电气123班自动装置复习思考题答案

复习思考题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。

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。

⾃动装置复习思考题答案详解1.电⼒系统⾃动装置主要有哪两种类型？⾃动操作⾃动调节2.⾹农采样定理对采样频率如何要求？3.同步发电机并列的理想条件。

同步发电机并列的理想条件：fG=fX、UG=UX、δe=04.什么是并列？⼀台发电机组在投⼊系统运⾏之前，它的电压UG与并列母线电压UX的状态量往往不相等，需要对待并发电机组进⾏适当的调整，使之符合并列条件后才允许短路器QF合闸作并⽹运⾏。

5.同步发电机并列操作的意义是什么？电⼒系统的容量在不断增⼤，同步发电机的单机容量也越来越⼤，不恰当的并列操作将导致严重后果。

因此，对同步发电机的并⽹操作进⾏研究、提⾼并列操作的准确度与可靠性，对于系统的可靠运⾏具有很重要的现实意义。

6.⾃动准同步合闸控制电路主要组成部分？频率差控制单元电压差控制单元合闸信号控制单元7.在电⼒系统正常运⾏情况下，⼀般采⽤什么⽅法将发电机组投⼊运⾏？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。

8.什么是准同期并列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，如果在理想情况下，使发电机的出⼝开关合闸，则在发电机定⼦回路中的环流将为零，这样不会产⽣电流和电磁⼒矩的冲击。

9. 只存在相⾓差时，合闸冲击电流的主要成份是什么？有功分量10.什么是滑差电压？当系统频率和发电机频率不相等时,系统电压和发电机电压瞬时值之差通常称为滑差电压。

11.什么是励磁系统供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。

12.同步发电机励磁系统主要由什么组成？各部分基本部件是什么？P5313.正弦整步电压最⼩值所对应的相⾓差为多少？014.三相半控桥式整流电路输出电压波形连续的控制⾓范围是多少？30-6015.三相全控桥式整流电路在整流状态如何⼯作？⾓度⼩于90度，输出平均电压UD为正。

16.三相全控整流，定义α控制⾓，β逆变⾓，β与α的关系是什么？Β=180-α17.全波线性整步电压⽣成电路⼀个正弦交流周期⾥，可以输出⾼电平脉冲数有多少个？618.对发电机强励的基本要求是什么?(1)强励顶值电压⾼；(2)励磁系统响应速度快；19.已知某发电机额定励磁电压为500V，对应控制⾓α=65°，当逆变灭磁时，取逆变⾓β=35°，求此时逆变电压Uf为多⼤？公式U=1.35Upcosα得500=1.35Upcos65,Up=876V, β=180-α=35,α=145 ,Uf=1.35*876*cos145= —968.7V20.某发电机由三相桥式全控电路供给励磁电流，整流电源线电压有效值为380伏，当控制⾓=60时⼯作于额定励磁电压，⽽在强励时控制⾓=30。

电力系统自动装置复习题参考答案绪论复习思考题1、简述电力系统自动装置作用。

答：电力系统自动装置是保证电力系统平安运行、稳定运行、经济运行与防止电力系统发生大面积故障自动控制保护装置。

2、电力系统自动装置有哪些功能？答：电力系统自动装置功能主要有：〔1〕配合继电保护装置提高供电可靠性；〔2〕保障电网平安运行，防止故障进一步扩大；〔3〕保证电能质量，使电力系统稳定运行与经济运行。

3、电力系统自动装置有哪些类型？答：电力系统自动装置有自动操作型与自动调节型。

而自动操作型又可分为正常操作型与反事故操作型。

第一章复习思考题1、AAT装置有何用途？答：备用电源与设备自动投入装置作用是在当工作电源因故障被断开后，能自动、迅速地将备用电源或设备投入工作或将用户切换到备用电源上，使负荷不至于停电一种自动装置，保证用户供电可靠性与电力系统平安运行。

2、对AAT装置有哪些根本要求？答：AAT装置应满足以下根本要求：(1)保证工作电源或设备断开后，备用电源或设备才能投入；(2)工作母线突然失压时AAT应能动作；(3)AAT装置应保证只动作一次；(4)发电厂用AAT装置运行方式应灵活；(5)应校验AAT动作时备用电源过负荷情况；(6)备用电源投于故障时应使其保护加速动作；(7)AAT装置动作过程应使负荷中断供电时间尽可能短。

