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系统与V-M系统相比，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：如图P13，1-17，制动状态时，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 on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，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VD1轮流导通，而VT1始终是关断的。
有一种特殊状态，即轻载电动状态，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：
m in m ax n n D =
当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比，称作静差率s ，即
0n n s N
?=
。
调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系是：
)1(min min
s n s n D N N -?=
按上述关系可得出：D 越小，s 越小，D 越大，s 越大；D 与s 相互制约，所以说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”。
1-4 某一调速系统，测得的最高转速特性为
m in /1500m ax 0r n =，最低转速特性为
m in
/150m in 0r n =，带额定负载时的速度降落min
/15r n N =?，且在不同转速下额
定速降N
n ?不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多
少？
解：思路一：
系统能够达到的调速范围为：
1115
1501500
min 0max 0min max =-=?-==
N n n n n n D
系统允许的静差率：
%
10%10015
11150015
11%100=??+?=??+?=
N N N n D n n D s
思路二：
系统允许的静差率：
%10%100150
15
%100%100min 00=?=??=??=
n n n n s N N
系统能够达到的调速范围为：
11
)
1.01(151
.01500)1()1(max 0=-??=-?=-?=
s n s n s n s n D N N N
1-5 某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min ，要求系统的静差率%2≤s ，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解：因为：
10150
1500
min max ===
n n D ，
所以系统允许的静态速降：
min
/06.3)02.01(1002.01500)1()1(max r s D s n s D s n n N N =-??=-=-=
?
又：
K n n op
cl +?=
?1，N cl n n ?=?，min /100r n op =? 故闭环系统的开环放大倍数：
68.31106.3100
1=-=
-??=
cl
op n n K
1-6 某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8r/min ，如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？ 解：因为：
)
1(K C RI n e d cl +=
?
所以：
128)151(8)1(=+?=+?=K n C RI cl e
d
K=30时，电动机在额定负载下的速降为：
min
/13.430
1128
)1(r K C RI n e d cl =+=+=
?
又因为：
)
1(s n s n D N N -?=
所以在同样静差率要求下，且N
n 不变，D 的变化只与N
n ?有关，即调速范围D 扩
大了8/4.13=1.49倍。
1-7 某调速系统的调速范围D=20，额定转速
min
/1500r n N =，开环转速降落
min
/240r n Nop =?，若要求系统的静差率由10%减少到5%，则系统的开环增益将
如何变化？
解：当静差率s=10%时，
min
/33.8)1.01(201
.01500)1(r s D s n n N N =-??=-=
?
8.27133.8240
1=-=
-??=
cl
op n n K
当静差率s=5%时，
min
/95.3)05.01(2005.01500)1(r s D s n n N N =-??=-=
?
8.59195.3240
1=-=
-??=
cl
op n n K
因此，若要求系统的静差率由10%减少到5%，则系统的开环增益将从27.8变化到59.8。
1-8 转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？ 答：（1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征：
① 只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。 ② 抵抗扰动，服从给定。
③ 系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
（2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。
（3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比会改变转速，因为反馈信号与给定信号的比较值发生了变化，破坏了原先的平衡，调速系统就要继续动作，使反馈信号与给定信号达到新的平衡为止。
（4）如果测速发电机的励磁发生了变化，系统没有克服这种干扰的能力。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。
1-9 在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力？为什么？
答：当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时，系统对其均有调节能力。当测速发电机励磁各量发生变化时，系统没有调节能力。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。
1-10 V-M 系统，电动机参数为：N
P =2.2kW ，N U =220V,N I
=12.5A,N n =1500r/min,
电枢电阻
a
R =1.2Ω，整流装置内阻
rec
R =1.5Ω，触发整流环节的放大倍数
s
K =35。
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
op
n ?和调速要求所允许的闭环静态速降
cl
n ?。
（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）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ,则转速负反馈系数α应该是多少？
（4）计算放大器所需的放大倍数。 解：（1）先计算电动机的电动势系数：
C e =
N
a
N N n R I U -=15002
.15.12220?-=0.137r V min/?
