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前言第一章自动装置及其数据的采集处理
一、选择题
1、我国电网的额定频率为（）。
A.45Hz
B.48Hz
C.50Hz
D.60Hz
2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（）。
A.频率和相角
B.相角和电压幅值
C.电压幅值和频率
D.电压幅值、频率和相角
3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（）。
A.保证电能质量
B.提高系统运行经济性
C.提高系统运行安全性
D.提高事故处理能力
4、衡量电能质量的重要指标是（）。
A.有功电度和无功电度
B.功率因数
C.电压、频率和波形
D.有功功率、无功功率
二、填空题
1、电力系统自动控制大致分为：电力系统自动监视和控制、电厂动力机械自动控制、电力系统自动装置和电力安全装置等。
2、电力系统自动监视和控制的主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。
3
4
5、在电力系统中，电压和频率是电能质量的两个主要指标。
6
7、采样过程：对连续的模拟信号x（t），按一定的时间间隔T s，抽取相应的瞬时值。T s的大小决定了采样信号的质量和数量，T s称为采样周期。
8、采样周期T s
9、香农采样定理指出采样频率必须大于原模拟信号频谱中最高频率的两倍，则模拟信号可由采样信号来唯一表示。
10、模拟量信号采集到计算机系统中，需要对数据进行前置处理，其流程是：标度变换、有效性检验、线性化处理、数字滤波、数据保存。
第二部分 同步发电机的自动并列
一、选择题
1、同步发电机自动并列装置是一种（ ）。
A.自动操作装置
B.安全自动装置
C.自动调节装置
D.继电保护装置
2、电力系统运行中的主要并列方式为（ ）。
A.自同期
B.准同期
C.同周期
D.非同期
3、准同期并列条件规定的允许电压差为不超过额定电压的（ ）。
A. 0％~5％
B.5％~10％
C.10％~15％
D.15％~20％
4、准同期并列的实际条件中，对频率差的要求是不大于（ ）。
A.0.1～0.25Hz
B.0.25～0.4Hz
C.0.4～1.0Hz
D.1.0～2.0Hz
5、不属于自动准同期并列装置检测和控制条件的是（ ）。
A.相角差
B.频率
C.相序
D.电压幅值
6、同步发电机组并入电网后，应能迅速进入 状态，其暂态过程要 ，以减小对电力系统的扰动。（ ）
A. 异步运行，短
B. 同步运行，长
C. 异步运行，长
D. 同步运行，短
7、准同步并列时产生的合闸冲击电流的大小，取决于断路器两侧电压的（ ）。
A.矢量差的模
B.矢量差
C.幅值与额定电压的差
D.幅值差
8、与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于（ ）。
A.0度
B.90度
C.180度
D.270度
9、按提前量的不同，准同期并列装置可分为恒定越前相角和（ ）。
A.恒定越前时间
B.恒定越前频率
C.恒定越前功率
D.恒定越前电压
二、填空题
1、电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可以表示为：)sin(?ω+=t U u m 。
2、电力系统中，各发电机是并联在一起运行的。并列运行的同步发电机，其转子以相同的电角速度旋转，称之为同步运行。
3、同步发电机的并列方法分为准同期并列和自同期并列两种。
4、在电力系统正常运行情况下，一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行。
5、准同期并列的理想条件：X G ωω= 或X = G f f （即频率相等）、X U = U G （即电压幅值相等）、e =0
δ
（即相角差为零）。
6、脉动电压波形中载有准同期并列所需监测的信息——电压幅值差、频率差以及相角差随时间变化的规律。
7、准同期并列装置的控制单元主要包括：频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元。
8、在准同期并列操作中，按提前量的不同，准同期并列装置可分为恒定越前相角和恒定越前时间两种原理。
9、线性整步电压只反映机端电压和网侧电压间的相角差特性，而与它们的电压幅值无关。
10、频率差调整的任务是将待并发电机的频率调整到接近于电网频率，使频率差趋向并列条件允许的范围，以促成并列的实现。
11、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。
12、同步发电机的准同期装置按自动化程度可以分为半自动准同期并列装置、自动准同期并列装置。
三、简答题
1、并列操作的意义
答：⑴随着负荷的波动，系统中发电机运行的台数在不同的改变；
⑵当系统发生某些事故的时候，常要求将备用发电机组迅速投入电网运行；
⑶由于某些原因，解列运行的电网需要联合运行，这就需要两个电网之间实行并列操作。
可见，在电力系统运行中，并列操作时较为频繁的。
2、同步发电机组并列时遵循什么原则？
答：⑴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；⑵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。
四、计算题
1、教材P29例2-1
2、已知待并发电机组电压)315sin(104t u G =伏，系统电压)2
314sin(105π+=t u s 伏。试求：⑴ 试画出t=0时电压矢量图；⑵ 计算相角差首次等于零时的t ；⑶ 若整定导前时间tad=0.2秒，计算合闸命令发出时刻的t 和对应的导前角；⑷ 若准同步装置、断路器等各种误差时间之和最大为0.03秒，计算最大合闸误差角。
解：⑴ 已知104=G U V ，105=s U V ，t=0时，G u 的相角为0，s u 的相角等于
2π，据此画出电压矢量图如下：
⑵ 相角差=0，即315t-（314t+
2π）=0， 则t= 2
π（秒） ⑶ 合闸命令发出时刻t 导前同相点0.2秒，即t=
2π -0.2（秒） 导前角=滑差角频率×导前时间=（315-314）×0.2=0.2（弧度）
⑷ 合闸误差角=合闸误差时间×滑差角频率=0.03×（315-314）=0.03弧度
3、P187课后作业题2-4
旋转坐标系中发电机的模型方程（Park 方程）如下：
磁链方程?????+-=-=+-=f f d ad f
q q q f ad d d d i x i x i x i x i x ψψψ 电压方程?????+++-=+-+-=??d q d q q d d d s ri u s ri u ψψψψ)1()1( 式中符号含义：ψ—磁链，i —电流，u —电压，d —直轴，q —交轴，f —励磁绕组，
dt
d ψψ=?。 已知：**1ad f x I =，5.0,1,0===q d x x r ，???====8.0sin 6.0cos δδU u U u q d ，222q d i i i +=。 假定恒同步转速、恒励磁，求发电机并入电网后的电流暂态过程。
答： ???-=+-=q q d d i i 5.01ψψ ???
