電力系統(tǒng)自動(dòng)化習(xí)題及答案

1、第一章 習(xí)題、思考題1、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展經(jīng)過了那幾個(gè)階段？ （一）單一功能自動(dòng)化階段（二）綜合自動(dòng)化階段：特點(diǎn)是用一套自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置來完成以往兩套或多套分離的自動(dòng)化系統(tǒng)或 裝置所完成的工作。1電能的生產(chǎn)有哪些主要特點(diǎn)？對電力系統(tǒng)運(yùn)行的總體要求要求是什么？（1）1，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大， 2，電能不能儲存， 3，暫態(tài)過程非常迅速， 4，特別重要（2）安全，可靠，優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟(jì)，環(huán)保2電力系統(tǒng)有哪些運(yùn)行狀態(tài)？它們的主要特征是什么？正常狀態(tài)：滿足等式和不等式約束，主要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度。 警戒狀態(tài)：滿足等式和不等式約束，但接近不等式約束上下限，主要進(jìn)行預(yù)防性控制。 緊急狀態(tài)：滿足等式約束，不滿足不等式約束，進(jìn)

2、行緊急控制。系統(tǒng)崩潰：等式不等式約束均不滿足，切機(jī)、切負(fù)荷、解列等控制，盡量挽救已經(jīng)解列的各個(gè)子系統(tǒng)。 恢復(fù)狀態(tài)：滿足等式和不等式約束，采取預(yù)恢復(fù)控制措施，如并列、帶負(fù)荷等控制，恢復(fù)對用戶的供 電。3電力系統(tǒng)自動(dòng)化包括哪些主要內(nèi)容？第二章 習(xí)題、思考題1、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是如何實(shí)現(xiàn)的？1，采集電力系統(tǒng)信息并將其傳送到調(diào)度所；2，對遠(yuǎn)動(dòng)裝置傳送的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；3，做出調(diào)度決策；4，將調(diào)度決策送到電力系統(tǒng)區(qū)執(zhí)行；5，人機(jī)聯(lián)系2、電力系統(tǒng)采用什么調(diào)度方式？ 集中調(diào)度控制和分層調(diào)度控制 2電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本構(gòu)成包括哪些主要的子系統(tǒng)？試給出其示意圖。（1）電力系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，調(diào)度計(jì)算機(jī)和人機(jī)

3、聯(lián)系設(shè)備（2）3電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主要有哪些信息傳輸通道（信道）？1，遠(yuǎn)動(dòng)與載波通道復(fù)用電力載波通道，2，無線信道， 3，光纖通信， 4，架空明線或電纜傳輸遠(yuǎn)動(dòng)通信4電力系統(tǒng)常采用什么調(diào)度方式？分層調(diào)度有何主要優(yōu)點(diǎn)？我國電網(wǎng)調(diào)度目前分為哪些層次？（ 1）分層調(diào)度控制：就是把全電力系統(tǒng)的監(jiān)視控制任務(wù)分配給屬于不同層次的調(diào)度中心，下一層調(diào)度完 成本層次的調(diào)度控制任務(wù)外，還接受上一級調(diào)度組織的調(diào)度命令并向上層調(diào)度傳遞所需信息。（2）優(yōu)點(diǎn)：便于協(xié)調(diào)調(diào)度控制，提高系統(tǒng)可靠性，改善系統(tǒng)響應(yīng)（3）分為國家級，大區(qū)級，省級，地區(qū)級，縣級第三章 習(xí)題、思考題1、頻率偏離額定值對用戶有何影響？（ 1）電力系統(tǒng)頻率

