电力系统运行与控制课后作业

电力工程中的电力系统运行与控制实验总结电力系统是现代工业和生活的重要基础，电力系统运行及控制实验是电力工程专业学生必备的基础实验之一。

通过本次实验，我深刻了解了电力系统的运行原理和控制方法，下面进行总结。

一、实验目的通过电力系统运行与控制实验，旨在使学生了解电力系统的基本构成、运行原理和稳定性分析方法，掌握电力系统的运行控制技术，提高学生的工程实践能力和技术应用水平。

二、实验内容1. 实验装置介绍本次实验所用的电力系统运行与控制实验装置包括发电机、变压器、负载以及相应的控制系统。

发电机产生电能，经变压器变换后供给负载使用，同时通过控制系统实现对电力系统的监控和控制。

2. 实验步骤（1）开启发电机，并设置合适的发电机参数；（2）调节负载的大小和性质，观察电力系统的运行情况；（3）通过控制系统进行电力系统的监控和控制操作；（4）记录电力系统实验中的数据和现象。

三、实验结果与分析通过对电力系统运行与控制实验的观察与记录，我得到了一些有关电力系统的重要数据和分析结果。

1. 发电机的参数设置通过调整发电机的参数，如额定功率、功率因数等，发现当发电机的额定功率设置合理时，电力系统运行稳定性较好，负载能够正常供电。

而当功率因数过低或过高时，会出现电压波动和负载容量不足的问题。

2. 负载调节与电力系统运行通过调节负载的大小和性质，观察到电力系统的运行情况与负载之间存在密切关系。

当负载较大时，电压下降，电流增大，电力系统运行不稳定，容易发生过载事故。

而当负载较小时，电力系统运行相对稳定，但容易造成负载容量不足。

3. 控制系统的作用控制系统在电力系统运行中起着重要的作用，可以通过对控制系统参数的设置来实现对电力系统的监控和控制。

例如，调整控制系统中的PID参数，可以实现对电力系统的电压和频率的调节。

四、实验心得与体会通过本次电力系统运行与控制实验，我的理论知识得到了深入的实践，对电力系统的运行和控制有了更全面的了解。

电力系统运行与控制课后作业1．选用一种计算软件，计算IEEE30母线标准试验系统的潮流。

并在此基础上，计算观察:(1）负荷功率的变化对负荷节点电压水平的影响；（2）变压器变比的调节对两端电压水平的影响;（3）PV节点母线电压水平控制调节对无功电源设备输出功率的影响。

解:图1。

1 IEEE30节点系统接线图通过matpower 4.1工具包进行计算。

在控制命令界面下输入命令runpf（’case_ieee30’）,回车得到的潮流计算结果如下:MATPOWER Version 4.1， 14—Dec-2011 —- AC Power Flow （Newton）Newton's method power flow converged in 2 iterations。

Converged in 0。

04 seconds=============================================================System Summary=============================================================How many? How much? P （MW) Q (MVAr）—--—---—-——-——-——------——--———----—-——-—--—-—--————---—————---- ---—--——--———---—Buses 30 Total Gen Capacity 900.2 —102。

0 to 188.0 Generators 6 On-line Capacity 900。

2 -102。

0 to 188.0 Committed Gens 6 Generation （actual) 301。

0 133。

9Loads 21 Load 283.4 126。

2Fixed 21 Fixed 283.4 126.2Dispatchable 0 Dispatchable -0。

第2章三、思考题2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。

特点略。

2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。

答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。

三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。

2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。

其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。

因fc 通常为kHz 级，而f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。

2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。

电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。

2-6 直流PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。

若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。

2-7 直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。

因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。

2=8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。

1-2有一V-M 调速系统，电动机参数为：PN=，UN=220V ，IN=15A ，nN=1500r/min,电枢电阻Ra=2Ω,整流装置内阻Rrec=1Ω，触发整流环节的放大倍数Ks=30。

要求系统满足调速范围D=20，静差率s ≤10%。

（1）计算开环系统的静态速降Δnop 和调速要求所允许的闭环静态速降Δncl 。

（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构框图。

（3）计算放大器所需的放大倍数。

解：（1） ￥（2）}r V n I R U C N N a N e min/127.01500152220•=⨯-=-=()()min /33.354127.01512r C I R R n e N rec aop =+=+=∆()()m in /33.81.01201.015001r S D s n n N cl =-⨯=-=∆（3） :{1-7 某直流调速系统，其额定数据如下：60kW ，220V ，305A ，1000r/min ，Ra=，电枢回路总电阻R= ，如果要求调速范围D = 20，静差率s<= 5%，问开环系统能否满足要求 解：~如果要求D=20，S<=5%，—)1()1(e d e *ns p K C RI K C U K K n +-+=54.41133.833.3431=-=-∆∆=cl op n n K 79.802.030127.054.41=⨯⨯==αs e p K KCK 205.0100005.0305220=⨯-=-=∴-=N a N a N N n R I U Ce Ce R I U n min /8.267205.018.0305r Ce R I n N N =⨯==∆)05.01(2005.01000)1(D s s n N N -⨯-所以，开环不能满足要求。