????=+-=+==--=-=??8.01216.021d q d q q q d q d d i dt di u i dt di u ψψψψ 可得：04.022=-+d d i dt i d
有特征方程：212310cos sin d s s j i c t c t c +=?=±?=++
则有2
.1cos 2sin 221--=t c t c i q 代入初始条件000d q i i ==，则有：4.0,6.0,4.0321=-=-=c c c
所以有：???-+-=+--=2.1cos 2.1sin 8.04.0sin 6.0cos 4.0t t i t t i q d ()()2
2222.1cos 2.1sin 8.04.0sin 6.0cos 4.0-+-++--=+=t t t t i i i q d 时间响应曲线如下所示：
第三章同步发电机励磁自动控制系统
一、选择题
1、同步发电机励磁自动调节器是一种（）。
A.自动调节装置
B.继电保护装置
C.自动操作装置
D.安全自动装置
2、同步发电机并网稳态运行时，调节励磁电流的大小将影响发电机输出的（）。
A.电压和有功功率
B.频率和有功功率
C.电压和无功功率
D.频率和无功功率
3、对同步发电机励磁电流的基本要求是（）。
A.直流电流且恒定
B.交流电流且可调
C.直流电流且可调
D.交流电流且恒定
4、同步发电机的励磁电流是（）。
A.可调的直流电流
B.恒定的交流电流
C.恒定的直流电流
D.可调的交流电流
5、励磁功率单元向同步发电机转子提供（）。
A.直流电流
B.交流电流
C.交流电压
D.任何电压
6、下列四种类型的励磁调节器：①半导体型，②机电型，③电磁型，④微机型，按时间发展顺序排列应为（）。
A.①④③②
B.①③④②
C.②③①④
D.④①③②
7、同步发电机的励磁系统主要由以下两部分组成（）。
A.同步发电机和励磁变压器
B.励磁机和励磁变压器
C.励磁功率单元和励磁调节器
D.主励磁机和副励磁机
8、无刷励磁取消了转子滑环，下面的励磁方式中，属于无刷励磁的是（）。
A.自并励励磁方式
B.直流励磁机供电的励磁方式
C.交流励磁机经旋转二极管整流的励磁方式
D.交流励磁机经静止二极管整流的励磁方式
9、为提高励磁响应速度，交流主励磁机的频率一般为（）。
A.50Hz
B.100Hz
C.400Hz
D.1000Hz
10、用于大型发电机组的励磁系统主要是（）。
A.直流励磁机
B.交流励磁机
C.静止励磁
D.旋转励磁
11、励磁调节器由基本控制和辅助控制两大部分组成，属于基本控制的是（）。
A.电力系统稳定器
B.综合放大单元
C.励磁系统稳定器
D.励磁限制单元
12、最简单的励磁调节器的调节方式是（）。
A.微分调节
B.比例调节
C.比例微分调节
D.比例积分调节
13、三相全控整流桥带大电感负载情况下，控制角为900时其直流输出电压波形及其与横坐标轴围成的面积，具有以下特点（）。
A.波形瞬时值有正有负，正面积比负面积大
B.波形瞬时值有正有负，正负面积相等
C.波形瞬时值都为正
D.波形瞬时值都为负
14、能保证三相半控桥式整流电路输出电压波形连续的触发控制角的范围是（）。
A.0°~30°
B.0°~60°
C.60°~120°
D.90°~120°
15、励磁顶值电压是励磁功率单元在强励时可能提供的最高电压，该值与额定励磁电压之比称为强励倍数，其值一般为（）。
A.1~1.5
B.1.6~2
C.2~2.5
D.2.6~3
二、填空题
1、电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配。
2、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。
3、整个励磁自动控制系统是由同步发电机、励磁功率单元及励磁调节器构成的一个反馈控制系统。
4、同步发电机励磁控制系统的两个基本任务：电压控制、实现无功功率的合理分配
5、励磁系统分为直流励磁机系统、交流励磁机系统和静止励磁（自并励）系统。
6、励磁调节器静特性的调整包括调差系数调整和外特性的平移。
7、具有负调差特性的机组不能在公共母线上并联运行，两台无差调节特性的机组不能并联运行。
三、简答题
1、同步发电机励磁控制系统的任务是什么？
答：（1）电压控制：电力系统在正常运行时，负荷总是经常波动的，同步发电机的功率也就发生相应变化。随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节以维持机端或者系统中某一点的电压在给定的水平。
（2）控制无功功率的分配：电厂输出无功电流与它的母线电压有关，改变其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功率。因此，同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。
（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。
四、计算分析题
1、教材P74例题3-1
某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机额定功率为25MW ，2号机的额定功率为50MW 。两台机的功率因数都为0.85。励磁调节器的调差系数为0.05。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们的总无功容量的20%，问各机组承担的无功负荷增量是多少，母线上的电压波动是多少？
解： 1号机额定无功功率 11125(arccos0.85)15.49(var)G N G N Q P tg tg M ?===
2号机额定无功功率 22250(arccos0.85)30.99(var)G N G N Q P
tg tg M ?=== 因为两台机的调差系数均为0.05，所以公用母线上等值机的调差系数
δ∑也为0.05。
母线电压波动 **0.050.20.01U Q δ∑∑?=-?=-?=- 各机组无功负荷波动量*1*10.010.20.05G U Q δ?-?=-=-=
11*10.215.49 3.10(var)G G G N Q Q Q M ?=?=?=
*2*0.010.20.05G U Q δ∑?-?=-=-=
22*20.230.99 6.20(var)G G G N Q Q Q M ?=?=?=
1号机组无功负荷增加3.10Mvar ，2号机组的无功负荷增加6.2Mvar 。因为调差系数相等，无功的波动量与它们的容量成比例。母线上的电压降低了0.01U N 。
2、教材P75例题3-2
某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机组的额定功率为25MW ，2号机组的额定功率为50MW 。两台机组的额定功率因数都是0.85。1号机组的调差系数为0.04，2号机
组的调差系数为0.05。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总无功容量的15%，问机组承担的无功负荷增量是多少？母线上的电压波动是多少？
3、P187课后题3-1
某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机的额定功率为25MW ，2号机的额定功率为50MW 。两台机组的额定功率因数都是0.85。2号机励磁调节器调差系数为0.05，1号机为无差调节特性。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总无功容量的20％，问各机组承担的无功负荷增量是多少？母线上的电压波动是多少？若电厂无功增量为它们总无功容量的60％，情况又如何？
解： 1号机额定无功功率 11125(arccos0.85)15.49(var)G N G N Q P tg tg M ?===
1号机额定视在功率：41.2985.0/25cos /111===?e G e G P S （MVA ）
2号机额定无功功率：()99.3085.0arccos 50222===tg tg P Q e G e G ?（Mvar ）
因为1号机为无差调节特性，所以1号机将尽其所能承担无功功率的增量，如果1号机能承担无功功率的全部增量（即其值小于额定视在功率），则母线电压保持不变。
当电厂无功增量为总无功容量的20％时：
()()e G e G e G G S Q Q Q 1213.999.3049.15*2.0*2.0<=+=+=?
∴ 1号机承担无功功率的全部增量9.3Mvar ，母线电压保持不变，即0=?*U 。
当电厂无功增量为总无功容量的60％时：
()()e G e G e G G S Q Q Q 12127.8999.3049.15*6.0*2.0<=+=+=?