3、为什么要求AAT装置只能动作一次？答：当工作母线发生持续性短路故障或引出线上发生未被出线断路器断开持续性故障时，备用电源或设备第一次投入后，由于故障仍然存在，继电保护装置动作，将备用电压或设备断开。

此后，不允许再次投入备用电压或设备，以免对系统造成不必要冲击，因此，AAT装置只能动作一次。

4、简述明备用与暗备用含义。

答：明备用方式是指备用电源在正常情况下不运行，处于停电备用状态，只有在工作电源发生故障时才投入运行备用方式。

暗备用方式是指两个电源平时都作为工作电源各带一局部自用负荷且均保存有一定备用容量，当一个电源发生故障时，另一个电源承当全部负荷运行方式。

⾃动装置复习（含答案）⼀、问答题1.同步发电机组并列时应遵循的原则。

原则：（1）发电机并列瞬间，冲击电流尽可能⼩，瞬时最⼤值不应超过允许值。

（2）发电机组并⼊电⼒系统后，应能迅速进⼊同步运⾏状态。

2.进⾏并列操作最理想的条件条件：（1）断路器两侧电压⼤⼩相等（2）频率相等（3）相⾓差为零。

3.准同步并列的过程。

过程：先给待并发电机加励磁，使发电机建⽴起电压，调整发电机的电压和频率，在接近同步时，合上并列断路器，使发电机并⼊电⼒系统。

4.同步发电机准同期并列时，冲击电流产⽣的直接原因，并列后能快速进⼊同步的条件。

原因：电压差，相位差。

条件：频差在⼀定范围内。

5.⾃动准同装置⼀般应具备的功能。

功能：（1）检测待并两侧的压差及频率是否复合并列条件，若满⾜发合闸命令，在相⾓差为零瞬间使断路器合闸。

（2）当不满⾜时，对发电机发调速，调频，加快⾃动并列。

6.准同期并列中频差⼤⼩频差⽅向测量的⽬的，对准同期并列装置发出调频脉冲的宽度、发出区间的要求，当频差过⼩是采取的措施，发出的调速脉冲作⽤于什么设备。

⽬的：确定调频脉冲的宽度及性质。

要求：宽度与频差成正⽐，发出区间0°~180°。

措施：发增速脉冲。

设备：调速器。

7.准同期并列中压差⼤⼩和⽅向测量的⽬的，准同期并列中对调压脉冲，要求，调压脉冲输出作⽤于什么设备。

⽬的：确定调压脉冲的⼤⼩及性质；要求：调压脉冲宽度与压差成正⽐，作⽤于AER8.恒定导前时间的取值及原因。

原因：电压相位为零时断路器主触头刚好合上；取值：等于断路器的合闸时间。

9.导前时间脉冲形成条件。

条件：1⾓度￠应在180°~360°；2￠<=10°3压差满⾜条件4频差满⾜条件10.对于单电源线路三相⼀次重合闸，在哪些情况下不会动作，哪些情况应该启动？不会动作：a.⼿动分闸或者遥控分闸时b.AFL动作跳闸，低电压保护动作跳闸，过负荷保护动作跳闸，母线保护动作跳闸c.当选择检⽆压或检同期时电压互感器⼆次断线。

《电力系统自动装置》复习题参考答案绪论复习思考题1、简述电力系统自动装置的作用。

答：电力系统自动装置是保证电力系统安全运行、稳定运行、经济运行和避免电力系统发生大面积故障的自动控制保护装置。

2、电力系统自动装置有哪些功能？答：电力系统自动装置的功能主要有：（1）配合继电保护装置提高供电的可靠性；（2）保障电网的安全运行，防止故障的进一步扩大；（3）保证电能质量，使电力系统稳定运行和经济运行。

3、电力系统自动装置有哪些类型？答：电力系统自动装置有自动操作型和自动调节型。

而自动操作型又可分为正常操作型和反事故操作型。

第一章复习思考题1、装置有何用途？答：备用电源和设备自动投入装置的作用是在当工作电源因故障被断开后，能自动、迅速地将备用电源或设备投入工作或将用户切换到备用电源上，使负荷不至于停电的一种自动装置，保证用户供电的可靠性和电力系统安全运行。