4、變化會影響異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，使電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的加工工業(yè)產(chǎn)品的機(jī)械轉(zhuǎn)速發(fā)生變 化。有些產(chǎn)品對加工機(jī)械的轉(zhuǎn)速要求很高，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)會影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至出現(xiàn)次品和廢品。 （2）會影響某些測量和控制用的電子設(shè)備的準(zhǔn)確性和性能，頻率過低時(shí)有些設(shè)備甚至無法工作。（3）電力系統(tǒng)頻率降低將使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率降低，導(dǎo)致所帶動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和出力降低。2、頻率降低較大時(shí)可能對電力系統(tǒng)造成什么危害？（1）汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)會變大，輕則影響使用壽命，重則可能產(chǎn)生裂紋（2）頻率下降到47-48hz，會使火電廠發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率下降，會頻率雪崩（ 3）在核電廠，使冷卻介質(zhì)泵自動(dòng)跳開，使反應(yīng)堆停止運(yùn)行（ 4）異步電動(dòng)機(jī)和變壓

5、器的勵(lì)磁電流增加，使無功消耗增加，引起電壓下降。 還會引起勵(lì)磁機(jī)出力下降，并使發(fā)電機(jī)電勢下降。嚴(yán)重時(shí)，可能出現(xiàn)電壓雪崩。3、 畫出發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性（調(diào)差特性）；寫出調(diào)差系數(shù)的兩個(gè)定義式，并證明它們是等價(jià)的。（見紙上）4、發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)失靈區(qū)過大、過?。ɑ蛲耆珱]有）有何影響？（ 1）失靈區(qū)過大會使誤差功率過大，還會使機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)變差。（ 2）過小或沒有，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率發(fā)生微小波動(dòng)時(shí)，調(diào)速器也要?jiǎng)幼?。使得調(diào)速啟發(fā)動(dòng)作過于頻繁，對機(jī)組本身和電力系統(tǒng)頻率 調(diào)節(jié)不利。5、什么叫負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)？其大小和什么因素有關(guān)，用何參數(shù)表示？（ 1）當(dāng)系統(tǒng)頻率下降時(shí)負(fù)荷從系統(tǒng)取用的有功功率將下降

6、，系統(tǒng)頻率升高時(shí)負(fù)荷從系統(tǒng)取用的有功功率 將增加，這種現(xiàn)象稱為負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)。（ 2）與負(fù)荷構(gòu)成和所占比例有關(guān)，用Kl（ 負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù) ）表示。6、什么叫做一次調(diào)頻？什么叫做二次調(diào)頻？ 一次：在沒有手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)頻裝置參與調(diào)節(jié)的情況下，電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī) 的輸入功率與系統(tǒng)負(fù)荷功率變化相平衡來維持電力系統(tǒng)頻率的一種自動(dòng)調(diào)節(jié) 二次：改變調(diào)速器的頻率給定值，調(diào)節(jié)進(jìn)入原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力元素。使系統(tǒng)頻率不變或少變，7、負(fù)荷增量按照其幅度和變化周期通常劃分為哪幾種分量？分別用什么調(diào)頻措施來平衡這些負(fù)荷增量？ 持續(xù)負(fù)荷分量 pl1, 預(yù)先編制系統(tǒng)發(fā)電脈動(dòng)負(fù)荷分量pl2 ,二次調(diào)頻 隨機(jī)負(fù)

7、荷分量pl3，次調(diào)頻8、寫出積差調(diào)頻法的調(diào)頻方程式，說明其主要特點(diǎn)。 公式見書 P119特點(diǎn)：頻率調(diào)節(jié)過程只能在" f=0時(shí)結(jié)束。第四章 習(xí)題、思考題 1、電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)的主要原因是什么？為什么要控制電力系統(tǒng)的電壓？通常有哪些調(diào)整電壓的措施？（ 1）電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的電壓變化主要是由負(fù)荷無功功率變化引起的?？煞譃閮深?，一類是變化周期 長，波及面大，主要由生產(chǎn)、生活和氣象變化引起的負(fù)荷變化，一類是沖擊性或間歇性負(fù)荷變化。（ 2） 1，電壓偏離對電力用戶造成影響? 電力負(fù)荷中比重最大的是異步電動(dòng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比。因此，當(dāng)電壓過低時(shí)可 使電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)能力下降；使繞組溫度上

