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电力系统自动化知识要点与答案解析


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第一章发电机的自动并列
1) 什么是同步发电机的并列操作?( P4 ) 将一台发电机投入电力系统并列运行的操作,称并列操作。 2) 同步发电机并列有哪几种方式?( P4 ) 准同期并列(一般采用) 自同期并列(很少采用) 3) 同步发电机准同期并列与自同期并列有何区别? 发电机在并列合闸前已励磁,当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、 电压相角、电压大小接近相等时,将发电机断路器合闸,完成并列操作,这种方式称为准同期。 4) 同步发电机准同期并列的理想条件是什么?( P5 ) (1) fG=fX 待并发电机频率与系统频率相等,即滑差(频差)为零; (2) UG=UX 待并发电机电压与系统电压的幅值相等,即压差为零; (3)δe=0
断路器主触头闭合瞬间,待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零。 5) 同步发电机机端电压与电网电压差值的波形是什么形式?( P9 )

6) 滑差频率ωsy 及周期 Ts 的计算。( P10)

频差 fS: fS =fG-fX

滑差ωs:电角速度之差称为滑差角速度,简称滑差

? s? ?G ? ?X ? 2? ( fG ? fS ) ? 2?fS

滑差周期:

Ts

?

2? ?s

?

1 fS

7) 线性整步电压形成电路由几部分组成?( P13) 形成电路由整形电路、相敏电路 及滤波电路三部分组成。 8) 恒定越前时间的计算。( P13)

t R ? ? C

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1

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第二章同步发电机励磁自动控制系统
1) 同步发电机励磁自动控制系统由哪几部分组成?
励磁调节器, 励磁功率单元和发电机
2) 同步发电机励磁系统由哪几部分组成?
励磁调节器 励磁功率单元
3) 同步发电机感应电动势和励磁电流关系:等值电路图和矢量图

GEW
U EF I EF

?
UG ?
G IG

?

xd

IG

?

?

Eq

UG

?G

?

?

IP

?
Eq

?
j I G xd

?

?

?

UG

j I Q xd

(a)

(b)

?
IQ

?
I G (c)

图 2-2 同步发电机感应电动势和励磁电流关系 (a) 同步发电机运行原理;(b) 等值电路;(c) 矢量图

4) 励磁控制系统的基本任务。 ? 电压调节 ? 无功分配 ? 提高发电机运行稳定性 ? 改善电力系统运行条件 ? 水轮发电机组要求实现强行减磁 5) 电力系统的稳定性问题分几类?
静态稳定:小干扰后恢复到原状态。 暂态稳定:大干扰后恢复到原状态或新状态。 6) 同步发电机励磁调节器的性能应满足什么要求? 时间常数小 ,自然调差系数精确 ,电压调差系数范围大 7) 同步发电机励磁功率单元的性能应满足什么要求? 可靠性、调节容量 ,电压上升速度 8) 同步发电机他励时间常数的计算。

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?

E I EE

G DE U EF

?
(a)

I EE G DE U EF (b)

图 2-14 他励与自励直流励磁机时间常数计算原理 I EE 是按指数曲线增长的,其时图间常数为 L ? EE Tt
REE
由于励磁机电势UEF 正比于 I EE ,U EF 也是按指数曲线增加的。

9) 同步发电机自励时间常数的计算。

L ?

EE

Tc

?k

REE

10) 同步发电机对灭磁的要求。

1.灭磁时间短

2.灭磁过程中转子电压不应超过允许值

11) 励磁调节器由哪几部分组成?( P39)

(一)测量比较单元

(二)综合放大单元

(三)移相触发单元

(四)自动-手动的自动切换

12) 什么是进相运行?( P49)

13) 进相运行的条件是什么?( P50)

第三章电力系统频率及有功功率的自动调节
1) 一次、二次、三次调频的概念及区别。 第一种负荷变化引起的频率偏移,利用调速器来调整原动机的输入功率,这称为频率的一次调整。 第二种负荷变化引起的频率偏移较大,必须由调频器参与控制和调整,这称为频率的二次调整。 第三种负荷变化,调度部门预先编制的的日负荷曲线,按照经济原则分配到各个发电厂间。
2) 发电机调差系数的计算。
?f R??
?PG
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3) 主导发电机法的功率分配公式。

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?f ? 0(发电机1,主导发电机)?

