電力系統(tǒng)自動化自編習題集1

1、第一章 概論5%（4學時）1-1對電力系統(tǒng)運行的基本要求有哪些?1-2簡述電力系統(tǒng)自動化的重要性?1-3電力系統(tǒng)自動化包含哪些內(nèi)容?每一項的功能是什么?1-4用示意圖的形式描述電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及其相應的轉(zhuǎn)換關系。并敘述各個狀態(tài)下系統(tǒng)相應的調(diào)度控制，電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是如何實現(xiàn)的?1-5畫出電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)工作模式圖，并敘述其控制原理？第二章電力系統(tǒng)頻率及有功功率的控制40%(14學時)2-1電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性有哪些?2-2電力系統(tǒng)頻率控制的必要性有哪些?2-3用原動機和發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩特性說明發(fā)電機單機運行時調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理？2-4用原動機和發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩特性說明發(fā)電機組并

2、網(wǎng)運行時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的基本原理？2-5機械液壓調(diào)速器由哪幾部分組成?敘述各部分的調(diào)節(jié)原理,AB,AB是由哪部分怎樣調(diào)節(jié)的結果?AC BABABDFD FE 2-6什么是調(diào)速系統(tǒng)的失靈區(qū)?寫出數(shù)學表達式.2-7敘述模擬電氣液壓調(diào)速器中電液轉(zhuǎn)換及機液隨動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理.2-8分別敘述模擬電氣液壓調(diào)速器在發(fā)電機組未并網(wǎng)和并網(wǎng)運行時的調(diào)節(jié)原理.2-9畫出發(fā)電機和負荷的功率頻率靜態(tài)特性？并推導發(fā)電機和負荷的傳遞函數(shù).2-10作圖并說明電力系統(tǒng)等效發(fā)電機組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性,寫出數(shù)學表達式.2-11作圖并說明電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率調(diào)節(jié)特性,寫出數(shù)學表達式.2-12作圖并說明電力系統(tǒng)的頻率控制的基本原理,并說明什么

3、是頻率的一次調(diào)整? 2-13什么是頻率的二次調(diào)整?哪點是一次調(diào)整?哪點是二次調(diào)整?寫出數(shù)學表達式.2-14調(diào)速器失靈區(qū)對頻率調(diào)整有影響嗎?2-15聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制中傳輸線功率變化的傳遞函數(shù)為Pti* (s)=eTij*1/SFi*(S)-Fj*(S) (j=1,2,n)試畫出其傳遞函數(shù)框圖.2-16有兩區(qū)域電力系統(tǒng)組成的無二次調(diào)頻的聯(lián)合系統(tǒng),求系統(tǒng)中有單位階躍負荷波動PL1*,PL2*時,穩(wěn)態(tài)頻率差變化式和聯(lián)絡線上功率變化式？2-17兩區(qū)域電力系統(tǒng)組成的無二次調(diào)頻的聯(lián)合電力系統(tǒng)如下圖,寫出穩(wěn)態(tài)時兩區(qū)域功率平衡方程關系式 ？(R1,R2為調(diào)差系數(shù))2-18兩區(qū)域電力系統(tǒng)組成的無二次

4、調(diào)頻的聯(lián)合電力系統(tǒng)如下圖,當PL10,PL20時,求穩(wěn)態(tài)時頻率差f=？(R1,R2為調(diào)差系數(shù)) 2-19兩區(qū)域電力系統(tǒng)組成的無二次調(diào)頻的聯(lián)合電力系統(tǒng)如下圖,當PL10,PL20時,求穩(wěn)態(tài)時傳輸功率變化量Pt=？(R1,R2為調(diào)差系數(shù)) 2-20兩區(qū)域電力系統(tǒng)組成的無二次調(diào)頻的聯(lián)合電力系統(tǒng)如下圖,當PL1=0,PL20時,求穩(wěn)態(tài)時頻率差f=？穩(wěn)態(tài)時傳輸功率變化量Pt=？并說明怎樣體現(xiàn)聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)越性的?(R1,R2為調(diào)差系數(shù))2-21兩區(qū)域電力系統(tǒng)組成的有二次調(diào)頻的聯(lián)合電力系統(tǒng),兩區(qū)域的區(qū)域控制偏差為ACE1= Pt1*+B1f1*,ACE2=Pt2*+B2f2*,寫出相應的控制功率表達式,

