《电力系统自动化》自编习题集1

1-1对电力系统运行的基本要求有哪些?

1-2简述电力系统自动化的重要性?

1-3电力系统自动化包含哪些内容?每一项的功能是什么?

1-4用示意图的形式描述电力系统的运行状态及其相应的转换关系。并叙述各个状态下系统相应的调度控制，电力系统调度自动化是如何实现的?

1-5画出电力系统自动控制系统工作模式图，并叙述其控制原理？

第二章电力系统频率及有功功率的控制40%(14学时) 2-1电力系统有功功率控制的必要性有哪些? 2-2电力系统频率控制的必要性有哪些?

2-3用原动机和发电机的电磁转矩特性说明发电机单机运行时调速系统的调节原理？ 2-4用原动机和发电机的电磁转矩特性说明发电机组并网运行时转速调节的基本原理？ 2-5机械液压调速器由哪几部分组成?叙述各部分的调节原理,A′B′,A″B″˛˛是由哪部分怎样调节的结果?

A′ A″ A C′ B″

B′ B D′ F′ D F E 2-6什么是调速系统的失灵区?写出数学表达式. 2-7叙述模拟电气液压调速器中电液转换及机液随动系统的调节原理.

2-8分别叙述模拟电气液压调速器在发电机组未并网和并网运行时的调节原理. 2-9画出发电机和负荷的功率频率静态特性？并推导发电机和负荷的传递函数. 2-10作图并说明电力系统等效发电机组的静态调节特性,写出数学表达式. 2-11作图并说明电力系统负荷的静态频率调节特性,写出数学表达式.

2-12作图并说明电力系统的频率控制的基本原理,并说明什么是频率的一次调整? 2-13什么是频率的二次调整?哪点是一次调整?哪点是二次调整?写出数学表达式. 2-14调速器失灵区对频率调整有影响吗?

2-15联合电力系统频率和有功功率控制中传输线功率变化的传递函数为

ΔPti* (s)=ωe∑Tij*1/S[ΔFi*(S)-ΔFj*(S)] (j=1,2,…,n)试画出其传递函数框图.

2-16有两区域电力系统组成的无二次调频的联合系统,求系统中有单位阶跃负荷波动

PL1*,PL2*时,稳态频率差变化式和联络线上功率变化式？

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PL1R1KL1Pt PL2R2KL2

2-17两区域电力系统组成的无二次调频的联合电力系统如下图,写出稳态时两区域功率平衡方程关系式 ？(R1,R2为调差系数)

PL1R1KL1Pt PL2R2KL2

2-18两区域电力系统组成的无二次调频的联合电力系统如下图,当PL10,PL20时,求稳态时频率差f=？(R1,R2为调差系数)

PL1R1KL1Pt PL2R2KL2

2-19两区域电力系统组成的无二次调频的联合电力系统如下图,当

PL10,PL20时,求稳态时传输功率变化量Pt=？(R1,R2为调差系数)

PL1R1KL1Pt PL2R2KL2

2-20两区域电力系统组成的无二次调频的联合电力系统如下图,当PL1=0,PL20时,求稳态时频率差f=？稳态时传输功率变化量Pt=？并说明怎样体现联合电力系统的优越性的?(R1,R2为调差系数)

PL1R1KL1Pt PL2R2KL2

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2-21两区域电力系统组成的有二次调频的联合电力系统,两区域的区域控制偏差为

ACE1= Pt1*+B1f1*,ACE2=Pt2*+B2f2*,写出相应的控制功率表达式,调节结束时式中各量等于多少?

2-22电力系统自动调频方法中什么是主导发电机法?写出调节准则?

2-23作图并说明电力系统自动调频方法中什么是积差调节法?写出调节准则?

2-24电力系统调度自动化中,自动发电控制的基本目标是什么?哪些目标与频率的一次调整有关? 哪些目标与频率的二次调整有关?

2-25电力系统频率的调整为何要分为一次调整和二次调整?它们有何本质上的区别?

2-26电力系统经济调度的目的和内容是什么?

