《电力系统自动装置》复习思考题参考答案

《电力系统自动装置》复习题参考答案

绪论复习思考题

1、简述电力系统自动装置的作用。

答：电力系统自动装置是保证电力系统安全运行、稳定运行、经济运行和避免电力系统发生大面积故障的自动控制保护装置。

2、电力系统自动装置有哪些功能？

答：电力系统自动装置的功能主要有：

（1）配合继电保护装置提高供电的可靠性；

（2）保障电网的安全运行，防止故障的进一步扩大；

（3）保证电能质量，使电力系统稳定运行和经济运行。

3、电力系统自动装置有哪些类型？

答：电力系统自动装置有自动操作型和自动调节型。而自动操作型又可分为正常操作型和反事故操作型。

第一章复习思考题

1、AA T装置有何用途？

答：备用电源和设备自动投入装置的作用是在当工作电源因故障被断开后，能自动、迅速地将备用电源或设备投入工作或将用户切换到备用电源上，使负荷不至于停电的一种自动装置，保证用户供电的可靠性和电力系统安全运行。

2、对AA T装置有哪些基本要求？

答：AA T装置应满足以下基本要求：

(1)保证工作电源或设备断开后，备用电源或设备才能投入；

(2)工作母线突然失压时AA T应能动作；

(3)AA T装置应保证只动作一次；

(4)发电厂用AA T装置运行方式应灵活；

(5)应校验AA T动作时备用电源过负荷情况；

(6)备用电源投于故障时应使其保护加速动作；

(7)AA T装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。

3、为什么要求AA T装置只能动作一次？

答：当工作母线发生持续性短路故障或引出线上发生未被出线断路器断开的持续性故障时，备用电源或设备第一次投入后，由于故障仍然存在，继电保护装置动作，将备用电压或设备断开。此后，不允许再次投入备用电压或设备，以免对系统造成不必要的冲击，因此，AA T 装置只能动作一次。

4、简述明备用和暗备用的含义。

答：明备用方式是指备用电源在正常情况下不运行，处于停电备用状态，只有在工作电源发生故障时才投入运行的备用方式。

暗备用方式是指两个电源平时都作为工作电源各带一部分自用负荷且均保留有一定的备

用容量，当一个电源发生故障时，另一个电源承担全部负荷的运行方式。

5、指出图1-1中AA T装置典型一次接线属哪种备用方式，故障时如何将备用电源投入？答：图1-1中（a）、(b)、(d) 一次接线属明备用方式，（c）、(e)、(f) 一次接线属暗备用方式。故障时的动作过程如下：

（1）图1-1（a）中，T1为工作变压器，T0为备用变压器，1QF—4QF为断路器。

正常情况下，断路器1QF、2QF闭合，T1投入运行；3QF、4QF断开，T0不投入运行，工作母线由T1供电。

故障情况时，如T1发生故障，T1的继电保护动作，使1QF、2QF断开，然后AAT装置动作将3QF、4QF迅速闭合，使工作母线的用户由备用变压器T0重新恢复供电。

（2）图1-1（b）中，T1、T2为工作变压器，T0为备用变压器，1QF—7QF为断路器。

正常情况下，断路器1QF、2QF闭合，T1投入运行；6QF、7QF闭合，T2投入运行；3QF、4QF、5QF断开，T0不投入运行。母线Ⅰ由T1供电，母线Ⅱ由T2供电。

故障情况时，如T1发生故障，T1的继电保护动作，使1QF、2QF断开，然后AAT装置动作将3QF、4QF迅速闭合，使母线Ⅰ的用户由备用变压器T0重新恢复供电。如T2发生故障，T2的继电保护动作，使6QF、7QF断开，然后AAT装置动作将3QF、5QF迅速闭合，使母线Ⅱ的用户由备用变压器T0重新恢复供电。

（3）图（d）中，工作母线和备用母线每组有两个断路器。

正常情况下，备用母线上的所有都断路器断开，由工作母线及工作母线断路器进行供电。故障情况时，对应故障工作母线的断路器断开，对应的备用母线的断路器闭合，使故障线路恢复供电。

（4）图（c）中，T1、T2为工作变压器（互为备用变压器），1QF—5QF为断路器。其中3QF为分段断路器。

正常情况下，断路器1QF、2QF闭合，T1投入运行；4QF、5QF闭合，T2投入运行；3QF断开。母线Ⅰ由T1供电，母线Ⅱ由T2供电（与图b相似）。

故障情况时，如T1发生故障，T1的继电保护动作，使1QF、2QF断开，然后AAT装置动作将3QF迅速闭合，使母线Ⅰ的用户由T2供电。（T2发生故障的动作过程类似）（5）图（e）中，正常情况下，1QF、2QF、4QF、5QF闭合，分段断路器3QF断开，母线Ⅰ、母线Ⅱ分别由L-1和L-2供电。故障情况时，如L-1发生故障，继电保护动作将1QF、2QF断开，AAT将3QF迅速闭合，母线Ⅰ的用户由L-2恢复供电。