∴ 1号机承担无功功率的全部增量27.89Mvar ，母线电压保持不变，即0=?*U 。
第五章电力系统频率及有功功率的自动调节
一、选择题
1、电力系统频率和有功功率自动调节的目的是（）。
A.在系统事故状态下阻止频率下降
B.在系统各种情况下阻止频率下降
C.在系统事故状态下维持频率在额定值
D.在系统正常运行状态下维持频率在额定值
2、并联运行的机组，欲保持稳定运行状态，各机组的频率需要（）。
A.相同
B.稳定
C.各不相同
D.一部分相同，一部分不同
3、如果保持原负荷不变，另外再增加一定数量的白炽灯负荷，则负荷的调节效应系数会（）。
A.不变
B.减小
C.增大
D.不确定
4、一般情况下，电力系统负荷调节效应系数K的大小为（）。
A.0～1
B.1～3
C.3～5
D.5～7
5、下列哪种情况会引起电力系统频率增加? （）。
A.减少发电机无功出力
B.减少发电机有功出力
C.增加发电机无功出力
D.增加发电机有功出力
6、电力系统频率低于额定频率运行时，反映电力系统的（）。
A.有功功率供过于求
B.有功功率供不应求
C.无功功率供过于求
D.无功功率供不应求
7、电力系统频率高于额定频率运行时，反映电力系统（）。
A.有功功率供过于求
B.有功功率供不应求
C.无功功率供过于求
D.无功功率供不应求
8、造成电力系统频率上升的原因是（）。
A.无功功率过剩
B.无功功率不足
C.有功功率过剩
D.有功功率不足
9、造成电力系统频率下降的原因是（）。
A.无功功率过剩
B.无功功率不足
C.有功功率过剩
D.有功功率不足
10、电力系统发生有功功率缺额时，系统频率会（）。
A.不变
B.升高
C.降低
D.无法判断
11、设某台汽轮发电机与无穷大系统并列运行，当调节该汽轮机进汽门大小时，可改变该发电机组输出的（）。
A.电压
B.频率
C.有功功率
D.无功功率
12、电力系统频率的调整是指（）。
A.频率的一次调整
B.根据频率偏差进行的二次调整
C.根据日负荷计划曲线进行的二次调整
D.频率的一次调整和根据频率偏差进行的二次调整
13、承担电力系统频率二次调整任务的发电厂称为（）。
A.基荷电厂
B.调峰电厂
C.调频电厂
D.补偿电厂
14、有功负荷的静态频率特性曲线是（）。
A.单调上升的
B.单调下降的
C.水平直线
D.垂直直线
15、调速系统的迟缓现象，可用迟缓率（或称不灵敏度）ε来描述，实用中迟缓率ε（）。
A.取值大小与运行无关
B.越大对运行越有利
C.越小对运行越有利
D.取值适中对运行更有利
二、填空题
1、在稳态条件下，电力系统的频率是一个全系统一致的运行参数。
2、系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致，因此调频与有功功率调节是不可分开的。
3、电力系统频率的变化，对生产率以及发电厂间的负荷分配都有直接的影响。
4、发电机组的转速调整是由原动机的调速系统来实现的。
5、调度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。
6、电力系统中实现频率和有功功率自动调节的方法有：主导发电机法、同步时间法和联合自动调频法。
7、联合电力系统调频方式包括：恒定频率控制、恒定交换功率控制和频率联络线功率偏差控制。
8、电力系统的频率调节涉及系统中有功功率平衡和潮流分布。
三、简答题
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和控制，及时调整发电机组的出力，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、什么是电力系统负荷的功率—频率特性？什么是发电机组的功率—频率特性？电力系统的频率特性是什么？
答：（1）负荷的功率—频率特性：当系统频率发生变化的时候，整个系统的有功负荷也要随着改变。这种有功负荷随着频率而改变的特性就叫做负荷的功率—频率特性，也是负荷的静态频率特性。
（2）当系统的负荷变化引起频率改变时，发电机组调速系统工作，改变原动机进汽量（或者进水量），调节发电机的输入功率以适应负荷的需要。通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率变化的关系称为发电机组的功率—频率特性或者调节特性。
（3）发电机组的功率—频率特性与负荷的功率—频率特性的交点就是电力系统频率的稳定运行点，也就是电力系统的频率特性。
四、计算题
1、参照教材P103例题5-1、5-2
某电力系统中，与f 成0次方、1次方、2次方及3次方成比例的负荷分别占30%、40%、10%和20%，且当f = 50Hz 时系统总的有功负荷为3200MW （包括有功网损）。
试求：⑴ 当f = 47Hz 时，负荷变化的百分数及相应的K L 和K L*；
⑶ 若f = 50Hz 时，此系统总的有功负荷为3600MW （包括有功网损），则上述两种情形的K L 又是多大？
解：⑴ 当f=47Hz 时，*470.9450
f == 由式（5-4）可以求出当频率下降到47Hz 时系统的负荷为：
23*01*2*3*L P a a f a f a f =+++ 230.30.40.940.10.940.20.94=+?+?+?
0.30.3760.0880.1660.930=+++=
则 %(10.930)100
L P ?=-?= 于是 *%7 1.17%6
L L P K f ?===? *32001.1774.88(/)50LN L L N P K K MW Hz f =?
=?= 即此时，频率每降低1Hz ，系统负荷相应减少74.8MW 。
⑵ 当MW P LN 3600=时，系统的K L*值不变，则有
)/(24.8450
360017.1*Z N LN L L H MW f P K K =?=?= 即此时，频率每降低1Hz ，系统负荷相应减少74.8MW 。
2、参照教材P163例题5-3
设A 、B 两区域系统通过联络线相连，两系统的单位调节功率βA =βB =1250MW/Hz ，它们的负荷增量分别是?P LA =100MW ，?P LB =50MW 。在下面三种情况下，① A 、B 系统均装设按频率及联络线路功率调整的自动调频；② A 系统有自动调频，B 系统无自动调频；③ A 、B
系统均无自动调频。求f ?、t P ?、''GA P ?和''GB P ?。
解：⑴ A 、B 系统均按调节准则0=?+?t P f β自动调频时，
0=?=?=?f f f B A 0=?=?tB tA P P
MW P P LA GA 100''=?=? MW P P LB GB 50''=?=?
