電力系統(tǒng)分析考試重點總結全復習課程

1、電力系統(tǒng)分析考試重點總結全同步發(fā)電機并列的理想條件表達式為：fg=fs、Ug=Us、金=0。實際要求：沖 擊電流較小、不危及電氣設備、發(fā)電機組能迅速拉入同步運行、對待并發(fā)電 機和電網運行的影響較小。同步發(fā)電機并網方式有兩種：將未加勵磁電流的發(fā)電機升速至接近于電網頻 率，在滑差角頻率不超過允許值時進行并網操作屬于自同期并列；將發(fā)電機 組加上勵磁電流，在并列條件符合時進行并網操作屬于準同期并列。采用串聯補償電容器可以補償輸電線路末端電壓，設電容器額定電壓為 UNc=0.6kV，容量為QNc=20kVar的單相油浸紙制電容器，線路通過的最大 電流為Im=120A，線路需補償的容抗為Xc=8.2Q,則

2、需要并聯電容器組數為 m=4，串聯電容器組數為n=2o常用的無功電源包括同步發(fā)電機、同步調相機、并聯電容器、靜止無功補償 器。6同步發(fā)電機常見的勵磁系統(tǒng)有直流勵磁機、交流勵磁機、靜止勵磁系統(tǒng)，現 代大型機組采用的是靜止勵磁系統(tǒng)。7勵磁系統(tǒng)向同步發(fā)電機提供勵磁電流形式是直流8電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題分為兩類，即靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定。9電力系統(tǒng)負荷增加時，按等微增率原則分配負荷是最經濟的。同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)由勵磁調節(jié)器和勵磁功率單元兩部分組成。AGC屬于頻率的二次調整，EDC屬于頻率的三次調整。發(fā)電機自并勵系統(tǒng)無旋轉元件，也稱靜止勵磁系統(tǒng)。采用同步時間法（積差調頻法）的優(yōu)點是能夠實現負荷在調頻機組間按一

3、定 比例分配，且可以實現無差調頻，其缺點是動態(tài)特性不夠理想、各調頻機組調 頻不同步，不利于利用調頻容量。頻率調整通過有功功率控制來實現，屬于集中控制；電壓調整通過無功功率 控制來實現，屬于分散控制。當同步發(fā)電機進相運行時，其有功功率和無功功率的特點是向系統(tǒng)輸出有功 功率、同時吸收無功功率。16自動勵磁調節(jié)器的強勵倍數一般取 1.62.0。重合器與普通斷路器的區(qū)別是普通斷路器只能開斷電路，重合器還具有多次重 合功能。17同步發(fā)電機并網方式有兩種，這兩種方法為：自同期并網、 準同期并網18同步發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)并聯運行時，調節(jié)發(fā)電機的勵磁 不改變 有功功 率，改變無功功率。19勵磁系統(tǒng)向同步發(fā)電機

4、的 轉子提供勵磁電流，勵磁電源由發(fā)電機本身提 供的勵磁系統(tǒng)稱之為自勵系統(tǒng)。20變壓器 可以 調節(jié)系統(tǒng)電壓,不是 無功電源21調頻方法：1主導發(fā)電機法2同步時間法（積差調節(jié)）22畫出發(fā)電機組功率頻率特性：靜態(tài)調節(jié)方程表達式:1什么是發(fā)電機準同期并列和自同期并列？各自的特點？自同期并列：先將勵磁繞組經過一個電阻短路，在不加勵磁的情況下，原動機帶動發(fā)電機轉子旋 轉。特點：自同期并列的優(yōu)點是并列過程中不存在調整發(fā)電機的電壓副職、相 位問題，并列時間短且操作簡單，在系統(tǒng)電壓和頻率降低的情況下，仍有可能 將發(fā)電機并入系統(tǒng)。缺點是發(fā)電機未經勵磁，并列時會從系統(tǒng)中吸收無功而造 成系統(tǒng)電壓下降，同時產生很大沖擊

