电力系统自动装置(1)2353

《电力系统自动装置（１）》复习资料

一、简答题

1.发电机的自同期和准同期的概念有何不同，目前各自在哪些类型的电厂中采用？

答：自同期是起动发电机，调整转速使之达到系统频率，并列断路器合闸后立即给发电机加励磁，在系统拖动下，由系统将发电机拉入同步。准同期是起动发电机并加励磁，使发电机产生电动势后，通过调整转速和励磁使之达到并列条件后闭合并列断路器，使发电机与系统稳定并列运行的过程。自同期，在并列断路器合闸瞬间，相当于系统通过发电机定子短路。并列断路器合闸瞬间是否加励磁，或者发电机是否已经产生电动势。电网之间的同期只能采用准同期方式。

2.自同期与准同期有什么区别？在两个电网同期时应该采用什么样

的同期方式？

答：主要区别在于并列瞬间发电机是否加励磁或是否已经建立电动势。电网并列仅采用准同期并列方式。

3.自动准同期由哪几个单元构成？各单元起什么作用？同期条件如何获得，其方式分别是哪些？合闸信号如何确定，可以有哪两种信号，确定合闸信号定值的依据是什么？

答：由于准同期需要检测和控制三个信号，因此自动准同期装置设置

了三个控制单元：（1）频差控制单元；（2）压差控制单元；（3）合闸信号控制单元。

各自的作用分别是：（1）检测滑差角频率，调节发电机转速，使发电机电压的频率接近于系统频率。（2）检测电压差，调节发电机励磁电流的大小，从而改善发电机机端电压，使之与系统电压幅值之间的偏差小于规定的允许值，促使并列条件的形成。（3）检测发电机的并列条件，当发电机的频率和电压都满足并列条件的要求时，选择一个恰当的时间发出合闸信号，使并列断路器DL的主触头在接通的瞬间，相角差或控制在允许的范围之内。

4.有的像化工企业等的供电线路上为什么不能装设自动重合装置？如果装该考虑那些因素？为什么？

答：重点必须考虑保护与自动重合闸装置之间的配合问题，尤其是上级电网的重合闸装置与下级电网保护定值之间如何配合。

5.若滑差角频率的允许值规定为0.2%，通过检测脉动周期来确定频率是否能满足合闸要求，这时脉动周期应该如何判定？

答：详细见课件，计算略。

6.现代励磁控制控制系统由那些单元构成？各个单元起什么作用？为什么第一个单元中要装设调差单元？该环节起什么作用？

答：调差、测量比较、综合放大和移相触发等三个部分构成，同时包括其他若干辅助单元

测量比较单元的作用：测量机端电压并变换成直流电压，与整定基准电压比较，得出电压偏差信号

综合放大作用：对测量单元输出来的信号与其他需要信号进行综合和放大的作用。

移相触发作用：根据从综合放大单元输出来的信号的大小，改变输送到晶闸管的触发脉冲的相位，即：改变触发角的大小，达到控制整流电路的输出电流（即：励磁电流）的大小，从而控制机端电压等的目的

7.什么是潜供电流？该电流是如何产生的，对分析实际系统有什么意义？

答：该电流的产生主要是由于线路参数、对地电容的作用引起，在实际运行中必须考虑对系统、设备和人身安全的影响。

8.现代励磁控制系统中，对励磁控制系统有什么要求？

答：现代励磁控制系统由调差、测量比较、综合放大和移相触发等三个部分构成，同时包括其他若干辅助单元。

（1）测量比较单元：测量机端电压并变换成直流电压，与整定基准电压比较，得出电压偏差信号。（2）综合放大单元：对测量单元输出来的信号与其他需要信号进行综合和放大。（3）移相触发单元：根据

从综合放大单元输出来的信号的大小，改变输送到晶闸管的触发脉冲的相位，即：改变触发角的大小，达到控制整流电路的输出电流（即：励磁电流）的大小，从而控制机端电压等的目的。

