《电力系统自动装置》复习思考题参考答案(第4—7章)

《电力系统自动装置》复习思考题参考答案（第4—7章）第四章复习思考题1．何谓励磁系统？答：供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。2．同步发电机自动调节励磁系统的主要任务是什么？答：（1）系统正常运行条件下，维持发电机端或系统某点电压在给定水平；（2）实现并联运行发电机组无功功率的合理分配；（3）提高同步发电机并联运行的稳定性；（4）改善电力系统的运行条件；（5）对水轮发电机组在必要时强行减磁。3．对同步发电机的自动调节励磁系统的基本要求是什么？答：励磁系统应具有足够的调节容量、励磁顶值电压、电压上升速度、强励持续时间、电压调节精度与电压调节范围，应在工作范围内无失灵区，应有快速动作的灭磁性能。4．何谓励磁电压响应比？何谓强励倍数？答：通常将励磁电压在最初0.5s内上升的平均速度定义为励磁电压响应比，用以反映励磁机磁场建立速度的快慢。强励倍数是在强励期间励磁功率单元可能提供的最高输出电压与发电机额定励磁电压之比。5．同步发电机励磁系统类型有哪些？其励磁方式有哪两种？答：同步发电机励磁系统类型有：直流励磁机系统、交流励磁机系统和发电机自并励系统。励磁方式分为自励方式和他励方式两种。6．画出三相全控桥式整流电路，哪些晶闸管为共阳极组，哪些为共阴极组?答：VTHl、VTH3、VTH5为共阴组，VTH2、VTH4、VTH6为共阳组。（第6题）7．三相全控桥式整流电路在什么条件下处于整流工作状态和逆变工作状态？整流和逆变工作状态有何作用？整流和逆变工作状态有何作用？答：三相全控桥式整流电路的控制角α在0°＜α＜90°时，三相全控桥工作在整流状态；当90°＜α＜180°时，三相全控桥工作在逆变状态。整流状态主要用于对发电机的励磁；逆变状态主要用于对发电机的灭磁。8．简述自动励磁调节器的工作原理。答：自动励磁调节器的工作原理如下：根据发电机电压GU变化，把测得的发电机端电压经调差、测量比较环节与基准电压进行比较，得到正比于发电机电压变化量的deU，经综合放大环节得到SMU，SMU作用于移相触发环节，控制晶闸管控制极上触发脉冲的变化，从而调节可控输出的励磁电流，使发电机端电压保持正常值。当GU上升时，增大，励磁电流减少，使GU下降到正常值。反之，GU下降，减小，励磁增大使GU上升到正常值。9．可控硅自动励磁调节装置由哪些环节组成？各环节的作用是什么？答：可控硅自动励磁调节装置主要由调差环节、测量比较环节、综合放大环节、移相触发环节和可控整流环节组成。调差环节的作用是在励磁控制器的发电机电压测量回路中，附加一个与发电机电流成比例的电压，使测量比较单元感受到的电压随发电机无功电流的大小而变化，从而获得调差系数。通过改变的调差系数，以保证并列运行机组间无功功率能合理地分配。测量比较环节的作用是测量发电机电压并将之转变成直流电压，再与给定的基准电压相比较，得出电压偏差信号。综合放大环节的作用是将电压偏差信号及其他辅助信号进行线性综合放大。移相触发环节的作用是将控制信号转换成触发脉冲，用以触发功率整流单元的晶闸管，达到调节励磁的目的。可控整流环节的作用是在触发脉冲的控制下将机端三相交流转变为励磁所需直流。10．励磁调节器的辅助控制功能有哪些？辅助控制与正常情况下的自动控制有何区别？答：最小励磁限制、瞬时电流限制、最大励磁限制、V/Hz（伏/赫）限制器、发电机失磁监控。辅助控制不参与正常情况下的自动控制，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，通过信号综合放大器中的竞比电路，闭锁正常的电压控制，使相应的限制器起控制作用。11．对励磁调节器静态特性调整的基本要求是什么？答：(1)保证并联运行发电机组间实现无功功率合理分配；(2)保证发电机在投入和退出运行时，平稳地转移无功负荷，而不发生无功功率冲击。12．何谓调差系数？两台并联运行的发电机，为使无功负荷按机组容量分配，调差系数应有什么要求？