5、調(diào)節(jié)結束時式中各量等于多少?2-22電力系統(tǒng)自動調(diào)頻方法中什么是主導發(fā)電機法?寫出調(diào)節(jié)準則?2-23作圖并說明電力系統(tǒng)自動調(diào)頻方法中什么是積差調(diào)節(jié)法?寫出調(diào)節(jié)準則?2-24電力系統(tǒng)調(diào)度自動化中,自動發(fā)電控制的基本目標是什么?哪些目標與頻率的一次調(diào)整有關? 哪些目標與頻率的二次調(diào)整有關?2-25電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整為何要分為一次調(diào)整和二次調(diào)整?它們有何本質(zhì)上的區(qū)別?2-26電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度的目的和內(nèi)容是什么?2-27某一單區(qū)域電力系統(tǒng),系統(tǒng)總額定容量為2000MW正常運行的負荷為1000MW,等效發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為4.8%,負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)為0.5,若負荷增為20MW,求(1)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)頻率值?(

6、2)新穩(wěn)態(tài)下發(fā)電機增加的功率是多少? (3)新穩(wěn)態(tài)下負荷調(diào)節(jié)效應引起的功率變化是多少?2-28某電力系統(tǒng)只有兩臺發(fā)電機組并聯(lián)運行向負荷供電,其中,1號機的額定功率為200MW,空載頻率51Hz, 滿載頻率49Hz, 2號機的額定功率為100MW,空載頻率51.5Hz, 滿載頻率49Hz,設該系統(tǒng)不進行二次調(diào)頻. (1)求兩機組的調(diào)差系數(shù)? (2)當頻率為f=fe=50Hz時,求此時總負荷為多少? (3)若總負荷在(2)的基礎上又增加70MW,則系統(tǒng)頻率和兩機組的出力各是多少?2-29有三臺發(fā)電機在公共母線上并列運行,1號機的額定功率為100MW,發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為5.1%。2號機的額定功率為1

7、00MW,發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為4.8%。3號機的額定功率為200MW,發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為4.5%。若系統(tǒng)有功負荷波動使有功增加量為它們總有功容量的20%,問1號機組承擔的有功負荷增量是多少?系統(tǒng)頻率變化多少？第三章電力系統(tǒng)電壓及無功功率的控制40%（14學時）3-1電力系統(tǒng)電壓控制的必要性是什么?3-2電力系統(tǒng)無功功率控制的必要性是什么?3-3對沖擊性和間歇性負荷引起的電壓波動采取哪些措施進行限制？3-4電力系統(tǒng)中電壓的控制采用哪些方式及設備？3-5電力系統(tǒng)無功電源的最優(yōu)分布3-6無功功率負荷的最優(yōu)分布3-7同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的主要任務有哪些？3-8對同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的基本要求

8、有哪些？3-9作相量圖分析，同步發(fā)電機單機帶負荷運行時,為什么調(diào)節(jié)勵磁電流可改變發(fā)電機端電壓？3-10同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)控制無功功率分配時,設同步發(fā)電機與無限大母線并聯(lián)運行,發(fā)電機有功功率PG只受調(diào)速器控制,PG=常數(shù)。作相量圖分析,改變勵磁電流對無功調(diào)節(jié)作用？3-11從自動調(diào)節(jié)勵磁所起的作用來說明為何要提高勵磁系統(tǒng)的響應速度？3-12作圖并說明什么是勵磁系統(tǒng)的標稱響應？寫出計算式？3-13同步發(fā)電機有哪些勵磁方式？各有什么優(yōu)缺點？3-14畫出自勵式直流勵磁機勵磁系統(tǒng)原理接線圖，寫出勵磁機的勵磁電流表達式，并敘述其調(diào)節(jié)原理？3-15畫出它勵式直流勵磁機勵磁系統(tǒng)原理接線圖，寫出勵磁機的勵磁電