2、对装置有哪些基本要求？答：装置应满足以下基本要求：(1)保证工作电源或设备断开后，备用电源或设备才能投入；(2)工作母线突然失压时应能动作；(3)装置应保证只动作一次；(4)发电厂用装置运行方式应灵活；(5)应校验动作时备用电源过负荷情况；(6)备用电源投于故障时应使其保护加速动作；(7)装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。

3、为什么要求装置只能动作一次？答：当工作母线发生持续性短路故障或引出线上发生未被出线断路器断开的持续性故障时，备用电源或设备第一次投入后，由于故障仍然存在，继电保护装置动作，将备用电压或设备断开。

此后，不允许再次投入备用电压或设备，以免对系统造成不必要的冲击，因此，装置只能动作一次。

4、简述明备用和暗备用的含义。

答：明备用方式是指备用电源在正常情况下不运行，处于停电备用状态，只有在工作电源发生故障时才投入运行的备用方式。

暗备用方式是指两个电源平时都作为工作电源各带一部分自用负荷且均保留有一定的备用容量，当一个电源发生故障时，另一个电源承担全部负荷的运行方式。

电力系统自动装置原理附录思考题答案第一部分 自动装置及其数据的采集处理1-1．采用式1-13对电流进行分解，0a 、n a 、n b 的物理意义分别是什么？ 【答案提示】0a ：直流分量；n a ：n 次谐波分量的实部；n b ：n 次谐波分量的虚部。

1-2．采样的前期处理讨论： 【答案提示】如果正态分布均匀，那么采用4只电阻串联采样的方式要比采用一只电阻采样的精确度高；是用算术平均法进行滤波有两种方式，其一：10~1021a a a a+++= ；其二：2~211a a a +=，2~~312a a a +=，2~~423a a a += (2)~~108a a a +=。

第二种方法只占有3个内存变量，每一次计算结果覆盖了前一次的采样数据，节省内存，另外，第二种方法滤波后的权重比例合理，10a 占权重为50%，更加接近采样的后期，因此计算机采样中经常采用。

第一种方法的权重完全一样，10个采样数据各占10%，另外它需要11个内存变量。

总的来看，第二种方法的误差和实际意义都大于第一种。

第二部分 自动并列2-1．略 2-2．略2-3．已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为：t f cos 1.0501+=Hz ，t f 2sin 1.0502+=Hz ，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。

第二部分 自动并列2-3．已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为：t f cos 1.0501+=Hz ，t f 2sin 1.0502+=Hz ，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。

【答案提示】合闸相角差表达式为：⎩⎨⎧-=-=-==20100212sin 2.0cos 2.0)(22δδδππππδe s e t t f f f 先不考虑提前量，则有：01.02cos 1.0sin 2.0]2sin 2.0cos 2.0[0→++=+-=⎰πππδππδt t dt t t e e251sin 01sin sin 1sin 21sin 212cos sin 222-=⇒=--=+-+=++t t t t t t t 8078.32+=πk t 或6662.02-=πk t8078.31=t ， 5.61692=t ，……考虑时间提前量0.14秒，则调度中心发出合闸信号的时刻可为：3.6678秒，5.4769秒，等等。

《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。

《电力系统自动装置》复习思考题参考答案（第4—7章）第四章复习思考题1．何谓励磁系统？答：供给同步发电机励磁电流的电源与其附属设备统称为励磁系统。

它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。

2．同步发电机自动调节励磁系统的主要任务是什么？答：（1）系统正常运行条件下，维持发电机端或系统某点电压在给定水平；（2）实现并联运行发电机组无功功率的合理分配；（3）提高同步发电机并联运行的稳定性；（4）改善电力系统的运行条件；（5）对水轮发电机组在必要时强行减磁。

3．对同步发电机的自动调节励磁系统的基本要求是什么？答：励磁系统应具有足够的调节容量、励磁顶值电压、电压上升速度、强励持续时间、电压调节精度与电压调节范围，应在工作范围内无失灵区，应有快速动作的灭磁性能。

