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电力系统自动装置试题[卷]和的答案解析_图文


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1.发电机组并入电网后,应能迅速进入

状态,其暂态过程



,以减小对电力系统的扰动。( C



A 异步运行,短

B 异步运行,长

C 同步运行,短

D 同步运行,长

2.最大励磁限制是为

而采取的安全措施。( D )

A 防止发电机定子绕组长时间欠励磁

B 防止发电机定子绕组

长时间过励磁

C 防止发电机转子绕组长时间欠励磁

D 防止发电机转子绕组

长时间过励磁

3. 当发电机组与电网间进行有功功率交换时,如果发电机的电压落

后电网电压,则发电机

。( C



A 发出功率,发电机减速

B 发出功率,发电机增速

C 吸收功率,发电机减速

D 吸收功率,发电机增速

4. 同 步 发 电 机 的 运 行 特 性 与 它 的

值的大小有关。

(D)

A 转子电流

B 定子电流

C 转速

D 空载电动势

5. 自 动 并 列 装 置 检 测 并 列 条 件 的 电 压 人 们 通 常 成 为



(A)

A 整步电压

B 脉动电压

C 线性电压

D 并列电压

6 只能在 10 万千瓦以下小容量机组中采用的励磁系统是





B)

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A 静止励磁机系统

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B 直流励磁机系统

C 交流励磁机系统

D 发电机自并励系统

7. 自动低频减载装置是用来解决

事故的重要措施之一。

(C)

A 少量有功功率缺额

B 少量无功功率缺额

C 严重有功功率缺额

D 严重无功功率缺额

8. 并列点两侧仅有电压幅值差存在时仍会导致主要为



冲击电流,其值与电压差成

。( B )

A 有功电流分量,正比

B 无功电流分量,正比

C 有功电流分量,反比

D 无功电流分量,反比

9. 由 于 励 磁 控 制 系 统 具 有 惯 性 , 在 远 距 离 输 电 系 统 中 会 引



。( D )

A 进相运行

B 高频振荡

C 欠励状态

D 低频振荡

10.容量为

的同步发电机组都普遍采用交流励磁机系统。

(D



A 50MW 以下

B 10 万千瓦以下

C 10 万兆瓦以上

D 100MW 以上

11 电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的

特性。

(B



A 功率特性

B 一次调频频率特性

C 二次调频频率特性

D 调节特性

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12. 调 差 系 数 δ 〉 0 时 为

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调差系数,调节特性



。( A



A 正,下倾

B 负,下倾

C 正,上翘

D 负,上翘

13. 发 电 机 并 列 操 作 中 , 当 相 角 差 较 小 时 , 冲 击 电 流 主 要



。( A )

A 有功电流分量

B 无功电流分量

C 空载电流分量

D 短路电流分量

14. 调 速 器 通 常 分 为 机 械 液 压 调 速 器 和

调速器。

(C



A 电子液压调速器

B 电机液压调速器

C 电气液压调速器

D 电瓶液压调速器

15. 对 励 磁 系 统 进 行 分 析 , 首 先 要 求 写 出 控 制 系 统 各 个 单 元



。( B



A 饱和函数

B 传递函数

C 换算关系

D 电压方程

二、多项选择题。(每题 2 分,共 10 分)

1. 与无限大母线并联运行的机组,调节它的励磁电流



改变。( ACE



A 发电机有功功率的数值

B 发电机无功功率的数值

C 功率因数角 φ

D 功率角 δ

E 发电机端电压

2. 与 无 限 大 母 线 并 联 运 行 的 机 组 , 调 节 它 的 励 磁 电 流 可 以 改

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。( BE )