（6）图（f）中的接线主要应用在中小容量发电厂和变电所，高压则为内桥接线（3QF 为桥接断路器），正常情况下两条线路和两台变压器同时运行，1QF、2QF闭合，3QF断开。故障情况时，1QF或2QF断开，3QF内桥断路器自动投入。

6、AA T装置有哪两部分组成？各有什么作用？

答：AAT装置由低压起动和自动合闸两部分组成。

低压起动部分的作用是：当母线因各种原因失去电压时，断开工作电源。

自动合闸部分的作用是：在工作电源断路器断开后，将备用电源断路器投入。

7、试简述图1-2中AA T装置的工作原理和接线特点。

答：（略）

8、AA T装置低电压起动时间继电器的动作时间值如何整定？为什么？

答：（略）

9、AA T装置中的闭锁继电器延时返回时间值应如何整定？为什么？

答：（略）

10、AA T动作时间一般是越短越好，但应考虑哪些因素？

答：（略）

11、微机备自投有哪几种应用方式？

答：（略）

12、并联切换和串联切换的含义是什么？他们有何优缺点？

答：并联切换指的是切换时工作电源和备用电源是短时并联运行的。其优点是保证厂用电连续供给，缺点是并联期间短路容量增大，对断路器的断流容量有一定要求。切换时要注意两电源之间的差拍电压和相角差。串联切换也称为断电切换，指的是一个电源切换后才允许投入另一个电源，其优点是断路器的断流容量较小，缺点是断电时间较长。（优缺点与并联切换相反）

13、什么叫快速切换？厂用电快速切换有何优点？

答：快速切换是指在厂用电母线的电动机反馈电压（即母线残压）与投入电源电压的相角差还没有达到电动机允许承受的合闸冲击电流前合上备用电源。厂用电快速切换的优点是合闸时的冲击电流在安全值内，且厂用电失电时间短，保证了厂用电的正常运行。

第二章复习思考题

1.什么是自动重合闸？输电线路装置自动重合闸的作用是什么？

答：当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后，能够自动的将断路器重新合闸的自动装置称为自动重合闸。

输电线路装置自动重合闸的作用：（1）提高供电的可靠性，减少线路停电的次数；（2）提高电力系统并列运行的稳定性，提高输电线路的传输容量；（3）纠正断路器误动；（4）与继电保护相配合，可加速切除故障。

2.试述自动重合闸应满足的基本要求。

答：自动重合闸应满足的基本要求如下：

（1）采用控制开关位置与断路器位置不对应方式起动。

（2）手动跳闸或通过遥控装置跳闸，或手动合闸于故障线路时，继电保护把断路器断开后，重合闸不应动作。

（3）重合闸的动作次数应符合预先的规定。

（4）重合闸动作后能自动复归，准备好再次动作。

（5）能与继电保护动作配合，加速保护动作（前加速或后加速保护）。

（6）当断路器处于不正常状态而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。

3.重合闸重合于永久性故障上，对电力系统有什么不利影响？

答：当重合于永久性故障时，会使电力系统再一次受到故障冲击，对系统稳定运行不利，可能会引起电力系统的振荡,降低系统稳定性。另外，由于在很短时间内断路器要连续两次切

断短路电流，从而使断路器的工作条件变得恶化。

4.自动重合闸的启动方式有哪两种？各有什么优缺点？

答：重合闸的启动方式通常有由不对应启动和保护启动两种。

不对应启动方式的优点是简单可靠，可纠正断路器误碰或误跳，提高供电的可靠性和系统运行的稳定性。缺点是当断路器的辅助接点接触不良时，不对应启动方式将失败。

保护启动方式的优点是可纠正继电保护误动作引起的误跳闸。缺点是不能纠正断路器的误动。

5.根据图2-1所示的重合闸装置原理接线图，试说明当线路发生永久性故障时，重合闸装置如何保证只重合一次？

答：（详细见课本P.28 （3））

6.输电线重合闸有哪些闭锁条件？

答：（略）

7.什么是重合闸复归时间？整定时应考虑哪些因素？

答：重合闸复归时间就是从一次重合结束到下一次允许重合之间所需的最短间隔时间（在电气式重合闸中即电容C上电压从零充到KRC电压线圈动作电压所需的时间）。

复归时间的整定需考虑以下两个方面因素：（1）重合到永久性故障时，由动作时间最长的保护切除故障，重合闸不应再动作；（2）保证断路器切断能力的恢复，重合成功后，复归时间不小于断路器第二个“跳闸——合闸”的间隔时间。

