電力系統(tǒng)自動裝置考試題

1、電力系統(tǒng)自動裝置（）復(fù)習(xí)資料一、簡答題1.發(fā)電機的自同期和準(zhǔn)同期的概念有何不同，目前各自在哪些類型的電廠中采用？ 答：自同期是起動發(fā)電機，調(diào)整轉(zhuǎn)速使之達(dá)到系統(tǒng)頻率，并列斷路器合閘后立即給發(fā)電機加勵磁，在系統(tǒng)拖動下，由系統(tǒng)將發(fā)電機拉入同步。準(zhǔn)同期是起動發(fā)電機并加勵磁，使發(fā)電機產(chǎn)生電動勢后，通過調(diào)整轉(zhuǎn)速和勵磁使之達(dá)到并列條件后閉合并列斷路器，使發(fā)電機與系統(tǒng)穩(wěn)定并列運行的過程。自同期，在并列斷路器合閘瞬間，相當(dāng)于系統(tǒng)通過發(fā)電機定子短路。并列斷路器合閘瞬間是否加勵磁，或者發(fā)電機是否已經(jīng)產(chǎn)生電動勢。電網(wǎng)之間的同期只能采用準(zhǔn)同期方式。2.自同期與準(zhǔn)同期有什么區(qū)別？在兩個電網(wǎng)同期時應(yīng)該采用什么樣的同期方式？

2、 答：主要區(qū)別在于并列瞬間發(fā)電機是否加勵磁或是否已經(jīng)建立電動勢。電網(wǎng)并列僅采用準(zhǔn)同期并列方式。3.自動準(zhǔn)同期由哪幾個單元構(gòu)成？各單元起什么作用？同期條件如何獲得，其方式分別是哪些？合閘信號如何確定，可以有哪兩種信號，確定合閘信號定值的依據(jù)是什么？ 答：由于準(zhǔn)同期需要檢測和控制三個信號，因此自動準(zhǔn)同期裝置設(shè)置了三個控制單元：（1）頻差控制單元；（2）壓差控制單元；（3）合閘信號控制單元。各自的作用分別是：（1）檢測滑差角頻率，調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機電壓的頻率接近于系統(tǒng)頻率。（2）檢測電壓差，調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流的大小，從而改善發(fā)電機機端電壓，使之與系統(tǒng)電壓幅值之間的偏差小于規(guī)定的允許值，促使并列

3、條件的形成。 （3）檢測發(fā)電機的并列條件，當(dāng)發(fā)電機的頻率和電壓都滿足并列條件的要求時，選擇一個恰當(dāng)?shù)臅r間發(fā)出合閘信號，使并列斷路器DL的主觸頭在接通的瞬間，相角差或控制在允許的范圍之內(nèi)。4.有的像化工企業(yè)等的供電線路上為什么不能裝設(shè)自動重合裝置？如果裝該考慮那些因素？為什么？ 答：重點必須考慮保護與自動重合閘裝置之間的配合問題，尤其是上級電網(wǎng)的重合閘裝置與下級電網(wǎng)保護定值之間如何配合。5.若滑差角頻率的允許值規(guī)定為0.2%，通過檢測脈動周期來確定頻率是否能滿足合閘要求，這時脈動周期應(yīng)該如何判定？ 答：詳細(xì)見課件，計算略。6.現(xiàn)代勵磁控制控制系統(tǒng)由那些單元構(gòu)成？各個單元起什么作用？為什么第一個單

4、元中要裝設(shè)調(diào)差單元？該環(huán)節(jié)起什么作用？答：調(diào)差、測量比較、綜合放大和移相觸發(fā)等三個部分構(gòu)成，同時包括其他若干輔助單元測量比較單元的作用：測量機端電壓并變換成直流電壓，與整定基準(zhǔn)電壓比較，得出電壓偏差信號綜合放大作用：對測量單元輸出來的信號與其他需要信號進行綜合和放大的作用。移相觸發(fā)作用：根據(jù)從綜合放大單元輸出來的信號的大小，改變輸送到晶閘管的觸發(fā)脈沖的相位，即：改變觸發(fā)角的大小，達(dá)到控制整流電路的輸出電流（即：勵磁電流）的大小，從而控制機端電壓等的目的7.什么是潛供電流？該電流是如何產(chǎn)生的，對分析實際系統(tǒng)有什么意義？答：該電流的產(chǎn)生主要是由于線路參數(shù)、對地電容的作用引起，在實際運行中必須考慮對

