电力系统自动化复习题

绪论

1. 葛洲坝水电厂，输送容量达120万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。

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. 发电厂按一次能源的不同可分为火电厂，水电厂，核电厂，等。

4. 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和经济运行的水平。

5. 同步发电机是转换生产电能的机电设备，它有两个可控输入量，分别是原动力和励磁电流。 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操作人员人身安全的保护装

置。

8. 电压和频率是电能质量的两个最主要的指标。

9. 电力系统自动装置有两种类型，分别是自动调节装置和自动操作装置。

10. 电力系统有哪五种典型运行状态？

11. 电力系统的5种典型运行状态 1） A. 正常运行状态

（1） 满足等式和不等式约束条件，电能质量合格 （2） 并有一定抗扰裕量 2） B. 警戒状态

（1） 处于正常运行的边界状态，失去抗扰裕量 3） C. 紧急状态

（1） 满足等式约束，不满足不等式约束，某些电能质量指标不合格 4） D. 崩溃状态

（1） 不满足等式约束，整个系统面临崩溃 5） E. 恢复状态

（1） 通过自动装置和人员调度以满足所有等式和不等式约束条件，使崩溃系统大体上稳定下来

12. 电力系统主要由哪些部分组成？

1） 电能的变换——变压器（升压，降压） 2） 电能的输送——电力线路（远距离） 3） 电能的分配——断路器（开关，分配） 4） 电能的消费——母线和用电设备

5） 电能的生产——发电机（转化为电能） 13. 电力系统有哪些基本特点？

1） 电能是国民经济能源供应的主要形式

（1） 转换、输送、使用、控制方便 2） 电能不能大量储存

（1） 这是电能生产的最大特点，因而—— 3） 负荷不断变化，暂态过程十分迅速

（1） 宏观的规律性和微观的偶然性并存 （2） 需要关注稳定性问题 4） 结构复杂而庞大

（1） 容量大（已超100000MW），距离远（数千km），电压高（1000kV） （2） 国网、区网、省网、县级电网、用电户，多级调控 5） 受外部环境影响

（1） 雷、风、冰冻、树、车、飞行物

14. 电力系统自动化有哪些主要内容？

1） 发电厂自动化 2） 电网调度自动化 3） 变电站自动化 4） 配电自动化

第4章 同步发电机自动并列原理

15. 电力系统三相母线电压瞬时值的表达式分别为：

， ， 。

16. 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。 17. 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。 18. 发电机发出功率为“发电机状态”；发电机吸收功率为“电动机状态”。

19. 在准同期并列操作中，合闸信号控制单元是准同期并列装置的核心部件，所以准同期并列装置原理往往

是指该控制单元的原理。

20. 恒定越前时间的准同期并列装置中的合闸信号控制单元由滑差角频率检测、电压差检测和越前时间信号

生成等环节组成。

21. 自动并列装置检测并列条件的电压人们常称为整步电压。

22. 自动并列装置频率差调整的任务是将待并发电机的频率调整到接近于电网的频率，使频率差趋向并列条

件允许的范围。

23. 自动并列装置电压差调整的任务是自动调节待并发电机的电压值，使其接近电网母线的电压值。 24. 自动并列装置的输出控制信号有调节发电机转速的增速、减速信号；调节发电机电压的升压、降压信号；

以及控制并列断路器合闸的脉冲信号。 25. 什么是同步发电机并列？为什么要研究并列？

1） 电力系统由多种类型的发电机发电 2） 电力系统由“无数台”发电机同时发电

一台同步发电机由离网待机到投入并网运行叫做“并列”

? 发电机并入电网时

? 如果电压幅值不相同 ? 如果电压相位不一致 ? 都会形成电流冲击 ? 严重时会损坏设备

? 甚至（大型发电机）导致电力系统崩溃

? 有时需要将备用发电机快速投入并列运行

? 需要自动判断并列条件、自动投入、自动快速调节 26. 准同期并列的理想条件是什么？

? 因此理想的并列条件是

三相相序相同，且满足UG = UX ， wG= wX， fG= fX ? 在上述理想条件下，并列操作无冲击电流，无暂态过程 27. 同步发电机并列的方式有几种？如何定义？有何区别？

