电力系统自动装置复习思考题参考答案

1. 何谓并列？发电机并列操作应遵循哪原则？

答：电力系统并列操作一般是指两个交流电源在满足一定条件下的互联操作，也叫同步操作、同期操作或并网。

并列的原则是：(1)并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规定的允许值；(2)并列后，发电机应能迅速进入同步运行。

2. 并列的方法有哪两种？各有何特点？

答：并列的方法有准同步并列和自同步并列两种。准同步并列的优点是并列时产生的冲击电流较小，不会使系统电压降低，并列后容易拉入同步。自同步并列的优点是操作简单、并列速度快，在系统发生故障、频率波动较大时，发电机组仍能并列操作并迅速投入电网运行，可避免故障扩大，有利于处理系统事故。

3. 准同期自动并列的三个条件是什么？并列时如果不满足这些条件会有何后果？

答：并列条件应为： (1)发电机电压和系统电压的幅值相同； (3)发电机电压和系统电压的相位相同，即相角差为0； (2)发电机电压和系统电压的频率相同。

不满足条件(1)时，会产生无功分量的冲击电流。冲击电流的电动力会对发电机绕组产生影响，当电动力较大时，有可能引起发电机绕组的端部变形；不满足条件(2)时，产生有功分量的冲击电流，合闸后发电机与电网间立刻交换有功功率，使机组转轴受到突然冲击，这对机组和电网运行都是不利的；不满足条件(3)时，断路器两侧出现脉动电压，如果发出合闸命令的时刻不恰当，就有可能在相角差较大时合闸，从而引起较大的冲击电流。此外，如果在频率差较大时并列，频率较高的一方在合闸瞬间会将多余的动能传递给频率低的一方，即使合闸时的相角差不大，当传递能量过大时，待并发电机需经历一个暂态过程才能拉人同步运行，严重时甚至导致失步。

4. 准同期自动并列的实际条件是什么？

答：(1)待并发电机电压幅值与系统电压幅值应接近相等，误差不应超过±(5％~l0％)的额定电压；(2)待并发电机频率与系统频率应接近相等，误差不应超过±％~％)的额定频率；(3)并列断路器触头应在发电机电压与系统电压相位差接近零度时刚好接通。合闸瞬间相位差一般不应超过±10°。

5. 何谓滑差？何谓滑差频率？何谓滑差周期？它们之间有何关系？

答：待并发电机和系统间的角频率差d G S ωωω=-称为滑差角频率，简称滑差。待并发电机和系统间的频率差d G S f f f =-称为滑差频率；滑差电压从0~2π变化的一个周期称

为滑差周期d T 。d T 的长短反应了待并发电机和系统间的频差大小。d T 短表示频差大；反之d T 长表示频差小。滑差周期与滑差和滑差频率的关系为：21d d d

T f πω== 6. 什么叫同步点？

答：电力系统中把可以进行并列操作的断路器称为同步点。

7. 同频并网和差频并网的特征是什么？

答：同频并网的特征是：并列前同步点断路器两侧电源已存在电气联系，电压可能不

同，但频率相同，且存在一个固定的相角差。

差频并网的特征是：在并网之前，同步点断路器两侧是没有电气联系的两个独立的系统，它们在并列前往往不是同步的，存在频率差、电压差。

8.自动准同期装置主要由哪三大部分组成？各部分的主要作用是什么？

答：自动准同步并列装置主要由合闸信号控制单元、频率差控制单元、电压差控制单元三大部分组成。

合闸信号控制单元的作用是检查并列条件是否满足，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，使并列断路器的主触头接通时相角差接近于零或控制在允许范围以内。只要这三个同步条件中有一个不满足要求，就闭锁合闸。

频差控制单元的作用是当频率条件不满足要求时，进行频率的调整。当发电机频率高于系统频率时，发减速命令；当发电机频率低于系统频率时，发增速命令。

电压差控制单元的作用是当电压条件不满足要求时，进行电压的调整。当发电机电压高于系统电压时，发降压命令；当发电机电压低于系统电压时，发增压命令。

9.什么叫整步电压？整步电压有何特点？

答：将脉动电压中频率较高的部分滤掉，得到脉动电压的包络线，并经整流后，得到脉动电压的包络线的下半部分，这是一个包含同步信息量的电压，称之为整步电压。

整步电压的特点是：(1)整步电压随相角差δ周期变化；(2)整步电压随时间t周期变化，当δ从0°~360°变化一个周期时，脉动电压也变化一个周期，也是整步电压的周期；

