电力系统自动化知识点

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1、1、电力系统自动化的内容及分类：内容：实现电力系统正常运行和管理的一系列自动和半自动操作，统称为电力系统自动化。分类：（1）按运行管理区分： 电力系统自动化：a,发电和输电调度自动化；b,配电网自动化 发电厂自动化：a,火电厂自动化；b,水电厂自动化 变电站自动化（2）按自动控制的角度： 电力系统频率和有功功率自动控制 电力系统中的断路器的自动控制 电力系统电压和无功功率自动控制 电力系统安全自动控制2、电力市场条件下电力系统运行原则一一统一调度，分级管理。分级管理：是根据电网分层的特点，为了明确各级调度机构的责任和权限，有效地实施统一调度，由各级 电网调度机构在其调度管辖范围内具体实施电网管

2、理的分工。3、试分析同步发电机自动并列的条件：（难以同时满足） Fg= Fs待并发电机频率与系统频率相等，即滑差（频率）为零。 Ug = us待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零。 6 = 0断路器主触头闭合瞬间，待并发电极电压与系统电压间的瞬时相角差为零。同步发电机的并列方法有几种？各适用于什么情况？答：两种：准同期并列和自同期并列。准同期并列适用于正常方式，自同期并列适用于非正常方式。4、同步发电机并网应遵循的基本原则： 待并发电机频率与母线频率的差小于给定值，即滑差小于给定值 断路器主触头闭合瞬间，待并发电机与母线电压间的瞬时相角差小于给定值，即角差小于给定值 待并发电机电压与

3、母线电压的幅值差小于给定值，即压差小于给定值。5、为什么我国同步发电机并网时规定滑差周期不小于10s？答：滑差大，则滑差周期短；滑差小，则滑差周期长。在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经过一段 加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。加速或减速力矩会对机组造成冲击。显然，滑差 越大，并列时的冲击就越大，因而应该严格限制并列时的滑差。我国在发电厂进行正常人工手动并列操作 时，一般限制滑差周期在10s16s之间.6、何为滑差、滑差周期？与Ug和Us的相角差5有什么关系？【答案P6-P7】7、同步发电机以自动准同期方式并列时，说明产生冲击电流的原因。又为何要检查并列合 闸时的滑差？【答

4、案P7】8、自动准同期装置的功能：（微机同期与模拟式同期） 自动检查待并发电机与母线之间的压差及频率是否符合并列条件，并在满足这两个条件时，能自动的提 前发出合闸脉冲，使断路器主触头在6为零的瞬间闭合 当压差、频率不合格时，能对待并发电机自动进行均压、均频，以加快进行自动同期并列的过程。9、自动准同期装置如何实现？ 一般设置了哪些控制单元？:分三个部分频差控制单元：检测Ug、Us电压间的滑差角频率且调节发电机的转速使发电机频率接近于系统的频率。 电压控制单元：检测电压值差，且调节发电机的电压，使两电压的差值小于规定允许值合闸信号控制单元：检查并列条件，条件满足时提前一个“恒定越前时间”发出合闸

5、信号。:合闸环节，频差调整环节，压差调整环节。10、数值角差包含了同期的哪些信号？采用数值角差可实现同期装置的哪些功能？答：数值角差包含了周期的恒定越前信号，5（t）=ws*t+w s。一甲g。因此数值角差还包括发电机电压母线电压的初始相角的差值和并列合闸信号。用数值角差可实现同期装置的断路器主触头闭合瞬间待并发电极电压与母线电压间的瞬时相角差为零， 减少系统的冲击。11、线性整步电压包含了同期的哪些信号？采用线性整步电压可实现同期装置的哪些功能？答：线性整步电压包含了同期的恒定越前时间信号和并列重合闸信号。可实现获得相应 的越前时间，使并列瞬间相角差为零和滑差检测。12、为什么越前时间称为“