故开环系统的静态速降
op
n ?=
e
N C RI =
()137
.05
.125.12.1?+=246.35r/min
调速要求所允许的闭环静态速降
cl n ?=()s D s n N -1≤()%10120%
101500-??=8.33r/min
(2)系统的原理图如下：
系统静态结构框图如下：
(3)当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N , 则转速负反馈系数：
α≈N n n U *
=150015
=0.01r V min/?
(4) 闭环系统的开环放大系数K=1-??cl op
n n =1
33.835.246-=28.57
放大器所需放大倍数K p =e s C K K /α=137.0/3501.057
.28?=11.18，取K p =12
1-11 在题1-10的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流
N
dbl I I 2≤，临界截止电流
N
dcr I I 2.1≥，应该选用多大的比较电压和电流反馈采
样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3，如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构框图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？
解：
N
s
com n dbl
I R U U I 2*
≤+=
N s
com
dcr I R U I 2.1≥=
所以 V
U com 5.22=，
Ω
=5.1s R
因为主电路总电阻V R 7.25.12.1=+=，要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3，即要求电流反馈采样电阻不超过Ω9.0，而求得的Ω
=5.1s R ，需
要增加电流反馈放大器。
系统原理图如下：
系统静态结构框图如下：？
因为
s
R 不能超过Ω9.0，令Ω=9.0s R ，故有
V I U N com 5.132.19.0'
=?= 所以电流反馈放大系数为
67.15
.135
.22'
==
=
com
com
U U β
这时的电流反馈采样电阻
Ω
=9.0s R ，比较电压
V U com 5.13'= 1-12 某调速系统原理图见教材P51，1-58，已知数据如下：电动机；
kW
P N 18=，
V U N 220= ，
A
I N 94=，
min
/1000r n N =，
Ω
=15.0a R ，整流装置内阻
Ω
=3.0rec R ，触发整流环节的放大倍数
40
=s K 。最大给定电压
V U nm 15*
=，当主电路电流达到最大值时，整定电流反馈电压
V
U im 10=。
设计指标：要求系统满足调速范围D=20，静差率s ≤10%，
N dbl I I 5.1=,N
dcr I I 1.1=。试画出系统的静态结构框图，并计算：
（1） 转速反馈系数α。 （2） 调节器放大系数
p
K 。
（3） 电阻1R 的数值。（放大器输入电阻
Ω
=k R 200）
（4） 电阻2R 的数值和稳压管VS 的击穿电压值。
解：（1）因为
αN N nm n U U =≈m ax *
所以r
V n U N nm min/015.0100015*
?===α
系统静态结构框图如下：？
（2）电动机的电动势系数为
r
V n R I U C N a N N e min/2059.01000
15
.094220?=?-=-=
开环系统的静态速降为
min
/44.2052059
.0)
3.015.0(94)(r C R R I n e rec a N op =+?=+=
?
闭环系统的静态速降为
min
/56.59.0201.01000)1(r s D s n n N cl =??≤-=
?
闭环系统的开环放大系数为
9.35156.544
.2051=-≥
-??=
cl
op n n K
调节器放大系数为
3
.122059.0/40015.09.35/=?==
e s p C K K K α，取13=p K
（3）取
Ω
=k R 200，则
Ω
=?==k R K R p 260132001
（4）求解2R 的核心应放在运放上，利用虚地点求解电流：
1200*
R U R U U R U R U c
br i n n =---
?