A 发电机有功功率的数值

B 发电机无功功率的数值

C 发电机端电压

D 功率因数角 φ

E 功率角 δ

3. 励 磁调 节器 中 的辅 助 控制 对

具有极重要的作用。

( ABCE



A 提高系统稳定

B 提高励磁系统稳定性

C 保护发电机的安全运行

D 保护备用电源的安全运行

E 保护变压器的安全运行

4. 控 制 调 频 器 的 信 号 的 基 本 形 式 有





ACD



A 比例调节

B 幅值调节

C 积分调节

D 微分调节

E 脉冲调节

5. 负荷的变化必将导致电力系统频率的变化,由于电力系统本身是

一个惯性系统,所以对频率的变化起主要影响的是负荷变动的

第一种分量。( BC



A 第一种分量

B 第二种分量

C 第三种分量

D 第四种分量

E 第五种分量

6. 同 步 发 电 机 励 磁 控 制 系 统 的 主 要 任 务 是





ABD



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A 电压控制

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B 提高并联运行稳定性

C 恢复频率稳定

D 控制无功功率分配

E 增加有功出力

7. 在 电 力 系 统 中 从 硬 件 方 面 看 , 自 动 装 置 的 系 统 结 构 形 式

有:

。( BCDE



A 监测系统

B 微型计算机系统

C 集散控制系统

D 现场总线系统

E 工业控制机系统

8. 励 磁 自 动 控 制 系 统 常 用 的 几 种 指 标 有





BE



A 上升速度

B 超调量

C 顶值时间

9. 滑差角频率?s 小于某一值,相当于

。( BC



A 脉动电压周期Ts 小于某一值 B 脉动电压周期Ts 大于某一值

C 频率差 f s 小于某一值

D 频率差 f s 大于某一值

E 频率差 f s 等于某一值

10. 准同期并列的理想条件是

。( ABCE )

A 两侧电压频率相等

B 两侧电压幅值相等

C 两侧电压相角差为零

D 两侧短路容量为差为零

E 合闸冲击电流为零

11.DCS 系统是计算机网络技术在工业控制系统发展的产物,整个系

统的组成包括

。( ADE )

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A 上位机

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B 录波器

C 工控机

D 数据采集测控站

E 通信线路

12.交流采样的电量计算包括



。(

ABCDE )

A 电压量计算

B 电流量计算

C 有功功率计算

D 无功功率计算

E 功角的计算

13. 防 止 自 动 低 频 减 载 装 置 误 动 作 的 措 施 有 :



( ABD



A 采用自动重合闸

B 引入电压过低闭锁

C 引入压力闭锁

D 引入频率急剧变化率闭锁

E 引入瓦斯保护

14. 电 力 系 统 的 频 率 和 有 功 功 率 调 节 系 统 , 主 要 的 组 成 环 节 包



。( BCDE )

A 电容器

B 调速器

C 发电机组

D 电网

E 原动机

三、填空题(每空 1 分,共 10 分) 1. 静止 励磁系统中发电机的励磁电源不用励磁机。 2. 采 样 定 理 指 出 采 样 频 率 必 须 大 于 原 模 拟 信 号 频 谱 中
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最高

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频率的两倍,则模拟信号可由采样信号唯一表示。

3.励磁顶值电压是励磁功率单元在 强行励磁 时可能提供的最高输

出电压值。

4.自动装置正常工作,除了必须要有硬件外,还需要

软件支





5.集散系统整个系统由若干个

数据采集

测控站和上

位机及通信线路组成。

6. 同步发电机组并列操作过程中,并列断路器合闸时,冲击电流应

尽可能小,其瞬时最大值一般不超过

1~2

倍的额定

电流。

7. 同步发电机在空载额定电压情况下,当电压给定阶跃响应为±10%

时,发电机电压超调量应不大于阶跃量的

50%



8.

