电力系统自动化考试复习题及答案(2)

12．同步发电机自动励磁调节器由哪几个单元电路构成？各单元的主要功能要求是什么？

参考书：第3章 第4节“自动励磁调节器基本原理”中的“二、半导体励磁调节器原理”

答:构成：1、测量比较单元 2、综合放大单元 3、移相触发单元 对个单元的要求： 一、

测量比较单元

1、 测量电路应该有足够高的灵敏度，基准电压稳定，电压给定电路的调整范围必

须满足运行要求

2、 测量电路应该具有优良的动态性能 3、 测量电路的输出电压应该平稳，波纹要小 二、

综合放大单元

1、 要求能线性无关地综合、放大各个输入信号。 2、 有足够的运算精度和放大系数，放大系数可调整 3、 响应速度要快，时间常数要小 4、 工作稳定、输出阻抗低。

5、 输出电压范围满足移相触发单元的要求 三、

移相触发单元

1、 晶闸管的触发脉冲应该与奸诈管阳极电压同步。 2、 触发脉冲移相范围要符合相应可控整流电路的要求 3、 触发脉冲应有足够的功率以保证可控硅元件可靠地导通。 4、 触发脉冲的上升前沿要陡。 5、 触发脉冲有足够的宽度。

6、 触发脉冲与主电路应相互隔望 7、 保证各相可控硅元件的控制角一致。

8、 对三相全控桥式整流电路，还要求触发脉冲宽度大于60度或者采用双脉冲触

发。

13．什么叫发电机“灭磁”，有哪几种灭磁方法？并做比较。（所学教材没有相关知识）

我在估计你们可能采用的教材中没有找到此部分知识点，如果届时我拿到你们的教材有

这个知识点，就可能会把这道题作为考试题，如果你们的教材中没有这部分知识点，我就不出此考题。请大家在所拿到的教材中找到相应部分并进行复习。参考教材：王葵、孙莹《电力系统自动化》第2章第3节“励磁系统中的转子磁场的建立和灭磁”

答：发电机灭磁是将发电机励磁电源切除再通过一定的方式来消除残余的磁场从

而达到消除发电机电压的目的，目前我们国家常用的灭磁方法有三种：线性电阻灭磁（目前用得比较多）、非线性灭磁、碳化硅灭磁。

14．图3给出了同步发电机感应电动势和励磁电流关系。(1)请推导发电机感应电动势、机端电压以及无功电流之间的关系；(2)根据推导结论画出发电机的IQ－UG无功调节特性；(3) 结合发电机无功调节特性曲线，请解释系统无功负荷减小时，发电机机端电压的变化过程。若要维持发电机端电压不变，则发电机的励磁电流应该如何调节？为什么？

Eq jIGxd δψ G UG IP IG IQ 图3. 同步发电机感应电动势和励磁电流关系

参考答案：由矢量图可知：

Eq?UG?jIGXd

感应电动势Eq和机端电压UG的代数关系为：

Eqcos?G?UG?IQXd?Eq?UG?IQXd由上式可知IQ－UG无功调节特性为：

UG

UG

(cos?G?1)

或：

IQ

IQ

当系统无功负荷减小时，发电机需要减小无功电流，以使无功负荷与发电机无功功率达到平衡，由图可知当无功电流减小，机端电压升高，由上式可知，如要维持机端电压，必须减小励磁电流，即通过减小发电机的感应电动势维持机端电压的不变。

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

15．简述电力系统的典型调频方法及其调频方程式。

16．图4给出了电力系统的功率－频率关系及频率特性，图中PL和PL1曲线为负荷频率－有功功率特性，PG和PG1曲线为发电机频率－有功功率特性，a点为初始稳定运行点。假设系统内所有机组均装设调速器，如果系统中负荷有功功率减少△PL，请简述系统的频率调整过程。

f f1 fN b c △PL d △PL1d △PL2 △PL1b PL1=f(f) a PL=f(f) PG=f(f) PG1=f(f) PL2 PL1 PL P 图4. 电力系统的功率-频率关系及频率特性

参考书第4章第1节“(三)电力系统的功率－频率特性”

参考答案：频率变化过程：a→b→c，发电机输出功率变化过程：PL→PL1→PL2，答案中包括一次调频和二次调频。

17．分别写出电力系统运行的等式约束、不等式约束条件，并说明式中各符号含

义。

答：参考课本P90.

18．从安全分析与控制的角度可将电力系统运行状态划分为哪几种？如何划分？ 答：五种：

1、 正常运行状态。电力系统总有功和总无功满足需求，母线电压频率在正常范围内，电源设备和输变电设备又均在规定的限额内运行。

2、 警戒状态。电能指标，各个参量虽然在允许的限值之内，但是系统的安全系数已经下降。

3、 紧急状态。在正常运行状态或者警戒状态的情况下，发生短路故障或者切除大容量机组等状况时的状态。

4、 系统崩溃。紧急状态下，如果处理不当，有可能使初始的干扰及其产生的连锁反应身份严重，使系统失去稳定的状态。

5、 恢复状态。系统崩溃后，借助继电保护和自动装置将故障隔离，使事故停止扩大。

19．什么是电力系统分层调度控制？现代电力大系统为什么实行分层调度控制？ 答：分层调度控制：大电力系统分为三级调度，网调、省调、地调。分层控制将全电力系统的监视控制任务分配给属于不同层次的调度中心，下一层调度根据上一层调度中心的命令，结合本层电力系统的实际情况，完成本次的调度任务，同时向上层调度传递所需信息。

原因：1、集中调度控制有明显的缺点。 2、分层调度的优点： 2.1便于协调调度控制 2.2便于提高系统运行的可靠性 2.3提高实时响应速度 2.4灵活性增强 2.5提高投资效率

20．什么是电力系统的能量管理系统EMS，EMS与电网调度自动化SCADA系统有什么关联？

答：EMS：现代电网调度自动化系统除SCADA基本功能和自动发点控制和经济调

度之外，又增加了许多高级应用软件的新功能，如网络拓扑、电力系统状态估计、负荷预报、系统安全分析、调度员在线潮流等，还开发了调度管理信息系统和调度员仿真培训系统等，由此形成了新一代电网调度自动化系统——能量管理系统EMS。

EMS包括了SCADA。

21．请做出分别用数字调幅、数字调频、二元绝对调相和二元相对调相四种调制方法，对数字信号10100101进行调制的波形。 答：参见课本P115.

22．简述电力系统正常运行状态（包括警戒状态）的安全控制主要内容。 答：

1、 满足用户供电需要，包括供电数量和质量。 2、 系统安全性，保证连续的系统功能 3、 最小成本 4、 环境保护

5、 节约燃料和其他资源

23．什么是电力系统静态和动态安全分析，其目的是什么？

答：

目的：提高系统安全性。

24．为维持电力系统的无功功率平衡，可以从哪些方面采取措施？

答：①发电机发出的无功功率;②系统无功补偿设备（调相机，并联电容器，静止补偿器和

静止调相机）;③110kV及以上电压架空线路及各级电压电缆的充电功率;④从电力网外可能输人的无功功率。

25．图5为电力系统电压控制原理图，请推导负荷端电压UB的表达式，并根据推导结论，说明调节UB的控制方式有那些，并列举实现这些控制方式的装置。

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