(3)整步电压的最低点反映了电压差的大小。

10.何谓恒定越前时间？何谓恒定越前相角？

答：在恒定越前时间式准同步并列装置中，并列装置在δ=0°之前提前一个不随频差、压差而变化的时间发出合闸命令，该越前时间称为恒定越前时间。

在恒定越前相角式准同步并列装置中，并列装置在相角差δ=0°之前一个固定的相角下发合闸命令，该越前相角称为恒定越前相角。

11.并列操作时，如断路器的主触头不在δ= 0时刻闭合会出现什么情况？准同期并列装置是如何保证断路器的主触头在δ= 0的时刻闭合？

答：并列操作时，如断路器的主触头不在δ= 0时刻闭合会产生的冲击电流。并列时相角差δ越大(0°~180°范围内)，产生的冲击电流也越大，δ=180°时，冲击电流最大。

通过合闸信号控制单元检查并列条件是否满足，若并列条件满足时，在δ=0之前以恒定越前时间提前发出合闸命令，使并列断路器的主触头接通时的相角差δ=0。

12.并列断路器合闸脉冲的越前时间应怎样考虑？

答：越前时间应包括从发合闸脉冲起到断路器主触头闭合止，中间所有元件的动作时间之和，即t YJ=t c+t QF ，这样可保证断路器主触头闭合瞬间δ=0°。由于t QF>>t c ，越前时间通常也可取断路器的动作时间作为整定值，越前时间一经整定就不再改变。

13.简述微机自动并列装置同步条件检定的原理。

答：（详细见课本P65的2.频差、相角差鉴别电路和3.压差鉴别电路两部分）

14.ZZQ—5型自动准同步装置由哪些部分组成？各部分的的作用是什么？

答：由合闸、调频、调压和电源几部分组成。合闸部分的作用是自动检测待并发电机和系统间频率差、电压差是否满足并列要求；调频部分的作用是鉴别频率方向，发出调速脉冲；调压部分的作用是鉴别压差大小和方向；电源部分作用是从系统侧获取电源，提供各种稳定的直流电压。

15.ZZQ—5型自动准同步装置的频差单元是如何判断并列时的频差是否符合要求的？

答：是利用比较越前时间脉冲和越前相角脉冲发出的先后次序来进行频差大小是否在规定范围内的。

第四章复习思考题

1．何谓励磁系统？

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。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。

2．同步发电机自动调节励磁系统的主要任务是什么？

答：（1）系统正常运行条件下，维持发电机端或系统某点电压在给定水平；（2）实现并联运行发电机组无功功率的合理分配；（3）提高同步发电机并联运行的稳定性；（4）改善电力系统的运行条件；（5）对水轮发电机组在必要时强行减磁。

3．对同步发电机的自动调节励磁系统的基本要求是什么？

答：励磁系统应具有足够的调节容量、励磁顶值电压、电压上升速度、强励持续时间、电压调节精度与电压调节范围，应在工作范围内无失灵区，应有快速动作的灭磁性能。

4．对励磁调节器静态特性调整的基本要求是什么？

答：(1)保证并联运行发电机组间实现无功功率合理分配；(2)保证发电机在投入和退出运行时，平稳地转移无功负荷，而不发生无功功率冲击。

5．何谓调差系数？两台并联运行的发电机，为使无功负荷按机组容量分配，调差系数应有什么要求？

答：调差系数δ是指无功电流由零增加到额定值时发电机电压的相对变化，δ用以表示发电机外特性曲线下倾的程度。调差系数δ的大小表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力大小。

由于两台正调差特性机组并联运行时，无功负荷分配与调差系数成反比。因此，两台并联运行的发电机，为使无功负荷按机组容量分配，容量大的机组，其调差系数取小些（即发电机外特性曲线平坦一些）；容量小的机组，其调差系数取大些（即发电机外特性曲线下倾大些）。

（或：要求各机组无功电流变化量的标幺值相等，并联运行的两台发电机有相同的调差系数。）

【分析】可用P122 图4-54 两台正调差特性机组并联运行来分析说明。

设发电机G1的容量大于发电机G2的容量，要使无功负荷按机组容量分配，调差系数取值应与机组容量值成反比，则G1的调差系数为δ1应小于G2的调差系数为δ2，即δ1＜δ2。

正常运行时，发电机端电压U G1=U G2=U S, 发电机G1所带的无功电流为Ir1, 发电机G2所带的无功电流为Ir2。

当系统无功负荷增加时，系统电压的发生变化，电压偏差为△U，发电机端电压变化为U G1=U G2=U S1，这时发电机G1所带的无功电流为I’r1，其无功电流增量为△I1 = I’r1—Ir1；发电机G2所带的无功电流为I’r2，其无功电流增量为△I2 =I’r2—Ir2。从图中分析可知，发电机G1所带的无功电流增量△I1大于发电机G2所带的无功电流增量△I2，即△I1＞△I2。由于G1容量大于G2容量，G1应比G2多带一些无功负荷，使无功负荷能按机组容量分配。

