电力系统自动化习题&答案

选择题

======================概念题======================

1. 自同期并列

将未加励磁电流的发电机升速至接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值时进行并网操作属于自同期并列。 2. 准同期并列

将发电机组加上励磁电流，在并列条件符合时进行并网操作为准同期并列。 3. 强行励磁

在某些故障情况下，使发电机转子磁场能够迅速增强，达到尽可能高的数值，以补充系统无功功率确额。 4. 等微增准则

运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷称为等微增准则。 5. 负荷的调节效应

负荷的有功功率随着频率而改变的特性叫作负荷的功率—频率特性，也称负荷的调节效应。

6. 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。 7. 电压调整

电力系统中使供各用户的电压与额定电压的偏移不超过规定的数值。 8. 励磁电压响应比

励磁电压在最初0.5s内上升的平均速率为励磁电压响应比。 9. 二次调频

频率的二次调整是通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀门开度调节转速，使调整结束时频率与额定值偏差很小或趋于零。 10. RTU

远方终端（RTU）是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，检测并传输各终端（发电厂或变电站）的信息，并执行调度中心发给厂、所的命令。 11. 码元：每个信号脉冲为一个码元。 12. 数码率：每秒传送的码元数。 13. 信息速率：系统每秒传送的信息量。

14. 误码率：数据传输中错误码元数与总码元数之比。 15. 循环式通信规约

由RTU循环不断地向主站传送信息的方式为循环式通信规约。 16. 问答式通信规约

由主站询问各RTU，RTU接到主站询问后回答的方式为问答式通信规约。 17. 超短期负荷预测

1小时以内的负荷预测为超短期负荷预测，适用于质量控制、安全监视、预防控制。 18. 短期负荷预测

1日到1周的负荷预测为短期负荷预测，适用于火电分配及水火协调。 19. 中期负荷预测

1月到1年的负荷预测为中期负荷预测，适用于机组检修。 20. 长期负荷预测

数年到数十年的负荷预测为长期负荷预测，适用于电源发展及网络规划。

********************************填空题******************************** 1． 同步发电机并列的理想条件表达式为：fG=fX、UG=UX、δe=0。

2． 若同步发电机并列的滑差角频率允许值为ωsy =1.5%，则脉动电压周期为 1.33s 。 3． 某台装有调速器的同步发电机，额定有功出力为100MW，当其有功功率增量为10MW

时，系统频率上升0.25Hz，那么该机组调差系数的标么值为R*= 0.05。

4． 同步发电机并网方式有两种：将未加励磁电流的发电机升速至接近于电网频率，在滑差

角频率不超过允许值时进行并网操作属于自同期并列；将发电机组加上励磁电流，在并列条件符合时进行并网操作属于准同期并列。

5． 采用串联补偿电容器可以补偿输电线路末端电压，设电容器额定电压为UNC=0.6kV，容

量为QNC=20kVar的单相油浸纸制电容器，线路通过的最大电流为IM=120A，线路需补偿的容抗为XC=8.2Ω，则需要并联电容器组数为m=4，串联电容器组数为n=2。 6． 系统通信信道包括电力载波通信、光纤通信、微波中继通信和卫星通信三种。

7． 系统通信规约可分为两类。由主站询问各RTU，RTU接到主站询问后回答的方式属于

问答式规约；由RTU循环不断地向主站传送信息的方式属于循环式规约。 8． 能量管理系统中RTU的测量数据有四类，即模拟量、开关量、数字量、脉冲量。 9． 常用的无功电源包括同步发电机、同步调相机、并联电容器、静止无功补偿器。 10. 馈线自动化的实现方式有两类，即就地控制、远方控制。

11. 同步发电机常见的励磁系统有直流励磁机、交流励磁机、静止励磁系统，现代大型机组采用的是静止励磁系统。

12. 励磁系统向同步发电机提供励磁电流形式是直流。 13. 电力系统的稳定性问题分为两类，即静态稳定、暂态稳定。 14. 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值。 15. 电力系统负荷增加时，按等微增率原则分配负荷是最经济的。

16. 就地控制馈线自动化依靠馈线上安装的重合器和分段器来消除瞬时性故障隔离永久性故障，不需要和控制中心通信。

17. 同步发电机励磁系统由励磁调节器和励磁功率单元两部分组成。 18. AGC属于频率的二次调整，EDC属于频率的三次调整。 19. 发电机自并励系统无旋转元件，也称静止励磁系统。