1-8 带电流截止负反馈的转速负反馈单闭环有静差调速系统，已知：最大给定电压Unm=15v 。

设备电⽓控制系统的运⾏与维护⼀习题集答案习题集答案（望⼤家抓紧时间认真复习，严禁考试作弊！有不懂问题可以打电话随时询问，19周周3 :14:30在1教403答疑）学习单元1 机床常⽤电器⼀、填空题（个别题⽬不⼀样，以习题集为标准）1低压电器按动作原理分类分为⼿动电器和⾃动电器。

2.低压电器⼀般有两个基本部分：⼀个是感受部分，另⼀个是执⾏部分。

3. 熔体是熔断器的主要部分，其材料常⽤的有低熔点材料和⾼熔点材料。

4 .低压断路器⼀般由触点系统、灭弧系统、操作系统、脱扣器及外壳或框架等组成。

5.CJ10—20接触器的触头分主触头和辅助触头两种。

主触头通常为三对，构成三个常开触头，⽤于通断主电路。

通过的电流较⼤。

接在电动机主电路中。

辅助触头⼀般有常开、常闭各两对。

6.热继电器的双⾦属⽚加热的⽅式有直接加热、间接加热和复式加热三种：7.举出两种常⽤的主令电器如按钮、⾏程开关。

8. 常开按钮常做启动按钮常闭按钮常做停⽌按钮（常开按钮、常闭按钮）9. 位置开关被撞动后使常闭触头分断，常开触头闭合。

10.交流接触器的组成包括电磁机构、触点系统、灭弧装置其它组件等。

其⼯作原理是当线圈通电时常开触点闭合常闭触点断开。

11.时间继电器通常包括通电延时型和断电延时型，它的组成包括电磁系统、延时机构、触点系统。

12.熔断器的主要技术参数主要包括额定电压、额定电流和极限分断能⼒和熔断电流等。

13.启动按钮的按钮帽通常是绿⾊颜⾊，停⽌按钮按钮帽红⾊颜⾊。

14.⾏程开关按其结构形式可分为直动式、微动式、滚轮式。

15.三相笼型异步电动机常⽤的制动⽅式有能耗制动和反接制动。

16.常闭按钮：⼿指未按下时，触头是闭合的；当⼿指按下时，触头被断开；17..在当机械的挡铁离开后，复位弹簧使⾏程开关各部位部件恢复常态。

使常开触头分断，常闭触头闭合。

18交流接触器⼯作原理是当线圈断电时常闭触点闭合常开触点断开。

当线圈通电时常开触点闭合常闭触点断开。

电力系统运行与控制1. 介绍电力系统是由发电厂，输电线路和配电网络组成的复杂系统。

电力系统的运行和控制是确保电力的稳定供应和有效利用的关键组成部分。

本文将介绍电力系统运行与控制的基本概念，包括电力系统的组成、运行模式和常见的控制方法。

2. 电力系统的组成电力系统由三个主要部分组成：发电厂、输电线路和配电网络。

2.1 发电厂发电厂是电力系统的核心组成部分。

它们通过将机械能转化为电能来产生电力。

常见的发电厂包括燃煤发电厂、核能发电厂、水力发电厂和风力发电厂等。

2.2 输电线路输电线路用于将发电厂产生的电能输送到不同的地区。

输电线路包括高压输电线路和变压器站。

高压输电线路通常是通过高压电缆或铁塔连接的，而变压器站用于将高压电能转换为适用于配电网络的低压电能。

2.3 配电网络配电网络将电能传送到终端用户。

它包括变电站、配电线路和终端用户设备。

变电站用于将输送到它们的电能转换为适用于最终用户的低电压电能。

3. 电力系统的运行模式电力系统的运行模式可以分为以下几种：基准运行模式、稳态运行模式和动态运行模式。

3.1 基准运行模式基准运行模式是指电力系统在正常工作负载和电压条件下的运行状态。

在这种模式下，电力系统的发电能力和负荷之间保持平衡，并且电压和频率维持在合适的范围内。

3.2 稳态运行模式稳态运行模式是指电力系统在瞬态问题（如短路故障）解决之后，恢复到正常工作状态的过程。

在这种模式下，电力系统的电压和频率会发生短暂的波动，但会逐渐恢复到稳定状态。

3.3 动态运行模式动态运行模式是指电力系统在面临突发负荷或外部干扰时，调整其发电能力和负荷以保持稳定的运行状态的过程。

在这种模式下，控制系统会根据系统的反馈信号，自动调整发电能力和负荷来维持电压和频率的稳定。

4. 电力系统的控制方法为了确保电力系统的稳定运行，控制系统采用多种方法来控制发电能力和负荷。

4.1 发电调度控制发电调度控制是指根据电力系统的负荷需求和发电能力，确定最佳的发电计划。

第一章闭环控制的直流调速系统1－1为什么PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少。

（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。

（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000 左右。

（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。

（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。

（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

1－2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的。

答：在制动状态中，为负值，i VT就发挥作用了。

这种情况发生在电动运行过程中需要降d 2速的时候。

这时，先减小控制电压，使U g1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。