6、恒定越前时间”？它由什么决定？答：越前时间由自动准同期装置和断路器的合闸动作时间决定，与滑差及压差无关，所以称为恒定越前时 间。恒定越前时间：匕=t + t，式中t为自动准同期装置的动作时间；t_为断路器合闸时间d c DLcDL13、微机式同期装置为什么可实现角差预测？本教材讲了哪些预测方法？答：因为微机具有存储程序运行的功能，即使在加速度滑差或随机滑差的情况下，也能获得较准确的越 前时间。有微分预测法、积分预测法。14、微机同期装置怎样实现了合闸脉冲的发出？答：利用整流滤波的方法，将Vs与Vg都变成相应的直流电压，然后使用模一数转换芯片，将其变成数值， 送入微机的比较程序即可，若差值在允许

7、范围内，同时滑差允许，数值角差允许在此瞬间发出并列命令， 使断路器触头在0或3s0，技术方案及具体工作原理是通过区间 鉴别或滞后鉴别两个措施来实现的，压差由电压测量，电压比较器及脉冲展宽和脉冲间隔等电路来判断电 压差的方向，改变均压脉冲间隔等功能，合闸脉冲与微机一样。16、简要分析影响电能质量的主要原因？为了改善电力系统的电压质量，一般都有哪些控 制措施？答：（1）电能质量指标有电压、频率与波形。波形问题主要由谐波造成，现在由于大量的可控硅元件的采 用造成较大的五次及以上的谐波。频率问题主要是整个系统发送的与消耗的有功能率的平衡问题。电压问 题主要与系统的无功功率平衡问题有关。（2）为保证负荷

8、运行的电压质量，必须对线路及变压器上的电压 降落加以补偿，为此有两种方法可供选择：一是串联电容补偿，二是并联电容补偿。17、为什么说同步发电机是系统的主要电压资源？【P30第二段】答、电力系统的电压资源主要是同步发电机和少量的有源无功补偿器，整个系统的电压必须通过有源电压 源才能建立，并联电容，并联对电压的调整起到一定的作用，但对暂态的支持及长期的动态响应支持不够。18、励磁调节对同步发电机的运行有什么作用？【P31第一段】答：在事故情况下，系统电压严重下降，说明系统非常缺少无功功率，这时，励磁调节可使同步发电机尽 可能的向系统增大无功功率，从而使系统稳定，可见励磁调节系统可增加、无功功率，同

9、步发电机的励磁 电流必须随着无功负荷的变化而不断的调整，才能满足电能质量的要求，可见励磁调节还有调节励磁电流 的作用。19、电力系统对发电机的自动调压器的基本要求是什么？答：有足够的调整容量 有快速的响应速度 有很高的运行可靠性。20、简要说明超高压、长输电线路的特点？【P37】答：超高压、长输电线路运行时，两端都有电压资源，运行电压高。线路一般都很长线路一般都很长，总 长在8001000km以上。线路对地电容的容性无功功率与运行电压有关，其值与电压平方成正比，所以超 高压、长输电线路的容性无功对电压质量影响很大，为了防止空载过电压必须在线路的首末端加装并联电 容器以吸收过量的容性无功功率，无

10、功功率在超高压、常熟店线路上不传递。21、简要说明提高供电质量有哪些措施？什么情况下，供电功率达到极限？答：提高供电质量的措施：并联电容补偿或串联电容补偿当系统的电阻值与系统的总电抗值相等（R=X寸时供电功率会打到极限。22、发电机励磁系统有哪些？答：直流励磁机系统：自励直流励磁机系统、他励直流励磁机系统交流励磁机系统：自励交流励磁机系统、他励交流励磁机系统、无刷励磁系统无励磁机的发电机自励系统(自并励系统)23、自励系统和他励系统在发电机端电压响应上有什么区别？答：自励系统的时间常数比他励系统的大，电压变化过程的惯性大，故自励系统的电压响应较慢。24、无刷励磁系统与有刷励磁系统有什么差别？【