8、升，加速絕緣老化，嚴(yán)重情況下，甚至使電動(dòng)機(jī)燒毀。電 壓下降時(shí)會使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，將影響工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。? 電爐的用功功率與電壓的平方成正比，煉鋼廠中的電爐會因電壓降低而增加冶煉時(shí)間，從而影響 產(chǎn)量。? 電壓過低時(shí)，照明設(shè)備的發(fā)光頻率和亮度會大幅度下降。? 電壓過高將使所有電氣設(shè)備絕緣受損；使變壓器、電動(dòng)機(jī)等的鐵心飽和程度加深，鐵心損耗增大， 溫升增加，壽命縮短。? 照明負(fù)荷，尤其是白熾燈，對電壓變化很敏感。電壓過高會使白熾燈的壽命大大縮短，電壓高于 額定值 10，壽命將縮短一半。電壓偏離額定值時(shí)，日光燈的壽命也會縮短。? 沖擊負(fù)荷（如軋鋼機(jī)等）會引起電壓突然下降和恢復(fù)，產(chǎn)生電壓閃變。電

9、壓閃變對沖擊負(fù)荷附近 的用戶產(chǎn)生不良影響，如燈光閃爍。2，電壓偏離對電力系統(tǒng)造成影響? 電廠中的廠用機(jī)械是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。電壓下降會使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、出力減少，并影響廠用機(jī) 械的出力。這將直接影響鍋爐和汽輪機(jī)的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會使電廠出力下降，危機(jī)電力系統(tǒng)的安全 運(yùn)行。? 如果電力系統(tǒng)中無功功率嚴(yán)重短缺，電壓水平過于低下，使某些樞紐變電站的母線電壓運(yùn)行在臨 界值之下時(shí)，母線電壓有一微小下降就會發(fā)生負(fù)荷消耗的無功功率增加量大于系統(tǒng)向該點(diǎn)提供的 無功功率增加量，使無功缺額進(jìn)一步增大，電壓進(jìn)一步下降。如此惡性循環(huán)的結(jié)果，會使該樞紐 變電站的母線電壓下降到很低的水平。這種現(xiàn)象即所謂 “電壓崩潰 ”。（ 3

10、）發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中主要的無功電源， 通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓及其 輸出的無功功率，從而改變電力系統(tǒng)的無功功率平衡關(guān)系，控制系統(tǒng)電壓的總體水平，還可以改變電 網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的電壓和無功潮流分布，同時(shí)也可以控制距機(jī)端電氣距離不大的節(jié)點(diǎn)電壓。在十分必要的場 合安裝調(diào)相機(jī)，其電壓調(diào)節(jié)作用與發(fā)電機(jī)相同。還可以采用并聯(lián)電容器和電抗器以及靜止補(bǔ)償器，但 只能改變并聯(lián)這些補(bǔ)償裝置的節(jié)點(diǎn)的電壓和與之相連的線路的無功潮流。2、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是什么？（1）控制電壓（2）合理分配并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)間的無功功率（3）提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性（4）改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件（ 5）防止水輪發(fā)電機(jī)過電壓

11、3、勵(lì)磁控制系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)能力用哪些參數(shù)衡量？ 勵(lì)磁系統(tǒng)標(biāo)稱響應(yīng)，勵(lì)磁頂值電壓，勵(lì)磁系統(tǒng)允許強(qiáng)勵(lì)時(shí)間4、勵(lì)磁系統(tǒng)的功率電源（勵(lì)磁電源）有哪些種類？ 勵(lì)磁電源有直流電源和交流電源。5、畫出比例式可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本結(jié)構(gòu)框圖；簡述各單元的作用；舉例說明機(jī)端電壓變化時(shí)各單元 輸出的變化趨勢。(1)(2)電壓測量比較單元：把發(fā)電機(jī)電壓變換為與其成正比的直流電壓，與給定電壓進(jìn)行比較，得到兩者 的偏差綜合放大單元：1綜合放大各種勵(lì)磁控制信號2改善勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)3輸出一項(xiàng)單元所需的輸入電壓可控硅整流電路：將交流電壓整流成直流電壓向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組或勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組供給可控制的勵(lì)磁電流同步及移

