电力系统自动化考试复习题及答案

《电力系统自动化》课程考试复习内容-答案

整理：史跃鹏2011.7.17

2011学年第二学期

说明：电气工程专业课为：《电力电子技术》《自动控制技术》《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基本要求。

参考书：第1章“电力系统特点和基本要求”

答：特点：

1、与国民经济、人民日常生活联系紧密。

2、系统结构庞大复杂

3、各种暂态过程非常短促

4、电能不能大量储存

基本要求：

1、保证供电的可靠性

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研究内容。

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“准同期并列的理想条件”

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相同，

3．并列开关两侧电压的相位角相同。

4．并列操作瞬间如果存在相位差，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，冲击电流可以达到额定电流的20倍，可能损坏定子绕组端部，相位差在0-180度之间时，冲剂电流既有有功分量，也有无功分量，在发电机轴上产生冲击力矩。

5．并列操作瞬间如果存在频率差，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，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um 之间。这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。它产生的拍振电流也时大时小变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化，使发电机振动。频率差大时，无法拉入同步。

6．并列操作瞬间如果存在电压幅值差，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，为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。

7．已知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Ts 分别为9s 和11s 时，请分析正弦整步电压波形是否满足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Ts ＝9s 时，压差条件满足，频差条件不满足；

当Ts ＝11s 时，压差和频差条件均满足。

8．图2所示两种频差情况的U t.ad （恒定越前时间脉冲）与U δ.ad （恒定越前相角脉冲）关系波形图，通过比较U t.ad 与U δ.ad 顺序检查频差大小，请问哪种频差情

U 图1 正弦整步电压波形

况满足并列操作的要求，为什么？

u (b) u t.ad 2π u δ

u u t.ad 2π

u δ图2 两种频差情况的U t.ad 与U δ.ad 关系波形图

(a)

u u

u δ(c)

参考书：第2章 第3节“一、整步电压；二.恒定越前时间信号形成；三.频率差检测”答案：图(a)所示，u δ.ad 有效电平出现时间先于u t.ad ，表示s sY ωω<，即实际频差小于

允许频差；图(b)所示，u t.ad 有效电平出现时间先于u δ.ad ，表示s sY ωω>

，即实际频差大于频差设定值；图(c)所示，u δ.ad 有效电平出现时间等于u t.ad ，表示s sY ωω=

，即实

际频差等于允许频差；显然图(a)、图(c)所示情况满足并列操作要求。 9．同步发电机励磁自动调节的主要作用有哪些？

参考书：第3章 第1节“一、同步发电机励磁控制系统的主要任务”

答：

1、 控制电压

2、 合理分配并联发电机间的无功功率

3、 提高电力系统的稳定性

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造条件3、提高带时限继电保护动作的可靠性）

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结构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、静止励磁系统”

答：工作原理：（如下图）发电机励磁功率取自发电机端，经过励磁变压器TV降压，可控硅整流器VS整流后供给发电机励磁。发电机励磁电流通过自动励磁调节器控制晶闸管的控制角进行控制。

特点：1、结构简单，可靠性高，造价低，维护量小。

2、没有励磁机，缩短了机组主轴的长度，可减少电厂土建造价。

3、直接用可控硅控制转子电压，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交流励磁系统结构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、交流励磁机励磁系统”

答：工作原理：交流主励磁机与交流副励磁机与发电机同轴转动。交流副励磁机配有一个自励恒压调节器维持其端电压为恒定值。副励磁机输出的交流电经过可控硅整流变成直流给主励磁机励磁。主励磁机输出的交流电经过不可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，而交流励磁机的容量可以做的很大，所以容量不受限制

2、交流主励和副励与发电机同轴，自成体系，励磁系统不受电网的干扰，可靠性高

3、由于晶闸管的控制角变化很快，励磁电流可以很快变化，所以为快速励磁系统。

4、交流励磁机的时间常数大，控制环节多，增加了励磁系统的时间常数。为解决此问题，励磁机转子采用叠片式结构，也使得输出的直流波纹减小。

5、有转子滑环和碳刷。

6、加长了主机轴长度。