电力系统及其自动化复习题.docx

1. 并列操作、同期、准同期的概念并列操作指发电机投入电力系统参加并列运行的操作；同步发电机的并列操作成为“同期”；以近于同步运行条件进行的并列操作称为“准同期”。2. 同步发电机并列需要遵循的两个原则？a.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12倍的额定电流；b.发电机并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。3. 发电机并列的理想条件并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。1） 频率相等 G=x 或 fG= fX2） 电压幅值相等 UG=UX3） 相角差为零 e=0此时，合闸冲击电流为零，并列后发电机可以立即与电网同步运行，不会出现扰动现象。4. 准同期并列和自同期并列方法、特点以及应用的场合。a.准同期并列是将未投入系统的发电机加上励磁，并调节其电压和频率，在满足并列条件（即电压、频率、相位相同）时，将发电机投入系统；在电力系统正常运行的情况下，一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行。b.自同期并列操作是将一台未加励磁的发电机组升速到接近电网频率，滑差角频率S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，首先合上并列断路器，接着立即合上励磁开关，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入同步运行；自同期并列最突出的优点是无需选择并列合闸时机，因而控制操作非常简单，限于当时控制技术水平，在电力系统发生事故、频率波动较大的情况下，应用自同期并列可以迅速把备用机组投入电网运行，所以曾一度广泛应用于水轮发电机组，作为处理系统事故的重要措施之一。5. 电压幅值差满足什么要求？产生的冲击电流主要是什么分量？有什么危害？同期并列的电压幅值差不能超过额定电压的5%10%；产生的冲击电流主要是无功电流分量；危害：冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，所以必须特别注意对它们的危害。由于并列操作作为正常运行操作，冲击电流最大瞬时值限制在12倍额定电流以下为宜。6. 合闸相角差差产生的冲击电流主要是什么分量？有什么危害？冲击电流主要为有功电流分量。在有相角差的情况下合闸后，发电机与电网间立刻进行有功功率的交换，使得发电机组的联轴受到冲击，这对于发电机组和电网均产生不利影响，为了保证机组安全，一般将有功冲击电流限制在较小的范围内。7. 什么是恒定越前时间？什么是恒定越前相角？在电力系统上，准同期并列时，调节发电机电压与系统电压的频率基本相等，在发电机电压与系统电压的相角差为零之前一个恒定时间向发电机断路器发出闭合信号，并将发电机并入电力系统。在电力系统上，准同期并列时，调节发电机电压与系统电压的频率基本相等，在发电机电压与系统电压的相角差为零之前某以恒定相角向发电机断路器发出闭合信号，并将发电机并入电力系统。8. 滑差与滑差频率。滑差频率就是发电机电压和系统电压频率的差。9. 合闸误差角的影响因素有哪些？由于装置的越前信号时间、出口继电器动作时间、断路器合闸时间都存在分散性，故而并列时会有合闸相角误差。10. 整步电压分类？半波和全波线性整步电压与哪些因素有关？与哪些因素无关？整步电压分为正弦型整步电压和线性整步电压两种，线性整步电压又可分为半波和全波两种。半波和全波整步电压只与发电机和系统电压间的相角差有关，与它们的电压幅值无关。11. 同步发电机励磁控制系统基本构成及其主要任务？励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。励磁调节器的主要任务是：1） 电压控制，维持电压水平2） 控制无功功率分配3） 提高同步发电机并联运行的稳定性4） 改善电力系统运行条件5） 对水轮发电机进行强行励磁12. 同步发电机励磁控制系统分类及其特点直流励磁机励磁系统：机组容量小，运行维护复杂交流励磁机励磁系统：容量较大，不受电网干扰，可靠性高静止励磁系统（发电机自并励系统）：励磁电流由发电机本身提供13. 交流励磁机的逆变灭磁。在采用晶闸管整流桥向转子供应励磁电流时，可以用晶闸管的有源逆变特性来快速灭磁，可以实现在转子主回路中不添加设备就可以进行灭磁。1、逆变过程中的逆变角取40度，以保证逆变成功2、逆变过程中交流电源不能消失，否则就无法实现有源逆变灭磁。