5、電流。 準同期并列：在發(fā)電機合閘前已 加勵磁，通過調節(jié)發(fā)電機的轉速和勵磁，使發(fā)電機的相位、頻率、幅值分別與 并列點系統(tǒng)的電壓、相位、頻率、幅值相接近，然后閉合同期斷路器，完成并 列操作。特點：優(yōu)點是并列時沖擊電流小，不會引起系統(tǒng)電壓降低。缺點是并 列操作過程中需要對發(fā)電機電壓、頻率進行調整，并列時間較長且操作復雜， 如果合閘時刻不準確，可造成嚴重后果。2強行勵磁：在某些故障情況下，使發(fā)電機轉子磁場能夠迅速增強，達到盡可 能高的數值，以補充系統(tǒng)無功功率確額。3同步發(fā)電機滅磁：把轉子勵磁繞組中的磁場儲能可靠而快速的減弱到最小程 度。4等微增準則：運行的發(fā)電機組按微增率相等的原則來分配負荷稱為等微增

6、準 則。5負荷的調節(jié)效應：負荷的有功功率隨著頻率而改變的特性叫作負荷的功率-頻率特性，也稱負荷的調節(jié)效應。6頻率調差系數：單位發(fā)電機有功功率的變化引起的頻率增量即為頻率調差系 數。7電壓調整：電力系統(tǒng)中使供各用戶的電壓與額定電壓的偏移不超過規(guī)定的數 值。8勵磁電壓響應比：勵磁電壓在最初 0.5s內上升的平均速率為勵磁電壓響應 比。.- 9二次調頻：頻率的二次調整是通過調頻器反應系統(tǒng)頻率變化，調節(jié)原動力閥 門開度調節(jié)轉速，使調整結束時頻率與額定值偏差很小或趨于零。10電力系統(tǒng)自動化：對電能生產、傳輸和管理實現自動控制、自動調度和自動 化管理。11電機并網時，如果相序不對（如系統(tǒng)側相序為A、B、C

7、、為發(fā)電機側相序為 A、C、B,能否并列？為什么？（ 3分） 不能因為不是正向序，需保持各相角度差才可以。上述情況應任意調換兩相接線。 12以單機無窮大系統(tǒng)為例作圖說明電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的等面積定則，并解 釋勵磁系統(tǒng)是如何提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的（5分） 減小加速面積或增大減速面積（縮短時間常數，提高強勵倍數）13同步發(fā)電機組并列時遵循的原則：1斷路器合閘時的沖擊電流應盡可能小， 其瞬時最大值一般不超過1-2倍的額定電流；2發(fā)電機組并入電網后，應能迅速 進入同步運行狀態(tài)，其暫態(tài)過程要短，以減小對電力系統(tǒng)的擾動。若操作錯2引起系統(tǒng)誤，有如下后果：1產生巨大的沖擊電流，甚至大于機端短路電流；電壓

8、嚴重下降；3使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩以致使系統(tǒng)瓦解。14靜態(tài)穩(wěn)定性：指系統(tǒng)受到小擾動后，保持所有運行參數接近正常值的能力 15動態(tài)穩(wěn)定性：指系統(tǒng)受到大擾動后，系統(tǒng)運行參數恢復到正常值的能力 16暫態(tài)穩(wěn)定性：當系統(tǒng)受到大擾動時，系統(tǒng)保持穩(wěn)定的能力17對勵磁調節(jié)器的要求：1系統(tǒng)正常運行時，勵磁調節(jié)器應能對發(fā)電機電壓的 變化做出反應以維持其在給定水平。2勵磁調節(jié)器應能合理分配發(fā)電機組的無 功功率，保證同步發(fā)電機電壓調差率在要求范圍內進行調整。3為了使遠距離輸電的發(fā)電機組在人工穩(wěn)定區(qū)域運行，要求勵磁調節(jié)器沒有失靈區(qū)。4勵磁調節(jié)器應能迅速反應電力系統(tǒng)故障，具備強勵等控制功能，以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改 善系統(tǒng)運行條件

