吉首大学电气工程大三下学期期末复习资料.pdf

个人整理 其中错误请结合自己所学改正 1 PLC 原理原理与应用与应用复习资料复习资料 题型 分数 备注 选择题 10 2 20 指令 填空题 20 1 20 简答题 4 6 24 1 3 4 5 章各一题 程序设计题 3 12 36 34 题 27 28 29 30 四选二 1 PLC 主要由 CPU模块模块 输入输入模块模块 输出模块输出模块 和 编程软件编程软件 组成 2 继电器的线圈通电时 其常开触点 接通接通 常闭触点 断开断开 线圈断电时其常开触点 断开断开 常闭触点 闭合闭合 3 简述 PLC 的扫描工作过程 答 为了使 PLC 的输出及时地相应各种输入信号 初始化后反复不停的分阶段处理各种不同的任务 即循环扫描 在 RUN 模式 扫描周期分五个阶段 读取输入执行用户程序处理通信请求自诊断检查改写输出 当 CPU的操作模式从 RUN 变为 STOP 时 数字量输出被置为系统块中的输出表定义的状态 或保持当时状态 默认是将所有数字 量输出清零 此时 扫描周期变为四个阶段 读取输入处理通信请求自诊断检查改成输出 4 输出指令 对应于梯形图中的线圈 不能用于过程映像 输入输入 寄存器 5 SM 0 1 在首次扫描时为 ON SM0 0 一直为 ON 6 接通延时定时器 TON 的使能 IN 输入电路 接通接通 时开始定时 当前值大于等于预设值时其定时器位变为 ON 梯形图中其常开 触点 接通接通 常闭触点 断开断开 7 接通延时定时器 TON 的使能输入电路 断开断开 时被复位 复位后梯形图中其常开触点 断开断开 常闭触点 接通接通 当前值等于 0 8 有记忆接通延时定时器 TONR 的使能输入电路 接通接通 时开始定时 使能输入电路断开时 当前值 保持不变保持不变 使能输入电路再 次接通时 继续定时继续定时 必须用 复位复位 指令来复位 TONR 9 断开延时定时器 TOF 的使能输入电路接通时 定时器位立即变为 ON 当前值被 清零清零 使能输入电路断开时 当前值从 0 开 始 增大增大 当前值等于预设值时 输出位变为 OFF 梯形图中其常开触点 断开断开 常闭触点 接通接通 当前值 保持不变保持不变 10 若加计数器的计数输入电路 CU 由断开变为接通由断开变为接通 复位输入电路 R 断开断开 计数器的当前值加 1 当前值大于等于预设值 PV 时 梯形图中其常开触点 接通接通 常闭触点 断开断开 复位输入电路 接通接通 时 计数器被复位 复位后其常开触点 断开断开 常闭触点 接通接通 当前值为 0 11 T31 T32 T33 和 T38 分别属于什么定时器 他们的分辨率分别是多少毫秒 答 T31 TONR 100ms T32 TON TOF 1ms T33 TON TOF 10ms T38 TON TOF 100ms 1ms 10ms 100ms TON TOF T32 T96 T33 T36 和 T97 T100 T37 T63 和 T101 T255 TONR T0 T64 T1 T4 和 T65 T68 T5 T31 和 T69 T95 12 S7 200 有几个累加器 他们可以用来保存多少位的数据 答 CPU提供了 4 个个 32 位的累加器 AC0 AC3 可以按字节 8 位位 字 16 位位 和双字 32 位位 来访问累加器中数据 13 POU是什么的缩写 它包括哪些程序 答 POU 程序组织单元程序组织单元 包括主程序 子程序 中断程序主程序 子程序 中断程序 14 模拟量输入 AIB2 AIW1 和 AIW2 哪一个表示方式是正确的 答 AIW2 是正确的 模拟量输入的长度为一个字长度为一个字 从偶数字节地址偶数字节地址开始存放 15 防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧 适当增加绝缘子片数 减少绝缘子串上工频电场强度 电网中采用不接地或经消弧线圈 接地方式 防止建立稳定的工频电弧 防止线路中断电 可采用自动重合闸 双回路供电 环网供电等措施 个人整理 其中错误请结合自己所学改正 9 34 雷直击于有避雷线线路的情况有三种 