2-27某一单区域电力系统,系统总额定容量为2000MW正常运行的负荷为1000MW,等效发电机的调差系数为4.8%,负荷调节效应系数为0.5,若负荷增为20MW,

求(1)系统的稳态频率值?(2)新稳态下发电机增加的功率是多少? (3)新稳态下负荷调节效应引起的功率变化是多少?

2-28某电力系统只有两台发电机组并联运行向负荷供电,其中,1号机的额定功率为200MW,空载频率51Hz, 满载频率49Hz, 2号机的额定功率为100MW,空载频率51.5Hz, 满载频率49Hz,设该系统不进行二次调频.

(1)求两机组的调差系数? (2)当频率为f=fe=50Hz时,求此时总负荷为多少? (3)若总负荷在(2)的基础上又增加70MW,则系统频率和两机组的出力各是多少?

2-29有三台发电机在公共母线上并列运行,1号机的额定功率为100MW,发电机的调差系数为5.1%。2号机的额定功率为100MW,发电机的调差系数为4.8%。3号机的额定功率为200MW,发电机的调差系数为4.5%。若系统有功负荷波动使有功增加量为它们总有功容量的20%,问1号机组承担的有功负荷增量是多少?系统频率变化多少？

第三章电力系统电压及无功功率的控制40%（14学时） 3-1电力系统电压控制的必要性是什么?

3-2电力系统无功功率控制的必要性是什么?

3-3对冲击性和间歇性负荷引起的电压波动采取哪些措施进行？ 3-4电力系统中电压的控制采用哪些方式及设备？ 3-5电力系统无功电源的最优分布 3-6无功功率负荷的最优分布

3-7同步发电机励磁自动控制系统的主要任务有哪些？ 3-8对同步发电机励磁自动控制系统的基本要求有哪些？

3-9作相量图分析，同步发电机单机带负荷运行时,为什么调节励磁电流可改变发电机端电压？

3-10同步发电机励磁控制系统控制无功功率分配时,设同步发电机与无限大母线并联运行,发电机有功功率PG只受调速器控制,PG=常数。作相量图分析,改变励磁电流对无功调节作用？

3-11从自动调节励磁所起的作用来说明为何要提高励磁系统的响应速度？

3-12作图并说明什么是励磁系统的标称响应？写出计算式？ 3-13同步发电机有哪些励磁方式？各有什么优缺点？

3-14画出自励式直流励磁机励磁系统原理接线图，写出励磁机的励磁电流表达式，并叙述

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其调节原理？

3-15画出它励式直流励磁机励磁系统原理接线图，写出励磁机的励磁电流表达式，并叙述其调节原理？

3-16画出它励交流励磁机静止整流励磁系统原理接线图，并叙述其调节原理？简述这种励磁系统的特点。

3-17画出自励交流励磁机静止硅整流励磁系统原理接线图，并简述这种励磁系统的特点。

3-18画出交流励磁机旋转整流励磁系统（无刷系统）原理接线图，并简述这种励磁系统的特点。

3-19画出静止励磁系统中自并励励磁机原理接线图，并简述这种励磁系统的特点。 3-20画出静止励磁系统中自复励励磁机原理接线图，并简述这种励磁系统的特点。 3-21作出比例式励磁系统的调节特性图，并说明其自动调节发电机电压的原理，写出∆ＵＥ

的数学表达式？

3-22比例式可控硅励磁调节器由哪些单元组成？各单元的基本作用是什么？

3-23半导体励磁调节器中比较整定电路如图,作出电路输入输出特性,写出输出电压的表达式，并说明发电机电压的整定原理？

aRwcbdＵｂ

3-24作出半导体励磁调节器中由运算放大器组成的综合放大单元的电路图，并作出电路输

入输出特性,写出输出电压与输入信号关系的表达式．

3-25试做出三相半控桥式整流电路图 (1)写出整流电路输入电压和输出平均电压ＵＬ的关系表达式？(2)做出输出直流电压ＵＬ与控制角α的关系曲线图？(3)说明续流管XL的作用？ 3-26说明图示的单稳态移相触发器的工作原理？并作图说明单稳态移相触发器移相的原理？作出移相触发单元的静态工作特性图？