采样定理 是采样过程中所遵循的基本定律。

9.励磁系统稳定器的作用是改善系统的 阻尼特性



10.自同期并列方式不能用于

两个系统间

的并列操

作。

11. 在远距离输电系统中,励磁调节器按电压偏差比例调节会引起

低频振荡



12.当系统发生功率缺额、频率降低时,由于水轮发电机

启动

较快

,所以在电力系统中把它作为紧急投入运行之用。

13.当系统机组

输入

功率与负荷功率失去平衡而使频率

偏离额定值时,控制系统必须调节机组的出力,以保证电力系统频率

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的偏移在允许范围之内。

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14. 频率低于 45Hz

Hz 时,就有“电压崩溃”的危险。

15. 电网运行中母线电压的幅值、 频率 和相角这三个参数常

被指定为运行母线的状态量。

16. 自动并列装置中

频率差测量

值大小,作为是否需要调速的依据。

部分判别 uG 和 u x 间频率差

17. 调度在确定各发电厂的发电计划和安排调频任务时,一般将运行

电厂分为 调频厂

、调峰厂和带基本负荷的发电厂三类。

18.在选择解列点时,应尽量保持解列后各部分系统的

功率

平衡,以防止频率、电压急剧变化。

19.对于高温高压的火电厂,频率低于

46-46.5

Hz 时,

厂用电已不能正确工作。

20.发电机的调节特性是指

发电机转子电流

与无功

负荷电流的关系。

21. 自动并列装置中频率差控制任务由

频率差测量

和调节量控制两部分组成。

22.频率调节或调节发电机组转速的基本方法是改变单位时间内进入

原动机

的动力元素。

23. 自动低频减载装置一般应根据最不利的运行方式下发生事故时,

实际可能发生的最大 功率缺额来考虑。

24.当同步发电机突然零起升压时,自动电压调节器应保证其端电压

超调量不得超过额定电压定值的 15%,调节时间不应大于

10

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S,电压摆动次数不超过 3 次。

25.在实行解列操作时,必须注意

功率

平衡问

题。

26. 自 动 低 频 减 载 末 级 的 启 动 频 率 以 不 低 于

46-46.5

Hz 为宜。

27.发电机的调节特性是指发电机转子电流与

无功负荷电流

的关系。

28.自动并列装置中频率差测量部分判别 uG 和 u x 间频率差值大小,作 为是否需要 调速 的依据。

29. 日 负 荷 曲 线 中 全 天 不 变 的 基 本 负 荷 由 带

基本负荷

的发电厂承担,这类电厂一般为经济性能好的高参数火电厂、热电厂

及核电厂。

30.自动低频减载装置一般应根据

.最不利

的运

行方式下发生事故时,实际可能发生的最大功率缺额来考虑。

四、名词解释(每题 3 分,共 15 分)

