段任务，即消退电网设备切除引起的不良后果，诸如线路或设备过负荷、系统解列、频率下、电压下降等。功能上分：1用于紧急状态的稳定限制 2用于复原状态的平平稳定限制 28简述电力系统自动解列装置及其作用。答：自动解列装置是一种反响电力系统稳定性被破坏或受到威逼而动作，在预定解列点将系统解列，防止系统崩溃或出
18、现大面积停电，以进步电力系统平安性的自动装置。作用：当电力系统发生稳定性破坏，如电力系统振荡的时候，可以有方案地将系统快速而合理地解列为功率尽可能平衡且各自保持同步运行的两个或几个部分，可以防止系统长时间不能拉入同步而造成系统瓦解扩大事故，是对电力系统紧急状态进展限制的有效措施。29什么叫自动低频减负荷装置？其作用是什么？答：自动低频减负荷装置：为了进步供电质量，保证重要用户供电的牢靠性，当系统出现有功功率缺额引起频率下降时，依据频率下降的程度，自动断开一部分不重要的用户，阻挡频率下降，以使频率快速复原到正常值，这种装置叫自动低频减负荷装置。作用：它不仅可以保证对重要用户的供电,而且可以防止频率下降引起的系统瓦解事故。30简述自动低频减载装置为什么要设置附加级？附加级的动作该如何设置。答：规程规定，按频率自动减负荷装置动作后应当使系统稳定运行频率复原到不低于复原频率49.5程度。但在改装置分级动作过程中，可能会出现：第i级动作切负荷后，系统频率稳定在复原频率49.5一下，但又缺乏以使得第1级动作，这样会使系统频率长时间低于复原频率以下运行，这是不允许的。为了消退这一现象，按频率自动减负荷装置设置较长延时的附加级。附加级动作频率取回复频率下限，当附加级动作后，应足以使系统频率上升到回复频率范围内。