⑵ A 系统均按调节准则0=?+?t P f β自动调频，B 系统无二次调频时，
Hz P f LB B A 02.02500501-=-=?+-
=?ββ MW P P LB B A B
tA 25502
1=?=?+=?βββ MW P P LA GA 100''=?=? 0''=?GB P
⑶ A 、B 系统无二次调频时，
Hz P P f B A LB LA 06.02500
50100-=+-=+?+?-=?ββ MW P P P LB LA tA 252
502-=-=?-?-=? 0''''=?=?GB GA P P
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
一、选择题
1、属于电力系统安控装置的是（ ）。
A.自动低频减载装置
B.自动准同期装置
C.励磁调节器
D.调速器
2、自动低频减载装置是电力系统在（ ）。
A.事故情况下解决有功功率缺额的一种技术措施
B.正常情况下解决有功功率缺额的一种技术措施
C.事故情况下解决无功功率缺额的一种技术措施
D.正常情况下解决无功功率缺额的一种技术措施
3、系统频率崩溃的主要原因是（ ）。
A.发电机失磁
B.系统振荡
C.继电保护拒动或误动
D.厂用电输出功率随频率下降
4、低频减载装置正确地全部切除所挂接的负荷之后，电力系统频率通常会（ ）。
A.大于50Hz
B.等于50Hz
C.在恢复频率附近
D.在末级动作频率附近
5、电力系统出现较大有功缺额并立即切除部分负荷后，一定会出现的现象是（ ）。
A.频率上升
B.频率继续下降
C.频率不升不降
D.频率变化率减缓
6、自动低频减载装置动作后希望系统频率恢复到（ ）。
A.49.5Hz 以下
B.49.5～50Hz
C.50Hz
D.50Hz 以上
7、电力系统可能出现的最大有功功率缺额max h P ?与自动低频减载装置的切除负荷总量max L P ?的关系为（ ）。
A.max h P ?>max L P ?
B.max h P ? C.max h P ?=max L P ? D.不相关 8、在以高温高压火电厂为主的电力系统中，自动低频减载装置的末级动作频率一般为（ ）。 A.45~45.5Hz B.46~46.5Hz C.47~47.5Hz D.48~48.5Hz 9、我国电力系统220kV 及以上线路的故障类型中，有接近90%的故障是（ ）。 A. 三相短路 B.两相短路 C.两相接地短路 D.单相接地短路 二、填空题 1、当电厂发出的有功功率不满足用户要求出现缺额时，系统频率就会下降。 2、当电力系统因事故而出现严重的有功功率缺额时，其频率将随之急剧下降。 3、电力系统频率降低较大时会对系统造成的影响：汽轮机叶片产生裂纹或断裂、发生频率崩溃和电压崩溃现象。 4、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。 5、在电力系统中，对付严重功率缺额事故的重要措施之一是采用自动低频减载装置。 6、自动低频减载装置是防止电力系统发生频率崩溃的系统性事故的保护装置。 7、电力系统自动低频减载装置第一级启动频率一般在48.5~49Hz 。 8、电力系统允许最低频率受“频率崩溃”或“电压崩溃”的限制，对于高温高压的火电厂，频率低于46~46.5Hz 时，厂用电已不能正常工作；在频率低于45Hz 时，就有“电压崩溃”的危险。因此，末级的启动频率以不低于46~46.5Hz 为宜。 三、简答题 1、电力系统装设自动低频减载装置的作用是什么？ 答：电力系统装设自动低频减载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低频减载装置，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、自动低频减载装置在什么情况下可能会发生误动作？应采取什么措施？ 答：⑴ 暂态过程引起的误动作。应在装置中设置一个不大的动作时限（通常用0.1~0.2s ）以躲过瞬态过程可能出现的误动作。⑵ 负荷反馈引起的误动作。应加电流闭锁、电压闭锁和滑差闭锁。⑶ 当电力系统容量不大、系统中有很大冲击性负荷时，系统频率将瞬时下跌引起误动作。应加滑差闭锁。 对于后两种误动作，有时可不采用电流、电压或滑差闭锁，而简单地采用自动重合闸来补救，即当系统频率恢复时，将被自动低频减载装置所断开的用户按频率分批地进行自动重合闸，以恢复供电。 四、计算题 参照教材P173例题6-1、P177例题6-2 某电力系统总负荷12500=?N L P MW ，出现功率缺额2500max .h =P MW ，负荷调节效应系数5.1=*L K 。求下列情况下的结果：⑴ 如果不采取任何措施，求系统的稳定频率？⑵ 如果希望系统的稳定频率为48.5HZ ，求应切除多少负荷？ 解：⑴ 667.612500 5.1250050LN *L h N ≈??=??=?P K P f f （Hz ） 系统的稳定频率为：50 6.66743.333f ∞=-= （Hz ） 可见，该事故后，不采取任何措施，系统稳定频率将降至43.333Hz ，该系统会发生频率崩溃，影响系统的安全正常运行。 ⑵ *5048.50.0350f -?== 8.202803 .05.1103.0125005.125001*L LN *L h.max max .L ≈?-??-=?-?-?=?f K f P K P P （MW ） 接入自动按频率减负荷装置功率总数为2028.8MW ，即应切除的负荷为2028.8MW 。因此，即使发生如题设想的严重事故，仍能将系统频率恢复值不低于48.5HZ ，并且保留了2500-2028.8=371.2MW 负荷，减轻了事故造成的经济损失。 电力系统自动装置试题 课程代码：02304 一、单项选择题(本大题共15小题，每小题1分，共15分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.AAT装置的主要作用是( ) A.提高供电可靠性 B.提高供电选择性 C.改善电能质量 D.提高继电保护的灵敏度 2.当在双电源线路上装设无电压检定和同步检定重合闸时，如果线路发生瞬时性故障，线路两侧重合闸的动作顺序是( ) A.同步侧先合，无压侧后合 B.无压侧先合，同步侧后合 C.两侧同时合 D.一侧合，另一侧不合 3.在330kV~500kV线路中，一般情况下应装设( ) A.单相自动重合闸装置 B.三相自动重合闸装置 C.综合自动重合闸装置 D.单相和三相自动重合闸 4.与线性整步电压波形的斜率大小成正比的是( ) A.频率差 B.电压差 C.相角差 D.导前时间 5.准同期装置中，利用线性整步电压获取导前时间脉冲的核心电路是( ) A.积分电路 B.微分电路 C.比例+积分电路 D.比例+微分电路 6.电力系统可能出现的最大有功功率缺额Pla.max与自动低频减负荷装置的切除负荷总量Pcut.max的关系为( ) A. Pla.max>Pcut.max B. Pla.max 一、是非题，判断下列各题,对的画“√”，错的画“×”（每题2分，共10分） 1、Ⅱ级机构的自由度不能大于2； 2、铰链四杆机构中，若存在曲柄，其曲柄一定是最短杆。 3、当凸轮机构的压力角过大时，机构易出现自锁现象。 4、国产标准斜齿圆柱齿轮的端面齿顶高等于法面齿顶高； 5、棘轮机构和槽轮机构都是间歇运动机构。 二、单项选择题（每小题2分，共10分） 1、在铰链四杆机构中，取（ ）杆作为机架，则可得到双摇杆机构。 A ．最短杆； B ．最短杆的对边； C ．最长杆； D ．连杆 2、下列为空间齿轮机构的是（ ）机构。 A ．圆锥齿轮； B ．人字齿轮； C ．平行轴斜齿圆柱齿轮； D ．直齿圆柱齿轮 3、表征蜗杆传动的参数和几何尺寸关系的平面应为（ ）。 A ．轴面； B ．端面； C ．中间平面； D ．法面 4、在机构中原动件数目（ ）机构自由度时，该机构具有确定的运动。 A ．小于； B ．等于； C ．大于； D ．大于等于 5、 作连续往复移动的构件，在行程的两端极限位置处，其运动状态必定是（ ）。 A ．0=v ，0=a ； B ．0≠v ，0=a ； C ．0=v ，0≠a ； D ．0≠v ，0≠a 。 三、填空题（每小题2分，共10分） 1、为使凸轮机构结构紧凑，应选择较小的基圆半径，但会导致压力角_______ 。 2、构件是________的单元，而零件是制造的单元。 3、在摆动导杆机构中，导杆摆角 30ψ=，其行程速度变化系数K 的值为_______。 4、在周转轮系中，兼有_______的齿轮称为行星轮。 5、平面定轴轮系传动比的大小等于_______ 。 四、分析简答题（40分） 1、（10分）计算图示机构的自由度。确定机构所含杆组的数目和级别，并判定机构的级别。机构中的原动件如图所示。 B A C 4 F E D H G ω 1?发电机组并入电网后，应能迅速进入__________ 状态，其暂态过程 要 _________ ，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米取的安全措施。( 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____________< A静止励磁机系统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_____________ 的冲击电流，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 起 _________ 。（ 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 绪论 1、葛洲坝水电厂，输送容量达120万科kW；大亚湾核电厂单机容量达90万kW；上海外高桥火电厂装机容量320万kW，最大单机容量90万kW。