電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程考試復(fù)習(xí)內(nèi)容和答案

...wd......wd......wd...《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》課程考試復(fù)習(xí)內(nèi)容-答案說(shuō)明：電氣工程專業(yè)課為：《電力電子技術(shù)》《自動(dòng)控制技術(shù)》《電力系統(tǒng)分析》，要求平均分大于75分才能獲得學(xué)位。請(qǐng)簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和運(yùn)行的基本要求。參考書：第1章“電力系統(tǒng)特點(diǎn)和基本要求〞答：特點(diǎn)：與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人民日常生活聯(lián)系嚴(yán)密。系統(tǒng)構(gòu)造龐大復(fù)雜各種暫態(tài)過(guò)程非常短促電能不能大量?jī)?chǔ)存基本要求：保證供電的可靠性保證良好的電能質(zhì)量保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。請(qǐng)簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要研究?jī)?nèi)容。參考書：第1章“電力系統(tǒng)自動(dòng)化主要內(nèi)容〞答：1、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化2、電廠動(dòng)力機(jī)械自動(dòng)化3、變電站自動(dòng)化4、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置準(zhǔn)同期并列的三要素是什么參考書：第2章第1節(jié)“二、準(zhǔn)同期并列〞中的“準(zhǔn)同期并列的理想條件〞答：1．并列開關(guān)兩側(cè)的電壓相等，2．并列開關(guān)兩側(cè)電源的頻率一樣，3．并列開關(guān)兩側(cè)電壓的相位角一樣。并列操作瞬間如果存在相位差，請(qǐng)分析準(zhǔn)同期并列操作對(duì)系統(tǒng)的影響。參考書：第2章第1節(jié)“二、準(zhǔn)同期并列〞中的“同期并列誤差對(duì)并列的影響〞的“合閘相角差對(duì)并列的影響〞答：出現(xiàn)因相位不等的電壓差，相位差180度時(shí)，電壓差最大，沖擊電流可以到達(dá)額定電流的20倍，可能損壞定子繞組端部，相位差在0-180度之間時(shí)，沖劑電流既有有功分量，也有無(wú)功分量，在發(fā)電機(jī)軸上產(chǎn)生沖擊力矩。并列操作瞬間如果存在頻率差，請(qǐng)分析準(zhǔn)同期并列操作對(duì)系統(tǒng)的影響。參考書：第2章第1節(jié)“二、準(zhǔn)同期并列〞中的“準(zhǔn)同期并列誤差對(duì)并列的影響〞的“合閘頻率差對(duì)并列的影響〞答：因?yàn)轭l率不等產(chǎn)生電壓差，這個(gè)電壓差是變化的，變化值在0-2Um之間。這種瞬時(shí)值的幅值有規(guī)律地時(shí)大時(shí)小變化的電壓成為拍振電壓。它產(chǎn)生的拍振電流也時(shí)大時(shí)小變化，有功分量和轉(zhuǎn)子電流作用產(chǎn)生的力矩也時(shí)大時(shí)小變化，使發(fā)電機(jī)振動(dòng)。頻率差大時(shí)，無(wú)法拉入同步。并列操作瞬間如果存在電壓幅值差，請(qǐng)分析準(zhǔn)同期并列操作對(duì)系統(tǒng)的影響。參考書：第2章第1節(jié)“二、準(zhǔn)同期并列〞中的“準(zhǔn)同期并列誤差對(duì)并列的影響〞的“合閘電壓幅值差對(duì)并列的影響〞答：合閘時(shí)產(chǎn)生沖擊電流，為無(wú)功性質(zhì)，對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組產(chǎn)生作用力。發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列允許壓差為額定電壓的5%，允許頻差為額定頻率的0.2%，當(dāng)圖1所示Ts分別為9s和11s時(shí)，請(qǐng)分析正弦整步電壓波形是否滿足并列操作的壓差和頻差條件。參考書：第2章第2節(jié)“一、脈動(dòng)電壓〞答案：當(dāng)Ts＝9s時(shí)，壓差條件滿足，頻差條件不滿足；當(dāng)Ts＝11s時(shí)，壓差和頻差條件均滿足。8．圖2所示兩種頻差情況的Ut.ad〔恒定越前時(shí)間脈沖〕與Uδ.ad〔恒定越前相角脈沖〕關(guān)系波形圖，通過(guò)對(duì)比Ut.ad與Uδ.ad順序檢查頻差大小，請(qǐng)問哪種頻差情況滿足并列操作的要求，為什么參考書：第2章第3節(jié)“一、整步電壓；二.恒定越前時(shí)間信號(hào)形成；三.