电力系统自动化习题及答案

第一章习题、思考题1、电力系统自动化的发展经过了那几个阶段？（一）单一功能自动化阶段（二）综合自动化阶段：特点是用一套自动化系统或装置来完成以往两套或多套分离的自动化系统或装置所完成的工作。1．电能的生产有哪些主要特点？对电力系统运行的总体要求要求是什么？（1）1，结构复杂而庞大，2，电能不能储存，3，暂态过程非常迅速，4，特别重要（2）安全，可靠，优质，经济，环保2．电力系统有哪些运行状态？它们的主要特征是什么？正常状态：满足等式和不等式约束，主要进行经济调度。警戒状态：满足等式和不等式约束，但接近不等式约束上下限，主要进行预防性控制。紧急状态：满足等式约束，不满足不等式约束，进行紧急控制。系统崩溃：等式不等式约束均不满足，切机、切负荷、解列等控制，尽量挽救已经解列的各个子系统。恢复状态：满足等式和不等式约束，采取预恢复控制措施，如并列、带负荷等控制，恢复对用户的供电。3．电力系统自动化包括哪些主要内容？第二章习题、思考题1、电力系统调度自动化是如何实现的？1，采集电力系统信息并将其传送到调度所；2，对远动装置传送的信息进行实时处理；3，做出调度决策；4，将调度决策送到电力系统区执行；5，人机联系2、电力系统采用什么调度方式？集中调度控制和分层调度控制2．电网调度自动化系统的基本构成包括哪些主要的子系统？试给出其示意图。（1）电力系统，远动系统，调度计算机和人机联系设备（2）3．电网调度自动化系统主要有哪些信息传输通道（信道）？1，远动与载波通道复用电力载波通道，2，无线信道，3，光纤通信，4，架空明线或电缆传输远动通信4．电力系统常采用什么调度方式？分层调度有何主要优点？我国电网调度目前分为哪些层次？（1）分层调度控制：就是把全电力系统的监视控制任务分配给属于不同层次的调度中心，下一层调度完成本层次的调度控制任务外，还接受上一级调度组织的调度命令并向上层调度传递所需信息。（2）优点：便于协调调度控制，提高系统可靠性，改善系统响应（3）分为国家级，大区级，省级，地区级，县级第三章习题、思考题1、频率偏离额定值对用户有何影响？（1）电力系统频率变化会影响异步电动机转速变化，使电动机所驱动的加工工业产品的机械转速发生变化。有些产品对加工机械的转速要求很高，转速不稳会影响产品质量，甚至出现次品和废品。（2）会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能，频率过低时有些设备甚至无法工作。（3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低，导致所带动机械的转速和出力降低。2、频率降低较大时可能对电力系统造成什么危害？（1）汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿命，重则可能产生裂纹（2）频率下降到47-48hz，会使火电厂发电机发出的有功功率下降，会频率雪崩（3）在核电厂，使冷却介质泵自动跳开，使反应堆停止运行（4）异步电动机和变压器的励磁电流增加，使无功消耗增加，引起电压下降。还会引起励磁机出力下降，并使发电机电势下降。严重时，可能出现电压雪崩。3、画出发电机组调速系统静态特性（调差特性）；写出调差系数的两个定义式，并证明它们是等价的。(见纸上)4、发电机组调速系统失灵区过大、过小（或完全没有）有何影响？（1）失灵区过大会使误差功率过大，还会使机组调速系统的动态调节品质变差。（2）过小或没有，当电力系统频率发生微小波动时，调速器也要动作。使得调速启发动作过于频繁，对机组本身和电力系统频率调节不利。5、什么叫负荷调节效应？其大小和什么因素有关，用何参数表示？（1）当系统频率下降时负荷从系统取用的有功功率将下降，系统频率升高时负荷从系统取用的有功功率将增加，这种现象称为负荷调节效应。（2）与负荷构成和所占比例有关，用Kl(负荷调节效应系数)表示。6、什么叫做一次调频？什么叫做二次调频？一次：在没有手动和自动调频装置参与调节的情况下，电力系统内并联运行机组的调速器自动调节原动机的输入功率与系统负荷功率变化相平衡来维持电力系统频率的一种自动调节二次：改变调速器的频率给定值，调节进入原动机的动力元素。使系统频率不变或少变，7、负荷增量按照其幅度和变化周期通常划分为哪几种分量？分别用什么调频措施来平衡这些负荷增量？持续负荷分量pl1,预先编制系统发电脉动负荷分量pl2，，二次调频随机负荷分量pl3，一次调频8、写出积差调频法的调频方程式，说明其主要特点。公式见书P119特点：频率调节过程只能在⊿f=0时结束。第四章习题、思考题1、电力系统电压波动的主要原因是什么？为什么要控制电力系统的电压？通常有哪些调整电压的措施？（1）电力系统正常运行时的电压变化主要是由负荷无功功率变化引起的。可分为两类，一类是变化周期长，波及面大，主要由生产、生活和气象变化引起的负荷变化，一类是冲击性或间歇性负荷变化。（2）1，电压偏离对电力用户造成影响电力负荷中比重最大的是异步电动机，它的转矩与端电压的平方成正比。因此，当电压过低时可使电动机拖动能力下降；使绕组温度上升，加速绝缘老化，严重情况下，甚至使电动机烧毁。电压下降时会使电动机的转速下降，将影响工业产品的产量和质量。电炉的用功功率与电压的平方成正比，炼钢厂中的电炉会因电压降低而增加冶炼时间，从而影响产量。电压过低时，照明设备的发光频率和亮度会大幅度下降。电压过高将使所有电气设备绝缘受损；使变压器、电动机等的铁心饱和程度加深，铁心损耗增大，温升增加，寿命缩短。照明负荷，尤其是白炽灯，对电压变化很敏感。