合肥工业大学电力系统自动装置复习题及答案

4. 自同期并列操作

是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，滑差角频率不超过允许值，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，（2分）首先合上并列断路器，接着立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉人同步运行。 5. 电力系统静态稳定

电力系统在正常运行方式下，经受微小扰动后恢复到原来运行状态的能力。 6. 自然调差系数

对于按电压偏差进行比例调节的励磁控制系统，当调差单元退出工作时，其固有的无功调节特性也是下倾的，称为自然调差系数。 7. 并列操作

一台发电机组在投入系统运行之前，它的电压与并列母线电压的状态量往往不等，须对待并发电机组进行适当的调整，使之符合并列条件后才允许断路器QF合闸作并网运行。这一系列操作称为并列操作。 8.高起始响应

现在一般大容量机组往往采用快速励磁系统，励磁系统电压响应时间(励磁电压达到95％顶值电压所需时间)为0．1s或更短的励磁系统，称为高起始响应励磁系统(或称快自励磁系统)。 9. 恒定交换功率控制FTC(Flat Tie-line Control)

在联合电力系统的调频方式中，控制调频机组保持交换功率Pt恒定，而对系统的频率并不控制。

10. 电力系统负荷的功率-频率特性

当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变，即PL?F(f)，这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率一频率特性。（3分） 11. 进相运行

同步发电机欠励磁运行时，（1分）由滞后功率因数变为超前功率因数，发电机从系统吸收无功功率，这种运行方式称进相运行。（2分） 12. 静止励磁系统

静止励磁系统(发电机自并励系统)中发电机的励磁电源不用励磁机，而由机端励磁变压器供给整流装置。（2分）这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有转动部分，故称静止励系统。由于励磁电源是由发电机本身提供，故又称为发电机自并励系统。（1分） 13 恒定频率控制FFC(Flat Frequency Control)

在联合电力系统的调频方式中，按频率偏差?f进行调节，在?f?0时，调节结束。（3分） 14.直流励磁机励磁系统

同步发电机的容量不大，励磁电流由与发电机组同轴的直流发电机供给，即所谓直流励磁机励磁系统。

15.频率联络线功率偏差控制TBC

在联合电力系统的调频方式中既按频差又按联络线路交换功率调节，（2分）最终维持的是各地区电力系统负荷波动就地平衡，这实际上是系统调频观点，这种调频方式是大型电力系统或联合电力系统中常用的一种方法。

五、简答题（每题5分，共25分）

1. 简述同步发电机的励磁系统两个组成部分及各部分的作用。

同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成，

励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流；

励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。 2. 简述电力系统自动装置的主要结构形式。 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

3. 简述发电机调节特性的类型及其特点

?>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。 ?<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。 ?=0称为无差特性，这时发电机端电压恒为定值。 4. 简述电力系统低频振荡产生的原因。 1）励磁调节器按电压偏差比例调节；

2）控制系统具有惯性。

5. 简述电力系统安全自动控制装置的主要任务。

它们的主要任务是，当系统发生故障时，按照预订的控制准则迅速作出反应，采取必要的措施避免事故扩大。

6. 简述自动并列装置的输出控制信号有哪些。 (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。

7. 简述同步发电机组并列时应遵循的原则。

(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。

8. 简述励磁调节器特性进行调整主要是为了满足运行方面的哪些要求。

①发电机投入和退出运行时，能平稳地改变无功负荷，不致发生无功功率的冲击； ②保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配。 9 简述电力系统负荷的由哪几种不同分量组成。

第一种是频率较高的随机分量，其变化周期一般小于10s；

第二种为脉动分量，变化幅度较大，变化周期在10s～3min 之间； 第三种为变化很缓慢的持续分量。

10. 简述当系统频率降低较大时，对汽轮机的影响。

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而引起断裂事故。 11. 简述自动并列装置中频率差调整的任务。

将待并发电机的频率调整到接近于电网频率时，频率差趋向并列条件允许的范围，以促成并列的实现。如果待并发电机的频率低于电网频率，则要求发电机升速，发升速脉冲。反之，应发减速脉冲。

发电机的转速按照比例调节准则，当频率差值较大时，发出的调节量相应大些。当频率差值较小时，发出的调节量也就小些，以配合并列操作的工作． 12. 简述频率降低时发生的电压崩溃现象。

当频率降低时，励磁机、发电机等的转速相应降低，由于发电机的电动势下降和电动机转速降低，加剧了系统无功不足情况，使系统电压水平下降。

运行经验表明，当频率降至46～45Hz时，系统电压水平受到严重影响，当某些中枢点电压

低于某一临界值时，将出现所谓“电压崩溃”现象，系统运行的稳定性遭到破坏，最后导致系统瓦解。

13.简述电力系统中实现频率和有功功率自动调节的方法。 1）主导发电机法；

2）同步时间发（积差调节）； 3）联合自动调频。

14.简述当系统频率降低较大时，对汽轮机的影响。

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而引起断裂事故。 15. 简述自动并列装置中电压差调整的任务。

是在并列操作过程中自动调节待并发电机的电压值，使电压差条件符合并列的要求。当电压差绝对值小于设定的允许电压差值，则不进入电压调整控制程序；如电压差绝对值大于设定的允许电压差值，就进入电压控制调整程序。

六、计算题(每题10分，共20分)

求事故情况下的稳态频率值。

解：课本（168页）例题6-1

问各机组承担的无功负荷增量是多少？母线电压变化量是多少？

解：课本（72页）例题3-1

求系统频率由50Hz下降到47Hz时，负荷功率变化的百分数及负荷调节效应系数KL* 。

解：课本（127页）例题5-1

求接入自动低频减载装置的功率总数ΔPL·max。

解：课本（172页）例题6-2

七、论述题（共15分）

1.试述准同期并列装置采用恒定越前相角原理存在的问题。

装置所取的提前量信号是脉动电压到达??00一恒定相角发出合闸信号，

只有当?s等于整定滑差?sy0时，并列时的合闸相角差??00； 当?s大于整定滑差?sy0时，并列时的合闸相角差?当?s小于整定滑差?sy0时，并列时的合闸相角差?将增大；

将减小；因此，不能保证合闸时??00。

2.试述励磁调节器的辅助控制与正常情况下的自动控制的区别，常见的辅助控制器有哪些？举列说明其中两种辅助控制器的作用。

辅助控制不参与正常的自动控制，仅在发生非正常运行工况，需要励磁调节器具有某些特有的限制功能时起相应的控制作用。

瞬时电流限制、最大励磁限制、最小励磁限制、电压∕频率限制和保护、发电机失磁控制。 举例： 任选2个。

3试述准同期并列装置利用脉动电压检测同步条件原理。 .脉动电压us中的频率较高部分滤掉，得到脉动电压的包络线， Us?2Umsin?st?2Umsin 22?脉动电压波形中载有准同期并列所需检测的信息——电压幅值差、频率差以及相角差随

时间的变化规律。因而并列两侧电压为自动并列装置提供了并列条件信息和合适

的合闸信号控制发出时机。

（4分）

对应于脉动电压波形的最小幅值，表示相角差??00；

其值反映电压幅值差的大小；

脉动电压幅值变化的频率，反映了频率差的大小。

4. 当电力系统频率下降严重时可采取解列操作，试述解列点选择的原则。