9、。5具有較小的時間常數，能迅速響應輸入信息的變化。6勵磁調節(jié)器正常工作與否直接影響到發(fā)電機組的安全運行，要求能夠長期可靠工 作。18對勵磁功率單元的要求：1要求勵磁功率單元具備高可靠性和一定得調節(jié)容 量。2具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度。19勵磁調節(jié)器靜態(tài)特性調整要求：1發(fā)電機投入和退出運行時，能平穩(wěn)的改變 無功負荷，不發(fā)生無功功率的沖擊，通過上下平移無功調節(jié)特性實現2保證并聯運行的發(fā)電機組間無功功率的合理分配，改變調差系數來實現。20什么叫做一次調頻？什么叫做二次調頻？一次調頻：當電力系統(tǒng)負荷發(fā)生變化引起系統(tǒng)頻率變化時，系統(tǒng)內并聯運行機 組的調速器會根據電力系統(tǒng)頻率的變化自動調節(jié)進入它

10、所控制的原動機的動力 元素，改變輸入原動機的功率，使系統(tǒng)頻率維持在某一值運行，這就是電力系 統(tǒng)頻率的一次調整，也稱為一次調頻，是自動的有差調節(jié)過程。二次調頻：用手動或通過自動裝置改變調速器的頻率（或功率）給定值，調節(jié) 進入原動機的動力元素來維持電力系統(tǒng)頻率的調節(jié)方法，稱為電力系統(tǒng)頻率的 二次調節(jié)，也稱為二次調頻，可以做到無差調節(jié)，其前提為調頻機組有足夠的 熱備用（或旋轉備用）容量。21什么是發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的調差系數？調差系數的大小及符號反映了勵磁 控制系統(tǒng)的什么特性？為什么通過調整并聯運行發(fā)電機組的調差系數可以調整 各發(fā)電機無功功率的合理分配？調差系數用S表示，調差系數S表示無功電流 從零

11、增加到額定值時，發(fā)電機電壓的相對變化。調差系數越小，無功電流變化 時發(fā)電機電壓變化越小。所以調差系數S表征了勵磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機電壓 的能力。對于電壓偏差進行比例調節(jié)的勵磁控制系統(tǒng)，當調差單元退出工作 室，其固有的無功調節(jié)特性也是下傾的，稱為自然調差系數，用S0表示。其值歲控制系統(tǒng)放大倍數的增大而減小。在公共母線并聯運行的發(fā)電機組間無功功 率的分配，主要取決于各臺發(fā)電機的無功調節(jié)特性。而無功調節(jié)特性是用調差 系數S來表征的。22電力系統(tǒng)自動裝置中基于 A/D轉換器的模擬量輸入回路由哪幾部分組成？各 部分的作用是什么？電壓形成電路：電量變換，另一個作用是將一次設備的 TA、TV的二次回路與微機

12、A/D轉換系統(tǒng)完全隔離，提高抗干擾能力。低通 濾波器的作用是抑制高頻信號，通過低頻信號。采樣保持器作用：采樣保持 器把采樣器取出信號值放大后存儲起來，保持一段時間，以供模數轉換器轉 換，直到下一個采樣時間再取出一個模擬信號值來代替原來的值，提高A/D轉換器的精確度和消除轉換時間的不準確性模擬量多路轉換開關：為了共用A/D轉換器而節(jié)省硬件，可以利用多路開關輪流切換各被測量與A/D轉換電路的通路，達到分時轉換的目的模擬/數字變換器：將連續(xù)化的模擬信號轉換為 數字信號，以便微機系統(tǒng)或數字系統(tǒng)進行處理、儲存、控制和顯示23同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的基本任務是什么：根據發(fā)電機所帶負荷的情況 調整勵磁電流，

