电力系统习题答案

一．填空

1．发电机准同期并列的条件为 1、电压频率相等2、电压幅值相等3、电压相角差为零

有功冲击电流的大小与 电压相角差有关，无功冲击电流的大小与 电压幅值差 有关，

暂态过程的长短与频差有关。

2．合闸逻辑部分中，怎样判断滑差合格 t恒定越前时间>t恒定越前相角 。

3．并联运行机组间无功负荷的合理分配取决于 发电机外特性。可以利用自动调压器的

调差 接线达到这一目的。

较大的顶值电压和

4.励磁系统中，对励磁功率单元的要求是1. 足够的调节容量 2. 电压上升速度

5．交流励磁系统中，自动调压器直接调节发电机励磁电流与调节励磁机励磁电流相比好处是 励磁电压响应速度快，但是 受机端电压和系统测故障的影响 。

6．电压响应比 是说明发电机转子磁场建立快慢的粗略参数。 7．理想灭磁过程要求发电机转子电压保持最大值不变 ，放电电流 直线下降。 8.负荷的调节效应系数K是

表示系统频率变化1%时，负荷功率变化的百分数 。

。

9．经济负荷分配的原则是 等耗量微增率

10．自励式励磁机比他励式励磁机时间常数 大 。 11．积差调频的调频方程式为??f?dt?k?pc?0。

12．EMS是 Energy Management System 。DMS是 Distribution Management System 。SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition 。RTU是 Remote Terminal Unit 。 13．自动准同期装臵主要由 合闸、 调频 、 调压

和电源组成。

14. 同步发电机的励磁系统主要是由 励磁功率单元和 励磁调节单元 两大部分组成。 15.远程自动抄表系统主要包括四个部分：具有自动抄表功能的电能表， 抄表集中器，抄表交换机， 二．简答题：

中央信息处理机 。

1．什么是滑差周期？对它有什么要求。 滑差周期为

Ts?2??s?1fs，

它们都是描述两电压矢量相对运动快慢的一组数据。 滑差周期必须大于允许值。

2．发电机准同期并列的条件是什么？不满足条件合闸的后果。

发电机并列的理想条件为并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。

即：fG UG

?fX或?G??X，即频率相等，（?G?2?fG，?X?2?fX）

?UX，即电压幅值相等

?e?0，即相角差为零

如果不满足条件，则并列时冲击电流大，会引起系统电压大幅降低；并列过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。 3．画相量图说明单机运行发电机的励磁与电压的关系。

答：

发电机感应电动势和励磁电流的关系矢量图

同步发电机的外特性

发电机感应电动势Eq与端电压U的数值关系为：

G??Eqcos?G?UG?IQXd （IQ——发电机的无功电流）

?一般发电机的功率角?G很小，可近似认为cos?G

Eq?UG?IQXd?1，可得简化的运算式为：

由上式可以看出，同步发电机的外特性必然是下降的。当励磁电流IEF一定时，发电机端电压UG随无功负荷增大而下降，上图所示的同步发电机外特性说明，当无功电流为I时，发电机端电压为额定值UGN，励磁电流为IEF1。当无功电流增大到I时，

Q1Q2如果励磁电流不增加，则端电压降至UG2，可能满足不了运行的要求，必须将励磁电流增大到IEF2才能维持端电压为额定值UGN。同理，无功电流减小时，UG会上升，必须减小励磁电流。同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平的。 4．什么是发电机的单位调节功率？

在计算功率与频率的关系时，常常采用调差系数的倒数，

KG*?1R???PG*?f*

KG*——发电机的功率-频率特性系数，或原动机的单位调节功率。

5．励磁调节器的四个单元的输入、输出和基本任务是怎样的？

测量比较单元测量发电机电压并变换为直流电压，与给定的基准电压相比较，得出电压的偏差信号。测量比较单元由电压测量、比较整定环节组成。

综合放大单元：输入控制信号：1.被调量控制量： （正常情况）2.反馈控制量：励磁系统稳定信号、电力系统稳定信号（正常情况）3.限制控制量：最大、最小励磁限制信号（异常情况）

移相触发单元是励磁调节器的输出单元，它根据综合放大单元送来的综合控制信号USM的变化，产生触发脉冲，用以触发功率整流单元的晶闸管，从而改变可控整流柜的输出，达到调节发电机励磁的目的。

4.自动－手动切换，正常运行时，AC调节器运行，DC调节器备用，当AC调节器故障时，由自动－手动切换装臵控制，将DC调节器投入运行，可保证发电机的正常运行。

6．画出并说明发电机自并励励磁方式的原理接线图。并说明自并励励磁系统的主要优点。 图如下图所示：

VS GG 起 励 元 件 起励电源 滑环 TR TV 励磁调节器

主要优点：系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用较少，可靠性高；主轴短，可减小基建投资；可获得较快的励磁电压响应速度；机组甩负荷时过电压较低。 7．什么是ACE？什么情况下ACE为零？ 分区调频方程式

分区控制误差（area control error ）ACE?Ki?f??Ptie?i 调频方程式：

ACE积差调频方程式为：?(ACE)dt??Pi?0

?(Ki?fi?Ptie?i?a?Ptie?i?s)dt??Pi?0

式中 ?fi—系统频率的偏差，即?fi?fi?fe

Ptie?i?a—i区联络线功率和的实际值 Ptie?i?s—i区联络线功率和的计划值

?Pi—i区调频机组的出力增量

在调频过程结束时，必有分区控制误差ACE为零 8．电压控制的基本措施有哪些？并简述基本原理。 可以采取以下的控制方式：

①控制和调节发电机励磁电流，以改变发电机端电压UG； ②控制变压器变比K1及K2调压；

③改变输送功率的分布P?jQ（主要是Q），以使电压损耗减小；

④改变电力系统网络中的参数R?jX（主要是X），以减小输电线路电压的损耗。 9．同步发电机并列操作可以采用哪两种方法？并简述其特点和适用场合。

同步发电机并列操作方法：准同期并列操作、自同期并列操作。自同期并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机并列；容易实现自动化；冲击电流大。适用于在电力系统故障情况下的某些发电机的紧急并列。

10．什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？ 自动准同期并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列。 特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压大幅降低；并列过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。 适用场合：适用于正常情况下发电机并列。 11．简述电力系统低频运行的危害。

（1）频率降低使厂用机械的出力大为降低，必然使发电机有功出力降低，可能形成恶性循环；（2）频率降低使励磁机等的转速相应降低，当励磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减小；（3）频率下降将引起一步电动机转速的变化，导致一些产品质量受到影响；（4）频率下降会危机汽轮机叶片安全；（5）频率下降可能导致核电厂反应堆停止运行。

12．写出同步时间法也即积差调频法的调频方程式并说明过程和特点。 单机组积差调频的频率方程式为： ??fdt?K?Pc?0 (?f?f?fN)

式中 K——调频功率比例系数。

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