8.双电源线路上采用自动重合闸装置时，需要考虑哪些特殊问题？为什么？

答：在双电源线路上采用自动重合闸装置时，必须考虑两个特殊的问题，即故障点断电时间问题和同步问题。

对于故障点断电时间问题，因为当线路发生故障时，线路两侧的继电保护可能以不同的时限跳开两侧的断路器，这种情况下只有两侧的断路器都跳开后，故障点才完全断电，所以重合闸应加较长的延时,即考虑要故障点断电时间问题。

对于同步时间问题，因为当线路发生故障，两侧断路器跳闸后，线路两侧电源之间电动势夹角摆开，甚至有可能失去同步。所以，后重合侧重合时应考虑是否允许非同步合闸和进行同步检定的问题。

9.在检无压和检同步三相自动重合闸中，当处于下列情况会出现什么问题？

（1）线路两侧检无压均投入。

（2）线路两侧仅一侧检同步投入。

答：（1）在检无压和检同步三相自动重合闸中，当线路两侧检无压均投入时，会造成非同步重合闸，从而产生较大的冲击电流。因此，线路两侧的无电压检定是不允许同时投入。

（2）在检无压和检同步三相自动重合闸中，当线路两侧仅一侧检同步投入时，否则断路器闭合瞬间可能在系统中产生冲击电流，或在断路器闭合后系统产生振荡。因此，同步检定不能只投入某一侧，必须是线路两侧的同步检定都投入。

10.什么是非同步自动重合闸？其有何特点？

答：（略）

11.双侧电源线路非同步自动重合闸方式有哪两种？各有何优缺点？

答：（略）

12.试述检定同步的工作原理。

答：（见课本P.37）（略）

13.什么是重合闸前加速保护？什么是重合闸后加速保护？各具有什么优点？

答：重合闸前加速保护是指当线路上发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性瞬时动作跳闸，而后借助自动重合闸来纠正这种非选择性动作。

自动重合闸后加速是指当线路发生故障时，首先保护有选择性动作切除故障，重合闸进行一次重合。若重合于瞬时性故障，则线路恢复供电；如果重合于永久性故障上，则保护装置加速动作，瞬时切除故障。

前加速保护的优点：（1）能快速地切除瞬时性故障。（2）使瞬时性故障不至于发展成永久性故障．从而提高重合闸的成功率。（3）使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。

前加速保护的缺点：（1）断路器1QF的工作条件恶劣，动作次数增多。（2）对永久性故障，故障切除时间可能很长。（3）如果重合闸或断路器1QF拒绝合闸，将扩大停电范围后加速保护的的优点：（1）第一次有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。（2）保证永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的。（3）和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制。

后加速保护的的缺点：（1）每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比较为复杂。（2）第一次切除故障可能带有延时。

14.什么是综合重合闸？综合重合闸装置能实现哪几种重合闸方式？

答：在设计线路重合闸装置时，把单相重合闸和三相重合闸综合在一起考虑，即当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式，而发生相间短路时，采用三相重合闸方式，综合这两种重合闸方式的装置，称为综合重合闸装置。

综合重合闸可实现四种重合闸方式：综合重合闸方式、单相重合闸方式、三相重合闸方式、停用方式（直跳方式）。

15.与三相重合闸比较，综合重合闸有哪些特殊问题需要考虑？

答：（见课本P.43—45）（略）

第三章复习思考题

1.何谓并列？发电机并列操作应遵循哪原则？

答：电力系统并列操作一般是指两个交流电源在满足一定条件下的互联操作，也叫同步操作、同期操作或并网。

并列的原则是：(1)并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规定的允许值；(2)并列后，发电机应能迅速进入同步运行。

2.并列的方法有哪两种？各有何特点？

答：并列的方法有准同步并列和自同步并列两种。准同步并列的优点是并列时产生的冲击电流较小，不会使系统电压降低，并列后容易拉入同步。自同步并列的优点是操作简单、

并列速度快，在系统发生故障、频率波动较大时，发电机组仍能并列操作并迅速投入电网运行，可避免故障扩大，有利于处理系统事故。

3. 准同期自动并列的三个条件是什么？并列时如果不满足这些条件会有何后果？

答：并列条件应为： (1)发电机电压和系统电压的幅值相同； (3)发电机电压和系统电压的相位相同，即相角差为0； (2)发电机电压和系统电压的频率相同。

不满足条件(1)时，会产生无功分量的冲击电流。冲击电流的电动力会对发电机绕组产生影响，当电动力较大时，有可能引起发电机绕组的端部变形；不满足条件(2)时，产生有功分量的冲击电流，合闸后发电机与电网间立刻交换有功功率，使机组转轴受到突然冲击，这对机组和电网运行都是不利的；不满足条件(3)时，断路器两侧出现脉动电压，如果发出合闸命令的时刻不恰当，就有可能在相角差较大时合闸，从而引起较大的冲击电流。此外，如果在频率差较大时并列，频率较高的一方在合闸瞬间会将多余的动能传递给频率低的一方，即使合闸时的相角差不大，当传递能量过大时，待并发电机需经历一个暂态过程才能拉人同步运行，严重时甚至导致失步。