2603.71020152c
U R =--……①
对特殊点：当电机堵转时，0=n ,故
=n U ，；
且此时，电枢回路中
dbl
I I I ==m ax
又N
dbl I I 5.1= ,
s
dm s d c K R I K U U 总==
将上式带入①式即可得到： Ω=k R 58.32 当VS 被击穿时，β
?=dcr VS I U
又
V
U im 10=，
im
dbl U I =?β，
N
dbl I I 5.1=，
N
dcr I I 1.1=
所以，V
U VS 34.7=
1-13 在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时系统是否有调节作用，为什么？ ① 放大器的放大系数Kp ；② 供电电网电压； ③ 电枢电阻R a ； ④ 电动机励磁电流； ⑤ 电压反馈系数γ。
答：当放大器的放大系数、供电电网电压、电枢电阻、电动机励磁电流发生变化时，系统有调节作用， 当电压反馈系数γ发生变化时，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。
1-14 有一个V-M 系统，已知：电动机：
kW
P N 8.2=，
V
U N 220=，
A
I N 6.15=，
min /1500r n N =,Ω=5.1a R ,整流装置内阻Ω
=1rec R ，触发整流环节的放大倍数35
=s K 。
（1）系统开环工作时，试计算调速范围30=D 时的静差率s 值。 （2）当30=D ，%10=s 时，计算系统允许的稳态速降。
（3）如组成转速负反馈有静差调速系统，要求30=D ，%10=s ，在
V U n 10*
=时N
d I I =，
N
n n =，计算转速负反馈系数α和放大器放大系数
p
K 。
（4）如将上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统，仍要求在
V U n 10*=时，
N
d I I =，
N
n n =，并保持系统原来的开环放大系数K 不变，试求在30=D 时的
静差率。
解：（1）先计算电动机的电动势系数：
r V n R I U C N a N N e min/1311.015005
.16.15220?=?-=-=
则开环系统的额定速降：
min
/48.2971311.0)
15.1(6.15)(r C R R I n e rec a N op =+?=+=
?
所以系统开环工作时，调速范围30=D 时的静差率：
856
.048
.29730150048
.29730=?+?=
?+?=
op
N op n D n n D s
（2）当30=D ，%10=s 时，系统允许的稳态速降
min
/56.5)1.01(301
.01500)1(r s D s n n N N =-??=-=
?
（3）在
V U n 10*=时N d I I =，N n n =，转速负反馈系数α为 007
.0150010*
==≈N n n U α
闭环系统的开环放大系数为
5.5215
6.548
.2971=-=
-??=
cl
op n n K
调节器放大系数
p
K 为
09
.281311
.0/35007.05.52/=?==
e s p C K K K α，取29
=p K
（4）在电压负反馈有静差调速系统中，
m in
/73.1801311.06
.155.1)2.521(1311.06.151)1(r Ce I R K Ce I R n d a d rce cl =?++??=++=
?
故当
V U n 10*=时N d I I =，N n n =，并保持原开环放大系数K 不变，在
30=D 时n min =50r/min ，静差率：
783
.05073.18073
.180min
=+=
+??=
n n n s N N
1-15 在题1-10的系统中，主电路电感mH L 50=,系统运动部分飞轮惯量
226.1m N GD ?=，整流装置采用三相零式电路，试判断按题1-10要求设计的转速
负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数K 是多少？
解：计算系统中各环节的时间常数：
电磁时间常数
s H R L T l 0185.0)5.12.1(05.0=Ω+==
机电时间常数
s
s C C R GD T m
e m 064.0137
.030
137.0375)
5.12.1(
6.13752=???+?=
=π
对于三相零式电路（即三相半波整流电路），晶闸管装置的滞后时间常数为
s
T s 00333.0=
为保证系统稳定，开环放大系数应满足稳定条件：
K ＜86
.2200333.00185.000333.0)00333.00185.0(064.0)(2
2=?++?=++s l s s l m T T T T T T 而题1-10中计算得到的闭环系统的开环放大系数为
K=1-??cl op
n n =1
33.835.246-=28.57＞22.86 因此，此转速负反馈系统不能稳定运行。
1-16 为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压0=?U 时，调节器的输出电压是多少？它取决于那些因素？
答：在动态过程中，当
n
U ?变化时，只要其极性不变，即只要仍是
*
n
U ＞
n
U ，积
分调节器的输出c U 便一直增长；只有达到
n
n U U =*
，0
=?n U 时，c U 才停止上升；
不到
n
U ?变负，c
U 不会下降。特别要注意的是，当
=?n U 时，
c
U 并不是零，
而是一个终值
cf
U ；如果n
U ?不再变化，这个终值便保持恒定而不再变化，这是