20. 直流励磁机励磁系统和交流励磁机励磁系统通常有滑环、电刷，其可靠性不高。 21. 采用积差调频法的优点是能够实现负荷在调频机组间按一定比例分配，且可以实现无差调频，其缺点是动态特性不够理想、各调频机组调频不同步，不利于利用调频容量。 22. 频率调整通过有功功率控制来实现，属于集中控制；电压调整通过无功功率控制来实现，属于分散控制。

23. 远方终端的任务是数据采集、数据通信、执行命令、打印显示等。 24. 差错控制对错误信号进行纠正，可分奇校验和偶校验两种校验方式。 25. EMS发电计划的功能包括火电计划、水电计划、交换计划、检修计划。 26. 馈线远方终端FTU的设备包括柱上开关、变电所、开闭所。

27. 分区调频法负荷变动判断依据是：对本区域负荷Δf与ΔPtie同号；对外区域负荷Δf与ΔPtie异号。

28. 当同步发电机进相运行时，其有功功率和无功功率的特点是向系统输出有功功率、同时吸收无功功率。

29. 自动励磁调节器的强励倍数一般取1.6～2.0。

30. 重合器与普通断路器的区别是普通断路器只能开断电路，重合器还具有多次重合功能。

简答题

**************************************************************************** 1..... 电力系统频率二次调整有哪几种可以实现无差调节？

电力系统频率二次调整的无差调节：①主导发电机法；②积差调频法（或增加：改进积差调频法）；③分区调频法。

2..... 自动发电控制系统的基本任务？

自动发电控制系统的基本任务：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..... 电力系统常用的无功功率电源有哪些？

电力系统常用的无功功率电源：①同步发电机；②同步调相机；③并联电容器；④静止无功补偿器。

4..... 电力系统调度的主要任务。

电力系统调度的主要任务：①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。 5..... 远程自动抄表系统的组成部分。

远程自动抄表系统的组成部分：①具有自动抄表功能的电能表；②抄表集中器；③抄表交换机；④中央信息处理机。

6..... 变电所综合自动化系统的基本功能有哪些？

变电所综合自动化系统的基本功能：①监控；②微机保护；③电压无功综合控制；④低频减负荷及备用电源自投控制；⑤通信。 7..... 同步发电机励磁控制系统的基本任务。

同步发电机励磁控制系统的基本任务：①稳定电压；②合理分配无功功率；③提高同发电机并联运行稳定性；改善电力系统运行条件。 8..... 能量管理系统中RTU的测量数据有几类？

能量管理系统中RTU的测量数据：①模拟量；②开关量；③数字量；④脉冲量。 9..... 远程自动抄表系统的典型方案。

远程自动抄表系统的典型方案：①总线式抄表系统；②三级网络的远程自动抄表系统；③采用无线电台的远程自动抄表系统；④防止窃电的远程自动抄表系统。 10. .. 变电所综合自动化系统的结构形式有哪些？

变电所综合自动化系统的结构形式：①集中式；②分布集中式；③分散与集中式相结合；④分散式。

11. .. 同步发电机并列的理想条件是什么？

同步发电机并列的理想条件：fG=fX、UG=UX、δe=0。 12. .. 常用的无功电源包括哪些？

常用的无功电源：①同步发电机；②同步调相机；③并联电容器；④静止无功补偿器。 13. .. 同步发电机的励磁系统有哪几类？

同步发电机的励磁系统：①直流励磁机；②交流励磁机；③静止励磁系统。 14. .. 电力系统远方终端的任务是什么？

远方终端的任务是：①数据采集；②数据通信；③执行命令；④打印显示等。

15. .. 简述直流励磁机励磁系统的优缺点。

直流励磁机励磁系统的优缺点：优点是结构简单；缺点是靠机械整流子换向，有炭刷和整流子等转动接触部件；维护量大，造价高；励磁系统的容量受限制。 16. .. 简述交流励磁机励磁系统的优缺点。

交流励磁机励磁系统的优缺点：优点有励磁系统的容量不受限制；不受电网干扰，可靠性高；无炭粉和铜末引起电机线圈污染，绝缘的寿命较长；缺点有无法对励磁回路进行直接测量；对整流元件等的可靠性要求高。 17. .. 简述静止励磁机励磁系统的优缺点。

