电力系统自动装置原理附录思考题答案

电力系统自动装置原理附录思考题答案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，0a、na、nb的物理意义分别是什么？【答案提示】0a：直流分量；na：n次谐波分量的实部；nb：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，其一：10~1021aaaa；其二：2~211aaa，2~~312aaa，2~~423aaa……2~~108aaa。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，10a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：tfcos1.0501Hz，tf2sin1.0502Hz，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：tfcos1.0501Hz，tf2sin1.0502Hz，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。【答案提示】合闸相角差表达式为：20100212sin2.0cos2.0)(22esettfff先不考虑提前量，则有：01.02cos1.0sin2.0]2sin2.0cos2.0[0ttdtttee251sin01sinsin1sin21sin212cossin222ttttttt8078.32kt或6662.02kt8078.31t，5.61692t，……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。2-4．旋转坐标系中发电机的模型方程（Park方程）如下：磁链方程ffdadfqqqfaddddixixixixix电压方程dqdqqdddsriusriu)1()1(式中符号含义：ψ—磁链，i—电流，u—电压，d—直轴，q—交轴，f—励磁绕组，dtd。已知：**1adfxI，5.0,1,0qdxxr，8.0sin6.0cosUuUuqd，222qdiii。假定恒同步转速、恒励磁，求发电机并入电网后的电流暂态过程。【答案提示】qqddii5.018.01216.021dqdqqqdqddidtdiuidtdiu可得：04.022ddidtid有特征方程：212310cossindssjictctc则有2.1cos2sin221tctciq代入初始条件000dqii，则有：4.0,6.0,4.0321ccc所以有：2.1cos2.1sin8.04.0sin6.0cos4.0ttittiqd22222.1cos2.1sin8.04.0sin6.0cos4.0ttttiiiqd时间响应曲线如下所示：第三部分励磁控制3-1．某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机的额定功率为25MW，2号机的额定功率为50MW。两台机组的额定功率因数都是0.85。2号机励磁调节器调差系数为0.05，1号机为无差调节特性。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总无功容量的20％，问各机组承担的无功负荷增量是多少？母线上的电压波动是多少？若电厂无功增量为它们总无功容量的60％，情况又如何？【答案提示】1号机额定无功功率：49.1585.0arccos25111tgtgPQeGeG（Mvar）1号机额定视在功率：41.2985.0/25cos/111eGeGPS（MVA）2号机额定无功功率：99.3085.0arccos50222tgtgPQeGeG（Mvar）因为1号机为无差调节特性，所以1号机将尽其所能承担无功功率的增量，如果1号机能承担无功功率的全部增量（即其值小于额定视在功率），则母线电压保持不变。当电厂无功增量为总无功容量的20％时：eGeGeGGSQQQ1213.999.3049.15*2.0*2.0∴1号机承担无功功率的全部增量9.3Mvar，母线电压保持不变，即0U。当电厂无功增量为总无功容量的60％时：eGeGeGGSQQQ12127.8999.3049.15*6.0*2.0∴1号机承担无功功率的全部增量27.89Mvar，母线电压保持不变，即0U。3-2．已知：励磁系统功率单元采用2片8253控制三相全控电路的移相触发，其中8253A中三个定时器0、1、2控制可控硅SCR1、3、5，8253B中三个定时器0、1、2控制可控硅SCR2、4、6，8253的同步采用方式5由外围硬件同步电路确定。试分析：①采用16位二进制计数器时，8253A、B控制字的值；②执行8253A片装入计数器1的任务时，8253A各口线如何置位？③设三相对称运行，恒励磁电流运行方式，SCR1触发为GATA0门同步后30，求8253A、B记数寄存器的值；若SCR1触发为GATA0门同步后55.30，求绝对误差。