3、对于逆变灭磁，当逆变进行到发电机励磁绕组中剩余磁场能量不能再维持逆变时，则逆变结束，剩余能量向并联电阻放电，直至转子励磁电流衰减为零。在这种情况下，灭磁电阻可以采用容量小、阻值大的电阻。14. 强行励磁的两个指标以及强励应用场合？电压响应比？强励定义：当系统发生短路性故障时，发电机的端电压将下降，这时励磁系统应强行励磁，向发电机的转子回路输送远大于正常额定值的励磁电流，以利于系统安全运行，称为强励作用。强励的两个指标是强励顶值和电压响应比。应用场合：1）电力系统遭受大的扰动后，实施强行励磁可减小加速面积，增大减速面积，提高了系统的暂态稳定性；2）短路切除后实施强行励磁可加速系统电压的恢复过程，改善异步电动机的自启动条件；3）当系统处于低负荷运行状态时，系统短路电流较小，以致继电保护不能正常工作，实施强行励磁可提高继电保护装置工作的正确性。电压响应比是电机制造厂提供的表明发电机转子磁场建立过程的参数，反映了励磁机磁场建立速度的快慢。一般而言，在暂态稳定过程中，发电机功率角摇摆到第一周期最大值的时间约为0.40.7s，所以，通常将励磁电压在最初的0.5s内上升的平均速率定义为励磁电压响应比。15. 励磁调节器的静态工作特性及调整？书P6716. 对励磁系统的基本要求？对励磁调节器的要求：1、具有较小的时间常数，能够迅速响应输入信息的变化2、系统正常运行时，励磁调节器能反映发电机电压的高低来维持发电机电压在给定的水平3、励磁调节器能够合理分配机组的无功功率4、对远距离输电的发电机组要求没有失灵区以使其在稳定区运行5、励磁调节器迅速反映系统故障，具备强行励磁的功能，提高暂态稳定性和改善系统的运行条件6、励磁调节器能够长期可靠工作，具有高可靠性对励磁功率单元的要求：1、要求励磁功率单元有足够的可靠性，具有一定的调节容量。2、具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。就改善电力系统运行条件和提高电力系统暂态稳定性而言，励磁功率单元应该具有较大的强励能力和快速响应能力。17. 励磁系统稳定性分析及其改进稳定性措施？18. 什么是电力系统的三次调频？指按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。19. 电力系统一次和二次调频是通过什么装置实现的？一次：调速器；二次：调频器20. 电力系统的负荷频率特性？当系统频率变化时，整个系统的有功功率负荷也要随着变化，即PL=F（f）。这种有功负荷随频率改变的特性叫做负荷的功率-频率特性，即负荷的静态频率特性。21. AGC的作用？（1） 维持系统频率为额定值，在正常稳态情况下，其频率偏差在0.050.2Hz范围内；（2） 控制地区电网间联络线的交换功率与计划值相等，实现各地区有功功率的就地平衡；（3） 在安全运行前提下，所管辖系统范围内，及组件负荷实现经济分配。22. 频率联络线功率偏差控制TBC？频率联络线功率偏差控制TBC（Tie-line load frequency Bias Control） 既按照频率偏差又按照联络线交换功率进行调节，维持各地区电力系统负荷波动的就地平衡。适用于大型电力系统或联合电力系统（常用方法）23. 自动低频减载的工作原理？当电力系统发生严重的功率缺额时，低频减载装置的任务就是迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率平衡，以确保电力系统安全运行，防止事故进一步扩大。这是防止电力系统发生频率崩溃的系统性的保护装置。24. 自动低频减载装置应用场合及其作用？应用场合：当系统发生重大事故时，系统出现严重的功率缺额，其缺额值超出了正常热备用可以调节的能力，所引起的系统频率下降值远远超出系统安全运行所允许的范围。作用：迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保电力系统安全运行，防止事故的扩大。25. 特殊轮的作用？自动低频减负荷装置分为两组：基本轮和特殊轮。基本轮为快速动作，用以抑制频率下降。特殊轮则为在基本轮动作后，用以恢复系统频率到可以操作的较高数值。26. 配电自动化中馈线自动化的功能？馈线自动化在正常情况下，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压，实现线路开关的远方或就地分、合闸操作。在故障情况下，获得故障记录，自动判断和隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电。27. 数字变电站与常规变电站有何不同？数字化变电站是变电站自动化技术的发展方向,确保电力系统生产的安全性、可靠性和经济性。