9、流表達式，并敘述其調(diào)節(jié)原理？3-16畫出它勵交流勵磁機靜止整流勵磁系統(tǒng)原理接線圖，并敘述其調(diào)節(jié)原理？簡述這種勵磁系統(tǒng)的特點。3-17畫出自勵交流勵磁機靜止硅整流勵磁系統(tǒng)原理接線圖，并簡述這種勵磁系統(tǒng)的特點。3-18畫出交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流勵磁系統(tǒng)（無刷系統(tǒng)）原理接線圖，并簡述這種勵磁系統(tǒng)的特點。3-19畫出靜止勵磁系統(tǒng)中自并勵勵磁機原理接線圖，并簡述這種勵磁系統(tǒng)的特點。3-20畫出靜止勵磁系統(tǒng)中自復勵勵磁機原理接線圖，并簡述這種勵磁系統(tǒng)的特點。3-21作出比例式勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性圖，并說明其自動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓的原理，寫出的數(shù)學表達式？3-22比例式可控硅勵磁調(diào)節(jié)器由哪些單元組成？各單元的基本作用

10、是什么？3-23半導體勵磁調(diào)節(jié)器中比較整定電路如圖,作出電路輸入輸出特性,寫出輸出電壓的表達式，并說明發(fā)電機電壓的整定原理？3-24作出半導體勵磁調(diào)節(jié)器中由運算放大器組成的綜合放大單元的電路圖，并作出電路輸入輸出特性,寫出輸出電壓與輸入信號關系的表達式3-25試做出三相半控橋式整流電路圖 (1)寫出整流電路輸入電壓和輸出平均電壓的關系表達式？(2)做出輸出直流電壓與控制角的關系曲線圖？(3)說明續(xù)流管XL的作用？3-26說明圖示的單穩(wěn)態(tài)移相觸發(fā)器的工作原理？并作圖說明單穩(wěn)態(tài)移相觸發(fā)器移相的原理？作出移相觸發(fā)單元的靜態(tài)工作特性圖？3-27畫出ZTL型比例式半導體勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性？寫出IL

11、L=f(UG)的關系式？說明號的意義？3-28作出發(fā)電機勵電壓調(diào)節(jié)特性的三種工作特性，并分別說明哪條為正調(diào)差？哪條為負調(diào)差？哪條為無差特性？寫出調(diào)差系數(shù)定義公式？ 3-29由發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流IL與無功負荷電流Iq的關系曲線UG=F(IL),利用作圖法求取發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)精度特性曲線UG=F(Iq),并寫出發(fā)電機調(diào)壓精度（）的計算公式。3-30勵磁調(diào)節(jié)器中為什么設立調(diào)差單元?調(diào)差單元的作用是什么？3-31兩相式調(diào)差單元的電壓輸入和輸出關系為Ùa=Ùa|+?c·Ra, Ùb=Ùb,Ùc=Ùc?a·Ra,作出COSj =1時

12、,調(diào)差單元相量圖,并說明調(diào)差單元輸出的電壓與有功電流關系、調(diào)差單元輸出的電壓與無功電流關系。3-32兩相式調(diào)差單元的電壓輸入和輸出關系為Ùa=Ùa|+?c·Ra, Ùb=Ùb,Ùc=Ùc?a·Ra,作出COSj =0時,調(diào)差單元相量圖,并說明調(diào)差單元輸出的電壓與有功電流關系、調(diào)差單元輸出的電壓與無功電流關系。3-33（）作圖說明發(fā)電機無功調(diào)節(jié)特性曲線UG=F(I)有哪幾種類型？（）作圖并說明發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性平移的原理？（）寫出發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性的定義的表達式？（）敘述用試驗法求取發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性的步驟？3-34

13、有三臺發(fā)電機在公共母線上并列運行,1號機的額定功率為250MW,勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)為0.05。2號機的額定功率為200MW,勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)為0.04。3號機的額定功率為100MW,勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)為0.04。三臺機組的額定功率因數(shù)都是0.86。若系統(tǒng)無功負荷波動使電廠無功增加量為它們總無功容量的20%,問母線上電壓波動是多少？各機組承擔的無功負荷增量是多少?3-35作出同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的動態(tài)特性曲線？并回答說明什么是超調(diào)量？寫出表達式？什么是調(diào)節(jié)時間？什么是擺動次數(shù)？3-36畫出帶勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器的勵磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖,并在忽略飽和情況下寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。第四