静止励磁机励磁系统：优点有结构简单、可靠性高、造价低、维护量小；无励磁机，缩短机组长度，可减少电厂土建造价；直接用可控硅控制转子电压，可获很快的励磁电压响应速度；缺点有保护配合较复杂。 18. .. 简述电力系统的分区分级调度。

电力系统的分区分级调度：①国家调度机构；②跨省、自治区、直辖市调度机构；③省、自治区、直辖市级调度机构；④省辖市级调度机构；⑤县级调度机构。 19. .. 值班前置主机的主要任务是什么？

值班前置主机的主要任务：①与系统服务器及SCADA工作站通信；②与各RTU通信，通信规约处理；③切换装置的动作；④设置终端服务器的参数 20. .. 强行励磁的基本作用是什么？

强励的基本作用：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有助于缩短短路故障切除后母线电压的恢复时间；④有助于电动机的自启动过程。

=============================计算分析题============================= 1、某发电机采用自动准同期并列方式与系统进行并列，系统的参数为已归算到以发电机额定容量为基准的标么值。一次系统的参数为：发电机交轴次暂态电抗Xq''为0.128；系统等值机组的交轴次暂态电抗与线路之和为0.22；断路器合闸时间为tQF?0.4s，它的最大可能误差时间为tQF的?20%；自动并列装置最大误差时间为?0.05s；待并发电机允许的冲击电流值为ih''.max?2IGE。求允许合闸相角差?ey、允许滑差?sy与相应的脉动电压周期。

2、同步发电机等值电路如下，试绘制其矢量图。

Xd Eq IG UG

3、在某电力系统中，与频率无关的负荷占25%，与频率一次方成比例的负荷占40%，与频率二次方成比例的负荷占15%，与频率三次方成比例的负荷占20%。当系统频率由50Hz下降到48Hz时，系统KL*值为多少？

4、某电力系统用户总功率为Pfhe=2500MW，系统最大功率缺额Pqe=800MW，负荷调节效应系数KL*=1.8。自动减负荷装置接入后，期望恢复频率为ffh=48 Hz。试计算：

ΔP(1) 残留的频率偏差标幺值Δffh* (2) 接入减负荷装置的总功率PJH (3) 在图中标出Pfhe及Pqe位置和大小

48H50HΔf*

5、AB两电力系统由联络线相连。已知A系统KGA?800MW/Hz，KLA?50MW/Hz，

?PLA?100MW；B系统KGB?700MW/Hz,KLB?40MW/Hz?PLB?50MW。求在下列情

况下系统频率的变化量△f 和联络线功率的变化量△Pab。 （1）两系统所有机组都参加一次调频；

（2）A系统机组参加一次调频，而B系统机组不参加一次调频； （3）两系统所有机组都不参加一次调频；

6、仍按第5题中已知条件，计算下列情况下的频率变化量△f 和联络线上流过的功率△Pab。

（1）AB两系统所有机组都参加一次、二次调频，A、B两系统机组都增发50MW； （2）AB两系统机组均参加一次调频，A系统机组参加二次调频，增发60MW； （3）AB两系统机组均参加一次调频，B系统机组参加二次调频，增发60MW； 7、有n台发电机组共同承担负荷，它们的耗量特性分别为：

Fk?akPk2?bkPk?ck?k?1,2,?n?

试推导耗量微增率λ与PL的关系式??f?PL?以及λ与Pk的关系式??f?Pk?（忽略网

络损耗和各机组的功率限额）。

8、如下图所示，变压器参数及负荷功率均为已知数据。变压器高压侧最大负荷时的电压为110kV，最小负荷时的电压为114kV。相应负荷母线允许电压范围为6~6.6kV。试选择变压器分接头。

SN=31.5MVA 110±2×2.5% / 6.3 kV 2.5+j40 RT+jXT 110~114kV Smax=30+j15MVA Smin =12+j7 MVA 9、如下图所示，变压器变比为110±2×2.5% /11 kV，励磁支路和线路对地电容均被忽略。送端电压为120 kV且保持不变，受端电压要求保持为10.5 kV。采用电容器进行无功功率补偿，试确定其补偿容量。