11、P43】答：有刷励磁系统的滑环比较多，而且每个滑环都分担同样大小的电流，在运行巡视与检修工作中，滑环 部分的工作量很大。无刷励磁系统革除了滑环与炭刷等转动接触部分，但运行巡视与维修上却很不方便， 由于无法从转子端点引出其直流电压，也就不能实现转子电压反馈，这对某些稳定运行的措施也是不利的。25、为什么交流励磁机、副励磁机的额定频率都大于50Hz？答：交流励磁机时间常数较大，为了提高励磁系统快速响应，频率采用100Hz或150Hz； 交流励磁机频率为400-500Hz。26、发电机强行励磁的作用有哪些?强励作用在什么情况下投入？投入大致多长时间？(1) a.有助于提高继电保护的正确动作，特别有益

12、于故障消除后用户电动机的自启动过程，缩短电力系统恢复到正常运行的时间。因此，强行励磁对电力系统的安全运行是十分重要的，是自动调节励磁 系统的一项重要功能；b、改善异步电动机的自启动条件；c、为发电机异步运行创造条件。(2) 当系统发生短路性故障时，相关发电机的端电压都会剧烈下降，这时励磁系统进行强行励磁。(3) 为使强励装置动作后发电机转子不致过热，一般考虑强励时间为20s。27、什么叫电压响应比？它是个什么指标？答：电压响应比：一般指转子端电压以最快的速度到达顶值时转子磁场建立的速度。它是由电机制造厂提 供的说明发电机转子磁场建立过程的快慢程度。28、同步发电机理想灭磁方式是什么？ SD型快

13、速灭磁开关的灭磁原理是什么?它为什么在 开断小电流时会出现失败？采用全桥整流的方式不会出现开断小电流时失败的情况。答：理想的灭磁过程，就是在灭磁过程中始终保持端电压为最大允许值不变，直至励磁回路断开为止。 使erL不变，则di/dt=常数。也就是说，在灭磁过程中，转子回路的电流应始终以等速度减小，直至为零。 (2)在灭磁过程中，SD的主触头先断开，灭弧触头仍闭合，故此时不产生电弧；经极短时间，灭弧触头断 开，此时产生电弧，由于横向磁场的作用，电弧上升，被驱入灭弧栅中，把电弧分割成很多串联的短弧， 直到励磁绕组中的电流降到零时电弧熄灭，进而达到快速灭磁的目的。(3)原因是电流小，磁动势H的数值

14、就大为减小，吹弧能力也大为减弱，以致不能把电弧完全吹入灭弧栅中，因而使快速灭磁过程失败。29、试画出自动调压器系统的基本原理框图【P55图242】 2-42自动调压系统基本原理框图30、试简述模拟元件调压器的工作原理【P56-69】，主要有以下几部分组成:（1）测量单元：按比例地反应发电机端电压对给定值的偏差；（2）放大单元：线性放大多个控制信号之和，提高励磁装置的灵敏度，满足励磁调节的需要；（3）触发单元：将控制信号按照调压器的工作特性的要求转换成移相脉冲，并触发晶闸管元件。31、电力系统调度的主要任务是什么？为什么电力系统要进行统一调度？电力系统运行状 态的划分有哪些？答：（1）保证供电质

15、量，保证系统运行的经济性，保证较高的安全水平，选用具有足够的承受事故冲击能 力的运行方式，保证提供强有力的事故处理措施（2）为寻求全系统的最优解，满足安全、优质、经济运行 的目的。（3）正常安全状态，正常警戒状态，紧急状态，崩溃状态，事故后的恢复状态。超过垣行 允许值无变金崩溃状志Ef （枚障后操作）系筮不完整系貌完整图6-2崩渍故障框图33、什么叫SCADA系统？什么叫EMS系统？（1）SACDA即电力系统监控系统，对所属电厂及省级调度等进行测量读值、状态信息及控制信号的远距 离的可靠性高的双向交换。主要功能有：a、数据采集与转发，b、数据处理，c、实时数据库监控界面，d、图形界面，e、报警