13、以維持發(fā)電機機端電壓在給定水平使并列運行的各同步發(fā)電 機組所帶的無功功率得到穩(wěn)定而合理的分配增加電力系統(tǒng)運行發(fā)電機的阻尼 轉矩，以提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性及輸電線路的有功功率傳輸能力改善發(fā)電機和 電力系統(tǒng)的運行條件在發(fā)電機突然解列甩負荷時強行減磁在發(fā)電機內部發(fā) 生短路故障時快速滅磁在不同運行工況下適當采用輔助勵磁控制24配電網中性點接地方式：1小電流接地（中性點不接地、中性點經消弧線圈 接地）2大電流接地（中性點經小電阻接地）25消弧線圈的作用：1其產生的電感電流補償了電網的接地電容電流，使接地 電流減小2降低故障相恢復電壓的初速度及其幅值，避免重燃。26中性點經消弧線圈接地的優(yōu)點：1使故障點的接地

14、電流減小，降低恢復電壓 的速度，有利于電弧熄滅2有效防止故障點發(fā)生著火、爆炸等事故 3保證了設 備和人員的安全。27自動調諧消弧線圈按照運行特點分為哪幾種？各自有什么特點？各自優(yōu)缺點？分兩種：預調式和隨調式。預調式消弧線圈的特點是正常運行時消弧線圈跟蹤 系統(tǒng)電容電流的變化不斷調整，始終處于接近諧振位置，為了防止出現串聯諧 振過電壓，需要投入一個串聯或者并聯電阻，成為阻尼電阻。當發(fā)生單相接地 故障后，快速退出阻尼電阻，既保護了阻尼電阻，又使消弧線圈進入補償的工 作狀態(tài)；當故障消失后，重新投入阻尼電阻。隨調式消弧線圈的特點是正常運 行時消弧線圈跟蹤系統(tǒng)電容電流的變化計算出消弧線圈的目標補償電流，但

15、是 處于遠離諧振的位置，這樣就避免出現串聯諧振過電壓，也就不需要阻尼電 阻。當發(fā)生單相接地故障后，消弧線圈快速調整至諧振狀態(tài)，產生補償電流。 當故障消失后，重新將消弧線圈恢復到遠離諧振的位置。預調式，優(yōu)點：由于始終接在中性點，因此補償快。缺點：如果調節(jié)時發(fā)生單相接地時，易燒壞調 節(jié)開關。阻尼電阻易燒壞。計算電容電流時間長。隨調式，優(yōu)點：調節(jié)開關耐用，可以在單相接地時動作。不存在阻尼電阻。計算電容電流時間短。缺點： 由于發(fā)生單相接地后才投入，因此補償慢。28電力系統(tǒng)有哪些運行狀態(tài)？ 它們的主要特征是什么？運行狀態(tài)：正常、警戒、緊急、崩潰、恢復，主要特征（依次）：滿足所有約 束條件，并有一定的旋轉

16、備用；依然滿足各約束條件，備用減少很多；只滿足 等式條件，如發(fā)生短路或者大機組退出運行；不滿足所有約束條件，系統(tǒng)解 列，切除負荷；增加機組出力并重新并列。29電力系統(tǒng)調度自動化是如何實現的？采集電力系統(tǒng)信息并將其傳送到調度所，對遠動裝置傳來的信息進行實時處 理，做出調度決策，將調度決策送到電力系統(tǒng)去執(zhí)行，人機聯系。30電力系統(tǒng)采用什么調度方式？ 常采用分層調度控制，其優(yōu)點為：便于協(xié)調調度控制，提高系統(tǒng)可靠性，改善 系統(tǒng)響應。我國電網調度的層次：國家調度中心、大區(qū)電網調度中心、省調度中心、地區(qū) 調度所、縣級調度所。31電力系統(tǒng)電壓波動的主要原因是什么？為什么要控制電力系統(tǒng)的電壓？通常 有哪些調整

17、電壓的措施？電壓波動主要是由負荷無功功率變化引起的，尤其是沖擊負荷會造成電壓閃變 控制無功功率的必要性：維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內，提高電力系統(tǒng)運 行的經濟性，維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定調壓措施：對沖擊性和間歇性負荷引起的電壓波動采取一些限制措施，限制這 類負荷變動引起的電壓波動的措施很多，例如：由大容量變電站以專用母線或 線路單獨向其供電，在發(fā)生電壓波動的地點和電源之間設置串聯電容器，在這 類負荷附近設置調相機，并在其供電線路上串聯電抗器，在這類負荷的供電線 路上設置靜止補償器等。32準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？兩種方法適用場合有何差別？共同點