5、系統(tǒng)、設(shè)備和人身安全的影響。8.現(xiàn)代勵磁控制系統(tǒng)中，對勵磁控制系統(tǒng)有什么要求？ 答：現(xiàn)代勵磁控制系統(tǒng)由調(diào)差、測量比較、綜合放大和移相觸發(fā)等三個部分構(gòu)成，同時包括其他若干輔助單元。（1）測量比較單元：測量機端電壓并變換成直流電壓，與整定基準(zhǔn)電壓比較，得出電壓偏差信號。（2）綜合放大單元：對測量單元輸出來的信號與其他需要信號進行綜合和放大。（3）移相觸發(fā)單元：根據(jù)從綜合放大單元輸出來的信號的大小，改變輸送到晶閘管的觸發(fā)脈沖的相位，即：改變觸發(fā)角的大小，達(dá)到控制整流電路的輸出電流（即：勵磁電流）的大小，從而控制機端電壓等的目的。9.請簡要說明恒定越前時間和恒定越前相位角準(zhǔn)同期裝置在原理上有何不同？要

6、保證合閘斷路器在合閘的瞬間沖擊電流最小，各自需要滿足什么條件？ 答：準(zhǔn)同期并列裝置的控制原理為當(dāng)頻率和電壓都滿足并列條件的前提下，發(fā)出合閘信號進行并列操作。其中，恒定越前時間準(zhǔn)同期并列以時間為合閘信號，恒定越前相角準(zhǔn)同期并列以相角為合閘信號。為保證合閘后斷路器的瞬間沖擊電流最小，兩種方式必須使得合閘相角差等于0。10.簡述勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響。答：以單機無窮大系統(tǒng)為例，設(shè)在正常運行狀態(tài)下，發(fā)電機的輸送功率為Pc0，在功角特性的a點運行，如圖所示。當(dāng)突然受到某種擾動后，系統(tǒng)運行點由曲線1上的a點變?yōu)榍€2上的b點。由于動力輸入部分存在慣性，輸入功率仍為Pc0，此時發(fā)電機上出現(xiàn)過剩的轉(zhuǎn)矩使得轉(zhuǎn)子加

7、速，系統(tǒng)運行點由b點沿曲線2向f點移動。過了f點后，發(fā)電機輸出功率大于Pc0，轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子減速。發(fā)電機能否穩(wěn)定運行取決于曲線2與Pc0形成的上、下兩塊面積。當(dāng)減速面積大于加速面積，則發(fā)電機處于穩(wěn)定狀態(tài)。反之亦然。11.什么是負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)？在系統(tǒng)頻率調(diào)整中有什么實際意義？ 答：負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)會阻止頻率的變化，客觀上起頻率調(diào)節(jié)的作用。12.自動勵磁調(diào)節(jié)器的強勵倍數(shù)一般取多少？在勵磁調(diào)節(jié)器中，若電壓測量采用12相橋式整流電路，則選頻濾波電路的濾波頻率應(yīng)選為多少Hz？答：1.6-2.0 1200Hz13.按照國標(biāo)規(guī)定，哪些情況下應(yīng)裝電源自動投入裝置？答：（1）裝有備用電源的發(fā)電廠廠用電源和

8、變電所所用電源；（2）由雙電源供電，其中一個電源經(jīng)常斷開作為備用的變電所；（3）降壓變電所內(nèi)有備用變壓器或互為備用的母線段；（4）有備用機組的某些重要輔機14.勵磁控制系統(tǒng)由哪幾個單元構(gòu)成，對各單元有哪些基本要求？答：對勵磁調(diào)節(jié)器的要求：（1）正常運行時，調(diào)節(jié)器能反映發(fā)電機機端電壓的高低，以維持發(fā)電機機端電壓保持在給定的運行水平，并能合理分配發(fā)電機組之間的無功功率和便于實現(xiàn)無功功率的轉(zhuǎn)移。（2）對于遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)電機組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運行，要求勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)。（3）要求具有快速響應(yīng)能力，能迅速反應(yīng)系統(tǒng)故障，具備強行勵磁等控制能力，以提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和改善系統(tǒng)運行條件。（4）要求

9、時間常數(shù)盡可能小，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。（5）要求結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化器件。（這是對所有控制系統(tǒng)的要求）對勵磁功率單元的要求： （1）要求具有足夠的調(diào)節(jié)容量。（2）要求具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度（這是兩個非常重要的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)）。15.自動重合閘與繼電的配合方式有哪些？各自在什么情況下采用？ 答：即重合閘前加速和重合閘后加速16.當(dāng)發(fā)電機投入或退出系統(tǒng)運行時，應(yīng)如何調(diào)整其外特性？ 答：設(shè)系統(tǒng)電壓為Usys，外特性曲線3與UG軸相交于Usys。發(fā)電機投入運行時，只要使它的外特性處于3的位置，待機組并入系統(tǒng)后再進行向上移動特性的操作，使無功電流逐漸增加到運行要求值。發(fā)電

