《电力系统自动化1》复习题

1.我国电力市场改革的政策与原则是什么？

答：目前我国正推行电力市场改革，实行“厂、网分开”管理，电量“竞价上网”的政策。在电力系统运行方面，确立了“统一调度，分级管理”的原则。

2.我国电力系统实行分级管理，一般分为哪几级？

答：国家级调度机构，跨省、自治区、直辖市调度机构，省、自治区、直辖市调度机构，省辖市级调度结构，县级调度机构。

第一章

3.什么是同期？并列（同期）方法有哪两种？如何操作？

答：准同期：发电机并网前已加励磁电流，当满足并列条件（电压、频率、相位）时，并入电网。自同期：将未励磁、接近同步速的发电机并入电网，再加上励磁，将发电机拖入同步。

4.准同期并列的理想条件与实际条件是什么？答：频差为零，角差为零，压差为零。

5.不满足角差条件而合闸时，产生的冲击电流是什么性质？有何危害？压差条件不满足时呢？相角差为多少度时冲击

电流最大？

答：不满足角差条件而合闸时，产生的冲击电流为有功性质，它会对汽轮机组连轴造成不利影响；压差不为零时并列，冲击电流相量滞后电压相量90度，故为无功电流，其产生的电动力会对发电机绕组造成不利影响。相角差为180度时，冲击电流最大，属于最严重情况。

6.频差、滑差、滑差周期、滑差百分数的概念？

答：（概念略）。都是描述两电压矢量相对运动快慢的数据，频（滑）差大则滑差周期短，表示发电机与系统频率差别较大，若此时并列，发电机会加速（减速），对发电机有冲击。

7.什么是恒定越前时间？由图1-17解释越前时间恒定的原理。

答：理论上，当压差和频差为0时，同期装置应在检测到相角差为0时发合闸脉冲，但由于机械部分存在迟滞，必须在δ=0前发合闸脉冲，此时间称越前时间，它主要与机械部分有关，故称恒定越前时间。恒定越前时间部分是自动准同期装置的关键部分。原理略。

8.自动准同期装置是接在电压互感器二次侧的，当电压互感器极性接反时，试分析会出现什么后果。

答：会产生很大的冲击电流，对系统产生危害。

9.准同期装置的数值角差的采样周期是多少？根据图1-8和1-9，说明角差是如何获得的。

答：对于50赫正弦电压，采样周期为0.01秒。（角差获取原理略）若发电机与系统同步，则角差是不变的，这样不管何时合闸总是存在冲击，为了使角差为0，必须故意使二者不同步。不同步时，角差周期性变化。准同期装置应在某个角差时发出合闸信号，才能保证合闸瞬间角差为0。此角差可通过预测得到。

10.什么是线性整步电压？试说明图1-14的组成及各部分的作用（参考课件）。

答：在一个周期内幅值与角差按比例变化的电压。整形电路：由三极管V101、V102和两组二极管组成，其作用是将正弦波变为矩形波。相敏电路：由三极管V103、R107、 R108、 R103和二极管VD107、VD108组成，以此得到角差脉冲。滤波电路和射极跟随器输出：LC滤波器将矩形波平滑为线性整步电压，通过射极跟随器提高整步电压信号的负载能力。

11.若要使ZZQ-5装置发合闸命令，导前时间脉冲与导前相角脉冲的发出顺序是什么？

答：导前相角脉冲优先于导前时间脉冲.

第二章

12.衡量电能质量的重要指标有哪些？答：电压，频率，波形。

13.说明励磁、电压与无功功率的关系。答：由励磁产生电压，由压生无功功率。

14.由单机运行发电机等值电路图画出相量图。图2-1

15.画出并联运行机组的电压电流相量图并说明并联运行时不能调压的原因。图2-4

16.什么是无功功率的自然分配？什么是期望分配？如何实现期望分配？

答：期望分配：功率分配按照机组容量进行比例分配。自动调压器（或称自动励磁调节器）可对外特性曲线进行斜度调整，实现机组间无功的合理分配。

17.如何改变发电机的外特性？

18.超高压、远距离线路在线路轻载或空载时可能出现什么问题？用相量图说明。

答：造成在线路空载或轻载时，线路末端电压高于首端电压。

19.提高供电线路运行电压的措施有哪些？

答：串联电容补偿：减小线路电抗；并联电容补偿：无功补偿，较复杂，自动化程度要求较高。

20.同步发电机励磁系统有哪些种类？各自的优缺点与适用范围是什么？

答：直流励磁机系统：自励、他励，用于中小型机组（100MW以下机组）优点是结构简单；缺点是靠机械整流子换向，有炭刷和整流子等转动接触部件，维护量大，造价高，励磁系统的容量受限制。