? “准同期并列”与“自同期并列”;? 准同期并列

? 给待并列发电机加励磁，调节其电压和频率，在“接近同步条件” 时，合上断路器，将其

并人电网

? 优点是并列时产生的冲击电流较小，不会使系统电压降低，并列后容易拉入同步，因而被广

泛使用

? 自同期并列

? 不给待并列发电机加励磁（空转），当其转速接近同步转速时，并列断路器合闸；然后给发

电机加励磁，由系统将发电机拉入同步

? 优点是并列速度快；缺点是冲击电流较大，同时发电机要从系统中吸收无功，会引起系统电

压短时下降。目前已较少采用

28. 为什么同步发电机准同期并列控制装置需要一个越前控制角？

29. 考虑到非理想的两个因素：

1） 并列操作断路器有一个动作延时时间DtQF，且有一定分散性 2） 准同期自动并列装置亦有一个监测和判断的延时时间DtC

因此，准同期自动并列装置需要一个提前控制时间

?tY??tQF??tC实现“提前控制时间”的方法原理上有两个：1.恒定越前相角准同期 2.恒定越前时间准同期

30. 准同步并列装置主要有哪些输入信号和输出信号？

第5章 同步发电机自动励磁控制系统

31. 电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的

分配。

32. 励磁控制系统是由同步发电机、励磁功率单元及励磁调节器共同组成的自动控制系统。

33. 几台发电机在同一母线上并联运行时，改变任何一台机组的励磁电流不仅影响该机组的无功电流，而且

还影响同一母线上并联运行的其它机组的无功电流。 34. 同步发电机励磁控制系统的任务是什么？

A. 控制发电机的端电压 B. 控制发电机的无功功率

C. 提高同步发电机并联运行的稳定性 D. 强行励磁以改善电力系统运行条件 E. 强行减磁以防止水轮发电机过电压

35. 水轮机发电机组为什么要强行减磁？

强行减磁以防止水轮发电机过电压 1） 水轮发电机组的机械转动惯量很大

2） 为了引水管道的安全，不能迅速关闭水轮机的导水叶

水轮发电机在因系统故障被切除或突然甩负荷时，致使发电机的转速急剧上升

导致发电机感应电势大幅升高，会危及定子绕组绝缘

迅速减低发电机的励磁电流，可以有效降低故障时的发电机感应电势

快速强行减磁可以有效防止故障时水轮发电机过电压 36. （火电）汽轮机发电机组为什么要强行增磁？

第6章 电力系统频率控制技术

37. 电力系统频率的大小是由电力系统内并联运行的所有发电机组发出的有功功率总和与系统内所消耗的有功功率总和之间的平衡来维持的，前者较大时系统频率升高，后者较大时频率降低。 38. 电力系统发生有功功率缺额时，必然造成系统频率小于额定频率。

39. 电力系统中发电机的转速（发电的频率）调节是由原动机的调速系统实现的。 40. 电力系统内频率对额定值的偏差一般不超过0.05～0.15Hz，相当于0.1～0.3%。

41. 表征负荷的功率-频率特性的参数是负荷调节效应系数KL* ；表征发电机的功率-频率特性的参数是发电

机组的调差系数R或发电机组的单位功率调节系数KX*。

42. 并联发电机组间的功率分配与机组的调差系数成反比。调差系数小的机组承担的负荷增量标幺值较大。 43. 电力系统的频率如何影响电力系统中不同负荷的有功功率？ 44. AGC的中文名称是 。 45. 简述一次调频与二次调频。

调速器调频称为一次调频,

二次调频—— 抬高发电机组的特性曲线

46. 频率的变化对电力系统有那些影响？

1） 核电厂中，反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值时，冷却介质泵即自动

跳开，使反应堆停止运行

2） 频率下降会引起发电机的励磁机电压下降，导致全系统电压水平降低。如果电力系统原来的电压水

平偏低，可能出现电压快速而不断地下降，即所谓电压雪崩现象

电压雪崩会造成大面积停电，甚至使系统瓦解

3） 频率下降到47～48Hz时，由异步电动机驱动的送风机、吸风机、给水泵、循环水泵和磨媒机等发

电厂厂用机械的出力随之下降，使火电厂锅炉和汽轮机的出力随之下降，从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。会在短时间内使电力系统频率下降到不允许的程度，这种现象称为频率雪崩。 4） 频率下降时，汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿命，重则可能产生裂纹。

(1.对于额定频率为50Hz的电力系统，当频率降低到45Hz附近时，某些汽轮机的叶片可能发生共振而断裂(2)出现频率雪崩会造成大面积停电，甚至使整个系统瓦解

第7章 电力系统电压调节技术

47. 频率调节通过有功功率控制来实现，属于集中控制；电压调节通过无功功率控制来实现，属于分散控制。 48. 电力系统中常用的无功功率电源包括 发电机，调相机、电容器组、静止补偿器等 。 49. 电力系统中常见的无功功率负荷包括 电力系统线路，输变设备，同步发电机的励磁

用电设备的磁性元件

50. 电力系统中电压调节的方法主要有 、 、 、 。 51. 无功功率不足会造成运行电压水平 偏低 。

52. 电力系统中无功功率调节的就地平衡和无功损耗之间有什么关系？

53. 电力系统中的无功负荷和无功损耗有什么区别？

54. 简述无功功率（电压）调节的必要性（对用户和电力系统的影响）。

55. SVG的中文名称是 。

第8章 配电网自动化

1. 简述电力系统中的一次电路和二次电路。如何区别一次设备与二次设备？

直接承担电能输送和分配的电路称为一次电路；对一次设备进行检测、控制和保护的电路称为二次电路。 一次电路里的所有设备都称为一次设备

例如：发电机、变压器、断路器、刀闸、互感器、母线、避雷器等 二次电路里的所有设备都称为二次设备

例如：断路器的操作把手，各种指示仪表、检测和控制设备、继电器、操作电源等。 2. 简述变电站综合自动化系统的功能。

A. 监控；B. 微机保护；C. 电压、无功综合控制；D. 低频减负荷控制；E. 备用电源自动投入控制 3. 如何区别输电网和配电网？

区域间的远距离电力输送成为输电。一般电压等级在220kV及以上；区域内的电力配送为配电。

一般电压等级在110kV及以下。

4. 馈线自动化的主要任务和主要功能是什么？

1.馈线自动化的主要任务 A.监视馈线的运行方式和负荷；

B.故障发生时，及时准确地确定故障区段，迅速隔离故障区段，并恢复健全区段供电

2.馈线自动化的主要功能

A.数据采集；B.数据处理——故障诊断、处理、记录、显示；C.控制操作——开关投切、无功补偿； D.事故报警；E.全网统一对时。 5. FTU的中文是 馈线智能终端设备 。 6. 负荷自动控制系统的功能是什么？ A.监视；B.控制；C.管理

7. 配电网自动化系统的通信方式主要有哪些？

A.配电线路载波通信；B.无线扩频通信 ；C. 光纤通信；D. 电话线通信；E. 无线电通信

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