?PC 2=K1?PC1 (发电机2) ???????

? ? ? ?

?PCn ? Kn?1?Pn?1(发电机n) ??

4) 积差调频法的功率分配公式。

? ?fdt ? K?Pc ? 0
5) 什么是 AGC? 分区控制误差(area control error ) 分区调频法的特点:区域内的非计划负荷变动主要由本区内的调频厂来负担,其他区的调频厂不参 与调频,因此联络线功率应维持为计划功率不变。 6) 什么是 EDC?( P79 ) 电力的经济调度控制 EDC:在保证系统频率质量和系统安全运行前提下,如何使电力系统运行具有 良好的经济性。它是联合自动调频的重要目标之一,是自动发电控制 AGC 的一部分。

7) 自动发电控制系统的基本任务是什么?

第四章电力系统电压调整和无功功率控制技术
1) 电力系统的无功功率电源有哪些?
(1)同步发电机
(2)同步调相机及同步电动机
(3)并联电容器
(4)静止无功功率补偿器(Static VAR Compensator,简称 SVC)
2) 什么是 SVC?
静止无功功率补偿器(Static VAR Compensator,简称 SVC)

第五章电力系统调度自动化
1) 电力系统调度的主要任务是什么? 1. 保证供电的质量优良 2. 保证系统运行的经济性 3. 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
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4. 保证提供强有力的事故处理措施
2) 什么是 SCADA? 在电力系统调度自动化的控制系统中,调度中心计算机必须具有两个功能,其一是与所属电厂及省 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,简称为电力系统监 控系统,即 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 3) 什么是 EMS ? 具有这两种功能的电力系统调度自动化系统称为能量管理系统 EMS(Energy Management System)。 4) 什么是 RTU ? 远方终端 5) 能量管理系统中 RTU 的基本任务是什么? 1.数据采集 2.数据通信 3.执行命令 6) 能量管理系统中 RTU 的测量数据有几类?
7) 并行传输和串行传输的概念。
8) 基带数字信号如何进行调制?(调频、调幅、调相) ? 1.数字调幅 ? 又称振幅键控方式(ASK),它是用正弦波不同的振幅来代表“1”和“0”两个码元。 ? 2.数字调频
数字调频又称移频键控(FSK),它是用不同频率来代表“1”和“0”,而其振幅和相位则相同 ? 3.数字调相 ? 数字调相又称移相键控(PSK),又分为二元绝对调相和二元相对调相两种方式。 ? (1)二元绝对调相。图 5-22(d)波形中初相位为代表“0”,而初相位为则代表“1”。 ? (2)二元相对调相。图 5-22(e)波形中后一周波的相位继续与前一周波相同的,代表码元 “0”;而后一周波相位与前一周波相位相反的则代表码元“1”。 ? 数字调相抗干扰性能最好,但硬、软件均比较复杂。
9) 电力系统通信规约可分为几类? 循环式通信规约, 问答式通信规约 10) 通信信道有哪几种? (一)电力载波通信 (二)光纤通信 (三)微波中继通信与卫星通信 11) 值班前置主机的主要任务是什么? 1.前置机 值班前置主机担负以下任务:
① 与系统服务器及 SCADA 工作站通信。 ② 与各 RTU 通信及通信规约处理。 ③ 控制切换装置的切换动作。 设置各终端服务器的参数 12) 电力系统负荷预测按预测周期分几类? 按照系统负荷预测的周期来分,电力系统的负荷预测可分为:超短期负荷预测,短期负荷预测,中 期负荷预测和长期负荷预测。
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13) SCADA 数据库收集的数据存在哪些缺陷? ? SCADA 数据库存在下面明显缺点: 1. 数据不齐全 2. 数据不精确 3. 受干扰时会出现不良数据 4. 数据不和谐
