电力系统自动装置原理 电力系统频率及有功功率的自动调节
(完整版)电力系统自动装置原理思考题及答案
复习思考题第二章同步发电机的自动并列一、基本概念1、并列操作：电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。
2、准同期并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。
3、自同期并列：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。
4、并列同期点：是发电机发电并网的条件。
同期并列点是表示相序相同、电源频率同步、电压相同。
5、滑差、滑差频率、滑差周期：滑差：并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差；滑差频率：并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用fs 表示；滑差周期：并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化360°所用的时间。
6、恒定越前相角准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定越前相角并列装置。
7、恒定越前时间准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定越前时间并列装置。
8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压：包含同步条件信息的电压；正弦整步电压：与时间具有正弦函数关系的整步电压；线性整步电压：与时间具有线性函数关系的整步电压。
二、思考题1、同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求：（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）发电机并网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
因为：(1)并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损；(2)并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
《电力系统自动装置原理》课程教学大纲
《电力系统自动装置原理》课程教学大纲一、课程基本信息
二、课程内容及基本要求
a)同步发电机的自动并列
➢自同期并列
➢准同期并列
➢恒定越前时间并列装置的合闸控制频率差控制
b)同步发电机励磁自动控制系统
➢电压控制控制无功功率的分配提高同步发电机并联运行的稳定性改善电力系统的运行条件对水轮发电机组实行强行减磁
c)励磁自动控制系统的动态特性
➢励磁控制系统的传递函数励磁自动控制系统的稳定性电力系统频率及有功功率的自动调节
➢电力系统的频率特性调速器原理电力系统频率调节系统及其特性电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
➢对汽轮机的影响
➢发生频率崩溃现象
➢发生电压崩溃现象
三、实践环节及基本要求：
详见《电力系统自动装置原理》实验教学大纲
四、学时分配表：
五、课程教学的有关说明
可对下述有关情况做出说明：
1．本课程自学内容及学时
2．课内习题课的安排及学时
3．利用现代化教学手段内容及学时4．对学生能力培养的要求等。
第三章电力系统频率及有功功率的自动调节_电力系统自动化
n no nN n △f △P f
若发电机组原在（PN，nN） 点，当有功变化为P时，调 速器调节后，机组运行在 （P，n）,n≠ nN因此又称为 有差调节特性。
PN
P
PG
1.速度变动率R（调速系统静态特性的斜率）： 当发电机有功功率从0增加到PN时，转速从n0 变到nN, R=no-nN
b1＞b2:1号机组的功率减少 △P,其功率变为P1 ,相应的微增率 减小至b1 ;2号机组增加相同的△P,其功率变为P2 相应的微增率 增大至b2 1号机组减少的燃料消耗费用大于2号机组增加的消耗费用, 负荷转移可使消耗费用减少,当b1等于b2时,总的燃料消耗费用为
, , , ,
最小即最经济.
系统中并联运行的发电机组经济调度的准则是: 各机组的微增率相等
负荷变化较大时，调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果有差； 频率的二次调整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，表现为一条调节特性上、下平移，可以保证调整结束时频率与 额定值偏差很小或趋于零——调节结果是无差的；
复习思考
• • • 1.频率和有功功率调节的主要任务是什么? 2.在电力系统中,有了调速器对频率的一次调节, 为什么还要引入调频器,进行二次调节? 3.调速器的失灵区对频率调整有何影响?