积分控制的特点。因此，积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。
当积分调节器的输入偏差电压0=?U 时，调节器的输出电压c U
不是零，而
是一个终值cf
U ，它取决于输入偏差量的全部历史。
1-17 在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？并说明理由。
答：转速的稳态精度还受给定电源和测速发电机精度的影响，因为系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度，
n
U U n n α==*
。例如，若给定应为15V ～1500转；
当给定发生错误为13V 时，转速n 不为1500转。当反馈检测环节的精度不准时，即α有误差时，转速n 也不为1500转。
1-18 采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是否有静差？为什么？试说明理由。
答：稳态运行时的速度有静差。因为电压负反馈系统实际上是一个自动调压系统，
所以只有被反馈环包围的电力电子装置内阻引起的稳态速降被减小到K +11
，而
电枢电阻速降e
d a C I R 处于反馈环外，电压反馈无法消除，其大小仍和开环系统一
样。
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 1.对备用电源自动投入装置的基本要求有哪些？ 答：（1）除正常停电操作外的其他任何原因使工作电源消失后，AAT装置都应能动作而将备用电源自动投入。 （2）AAT装置应确保在工作电源断开以后，备用电源方能投入。 （3）确保AA T装置只动作一次。 （4）当工作母线电压互感器因发生回路断线等原因，从而导致虚假的失去电源情况时，AA T装置不应动作。 （5）正常停电操作时，AAT装置不应动作。 （6）当备用电源无电压时，AAT装置不应动作。 （7）应具有将AA T装置投入或退出远行的手段。 （8）应具备反映工作母线电压互感器回路断线和AAT装置动作的信号。 2.请分别说明重合闸前加速和后加速的特点与应用范围。 答：前加速特点：前快后慢；应用范围：35KV及35KV以下由发电厂或重要变电所引出直配线路上。 后加速特点：前慢后快；应用范围：35KV以上电压等级网络中及对重要负荷供电的送电线路上。 3.自动准同步装置发合闸脉冲为什么需要导前时间？断路器合闸脉冲导前时间主要考虑什么因素？ 答：为了保证并列断路器主触头在闭合瞬间时的相角差在0°附近；导前时间应等于并列断路器的合闸时间。 4.什么是强行增磁、强行减磁？强励倍数是多少？（答案不确认对不对） 答：强行增磁就是指在电力系统发生短路事故时，使发电机电压降低到80%~85%时，从提高电力系统稳定性和继电保护动作灵敏度出发，由励磁系统迅速将发电机励磁电流增至最大值。作用：①提高电力系统的暂态稳定性②加快故障切除后的电压恢复过程③提高继电保护的动作灵敏度④改善异步发电机的启动条件。 强行减磁是当发电机突然卸载后，由于转速上升，引起发电机电压急剧升高时，由励磁系统迅速将发电机励磁电流减至最小值。作用：①发电机甩负荷时，机组过速，使发电机电压升高，可能危及发电机定子绝缘，强行减磁能迅速将电压降至空载电压②在灭磁开关跳闸时，直流励磁机甩负荷，又可能在换向器上产生过电压，通过强行减磁能够迅速降低励磁电流。 强励倍数是1.2~2倍。 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 《电力拖动自动控制系统》参考答案： 第一章 一、填空题： 1.答案：静止可控整流器直流斩波器 2.答案：调速围静差率. 3.答案：恒转矩、恒功率 4.答案：脉冲宽度调制 二、判断题： 答案：1.×、2. √、 三、问答题： 1.答案：生产机械的转速n与其对应的负载转矩T L的关系。1.阻转矩负载特性； 2.位转矩负载特性； 3.转矩随转速变化而改变的负载特性，通风机型、恒功率、转矩与转速成比例； 4.转矩随位置变化的负载特性。 2.答案：放大器的放大系数K p，供电电网电压，参数变化时系统有调节作用。电压负反馈系统实际上只是一个自动调压系统，只有被反馈环包围部分参数变化时有调节作用。 3.答案：U d减少，转速n不变、U d增加。 4.答案：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围。当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比，称作转差率。静态速降值一定，如果对静差率要求越严，值越小时，允许的调速围就越小。 5.答案：反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。系统能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用。但完全服从给定作用。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。可见，测速发电机的励磁量发生变化时，系统无能为力。 6.答案：采用比例积分调节器的闭环调速系统是无静差调速系统。积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，原因是积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历史。可以实现无静差调速。 四、计算题： 1.答案：开环系统的稳态速降：354.33r/min；满足调速要求所允许的稳态速降：8.33r/min；闭环系统的开环放大系数：41.54 2.答案：42.5N?M， 3.41N?M 3.