頻率差檢測(cè)〞答案：圖(a)所示，uδ.ad有效電平出現(xiàn)時(shí)間先于ut.ad，表示，即實(shí)際頻差小于允許頻差；圖(b)所示，ut.ad有效電平出現(xiàn)時(shí)間先于uδ.ad，表示，即實(shí)際頻差大于頻差設(shè)定值；圖(c)所示，uδ.ad有效電平出現(xiàn)時(shí)間等于ut.ad，表示，即實(shí)際頻差等于允許頻差；顯然圖(a)、圖(c)所示情況滿足并列操作要求。同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要作用有哪些參考書：第3章第1節(jié)“一、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)〞答：控制電壓合理分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)間的無(wú)功功率提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件〔1、改善異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能2、為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件3、提高帶時(shí)限繼電保護(hù)動(dòng)作的可靠性〕水輪發(fā)電機(jī)組要求強(qiáng)行減磁10.簡(jiǎn)述同步發(fā)電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)構(gòu)造及其工作原理和特點(diǎn)畫出其示意圖。參考書：第3章第3節(jié)“同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)〞中的“三、靜止勵(lì)磁系統(tǒng)〞答：工作原理：〔如以以下列圖〕發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率取自發(fā)電機(jī)端，經(jīng)過(guò)勵(lì)磁變壓器TV降壓，可控硅整流器VS整流后供應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流通過(guò)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制晶閘管的控制角進(jìn)展控制。特點(diǎn)：1、構(gòu)造簡(jiǎn)單，可靠性高，造價(jià)低，維護(hù)量小。2、沒有勵(lì)磁機(jī)，縮短了機(jī)組主軸的長(zhǎng)度，可減少電廠土建造價(jià)。3、直接用可控硅控制轉(zhuǎn)子電壓，可獲得很快的勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度，可以近似地認(rèn)為具有階躍函數(shù)那樣的響應(yīng)速度。示意圖：11.簡(jiǎn)述同步發(fā)電機(jī)他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)構(gòu)造及其工作原理和特點(diǎn)畫出其示意圖。參考書：第3章第3節(jié)“同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)〞中的“二、交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)〞答：工作原理：交流主勵(lì)磁機(jī)與交流副勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。交流副勵(lì)磁機(jī)配有一個(gè)自勵(lì)恒壓調(diào)節(jié)器維持其端電壓為恒定值。副勵(lì)磁機(jī)輸出的交流電經(jīng)過(guò)可控硅整流變成直流給主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁。主勵(lì)磁機(jī)輸出的交流電經(jīng)過(guò)不可控硅整流器變成直流，供應(yīng)發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電流。特點(diǎn)：1、取消了直流勵(lì)磁機(jī)，不存在換向問題，而交流勵(lì)磁機(jī)的容量可以做的很大，所以容量不受限制2、交流主勵(lì)和副勵(lì)與發(fā)電機(jī)同軸，自成體系，勵(lì)磁系統(tǒng)不受電網(wǎng)的干擾，可靠性高3、由于晶閘管的控制角變化很快，勵(lì)磁電流可以很快變化，所以為快速勵(lì)磁系統(tǒng)。4、交流勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)大，控制環(huán)節(jié)多，增加了勵(lì)磁系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。為解決此問題，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子采用疊片式構(gòu)造，也使得輸出的直流波紋減小。5、有轉(zhuǎn)子滑環(huán)和碳刷。6、加長(zhǎng)了主機(jī)軸長(zhǎng)度。12．