18、：調整/調節(jié)斷路器兩側電壓。不同點：自同期并列前不加勵磁，并列后 開始加勵磁。特點：準同期并列沖擊小，并網速度慢，拉入同步快。并網速度慢。自同期沖擊大，并網速度快，拉入同步慢。33準同期并列的理想條件是什么？為什么說理想條件在實用中難以實現？ 準同期并列的理想條件的數學表達式是：Ug=U， U= Ug U=03 g=3，3 S=3 g3 =0S g=S，=S gS =0實際中難以實現是因為：發(fā)電機慣性很大，很難快速、精確地控制。角度的偏 差受轉速的偏差影響。34頻率偏離額定值對用戶有何影響？頻率變化會引起異步電動機轉速變化，這會使得電動機所驅動的加工工業(yè)產品 的機械的轉速發(fā)生變化，使某些產品出

19、現次品或廢品；頻率波動會影響某些測 量和控制用的電子設備的準確性和性能，頻率過低時有些設備甚至無法工作； 頻率降低會使電動機的轉速和輸出功率降低，導致其所帶動機械的轉速和出力 降低，影響電力用戶設備的正常運行。35頻率降低較大時可能對電力系統(tǒng)造成什么危害？頻率下降時，汽輪機葉片的震動會變大，輕則影響使用壽命，重則產生裂紋； 頻率下降，會使火電廠常用機械出力下降，使火電廠鍋爐和汽機出力隨之下 降，從而使發(fā)電機發(fā)出的有功功率下降，若不能及時制止，則會造成頻率雪 崩，出現大面積停電，甚至使整個系統(tǒng)瓦解；核電廠中，當頻率降低到一定數 值時，冷卻介質泵即自動跳開，使反應堆停止運行；電力系統(tǒng)頻率下降時，異

20、 步電動機和變壓器的勵磁電流增加，使異步電動機和變壓器的無功消耗增加， 引起系統(tǒng)電壓下降，頻率下降還會引起勵磁機出力下降，并使發(fā)電機電勢下 降，導致全系統(tǒng)電壓水平降低，甚至出現電壓崩潰現象，造成大面積停電，進 而使系統(tǒng)瓦解。36負荷增量按照其幅度和變化周期通常劃分為哪幾種分量？分別用什么調頻措 施來平衡這些負荷增量？隨機分量，幅度較小，周期短10s一次調頻脈動分量，幅度中，周期10s3mi n,二次調頻K Pr持續(xù)分量，幅度大，周期長3mi門幾個小時，調峰，機組啟停 37寫出積差調頻法的調頻方程式，說明其主要特點。fdt 0特點：調頻精度高，可做到無差調節(jié)，缺點：頻率調節(jié)過程只能在f 0時結束

21、，缺點是由于積分環(huán)節(jié)的存在頻率的積差信號滯后于頻率的瞬時變化，而且調節(jié)慢。38某電力系統(tǒng)得負荷額定功率 PLe=1000MW，負荷調節(jié)效應系數Kl*=2,當系 統(tǒng)出現200MW的功率缺額時：若不采取措施，系統(tǒng)頻率將穩(wěn)定在多少？若希望系統(tǒng)頻率恢復到49Hz,需要切除多少負荷？.2 K* (200/1000)/( f/50) f 5hz f 45hz;. f 49hz, f* (fe fy) / fe (50 49)/500.02;FJh (Pqe KI* f * Ple)/(1 Kl * f *)(2002*0.02*1000) /(1 2*0.02)166.6MW39 某系統(tǒng)有兩臺發(fā)電機，P1