答案：T=62.92N?M，n=920r/min，cosФ=0.78 4.答案：α=0。时n0=2119r/min, α=30。时n0=1824r/min，α=31.1。，cosФ=0.82，s=0.0395。 5.答案：D=4.44，s=0.048，Δn=5.3r/min。 6.答案：系统允许的稳态速降：3.06r/min，开环放大系数：31.7 7.答案：系统的开环放大系数从4.7变为17.9 8.答案：s=0.86，Δn cl=5.56r/min，K p=27.8，α=0.0067V?min/r。 9.答案：调速围D=10，允许静差率s=10%。 10.答案：允许的静态速降Δn cl=3.06r/min，闭环系统的开环放大系数K=31.7。 第二章 一、填空题： 1.跟随抗扰环ACR 外环ASR 2.典型Ⅰ型典型Ⅱ型 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 精品文档 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? 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 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。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？ 答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？ 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许） 允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2=12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如 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 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 ） 习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不 变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？ 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压* 8.8u U V =、比例调节器 放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈 系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）*(1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??= (2) 8.8215264d U V =??=,开环输出电压是闭环的22倍 (3) *(1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???= 2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解： 1）()s n s n D N N -?=1/ 2）()7.31106.3/1001/=-=-??=cl op n n K 习 题 二 2.2 系统的调速围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速围有多大？系统允许的静差率是多少？ 解：1）调速围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机 60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18 Ω,Ce=0.2V ?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 2.7 某闭环调速系统的调速围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解： 1）()s n s n D N N -?=1/ 1015002%/98%N n =??? 15002%/98%10 3.06/min N n r ?=??= 2.9 有一V-M 调速系统：电动机参数P N =2.2kW, U N =220V, I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。要求系统满足调速围D=20，静差率S<=10%。 （1）计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。 （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图。 （3）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数 α应该是多少？ （4）计算放大器所需的放大倍数。 解：（1） ()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a e e n U I R C C V r =-??=-?== ()//12.5 3.3/0.134307.836/min N N e op N e n U I R C n I R C r ∑∑=-???=?=?= ()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ?=-=?=（） 所以，min /33.8r n cl =? （2） 1、与正弦整步电压最小值所对应的相角差定等于() A、0度 B、90度 C、180度 D、270度 正确答案:A 2、与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于() A、0 B、1 C、-1 D、2 正确答案:A 3、调差系数δ>0时为()调差系数 A、正,下倾 B、负,下倾 C、正,上翘 D、负,上翘 正确答案:A 4、发电机并列操作中,当相角差较小时,冲击电流主要为() 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 正确答案:A 5、准同步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% 正确答案:B 6、电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的()特性。 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 正确答案:B 7、能够有效地提高系统稳定的功率极限的装置有（） A、调速器 B、变压器 C、继保装置 D、励磁调节器 正确答案:B 8、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 正确答案：B 9、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（） 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 正确答案:C 10、我国电力系统220KV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、单相接地短路 D、两相接地短路 正确答案:C 11、为防止断路器多次重合于永久性故障,重合闸装置接线中设置了() A、方向继电器 B、差动继电器 C、防跳继电器 D、阻抗继电器 正确答案:C 12、单侧电源线路的自动重合闸的主要特点是() A、存在同步问题 B、能存在可能不存在同步问题 《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： ① >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； ②<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； ③=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； ③保证较高的安全水平； 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 、U 、δ G=fX G=UX e=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； ②保证系统运行的经济性；④保证提供强有力的事故处理措施。 《电力系统自动装置(Ⅰ)》第二次作业答案 一、单项选择题。本大题共20个小题，每小题 2.0 分，共40.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.我国国家标准规定电网的频率最多不超过（ B ） A.0.5Hz B.0.4Hz C.0.3Hz D.0.2Hz 2.同步发电机并列条件的根本判别标准是( C ) A.电压不变 B.频率不变 C.合闸冲击电流为零 3.准同期并列装置可分为恒定越前时间和 ( D ) A.恒定越前功率 B.恒定越前频率 C.恒定越前电压 D.恒定越前相角 4.线性整步电压( A ) A.只反映相角差 B.与电压幅值有关 C.与系统频率和电压有关 D.决定合闸电压 5.电力系统频率升高时，负荷吸收的有功功率( C ) A.不变 B.降低 C.升高 D.无法判断 6.双电源线路配置重合闸装置除满足基本要求外，还应考虑 ( D ) A.电压幅值 B.有功功率匹配 C.无功功率匹配 D.同步问题 7.励磁功率单元向同步发电机转子提供 ( A ) A.励磁电流 B.有功功率 C.系统频率 D.初始相位角 8.励磁系统提高电网暂态稳定性的条件之一是( D ) A.功率恒定 B.电压恒定 C.惯性时间长 D.惯性时间短 9.电力系统中同步发电机励磁系统的强励倍数一般为 ( B ) A.1---1.5 B. 1.6---2 C.2----2.5 D. 2.6----3 10.三峡等大型水力发电机组的励磁主要采用( C ) A.直流励磁机 B.交流励磁机 C.静止励磁 D.旋转励磁 11.大型发电机的励磁回路通常采用整流方式为( A ) A.三相桥式不可控整流 B.三相桥式半控整流 C.三相桥式全控整流 D.单相桥式不可控整流 12.小型机组的励磁调节方式一般为( B ) A.微分调节 B.比例调节 C.比例微分调节 D.比例积分调节 13.12脉波桥式整流电路的整流元件数为( B ) A. 6 B.12 C.18 D.24 14.并列断路器两侧的频率差称为( A ) A.滑差角频率 B.瞬时频率 C.实时频率 D.额定频率 15.不存在同步问题的重合闸是( D ) A.多端电源重合闸 第一章备用电源和备用设备的自动投入 一、名词解释 1、备用电源和备用设备自动投入装置是当工作电源或工作设备因故障被断开以 后，能迅速自动地将备用电源或备用设备投入工作，使用户不致于停电的一种装置，简称AAT装置。 2、明备用指正常情况下有明显断开的备用电源或备用设备或备用线路的备用方 式。 