交流励磁机系统：自励、他励、无刷励磁，用于大型机组（100MW以上）优点是励磁系统的容量不受限制，不受电网干扰，可靠性高，无炭粉和铜末引起电机线圈污染，绝缘的寿命较长；缺点是无法对励磁回路进行直接测量，对整流元件等的可靠性要求高。

无励磁机自励系统：大中小型均可，优点是结构简单、可靠性高、造价低、维护量小，无励磁机，缩短机组长度，可减少电厂土建造价，直接用可控硅控制转子电压，可获很快的励磁电压响应速度；缺点：保护配合较复杂。

21.什么是强行励磁？其作用是什么？强励的启动电压和强励倍数是如何规定的？根据图2-25说明继电强励的原理与

过程，说明电阻Re、双低压继电器的作用。

答：在发生短路故障时，机端电压极度降低，需要励磁系统提供远比正常额定值为大的励磁电流，输送尽可能多的无功功率，以恢复机端电压，利于系统的稳定运行。这种功能称为强励作用。①有利于电力系统的稳定运行；②有助于继电保护的正确动作；③有助于缩短短路故障切除后母线电压的恢复时间；④有助于电动机的自启动过程；

22.同步发电机励磁系统的灭磁方法有哪些？

答：励磁绕组对常数电阻放电灭磁、励磁绕组对非线性电阻放电、全控整流桥的逆变灭磁。

23.自动调节励磁系统ZTL-1有哪些单元组成？各单元的输入量和输出量是什么？图2-76

答：由调差、测量、放大、触发、同步、稳压电源、手动、半控桥整流等单元组成。

24.模拟式自动调节励磁系统的测量单元由哪些部分组成？各部分的作用与原理是什么？

答：由测量变压器、整流桥、滤波回路、整定电位器及测量桥等组成。P65 图2-62

25.什么是自动励磁调节系统的调差系数？

答：调差系数表示负荷无功电流从0变到额定值时，发电机电压的相对变化。反映发电机外特性曲线的斜度，决定并联机组间无功的分配。

26.为什么要对AVR工作特性进行调整？调整内容主要包括哪两方面？

答：调差系数与自调励装置的放大系数成反比，因放大系数一般较大，故有励磁调节的发电机调差系数一般较小（小于1%），不利于无功的合理分配，需人为调整到3%~5%。主要包括调差系数的调整和外特性的平移。