15)快速潮流法仿真计算主要包括哪些?( P149) 快速潮流计算方法
? 所采用的算法有直流潮流法、P-Q 分解法和等值网络法等 (1)直流潮流法
? 将电力系统的交流潮流(有功功率和无功功率)用等值的直流电流代替,用直流电路的解法来 分析电力系统的有功潮流,不考虑无功分布对有功的影响。
(2) P-Q 分解法 ? P-Q 分解法占用计算机的内存少,计算速度快,精度比较高。
(3) 等值网络法 ? 在安全分析中可以把系统分为两部分:待研究系统和外部系统。
第六章配电管理系统(DMS)
1) 输电网与配电网的区别。 (1)配电网络多为辐射形或少环网,输电系统为多环网; (2)配电设备(如分段器、重合开关和电容器等)沿线分散配置,输电设备多集中在变电站; (3)配电系统远程终端数量大,每个远程终端采集量少,但总的采集量大,输电系统相反; (4)配电系统中的许多野外设备需要人工进行操作,而输电设备多为远程操作; (5)配电系统的非预想接线变化要多于输电系统,配电系统设备扩展频繁,检修工作量大。 2) 配电系统的 SCADA 有何特点? 二、配电 SCADA 的特点 (1)基本监控对象为变电站 10kV 出线开关及以下配电网的环网开关、分段开关、开闭所、公用配 电变压器和电力用户,数据量通常要比输电系统多一个数量级。 (2)系统要求比输电 SCADA 系统对数据实时性的要求更高。 (3)系统对远动通信规约具有特殊的要求。 (4)配电网为三相不平衡网络。 (5)配电网直接面向用户,对可维护性的要求也更高。 (6)集成了管理信息系统(MIS)的许多功能,对系统互连性的要求更高,配电 SCADA 系统必须具 有更好的开放性。 (7)必须和配电地理信息系统(AM/FM/GIS)紧密集成 3) 配电系统通信方案有哪些? (1)主站与子站之间,使用单模光纤 (2)子站与 FTU 之间,使用多模光纤。 (3)TTU 与电量集抄系统的数据的转发,可以利用有线(屏蔽双绞线)方式采用现场总线(如 RS485, CAN 总线、Lon-Works 总线等)通信。
4) 配电网自动化系统远方终端有几类? 配电网自动化系统远方终端有 ①馈线远方终端(包括 FTU, Feeder Terminal Unit 和 DTU, Distribution Terminal Unit)
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? FTU 分为三类:户外柱上 FTU,环网柜 FTU 和开闭所 FTU.所谓 DTU,实际上就是开闭所 FTU。 ②配电变压器远方终端(TTU,Transformer Terminal Unit) ③变电站内的远方终端(RTU)。 5) 馈线自动化的实现方式有几类? 二、馈线自动化的实现方式
? 馈线自动化方案可分为就地控制和远方控制两种类型。 ? 前一种依靠馈线上安装的重合器和分段器自身的功能来消除瞬时性故障和隔离永久性故障,
不需要和控制中心通信即可完成故障隔离和恢复供电; 后一种是由 FTU 采集到故障前后的各种信息并传送至控制中心,由分析软件分析后确定故障区域和 最佳供电恢复方案,最后以遥控方式隔离故障区域,恢复正常区域供电 6) 四次分段三次重合闸的操作顺序是怎样的?

?

典型的四次分段三次重合的操作顺序为:



t1
?

合分

t2
?

合分

t2
?

合分

? 其中 t1、t2 可调
7) 负荷控制的种类。 目前,电力系统中运行的有分散负荷控制装置和远方集中负荷控制系统两种。 9) 电能表的有几类? 具有自动抄表功能,能用于远程自动抄表系统的电能表有脉冲电能表和智能电能表两大类。 10) 远程自动抄表系统的组成部分。 远程自动抄表系统主要包括四个部分:具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机和中 央信息处理机。

第七章变电所综合自动化

1) 变电所综合自动化系统的基本功能(或子系统组成)?

2) 变电所综合自动化系统的结构形式有哪些? 3) 九区域控制法的原理(P )

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