U1=120kV Z=30+j150 U2 Smax=15+j12MVA Smin =10+j8 MVA 10、如下图所示的简单系统，各支路有功功率的测量值均已标在图中。忽略线路功率损耗，

求各支路有功功率的最佳估计值。

P5=42

P2=66

P1=90

P4=22

P3=26

P6=50

============================计算分析题答案============================ 1、解：

''''1）允许合闸相角差?ey=2arcsinih( X.maxq+Xx)/2x1.82E\q

=2 arcsin2x1x(0.128+0.22)/ 2x1.8x2x1.05

=2 arcsin0.09206=10.56（°）=0.184(rad)

2）ΔtQF=0.4x0.2=0.08s

Δtc=0.05s

允许滑差?sy=?ey/(ΔtQF+Δtc)= 0.184/(0.08+0.05)=1.42 rad/s 3) Ts=2π/?sy=2π/1.42=4.42s

2、解：同步发电机矢量图

?Eq?G?jI?Gxd??UGjI?PxdI?PI?GI?QjI?Qxd??U??jI?XEqGGdI?Gxd

3、解： 4、解：

?ffh*?PJH???f2??0.04fN50Pqe?KL*Pfhe?ffh*1?KL*?ffh*(2分)

800?1.8?2500?0.04?668.1MW1?1.8?0.04(4分)ΔP* 2500MW 800MW Δf* 48Hz 50Hz

5、解：

⑴ 两系统都参加一次调频时

△f=0.09434 Hz △Pab=-19.8 MW

⑵ A系统参加一次调频，B系统不参加一次调频时

△f=0.16854 Hz △Pab=43.26 MW

⑶ 两系统都不参加一次调频时

△f=1.6667 Hz △Pab=-16.6667 MW

6、解：

⑴ 两系统都参加一次、二次调频，两系统都增发50MW时

△f=0.03145 Hz △Pab=-23.27 MW

⑵ 两系统都参加一次调频，A系统参加二次调频并增发60MW时

△f=0.0566 Hz △Pab=8.1132 MW

⑶ 两系统都参加一次调频，B系统参加二次调频并增发60MW时

△f=0.0566 Hz △Pab=-51.887 MW

7、解：

?n1由??f?PL?得：?????a?k?1k?????1n?bk?2P??L?ak?1k???? ?由??f?Pk?得：??2ak??Pk???bk2ak??? ?8、解：

?Utmax??Utmin?U1tmax?U1tmin?U1t?PmaxRt?QmaxXT30?2.5?15?40??6.136kV(3分)U1max110PminRt?QminXT12?2.5?7?40??2.719kVU1min114U1max??Utmax110?6.136U2N??6.3?109.06kV(3分)U2max6U1min??Utmin114?2.719U2N??6.3?106.22kVU2min6.6

11(U1tmax?U1tmin)?(109.06?106.22)?107.64(2分)22取U1t?107.25的分接头6.3?(110?6.036)?6.10?6.0(2分)107.256.3??(114?2.719)?6.53?6.6107.25U2max?U2min9、解：

'U2max?U1?P1maxR?Q1maxX15?30?12?150?120??101.25kV(2分)U1120P1minR?Q1minX10?30?8?150?120??107.5kV(2分)U1120

'U2min?U1?'U2107.5Ut?minU2N??11?112.62kV(2分)U2min10.5取U1t?107.25的分接头，那么k?UQC?2cmaxX10、解：

由系统结构可以得到：??P??P??P123????P??P2?P45?P??P??P?34?6(3分)'?U2max?U?2cmax?k?107.25?10.25(2分)11?210.5?101.25?2?k?10.5?10.25?4.57(2分)???15010.25????????????????P??90???P??66???P??26???P??22???P??P??42???P??P??50???P??902?P??662?P??262?P??222?P??422?P??502J?P12345622222232342434?2(2分)?、P?、P?求偏导，得：上式分别对P234?J??P??90?2P??66?2P??P??22?0?2P23224??P2?J??P??90?2P??26?2P??P??50?0?2P23334??P3?J??22?2P??P??22?2P??P??50?0?2P42434??P4??65??26??23解以上三式得：P，P，P234???????

(1分)(1分)(1分)?????????????91??42??49代入数学模型得：P，P，P156(2分)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hzrd.html