27.调差方式有哪三种？如何获得正、负调差系数？解释图2-84。

答：正调差（使外特性下倾）、负调差、无差。

第三章

28.自动励磁调节系统的性能指标有哪些？答：稳定性、准确性、快速性

29.画出自动调节励磁系统的结构框图和传递函数框图。传函框图中的每个传递函数表示什么元件？图3-1，3-11

第四章

30.电力系统调度的主要任务有哪些？

答：保证供电质量优良；保证系统运行的经济性；保证较高的安全水平；保证提供强有力的事故处理能力。

31.电力系统调度自动化的“四遥”是指哪些？答：遥测、遥信、遥控、遥调。

32.什么是EMS和SCADA？主要功能是什么？二者是什么关系？

答：EMS是能量管理系统，SCADA是电力监控系统，EMS包括SCADA。

33.电力系统调度中心的计算机必须具有的两个功能是什么？

答：具有电力系统监控系统和本身具有的协调功能。

第五章

34.电力系统的状态变量有哪些？

35.答：结构变量和运行变量。（接线图、元件参数接线图、元件参数）

36.写出量测方程并解释各量。

37.何谓无偏量测？无偏量测的条件是什么？

答：P135 条件是测量仪器的随机误差的平均值为零。

38.什么是状态估计？状态估计的必要条件是什么？有哪些估计方法？

答：在给定网络拓扑结构及元件参数的条件下，利用遥测遥信信息估算电力系统运行状态。条件是测量次数必须大于状态变量个数。有无偏估计、最小二乘法估计等。

39.要使电力系统状态估计得到的数据为合格数据，必须满足的两个条件是什么？

答：无坏的量测数据；系统的机构性参数无基本不符合的错误。

40.什么是状态估计的检错与识别功能？

答：状态估计的功能之一。检查数据是否为坏数据、数学模型是否错误，识别出正确的数据和模型。

第六章

41.电力系统可靠性、安全性的概念是什么？二者有何区别？

答：可靠性：是一个长时期连续供电的平均概念，反映长期统计规律，而不是瞬时性问题。

安全性：一个实时连续供电的概念，包括妥善应付运行中的事故，有瞬时性涵义。

42.进行安全分析时，划分电力系统运行状态的依据是什么？按照功率平衡（等式E）和功率、电压限制（不等式I）

两个约束条件，可将电力系统的运行状态划分为哪五种？各种状态之间是如何转换的？

答：等式约束（忽略功率损耗后，电源提供的功率与负荷消耗的功率应相等）和不等式约束(各节点与设备的电压、功率不能超过允许范围)。分为正常安全状态、正常警戒状态、紧急状态、崩溃状态、恢复状态。P173 6-2

43.评价电力系统运行状态的安全水平有哪些原则（指标）？

答系统的备用容量：定量指标；系统的接线方式——应灵活、合理，属定性指标；重要设备在当时的故障率或可靠性。

44.解释图6-5。

45.预想事故的选择需遵循哪些原则？

答：选择那些使有功电源或无功电源或其输送设备被迫退出工作的事故，也就是使系统备用容量跃变式降低，系统安全水平随之危险性地下降的事故（不构成系统影响的馈线事故可以不考虑）；应将长期运行经验与计算机离线分析结果相结合，拟定出预想事故清单，由计算机依次分析（不能凭空臆造或漫无限制）；预想事故清单上的项目是必要的，而不是完全的（实时性要求）。

46.预想事故有哪些形式？

答：切除一条输电线路，或一个变压器单元；切除一台发电机组，特别是主要机组；某些情况下，考虑切除一段高压母线。

47.安全分析有哪些方法？答：直流潮流法、PQ分解法、等值网络法。

48.直流潮流法安全分析的基本思想、特点是什么？

答：将电力系统的交流潮流用等值的直流电流来代替，一般只用直流电路的解法分析有功潮流，而不考虑无功分布对有功功率计算的影响。运算速度快但准确度低，将被其他方法取代。目前仍最为成熟，应用最广泛。

49.电力系统简化等值的基本思想和原则是什么？

答：基本思想是将电力系统分为待研究系统（内部系统）与外部系统两部分，二者用联络线连接，保留待研究系统的全部结构而将外部系统尽可能简化。原则是待研究系统的结构最好全部保留，外部系统的简化应能够足以准确地反映其对待研究系统的影响；系统运行状态变化即系统实时数据正常变动时，外部系统的修正工作量很小，很容易进行；满足前两者情况下，等值网络包含的节点越少越好

第七章

50.什么是频率的一、二、三次调整？如何完成？

答：对变化幅度小，变化周期短的负荷进行的频率调整称一次调整，由调速器完成；对变化幅度较大，变化周期较长的负荷进行的频率调整称二次调整，由调频器完成；对变化缓慢，持续变动的负荷进行的频率调整称三次调整，又称经济调度，由调度中心完成。

51.试述调频与调压的主要区别。

答：调频准确度要求高，系统内各节点频率稳定值须相等，调频与运行费用密切相关。

52.试述调频电厂（机组）的选择原则。调频容量一般为总负荷的多少？

答：系统最大负荷的 (8~10)%。

53.实行电力市场的目的是什么？对电力市场有哪些要求？参加电力市场竞价的电量为多少？

答：发电方竞价上网出售电力，加强竞争，使先进的发电企业发挥更大作用，节约一次能源，减少环境污染，且给用电方以更大实惠。10%~20%作为竞价上网的电量。

54.什么是频率调差系数？频率调差系数与机组的有功负荷分配是什么关系？

答：又称频率调整率，即工作特性曲线的斜率。有功负荷分配与调差系数成反比。

55.写出有差调频的调频方程并说明为什么存在误差。如何消除误差？

56.什么是电力系统有功负荷的经济分配？经济分配的原则是什么？

答：在一定运行方式下，将负荷在各电厂及各机组间进行分配，使运行总费用（一次能源消耗）最小。等耗量微增率原则。

57.什么是比耗量、发电机效率、耗量微增率？

答：机组的输入功率（一次能源）与输出功率之比，耗量特性上某点的比耗量等于该点至原点直线的斜率叫比耗量。比耗量的倒数是发电机效率。一次能源消耗费用的微增量与发电机有功出力微增量的比值，即增加（或减少）单位输出功率所消耗能量费用的增量是耗量微增率。