9.请简要说明恒定越前时间和恒定越前相位角准同期装置在原理上有何不同？要保证合闸断路器在合闸的瞬间冲击电流最小，各自需要满足什么条件？

答：准同期并列装置的控制原理为当频率和电压都满足并列条件的前提下，发出合闸信号进行并列操作。其中，恒定越前时间准同期并列以时间为合闸信号，恒定越前相角准同期并列以相角为合闸信号。为保证合闸后断路器的瞬间冲击电流最小，两种方式必须使得合闸相角差等于0。

10.简述励磁对暂态稳定的影响。

答：

以单机无穷大系统为例，设在正常运行状态下，发电机的输送功率为P c0，在功角特性的a点运行，如图所示。当突然受到某种扰动

后，系统运行点由曲线1上的a点变为曲线2上的b点。由于动力输入部分存在惯性，输入功率仍为P c0，此时发电机上出现过剩的转矩使得转子加速，系统运行点由b点沿曲线2向f点移动。过了f点后，发电机输出功率大于P c0，转子上出现制动转矩，使转子减速。发电机能否稳定运行取决于曲线2与P c0形成的上、下两块面积。当减速面积大于加速面积，则发电机处于稳定状态。反之亦然。

11.什么是负荷调节效应？在系统频率调整中有什么实际意义？

答：负荷调节效应会阻止频率的变化，客观上起频率调节的作用。

12.自动励磁调节器的强励倍数一般取多少？在励磁调节器中，若电压测量采用12相桥式整流电路，则选频滤波电路的滤波频率应选为多少Hz？

答：1.6-2.0 1200Hz

13.按照国标规定，哪些情况下应装电源自动投入装置？

答：（1）装有备用电源的发电厂厂用电源和变电所所用电源；

（2）由双电源供电，其中一个电源经常断开作为备用的变电所；

（3）降压变电所内有备用变压器或互为备用的母线段；

（4）有备用机组的某些重要辅机

14.励磁控制系统由哪几个单元构成，对各单元有哪些基本要求？

答：对励磁调节器的要求：

（1）正常运行时，调节器能反映发电机机端电压的高低，以维持发电机机端电压保持在给定的运行水平，并能合理分配发电机组之间的无功功率和便于实现无功功率的转移。

（2）对于远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区。

（3）要求具有快速响应能力，能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制能力，以提高系统的暂态稳定性和改善系统运行条件。（4）要求时间常数尽可能小，能迅速响应输入信息的变化。

（5）要求结构简单、控制方便、尽量采用标准化器件。（这是对所有控制系统的要求）

对励磁功率单元的要求：

（1）要求具有足够的调节容量。

（2）要求具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度（这是两个非常重要的技术经济指标）。

15.自动重合闸与继电的配合方式有哪些？各自在什么情况下采用？答：即重合闸前加速和重合闸后加速

16.当发电机投入或退出系统运行时，应如何调整其外特性？

答：设系统电压为Usys，外特性曲线3与UG轴相交于Usys。发电机投入运行时，只要使它的外特性处于3的位置，待机组并入系统后再

进行向上移动特性的操作，使无功电流逐渐增加到运行要求值。发电机退出运行时，只需将其外特性向下移动到3的位置，机组就可平稳退出运行，不会发生无功功率的突变。图如下：

17.根据下图说明励磁调节系统如何在并联的发电机组之间进行无功功率的合理分配。

答：由于发电机的有功功率只受到调速器的控制，无论励磁电流如何变化，均不会改变发电机的动力元素，因此，不会改变发电机的有功功率 Pf ，即：

当不考虑定子电阻和发电机的凸极效应时，发电机功率又可表示为：

cos tan f f f P U I Cons t ϕ==

常数，当励磁电流改变时，

与 均恒定，即：，

当励磁电流变化时，空载电势只能在上图水平虚线上移动，而励磁电流又只能在垂直的虚线上移动

二、计算题

1.已知：接入某自动准同步装置的发电机电压

=104sin(315t)伏，系统电压=105sin(314t+)伏。

（1)试画出t=0时电压矢量图；

（2）计算相角差首次等于零时的t ；

（3）若整定导前时间=0.2秒，计算合闸命令发出时刻的t 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0.03秒，计算最大合闸误差角。