10、機退出運行時，只需將其外特性向下移動到3的位置，機組就可平穩(wěn)退出運行，不會發(fā)生無功功率的突變。圖如下： 17.根據(jù)下圖說明勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)如何在并聯(lián)的發(fā)電機組之間進行無功功率的合理分配。答：由于發(fā)電機的有功功率只受到調(diào)速器的控制，無論勵磁電流如何變化，均不會改變發(fā)電機的動力元素，因此，不會改變發(fā)電機的有功功率 Pf ，即：當(dāng)不考慮定子電阻和發(fā)電機的凸極效應(yīng)時，發(fā)電機功率又可表示為： 常數(shù)，當(dāng)勵磁電流改變時， 與 均恒定，即：，當(dāng)勵磁電流變化時，空載電勢只能在上圖水平虛線上移動，而勵磁電流又只能在垂直的虛線上移動二、計算題1.已知：接入某自動準(zhǔn)同步裝置的發(fā)電機電壓=104sin(315t)伏，系統(tǒng)電

11、壓=105sin(314t+)伏。（1)試畫出t=0時電壓矢量圖；（2）計算相角差首次等于零時的t ；（3）若整定導(dǎo)前時間=0.2秒，計算合閘命令發(fā)出時刻的t 和對應(yīng)的導(dǎo)前角；（4）若準(zhǔn)同步裝置、斷路器等各種誤差時間之和最大為0.03秒，計算最大合閘誤差角。解：已知Ug的幅值等于104v,usys的幅值等于105v,t=0時，ug的相角為0，ysys的相角等于，據(jù)此畫出電壓矢量圖如下： （2）相角差0，即315t(314t+ )=0,則t= (秒)（3）合閘命令發(fā)出時刻t導(dǎo)前同相點0.2秒，即t= 0.2（秒）導(dǎo)前角滑差角頻率×導(dǎo)前時間（315314）×0.20.2弧度（4

12、）合閘誤差角合閘誤差時間×滑差角頻率0.03×（315314）0.03弧度。2.已知某自動準(zhǔn)同步裝置的誤差時間最大為±0.02%，同步斷路器的合閘時間為0.22秒±20%，而自動準(zhǔn)同步裝置整定的開關(guān)時間（即導(dǎo)前時間）最接近的檔為0.25秒。問：欲使合閘誤差角5º,應(yīng)限制滑差頻率f,不大于多少？ 答：（1）誤差時間t=準(zhǔn)同步裝置合閘誤差時間+斷路器合閘誤差時間+導(dǎo)前時間整定誤差=0.02+0.22×0.2+(0.25-0.22)=0.02+0.044+0.03=0.094秒 （2） 弧度/秒因此，若使，需限制3.請說明下圖電路的功能及其

13、工作原理。 答：假設(shè)、分別是AB、BC、CA三條支路的電流，這三條支路是由電阻、電容串聯(lián)而成的容性電路，因此，、分別超前、，如果超前的角度 ，則可以濾去負(fù)序電壓。4.請說明下面電路的作用并分析其工作原理。解：（1）正競比電路 VT1有固定的正偏置，處于恒流狀態(tài)，是一個恒流管。輸入信號：從比較電路送來的信號 Ub 和最小勵磁限制信號 UME 分別經(jīng)過V1、V2輸入；在正常情況下 UME 0， Ub0 ，因此，此時A點的電位：UA=UB - 0.6 V (管壓降) 如果發(fā)電機由于出現(xiàn)了故障，勵磁電流小于最小勵磁限制單元的起動值，這時， 變?yōu)檎?，而?，這時V2導(dǎo)通，V1受到反向電壓作用而阻斷， 信號被閉鎖，勵磁調(diào)節(jié)由 決定，使發(fā)電機在低勵磁限制信號的作用下進行勵磁調(diào)節(jié)，保證與系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性?！罢偙入娐贰保且蚱洳煌谝话愕倪壿嬰娐?，電路運行狀態(tài)受輸入信號中最高電位信號的控制。 （2）負(fù)競比電路。其工作原理與正竟比電路的原理相似，請大家注意分析。簡單地說：正常狀態(tài)下， 均0，大約等于10V，這樣就使V3導(dǎo)通；一旦 三個信號中任何一個動作，V3就會被阻斷，此時，自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)就只能在所動作的信號的作用下進行勵磁調(diào)節(jié)。 （3）信號綜合放大電路。當(dāng)