同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由哪幾個(gè)單元電路構(gòu)成各單元的主要功能要求是什么參考書：第3章第4節(jié)“自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器基本原理〞中的“二、半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理〞答:構(gòu)成：1、測(cè)量對(duì)比單元2、綜合放大單元3、移相觸發(fā)單元對(duì)個(gè)單元的要求：測(cè)量對(duì)比單元測(cè)量電路應(yīng)該有足夠高的靈敏度，基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定，電壓給定電路的調(diào)整范圍必須滿足運(yùn)行要求測(cè)量電路應(yīng)該具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能測(cè)量電路的輸出電壓應(yīng)該平穩(wěn)，波紋要小綜合放大單元要求能線性無(wú)關(guān)地綜合、放大各個(gè)輸入信號(hào)。有足夠的運(yùn)算精度和放大系數(shù)，放大系數(shù)可調(diào)整響應(yīng)速度要快，時(shí)間常數(shù)要小工作穩(wěn)定、輸出阻抗低。輸出電壓范圍滿足移相觸發(fā)單元的要求移相觸發(fā)單元晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)該與奸詐管陽(yáng)極電壓同步。觸發(fā)脈沖移相范圍要符合相應(yīng)可控整流電路的要求觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率以保證可控硅元件可靠地導(dǎo)通。觸發(fā)脈沖的上升前沿要陡。觸發(fā)脈沖有足夠的寬度。觸發(fā)脈沖與主電路應(yīng)相互隔望保證各相可控硅元件的控制角一致。對(duì)三相全控橋式整流電路，還要求觸發(fā)脈沖寬度大于60度或者采用雙脈沖觸發(fā)。13．什么叫發(fā)電機(jī)“滅磁〞，有哪幾種滅磁方法并做對(duì)比?！菜鶎W(xué)教材沒有相關(guān)知識(shí)〕我在估計(jì)你們可能采用的教材中沒有找到此局部知識(shí)點(diǎn)，如果屆時(shí)我拿到你們的教材有這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，就可能會(huì)把這道題作為考試題，如果你們的教材中沒有這局部知識(shí)點(diǎn)，我就不出此考題。請(qǐng)大家在所拿到的教材中找到相應(yīng)局部并進(jìn)展復(fù)習(xí)。參考教材：王葵、孫瑩《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》第2章第3節(jié)“勵(lì)磁系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的建設(shè)和滅磁〞答：發(fā)電機(jī)滅磁是將發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源切除再通過(guò)一定的方式來(lái)消除剩余的磁場(chǎng)從而到達(dá)消除發(fā)電機(jī)電壓的目的，目前我們國(guó)家常用的滅磁方法有三種：線性電阻滅磁〔目前用得對(duì)比多〕、非線性滅磁、碳化硅滅磁。14．圖3給出了同步發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁電流關(guān)系。(1)請(qǐng)推導(dǎo)發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、機(jī)端電壓以及無(wú)功電流之間的關(guān)系；(2)根據(jù)推導(dǎo)結(jié)論畫出發(fā)電機(jī)的IQ－UG無(wú)功調(diào)節(jié)特性；(3)結(jié)合發(fā)電機(jī)無(wú)功調(diào)節(jié)特性曲線，請(qǐng)解釋系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷減小時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的變化過(guò)程。假設(shè)要維持發(fā)電機(jī)端電壓不變，則發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流應(yīng)該若何調(diào)節(jié)為什么參考答案：由矢量圖可知：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和機(jī)端電壓的代數(shù)關(guān)系為：由上式可知IQ－UG無(wú)功調(diào)節(jié)特性為：UGIQUGUGIQUG或：IQIQ當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷減小時(shí)，發(fā)電機(jī)需要減小無(wú)功電流，以使無(wú)功負(fù)荷與發(fā)電機(jī)無(wú)功功率到達(dá)平衡，由圖可知當(dāng)無(wú)功電流減小，機(jī)端電壓升高，由上式可知，如要維持機(jī)端電壓，必須減小勵(lì)磁電流，即通過(guò)減小發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)維持機(jī)端電壓的不變。