解：已知Ug 的幅值等于104v,usys 的幅值等于105v,t=0时，ug 的相角为0，ysys 的相角等于，据此画出电压矢量图如下：

sin q f

f d E U P X δ==常数 cos f I ϕsin q E δ1cos f I K ϕ=2sin q E K δ=

g u sys u 2πad t

（2）相角差＝0，即315t －(314t+ )=0,则t= (秒)

（3）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

（4）合闸误差角＝合闸误差时间×滑差角频率＝0.03×（315－314）＝0.03弧度。

2.已知某自动准同步装置的误差时间最大为±0.02%，同步断路器的合闸时间为0.22秒±20%，而自动准同步装置整定的开关时间（即导前时间）最接近的档为0.25秒。问：欲使合闸误差角δ≤5º,应限制滑差频率f,不大于多少？

答：（1）误差时间△t=准同步装置合闸误差时间+断路器合闸误差时间+导前时间整定误差

=0.02+0.22×0.2+(0.25-0.22)=0.02+0.044+0.03=0.094秒

（2） 弧度/秒

因此，若使，需限制

2π2π

2π

52/0.0940.928360t δ

ωπ≤≤⋅≤∆5δ≤s s ωf 0.1477Hz 2π=≤

3.请说明下图电路的功能及其工作原理。

答：

假设、、分别是AB 、BC 、CA 三条支路的电流，这三条支路是由电阻、电容串联而成的容性电路，因此，、、分别超前、、，如果超前的角度 ，则可以滤去负序电压。

4.请说明下面电路的作用并分析其工作原理。

1I •2I •3I •1I •2I •3I •AB U •BC U •CA U •

030ψ=

解：（1）正竞比电路

VT1有固定的正偏置，处于恒流状态，是一个恒流管。输入信号：从比较电路送来的信号 U b 和最小励磁限制信号 U ME 分别经过V 1、V 2输入；在正常情况下 U ME ≤0， U b ＞0 ，因此，此时A 点的电位：

U A =U B - 0.6 V (管压降)

如果发电机由于出现了故障，励磁电流小于最小励磁限制单元的起动值，这时， 变为正值，而且 ，这时V2导通，V1受到反向电压作用而阻断， 信号被闭锁，励磁调节由 决定，使发电机在低励磁限制信号的作用下进行励磁调节，保证与系统并列运行的稳定性。

“正竞比电路”，是因其不同于一般的逻辑电路，电路运行状态受输入信号中最高电位信号的控制。

（2）负竞比电路。

MS U ME b U U ME U

其工作原理与正竟比电路的原理相似，请大家注意分析。

简单地说：正常状态下， 均＞0，大约等于10V ，这样就使V3导通；一旦 三个信号中任何一个动作，V3就会被阻断，此时，自动励磁调节系统就只能在所动作的信号的作用下进行励磁调节。

（3）信号综合放大电路。

当正竞比电路工作，而负竞比电路不工作时：此时，综合放大电路的输出：如果我们取 则自动励磁调节器附加的励磁系统稳定控制、电力系统稳定器、无功/电压补偿和校正等信号，经过相应的电阻进入励磁调节系统，各信号的比例可以通过选择电阻值来取得。在运算放大器的输出端： 其中，为引入的辅助控制信号。VZ1和VZ2是对输出进行双向限幅用的。

（4）互补输出电路。

这部分电路由VT3、VT4、R18、R19构成互补推挽射极跟踪器，R18、R19的作用是限流。

1 MX VH C U U U 1 , , MX VH C U U U 0.6A b B b U U U U =-⇒=07C b R U U R =-07R R =C b U U =-1417R R →1234()C b aux aux aux aux U U U U U U =-++++14~aux aux U U