×100%
nN
2.发电机组的频率调节方程 :
Δf* + R* · ΔPf* = 0
(三)调节特性的失灵区ε（迟缓率）
1．定义：由于测量元件的不灵敏性, 调速系统对于微小的转速
变化不能反应,调节特性实际上是一条具有一定宽度
f
不灵敏的带子, 称为失灵区。
电力系统自动装置原理课后答案
电力系统自动装置原理课后答案【篇一：电力系统自动装置原理附录思考题答案】s=txt>第一部分自动装置及其数据的采集处理1-1．采用式1-13对电流进行分解，a0、an、bn的物理意义分别是什么？【答案提示】a0：直流分量；an：n次谐波分量的实部；bn：n次谐波分量的虚部。
1-2．采样的前期处理讨论：【答案提示】如果正态分布均匀，那么采用4只电阻串联采样的方式要比采用一只电阻采样的精确度高；是用算术平均法进行滤波有两种方式， ~?其一：aa1?a2a10；10~?a~?a~?aaaa1?a2~a131024~~~其二：a1?，a2?，a3?……a?8。
2222第二种方法只占有3个内存变量，每一次计算结果覆盖了前一次的采样数据，节省内存，另外，第二种方法滤波后的权重比例合理，a10占权重为50%，更加接近采样的后期，因此计算机采样中经常采用。
第一种方法的权重完全一样，10个采样数据各占10%，另外它需要11个内存变量。
总的来看，第二种方法的误差和实际意义都大于第一种。
第二部分自动并列2-1．略2-2．略2-3．已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为：f1?50?0.1costhz，f2?50?0.1sin2thz，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。
第二部分自动并列2-3．已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为：f1?50?0.1costhz，f2?50?0.1sin2thz，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。
合闸相角差表达式为：2?f?2?(f?f)?0.2?cost?0.2?sin2tes12 ?e01020先不考虑提前量，则有：e[0.2cost0.2sin2t]dte00.2sint0.1cos2t0.102sint?cos2t?1?2sint?1?2sin2t?1?sin2t?sint?1?0?sint?t?2k??3.8078或t?2k??0.6662 1? 2t1?3.8078，t2?5.6169，……考虑时间提前量0.14秒，则调度中心发出合闸信号的时刻可为：3.6678秒，5.4769秒，等等。
自动装置知识点
⾃动装置知识点《电⼒系统⾃动装置原理》知识点杨冠城主编绪论1.电⼒系统⾃动装置对发电⼚、变电所电⽓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。
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。
2.电⽓设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。
(1)按运⾏计划将发电机并⽹运⾏的操作为正常操作。
(2)电⽹突然发⽣事故，为防⽌事故扩⼤的紧急操作为反事故操作。
防⽌电⼒系统的系统性事故采取相应对策的⾃动操作装置称为电⼒系统安全⾃动控制装置。
3．电⼒安全装置发电⼚、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。
⾃动装置及其数据的采集处理电⼒系统运⾏的主要参数是连续的模拟量，⽽计算机内部参与运算的信号是离散的⼆进制数字信号，所以，⾃动装置的⾸要任务是数据采集和模拟信号的数字化。
1、硬件组成形式从硬件⽅⾯看，⽬前电⼒系统⾃动装置的结构形式主要有四种:即微型计算机系统、⼯业控制机系统、集散控制系统(Distributed control system——DCS)和现场总线系统(Field bus Control System——FCS)。
2、采样对连续的模拟信号x(t)，按⼀定的时间间隔T S，抽取相应的瞬时值，这个过程称为采样。
采样过程就是⼀个在时间和幅值上连续的模拟信号x(t)，通过⼀个周期性开闭(周期为T S，开关闭合时间为τ)采样开关S后，在开关输出端输出⼀串在时间上离散的脉冲信号x S(nT S)。
3、采样定理采样周期T S决定了采样信号的质量和数量： T S太⼩，会使x S(nT S)的数据剧增，占⽤⼤量的内存单元；T S太⼤，会使模拟信号的某些信息丢失，当将采样后的信号恢复成原来的信号时，就会出现信号失真现象，⽽失去应有的精度。
因此，选择采样周期必须有⼀个依据，以保证x S(nT S)能不失真地恢复原信号x(t)。
第三章-电力系统频率及有功功率的自动调节
PG=f (f)
P
PL PG P (KG KL )f Kf
K
KG
KL
PL f
所有机组均 机组装有 无调速器 调速器
KG
PGN fN
KL
PLN fN
PL f
当负荷增加后，依靠调速器动作实现了频率
KG
PGN PLN
KL
PL f
的一次调节，会使电网的频率有所上升，但频 率值仍然偏离额定频率，如果负荷变动较大，
电力系统自动化
第三章 电力系统频率及有功功率的自动调节
第一节 电力系统的频率特性
➢每分钟转数
n
n
➢每秒钟转数
60
➢系统频率 ➢正常情况
➢负荷突然变动而使发
电机组电功率增加PL
f Pn 60
m
m
PTi PGi
1
1
m
m
PTi PGi PL
1
1
m
1
PTi
m 1
PGi
PL
