電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理課后答案

電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理附錄思考題答案

第一局部自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理

1-1.采用式1-13對電流進(jìn)行分解，人、*、2的物理意義分別是什么？

【答案提示】

〃o：直流分量；*：〃次諧波分量的實(shí)部；，：〃次諧波分量的虛部。

1-2.采樣的前期處理討論；

【答案提示】

如果正態(tài)分布均勻，那么采用4只電阻串聯(lián)采樣的方式要比采用一只電阻采樣的精確度高;

是用算術(shù)平均法進(jìn)行濾波有兩種方式，

其二：4

第二種方法只占有3個(gè)內(nèi)存變量，每一次計(jì)算結(jié)果覆蓋了前一次的采樣數(shù)據(jù)，節(jié)省內(nèi)存，另外，第

二種方法濾波后的權(quán)重比例合理，《°占權(quán)重為50%,更加接近采樣的后期，因此計(jì)算機(jī)采樣中經(jīng)常采

用。第一種方法的權(quán)重完全一樣，10個(gè)采樣數(shù)據(jù)各占10%，另外它需要11個(gè)內(nèi)存變量?？偟膩砜矗?/p>

二種方法的誤差和實(shí)際意義都大于第一種。

第二局部自動(dòng)并列

2-3.：兩個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的等值機(jī)系統(tǒng)如附圖1-1所示，其電壓幅值相等，頻率分別為：

,/；=50+0.1cos/Hz,人=50+0.1sin2fHz,現(xiàn)準(zhǔn)備進(jìn)行恒定越前時(shí)間準(zhǔn)同期互聯(lián)操作，設(shè)遠(yuǎn)程通

訊和繼電器動(dòng)作時(shí)間之和為0.14秒，求調(diào)度中心發(fā)出合閘信號的時(shí)刻。

【答案提示】

合閘相角差表達(dá)式為：

先不考慮提前量，那么有：

1=2&乃+3.8078或1一0.6662

八=3.8078,t2=5.6169,...

考慮時(shí)間提前量0.14秒，那么調(diào)度中心發(fā)出合閘信號的時(shí)刻可為：3.6678秒，5.4769秒，等等。

2-4.旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中發(fā)電機(jī)的模型方程（Park方程）如下：

%=_%+3廠(1+S)〃g

磁鏈方程4Wq=-Xqiq電壓方程＜

%=—"d+Wq+Q+SWd

式中符號含義：中-磁鏈，i—電流，〃一電壓，"一直軸，夕一交軸，/一勵(lì)磁繞組，w=蛆。

u.=(/cos^=0.6、、,

%個(gè)，廠=0,5=1-=0.5,?也.二小山旌。.8-“+小假定恒同步轉(zhuǎn)速、恒勵(lì)磁'

求發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后的電流暫態(tài)過程。

【答案提示】

12-

可得：—；+i(l-0.4=0

dt~

2

有特征方程：5+1=0=>5=±y=>=Cjcost+c2sin/+c3

那么有iq=2Gsint-2c2cost-1.2

代入初始條件(/o=Io=0，那么有：G=-0.4,c2=-0.6,c3=0.4

所以有：

時(shí)間響應(yīng)曲線如下所示：

第三局部勵(lì)磁控制

3-1.某電廠有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行，1號機(jī)的額定功率為25MW,2號機(jī)的額定功率

為50MW。兩臺(tái)機(jī)組的額定功率因數(shù)都是0.85。2號機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)差系數(shù)為0.05,1號機(jī)為無差調(diào)節(jié)

特性。假設(shè)系統(tǒng)無功負(fù)荷波動(dòng)使電廠無功增量為它們總無功容量的20%,問各機(jī)組承當(dāng)?shù)臒o功負(fù)荷增量

是多少？母線上的電壓波動(dòng)是多少？假設(shè)電廠無功增量為它們總無功容量的60%,情況又如何？

【答案提示】

1號機(jī)額定無功功率：15.49(Mvar)

1號機(jī)額定視在功率：SGM=/cos0=25/0.85=29.41(MVA)

2號機(jī)額定無功功率：Q(;2(=%/8心=50r^(arccos0.85)=30.99(Mvar)

因?yàn)?號機(jī)為無差調(diào)節(jié)特性，所以1號機(jī)將盡其所能承當(dāng)無功功率的增量，如果1號機(jī)能承當(dāng)無功

功率的全部增量(即其值小于額定視在功率)，那么母線電壓保持不變。

當(dāng)電廠無功增量為總無功容量的20%時(shí)：

???1號機(jī)承當(dāng)無功功率的全部增量9.3Mvar,母線電壓保持不變，即AU.：。。

當(dāng)電廠無功增量為總無功容量的60%時(shí)：

二1號機(jī)承當(dāng)無功功率的仝部增量27￡9Mvar,母線電壓保持不變，即AU.-0.

3-2.：勵(lì)磁系統(tǒng)功率單元采用2片8253控制三相全控電路的移相觸發(fā)，其中8253A中三個(gè)定時(shí)器

0、1、2控制可控硅SCR1、3、5,8253B中三個(gè)定時(shí)器0、1、2控制可控硅SCR2、4、6,8253的同步

采用方式5由外圍硬件同步電路確定。

試分析：①采用16位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)，8253A.B控制字的值；

②執(zhí)行8253A片裝入計(jì)數(shù)器I的任務(wù)時(shí)，8253A各口線如何置位？

③設(shè)三相對稱運(yùn)行，恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式，SCRI觸發(fā)為GATA0門同步后3(7,求8253A.