雷击杆塔塔顶 雷击避雷线挡距中间 雷绕过避雷线击于导线 绕击 35 有避雷线的线路 雷击杆塔时的耐雷水平 50 1 1 2 62 6 tc i U I Lh kR 为杆塔分流系数 t L为杆塔总电感 c h为导线对地 平均高度 加强线路绝缘 即提高 50 U 增大耦合系数k 降低杆塔接地电阻 i R等 都能提高线路耐雷水平 36 雷击杆塔的跳闸率 每 100km 线路每年 40 个雷暴日 40 d T 因雷击杆塔而引起的线路跳闸次数 1 n 11 2 8 g nh g P g h 为避雷线对地平均高度 g为击杆率 为建弧率 1 P为雷电流幅值超过 1 I 耐雷水平 的概率 37 发电厂和变电所的防雷保护 直击雷保护 需要安装避雷针 独立避雷针 构架避雷针 避雷线和铺设良好的接地网 作用 将雷云引入自身 使雷电对避雷针 线 放电 再经过接地装置将雷电流引入大地 从而使被保护装置免遭直接雷击 侵入波防护 装设避雷器 作用 避雷器动作后 可将侵入波幅值加以限制 保护电气设备 变电所进线段保护 在变电所的进线长度约为 1 2km 范围内 装设避雷线 避雷针 对于侵入波幅值非常大的 还要在进线段 首端装设合适的避雷器 作用 使得侵入波防护的避雷器可靠动作 雷电高电压波从进线段以外传来 当它在流过进线段时 将因 冲击电晕而发生衰减和变形 降低了波前陡度和幅值 同时也限制了流过避雷器的冲击电流幅值 降低陡度 限流 进线段避雷 针 线 也可进行直击雷保护 进线段首端装设的避雷器有限制侵入波幅值的作用 电力系统暂态电力系统暂态分析复习资料分析复习资料 题型 分数 备注 不详 不详 大量解答题 1 电力系统的互连元件可分为 电力元件 发 输 变 配 用 控制元件 改变系统的运行状态 如励磁调节器 调速器等 电力系统的运行状态有两种 暂态 稳态 2 暂态分析 瞬变 过渡 暂时 用微分方程描述的由一个状态 初始状态 变化到另一状态 终止状态 的过程 应用于电力系 统设计 规划 控制等 机电暂态 稳定性分析 电磁暂态 故障分析 3 故障 事故 横向故障 短路 单相短路接地 1 f 两相短路 2 f 两相短路接地 1 1 f 三相短路 3 f 纵向故障 断线 一相断线 两相断线 4 产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏 电力系统的短路故障大多数发生在架空线路部分 5 产生短路的原因 绝缘材料的自然老化 设计 安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路 恶劣天气 雷击造成的闪络 放电或避雷器动作 架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等 人为误操作 如运行人员带负荷拉刀闸 线路或设备检修后 未拆除地线就加上电压引起短路 挖沟损伤电缆 鸟兽跨接在裸露的载流部分等 6 短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害 电流剧增 设备发热增加 若短路持续时间较长 可能使设备过热甚至 损坏 由于短路电流的电动力效应 导体间还将产生很大的机械应力 致使导体变形甚至损坏 电压大幅度下降 对用户影响很 大 当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时 并列运行的发电机可能失去同步 破坏系统运行的稳定性 造成大面积停 电 这是短路最严重的后果 发生不对称短路时 三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动势 影响通讯 7 短路电流计算结果 是选择电气设备 断路器 互感器 瓷瓶 母线 电缆等 的依据 是电力系统继电保护设计和整定的 基础 是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据 根据它可以确定限制短路电流的措施 8 无限大功率电源 电压和频率 对应于同步电机的转速 保持恒定 内阻抗为零 