58.教材例题7-1，课件例题。

第八章

59.频率降低有哪些危害？

60.答：对电力系统的影响：厂用机械出力下降，发电功率进一步降低；励磁机转速降低，发送的无功功率减少；汽轮

机受到损害；有的区域频率升高，危及大机组的安全；影响核电厂的运行。对国民经济的影响：使生产效率下降，产品质量降低；

61.电力系统正常运行和事故情况下，运行规程规定的频率限额是多少？

答：运行时不能长时间在49~49.5Hz之下，事故时不能长时间在47Hz之下，瞬时值不能低于45Hz

62.什么是电力系统的负荷调节效应系数？一般取多少？

答：K值不同，一般取1~3。

63.数字式UFLS的主要元件是什么？解释其构成（图8-10）。

答：频率继电器

64.说明图8-11的工作过程。

试写出下列英文缩写的中文名称。

AVR 自动电压调节器，PSS 电力系统静态稳定器，SCADA 电力系统监控系统，AGC 自动发电控制，

RTU 站内远程终端设备，UFLS 低频自动减负荷，TCR 硅控电抗器，TSC 晶闸管投切电容，

EMS 能量管理系统， TBC 分区调频法， SA 变电自动化，

REI EDC SE

1.自同期并列：将未加励磁电流的发电机升速至接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值时进行并网操作属于

自同期并列。

2.准同期并列：将发电机组加上励磁电流，在并列条件符合时进行并网操作为准同期并列。

3.强行励磁：在某些故障情况下，使发电机转子磁场能够迅速增强，达到尽可能高的数值，以补充系统无功功率确

额。

4.等微增准则：运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷称为等微增准则。

5.负荷的调节效应：负荷的有功功率随着频率而改变的特性叫作负荷的功率—频率特性，也称负荷的调节效应。

6.频率调差系数：单位发电机有功功率的变化引起的频率增量即为频率调差系数。

7.电压调整：电力系统中使供各用户的电压与额定电压的偏移不超过规定的数值。

8.励磁电压响应比：励磁电压在最初0.5s内上升的平均速率为励磁电压响应比。

9.二次调频：频率的二次调整是通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀门开度调节转速，使调整结束时频率

与额定值偏差很小或趋于零。

65. 已知系统电压为 u sys =105sin(314t+π/2)V, 待并发电机电压为： u G =100sin(314.5t+π/3)V,发电机自动准同期装置的恒定越前时间

t ad =0.1秒。求：

① 发电机与系统电压幅值差△U 与滑差角频率ωs ；

② 0t =时的相角差和相角差首次等于零时的t ；

③ 假定满足同期条件，求首次、第二次发出合闸命令的时刻和对应的导前角。

④ 若准同步装置、断路器等各种误差时间之和最大为0.02秒，计算最大合闸误差角。

解：(1) 电压幅值差△U=105-100=5（V ），滑差角频率s 314.53140.5(rad/s)ω=-=，滑差周期为24s s T π

πω==（秒）；

（2）t=0时，u sys 的相角等于π/2，u g 的相角为π/3，，故相角差为π/6（或30度）；

若使相角差为0，即 (314+)(314.5) = 023t t π

π

-+，则 1.053t π=

≈(秒)； (3) 恒定越前时间为0.1秒，因此第一次发合闸命令是在0.10.953t

π=-=(秒)，导前角 = 滑差角频率×导前时间=0.5×0.1 =

0.05(弧度) 第二次发合闸命令是在0.95+4π=13.51（秒），导前角不变。

一座调频发电厂有两台机组，它们的耗量特性分别为：

它们可发有功功率的范围均为（20~100）MW 。

试求：1）负荷分别为50、100、200MW 时的最优分配方案；

2）设负荷为100MW ，煤价为600元/吨，求按等耗量微增率原则分配负荷比平均分配负荷每小时节约多少钱？

211122220.00140.25 2.5(t/h)

0.00180.18 5.0(t/h)G G G G F P P F P P =++=++