8253定时器技术参数（8253计数脉冲的频率fc=4MHz）见附表。8253的时序图如附图所示。【答案提示】(整流桥图示3-24P63)(1)8253-定时器0：001110108253-定时器1：011110108253-定时器2：10111010(2)CSBDWRA1A001001(3)三相对称运行，恒励磁电流运行方式，三相触发脉冲按SCR1SCR2SCR3SCR4SCR5SCR6的顺序依次相隔600发出。]360[cTfαD，T=0.02秒，Hz1046cf8253A-定时器0——SCR1：030α，D=6666dec1A0Ahex8253B-定时器0——SCR2：090α，D=20000dec4E20hex8253A-定时器1——SCR3：0150α，D=33333dec8235hex8253B-定时器1——SCR4：0210α，D=46666decB64Ahex8253A-定时器2——SCR5：0270α，D=60000decEA60hex8253B-定时器2——SCR6：0330α，D=73333dec11E75hex（溢出）030.55α，则：D=6788030.546Dα，00.004α3-3．如附图系统，00.1GU，2dX，5.0TX，1LX，设发电机运行功率因数不得低于0.6，励磁系统设定励磁电压和励磁电流与无功功率的关系分别为6.02.1FUQ，8.05.1EFIQ，且瞬时电流限制规定1,3.0FU，最大励磁电流限制规定1,2.0EFI，画出功率圆，分析运行区域。【答案提示】(1)静态稳定限制：稳定极限对应发电机功率圆方程：22222112112deGdeGXXUXXUQP，0P其中1//,2,1LLTedGXXXXXU，则：2224341QP，0P(2)励磁系统限制：6.0,24.07.0,5.01,2.08.05.16.0,24.01,3.06.02.1QQIIQQUUQEFEFFF(3)功率因素限制：436.0cos22QPQPP第四部分调频与低频减载4-1．已知：两机组并联在一条母线上，%4*1R，%5*2R，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，两机均以额定功率运行，求：当系统要求增加20Mw的输出时，母线的频率是多少？4-2．已知某电力系统，5.1*LK，20*GK，当3000LPMw时，50NfHz，求符合增加120Mw时，系统调速后的运行点。4-3．已知：某发电厂有3台发电机组在公共母线上并联运行，1号机组额定功率100MW，2号机组额定功率300MW，3号机组额定功率600MW。三台机组的额定功率因数85.0cosN，假设85.0,0cos。(1)若1号机组励磁调节器的调差系数为0，2、3号机组励磁调节器的调差系数都为0.05，当系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总额定无功容量的20％时，问各机组承担的无功负荷增量是多少？母线上的电压波动是多少？(2)此时若1号机组燃料耗量特性为21110007.03.04GGPPFt/h，2号机组燃料耗量特性为222200045.03.05.3GGPPFt/h，3号机组燃料耗量特性为23330004.032.03GGPPFt/h，系统总有功负荷为800MW，试分析3台机组之间负荷的经济分配，计算3台机组的燃料耗量。4-4．已知系统的运动方程如下：LKLeemmemffPPPTPTTTdtdM00,式中，10M，2LK，若系统突然发生30%的功率缺额，当系统频率下降到48.8Hz时切除15%负荷，系统频率下降到48.65Hz时再切除10%负荷，以步长0.2s计算，求系统动态变化曲线。讨论若在48.8Hz时一次性切除25%的负荷，情况有何不同？4-5．讨论推导具有三个区域的电力系统区域控制误差ACE的方程。4-6．讨论CPS标准较A标准明显的优势。附录：电网运行性能评价标准1、A标准。A1标准要求控制区域的AEC在任意10分钟内必须至少过零一次；A2标准要求控制区域的ACE在10分钟内的平均值必须控制在规定的范围dL内。2、CPS标准。CPS1标准要求：21minmin10BFACEAVEAVE，其中minAVEACE是1分钟ACE的平均值，minAVEF是1分钟频率偏差的平均值，B为控制区域设定的频率偏差系数，单位是MW/0.1Hz，且有负号，1是互联电网全年1分钟频率平均偏差的均方根控制目标值。CPS2标准要求：ACE每10分钟的平均值必须控制在规定的范围dL内。BBL101065.11010，其中，B为控制区的频率偏差系数，B为所有控制区即整个互联电网的频率偏差系数，10是互联电网对全年10分钟频率平均偏差的均方根值的控制目标值。系数1.65是标准正态分布置信度为0.9的分位点，概率上表征使频率恢复到目标值的可能性达到90%。