我国交流输电最高电压等级达500kV。 2、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。 3、发电厂转换生产电能，按一次能源的不同又分为火电厂，水电厂，核电厂 3、自动控制装置对送来的信息进行综合分析，按控制要求发出控制信息即控制指令，以实现其预定的控制目标。 3、电力系统自动监视和控制，其主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。 4、发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。 5、同步发电机是转换产生电能的机械，它有两个可控输入量——动力元素和励磁电流。 6、电气设备的操作分正常操作和反事故操作。 7、发电厂、变电所等电力系统运行操作的安全装置，是为了保障电力系统运行人员的人身安全的监护装置。 8、电压和频率是电能质量的两个主要指标。 9、同步发电机并网运行操作是电气设备正常运行操作的重要内容。 10、电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装置 11、计算机控制技术在电力系统自动装置中已广泛应用，有微机控制系统、集散控制系统、以及分布式控制系统等。 12、频率是电能质量的重要指标。有功功率潮流是电力系统经济运行和系统运行方式中的重要问题。 13、电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置：按频率自动减载装置是电力系统在事故情况下较为典型防止系统事故的安全自动装置。 第一章 14、自动装置的首要任务是将连续的模拟信号采集并转换成离散的数字信号后进入计算机，即数据采集和模拟信号的数字化。 15、自动装置的结构形式主要有三种，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。 16、（简答）微型计算机系统的主要部件 1）传感器 2）模拟多路开关 3）采样/保持器 4）A/D转换器 5）存储器 6）通信单元 7）CPU 16、传感器的作用是把压力、温度、转速等非电量或电压、电流、功率等电量转换为对应的电压或电流的弱电信号。 17、采样/保持器一般由模拟开关、保持电容器和缓冲放大器组成 18、A/D转化器是把模拟信号转换为数字信号，影响数据采集速度和精度的主要因素之一。 19、一般把运算器和控制器合称中央处理单元（CPU）。/ 20、工业控制计算机系统一般由稳压电源、机箱和不同功能的总线模板，以及键盘等外设接口组成。 21、定时器是STD总线的独立外设，具有可编程逻辑电路、选通电路和输出信号，可完成定时、计数以及实现“看门狗”功能等。 22、键盘显示板主要有键盘输入、显示输出、打印机接口等部分。 23、路由器的功能主要起到路由、中级、数据交换等功能。 24、采样过程：对连续的模拟信号x（t），按一定的时 间间隔 S T，抽取相应的瞬时值。 25、采样周期Ts决定了采样信号的质量和数量。 26、香农采样定理指出采样频率必须大于原模拟信号 机械原理课程期末模拟试题 三、 m in /8001r n =解：1 齿轮1 齿轮2’，3，4和H 构成周转轮系；（2分） 2 定轴轮系的传动比： 21 22112-=-== Z Z n n i （2分） 3 周转轮系的传动比： 在转化机构中两中心轮的传动比为： ()330 90124324314242-=-=-=-=--= ''''Z Z Z Z Z Z n n n n i H H H （6分） 由于n 4＝0，所以有： 8422121-=?-=='H H i i i （2分） 4 齿轮6的转速： min /100880011r i n n H H -=-== （2分） 25.15 6 6556===Z Z n n i （2分） min /8056 5656r i n i n n H === （2分） 齿轮6的转向如图所示 （2分） 四、图示为某机械系统的等效驱动力矩d M 对转角φ的变化曲线，等效阻力矩r M 为常数。各块面积为m N S .801=，m N S m N S m N S .70,.110,.140432=== ，m N S .505=，m N S .306= ，平均转速 min /600r n =，希望机械的速度波动控制在最大转速m in /610max r n =和最小转速m in /592min r n =之 间，求飞轮的转动惯量F J （δ π2 2max 900 n W J F ?=，其余构件的转动惯量忽略不计）。 解：根据阻力矩和驱动力矩的作用绘制系统动能 变化曲线， （5） 找到最大、最小动能点； (2) 求最大盈亏功 Nm S E E W 1402min max max ==-=? (4) 运动不均匀系数： n n n min max -= δ (3) 03.0600 592 610=-= (2) 电力系统自动装置参考答案 2-1 并列的允许电流值如何考虑?说明理由。 答: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。 理由: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,所以须特别注意对它造成的危害。由于并列操作为正常运行操作,冲击电流最大瞬时值限制在1~2倍的额定电流以下为宜。 2-2 设并列条件已满足要求,现可惜错过了合闸时机,问下次合闸时机还需要多少时间?设滑差角频率*s ω分别为21042.0-?、6102-?, 允许滑差角频率为21042.0-?,试分析最快与最慢两种情况。自动装置如何解决久等的问题? 答:ππω1002==N sN f ,ππω42.01001042.021=??=-s , ππω462102100102--?=??=s s s T ωπ 2=s T s 76.442.021==ππ,s T s 442101022=?=-π π 自动装置应该增加或减小发电机转速,使滑差角频率增大,从而 减小滑差周期,使等待时间缩短。 3-1 某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行,1号机的额定功率为25MW ,2号机的额定功率为50MW 。两台机组的额定功率因数 都是0.85。2号机励磁调节器调差系数为0.05,1号机为无差调节特性。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总无功容量的10%,问各机组承担的无功负荷增量是多少?母线上电压波动是多少?若发电厂 无功增量为它们总无功容量的60%,情况又如何?对各种情况进行讨论。 解:1号机额定无功功率())(49.1585.0arccos tan 25tan 111MVar P Q N G N G ===? 2号机额定无功功率 ())(99.3085.0arccos tan 50tan 222MVar P Q N G N G ===?若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总无功容量的10%,则 ())(648.499.3049.15%10MVar Q =+?=?∑ 若1号机为无差调节特性,则系统中的负荷波动都由1号机承担,母线电压没有波动。 若发电厂无功增量为它们总无功容量的60%,则 ()MVar MVar Q 49.15)(888.2799.3049.15%60>=+?=?∑ 若仍是1号机为无差调节特性,则系统中的负荷波动都应由1号机承担,但此时系统的无功波动超过了1号机无功容量的额定值,所以此种情况无法调节。 3-4 如何在使发电机退出运行的时候避免无功电流的冲击? 一、单项选择题（每项1分，共11分） 1．渐开线齿轮齿条啮合时，若齿条相对齿轮作远离圆心的平移，其啮合角（）。 A)增大；B)不变；C)减少。 2．为保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，应使实际啮合线长度（）基圆齿距。 A)等于；B)小于；C)大于。 3．槽轮机构所实现的运动变换是（）。 A)变等速连续转动为不等速连续转动 B)变转动为移动 C)变等速连续转动为间歇转动 D)变转动为摆动 4．压力角是在不考虑摩擦情况下，作用力与作用点的（）方向的夹角。 A)法线；B)速度；C)加速度；D)切线； 5．理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮，其推杆的运动规律是（）。 A)相同的；B)不相同的；C)不一定的。 6．飞轮调速是因为它能（①）能量，装飞轮后以后，机器的速度波动可以（②）。 ①A)生产；B)消耗；C)储存和放出。 ②A)消除；B)减小；C)增大。 7．作平面运动的三个构件有被此相关的三个瞬心。这三个瞬心（）。 A)是重合的；B)不在同一条直线上；C)在一条直线上的。 8．渐开线标准齿轮在标准安装情况下，两齿轮分度圆的相对位置应该是 （）。 A)相交的；B)分离的；C)相切的。 9．齿轮根切的现象发生在（）的场合。 A) 模数较大；B)模数较小；C)齿数较多；D)齿数较少 10．直齿圆柱齿轮重合度εα=1.6 表示单齿啮合的时间在齿轮转过一个基圆齿距的时间内占（）。 A) 40%；B) 60%；C) 25% 二、填空题（19分）[每空1分] 1．机构中的速度瞬心是两构件上（）为零的重合点，它用于平面机构（）分析。 2．下列机构中，若给定各杆长度，以最长杆为连架杆时，第一组为（）机构；第二组为（）机构。 1.