《电力系统自动装置》课程考试试卷参考答案
(A 卷)
一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 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、DCS 系统是计算机网络技术在工业控制系统发展的产物，整个系统的组成不包括【 B 】
A 、上位机
B 、工控机
C 、数据采集测控站
D 、通信线路
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、准同步并列条件规定的允许频率差为不超过额定频率的 【 C 】
A 、0％—1％
B 、0％—5％
C 、 0.2％—0.5％
D 、2％—5％ 4、滑差角频率s 小于某一值，相当于 【 B 】
A 、脉动电压周期s T 小于某一值
B 、脉动电压周期s T 大于某一值
C 、频率差s f 大于某一值
D 、频率差s f 等于某一值
5、励磁功率单元向同步发电机转子提供 【 B 】
A 、交流电流
B 、直流电流
C 、交流电压
D 、任何电压
6、最简单的励磁调节器的调节方式是 【 A 】
A 、比例调节
B 、微分调节
C 、比例微分调节
D 、比例积分调节
7、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
8、电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的 【 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
9、电力系统的频率和有功功率调节系统，主要的组成环节不包括 【 A 】
A 、电容器
B 、调速器
C 、发电机组
D 、电网
10、自动低频减载装置是用来解决 事故的重要措施之一。 【 D 】
A 、少量无功功率缺额
B 、少量有功功率缺额
C 、严重无功功率缺额
D 、严重有功功率缺额
二、填空题（本大题共10小题，每小题 2 分，共 20 分）请在每小题的空白处写出正确答案。
1、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。
2、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唯一表示。
3、自动并列装置中 频率差测量 部分判别G u 和x u 间频率差值大小，作为是否需要调速的依据。
4、发电机的出口断路器、发电机变压器组接线的 高压断路器 都是同期点。
5、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% 。
6、励磁电压上升速度定义为：在强行励磁时，从开始至0.5s内励磁电压的平均上升速度。
7、同步发电机的励磁系统包括励磁功率单元和励磁调节器两个组要部分组成。
8、频率低于 45Hz Hz时，就有“电压崩溃”的危险。
9、在实行解列操作时，必须注意功率平衡问题。
10、电力系统的实时数据采集及向调度中心的集中这一综合技术系统称为远动系统。
三、问答题（本大题共5 小题，每小题 6 分，共30 分）
1、电力系统自动装置的首要任务是什么？
答：电力系统运行的主要参数是连续的模拟量，而计算机内部参与运算的信号是离散的二进制数字信号（3分），所以，电力系统自动装置的首要任务是将连续的模拟信号采集并转化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（3分）。
2、同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么？
答：①待并发电机和系统相序相同（1.5分）；②待并发电机和系统频率相同（1.5分）；③待并发电机电压和并列点的系统侧电压相等（1.5分）；④待并发电机电压和并列点的系统侧电压相位角相等（1.5分）。
3、同步发电机自动准同期并列时，不满足并列条件会产生什么后果？为什么？
答：发电机准同期并列时，如果不满足并列条件，将产生冲击电流，并引起发电机振荡，严重时，冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡使发电机失步，甚至并列失败（3分）。
原因：通过相量图分析可知，并列瞬间存在电压差，将产生无功冲击电流，引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力作用下受损；并列瞬间存在相位差，将产生有功冲击电流，在发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机；并列瞬间存在频率差。将产生振荡的冲击电流，使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功（3分）。
4、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。（4分）
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。（2分）
5、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（4分）。 调频系统应有足够的调整容量、调整精度和调整速度（2分）。
四、计算分析题（本大题共 2 小题，每小题 15 分，共 30 分）
1、某电厂有三台发电机组并联运行，1号机组的额定有功功率为25MW ，2号机组的额定有功功率为35MW ，3号机组的额定有功功率为50MW ，三台机组的额定功率因数分别为0.85、0.88、0.9，励磁调节器的调差系数分别为0.04、0.06、0.05，若系统无功功率增量为其总额定无功功率的20%，问： （1）各机组承担的无功负荷增量为多少？ （2）母线的电压波动量是多少？
（3）对发电机承担的无功负荷的增量跟调差系数的关系作出分析。
解：1号机组额定无功功率为 var)(494.15)85.0(arccos 25111M tg tg P Q N N ===?
2号机组额定无功功率为 var)(891.18)88.0(arccos 35222M tg tg P Q N N ===? 3号机组额定无功功率为 var)(216.24)90.0(arccos 50333M tg tg P Q N N ===?（1分）
3
213
32211N N N N N N Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q ++??+??+??=
?****∑
3
213
3
2
2
1
1
)(
N N N N N N Q Q Q Q Q Q U +++
+
?-=
*δδδ
∑
*
?-
=δU （2分）
等值调差系数0494.052
.1186601
.5805.0216.2406.0891.1804.0494.15216.24891.18494.153
32211321==++++=+
+++=
∑δδδδN N N N N N Q Q Q Q Q Q （2分）
母线电压变化值00988.020.00494.0-=?-=??-=?*∑∑*Q U δ（1分） 所以各个机组的无功增量247.004
.000988
.01
1=--
=?-
=?*
*δU Q （1分）
var)(83.3494.15247.0111M Q Q Q N =?=??=?*（1分） 16467.006
.000988
.02
2=--
=?-
=?*
*δU Q （1分）
var)(11.3891.1816467.0222M Q Q Q N =?=??=?*（1分） 1976.005
.000988
.03
3=--
=?-
=?*
*δU Q （1分）
var)(79.4216.241976.0333M Q Q Q N =?=??=?*（1分）
（1）1号机组承担的无功负荷增量为3.83Mvar ， 2号机组承担的无功负荷增量为3.11Mvar ，3号机组承担的无功负荷增量为4.79Mvar
（2）母线电压波动降低0.00988N U
(3)当发电机在公共母线上并列运行时，若无功负荷波动，机组承担的无功负荷的增量跟调差系数成反比，即调差系数小的机组承担的无功功率的增量标幺值大（3分）。
2、某电力系统有4台额定出力为125MW 的发电机并列运行，各机组的调差系数均为5%，系统总负荷为400MW ，求当负荷增加50MW 时，在
（1）机组按平均分配负荷方式，频率下降的数值是多少？
（2）2台机满负荷，2台机为25MW 的情况下频率下降的数值是多少？ （假设不考虑负荷的频率调节效应，即频率变化时，负荷不变。） （3）并对计算结果加以分析。 解：（1）机组按平均分配负荷方式
等值调差系数为05.0405
.0125
500
*
=?=
=
∑∑i in in P P δ
δ（2分）
由δ
n n
f fP P ?-=∑? （2分） 可得
Hz f P P f n n 25.005.050500
50-=??-=??∑?-=?δ（3分）
（2）2台机满负荷，2台机可调
等值调差系数为1.0205
.0125
500
*
=?=
=
∑∑i in in P P δ
δ（2分）
Hz f P P f n n 5.01.050500
50-=??-=??∑?-=?δ（3分）
计算中的负号表示频率为下降。
（3）通过计算说明，在系统负荷及发电机容量不变时，负荷分配的发电机数量越少，频率的下降越大。（3分）