B記數(shù)存放器的值；假設(shè)SCR1觸發(fā)為GATA0門同步后30.55",求絕對誤差。

8253定時(shí)器技術(shù)參數(shù)〔8253計(jì)數(shù)脈沖的頻率/.=4MHz）見附表。8253的時(shí)序圖如附圖所示。

【答案提示】（整流橋圖示3-24P63）

1>7DD,D

05葭3。

(1)1SCi1SQ|RL11RLo11M1|Mo1BCD

8253-定時(shí)器0：00111010

8253-定時(shí)器1：01111010

8253?定時(shí)器2：10111010

(2)CSBDWRAlAO

01001

(3)三相對稱運(yùn)行，恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式，三相觸發(fā)脈沖按SCR14SCR2今SCR3今SCR44SCR5今

SCR6的順序依次相隔60°發(fā)出。

D=[—Tfb7=0.02秒，f.=4x106HZ

360八

8253A-定時(shí)器0——SCR1：a=30°,D=6666dec1AOAhex

8253B-定時(shí)器0——SCR2：a=90°,D=20000dec玲4E20hex

8253A-定時(shí)器1——SCR3：a=150。，D=33333dec->8235hex

8253B-定時(shí)器1——SCR4：a=210°,。=46666dec9B64Ahex

8253A-定時(shí)器2——SCR5：a=270°,D=60000decEA60hex

8253B■定時(shí)器2----SCR6：a=330%D=73333dec11E75hex(溢出)

30.55°,那么：0=6788Ta”=30.546°,Aa=0.004f

3-3.如附圖系統(tǒng)，（/G=1.0Z0°,Xd=2,XT=0.5,X,=1,設(shè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)不得低

于0.6,勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)定勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流與無功功率的關(guān)系分別為。=\.2Ur-0.6,

0=1.5/防一0.8,且瞬時(shí)電流限制規(guī)定E[0.3,l],最大勵(lì)磁電流限制規(guī)定/防w[0.2,l],畫出

功率圓，分析運(yùn)行區(qū)域。

【答案提示】

（1）靜態(tài)穩(wěn)定限制：

穩(wěn)定極限對應(yīng)發(fā)電機(jī)功率II方程：p?+Q_苧（JT’H竽2,P>0

其中UG=l,X,/=2,X‘=Xr+X/.〃X/.=l,那么：p?+Q_:1=[￡|2，P>0

（2）勵(lì)磁系統(tǒng)限制：

⑶功率因素限制：,os二、「=

J-2+Q?Q4

3-4.略3-5.略3-6.略

第四局部調(diào)頻與低頻減載

4-1.：兩機(jī)組并聯(lián)在一條母線上，弋,=4%,R2.=5%,且調(diào)速

系統(tǒng)保證了兩臺(tái)機(jī)完全同步，假設(shè)1號機(jī)組額定功率為60Mw,兩機(jī)均

以額定功率運(yùn)行，求：當(dāng)系統(tǒng)要求增加20Mw的輸出時(shí):母線的頻率是多少？

4-2.某電力系統(tǒng)，K；=1.5,K：=20,當(dāng)《=3000Mw時(shí)，fN=50Hz,求符合增加120Mw

時(shí)，系統(tǒng)調(diào)速后的運(yùn)行點(diǎn)。

4-3.：某發(fā)電廠有3臺(tái)發(fā)電機(jī)組在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行，1號機(jī)組額定功率100MW,2號機(jī)組額定

功率300MW,3號機(jī)組額定功率600MW0三臺(tái)機(jī)組的額定功率因數(shù)cos外,=0.85,假設(shè)

cosG[0,0.85]o

(1)假設(shè)1號機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)為0,2、3號機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)都為605,當(dāng)系

統(tǒng)無功負(fù)荷波動(dòng)使電廠無功增量為它們總額定無功容量的20%時(shí)，問名機(jī)組承當(dāng)?shù)臒o功負(fù)荷增量是多

少？母線上的電壓波動(dòng)是多少？

(2)此時(shí)假設(shè)1號機(jī)組燃料耗量特性為々=4+0.3七]+0.0007/^,t/h,2號機(jī)組燃料耗量特性為

F2=3.5+O.3/^2+O.OO(M5/>：2t/h,3號機(jī)組燃料耗量特性為用=3+0.32七3+℃XM后3曲，系

統(tǒng)總有功負(fù)荷為800MW,試分析3臺(tái)機(jī)組之間負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配，計(jì)算3臺(tái)機(jī)組的燃料耗量。

4-4.系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程如下：

式中，M=10,K.=2,假設(shè)系統(tǒng)突然發(fā)生30%的功率缺額，當(dāng)系統(tǒng)頻率下降到48.8Hz時(shí)切除15%

負(fù)荷，系統(tǒng)頻率下降到48.65Hz時(shí)再切除10%負(fù)荷，以步長0.2s計(jì)算，求系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化曲線。討論假設(shè)

在48.8Hz時(shí)一次性切除25%的負(fù)荷，情況有何不同？

4-5.討論推導(dǎo)具有三個(gè)區(qū)域的電力系統(tǒng)區(qū)域控制誤差A(yù)CE的方程。

4-6.討論CPS標(biāo)準(zhǔn)較A標(biāo)