发电机组并入电网后，应能迅速进入状态，其暂态过程要，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） A静止励磁机系统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的冲击电流，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起。（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）A50MW以下 B10万千瓦以下 C10万兆瓦以上 D100MW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 《电力系统自动控制装置原理》复习思考题 考试题型：选择、名词解释、简答题、计算题 负荷的调节效应：当频率下降时，负荷吸取的有功功率随着下降；当频率升高时，负荷吸取的有功功率随着增高。这种负荷有功功率随频率变化的现象，称为负荷调节效应。 频率调差系数：单位发电机有功功率的变化引起的频率增量即为频率调差系数。 电压调整：调节电力系统的电压，使其变化不超过规定的允许范围，以保证电力系统的稳定水平及各种电力设备和电器的安全、经济运行。 电力系统：由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。 1、电力系统频率二次调整有哪几种可以实现无差调节？ 答：①主导发电机法、②积差调频法、③分区调频法。 2、自动发电控制系统的基本任务？ 答：主要任务：①使全系统发电机输出功率与总负荷功率匹配； ②保持系统频率为额定值； ③控制区域联络线的交换功率与计划值相等； ④在区域网内各发电厂之间进行负荷的经济分配。 3、简述发电机调节的类型及特点。电力系统调度的主要任务。 答：发电机调节的类型及特点： ①δ>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； ②δ<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； ③δ=0称为无差特性，这时发电机端电压恒为定值。 电力系统调度的主要任务： ③保证供电质量的优良；②保证系统运行的经济性； ③保证较高的安全水平；④保证提供强有力的事故处理措施。 4、强行励磁的基本作用是什么？ 答：强行励磁的基本作用是：①有利于电力系统的稳定运行； ②有助于继电保护的正确动作； ③有助于缩短电力系统短路故障切除后母线电压的恢复时间； ④并有助于用户电动机的自起动过程。 同步发电机并列的理想条件是什么？ 答：理想条件：频率相等、电压幅值相等、相角差为零；即（f G=f X、U G=U X、δe=0）。 简述同步发电机组并列时遵循的原则。 答：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发电机并网后，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。 8、简述直流励磁机励磁系统的优缺点。 答:优点：结构简单； 缺点：靠机械整流子换向，有炭刷和整流子等转动接触部件； 维护量大，造价高； 机械原理期末题库（本科类） 一、填空题： 1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。 3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。 4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。 6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。 7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36o，则行程速比系数等于。 8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程 作运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。 12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。 13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。 14.铰链四杆机构中传动角γ为，传动效率最大。 15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。 16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率。 18.刚性转子的动平衡的条件是。 19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。 20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 1。 21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。 22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。 1.发电机组并入电网后，应能迅速进 入状态，其暂态过程要，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 ） A 静止励磁机系统 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的冲击电流，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 起。（ 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 12.调差系数δ〉0时为调差系数，调节特性 为。（ 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 为。（ 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 ） 第二章同步发电机的自动并列 一、基本概念 1、并列操作：电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。 2、准同期并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。 3、自同期并列：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。 4、并列同期点：是发电机发电并网的条件。同期并列点是表示相序相同、电源频率同步、电压相同。 5、滑差、滑差频率、滑差周期：滑差：并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差；滑差频率：并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用fs表示；滑差周期：并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化360°所用的时间。 6、恒定越前相角准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定越前相角并列装置。 7、恒定越前时间准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定越前时间并列装置。 8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压：包含同步条件信息的电压；正弦整步电压：与时间具有正弦函数关系的整步电压；线性整步电压：与时间具有线性函数关系的整步电压 二、思考题 1、同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？ 答：同步发电机并列操作应满足的要求：（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）发电机并网后，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。 第一章自动装置及其数据的采集处理 一、选择题 1、我国电网的额定频率为（B）。 A.45Hz B.50Hz C.55Hz D.60Hz 2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（A）。 A.电压幅值、频率和相角 B.频率和相角 C.相角和电压幅值 D.电压幅值和频率 3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（B）。 A.保证电能质量 B.提高系统运行安全性 C.提高事故处理能力 D.提高系统运行经济性 4、衡量电能质量的重要指标是（C）。 A.有功功率、无功功率 B.功率因数 C.电压、频率和波形 D.有功电度和无功电度 二、填空题 1、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。 2、电力系统由发电厂、变电所、输电网、配电和用电等设备组成，在运行中是一个有机的整体。 3、电力系统自动化就是应用计算机技术和远动通信技术对电力系统进行自动监视、控制和调度。 4、调度控制中心对所辖的电力系统进行监视和控制，其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，及时处理电力系统运行中所发生的问题，确保电力系统的安全经济运行。 