4. 准同期自动并列的实际条件是什么？

答：(1)待并发电机电压幅值与系统电压幅值应接近相等，误差不应超过±(5％~l0％)的额定电压；(2)待并发电机频率与系统频率应接近相等，误差不应超过±(0.2％~0.5％)的额定频率；(3)并列断路器触头应在发电机电压与系统电压相位差接近零度时刚好接通。合闸瞬间相位差一般不应超过±10°。

5. 何谓滑差？何谓滑差频率？何谓滑差周期？它们之间有何关系？

答：待并发电机和系统间的角频率差d G S ωωω=-称为滑差角频率，简称滑差。待并

发电机和系统间的频率差d G S f f f =-称为滑差频率；滑差电压从0~2π变化的一个周期称为

滑差周期d T 。d T 的长短反应了待并发电机和系统间的频差大小。d T 短表示频差大；反之d T 长表示频差小。滑差周期与滑差和滑差频率的关系为：21d d d

T f πω== 6. 什么叫同步点？

答：电力系统中把可以进行并列操作的断路器称为同步点。

7. 同频并网和差频并网的特征是什么？

答：同频并网的特征是：并列前同步点断路器两侧电源已存在电气联系，电压可能不同，但频率相同，且存在一个固定的相角差。

差频并网的特征是：在并网之前，同步点断路器两侧是没有电气联系的两个独立的系统，它们在并列前往往不是同步的，存在频率差、电压差。

8. 自动准同期装置主要由哪三大部分组成？各部分的主要作用是什么？

答：自动准同步并列装置主要由合闸信号控制单元、频率差控制单元、电压差控制单元三大部分组成。

合闸信号控制单元的作用是检查并列条件是否满足，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时相

角差接近于零或控制在允许范围以内。只要这三个同步条件中有一个不满足要求，就闭锁合闸。

频差控制单元的作用是当频率条件不满足要求时，进行频率的调整。当发电机频率高于系统频率时，发减速命令；当发电机频率低于系统频率时，发增速命令。

电压差控制单元的作用是当电压条件不满足要求时，进行电压的调整。当发电机电压高于系统电压时，发降压命令；当发电机电压低于系统电压时，发增压命令。

9.什么叫整步电压？整步电压有何特点？

答：将脉动电压中频率较高的部分滤掉，得到脉动电压的包络线，并经整流后，得到脉动电压的包络线的下半部分，这是一个包含同步信息量的电压，称之为整步电压。

整步电压的特点是：(1)整步电压随相角差δ周期变化；(2)整步电压随时间t周期变化，当δ从0°~360°变化一个周期时，脉动电压也变化一个周期，也是整步电压的周期；(3)整步电压的最低点反映了电压差的大小。

10.何谓恒定越前时间？何谓恒定越前相角？

答：在恒定越前时间式准同步并列装置中，并列装置在δ=0°之前提前一个不随频差、压差而变化的时间发出合闸命令，该越前时间称为恒定越前时间。

在恒定越前相角式准同步并列装置中，并列装置在相角差δ=0°之前一个固定的相角下发合闸命令，该越前相角称为恒定越前相角。

11.并列操作时，如断路器的主触头不在δ= 0时刻闭合会出现什么情况？准同期并列装置是如何保证断路器的主触头在δ= 0的时刻闭合？

答：并列操作时，如断路器的主触头不在δ= 0时刻闭合会产生的冲击电流。并列时相角差δ越大(0°~180°范围内)，产生的冲击电流也越大，δ=180°时，冲击电流最大。