3、暗备用指正常情况下没有明显断开的备用电源或备用设备，而是工作在分段母 线状态，靠分段断路器取得相互备用的备用方式。 4、用于发电厂厂用电源的AA T装置在切换时，若母线失电时间在0.3秒以内称为 “快速切换”。 5、用于发电厂厂用电源的AA T装置在切换时，若母线矢电时间在1へ1.5秒以内 称为“慢速切换”。 二、问答题 1、答：AAT装置的作用是当工作电源或工作设备因故障被断开后，能自动迅速地将备用电源或备用设备投入工作，或将负荷切换到备用电源上。AA T装置可提高供电可靠性，节省建设投资，简化继电保护，限制短路电流，提高母线残余电压，是一种提高对拥护不间断供电的经济且有效的技术措施，因此作为电力系统的一种安全自动装置，得到广泛应用。 2、答：AA T装置应满足如下基本要求： （1）应保证在工作电源或工作设备彻底断开以后，才投入备用电源或备用设备。（2）工作母线无论任何原因失去电压时，AAT装置均应动作。 （3）AA T装置应保证只动作一次 （4）发电厂厂用电源的AA T装置，应同时满足几个工作电源的备用要求。即一个备用电源能够同时替代几个工作电源或当两个///////// （5）发电厂厂用电源的AA T装置，应满足切换方式的要求。即在条件可能时，可采用带有同步检定的快速切换方式；也可采用带有母线残压闭锁的快速切 换方式。 （6）应校验备用电源或备用设备自动投入时过负荷和电动机自起动情况，如果负荷超过允许限度或不能保证电动机自起动时，应有AAT装置动作于自动减 负荷。 （7）如果AAT装置将备用电源或备用设备投于故障，应使其保护加速动作。（8）AA T装置的动作时间以使负荷的停电时间尽可能短为原则，以减少电动机的自起动时间。但故障点应有一定的去游离时间，以保证装置动作成功。（9）当备用电源无电压时，AA T装置不应动作。 3、答：主要是为了提高AAT装置动作的成功率，即防止将备用电源或备用设备投于故障元件上，造成AA T装置投入失败，甚至扩大故障，加重设备的损坏。 4、答：首先，AAT动作时间应尽可能使负荷停电时间短为原则，这对电动机自起动是有利的。其次，停电时间过短，电动机残压可能较高，AAT装置动作时会产生过大的电力和冲击力矩，导致电动机损伤，一般，装有高压大容量惦记的厂用电母线，中断电源的时间应在1S以上，对于低压电机，因转子电力衰减极快，这个问题不太突出。第三，为使AA T装置动作成功，其动作时间应大于故障点电弧熄灭去游 1发电机准同期并列的实际条件：频差≤（0.2%~0.5%）Fn,压差≤（5%~10%）Un,相位角≤（5°~10°） 2在发电厂，发电机出口断路器，发电机双绕组变的出口断路器和三绕组变的三侧断路器可作同步点。 3准同期并列装置主要由频率差控制单元、电压差控制单元、合闸信号控制单元组成，其中合闸信号控制单元是同期并列装置的核心部件。 4同步发电机的励磁系统主要由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。 5对同步发电机，当励磁电流保持不变时，造成端电压下降的主要原因是无功电流增大。 6同步发电机的励磁方式包括自励和他励，其中静止电源供电属于自励式励磁方式。 7在三相半控整流桥正常工作时，触发脉冲的间隔为120°电度角，全控为60 8在调整系统频率时，除保证电力系统频率的偏差一般不得超过±0.2Hz,还要求在满足安全运行的约束条件下，实现发电机组之间负荷的经济分配。 9正调差特性的发电机用于直接在公共母线上并联运行，负调差特性的发电机用于经升压变压器在高压母线上并联运行，负调差特性的发电机不能参与在公共母线上并联运行。 10同步发电机的励磁调节方式分别是按电压偏差的反馈型调节和按定子电流、功率因数的补偿型调节，电压调节器经历了机电型、电磁型及电子型等发展阶段。 11α＜90°时，三相全控桥工作在整流状态，将交流转为直流。 90°＜α＜180°时，三相全控桥工作在逆变状态，将直流转为交流。 12励磁调节器最基本的功能是调节发电机的端电压，常用的励磁调节器是比例式调节器。 13发电机励磁控制系统调节特性分为：G 的固有调节特性和A VR 的静态特性。 14恒定越前时间：在G U .与X U .两相两重合之前恒定时间YJ t 发出合闸信号。 15整步电压：自动并列装置检测并列条件的电压。 16低频减载：当电力系统因事故而出现严重的有功功率缺额时，切除部分负荷，以使系统频率恢复到可以安全运行的水平以内。 17负荷的频率调节效应：当系统内机组的输入功率∑Pti 和负荷功率间失去平衡时，系统负荷也参与了调节作用，它的特性有利于系统中的有功功率在另一频率值下重新平衡。用负荷的频率调节效应系数* **=df dP K L L 来衡量. ,其决定于负荷的性质。 18调速器分为：机械液压调速器、功率—频率电液调速器、数字式电液调速器。 19运行电厂分为调频厂、调峰厂和带基本负荷的发电厂三类。 20电力系统自动调频方法有比例调节、积分调节、微分调节。 21增加人工稳定区域可提高发电机输送功率极限或提高系统的稳定储备。 22同步发电机励磁自动调节在电力系统正常运行中的作用： ① 电压控制：负荷波动→电压波动→维持电压水平 ② 控制无功功率的分配：改变Ieq →改变机组的无功功率和功率角δ ③ 提高同步发电机并联运行的稳定性：改变Ieq →改变Eq 值来改善系统稳定性 ④ 改善电力系统运行条件 ⑤ 水轮发电机组要求实行强行减磁 23三种桥式整流电路在发电机的励磁系统中的主要任务是将交流电压整流成直流电压供给发电机励磁绕组或励磁机的励磁组。 电路结构的主要区别：三相桥式不可控整流电路整流元件全为二极管；三相桥式半控整流电路整流二极管V2、 V4、 V6是共阳极连接,晶闸管VS1 、VS3 、VS5是共阴极连接,电力系统自动装置
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