5、发电厂转换生产电能，按一次能源的不同又分为火电厂、水电厂、核电厂等不同类型的电厂。 6、电力系统自动控制大致分为：电力系统自动监视和控制、电厂动力机械自动控制、电力系统自动装置和电力安全装置。 7、电力系统自动监视和控制的主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。 8、发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设9、同步发电机是转换产生电能的机械，它有两个可控输入量—动力元素和励磁电流，其输出量为有功功率和无功功率，它们还分别于电网的频率和发电机端电压的电能质量有关。 10、电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。 11、电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装 2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项？ 2-7 何谓机构的组成原理？何谓基本杆组？它具有什么特性？如何确定基本杆组的级别及机构的级别？ 2-8为何要对平面高副机构进行“高副低代”？“高副低代”应满足的条件是什么？ P24 2-1 何谓构件？何谓运动副及运动副元素？运动副是如何进行分类的？ 2-2 机构运动简图有何用处？它能表示出原机构哪些方面的特征？ 2-3 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？ P43 3-1 何谓速度瞬心？相对瞬心和绝对瞬心有何异同点？ 3-2 何谓三心定理？何种情况下的瞬心需用三心定理来确定？ P45 3-13 试判断在图示的两机构中，B 点是否都存在科氏加速度？又在何位置时其科氏加速度为零？作出相应的机构位置图。并思考下列问题： 1）在什么条件下存在科氏加速度？ 2）根据上一条，请检查一下所有科氏加速度为零的位置是否已全部找出？ 3）图a 中，322322B B k B B a υω=对吗？为什么？ P63 4-4 构件组的静定条件是什么？基本杆组都是静定杆组吗？ 4-5 采用当量摩擦系数V f 及当量摩擦角V ?的意义何在？当量摩擦系数V f 与实际摩擦系数f 不同，是因为两物体接触面几何形状改变，从而引起摩擦系数改变的结果，对吗？ 4-6 在转动副中，无论什么情况，总反力始终应与摩擦圆相切的论断正确否？为什么？ P87 6-1 什么是静平衡？什么是动平衡？各至少需要几个平衡平面？静平衡、动平衡的力学条件各是什么？ 6-2 动平衡的构件一定是静平衡的，反之亦然，对吗？为什么？在图示两根曲轴中，设各曲拐的偏心质径积均相等，且各曲拐均在同一轴平面上。试说明两者各处于何种平衡状态？ 第一章 自动装置及其数据的采集处理 一、选择题 1、我国电网的额定频率为（B ）。 A. 45Hz B. 50Hz C.55Hz D.60Hz 2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（A ）。 A.电压幅值、频率和相角 B.频率和相角 C.相角和电压幅值 D.电压幅值和频率 3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（B ）。 A.保证电能质量 B.提高系统运行安全性 C.提高事故处理能力 D.提高系统运行经济性 4、衡量电能质量的重要指标是（C ）。 A.有功功率、无功功率 B.功率因数 C.电压、频率和波形 D.有功电度和无功电度 二、填空题 1、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。 2、电力系统由发电厂、变电所、输电网、配电和用电等设备组成，在运行中是一个有机的整体。 3、电力系统自动化就是应用计算机技术和远动通信技术对电力系统进行自动监视、控制和调度。 4、调度控制中心对所辖的电力系统进行监视和控制，其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，及时处理电力系统运行中所发生的问题，确保电力系统的安全经济运行。 5、发电厂转换生产电能，按一次能源的不同又分为火电厂、水电厂、核电厂等不同类型的电厂。 6、电力系统自动控制大致分为：电力系统自动监视和控制、电厂动力机械自动控制、电力系统自动装置和电力安全装置。 7、电力系统自动监视和控制的主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。 8、发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设 9、同步发电机是转换产生电能的机械，它有两个可控输入量—动力元素和励磁电流，其输出量为有功功率和无功功率，它们还分别于电网的频率和发电机端电压的电能质量有关。 10、电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型。 11、电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装置。 12、在电力系统中，电压和频率是电能质量的两个主要指标。 13、电力系统自动装置的结构形式：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。 14、传感器的作用是把压力、温度、转速等非电量或电压、电流、功率等电量转换为对应的电压或电流的弱电信号。 15、采样/保持器一般由模拟开关、保持电容器和缓冲放大器组成。 16、A/D 转换器是把模拟信号转换为数字信号，它是影响数据采集速度和精度的主要因素之一。 17、采样过程：对连续的模拟信号x （t ），按一定的时间间隔T s ，抽取相应的瞬时值。T s 的大小决定了采样信号的质量和数量，T s 称为采样周期。 18、香农采样定理指出采样频率必须大于原模拟信号频谱中最高频率的两倍，则模拟信号可由采样信号来唯一表示。 19、采用式)sin cos (2)(1 0t n b t n a a t f n n n ωω++=∑∞=对电流信号进行分解，0a 、n a 、n b 的物理意义分别是直流分量、n 次谐波分量的实部、n 次谐波分量的虚部。 20、模拟量信号采集到计算机系统中，需要对数据进行前置处理，其流程是：标度变换、有效性检验、线性化处理、数字滤波、数据保存。 21、常用的软件滤波方法有：算数平均法、加权平均法和一阶递归法等。 22、给出常用有功功率、无功功率的二表法和三表法的计算公式。 答：二表法：**A C AB CB S U I U I ??=+ ABR AR ABI AI CBR CR CBI CI P U I U I U I U I =+++ ABI AR ABR AI CBI CR CBR CI Q U I U I U I U I =-+- 三表法：***A B C A B C S U I U I U I ???=++ AR AR AI AI BR BR BI BI CR CR CI CI P U I U I U I U I U I U I =+++++ AI AR AR AI BI BR BR BI CI CR CR CI Q U I U I U I U I U I U I =-+-+- 在上述功率计算中所用的电压、电流均为有效值。 第二章 同步发电机的自动并列 一、选择题 1、同步发电机自动并列装置是一种（B ）。 A.自动调节装置 B.自动操作装置 C.安全自动装置 D.继电保护装置 2、电力系统运行中的主要并列方式为（C ）。 A. 自同期 B. 非同期 C.准同期 D.同周期 3、准同期并列装置的必备部分是（D ）。 A.合闸部分、电源部分 B.调频部分、电源部分 C.调压部分、电源部分 D.合闸、调频、调压、电源四部分 4、自动准同期并列装置中调压部分的作用是（A ）。 A.减小电压差 B.增加电压差 C.升高发电机电压 D.降低发电机电压 5、准同期并列的实际条件中，对电压差的要求是不大于额定电压的（A ）。 A.5％-10％ B.10％-15％ C.15％-20％ D.20％-30％ 电力系统自动装置原理 级: 名: 号: 指导老师: 实验一 发电机自动准同期装置实验 、实验目的 1、加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件； 2、掌握微机准同期控制装置及模拟式综合整步表的基本使用方法； 3、熟悉同步发电机准同期并列过程； 4、学会观察、分析有关实验波形。 二、实验基本原理 （一）控制发电机运行的三个主要自动装置 同步发电机从静止过渡到并网发电状态，一般要经历以下几个主要阶段： （1）起动机组，使机组转速从零上升到额定转速； （2）起励建压，使机端电压从残压升到额定电压； （3）合出口断路器，将同步发电机无扰地投入电力系统并列运行； 输出功率，将有功功率和无功功率输出增加到预定值。 （4） 上述过程的控制， 至少涉及 3个自动装置， 即调速器、 励磁调节器和准同期 控制器。它们分别用于调节机组转速 /功率、控制同步发电机机端电压 /无功功率 和实现无扰动合闸并网。 （二）准同期并列的基本原理 将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。 准同期并列要满足以下四个条件： 发电机电压相序与系统电压相序相同； 发电机电压与并列点系统电压相等； 发电机的频率与系统的频率基本相等； 合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。 