d dt
m
条直线。
频率下降的特性有利于
PL
系统中有功功率在另一
频率值下重新平衡。这
种现象称为负荷的频率 调节效应。
PLN
β
KL
tg
PL f
KL
PL f
KL
KL
fN PLN
0
fN
f
图负6-3荷的负静荷态的频静态率频特率性特性
电力系统自动化
第三章 电力系统频率及有功功率的自动调节
KL
dPL df
KL
dPL df
5.调节特性的失灵区
f
fN
fW
fW
PW PW
电力系统自动装置原理复习思考题完整版
电力系统自动装置原理复习思考题完整版《电力系统自动控制装置原理》复习思考题考试题型：选择、名词解释、简答题、计算题负荷的调节效应：当频率下降时，负荷吸取的有功功率随着下降；当频率升高时，负荷吸取的有功功率随着增高。
这种负荷有功功率随频率变化的现象，称为负荷调节效应。
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。
电压调整：调节电力系统的电压，使其变化不超过规定的允许范围，以保证电力系统的稳定水平及各种电力设备和电器的安全、经济运行。
电力系统：由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。
1电力系统频率二次调整有哪几种可以实现无差调节？答：①主导发电机法、②积差调频法、③分区调频法。
2、自动发电控制系统的基本任务？答：主要任务：①使全系统发电机输出功率与总负荷功率匹配；②保持系统频率为额定值；③控制区域联络线的交换功率与计划值相等；④在区域网内各发电厂之间进行负荷的经济分配。
3、简述发电机调节的类型及特点。
电力系统调度的主要任务。
答：发电机调节的类型及特点：①＞0为正调差系数，其调节特性下倾，即发电机端电压随无功电流增大而降低；②＜0为负调差系数，其调节特性上翘，发电机端电压随无功电流增大而上升；③=0称为无差特性，这时发电机端电压恒为定值。
电力系统调度的主要任务：③ 保证供电质量的优良；②保证系统运行的经济性；③保证较高的安全水平；④保证提供强有力的事故处理措施。
4、强行励磁的基本作用是什么？答：强行励磁的基本作用是：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有助于缩短电力系统短路故障切除后母线电压的恢复时间；④并有助于用户电动机的自起动过程。
同步发电机并列的理想条件是什么？答：理想条件：频率相等、电压幅值相等、相角差为零；即（f G=f x、U G=U X、ee=0 ）。
简述同步发电机组并列时遵循的原则。
答：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。
船电设备——第十五章电力系统频率及有功功率自动调整
结论： 结论：
负荷调节效应，对于限制系统频率变化是有利的， 负荷调节效应，对于限制系统频率变化是有利的， 但只依靠这个效应，频率的变化将是很大的。 但只依靠这个效应，频率的变化将是很大的。为了保证 系统的频率变化在一定的允许范围内， 系统的频率变化在一定的允许范围内，发电机组必需配 置（用以维持转速恒定的）调速器。 用以维持转速恒定的）
f
f0
1 1' 2' 2
P 1 2
0
P 1
P
转移过程: 为保持电网的频率稳定，在转移负载时， 转移过程: 为保持电网的频率稳定，在转移负载时，
必须同时向相反方向调节两机组的调速控制开关。 必须同时向相反方向调节两机组的调速控制开关。 1号机组减油门，曲线下移（负荷减小） 号机组减油门，曲线下移（负荷减小） 2号机组增油门，曲线上移（负荷增大） 号机组增油门，曲线上移（负荷增大）
2
去磁电枢反应
E0↓
15.1. 15.1. 电力系统有功功率自动调整基础知识 1.电力系统频率波动的原因及其影响 1.电力系统频率波动的原因及其影响 pn 的关系： 电网频率f 与发电机转速n的关系： f = 60
的变化导致电网频率 即：发电机转速n的变化导致电网频率 的变化 发电机转速 的变化导致电网频率f 与油门有关） 设原动机输入功率为PT（与油门有关），发电机负荷功率为PF 时输入与输出功率平衡，系统转速（即频率）不变。 当PT＝PF时输入与输出功率平衡，系统转速（即频率）不变。 如果系统中的负荷突然变化使发电机输出功率增加△PF，而由 于机械惯性， 于机械惯性，原动机的输入功率还来不及变化
输出电功率sui有功puicos同步发电机的负载运行输出无功q从而导致端电压下降为维持端电压不变则需增大励磁电流i若输出无功q不变增大励磁电流i则端电压u上升输出有功p下降为维持不变则需增大原动机输入功率柴油机油门若输出有功p不变增大油门则端电压频率上升若输出无功q励磁电流i端电压u输出有功p油门频率60pn电网频率f与发电机转速n的关系
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电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
❖ 电力系统负荷的功率 - 频率特性 负荷的静态频率特性： PL F ( f )
PL
PLN
a
b
PLb
频率下降时，负荷功率也下降到 PLb ； 频率上升时，负荷功率也上升到 PLa 。
负荷特性有利于系统中有功功率在另一频率下 重新平衡，这种现象称为负荷调节效应。
负荷瞬时变动情况
随机分量 脉动分量 持续分量
★
频率波动对电网运行的 影响： √ 偏离电力设备经济运 行点； √ 影响用户生产率和产 品质量； √ 频率过低过高都会危 及电网安全运行
t
电力系统
自动装置原理
电力系统的频率特性
★
调频是电力系统运行的主要任务之一