但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤ t＜Ｔ时，U g2 变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3 流通，产生能耗制动作用。

在T t≤＜Ｔ+ t时，VT关断，−i d沿回路4 经VD续流，向on 2 1电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。

在制动状态中，VT2和VT1轮流导通，而VT始终是关断的。

1在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后i d经VD2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。

１－３调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即D= nmax其中，n和n一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负n min max min载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。

电力系统运行与控制电力系统运行与控制是指对电力系统进行监测、调度和控制，以确保电力系统的安全稳定运行和优化运行。

电力系统运行与控制包括以下内容：1. 监测与调度：对电力系统的各种参数进行监测，包括电压、电流、频率、功率等，通过监测数据对电力系统的运行情况进行评估，及时发现和解决潜在问题。

同时，根据电力系统的负荷需求和发电资源情况，进行电力调度，合理安排各个发电机组的出力，以满足用户的用电需求。

2. 功率平衡控制：电力系统中各个发电机组的出力必须保持平衡，以维持系统频率稳定。

功率平衡控制主要通过控制发电机组的出力和负荷的投入来实现。

3. 频率控制：电力系统的频率是一个重要的运行参数，其稳定在标准值范围内保证电力系统的正常运行。

频率控制主要通过调整发电机组的出力来实现，当频率偏离标准值时，调度员会发出相应的命令，要求发电机组调整出力。

4. 电压控制：电力系统的电压也是一个重要的运行参数，电压过高或过低都会对电力设备造成损坏。

电压控制主要通过调节变压器的调压比例来实现，或通过控制电容补偿装置的投入来调节电压。

5. 故障与事故处理：电力系统中常常会发生各种故障和事故，如线路短路、设备故障等，需要及时处理，以防止故障扩大并保证电力系统的安全运行。

故障与事故的处理包括故障定位、故障隔离、设备修复或更换等操作。

6. 功率负荷预测与优化分配：根据历史数据和实时监测数据，预测未来一段时间内的负荷情况，为电力调度提供参考。

同时，根据电力系统的资源和运行情况，优化分配各个发电机组的出力，以最大程度地提高电力系统的效益和可靠性。

总的来说，电力系统运行与控制是通过监测、调度和控制电力系统的各个参数和设备，以确保电力系统的安全稳定运行和优化运行。

通过对电力系统的监测与调度，控制功率平衡、频率、电压等参数，及时处理故障与事故，预测负荷与优化分配，实现电力系统的高效运行。

电力系统分析课后习题答案第一章电力系统概述和基本概念1－1 电力系统和电力网的定义是什么？答：通常将生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电电力线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体，称为电力系统。

电力系统中，各种电压等级的输配电力线路及升降变压器所组成的部分称为电力网络。

1－2 电力系统接线图分为哪两种？有什么区别？答：地理接线图：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的连接。

地理接线图不能更加详细地反映电力系统各电气设备之间的连接关系。

电气接线图：电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路之间的电气接线。

电气接线图并不侧重反映系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的连接。

1－3 对电力系统运行的基本要求是什么？电能生产的基本特点是什么？答：对电力系统运行的基本要求是：（1）保证系统运行的安全可靠性（2）保证良好的电能质量（3）保证运行的经济性。

另外，环境保护问题日益受到人们的关注。

火力发电厂生产的各种污染物质，包括氧化硫、氧化氮、飞灰等排放量将受到严格限制，也将成为对电力系统运行的要求。

电能生产的特点是：（1）电能与国民经济各个部门、国防和日常生活之间的关系都很密切。

（2）电能不能大量储存。

（3）电力系统中的暂态过程十分迅速（4）对电能质量的要求比较严格。

1－4 电力系统的额定电压是如何确定的？系统元件的额定电压是多少？什么叫电力线路的平均额定电压？答：电力系统额定电压的确定，首先应从电力系统输送电能的经济性上考虑。

因为电力线路的三相输送功率S 和线电压U 、线电流I 之间的关系为S ＝sqrt(3UI，当输送功率S 一定时，输电电压U 越高，则电流I 越小，因此选用的导线截面积可相应减小，投资也就越小。