12、相觸發(fā)單元：6、 參照書中page153圖4-23 ,寫出ub = f (Uc,Rw)的解析式，并畫出相應(yīng)的特性曲線。若在a b兩端跨接 一個(gè)電阻R3，且R3 = R2 = R1，則ub = f (Uc,Rw)的解析式和特性曲線有何變化？這種變化對性能有何影響？7、 根據(jù)AVR各基本單元的靜態(tài)工作特性，用作圖法畫出AVR的靜態(tài)工作特性。8、改變AVR中的電壓給定電位器 Rw的阻值，將使發(fā)電機(jī)電壓調(diào)差特性怎樣變化？這種變化對機(jī)組運(yùn)行 有何影響？（ 1）改變 Rw 的阻值，發(fā)電機(jī)電壓調(diào)差特性平移。（ 2）增加 Rw 的阻值會使發(fā)電機(jī)電壓升高，減小Rw 的阻值會使發(fā)電機(jī)電壓下降。9、電壓調(diào)差系數(shù)對對

13、第六章 習(xí)題、思考題1、準(zhǔn)同期并列與自同期并列方法有何不同？對它們的共同要求是什么？兩種方法各有何特點(diǎn)？兩種方法 適用場合有何差別？（ 1）準(zhǔn)同期：發(fā)電機(jī)在并列合閘前已勵(lì)磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率、電壓相角、電壓大小分別和并列點(diǎn)處系統(tǒng)側(cè) 的頻率、電壓相角、電壓大小滿足并列條件時(shí)，將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，完成并列操作。自同期：將未勵(lì)磁、接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)，并同時(shí)給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，在原動(dòng)機(jī)力矩、同步力 矩等作用下把發(fā)電機(jī)拖入同步，完成并列操作。（2）沖擊電流小，拉入同步快（3）準(zhǔn)同期：優(yōu)點(diǎn)：沖擊電流小，進(jìn)入同步快。缺點(diǎn)：操作復(fù)雜、并列時(shí)間稍長。自同期：優(yōu)點(diǎn)：操作簡單、并列迅速、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 缺點(diǎn)：

14、沖擊電流大、對電力系統(tǒng)擾動(dòng)大，不僅會引起頻率振蕩，而且會在自同期并列的機(jī)組附近 造成電壓瞬時(shí)下降。（4）準(zhǔn)同期：系統(tǒng)并列和發(fā)電機(jī)并列 自同期：電力系統(tǒng)事故，頻率降低時(shí)發(fā)電機(jī)組的快速啟動(dòng)2、 準(zhǔn)同期并列的理想條件是什么？ 為什么說理想條件在實(shí)用中難以實(shí)現(xiàn)？ 準(zhǔn)同期并列的理想條件是：? 待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等，即頻率差為零，Af = 0? 待并發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓幅值相等，即電壓差為零，AU = 0? 待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓在主觸頭閉合瞬間的相角差為零，AS = 03、試說明電壓差、相角差、頻率差分別不為零時(shí)對并列操作有何影響？ 電壓差：產(chǎn)生無功沖擊電流頻相角差：產(chǎn)生有功沖擊電流，意味著發(fā)電機(jī)并列后與系統(tǒng)之間的能量交換頻差：在機(jī)組被拉入同步的過程中把一部分動(dòng)能（A W送到電力系統(tǒng)中。由于機(jī)組有慣性，這個(gè)能量交 換過程將伴隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速搖擺（振蕩）進(jìn)行4、給定待并機(jī)組沖擊電流允許值（有效值）后，電壓差、相角差、頻率差的允許值應(yīng)如何計(jì)算？ 沖擊電流允許值相角差，頻率差，電壓差5、恒定越前時(shí)間整定值應(yīng)如何計(jì)算？t yq = t DL + t c6、試證明恒定越前時(shí)間與電壓差、頻率差無關(guān)。T=-R114c=typ 與電壓差和頻率差無關(guān)。7、試說明 ZZQ5 滑差檢測的