通过合闸信号控制单元检查并列条件是否满足，若并列条件满足时，在δ=0之前以恒定越前时间提前发出合闸命令，使并列断路器的主触头接通时的相角差δ=0。

12.并列断路器合闸脉冲的越前时间应怎样考虑？

答：（略）

13.简述微机自动并列装置同步条件检定的原理。

答：（详细见课本P65）（略）

14.ZZQ—5型自动准同步装置由哪些部分组成？各部分的的作用是什么？

答：（略）

15.ZZQ—5型自动准同步装置的频差单元是如何判断并列时的频差是否符合要求的？

答：（略）

第四章复习思考题

1．何谓励磁系统？

答：（略）

2．同步发电机自动调节励磁系统的主要任务是什么？

答：（1）系统正常运行条件下，维持发电机端或系统某点电压在给定水平；（2）实现并联运行发电机组无功功率的合理分配；（3）提高同步发电机并联运行的稳定性；（4）改善电力系统的运行条件；（5）对水轮发电机组在必要时强行减磁。

3．对同步发电机的自动调节励磁系统的基本要求是什么？

答：励磁系统应具有足够的调节容量、励磁顶值电压、电压上升速度、强励持续时间、电压调节精度与电压调节范围，应在工作范围内无失灵区，应有快速动作的灭磁性能。

4．何谓励磁电压响应比？何谓强励倍数？

答：通常将励磁电压在最初0.5s内上升的平均速度定义为励磁电压响应比，用以反映励磁机磁场建立速度的快慢。

强励倍数是在强励期间励磁功率单元可能提供的最高输出电压与发电机额定励磁电压之比。

5．同步发电机励磁系统类型有哪些？其励磁方式有哪两种？

答：同步发电机励磁系统类型有：直流励磁机系统、交流励磁机系统和发电机自并励系统。励磁方式分为自励方式和他励方式两种。

6．画出三相全控桥式整流电路，哪些晶闸管为共阳极组，哪些为共阴极组?

答：（略）

7．三相全控桥式整流电路在什么条件下处于整流工作状态和逆变工作状态？整流和逆变工作状态有何作用？整流和逆变工作状态有何作用？

答：三相全控桥式整流电路的控制角α在0°＜α＜90°时，三相全控桥工作在整流状态；当90°＜α＜180°时，三相全控桥工作在逆变状态。

整流状态主要用于对发电机的励磁；逆变状态主要用于对发电机的灭磁。

8．简述自动励磁调节器的工作原理。

答：（略）

9．可控硅自动励磁调节装置由哪些环节组成？各环节的作用是什么？

答：可控硅自动励磁调节装置主要由调差环节、测量比较环节、综合放大环节、移相触发环节和可控整流环节组成。

调差环节的作用是在励磁控制器的发电机电压测量回路中，附加一个与发电机电流成比例的电压，使测量比较单元感受到的电压随发电机无功电流的大小而变化，从而获得调差系数。通过改变的调差系数，以保证并列运行机组间无功功率能合理地分配。

测量比较环节的作用是测量发电机电压并将之转变成直流电压，再与给定的基准电压相比较，得出电压偏差信号。

综合放大环节的作用是将电压偏差信号及其他辅助信号进行线性综合放大。

移相触发环节的作用是将控制信号转换成触发脉冲，用以触发功率整流单元的晶闸管，达到调节励磁的目的。

可控整流环节的作用是在触发脉冲的控制下将机端三相交流转变为励磁所需直流。

10．励磁调节器的辅助控制功能有哪些？辅助控制与正常情况下的自动控制有何区别？

答：（略）

11．对励磁调节器静态特性调整的基本要求是什么？

答：（略）

12．何谓调差系数？两台并联运行的发电机，为使无功负荷按机组容量分配，调差系数应有什么要求？

答：调差系数δ是指无功电流由零增加到额定值时发电机电压的相对变化，δ用以表示发电机外特性曲线下倾的程度。调差系数δ的大小表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力大小。

由于两台正调差特性机组并联运行时，无功负荷分配与调差系数成反比。因此，两台并联运行的发电机，为使无功负荷按机组容量分配，容量大的机组，其调差系数取小些（即发电机外特性曲线平坦一些）；容量小的机组，其调差系数取大些（即发电机外特性曲线下倾大些）。

（或：要求各机组无功电流变化量的标幺值相等，并联运行的两台发电机有相同的调差系数。）

【分析】可用P122 图4-54 两台正调差特性机组并联运行来分析说明。

设发电机G1的容量大于发电机G2的容量，要使无功负荷按机组容量分配，调差系数取值应与机组容量值成反比，则G1的调差系数为δ1应小于G2的调差系数为δ2，即δ1＜δ2。

正常运行时，发电机端电压U G1=U G2=U S,发电机G1所带的无功电流为I r1, 发电机G2所带的无功电流为I r2。

当系统无功负荷增加时，系统电压的发生变化，电压偏差为△U，发电机端电压变化为U G1=U G2=U S1，这时发电机G1所带的无功电流为I’r1，其无功电流增量为△I1 = I’r1—I r1；发电机G2所带的无功电流为I’r2，其无功电流增量为△I