22、e=100MW, S 1*=0.04,P2e=50MW, S 2* =0.05，當 f=50Hz 時，P仁80MW,P2=30MW。(1)畫出兩機組的調差特性。0.041PG10.04* FG/00=f=f1f10 50 1001FGPG10 80 500.05* FG? 50巳1巳2 10PG1 7MW FG2 3MW;PG1 87MW; FG2 3MW;f 0.003; f 50 50* f 49.85Hz(3)當負荷功率分別為12 0MW和15 0MW，只靠一號機二次調頻能否 使頻率恢復到50HZ。為什么？120MW時可以，因為一號機剩余容量 20MW大于負荷增量10MW。 150MW時

23、不可以，因為負荷增量 40MW大于一號機剩余容量20MW。39試說明電壓差、相角差、頻率差分別不為零時對并列操作有何影響？II 收集于網h，如有叢亠除IIXq X合閘電壓幅值差對并列的影響此時的相量關系如下圖所示，在這種情況下并列時產生的沖擊電流的有效值為式中Xq為發(fā)電機交軸次暫態(tài)電抗;1 ch合閘相角差對并列的影響X為電力系統(tǒng)等值電抗U g UUj(Xq XT j(XqXj2U gsin -2時值為1.8窕ch此時的相量關系如下圖，這種情況下并列發(fā)電機產生的沖擊電流的有效值由于 并列時般很小，所以在只有相角差時并列所產生的沖擊電流主要是有功 分量。這就意味著在發(fā)電機并列后與系統(tǒng)之間有能量交換

24、。沖擊電流的最大瞬合閘頻率差對并列的影響如果機組并網前頻差太大，就有可能出現在功角達到180o時，滑差頻率還沒有降到零，機組會運行到功角大于180o的區(qū)域，從系統(tǒng)吸取有功功率而加速，于 是機組就失去了穩(wěn)定。40某電力系統(tǒng)在額定運行時，總負荷為 4000MW，負荷調節(jié)效應系數K=1.8。 突然切除150MW發(fā)電功率，不考慮調速器作用。(1)如不采取措施，試計算系 統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)頻率；如系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)頻率要求恢復到49.5Hz以上，計算系統(tǒng)至少應切除多少負荷。(6分)三角 P*=150/4000=0.0375三角 f*=三角 P*/k=0.0375/1.8=0.0208三角 f=-0.0208*50=1.0

25、4HZ穩(wěn)態(tài)頻率為48.96HZ0.5/50*1.8=0.018(150-0.018*4000) /(1-0.018)=79.43MW41如下圖所示，變壓器變比為110吃2.5% /11 kV，勵磁支路和線路對地電容 均被忽略。送端電壓為120 kV且保持不變，受端電壓要求保持為10.5 kV。采用電容器進行無功功率補償，試確定其補償容量。(10分)小=嚴03z=30+j150U2ax=15+j12MVASin =10+j8 MVA厲M 30 +】工N II二 101 .25 IF (2 )42某電廠有兩臺發(fā)電機并聯運行，1號機的額定功率為25MW , 2號為50MW。兩臺機組的額定功率因數都是

26、 0.85勵磁調節(jié)器的調差系數都是0.05若 系統(tǒng)無功負荷增長了總無功容量的 20%，求各機組承擔的無功負荷增量？母線 上的電壓波動？解：一號機的額定無功功率 QGiN=PGiNta n=25*ta n(arccos0.85)=15.49Mvar 二號機的 QG2N=PG2Ntan 2=50*tan(arccos0.85)=30.99MvarQ1*=- U*/ S 1, Q2*=- U*/S 2 Q1*Qg1n+AQ2*Qg2n=( Qg1n+ Qg2n)*20% 得厶 Q1*=0.2,A Q2*=0.2,A U*=-0.01 因此 Q1=AQ1*QG1N=3.1MvarQ2= Q2*QG2N=6.2Mvar43某電力系統(tǒng)中，與頻率無關的負荷占 30%，與頻率一次方成比例的負荷占 40%，與頻率二次方成比例的負荷占10%，與頻率三次方成