由此可见，两台正调差调节特性的发电机并联运行，当系统无功负荷波动时，其电压偏差相同，调差系数较小的发电机组承担较多的无功电流。所以，要使无功负荷按机组容量分配，调差系数取值应与机组容量值成反比。

6．调整调差特性平移的主要目的是什么？如何使调差特性平移？

答：调整调差特性平移的主要目的是：使发电机平稳投入或退出运行，在运行中平稳转移无功负荷，不引起对电网的冲击。

调整测量比较环节中的电位器RP可以实现外特性的平移。调整电位器阻值增大时，外特性的平行上移，即发电机投入运行，所带负荷逐渐增加；电位器阻值减小时，外特性的平行下移，即发电机退出运行，所带负荷逐渐减小。

【分析】可用课本P120 图4-50外特性平移与机组无功关系的特性图来分析。

7．什么叫强励？什么叫继电强行励磁？

答：强励是指发电机电压出现大幅度下降时，把发电机转子的励磁电流迅速增大到最大允许值。

把发电机励磁回路中的磁场调节电阻R C两端用继电器接点短接，使发电机励磁电流增大，对发电机实行强励的方法称为继电强行励磁。

第五章复习思考题

1．电力系统自动调频的任务是什么？对调频系统有哪些要求？

答：电力系统自动调频的任务主要是对系统的频率进行监视，及时调整发电机的出力，使系统的有功功率达到新的平衡，保证系统频率在规定范围内。此外，在满足频率质量的前提下，还要考虑如何使发电成本最小，即按经济原则在电厂和机组间分配有功负荷，以达到电力系统的经济运行。

调频系统应有足够的调整容量、调整精度和调整速度。

2．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。当系统负荷发生保护时，系统中各发电机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额定较大。如要使频率回到额定值附近，必须移动静态调节特性，即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，调整结束时系统的额定频率值偏差较大，属于有差调节；二次调频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。

3． 电力系统调频厂的主要任务是什么？对调频厂的选择有什么要求？

答：调频电厂的主要任务是实现频率的二次调整。调频厂一般是带系统计划外的负荷。 对调频电厂的选择要求是：应有足够的调整容量，并且有足够快的调整速度。一般来说系统中有水电厂时应选水电厂作调频电厂，没有水电厂或水电厂不宜作调频电厂时（如洪水期），则选中温中压火电厂作调频电厂。在一个系统中如果一个调频电厂的调整容量不够时，则可选择几个调频电厂，并规定它们的调整频率范围和顺序。

4． 什么是电力系统集中式联合调频？集中式联合调频有何优点？

答：集中式联合调频是从全系统的角度确定各调频机组的调节量，其主要过程是：将系统中各发电机组的实发功率、系统各线路潮流、各节点电压等由各厂站端的远动装置送到调度中心，形成实时数据库，调度中心计算机的相关软件按预定的数学模型和调节准则确定各调频电厂或调频机组的调节量，并通过远动通道把调节指令发送到各厂站调频机组的控制器，使各调频机组按指令执行有功功率的调节。

其优点是：维持系统频率为额定值，保证电能质量，易于实现综合优化控制，使系统的潮流分布符合经济、安全等原则。

5． 何谓电力系统负荷的静态频率特性？

答：当频率变化时，系统负荷消耗的有功功率也将随着改变。这种有功负荷随频率而变化的特性称为负荷的静态频率特性。

6． 何谓负荷频率的调节效应？

答：当系统中有功功率失去平衡而引起频率变化时，系统负荷也参与对频率的调节，有助于系统中有功功率在新的频率值下重新获得平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。

7． 发电机机组间的有功功率分配与其调差系数有何关系？

答：有功功率的增量与调差系数成反比，调差系数小的承担较大的有功功率增量，调差系数大的承担较小的有功功率增量。

8． 调速器通常分为哪些类型？它们各有什么特点？

答：调速器通常分为机械液压调速器和电气液压调速器两类。

机械液压调速器只按转速（频率）偏差产生控制作用，原理简单，易于理解；电气液压调速器具有的优点主要有：（1）灵敏度高，调节速度快，调节精度高，机组甩负荷时转速的过调量小；（2）容易实现各种信号的综合调节．有利于综合自动控制；（3）参数整定灵活方便，可在运行中改变参数，并便于增添改善动态性能指标的校正控制部件；（4）体积小，检修维护方便。

9． 某电力系统中，与频率无关的负荷占30％，与频率一次方成正比的负荷占40％，与频率二次方成正比的负荷占15％，与频率三次方成正比的负荷占15％。求系统频率出50Hz 下降到47Hz 时，负荷功率变化的百分数及负荷调节效应系数*L K 。

解：频率降为47Hz 时，*47/500.94f ==

得：23*0.30.40.940.150.940.150.940.933L P =+?+?+?≈

*10.9330.067L P ?=-=

**.*0.067 1.117(5047)/50N L L L L N f P P K f P f ??=?==≈??-