调频与有功功率调节是不可分的，应满足安全运行约束； 符合经济运行要求，发挥能源最大效益； 频率偏差控制在预定范围内，保证电能质量。
求P1、P2。
电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理
电力系统自动调频
❖ TBC
区域调节作用的信号称为区域控制误差ACE。
ACEA ACEB
PtA PtB
Af A B f B
相应的控制功率
PGA KiA PtA Af A dt PGB KiB PtB Bf B dt
当负荷变动时，调整目标
ACEA 0, ACEB 0
设A有二次调频，B有一次调频。
PGA PGB
PLA PLB
K LA f K LB f
PtA PtB
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
且
PtA PtB
即
PLA
PGA
1 RA
K LA f
PtA
PLB
1 RB
K LB f
PtA
最终使 Af PtA 0
得
f
1 A B
PLB
PtA
PLB A A B
加调速器后，将从一条静态特性曲线 向另一条静态特性曲线过渡。
ω* f*
PG*
1.0 MG*
P*
1.0
M*
f
1
a’ a” a”’
2
3
3’
P
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
有调速系统的发电机功率-频率特性：
f
fN f1
Δf
a b
ΔPG
PG PGa PGb
f A
C fN
ΔP2
f1ΣPL
ΣP’
B ΔP1
电力系统自动调频
调频厂1 调频厂2 调频厂3
电厂
带基本负荷厂1 带基本负荷厂2 带基本负荷厂3
调峰厂1 调峰厂2 调峰厂3
电力系统 自动装置原理
电力系统自动调频
主导发电机法
同步时间法
一台发电机（主导 机）。
调差目标 f 0
其它成比例配合。
效果一般，用于小 系统。
按频率偏差的积分 值调节。
f ki Pi
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
❖ 电力系统的频率特性
系统频率特性是由负荷频率特性和发电机频率特性共同形成的。
f
PL = f(f)
PL PL1 PL2
PL1 = f(f)
fN
a
d
f2
c
f3
b ΔPL
无调速 有调速
到状态b，PL未变，PG没增加 到状态c，再调可以到状态d
ΔPL2
ΔPL1
电力系统 自动装置原理
电力系统自动调频
❖ 思考题
推导双区域都只有一次调频时的公式。
电力系统 自动装置原理
电力系统经济调度与自动调频
❖ 等微增率
F (PGi )
PGi
微增率
❖ 自动调频
a、调度指令到调频厂机组 b、调度指令到调频厂
❖ 思考题
F1 0.02P1 0.1P1 60, F2 0.025P22 0.05P2 40, P1 200M
电力系统的频率调节系统及其特性
单个区域的频率闭环调节框图
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率调节系统及其特性
功率平衡起作用的三个部 分：
发电机功率增加 负荷功率减少 系统动能
系统动态响应曲线
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率调节系统及其特性
联合调频
比单区域系统调 节好。
电力系统 自动装置原理
P2 P2’ P2
P1
P1’ P1
有差调节
调差系数 R f PG 1
K R
R, K
调差特性与机组间有功功率的分配 调差特性为区域，有失灵区。
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
❖ 思考题1
已知：两机组并联于一条母上， R1 4%, R2 5% 。且调速系统保证了两
台机完全同步。若1号机组额定功率为60MW，两机均额定运行。求：当系统 要求增加20MW的输出时，母线的频率为多少？
ai kfdt 0
联合自动调频 AGC
电力系统 自动装置原理
电力系统自动调频
❖ 联合电力系统的调频
恒定频率控制法FFC f 0
恒定交换功率控制FTC Pt const
无关频率。一个系统与另一个系统之 间交换的Pt恒定，但f可能会变。有协 议的因素。
频率联络线功率偏差控制TBC
全部都考虑。
PL
PL2 PL1
P
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
❖ 思考题2 已知：某电力系统， KL 1.5, KG 20 ，当PL=3000MW时，fN=50Hz。
求负荷增加120MW时，系统调速后的运行点。
电力系统 自动装置原理
调速器原理
机械液压式调速器原理
功率-频率电液调速系统原理
电力系统 自动装置原理
fb fN
f
负荷的频率调节效应系数： K L
dPL df
因为频率变化很小，所以
K L
dPL df
为一直线，取值范围在1~3之间。
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
❖ 发电机的功率 - 频率特性
发电机转矩方程：M G A B 功率方程：PG C1 C22
无调速器时，转速和转矩都为额定值。
电力系统的频率特性
❖ 概述
电网稳态条件下的频率 f 是全系统一致的运行参数 f pn 60
频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。
原动机输入功率：
m
m
dm
1 PTi 1 PGi PL dt ( 1 WKi )
机组的动能
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
电网频率变动情况
P