电压过高会使白炽灯的寿命大大缩短，电压高于额定值10％，寿命将缩短一半。电压偏离额定值时，日光灯的寿命也会缩短。冲击负荷（如轧钢机等）会引起电压突然下降和恢复，产生电压闪变。电压闪变对冲击负荷附近的用户产生不良影响，如灯光闪烁。2，电压偏离对电力系统造成影响电厂中的厂用机械是由电动机驱动的。电压下降会使电动机转速下降、出力减少，并影响厂用机械的出力。这将直接影响锅炉和汽轮机的运行，严重时会使电厂出力下降，危机电力系统的安全运行。如果电力系统中无功功率严重短缺，电压水平过于低下，使某些枢纽变电站的母线电压运行在临界值之下时，母线电压有一微小下降就会发生负荷消耗的无功功率增加量大于系统向该点提供的无功功率增加量，使无功缺额进一步增大，电压进一步下降。如此恶性循环的结果，会使该枢纽变电站的母线电压下降到很低的水平。这种现象即所谓“电压崩溃”。（3）发电机是电力系统中主要的无功电源，通过调节发电机的励磁电流可以调节发电机的端电压及其输出的无功功率，从而改变电力系统的无功功率平衡关系，控制系统电压的总体水平，还可以改变电网中节点的电压和无功潮流分布，同时也可以控制距机端电气距离不大的节点电压。在十分必要的场合安装调相机，其电压调节作用与发电机相同。还可以采用并联电容器和电抗器以及静止补偿器，但只能改变并联这些补偿装置的节点的电压和与之相连的线路的无功潮流。2、发电机励磁控制系统的主要任务是什么？（1）控制电压（2）合理分配并联运行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（5）防止水轮发电机过电压3、励磁控制系统的强励能力用哪些参数衡量？励磁系统标称响应，励磁顶值电压，励磁系统允许强励时间4、励磁系统的功率电源（励磁电源）有哪些种类？励磁电源有直流电源和交流电源。5、画出比例式可控硅励磁调节器的基本结构框图；简述各单元的作用；举例说明机端电压变化时各单元输出的变化趋势。（1）（2）电压测量比较单元：把发电机电压变换为与其成正比的直流电压，与给定电压进行比较，得到两者的偏差综合放大单元：1综合放大各种励磁控制信号2改善励磁自动控制系统的静态和动态性能指标3输出一项单元所需的输入电压可控硅整流电路：将交流电压整流成直流电压向发电机励磁绕组或励磁机励磁绕组供给可控制的励磁电流同步及移相触发单元：6、参照书中page153图4-23,写出ub=f(Uc,Rw)的解析式，并画出相应的特性曲线。若在ab两端跨接一个电阻R3，且R3＝R2＝R1，则ub=f(Uc,Rw)的解析式和特性曲线有何变化？这种变化对性能有何影响？7、根据AVR各基本单元的静态工作特性，用作图法画出AVR的静态工作特性。8、改变AVR中的电压给定电位器Rw的阻值，将使发电机电压调差特性怎样变化？这种变化对机组运行有何影响？（1）改变Rw的阻值，发电机电压调差特性平移。（2）增加Rw的阻值会使发电机电压升高，减小Rw的阻值会使发电机电压下降。9、电压调差系数对对第六章习题、思考题1、准同期并列与自同期并列方法有何不同？对它们的共同要求是什么？两种方法各有何特点？两种方法适用场合有何差别？（1）准同期：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小满足并列条件时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。自同期：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列操作。（2）冲击电流小，拉入同步快（3）准同期：优点：冲击电流小，进入同步快。缺点：操作复杂、并列时间稍长。自同期：优点：操作简单、并列迅速、易于实现自动化。缺点：冲击电流大、对电力系统扰动大，不仅会引起频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。（4）准同期：系统并列和发电机并列自同期：电力系统事故，频率降低时发电机组的快速启动2、准同期并列的理想条件是什么？为什么说理想条件在实用中难以实现？准同期并列的理想条件是：•待并发电机频率与系统频率相等，即频率差为零，Δf=0•待并发电机电压和系统电压幅值相等，即电压差为零，ΔU=0•待并发电机电压与系统电压在主触头闭合瞬间的相角差为零，Δδ=03、试说明电压差、相角差、频率差分别不为零时对并列操作有何影响？电压差：产生无功冲击电流频相角差：产生有功冲击电流，意味着发电机并列后与系统之间的能量交换频差：在机组被拉入同步的过程中把一部分动能（ΔW）送到电力系统中。由于机组有惯性，这个能量交换过程将伴随着机组转速摇摆（振荡）进行4、给定待并机组冲击电流允许值（有效值）后，电压差、相角差、频率差的允许值应如何计算？冲击电流允许值——相角差，频率差，电压差5、恒定越前时间整定值应如何计算？tyq=tDL+tc6、试证明恒定越前时间与电压差、频率差无关。T=-R114c=typ与电压差和频率差无关。7、试说明ZZQ—5滑差检测的原理。频差检测原理：给定一个角度，检测走过这个角度所用时间的大小9、自动低频减载的任务和原则是什么？任务：再电力系统事故情况下，当采取各种措施之后都不能制止频率下降时，由低频减载装置自动切除一部分负荷来达到该目的。原则:尽量少的切除负荷。10、自动低频减载的基本原理是什么？当系统发生严重功率缺额时，自动低频减载装置的任务就是迅速断开相应数量的用户的负荷，使系统的频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保电力系统安全允许，防止事故的扩大。