答：调差系数δ是指无功电流由零增加到额定值时发电机电压的相对变化，δ用以表示发电机外特性曲线下倾的程度。调差系数δ的大小表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力大小。由于两台正调差特性机组并联运行时，无功负荷分配与调差系数成反比。因此，两台并联运行的发电机，为使无功负荷按机组容量分配，容量大的机组，其调差系数取小些（即发电机外特性曲线平坦一些）；容量小的机组，其调差系数取大些（即发电机外特性曲线下倾大些）。（或：要求各机组无功电流变化量的标幺值相等，并联运行的两台发电机有相同的调差系数。）【分析】可用P122图4-54两台正调差特性机组并联运行来分析说明。设发电机G1的容量大于发电机G2的容量，要使无功负荷按机组容量分配，调差系数取值应与机组容量值成反比，则G1的调差系数为δ1应小于G2的调差系数为δ2，即δ1＜δ2。正常运行时，发电机端电压UG1=UG2=US,发电机G1所带的无功电流为Ir1,发电机G2所带的无功电流为Ir2。当系统无功负荷增加时，系统电压的发生变化，电压偏差为△U，发电机端电压变化为UG1=UG2=US1，这时发电机G1所带的无功电流为I’r1，其无功电流增量为△I1=I’r1—Ir1；发电机G2所带的无功电流为I’r2，其无功电流增量为△I2=I’r2—Ir2。从图中分析可知，发电机G1所带的无功电流增量△I1大于发电机G2所带的无功电流增量△I2，即△I1＞△I2。由于G1容量大于G2容量，G1应比G2多带一些无功负荷，使无功负荷能按机组容量分配。由此可见，两台正调差调节特性的发电机并联运行，当系统无功负荷波动时，其电压偏差相同，调差系数较小的发电机组承担较多的无功电流。所以，要使无功负荷按机组容量分配，调差系数取值应与机组容量值成反比。13．调整调差特性平移的主要目的是什么？如何使调差特性平移？答：调整调差特性平移的主要目的是：使发电机平稳投入或退出运行，在运行中平稳转移无功负荷，不引起对电网的冲击。调整测量比较环节中的电位器RP可以实现外特性的平移。调整电位器阻值增大时，外特性的平行上移，即发电机投入运行，所带负荷逐渐增加；电位器阻值减小时，外特性的平行下移，即发电机退出运行，所带负荷逐渐减小。【分析】可用课本P120图4-50外特性平移与机组无功关系的特性图来分析。14．根据图4-47的调差环节接线图，写出调差环节输入和输出电压的关系表达式，并画出1cos与0cos的矢量图，分析调差环节对有功功率和无功功率的影响。答：（参考课本P119-120）由调差环节原理接线图可知，调差环节输出电压aU、bU、cU与调差环节输入电压aU、bU、cU间有如下关系：aacbbccaUUIRUUUUIRcos1与cos0的矢量图：当cos1时，各相为纯有功电流，由图（a）可见，电压aU、bU、cU虽较aU、bU、cU有变化，但幅值基本不变（即△abc的面积与△a’b’c’的面积基本相等），故认为调差环节不反应有功电流变化。当cos0时，各相为纯无功电流，由图可见，输出的线电压三角形仍为正三角形，（但△a’b’c’的面积大于△abc的面积，）其大小随无功电流增长而增大。输出线电压LU与输入线电压LU的关系为LLLUURI，反应无功电流变化。由上面分析可知，调差环节输出的控制电压只反映无功电流的变化，而不受有功电流变化的影响。15．什么叫强励？什么叫继电强行励磁？答：强励是指发电机电压出现大幅度下降时，把发电机转子的励磁电流迅速增大到最大允许值。把发电机励磁回路中的磁场调节电阻RC两端用继电器接点短接，使发电机励磁电流增大，对发电机实行强励的方法称为继电强行励磁。16．灭磁的含义是什么？对自动灭磁装置有何要求？灭磁的方法有哪几种？答：灭磁是指把转子励磁绕组中的磁场储能通过某种方式尽快地减弱到可能小的程度。