3-27画出ZTL型比例式半导体励磁调节器的静态工作特性？写出ILL=f(UG)的关系式？说明＂－＂号的意义？

3-28作出发电机励电压调节特性的三种工作特性，并分别说明哪条为正调差？哪条为负调差？哪条为无差特性？写出调差系数定义公式？

3-29由发电机转子电流IL与无功负荷电流Iq的关系曲线UG=F(IL),利用作图法求取发电机电压调节精度特性曲线UG=F(Iq),并写出发电机调压精度（ε）的计算公式。

3-30励磁调节器中为什么设立调差单元?调差单元的作用是什么？

3-31两相式调差单元的电压输入和输出关系为Ùa΄=Ùa|+İc·Ra, Ùb΄=Ùb,Ùc΄=Ùc−İa·Ra,作出COS =1时,调差单元相量图,并说明调差单元输出的电压与有功电流关系、调差单元输出的电压与无功电流关系。

3-32两相式调差单元的电压输入和输出关系为Ùa΄=Ùa|+İc·Ra, Ùb΄=Ùb,Ùc΄=Ùc−İa·Ra,作出COS =0时,调差单元相量图,并说明调差单元输出的电压与有功电流关系、调差单元输出的电压与无功电流关系。

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3-33（１）作图说明发电机无功调节特性曲线UG=F(Iｑ)有哪几种类型？（２）作图并说明发电机电压调节特性平移的原理？（３）写出发电机电压调节特性的定义的表达式？（４）叙述用试验法求取发电机电压调节特性的步骤？

3-34有三台发电机在公共母线上并列运行,1号机的额定功率为250MW,励磁调节器的调差系数为0.05。2号机的额定功率为200MW,励磁调节器的调差系数为0.04。3号机的额定功率为100MW,励磁调节器的调差系数为0.04。三台机组的额定功率因数都是0.86。若系统无功负荷波动使电厂无功增加量为它们总无功容量的20%,问母线上电压波动是多少？各机组承担的无功负荷增量是多少?

3-35作出同步发电机励磁自动控制系统的动态特性曲线？并回答说明什么是超调量？写出表达式？什么是调节时间？什么是摆动次数？

3-36画出带励磁系统稳定器的励磁控制系统的传递函数框图,并在忽略饱和情况下写出该系统的开环传递函数。

第四章电力系统中断路器的控制15%(10学时)

4-1电力系统中的并列分为哪几种类型？它们的定义各是什么？对并列的基本要求是什么？

4-2什么是准同期并列？准同期并列的理想条件是什么?

4-3在实际并列操作中,什么误差条件下产生无功冲击电流?写出此时无功冲击电流的有效值计算式?什么误差条件下产生有功冲击电流? 写出此时有功冲击电流的有效值计算式? 4-4作图说明发电机组采用准同期并列并网后被拉入同步运行的暂态过程?分析条件为：UG=UX,∆δ=0,ｆG≠ｆX合闸瞬间,发电机的电压超前系统电压即UG>UX,且发电机的滑差角频率大于系统的滑差角频率即ωG>ωX

4-5什么是自同期并列?写出冲击电流及发电机端电压的表达式？说明自同期并列的优缺点？ 4-6什么叫做恒定越前时间准同期并列?“恒定越前时间”指的是什么时间？其中的合闸控制单元在什么条件下发合闸信号？合闸时为什么要使相角差等于零？

4-7正弦整步电压脉动波形中载有哪些准同期并列所需的信息? 4-8自动准同期装置设置了哪几个控制单元?各单元的作用是什么?

4-9根据正弦整步电压进行准同期并列合闸,比较按恒定越前相角原理与按恒定越前时间原理合闸时各有什么要求?