1.电力系统暂态稳定 电力系统在某一正常方式下突然遭受大扰动后能否过渡到一个新 的稳定运行状态、或恢复到原来运行状态的能力。
2.采样定理 采样定理是采样过程中所遵循的基本定律,它指出了重新恢复连续信 号所必须的最低采样频率。 3.励磁电压响应比
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通常将励磁电压在最初 0.4-0.5 秒内上升的平均速率定义为励磁电压 响应比。 4. 自同期并列操作 是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率,滑差角频 率不超过允许值,且在机组的加速度小于某一给定值的条件下,(2 分)首先合上并列断路器,接着立刻合上励磁开关,给转子加上励磁 电流,在发电机电动势逐渐增长的过程中,由电力系统将并列的发电 机组拉人同步运行。 5. 电力系统静态稳定 电力系统在正常运行方式下,经受微小扰动后恢复到原来运行状态的 能力。 6. 自然调差系数 对于按电压偏差进行比例调节的励磁控制系统,当调差单元退出工作 时,其固有的无功调节特性也是下倾的,称为自然调差系数。 7. 并列操作 一台发电机组在投入系统运行之前,它的电压与并列母线电压的状态 量往往不等,须对待并发电机组进行适当的调整,使之符合并列条件 后才允许断路器 QF 合闸作并网运行。这一系列操作称为并列操作。 8.高起始响应 现在一般大容量机组往往采用快速励磁系统,励磁系统电压响应时间 (励磁电压达到 95%顶值电压所需时间)为 0.1s 或更短的励磁系统, 称为高起始响应励磁系统(或称快自励磁系统)。 9. 恒定交换功率控制 FTC(Flat Tie-line Control)
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在联合电力系统的调频方式中,控制调频机组保持交换功率 Pt 恒定, 而对系统的频率并不控制。 10. 电力系统负荷的功率-频率特性 当系统频率变化时,整个系统的有功负荷也要随着改变,即 PL ? F( f ) , 这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率一频率特性。(3 分) 11. 进相运行 同步发电机欠励磁运行时,(1 分)由滞后功率因数变为超前功率因 数,发电机从系统吸收无功功率,这种运行方式称进相运行。(2 分) 12. 静止励磁系统 静止励磁系统(发电机自并励系统)中发电机的励磁电源不用励磁机, 而由机端励磁变压器供给整流装置。(2 分)这类励磁装置采用大功 率晶闸管元件,没有转动部分,故称静止励系统。由于励磁电源是由 发电机本身提供,故又称为发电机自并励系统。(1 分) 13 恒定频率控制 FFC(Flat Frequency Control) 在联合电力系统的调频方式中,按频率偏差 ?f 进行调节,在 ?f ? 0 时, 调节结束。(3 分) 14.直流励磁机励磁系统 同步发电机的容量不大,励磁电流由与发电机组同轴的直流发电机 供给,即所谓直流励磁机励磁系统。 15.频率联络线功率偏差控制 TBC
在联合电力系统的调频方式中既按频差又按联络线路交换功率调 节,(2 分)最终维持的是各地区电力系统负荷波动就地平衡,这实
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际上是系统调频观点,这种调频方式是大型电力系统或联合电力系统 中常用的一种方法。 五、简答题(每题 5 分,共 25 分) 1. 简述同步发电机的励磁系统两个组成部分及各部分的作用。 同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分 组成, 励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流,即励磁电流; 励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输 出。 2. 简述电力系统自动装置的主要结构形式。 微型计算机系统 工业控制计算机系统 集散控制系统和现场总线系统
3. 简述发电机调节特性的类型及其特点 ? >0 为正调差系数,其调节特性下倾,即发电机端电压随无功电流增 大而降低。 ? <0 为负调差系数,其调节特性上翘,发电机端电压随无功电流增 大而上升。
? =0 称为无差特性,这时发电机端电压恒为定值。 4. 简述电力系统低频振荡产生的原因。 1)励磁调节器按电压偏差比例调节;
2)控制系统具有惯性。
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5. 简述电力系统安全自动控制装置的主要任务。 它们的主要任务是,当系统发生故障时,按照预订的控制准则迅速作 出反应,采取必要的措施避免事故扩大。 6. 简述自动并列装置的输出控制信号有哪些。 (1)调节发电机转速的增速、减速信号。
(2)调节发电机电压的升压、降压信号。 (3)并列断路器合闸脉冲控制信号。 7. 简述同步发电机组并列时应遵循的原则。 (1)并列断路器合闸时,冲击电流应尽可能小,其瞬时最大值一般不 超过 1~2 倍的额 定电流。 (2)发电机组并入电网后,应能迅速进入同步运行状态,其暂态过程 要短,以减小对电 力系统的扰动。 8. 简述励磁调节器特性进行调整主要是为了满足运行方面的哪些要 求。 ①发电机投入和退出运行时,能平稳地改变无功负荷,不致发生无功 功率的冲击; ②保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配。 9 简述电力系统负荷的由哪几种不同分量组成。 第一种是频率较高的随机分量,其变化周期一般小于 10s; 第二种为脉动分量,变化幅度较大,变化周期在 10s~3min 之间;
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第三种为变化很缓慢的持续分量。 10. 简述当系统频率降低较大时,对汽轮机的影响。 运行经验表明,某些汽轮机在长时期低于频率 49~49.5Hz 以下运行 时, 叶片容易产生裂纹,当频率低到 45Hz 附近时,个别级的叶片可能发 生共振而引起断裂事故。 11. 简述自动并列装置中频率差调整的任务。 将待并发电机的频率调整到接近于电网频率时,频率差趋向并列条件 允许的范围,以促成并列的实现。如果待并发电机的频率低于电网频 率,则要求发电机升速,发升速脉冲。反之,应发减速脉冲。 发电机的转速按照比例调节准则,当频率差值较大时,发出的调节量 相应大些。当频率差值较小时,发出的调节量也就小些,以配合并列 操作的工作. 12. 简述频率降低时发生的电压崩溃现象。 当频率降低时,励磁机、发电机等的转速相应降低,由于发电机的电 动势下降和电动机转速降低,加剧了系统无功不足情况,使系统电压 水平下降。 运行经验表明,当频率降至 46~45Hz 时,系统电压水平受到严重影 响,当某些中枢点电压低于某一临界值时,将出现所谓“电压崩溃”现 象,系统运行的稳定性遭到破坏,最后导致系统瓦解。 13.简述电力系统中实现频率和有功功率自动调节的方法。 1)主导发电机法; 2)同步时间发(积差调节);
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3)联合自动调频。