2

=I’r2—I r2。从图中分析可知，发

电机G1所带的无功电流增量△I

1大于发电机G2所带的无功电流增量△I2，即△I

1

＞△I2。由

于G1容量大于G2容量，G1应比G2多带一些无功负荷，使无功负荷能按机组容量分配。

由此可见，两台正调差调节特性的发电机并联运行，当系统无功负荷波动时，其电压偏差相同，调差系数较小的发电机组承担较多的无功电流。所以，要使无功负荷按机组容量分配，调差系数取值应与机组容量值成反比。

13．调整调差特性平移的主要目的是什么？如何使调差特性平移？

答：调整调差特性平移的主要目的是：使发电机平稳投入或退出运行，在运行中平稳转移无功负荷，不引起对电网的冲击。

调整测量比较环节中的电位器RP可以实现外特性的平移。调整电位器阻值增大时，

外特性的平行上移，即发电机投入运行，所带负荷逐渐增加；电位器阻值减小时，外特性的平行下移，即发电机退出运行，所带负荷逐渐减小。

【分析】可用课本P120 图4-50外特性平移与机组无功关系的特性图来分析。

14． 根据图4-47的调差环节接线图，写出调差环节输入和输出电压的关系表达式，并画出1cos =?与0cos =?的矢量图，分析调差环节对有功功率和无功功率的影响。

答：（参考课本P119-120）由调差环节原理接线图可知，调差环节输出电压a U ' 、b

U ' 、c U ' 与调差环节输入电压a U 、b U 、c

U 间有如下关系： a a c b b c c a U U I R U U U U I R '?=+?'=??'=+?

cos 1?=与cos 0?=的矢量图：

当cos 1?=时，各相为纯有功电流，由图（a ）可见，电压a U ' 、b U ' 、c U ' 虽较a U 、b

U 、c U 有变化，但幅值基本不变（即△abc 的面积与△a ’b ’c ’的面积基本相等），故认为调差环节不反应有功电流变化。

当cos 0?=时，各相为纯无功电流，由图可见，输出的线电压三角形仍为正三角形，

（但△a ’b ’c ’的面积大于△abc 的面积，）其大小随无功电流增长而增大。输出线电压L

U '与输入线电压L U 的关系为L

L L U U RI '=+，反应无功电流变化。 由上面分析可知，调差环节输出的控制电压只反映无功电流的变化，而不受有功电流变化的影响。

15． 什么叫强励？什么叫继电强行励磁？

答：强励是指发电机电压出现大幅度下降时，把发电机转子的励磁电流迅速增大到最大允许值。

把发电机励磁回路中的磁场调节电阻R C两端用继电器接点短接，使发电机励磁电流增大，对发电机实行强励的方法称为继电强行励磁。

16．灭磁的含义是什么？对自动灭磁装置有何要求？灭磁的方法有哪几种？

答：（略）

17．励磁系统为何要采用电力系统稳定器（PSS）? PSS的作用是什么？

答：由于常规的励磁调节器是按电压偏差比例调节，而且励磁控制系统存在惯性，因此在长距离、重负荷的电力系统中，励磁系统会减弱系统的阻尼能力，即降低发电机的阻尼转矩（负阻尼效应），使系统的动态性能变坏，从而引起电力系统低频振荡。为了保证励磁控制系统维持电压稳定的基本功能，又能消除负阻尼效应，提高电力系统的动态稳定性，励磁系统常采用PSS来达到这一目的。

PSS的作用是产生正阻尼转矩，抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩，提高电力系统的动态稳定性。

18．微机励磁调节器有何特点？其匹配方案有哪几种？

答：（略）

第五章复习思考题

1．电力系统自动调频的任务是什么？对调频系统有哪些要求？

答：电力系统自动调频的任务主要是对系统的频率进行监视，及时调整发电机的出力，使系统的有功功率达到新的平衡，保证系统频率在规定范围内。此外，在满足频率质量的前提下，还要考虑如何使发电成本最小，即按经济原则在电厂和机组间分配有功负荷，以达到电力系统的经济运行。

调频系统应有足够的调整容量、调整精度和调整速度。

2．电力系统为什么分一次调频和二次调频？有什么区别？

答：电力系统稳态运行时的频率调整可以通过频率的一次调频和二次调频实现。当系统负荷发生保护时，系统中各发电机均按自身的静态调节特性，不分先后同时通过各自的调速器系统进行调节，即一次调频。当负荷变动较大时，一次调频结束时的系统稳态频率可能偏离额定较大。如要使频率回到额定值附近，必须移动静态调节特性，即改变调速系统的给定值，即通过二次调频来实现。