4-10叙述自动跟踪同期并列的原理？

4-11根据ZZQ-5自动准同期装置恒定越前时间形成原理，利用三角波整步电压获得恒定越前时间信号中,线性整步电压UＺｂ∆ 在相角 ∆δ为-π 到0区间的直线方程UＺｂ∆=Ａ ( π +ω st )/ π ,检测电平的翻转电压为Ｕdt＝UＲ１１５＝ＡR１１５/(R1１５+R１１４),试证明:t=−(R１１５+R１１４) C=tyq，说明＂－＂号的意义？

4-12作波形图并说明ZZQ-5自动准同期装置中频差检测的原理？ 4-13画出电力系统的动态频率特性图，分析说明自动低频减负荷的基本原理？要求分析不同功率缺额下的f∞和切除不同负荷功率下的频率变化情况。

4-14试说明特殊级所起的作用？特殊级动作频率的整定值怎样确定？特殊级为何要带较长的时限?

4-15某系统ZDPJ的级数、动作频率、断开功率、时限如表所示，在发电机功率保持不变

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的前提下，发生22%PLe的功率缺额，若ZＤPJ正确动作，求系统的稳定频率是多少（负荷调节效应系数KL＝2， PLe是额定频率下的总有功负荷）？

级的序号 动作频率（HZ） 断开功率 整定时限（S） 1 2 3 4 5 特殊级 48 47.5 47 46.5 46 47 4%PLe 5%PLe 6%PLe 7%PLe 8%PLe 4%PLe 0.3~0.5 0.3~0.5 0.3~0.5 0.3~0.5 0.3~0.5 20~30 4-16某系统发电机的出力不变,负荷调节效应系数KL值不变,投入相当于30%的负荷、切除相当于30%的负荷的发电功率，此两种情况下，系统的稳定频率是否相等？试说明之． 4-17电力系统在某一运行方式时,运行机组的总额定容量为1200MW,此时系统中负荷功率为980MW,负荷调节效应为KL*=1.5,设这时发生事故,突然切除额定容量为300MW的发电机组。求：

（1）如不采取任何措施，事故情况下的稳定频率值；

（2）如希望恢复频率fｈ=49Hz, 求接入自动低频减负荷装置的功率总数。

PＪＨ=( Pqe-KL*Δf*PLｅ)/(1-KL*Δf*)

解：（1）Pqe=300-(1200-980)=80MW

∆f=50 Pqe/ KL* PLｅ=50×80/(1.5×980)=2.72HZ f∞=50-2.72=47.28Hz

(2)∆f*=(50-49)/50=0.02

PＪＨ=( Pqe-KL*Δf*PLｅ)/(1-KL*Δf*)

=(300-1200+980-1.5×0.02×980)/(1-1.5×0.02)

=52.16(MW)

4-18某电厂有两台发电机在公共母线上并列运行,1 号机的额定功率为100MW,发电机的调差系数为0.04；2号机的额定率为200MW,发电机的调差系数为0.05；两台机组的额定功率因数都是0.85,若系统无功负荷波动使无功增加量为它们总无功容量的20%，问各机组承担的无功负荷增量是多少？母线电压波动是多少？

解：1 号机的额定无功功率为：Qn1=Pn1tgφ1=100tg(cosφ-10.85)=61.97Mvar, 2 号机的额定无功功率为：Qn2=Pn2tgφ2=200tg(cosφ-10.85)=123.95Mvar, Qn1 +Qn2 61.97+123.95

等值调差系数为δΣ= = =0.046 Qn1 /δ1+Qn2 /δ2 61.97/0.04+123.95/0.05 母线电压变化值

ΔU*=δΣΔQΣ=0.046×0.2=0.0092 各机组无功增量

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ΔQ1*=-ΔU*/δ1=0.0092/0.04=0.23 ΔQ1=ΔQ1*ΔQn1=14.25 Mvar ΔQ2*=-ΔU*/δ2=0.0092/0.05=0.184 ΔQ2=ΔQ2*ΔQn2=22.8 Mvar

可见，同容量的发电机，调差系数小的机组承担的无功负荷增量较大。

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