电力系统自动装置原理复习资料(完整版!)(1)

绪论

1、葛洲坝水电厂，输送容量达120万科kW；大亚湾核电厂单机容量达90万kW；上海外高桥火电厂装机容量320万kW，最大单机容量90万kW。我国交流输电最高电压等级达500kV。

2、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。

3、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

3、自动控制装置对送来的信息进行综合分析，按控制要求发出控制信息即控制指令，以实现其预定的控制目标。

3、电力系统自动监视和控制，其主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。

4、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备。

5、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。

6、电气设备的操作分正常操作和反事故操作。

7、发电厂、变电所等电力系统运行操作的安全装置，是为了保障电力系统运行人员的人身安全的监护装置。

8、电压和频率是电能质量的两个主要指标。

9、同步发电机并网运行操作是电气设备正常运行操作的重要内容。

10、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

11、计算机控制技术在电力系统自动装置中已广泛应用，有微机控制系统、集散控制系统、以及分布式控制系统等。

12、频率是电能质量的重要指标。有功功率潮流是电力系统经济运行和系统运行方式中的重要问题。

13、电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置：按频率自动减载装置是电力系统在事故情况下较为典型防止系统事故的安全自动装置。

第一章

14、自动装置的首要任务是将连续的模拟信号采集并转换成离散的数字信号后进入计算机，即数据采集和模拟信号的数字化。

15、自动装置的结构形式主要有三种，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。

16、（简答）微型计算机系统的主要部件

1）传感器 2）模拟多路开关 3）采样/保持器 4）A/D转换器 5）存储器 6）通信单元 7）CPU

16、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。

17、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

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

19、一般把运算器和控制器合称中央处理单元（CPU）。/

20、工业控制计算机系统一般由稳压电源、机箱和不同功能的总线模板，以及键盘等外设接口组成。

21、定时器是STD总线的独立外设，具有可编程逻辑电路、选通电路和输出信号，可完成定时、计数以及实现“看门狗”功能等。

22、键盘显示板主要有键盘输入、显示输出、打印机接口等部分。

23、路由器的功能主要起到路由、中级、数据交换等功能。

24、采样过程：对连续的模拟信号x（t），按一定的时

间间隔

S

T，抽取相应的瞬时值。

25、采样周期Ts决定了采样信号的质量和数量。

26、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。

27、量化就是把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量单位倍数来表示该幅值。

28、把量化信号的数值用二进制代码表示，这里就称为编码。

28、量化和编码都是有A/D 转换完成的。

29、计算机采集通常先用各种传感器把这些模拟量转换成相应的电流或电压信号，再通过A/D 转换器变换成数字量后送入计算机。 第二章

30、电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可以表示为

31（简答）、同步发电机组并列时遵循的原则 （1）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： （2）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。 32（简答）、准同期并列的理想条件 （1）X G ωω= 或X = G f f （即频率相等） （2）X U = U G （即电压幅值相等） （3）e =0δ（即相角差为零）

33、发电机发出功率为“发电机状态”；发电机吸收功率为“电动机状态”。

34、（简答）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 与 间的滑差角频率 ，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 与 间的电压差，且调节发电机电压 ，使他与 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 接近于零或控制在允许范围内。 35、在准同期并列操作中，合闸信号控制单元是准同期并列装置的核心部件，所以准同期并列装置原理往往是指该控制单元的原理。

35、恒定越前时间的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。

36、自动并列装置检测并列条件的电压人们常称为整步电压。

37、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。 38、（简答）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。 39、频率差检测是在恒定越前时间之前完成的检测任务，用来判别是否符合并列条件。

40（A ）、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。

40、（选择）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

41、（选择）用大规模集成电路中央处理单元（CPU ）等器件构成的数字式并列装置，由于硬件简单、编程方便灵活、运行可靠、且技术上已经成熟，成为当前自动并列装置的主流。

42、数字式并列装置由硬件和软件组成，两者协调配合完成同步发电机组的并列控制任务。

43、为了实现发电机自动并列操作，须将电网和待并发电机的电压、频率等物理量按要求送到接口电路进入主机。

44（简答）、自动并列装置的输出控制信号有 （1）调节发电机转速的增速、减速信号 （2）调节发电机电压的升压、降压信号

（3）并列断路器合闸脉冲控制信号

45（简答）、人—机联系常用的设备

（1）键盘（2）CRT显示器（3）数码和发光二极管LED显示指示（4）操作设备

第三章

46、电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配。

47（简答）、同步发电机励磁控制系统的任务（1）电压控制（2）控制无功功率的分配（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）水轮发电机组要求实行强行减磁48（简答）、水轮机发电机组为什么要强行减磁

答：当水轮机发电机组发生故障突然跳闸时，由于它的调速系统具有较大的惯性，不能迅速关闭导水叶，因而会使转速急剧上升。如果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流，则发电机电压有可能升高到危及定子绝缘的程度。