4．何谓励磁电压响应比？何谓强励倍数？答：通常将励磁电压在最初0.5s内上升的平均速度定义为励磁电压响应比，用以反映励磁机磁场建立速度的快慢。

强励倍数是在强励期间励磁功率单元可能提供的最高输出电压与发电机额定励磁电压之比。

5．同步发电机励磁系统类型有哪些？其励磁方式有哪两种？答：同步发电机励磁系统类型有：直流励磁机系统、交流励磁机系统和发电机自并励系统。

励磁方式分为自励方式和他励方式两种。

6．画出三相全控桥式整流电路，哪些晶闸管为共阳极组，哪些为共阴极组?答：、3、5为共阴组，2、4、6为共阳组。

（第6题）7．三相全控桥式整流电路在什么条件下处于整流工作状态和逆变工作状态？整流和逆变工作状态有何作用？整流和逆变工作状态有何作用？答：三相全控桥式整流电路的控制角α在0°＜α＜90°时，三相全控桥工作在整流状态；当90°＜α＜180°时，三相全控桥工作在逆变状态。

整流状态主要用于对发电机的励磁；逆变状态主要用于对发电机的灭磁。

8．简述自动励磁调节器的工作原理。

答：自动励磁调节器的工作原理如下：根据发电机电压变化，把测得的发电机端电压经调差、测量比较环节与基准电压进行比较，得到正比于发电机电压变化量的，经综合放大环节得到，作用于移相触发环节，控制晶闸管控制极上触发脉冲的变化，从而调节可控输出的励磁电流，使发电机端电压保持正常值。

自动装置复习提纲一、概念1、电力系统自动控制大致可以划分为以下几个不同内容的控制系统：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。

2、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。

3、电力系统自动装置的结构形式：微型计算机系统、工业控制机系统和集散控制系统和现场总线系统。

4、微型计算机系统的硬件组成一般包括：传感器、采样保持器、模拟多路开关、A/D转换器、存储器、通信单元、中央处理器单元和外部设备等。

5、工业控制计算机系统一般由稳压电压、机箱、总线模板和键盘等外部设备接口组成。

6、电力系统自动装置的软件组成有：信号采集与处理程序、运行参数设置程序、系统管理（主控制）程序和通信程序等。

7、采样过程是对连续的信号按照一定的采样间隔，抽取相应的瞬时值。

8、同步发电机并列时应遵循的原则：（1）冲击电流尽可能的小；（2）暂态过程要短9、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。

10、同步发电机励磁控制系统的主要任务：电压控制、控制无功功率的分配和提高同步发电机并联运行的稳定性。

11、励磁系统可以分为：直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统和静止励磁系统。

12、调速器可以分为机械液压调速器和电气液压调速器，按照控制规律划分，又可以分为比例积分调速器和比例-积分-微分调速器。

13、功率-频率电液调速系统主要由转速测量、功率测量、转速和功率给定环节、电液转换和液压系统构成。

14、电力系统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。

15、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。

16、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；发生频率崩溃现象；发生电压崩溃现象。

二、问答题1、请画出集散控制系统（DCS）和现场总线系统（FCS）的结构框图，并叙述二者各自的特点。

考题答案考题答案电力系统自动装置原理附录思考题答案第一部分 自动装置及其数据的采集处理1-1．采用式1-13对电流进行分解，0a 、n a 、n b 的物理意义分别是什么？【答案提示】0a ：直流分量；n a ：n 次谐波分量的实部；n b ：n 次谐波分量的虚部。

1-2．采样的前期处理讨论：【答案提示】如果正态分布均匀，那么采用4只电阻串联采样的方式要比采用一只电阻采样的精确度高；是用算术平均法进行滤波有两种方式， 其一：10~1021a a a a +++= ； 其二：2~211a a a +=，2~~312a a a +=，2~~423a a a +=……2~~108a a a +=。

第二种方法只占有3个内存变量，每一次计算结果覆盖了前一次的采样数据，节省内存，另外，第二种方法滤波后的权重比例合理，10a 占权重为50%，更加接近采样的后期，因此计算机采样中经常采用。

第一种方法的权重完全一样，10个采样数据各占10%，另外它需要11个内存变量。

总的来看，第二种方法的误差和实际意义都大于第一种。

第二部分 自动并列2-1．略2-2．略2-3．已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为：t f cos 1.0501+=Hz ，t f 2sin 1.0502+=Hz ，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。

第二部分 自动并列2-3．已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为：t f cos 1.0501+=Hz ，t f 2sin 1.0502+=Hz ，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。

【答案提示】合闸相角差表达式为：先不考虑提前量，则有：8078.32+=πk t 或6662.02-=πk t 8078.31=t ， 5.61692=t ，……考虑时间提前量0.14秒，则调度中心发出合闸信号的时刻可为：3.6678秒，5.4769秒，等等。