參考書：第3章“第1節(jié)“同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)〞中的〔一〕控制電壓〞15．簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)的典型調(diào)頻方法及其調(diào)頻方程式。16．圖4給出了電力系統(tǒng)的功率－頻率關(guān)系及頻率特性，圖中PL和PL1曲線為負(fù)荷頻率－有功功率特性，PG和PG1曲線為發(fā)電機(jī)頻率－有功功率特性，a點(diǎn)為初始穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)所有機(jī)組均裝設(shè)調(diào)速器，如果系統(tǒng)中負(fù)荷有功功率減少△PL，請(qǐng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)的頻率調(diào)整過(guò)程。參考書第4章第1節(jié)“(三)電力系統(tǒng)的功率－頻率特性〞參考答案：頻率變化過(guò)程：a→b→c，發(fā)電機(jī)輸出功率變化過(guò)程：PL→PL1→PL2，答案中包括一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。17．分別寫出電力系統(tǒng)運(yùn)行的等式約束、不等式約束條件，并說(shuō)明式中各符號(hào)含義。答：參考課本P90.18．從安全分析與控制的角度可將電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)劃分為哪幾種若何劃分答：五種：正常運(yùn)行狀態(tài)。電力系統(tǒng)總有功和總無(wú)功滿足需求，母線電壓頻率在正常范圍內(nèi)，電源設(shè)備和輸變電設(shè)備又均在規(guī)定的限額內(nèi)運(yùn)行。戒備狀態(tài)。電能指標(biāo)，各個(gè)參量雖然在允許的限值之內(nèi)，但是系統(tǒng)的安全系數(shù)已經(jīng)下降。緊急狀態(tài)。在正常運(yùn)行狀態(tài)或者戒備狀態(tài)的情況下，發(fā)生短路故障或者切除大容量機(jī)組等狀況時(shí)的狀態(tài)。系統(tǒng)崩潰。緊急狀態(tài)下，如果處理不當(dāng)，有可能使初始的干擾及其產(chǎn)生的連鎖反響身份嚴(yán)重，使系統(tǒng)失去穩(wěn)定的狀態(tài)?；謴?fù)狀態(tài)。系統(tǒng)崩潰后，借助繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置將故障隔離，使事故停頓擴(kuò)大。19．什么是電力系統(tǒng)分層調(diào)度控制現(xiàn)代電力大系統(tǒng)為什么實(shí)行分層調(diào)度控制答：分層調(diào)度控制：大電力系統(tǒng)分為三級(jí)調(diào)度，網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)。分層控制將全電力系統(tǒng)的監(jiān)視控制任務(wù)分配給屬于不同層次的調(diào)度中心，下一層調(diào)度根據(jù)上一層調(diào)度中心的命令，結(jié)合本層電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，完成本次的調(diào)度任務(wù)，同時(shí)向上層調(diào)度傳遞所需信息。原因：1、集中調(diào)度控制有明顯的缺點(diǎn)。2、分層調(diào)度的優(yōu)點(diǎn)：2.1便于協(xié)調(diào)調(diào)度控制2.2便于提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性2.3提高實(shí)時(shí)響應(yīng)速度2.4靈活性增強(qiáng)2.5提高投資效率20．什么是電力系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)EMS，EMS與電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)有什么關(guān)聯(lián)答：EMS：現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)除SCADA基本功能和自動(dòng)發(fā)點(diǎn)控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度之外，又增加了許多高級(jí)應(yīng)用軟件的新功能，如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹㈦娏ο到y(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、負(fù)荷預(yù)報(bào)、系統(tǒng)安全分析、調(diào)度員在線潮流等，還開發(fā)了調(diào)度管理信息系統(tǒng)和調(diào)度員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)等，由此形成了新一代電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)——能量管理系統(tǒng)EMS。