供电电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的 10 时 则可认为供电电源为无限大功率电源 9 同步电机空载情况下定子突然三相短路实测短路电流波形分析 短路电流包络线中心偏离时间轴 说明短路电流中含有衰减 的非周期分量 交流分量的幅值是衰减的 说明电势或阻抗是变化的 励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量 说 明定子短路过程中有一个复杂的电枢反应过程 无论是定子电流还是励磁回路电流 在突然短路瞬间均不突变 这是因为感性回 路的电流 磁链 是不会突变的 10 同步电机空载情况下定子突然三相短路是交流分量的幅值是逐渐衰减的 按两个时间常数衰减 d T d T dd TT 最终衰减至稳 态值 dd t Tt T mmmmmm ItIIeIIeI 11 假设同步发电机是理想电机 电机转子在结构上对本身的直铀和交铀完全对称 定子三相绕组完全对称 在空间互相相差 120 电角度 定于电流在气隙中产生正弦分布的磁势 转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布 定子及转子 的槽和通风沟不影响定子及转子绕组的电感 即认为电机的定于及转子具有光滑的表面 电枢铁芯部分的导磁系数为常数 即忽 个人整理 其中错误请结合自己所学改正 10 略磁路饱和的影响 在分析中可以应用叠加原理 在暂态过程期间同步发电机保持同步转速 即只考虑电磁暂态过程 而不计机 械暂态过程 发生短路后励磁电压始终保持不变 即不考虑短路后发电机端电压降低引起的强行励磁 短路发生在发电机的出 线端口 如果短路发生在出线端外 可以把外电路的阻抗看作定子组电阻和漏抗的一部分 故短路后的物理过程和出线端口短路是 完全一样的 12 磁链 导电线圈或电流回路所交链的磁通量 磁链 等于导电线圈匝数N与穿过该线圈各匝的平均磁通量 的乘积 故又称磁通匝 N 13 电枢反应 当定子 电枢 绕组中没有电流通过时 由磁极所形成的磁场称为主磁场 近似按正弦规律分布 当定子 电枢 出现三 相电流 abc i i i时 会产生一个与转子同步旋转的磁动势 这个磁动势总是阻碍主磁场的变化 使主磁场发生畸变 称电枢反应 14 同步电机空载情况下定子突然三相短路 次暂态电流 0 dqd IIEx 暂态电流 0 dqd IIEx 短路稳态电流 0 dqd IIEx 0 q E空载电动势 d I 次暂态电抗 d I 暂态电抗 15 同步电机负载情况下定子突然三相短路 次暂态电流 0 0 00 qdqd IExEUjx I 暂态电流 0 dqd IIEx 0 00qd EUjx I 短路稳态电流 0 qd IEx 0 U空载电压 0 q E 次暂态电动势 0 q E 暂态电动势 16 总有 ddd xxx 则有 III 17 同步发电机 6 个回路 三相定子绕组 a b c 励磁绕组f 直轴阻尼绕组D 交轴阻尼绕组Q 18 磁链正方向在绕组的轴线上 q 轴超前 d 轴 90 发电机一般处于过激 过励状态 定子正电流产生负磁链 过激运行 电枢反应 为去磁作用 转子正电流产生正磁链 转子方程符合右手螺旋定则 定子流出正电流 电压为正 电源 0 转子侧绕组流入正电流 电压为正 负载 19 同步发电机的基本方程 abc rrrr 0 0 a aa b bb c cc f fff D DD Q Q Q d ui r dt d ui r dt d ui r dt d ui r dt d i r dt d i r dt 20 派克 Park 变换 0abcdq 时变 时不变 1 P P 0 coscos 120 cos 120 2 sinsin 120 sin 120 3 1 21 21 2 da qb c ii ii ii 0 cossin1 cos 120 sin 120 1 cos 120 sin 120 1 ad bq c ii ii ii 21 电力系统短路电流的工程计算只要求计算短路电流基频交流分量的初始值 即次暂态电流 I 这是因为由于使用快速保护和高 速断路器以后 断路器的开断时间小于 0 1s 22 如果在计算中忽略负荷 