16、处理， f、事故追忆，g、历史数据存储，h、系统时钟对时（2）具有电力系统监控系统和协调功能的电力系统调度自动化系统称为能量管理系统EMS。34、电力系统调度自动化的主要内容有哪些？【P129】（1）实时运行数据信息的收集与处理（2）经济出力的实时调度（3）事故的实时预想（4）调度自动化的某些其他问题。其他问题包括协调控制的执行问题与EMS的主要功能。36、计算机在电力系统实时安全调度中的作用【P192】1.安全监视2.安全分析3.安全控制37、试简述参与电力系统调频对象有哪些？各种对象之间在调频效果上有哪些差异？答：调频对象：调速器、调频器、计划内负荷。差异：a、对于负荷变化幅度小，变化周期

17、短所引起的频率偏移，一般由发电机的调速器来进行调度，即一 次调频（变化周期一般小于10s的随机分量）；b、对负荷变化比较大，变化周期比较长所引起的频率偏移，单靠调速器不能把它限制在规定范围里，就要 用调频器来调频，即二次调频（变化周期在10s-3min之间的脉动分量）；c、对于变化周期在3min以上的持续分量，则有计划内负荷来进行调整，即三次调频。注：电力市场下的调频方式：分区调频和地区调频38、调频和调压之间主要有哪些不同？（1）电力系统对自动调频的准确度要求较高（2）系统内各结点的频率稳定值都必须相等（3）调频与运行费用的关系也远比调压与运行费用的关系密切39、有差调频与积差调频法的调频方

18、程式是什么？它们有什么差别？（1）a、有差调频法指用有差调频器并联运行，达到系统调频目的的方法。其稳态工作特性可用下式表示f + KsAP=0;试中?、?一调频过程结束时系统频率的增量与调频机组 有功功率的增量，Ks一有差调频器的调差系数；b、积差调频法是根据系统频率偏差的累积值进行工作的。单机组频率积差调节的工作方程式为：TAf dt+KP=0,式中K一调频功率比例系数（2）差别：a、积分调频法能使系统频率维持额定，有差调频法则频率稳定值的偏差较大；b、积差调频法的频率积差信号滞后于频率瞬时值的变化，因此调节过程较缓慢40、为了实现电力系统调频负荷的经济分配，应采取什么原则？答：1运行的发电

19、机组按等微增率原则来分配负荷，这样就可使系统总的燃料消耗为最小。2调频厂内各机组间的经济功率分配按照等耗微增率原则进行分配使总的消耗费用为最小。41、同步发电机并列时应遵循的两个原则是？答：1.冲击电流不能超过允许值，且尽可能小。2.并列后应能迅速进入同步运行。42、并列运行的各发电机其电压-无功电流外特性是下降的，且无功功率与调差系数成反比。43、超高压输电线路与其他电压等级的对地电容基本上不变，但容性无功功率与运行电压有关，其值与电压平方成正比，Qc=U2/Xc，基本不传递无功功率。44、简述测量桥的工作原理，并分析其工作特点。答：利用测量桥反映了发电机电压只要静态工作点选取适当，测量桥的

20、输出反映了发电机电压与给定值的 偏差。测量桥及其特性曲线如图（a） （b）所示。45、维持发电机电压恒定，对励磁系统的要求是？答：保证并列运行发电机组间无功电流的合理分配保证自动调压过程的稳定性。保证发电机能平稳地投入和退出工作，平稳地改变无功负荷，而不发生无功功率的冲击现象46、半导体励磁调节器由哪些基本单元构成？答：测量、放大、触发、调差。47、可控相复励的概念是什么？答：在复励的基础上市励磁控制与发电机的功率因数相关。48、简述自动励磁调节器对发电机外特性的影响。答：是外特性平移，是外特性斜率发生变化。49、调查系数有几种？ 一般采用哪一种？其原因是什么？答：有三种：正调差，负调差、零调差。一般采用正调差，原因是可进行无功功率合理分配。因为它具有 系统电压下降而发电机的无功电流增加的这一特性，这对于维持稳定运行是十分必要的。50、无励磁机历次系统的励磁电源如何获得？答：从发电机获得、从系统电源获得。51、简述发电机转子磁场灭磁方式。答：当发电机主开关跳闸时，发电机必须进行转子灭磁。灭磁有电阻灭磁，电弧栅灭磁、逆变灭磁。