对自动灭磁装置的要求：（1）灭磁时间应尽可能短；（2）当灭磁开关断开励磁绕组时，励磁绕组两端产生的过电压应不超过允许值Um，通常Um=（4~5）UEN；（3）灭磁装置动作后，剩余电动势应不大于150~200V；（4）灭磁装置的电路和结构应简单可靠，并有足够大的热容量防止过热。灭磁方法：（1）线性放电电阻灭磁；（2）非线性电阻灭磁；（3）采用灭弧栅灭弧；（4）利用全控桥逆变灭磁。17．励磁系统为何要采用电力系统稳定器（PSS）?PSS的作用是什么？答：由于常规的励磁调节器是按电压偏差比例调节，而且励磁控制系统存在惯性，因此在长距离、重负荷的电力系统中，励磁系统会减弱系统的阻尼能力，即降低发电机的阻尼转矩（负阻尼效应），使系统的动态性能变坏，从而引起电力系统低频振荡。为了保证励磁控制系统维持电压稳定的基本功能，又能消除负阻尼效应，提高电力系统的动态稳定性，励磁系统常采用PSS来达到这一目的。PSS的作用是产生正阻尼转矩，抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩，提高电力系统的动态稳定性。18．微机励磁调节器有何特点？其匹配方案有哪几种？答：（1）可实现复杂的控制策略；（2）调节准确、精度高，在线改变参数方便；（3）可实现完备的限制及保护功能、通用而灵活的系统功能、简单的操作以及智能化的维修和试验手段；（4）可靠性高，无故障工作时间长；（5）通信方便；（6）便于产品更新换代。微机励磁调节器一般有以下几种匹配方案：（1）单微机带模拟通道励磁调节器；（2）双微机励磁调节器；（3）三微机励磁调节器；（4）外部总线式微机励磁调节器。第五章复习思考题1．电力系统自动调频的任务是什么？对调频系统有哪些要求？答：电力系统自动调频的任务主要是对系统的频率进行监视，及时调整发电机的出力，使系统的有功功率达到新的平衡，保证系统频率在规定范围内。此外，在满足频率质量的前提下，还要考虑如何使发电成本最小，即按经济原则在电厂和机组间分配有功负荷，以达到电力系统的经济运行。调频系统应有足够的调整容量、调整精度和调整速度。2．电力系统为什么分一次调频和二次调频？有什么区别？答：电力系统稳态运行时的频率调整可以通过频率的一次调频和二次调频实现。当系统负荷发生保护时，系统中各发电机均按自身的静态调节特性，不分先后同时通过各自的调速器系统进行调节，即一次调频。当负荷变动较大时，一次调频结束时的系统稳态频率可能偏离额定较大。如要使频率回到额定值附近，必须移动静态调节特性，即改变调速系统的给定值，即通过二次调频来实现。一次调频是通过调速器调节系统来实现，其调节结果是发电机组的功率——频率特性曲线不变，调整结束时系统的额定频率值偏差较大，属于有差调节；二次调频通过调频器调节系统来实现，其调节结果是发电机组的功率——频率特性曲线平移，调整结束时系统的额定频率值偏差很小或趋于零，可实现无差调节。3．电力系统调频厂的主要任务是什么？对调频厂的选择有什么要求？答：调频电厂的主要任务是实现频率的二次调整。调频厂一般是带系统计划外的负荷。对调频电厂的选择要求是：应有足够的调整容量，并且有足够快的调整速度。一般来说系统中有水电厂时应选水电厂作调频电厂，没有水电厂或水电厂不宜作调频电厂时（如洪水期），则选中温中压火电厂作调频电厂。在一个系统中如果一个调频电厂的调整容量不够时，则可选择几个调频电厂，并规定它们的调整频率范围和顺序。4．什么是电力系统集中式联合调频？集中式联合调频有何优点？答：集中式联合调频是从全系统的角度确定各调频机组的调节量，其主要过程是：将系统中各发电机组的实发功率、系统各线路潮流、各节点电压等由各厂站端的远动装置送到调度中心，形成实时数据库，调度中心计算机的相关软件按预定的数学模型和调节准则确定各调频电厂或调频机组的调节量，并通过远动通道把调节指令发送到各厂站调频机组的控制器，使各调频机组按指令执行有功功率的调节。其优点是：维持系统频率为额定值，保证电能质量，易于实现综合优化控制，使系统的潮流分布符合经济、安全等原则。5．何谓电力系统负荷的静态频率特性？答：当频率变化时，系统负荷消耗的有功功率也将随着改变。这种有功负荷随频率而变化的特