EMS包括了SCADA。21．請(qǐng)做出分別用數(shù)字調(diào)幅、數(shù)字調(diào)頻、二元絕對(duì)調(diào)相和二元相對(duì)調(diào)相四種調(diào)制方法，對(duì)數(shù)字信號(hào)10100101進(jìn)展調(diào)制的波形。答：參見課本P115.22．簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)〔包括戒備狀態(tài)〕的安全控制主要內(nèi)容。答：滿足用戶供電需要，包括供電數(shù)量和質(zhì)量。系統(tǒng)安全性，保證連續(xù)的系統(tǒng)功能最小成本環(huán)境保護(hù)節(jié)約燃料和其他資源23．什么是電力系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)安全分析，其目的是什么答：目的：提高系統(tǒng)安全性。24．為維持電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡，可以從哪些方面采取措施答：①發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率;②系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備〔調(diào)相機(jī)，并聯(lián)電容器，靜止補(bǔ)償器和靜止調(diào)相機(jī)〕;③110kV及以上電壓架空線路及各級(jí)電壓電纜的充電功率;④從電力網(wǎng)外可能輸人的無(wú)功功率。25．圖5為電力系統(tǒng)電壓控制原理圖，請(qǐng)推導(dǎo)負(fù)荷端電壓UB的表達(dá)式，并根據(jù)推導(dǎo)結(jié)論，說(shuō)明調(diào)節(jié)UB的控制方式有那些，并列舉實(shí)現(xiàn)這些控制方式的裝置。答：當(dāng)略去輸電線路的充電功率、變壓器的勵(lì)磁功率以及網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗，變壓器參數(shù)已歸算到高壓側(cè)，則用戶端電壓表達(dá)式為：〔〕由上述表達(dá)式可知：可以采取如下方式控制和調(diào)整用戶端電壓UB。具體包括：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；②通過(guò)調(diào)節(jié)變壓器的分接抽頭以改變變比來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)；③通過(guò)并聯(lián)電抗器或靜止無(wú)功補(bǔ)償器，以及發(fā)電機(jī)的無(wú)功率或同步調(diào)相機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)等調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無(wú)功功率分布以實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)；④通過(guò)調(diào)節(jié)串聯(lián)電容器以改變線路中的電抗參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。26．簡(jiǎn)述配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的主要功能。它有哪兩種實(shí)現(xiàn)方式答:主要功能：1、配電線路負(fù)荷監(jiān)測(cè)2、實(shí)時(shí)調(diào)整、變更配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式3配電線路出現(xiàn)故障時(shí)，將故障區(qū)段隔離，減少停電的區(qū)域和持續(xù)時(shí)間。實(shí)現(xiàn)方式：1、當(dāng)?shù)乜刂品绞?、遠(yuǎn)方控制方式27．安全自動(dòng)裝置在電力系統(tǒng)中起什么作用從功能上分有哪幾大類答：作用：延伸繼電保護(hù)的功能，在消除事故的第一階段——繼電保護(hù)動(dòng)作切除電網(wǎng)故障區(qū)段之后，自動(dòng)擔(dān)負(fù)起消除事故的第二階段任務(wù)，即消除電網(wǎng)設(shè)備切除引起的不良后果，諸如線路或設(shè)備過(guò)負(fù)荷、系統(tǒng)解列、頻率下、電壓下降等。功能上分：1用于緊急狀態(tài)的穩(wěn)定控制2用于恢復(fù)狀態(tài)的安全穩(wěn)定控制28．簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)自動(dòng)解列裝置及其作用。答：