数字化变电站是由电子式互感器、智能化开关等智能化一次设备、网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。28. 电力系统运行状态及其特征？如何转换？29. 四遥功能？1 遥测：远程测量。采集并传送运行参数，包括各种电气量和负荷潮流等。2 遥信：远程信号。采集并传送各种保护和开关量信息3 遥控：远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分合闸4 遥调：远程调节。接受并执行遥调命令，调节发电机输出功率30. 重合器、分段器和馈线FTU？重合器与分段器之间的配合情况？自动重合器：一种能够检测故障电流、在给定时间内断开故障电流并能够进行给定次数重合的具有“自具”能力的控制开关。现有的重合器通常可以重合三到四次。分段器：一种与电源侧前级开关配合，在失压或者无电流的情况下自动分闸的开关设备。它不能断开短路故障电流。馈线FTU： 安装于配电室或馈线上的智能终端设备。可以与远方的配电之站通信，将配电设备的运行数据发送到配电子站，还接收配电子站的控制命令，对配电设备进行控制和调节。31. 什么是电力系统状态估计？电力系统状态估计的作用？与潮流计算的区别？定义：在给定网络结线、支路参数和量测系统的条件下，根据量测值求最优状态估计值。（状态估计是利用实时量测系统的冗余度来提高精度和自动排除随机干扰所引起的错误数据，估计出系统运行状态的）。区别：潮流计算是状态估计的一个特例，状态估计用于处理实时数据，或者有冗余的矛盾方程的场合，潮流计算用于无冗余矛盾方程的场合。在线应用中，潮流计算在状态估计的基础上进行，也就是说，由状态估计提供经过加工处理过的熟数据，作为潮流计算的原始数据。32. 如何利用最小二乘法进行电力系统状态估计？最小二乘法示例：测量值：I=1.05A=1.05p.u.，U=9.8V=0.98p.u.,P=9.6W=0.96p.u量测方程：Z1=x+v1Z2=Rx+v2Z3=Rx2+v3 状态量x为电流I目标函数： Min. J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x) 2+(0.96-x2 ) 2令 x=0.9917状态的估计值x=0.9917真值x=1，误差r=-0.0083量测的估计值： 电流I=x=0.9917p.u.=0.9917A 电压U=Rx=0.9917p.u.=9.917V 有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835W无P时，Min. J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x) 2状态的估计值x=1.015，r=0.01533. 如何利用补偿电容器和有载调压变压器进行VQC控制？34. 外网等值作用？1） 外网实时信息不可用2） 计算规模限制，减少内存3） 保证内网操作计算的精度和速度35. 直流潮流法应用前提？1） Rij<<Xij2） 相邻母线的相角差很接近3） 各母线电压在额定值附近4） 支路对地电容很小36. 根轨迹法法则一：根轨迹的起点和终点：根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。如果开环零点个数m少于开环极点个数n，则有（n+m）条根轨迹终止于无穷远处法则二：根轨迹的分支数、连续性和对称性：根轨迹的分支数与开环零点m、开环极点n中大者相等，根轨迹连续并对称于实轴。法则三：实轴上的根轨迹：实轴上的某一区域，若其右边开环实数极、零点个数之和为奇数，则该区域为根轨迹。法则四：根轨迹的渐近线：当系统开环极点个数n大于开环零点个数m时，有n-m条根轨迹分支沿着与实轴夹角为a、交点为a的一组渐近线趋向于无穷远处。法则五：根轨迹的分离点：两条或两条以上的根轨迹分支在s平面上相遇又分离的点，成为根轨迹分离点。分离点的坐标d是以下方程的解。法则六：根轨迹与虚轴的交点：若根轨迹与虚轴相交，意味着闭环特性方程出现纯虚根，故可以在闭环特性方程中令s=jw，然后分别令方程的实部与虚部分别为零，从中求得交点的坐标值及其相应的k值。此外，根轨迹与虚轴相交表明系统在相应的k值下处于临界稳定状状态。可以用劳斯稳定判据求出交点的坐标值及其相应的k值，此时k值为临界根轨迹增益。法则七：根轨迹的起始角和终止角：根轨迹离开开环复数极点处的切线与正实轴的夹角，称为起始角，以i表示。根轨迹进入开环复数零点处的切线与正实轴的夹角，称为终止角，以i表示。起始角和终止角可以直接利用相角条件求出。法则八：根之和：当系统开环传递函数G(s)H(s)的分子、分母阶次差（n-m）大于等于2时，系统闭环极点之和等于系统开环极点之和。