1） 2） 3） （4） 具体的准同期并列的过程如下： 先将待并发电机组先后升至额定转速和额定 电压，然后通过调整待并机组的电压和转速， 使电压幅值和频率条件满足， 再根 据“恒定越前时间原理 ”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时 机发出合闸命令， 使出口断路器合上的时候相位差尽可能小。 这种并列操作的合 闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。 自动准同期并列， 通常采用恒定越前时间原理工作， 这个越前时间可按断路 2005年7月全国电力系统自动装置试卷 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1.5分，共24分) 1. 暗备用的接线方式应使任一电源的容量按照通过( )来考虑。 A. 一段母线总负荷 B. 二段母线总负荷 C.一段母线和二段母线之和的总负荷 D. 一段母线和二段母线之差的总负荷 2. AAT的监视和反映工作电源有无电压的继电器是( )。 A. 低电压继电器 B. 过电压继电器 C. 低电流继电器 D. 过电流继电器 3. 装有三相一次自动重合闸的线路上，发生永久性故障，断路器切断短路电流次数是( )。 A. 一次 B. 二次 C. 三次 D. 多次 4. 双侧电源线路的三相快速自动重合闸在( )时不应该动作。 A. 瞬时性故障跳闸 B. 永久性故障跳闸 C. 瞬时保护动作 D. 延时保护动作 5. 由于潜供电流的影响，单相AAR动作时限比三相AAR动作 A. 长一些 B. 一样长 C. 短一些 D. 一样短 6. 同步发电机自同步并列的条件是发电机( )。 A. 未加励磁、接近同步转速 B. 已加励磁、接近同步转速 C. 未加励磁、未接近同步转速 D. 已加励磁、未接近同步转速 7. 自动准同步装置中频差检查时，如果导前相角脉冲先于导前时间脉冲出现，说明( )。 A. |ωs| |ωs.set| B. |ωs|=|ωs.set| C. |ωs| |ωs.set| D. |ωs|与|ωs.set|无关 8. 可控相位复式励磁调节器工作特性是在同样的功率因数下，定子电流愈大，相应的特性曲线( )。 A. 升高 B. 不变 C. 降低 D. 不变后降低 9. 要实现逆变灭磁，三相全控桥式整流电路的控制角α应在( )区间内较为合适。 A. α90° B. 90°α180° C. α90° D. 90°α150° 10. 调差系数Kadj 0时，对应的同步发电机外特性( )。 A. 上翘 B. 水平 C. 下倾 D. 垂直 11. 在电力系统旋转备用起作用前，为防止AFL装置误动作的措 第二章同步发电机的自动并列 1】同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？ 答：同步发电机并列操作应满足的要求：（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）发电机并网后，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。因为：(1)并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损；(2)并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。 2】什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？ 答：调节发电机的电压Ug，使Ug与母线电压Ux相等，满足条件后进行合闸的过程。特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。 适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式，但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。 3】什么是同步发电机自同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？ 答：是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近电网频率，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，首先合上断路器QF，接着合上励磁开关开关SE，给转子加励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，又电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。 特点：并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机的并列；容易实现自动化；但并列发电机未经励磁，并列时会从系统吸收无功，造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。 适用场合：由于自同步并列的并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机的并列，并容易实现自动化，所以适用于在电力系统故障情况下，有些发电机的紧急并列。 4】同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么？实际条件是什么？ 答：理想条件：频率相等，电压幅值相等，相角差为零。 实际条件：①电压差不应超过额定电压的5％～10％；②频率差不应超过额定频率的0.2％～0.5％；③在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于5°。 5】在自动并列装置中，三个条件的检测？ 答：频率差的检测：（1）数字并列装置：直接测得机端电压和电网频率求出f?、 f t ??? 进行判断。（2）模拟并列装置：比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角电平检测器动 作次序来实现f?检测；恒定相角先于恒定时间动作时滑差小于允许值，符合并列条件。 电压差的检测：直接读入U G和U X值，然后作计算比较：采用传感器把交流电压方均根值转换成低电平直流电压，然后计算两电压间的差值，判断其是否超过该定限值，并获得待并发电机组电压高于或低于电网电压的信息； 直接比较U G和U X的幅值大小，然后读入比较结果。待并发电机电压U G和电网电压U X分别经变压器和整流桥后，在两电阻上得到与U G、U X幅值成比例的电压值U‘G和U’X，取U AB=U’X-U ‘ G，用整流桥得检测电压差的绝对值∣△U AB∣，电压差测量输出端的电位为U D=∣△U AB∣-U set，其中U set为允许电压差的整定电压值，当U D为正时，表明电压差超过并列条件的允许值。 相角差的检测：把电压互感器二次侧U X、U G的交流电压信号转换成同频、同相的两个方波，把这两个方波信号接到异或门，当两个方波输入电平不同时，异或门的输出为高电平，用于 控制可编程定时计数器的计数时间，其计数值N即与两波形间的相角差 e δ相对应。CPU可读取矩形波的宽度N值，求得两电压间相角差的变化轨迹。 机械原理考试复习题 一、填空题： 1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。 3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。 4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。 6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。 7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36o，则行程速比系数等于。 8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程 作运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。 12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。 13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。 14.铰链四杆机构中传动角γ为，传动效率最大。 15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。 16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率。 18.刚性转子的动平衡的条件是。 19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。 20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 1。 21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。 22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。 25.平面低副具有个约束，个自由度。 26.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在。合肥工业大学电力系统自动装置习题
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