一次调频是通过调速器调节系统来实现，其调节结果是发电机组的功率——频率特性曲线不变，调整结束时系统的额定频率值偏差较大，属于有差调节；二次调频通过调频器调节系统来实现，其调节结果是发电机组的功率——频率特性曲线平移，调整结束时系统的额定频率值偏差很小或趋于零，可实现无差调节。

3．电力系统调频厂的主要任务是什么？对调频厂的选择有什么要求？

答：调频电厂的主要任务是实现频率的二次调整。调频厂一般是带系统计划外的负荷。

对调频电厂的选择要求是：应有足够的调整容量，并且有足够快的调整速度。一般来说系统中有水电厂时应选水电厂作调频电厂，没有水电厂或水电厂不宜作调频电厂时（如洪水期），则选中温中压火电厂作调频电厂。在一个系统中如果一个调频电厂的调整容量不够时，则可选择几个调频电厂，并规定它们的调整频率范围和顺序。

4． 什么是电力系统集中式联合调频？集中式联合调频有何优点？

答：集中式联合调频是从全系统的角度确定各调频机组的调节量，其主要过程是：将系统中各发电机组的实发功率、系统各线路潮流、各节点电压等由各厂站端的远动装置送到调度中心，形成实时数据库，调度中心计算机的相关软件按预定的数学模型和调节准则确定各调频电厂或调频机组的调节量，并通过远动通道把调节指令发送到各厂站调频机组的控制器，使各调频机组按指令执行有功功率的调节。

其优点是：维持系统频率为额定值，保证电能质量，易于实现综合优化控制，使系统的潮流分布符合经济、安全等原则。

5． 何谓电力系统负荷的静态频率特性？

答：当频率变化时，系统负荷消耗的有功功率也将随着改变。这种有功负荷随频率而变化的特性称为负荷的静态频率特性。

6． 何谓负荷频率的调节效应？

答：当系统中有功功率失去平衡而引起频率变化时，系统负荷也参与对频率的调节，有助于系统中有功功率在新的频率值下重新获得平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。

7． 发电机机组间的有功功率分配与其调差系数有何关系？

答：有功功率的增量与调差系数成反比，调差系数小的承担较大的有功功率增量，调差系数大的承担较小的有功功率增量。

8． 调速器通常分为哪些类型？它们各有什么特点？

答：（略）

9． 某电力系统中，与频率无关的负荷占30％，与频率一次方成正比的负荷占40％，与频率二次方成正比的负荷占15％，与频率三次方成正比的负荷占15％。求系统频率出50Hz 下降到47Hz 时，负荷功率变化的百分数及负荷调节效应系数*L K 。

解：频率降为47Hz 时，*47/500.94f ==

得：23*0.30.40.940.150.940.150.940.933L P =+?+?+?≈

*10.9330.067L P ?=-=

**.*0.067 1.117(5047)/50N

L L L L N f P P K f P f ??=?==≈??-

第六章 复习思考题

1． 试说明电力系统低频运行的危害性。

答：（略）

2． 电力系统装设自动按频率减负荷装置的作用是什么？

答：电力系统装设自动按频率减负荷装置的作用是限制系统频率的下降。当电力系统出现较大的功率缺额，频率急剧下降时，动用备用容量往往来不及有效地制止频率的下降，须在电力系统中设置自动按频率减负荷装置，按频率下降的程度自动切除部分负荷，以阻止频率的下降。

3． 何谓电力系统频率的动态特性？

答：电力系统由于有功功率平衡遭到破坏引起系统频率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳定值所经历的时间过程，称为电力系统的动态频率特性。

4． 简述自动按频率减负荷装置的工作原理。

答：首先确定系统事故情况下的最大可能功率缺额，以及接入自动按频率减负荷装置的相应的功率值。然后将该总功率按负荷重要程度的不同进行分级。当电力系统发生事故时，自动按频率减负荷装置按照不同的频率整定值动作，分级按顺序地切除负荷，直到频率回升到恢复频率的允许值范围内。

5． 自动按频率减负荷装置的最大功率缺额如何确定？

答：在何确最大功率缺额时应考虑系统发生最严重事故，出现最大可能的功率缺额时的情况，以保证系统安全运行。由于自动按频率减负荷装置是针对事故情况的一种反事故措施，并不要求系统频率恢复至额定值，一般希望它的恢复频率r f 低于额定值，约为49.5～50Hz

之间，所以接到自动按频率减负荷装置最大可能的断开功率.m ax s P ?可小于最大功率缺额

.m ax V P 。当系统负荷.L N P 、系统最大功率缺额.m ax V P 已知后，只要系统恢复频率r f 确定，就可按式.m ax *.*.m ax **1V L L N s L P K P f P K f -??=