49（简答）、续流二极管的作用

答：为了防止失控现象的发生，在电感性负载两端并接一反向续流二极管V1，在晶闸管电压过零关断时，电感两端的反电动势经续流二极管形成电流回路，由于续流二极管两端电压甚低，接近于零，从而保证晶闸管能可靠关断，显然续流二极管选择正向压降小的，以确定保晶闸管的可靠关断。

50、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组成的自动控制系统。

51、几台发电机在同一母线上并联运行时，改变任何一台机组的励磁电流不仅影响该机组的无功电流，而且还影响同一母线上并联运行机组的无功电流。

52、反馈型电压调节器按被调量（发电机电压）与给定量（设定值）之间的差值进行调节，属于闭环反馈控制。

数字式励磁调节器的组成：主控制单元，信息采集单元，控制输出，人机接口单元

53、光隔离器是以光为媒介传输电信号的器件，实现了输入、输出间电气完全隔离，抗干扰能力强，广泛应用于微机接口电路。

54、数字是调节器，按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID调节器，是连续系统控制中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。

55.（简答）发电机在异步运行下，在向系统送出有功的同时，还从系统吸收无功功率，对系统和发电机本身产生如下不良影响：

1．）发电机失步，在转子和励磁回路中产生差频电流，使转子铁芯，转子绕组及其他励磁回路产生附加损耗，引起过热。2.）正常运行时，发电机要向系统输出无功功率；失磁后，要从系统吸收无功功率。如果系统无功储备不足，将引起系统电压下降，甚至造成因电压崩溃而使系统瓦解。3.）其他发电机力图补偿上述无功差额，容易造成过电流。

第四章

56.电力系统的频率和有功功率调节系统，主要是由调速器，发电机组（发电机与原动机）和电网环节组成。

58.励磁调节器主要由电压测量比较，综合放大及功率放大等单元组成。

第五章

59.电力系统频率的变化，对生产率以及发电厂间的负荷分配有直接影

60.调速器通常分为机械液压调速器和电气液压调速器两类。

59.（简答）对同步发电机动态响应的技术指标的规定：1．）同步发电机在空载额定电压情况下，当电压给定阶跃响应为+-10%时发电机电压超调量应吧大于阶跃两的50%，摆动次数不超过3次，调节时间不超过10%。2．）当同步发电机突然零起升压时，自动电压调节器应保证其端电压超调量吧得超过额定值得15%，调节时间应吧大于10S，电压摆动次数不大于3次。

60.霍尔效应是半导体基本电磁效应之一。霍尔元件的优点有方便而准确地实现乘法运算，输出信号的信噪比大；频率范围广，最高可达10^12 HZ；体积小，重量轻可靠性高，稳定性好，寿命长。

61.数字式电液调速器与模拟式电液调速器的主要区别是控制电路部分的功能用微机来实现。

61、传递函数是分析调节系统的重要工具，电力系统的频率和有功功率，主要是由调速器，发电机组和电网等环节组成。

61.调速器一般由测量，积分放大，执行等环节组成。

62.多区域系统特性：系统越大，它所储备的动能越多，能供给的功率也越多。另一方面系统容量越大，备用容量可相对节省，因为各子系统的备用容量可以相互支援。

63.微增率是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值。

64.对于一台发电机组，它包括了锅炉，汽轮机和发电机三个单元

第六章

1.当电厂发出的有功功率不满足用户要求出现缺额时，系统频率就会下降。

2.当电力系统因事故而出现严重的有功功率缺额时，其频率将随之急剧下降。

3.运行经验表明，某些汽轮机在长时期低于频率49~49.5Hz以下运行时，叶片容易产生裂纹，当频率低到45Hz附近时，个别级的叶片可能发生共振人引起断裂事故。

4.当频率下降到47~48Hz时，火电厂的厂用机械（如给水泵等）的出力将显著降低，使锅炉出力减少，导致发电厂输出功率进一步减少，致使功率缺额更为严重。于是系统频率进一步下降，这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏，从而造成所谓“频率崩溃”现象。

5.自动低频减载的工作原理：当系统发生严重功率缺额时，自动低频减载装置的任务是迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保电力系统安全运行，防止事故的扩大。一次是防止电力系统发生频率崩溃的系统性事故的保护装置。

6.对于高温高压的火电厂，频率低于46~46.5Hz时，厂用电已不能正常工作。在频率低于45Hz时，就有“电压崩溃”的危险。因此，末级的启动频率以不低于46~46.5Hz为宜。

7.低频减载装置采用了分级切除负荷的办法，以适应各种事故条件下系统功率缺额大小不等的情况。

8.数字式频率继电器在精度、温度特性等主要指标和性能方面具有明显优势。

9.高频监视通常整定值选为51Hz，低频闭锁整定值选为49.5Hz。

10.系统容量越大，承受功率缺额的能力越强。

11.当发生的故障确定为减少输电线路的传输功率时，自动控制装置就迅速投入相应数量的并联电阻。