电力系统自动化考试复习题及答案

《电力系统自动化》课程考试复习内容-答案 整理：史跃鹏 2011.7.17

2011学年第二学期

说明：电气工程专业课为：《电力电子技术》《自动控制技术》《电力系统分析》，要求平均分大于75分才能获得学位。

1．请简述电力系统的主要特点和运行的基本要求。

参考书：第1章“电力系统特点和基本要求” 答：特点：

1、 与国民经济、人民日常生活联系紧密。 2、 系统结构庞大复杂 3、 各种暂态过程非常短促 4、 电能不能大量储存

基本要求： 1、 保证供电的可靠性 2、 保证良好的电能质量 3、 保证系统运行的经济性。

2．请简述电力系统自动化的主要研究内容。

参考书：第1章 “电力系统自动化主要内容” 答：1、电力系统调度自动化 2、电厂动力机械自动化 3、变电站自动化 4、电力系统自动装置

3．准同期并列的三要素是什么？

参考书：第2章 第1节“二、准同期并列”中的“准同期并列的理想条件” 答：

1． 并列开关两侧的电压相等， 2． 并列开关两侧电源的频率相同， 3． 并列开关两侧电压的相位角相同。

4．并列操作瞬间如果存在相位差，请分析准同期并列操作对系统的影响。

参考书：第2章 第1节“二、准同期并列”中的“同期并列误差对并列的影响”的“合闸相角差对并列的影响”

答：出现因相位不等的电压差，相位差180度时，电压差最大，冲击电流可以达到额定电流的20倍，可能损坏定子绕组端部，相位差在0-180度之间时，冲剂电流既有有功分量，也有无功分量，在发电机轴上产生冲击力矩。

5．并列操作瞬间如果存在频率差，请分析准同期并列操作对系统的影响。

参考书：第2章 第1节“二、准同期并列”中的“准同期并列误差对并列的影响”的“合闸频率差对并列的影响”

答：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um之间。这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。它产生的拍振电流也时大时小变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化，使发电机振动。频率差大时，无法拉入同步。

6．并列操作瞬间如果存在电压幅值差，请分析准同期并列操作对系统的影响。 参考书：第2章 第1节“二、准同期并列”中的“准同期并列误差对并列的影响”的

“合闸电压幅值差对并列的影响”

答：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。

7．已知发电机准同期并列允许压差为额定电压的5%，允许频差为额定频率的0.2%，当图1所示Ts分别为9s和11s时，请分析正弦整步电压波形是否满足并列操作的压差和频差条件。

U s Ts 2π t 图1 正弦整步电压波形 参考书：第2章 第2节“一、脉动电压”

答案：当Ts＝9s时，压差条件满足，频差条件不满足；

当Ts＝11s时，压差和频差条件均满足。

8．图2所示两种频差情况的Ut.ad（恒定越前时间脉冲）与Uδ.ad（恒定越前相角脉冲）关系波形图，通过比较Ut.ad与Uδ.ad顺序检查频差大小，请问哪种频差情

况满足并列操作的要求，为什么？

uzb Ts t 2π (δ) uzb Ts t 2π (δ) uzb Ts t 2π (δ) ut.ad t 2π uδ.ad t 2π (a) ut.ad t 2π uδ.ad t 2π (b) ut.ad t 2π uδ.ad t 2π (c) (δ) (δ) (δ) (δ) (δ) (δ) 图2 两种频差情况的Ut.ad与Uδ.ad关系波形图

参考书：第2章 第3节“一、整步电压；二.恒定越前时间信号形成；三.频率差检测”答案：图(a)所示，uδ.ad有效电平出现时间先于ut.ad，表示?s??sY，即实际频差小于

?sY，即实际频差

允许频差；图(b)所示，ut.ad有效电平出现时间先于uδ.ad，表示?s?大于频差设定值；图(c)所示，uδ.ad有效电平出现时间等于ut.ad，表示?s?际频差等于允许频差；显然图(a)、图(c)所示情况满足并列操作要求。

?sY，即实

9．同步发电机励磁自动调节的主要作用有哪些？

参考书：第3章 第1节“一、同步发电机励磁控制系统的主要任务” 答： 1、 控制电压

2、 合理分配并联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（1、改善异步电动机的启动性能2、为发电机异步运行创

造条件3、提高带时限继电保护动作的可靠性） 5、 水轮发电机组要求强行减磁

10.简述同步发电机自并励励磁系统结构及其工作原理和特点？画出其示意图。

参考书：第3章 第3节“同步发电机励磁系统”中的“三、静止励磁系统”

答：工作原理：（如下图）发电机励磁功率取自发电机端，经过励磁变压器TV降压，可控硅整流器VS整流后供给发电机励磁。发电机励磁电流通过自动励磁调节器控制晶闸管的控制角进行控制。

特点：1、结构简单，可靠性高，造价低，维护量小。

2、没有励磁机，缩短了机组主轴的长度，可减少电厂土建造价。 3、直接用可控硅控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，可以近似地认为具有阶跃函数那样的响应速度。 示意图：

11. 简述同步发电机他励交流励磁系统结构及其工作原理和特点？画出其示意图。

参考书：第3章 第3节“同步发电机励磁系统”中的“二、交流励磁机励磁系统”

答：工作原理：交流主励磁机与交流副励磁机与发电机同轴转动。交流副励磁机配有一个自励恒压调节器维持其端电压为恒定值。副励磁机输出的交流电经过可控硅整流变成直流给主励磁机励磁。主励磁机输出的交流电经过不可控硅整流器变成直流，供给发电机作为励磁电流。

特点：1、取消了直流励磁机，不存在换向问题，而交流励磁机的容量可以做的很大，所以容量不受限制

2、交流主励和副励与发电机同轴，自成体系，励磁系统不受电网的干扰，可靠性高

3、由于晶闸管的控制角变化很快，励磁电流可以很快变化，所以为快速励磁系统。

4、交流励磁机的时间常数大，控制环节多，增加了励磁系统的时间常数。为解决此问题，励磁机转子采用叠片式结构，也使得输出的直流波纹减小。 5、有转子滑环和碳刷。 6、加长了主机轴长度。

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