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14.简述当系统频率降低较大时,对汽轮机的影响。

运行经验表明,某些汽轮机在长时期低于频率 49~49.5Hz 以下运行

时,叶片容易产生裂纹,当频率低到 45Hz 附近时,个别级的叶片可

能发生共振而引起断裂事故。

15. 简述自动并列装置中电压差调整的任务。

是在并列操作过程中自动调节待并发电机的电压值,使电压差条件符

合并列的要求。当电压差绝对值小于设定的允许电压差值,则不进入

电压调整控制程序;如电压差绝对值大于设定的允许电压差值,就进

入电压控制调整程序。

六、计算题(每题 10 分,共 20 分)

求事故情况下的稳态频率值。 解:课本(168 页)例题 6-1

问各机组承担的无功负荷增量是多少?母线电压变化量是多少? 解:课本(72 页)例题 3-1 求系统频率由 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 KL* 。 解:课本(127 页)例题 5-1

求接入自动低频减载装置的功率总数 ΔPL·max。
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解:课本(172 页)例题 6-2

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七、论述题(共 15 分) 1.试述准同期并列装置采用恒定越前相角原理存在的问题。 装置所取的提前量信号是脉动电压到达? ? 00 一恒定相角发出合闸信 号,

只有当?s 等于整定滑差?sy0 时,并列时的合闸相角差? ? 00 ; 当?s 大于整定滑差?sy0 时,并列时的合闸相角差? 将增大; 当?s 小于整定滑差?sy0 时,并列时的合闸相角差? 将减小;因此,不 能保证合闸时? ? 00 。 2.试述励磁调节器的辅助控制与正常情况下的自动控制的区别,常见 的辅助控制器有哪些?举列说明其中两种辅助控制器的作用。 辅助控制不参与正常的自动控制,仅在发生非正常运行工况,需要 励磁调节器具有某些特有的限制功能时起相应的控制作用。
瞬时电流限制、最大励磁限制、最小励磁限制、电压∕频率限制和 保护、发电机失磁控制。
举例: 任选 2 个。
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3 试述准同期并列装置利用脉动电压检测同步条件原理。

.脉动电压 us 中的频率较高部分滤掉,得到脉动电压的包络线,

Us

? 2U m

s

i n?s 2

t

?

2U m

s

i n? 2

脉动电压波形中载有准同期并列所需检测的信息——电压幅值差、

频率差以及相角差随

时间的变化规律。因而并列两侧电压为自动并列装置提供了并列条

件信息和合适的合闸信号控制发出时机。

(4 分)
对应于脉动电压波形的最小幅值,表示相角差? ? 00 ; 其值反映电压幅值差的大小;
脉动电压幅值变化的频率,反映了频率差的大小。 4. 当电力系统频率下降严重时可采取解列操作,试述解列点选择的 原则。 答:1.应尽量保持解列后各部分系统的功率平衡,以防止频率、电压 急剧变化,因此解列点应选择在有功功率、无功功率分点上或交换功 率最小处。
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2.适当考虑操作方便、易于恢复且具有较好的远动、通信条件。

5. 试述什么是 “频率崩溃”现象,并说明发生的原因。 答:当系统频率下降到 47~48Hz 时,火电厂的厂用机械(如给水泵等) 的出力将显著降低,使锅炉出力减少,导致发电厂输出功率进一步减 少,致使功率缺额更为严重。 于是系统频率进一步下降,这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏, 从而造成“频率崩溃”现象。

6.说明调差系数? 的定义并论述它表征的意义。

调差系数?

的定义: ?

? U G1 ? U G2 U GN

? U G1*

?

U

G 2*

,或?

%

?

U

G1 ? U U GN

G2

?100 %

调差系数表示无功电流从零增加到额定值时,发电机电压的相对变

化。调差系数越小,无功电流变化时发电机电压变化越小。所以调差

系数艿表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力。

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