14、章電力系統(tǒng)中斷路器的控制15%(10學時) 4-1電力系統(tǒng)中的并列分為哪幾種類型？它們的定義各是什么？對并列的基本要求是什么？4-2什么是準同期并列？準同期并列的理想條件是什么?4-3在實際并列操作中,什么誤差條件下產(chǎn)生無功沖擊電流?寫出此時無功沖擊電流的有效值計算式?什么誤差條件下產(chǎn)生有功沖擊電流? 寫出此時有功沖擊電流的有效值計算式?4-4作圖說明發(fā)電機組采用準同期并列并網(wǎng)后被拉入同步運行的暫態(tài)過程?分析條件為：UG=UX,=0,GX合閘瞬間,發(fā)電機的電壓超前系統(tǒng)電壓即UG>UX,且發(fā)電機的滑差角頻率大于系統(tǒng)的滑差角頻率即G>X 4-5什么是自同期并列?寫出沖擊電流及發(fā)電機端電

15、壓的表達式？說明自同期并列的優(yōu)缺點？4-6什么叫做恒定越前時間準同期并列?“恒定越前時間”指的是什么時間？其中的合閘控制單元在什么條件下發(fā)合閘信號？合閘時為什么要使相角差等于零？4-7正弦整步電壓脈動波形中載有哪些準同期并列所需的信息?4-8自動準同期裝置設置了哪幾個控制單元?各單元的作用是什么?4-9根據(jù)正弦整步電壓進行準同期并列合閘,比較按恒定越前相角原理與按恒定越前時間原理合閘時各有什么要求?4-10敘述自動跟蹤同期并列的原理？4-11根據(jù)ZZQ-5自動準同期裝置恒定越前時間形成原理，利用三角波整步電壓獲得恒定越前時間信號中,線性整步電壓U 在相角 為- 到0區(qū)間的直線方程U= ( +

16、st )/ ,檢測電平的翻轉(zhuǎn)電壓為dtUR/(R1+R),試證明:t=(R+R) C=tyq，說明號的意義？4-12作波形圖并說明ZZQ-5自動準同期裝置中頻差檢測的原理？4-13畫出電力系統(tǒng)的動態(tài)頻率特性圖，分析說明自動低頻減負荷的基本原理？要求分析不同功率缺額下的f和切除不同負荷功率下的頻率變化情況。4-14試說明特殊級所起的作用？特殊級動作頻率的整定值怎樣確定？特殊級為何要帶較長的時限?4-15某系統(tǒng)ZDPJ的級數(shù)、動作頻率、斷開功率、時限如表所示，在發(fā)電機功率保持不變的前提下，發(fā)生22%PLe的功率缺額，若ZPJ正確動作，求系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率是多少（負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)KL2， PLe是額定頻

17、率下的總有功負荷）？ 級的序號動作頻率（HZ）斷開功率整定時限（S）12345特殊級4847.54746.546474%PLe5%PLe6%PLe7%PLe8%PLe4%PLe0.30.50.30.50.30.50.30.50.30.520304-16某系統(tǒng)發(fā)電機的出力不變,負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)KL值不變,投入相當于30%的負荷、切除相當于30%的負荷的發(fā)電功率，此兩種情況下，系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率是否相等？試說明之 4-17電力系統(tǒng)在某一運行方式時,運行機組的總額定容量為1200MW,此時系統(tǒng)中負荷功率為980MW,負荷調(diào)節(jié)效應為KL*=1.5,設這時發(fā)生事故,突然切除額定容量為300MW的發(fā)電機組。求

18、：（1）如不采取任何措施，事故情況下的穩(wěn)定頻率值；（2）如希望恢復頻率f=49Hz, 求接入自動低頻減負荷裝置的功率總數(shù)。P=( Pqe-KL*f*PL)/(1-KL*f*)解：（1）Pqe=300-(1200-980)=80MWf=50 Pqe/ KL* PL=50×80/(1.5×980)=2.72HZf=50-2.72=47.28Hz(2)f*=(50-49)/50=0.02P=( Pqe-KL*f*PL)/(1-KL*f*)=(300-1200+980-1.5×0.02×980)/(1-1.5×0.02)=52.16(MW) 4-18某電廠有兩臺發(fā)電機在公共母線上并列運行,1 號機的額定功率為100MW,發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為0.04；2號機的額定率為200MW,發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為0.05；兩臺機組的額定功率因數(shù)都是0.85,若系統(tǒng)無功負荷波動使無功增加量為它們總無功容量的20%，問各機組承擔的無功負荷增量是多少？母線電壓波動是多少？解：1 號機的額定無功功率為：Qn1=Pn1tg1=100tg(cos-10.85)=61.97Mvar