则短路前为空载状态 所有的电源的次暂态电动势均 0 q E 取为额定电压 即标幺值为 1 而且同相位 则有 0 1 1 qdd EIxIx 均为标幺值 或因 d x 较小 更近似的取 0 000 1 qd EUjx IU 标幺值 23 简单系统 I 计算 在电力系统三相短路后第一个周期内认为短路电流周期分量是不衰减的 而求得的短路电流周期分量的有效 值即为起始次暂态电流 I 直接法 叠加法 个人整理 其中错误请结合自己所学改正 11 直接法 短路点电流是各电源提供的短路电流之和 如图 假设条件 所接负荷为综合负荷 0 1 q E 短路电流为 12 11 f I xx 叠加法 分别计算短路电流的故障分量和正常分量 然后叠加计算短路电流 如图 f 0 12 111 f U I xxxx 24 复杂系统 I 计算 一般应用叠加定理进行计算 f 0 f IUjx 假设 忽略综合负荷视 E 乃至网络各点电压均视为 1 则可 近似计算 1 f Ix 25 运算曲线 不同时刻电源送到短路点的交流电流和电源与短路点间不同转移阻抗值的关系曲线 查运算曲线得短路电流 26 对称分量法 1202240 1 2 0 1 2 0 1 2 0 jj aaaabbbbcccc FFFFFFFFFFFFaeae 2 1 1 22 2 2 2 0 0 1111 1 1 1 3 1111 aaaa baab caac FFFaaF FaaFFaaF FaaFFF 27 零序电流必须以中性线为通路 线电压总是不含零序分量 对称分量法实质上是一种叠加的方法 只适用于线性系统 28 如下图 请分解成对称分量 1 1 1 2 2 2 0 0 0 1 10 010 180120 05 7830 3 5 781505 78 90 1 10 010 180240 05 78 305 78 1505 7890 3 00 1 10 010 18000 3 a bc abc bc a I II III II I 29 序阻抗 元件三相参数对称时 元件两端某一序的电压降与通过该元件的同一序电流的比值 正序阻抗 1 1 1 zUI 负序阻 抗 2 2 2 zUI 零序阻抗 0 0 0 zUI 30 三序序网图 发电机电气制动 变压器中性点经小电阻接地 快速关闭汽门 切发电机和切负荷 设置中间 个人整理 其中错误请结合自己所学改正 14 开关站 54 分析中 忽略电阻r和电导g 电纳b的影响 仅考虑电抗x的影响 电力系统继电保护原理复习资料电力系统继电保护原理复习资料 题型 分数 备注 不详 不详 解答题 7 道 1 继电保护的主体和客体 保护的主体 各类保护及其对应的继电器 保护的客体 针对什么东西来进行保护 即被保护的的设 备 如发电机 母线 电力变压器等 2 断路器的作用 带电情况下 切断或接通电路 发生短路故障时 使故障部分退出运行 相关断路器自动跳闸 3 继电保护的作用 正确识别出短路故障状态 并给断路器发出跳闸命令 有选择的 迅速的仅使离故障点最近的断路器跳闸 从而切除故障 保证其余部分仍能正常运行 出现不正常运行状态时 发出预告信号 与自动重合闸配合使用 使瞬时自消 性故障跳闸后重新自动合闸 不至于造成停电时间过长 4 继电保护的原理 反映系统发生故障或不正常运行时 所出现的一些不同于正常运行的参数变化而动作或发出信号 如 对电流 变化进行检测 构成电流保护 5 继电保护一般由三部分构成 测量比较元件 逻辑判断元件 执行输出元件 电流互感器或 电压互感器 变换电路测量比较部分逻辑电路跳闸信号 整定值 6 对继电保护的要求 选择性 指系统发生故障后 保护装置仅将距离故障点最近的断路器跳闸 保证停电范围最小 速动性 故障发生后 保护装置尽可能快的动作 避免发展成更大的故障 灵敏性 在保护范围内发生故障时 能灵敏地反应 通常用 灵敏系数来衡量 可靠性 对装置本身而言 要求装置元件及其接线随时处于良好状态 不误动 不拒动 7 继电特性曲线 电流继电器 增量动作 继电特性曲线 低电压继电器 欠量动作 继电特性曲线 8 返回系数 对于继电保护定值整定的保护 在受到故障量的作用时 继电器动作 当故障量消失或恢复至动作量以内后保护返回 