-?求得接到自动按频率减负荷装置的功率总数.m ax s P ?。

6． 系统发生功率缺额后，为要恢复发生功率缺额前的频率值，应切除多少负荷功率（假设发电

机组出力不变）？

答：（略）

7． 自动按频率减负荷装置为什么要分级动作？

答：由于接于自动按频率减负荷装置的总功率是按系统最严重事故的情况来考虑的。然而，系统的运行方式很多，而且事故的严重程度也育很大差别，对于各种可能发生的事故，都要求自动按频率减负荷装置能作出恰当的反应，切除相应数量的负荷功率，既不过多又不能不足，只有分批断开负荷功率采用逐步修正的办法，才能取得较为满意的结果。因此，自动按频率减负荷装置采用分级动作。

8． 自动按频率减负荷装置首级和末级动作频率应如何确定？

答：（略）

9． 何谓级差？级差强调选择性和级差不强调选择性有何差别？

答：（略）

10． 自动按频率减负荷装置为何要设置后备级（特殊级）？

答：为了防止第i 级启动切除负荷以后，系统的频率稳定在既低于我们希望的频率恢复极限值 ，但又不足以使下一级动作的频率值上。为消除这种现象，要设置后备级，经延时后切除部分负荷功率，以便使频率能恢复到允许的限值以上。

11． 自动按频率减负荷装置在什么情况下可能会发生误动作？应采取什么措施？

答：（略）

12． 微机自动按频率减负荷装置的设置有哪两种模式？请说明这两种模式如何应用？

答：（略）

13． 电力系统中常用的稳定性控制措施有哪些？

答：（略）

14． 假设某系统发电机的出力保持不变，负荷调节效应系数K L* 不变，投入相当于10%负荷或者切除相当于10%负荷的发电机组，两种情况下系统的稳定频率是否相同？为什么？

答：（略）

15． 某电力系统总负荷12500=?N L P MW ，出现功率缺额2500max .=V P MW ，负荷调节

效应系数5.1=*L K 。求下列情况下的结果：

(1)如果不采取任何措施，求系统的稳定频率？

(2)如果希望系统的稳定频率为48.5HZ ，求应切除多少负荷？

解：（1）*.250050 6.6671.512500L N L L N P f f K P ??==?≈?? （Hz ）

系统的稳定频率为：50 6.66743.333f ∞=-= （Hz ）

（2）*

5048.50.0350f -?== .m ax *.*

.m ax **

2500 1.5125000.032028.811 1.50.03V L L N s L P K P f P K f -?-???==≈-?-? （MW ） 接入自动按频率减负荷装置功率总数为2028.8MW 。

答：如果不采取任何措施，系统的稳定频率约为43.3Hz ；如果希望系统的稳定频率为48.5HZ ，应切除的负荷为2028.8MW 。

第七章 复习思考题

1. 何谓故障录波器？

答：在电力系统发生故障或振荡时，自动记录电力系统中有关电气参数变化过程，以便于分析事故原因和研究防止对策的自动装置。正常情况下，故障录波器只进行数据采集，一般不启动录波，只有当发生故障或振荡时才进行录波。

2. 微机故障录波装置有哪些优点？

答：微机故障录波装置的优点：1)便于准确、及时地分析事故原因，根据分析结果找到事故真正原因，以制定反事故措施；2)．为查找故障点提供依据；3)．积累运行经验，提高运行水平。

3. 故障录波装置的启动条件有哪些？

答：（略）

4. 故障录波装置的数据记录方式有哪些？

答：数据记录方式分两种：分时段记录方式及不定长录波。其中不定长录波又分非振荡故障启动及特殊启动方式。

5.微机故障录波装置在记录数据时，为何要分时段并且各时段有不同的采样频率？

答：（略）

6.故障录波器的结构模式有哪两种？它们各有什么优点？

答：分散式结构和集中式结构。

分散式结构是目前先进的、流行的结构，其优点有：（1）模拟量和开关量的信号调理部分全部置于各数据采集单元机箱内部，结构紧凑，方便安装在继电屏柜内；（2）多个数据采集单元通过以太网或者现场总线和分析管理单元相联，采样通道可以灵活配置。

集中式结构的优点有：（1）模拟量、开关量分别处理后再送至CPU插件，提高了抗干扰能力，易实现多CPU结构；（2）多CPU结构提高了装置的可靠性，某个CPU的损坏不会影响到别的CPU；（3）总线不外引，加强了抗干扰能力；（4）使装置的容量可灵活配置。

7.分散式故障录波装置如何进行同步对时？

答：装置配置内置的GPS接受电路，接受同步脉冲信号进行对时。

8.对故障录波器的基本要求有哪些？

答：（略）