到正常位置 返回量与动作量比值即返回系数返回量与动作量比值即返回系数 对于电流继电器 返回系数 fhfhdz KII 电流继电器 增量动作 Kfh1 9 整定值 为了使继电器具有普遍的使用价值 动作值一般可以调整 根绝继电器的安装位置和工作任务给定动作值 称整定值 10 各类继电器 类型 图形 类型 图形 备注 电流继电器 LJ 中间继电器 ZJ 阻抗继电器 ZKJ 中间继电器 ZJ 扩大接点的 数量 增大接点的 容量 信号件电器 XJ 电压继电器 YJ 信号件电器 XJ 时间继电器 SJ 功率方向继电 器 GJ 个人整理 其中错误请结合自己所学改正 15 给信号 11 三段式电流保护 电流速断保护 段 限时电流速断保护 段 过电流保护 段 段和 段是线路的主保护 段作为 本段线路主保护的近后备保护 同时作为相邻线路保护的远后备保护 12 过电流保护 电力系统正常运行时 Ij为正常时的值Idz LJ 动作 其接点闭合 回路 LJ 接点 SJ 的线圈 通 SJ 线圈受电 其常开接 点经过规定的延时闭合 回路 SJ 接点 XJ 线圈 给 信号 DL 辅助常开接点 TQ 通 DL 跳闸 自己组织语言 当线路上装有避雷装置时 利用 SJ 来增大保护装置的动作时 间 以防止避雷器放电时引起过电流保护误动作 过电流保护动作时限特性图 阶梯时限特性图 例题 已知 t1 t2 t4 求 t3 t5 必考 解 若 t1 t2 t3 t1 t t3 t4 t5 t3 t 一般取 t 0 3 0 5s 13 电流速断保护 瞬时动作 反应快 不能保护到线路全长 电流速断保护的动作时限特性图 t1 t2 t3 为保护装置本身固有 动作时间 采用 ZJ 的原因 当线路上装有避雷装置时 利用 ZJ 来增大保护 装置本身的固有动作时间 以防止避雷器放电时引起电流速断保 护误动作 与过电流保护原理接线图的区别在于 过电流保护采用的是时间 继电器的延时闭合的常开触点 电流速断保护采用的是快速中间 继电器的常开触点 过电流保护和电流速断保护区别也在此 14 限时电流速断保护 作为电流速断保护的后备 以较短的时限 比电流速断保护要长 来切除电流速断保护以外的故障 保护到 线路的全长 限时电流速断的保护范围不能超过下一段线路电流速断的保护范围 15 三段式电流保护的时限特性配合图 个人整理 其中错误请结合自己所学改正 16 I 过电流保护 I 电流速断保护 I 限时电流速断保护 16 电压保护 当系统发生短路故障时 母线电压降低 低电压继电器 电压保护 通过电压互感器采集电压信号 17 带电流闭锁的电压速断保护 线路中的电压降低不一定是发生了短路故障 有可能是其他情况 比如说手动切除线路 这些情 况下 不希望电压继电器动作 采用电流闭锁 只有在电压下降到一定程度 并且电流上升到某一程度时 才判定发生了短路故障 继电保护动作 将故障线路切除 动作过程 系统发生短路故障时 Ij Idz LJ 动作 其接点闭合 UjIdz 负序电流保负序电流保 护护 发电机不对称短路引起的负序电流 过电压保护过电压保护 发电机突然甩负荷引起的过电压 39 发电机转子绕组 转子接地保护 转子绕组一点或者两点接地短路 转子绕组过负荷保护 转子过负荷 失磁保护 励 磁绕组失电 逆功率保护 汽轮发电机主汽门突然关闭 失步保护 低频保护 断水保护等等 发电机保护动作的特点 发电机侧的断路器跳开必须切断励磁回路 转子回路不存在电流 也就不在定子绕组中感应电势 不再继 续供给短路电流 转子绕组回路一般装设失磁保护就够了 转子绕组回路一般装设失磁保护就够了 40 纵联差动保护 反应定子内部相间短路 动作于跳闸 反应电流互感器二次回路断线 动作于信号 41 横联差动保护 大容量发电机的额定电流太大 定子绕组的每一相都是由两个或两个以 上并联的绕组组成 正常运行时各个绕组感应电势相等 绕组间无环流 匝间短路时 两个绕组的感应电势不相等 在绕组间有环流 利用反应 两个支路电流之差的原理 可实现对发电机定子绕组匝间短路的保护 即横联差动保护 适用于大容量且具有多分支的定子绕组的发电机 42 发电机的定子单相接地保护 零序电流和零序电压保护