电力系统自动装置原理课后答案

电力系统自动装置原理附录思考题答案第一部分自动装置及其数据的采集处理1.采用式1-13对电流进行分解，a、a、b的物理意义分别是什么？0 n n【答案提示】a:直流分量；a:n次谐波分量的实部；b:n次谐波分量的虚部。0 n n2.采样的前期处理讨论：【答案提示】如果正态分布均匀，那么采用4只电阻串联采样的方式要比采用一只电阻采样的精确度高;是用算术平均法进行滤波有两种方式，其一：a其一：a=a+a+—1 2 10〜a+a a=8 10。2〜a〜a+a a=8 10。2其二:a= 1 2,a= 1 31222第二种方法只占有3个内存变量，每一次计算结果覆盖了前一次的采样数据，节省内存，另外，第二种方法滤波后的权重比例合理，a占权重为50%，更加接近采样的后期，因此计算机采样中经常采用。10第一种方法的权重完全一样，10个采样数据各占10%，另外它需要11个内存变量。总的来看，第二种方法的误差和实际意义都大于第一种。第二部分自动并列2-1.略2-2.略3.已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为:f=50+0.1costHz,f=50+0.1sin2tHz,现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯12和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。第二部分自动并列3.已知：两个区域电网的等值机系统如附图 1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为:f=50+0.1costHz,f=50+0.1sin2tHz,现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯12和继电器动作时间之和为0.14和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。u=-ri+1|/ u=-ri+1|/ -(1+s冲d d d qu=-ri+1|/+(1+s冲q d '交轴，f一励磁绕组，w=已知：If*，r=0,x=1,x=0.5，d qad*u=Ucos5=0.6du=Usin5=0.8'qi2=i2+i2。假定恒同步转速、恒励dq【答案提示】合闸相角差表达式为：0二2吋=2兀(f-f)二0.2兀cost-0.2兀sin2tTOC\o"1-5"\h\z<e s 1 2|5=6-5Ie0 10 20先不考虑提前量，则有：5=I[0.2kcost-0.2兀sin2t]dt+5=0.2兀sint+0.1兀cos2t+0.1兀T0e e02sint+cos2t+1=2sint+1一2sin21+1=sin21一sint一1=0nsint=t=2kK+3.8078或t=2kK—0.6662t=3.8078，t=5.6169， 12考虑时间提前量0.14秒，则调度中心发出合闸信号的时刻可为：3.6678秒，5.4769秒，等等。2-4.旋转坐标系中发电机的模型方程（Park方程）如下:屮=一xi+xid ddadf电压方程磁链方程｛屮=-xi电压方程q qq屮=-xi+xiJf add ff式中符号含义：龙一磁链，i一电流，u一电压，d一直轴，q—磁，求发电机并入电网后的电流暂态过程。【答案提示】屮=-i+1d d屮=-0.5i、q q

udVuq—屮d q们-1i二udVuq—屮d q们-1i二0.6dt2qdi=q—i+1=0.8dtd可得：也+i—0.4=0

dt2 d有特征方程：s2+1=0ns=±jni=ccost+csint+cd1 2 3贝I」有i=2csint一2ccost一1.2q 1 2代入初始条件i二i二0，则有：c=—0.4,c=—0.6,c二0.4d0 q0 12 3所以有：fi=—0.4cost—0.6sint+0.4VdIi=—0.8sint+1.2cost—1.2iqi=i2+i2 '0.4cost—0.6sint+0.4J2+(—0.8sint+1.2cost—1.2J2dq时间响应曲线如下所示：1■j I I I I I I I I I '0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20第三部分励磁控制1.某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机的额定功率为25MW,2号机的额定功率为50MW。两台机组的额定功率因数都是0.85。2号机励磁调节器调差系数为0.05,1号机为无差调节特性。若系统无功负荷波动使电厂无功增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？母线上的电压波动是多少？若电厂无功增量为它们总无功容量的60%，情况又如何？【答案提示】1号机额定无功功率：Q二Ptg申二25tg（arccos0.85）=15.49（Mvar）TOC\o"1-5"\h\zG1e G1e 1号机额定视在功率：S二P/cos9二25/0.85二29.41（MVA）\o"CurrentDocument"G1e G1e 1号机额定无功功率：Q二Ptg9二50tg（arccos0.85）=30.99（Mvar）\o"CurrentDocument"G2e G2e 2因为1号机为无差调节特性，所以1号机将尽其所能承担无功功率的增量，如果1号机能承担无功功率的全部增量（即其值小于额定视在功率），则母线电压保持不变。当电厂无功增量为总无功容量的20%时：AQ二0.2*（Q+Q）=0.2*（15.49+30.99）=9.3<SG G1e G2e G1e・•・1号机承担无功功率的全部增量9.3Mvar，母线电压保持不变，即AU=0。*当电厂无功增量为总无功容量的60%时：AQ=0.2*（Q+Q）=0.6*（15.49+30.99）=27.89<SG G1e G2e G1e・•・1号机承担无功功率的全部增量27.89Mvar，母线电压保持不变，即AU=0。*2.已知：励磁系统功率单元采用2片8253控制三相全控电路的移相触发，其中8253A中三个定时器0、1、2控制可控硅SCR1、3、5，8253B中三个定时器0、1、2控制可控硅SCR2、4、6，8253的同步采用方式5由外围硬件同步电路确定。试分析：①采用16位二进制计数器时，8253A、B控制字的值；执行8253A片装入计数器1的任务时，8253A各口线如何置位？设三相对称运行，恒励磁电流运行方式，SCR1触发为GATA0门同步后30。，求8253A、B记数寄存器的值；若SCR1触发为GATA0门同步后30.55。，求绝对误差。8253定时器技术参数（8253计数脉冲的频率fc=4MHz）见附表。8253的时序图如附图所示。8253的功胃二 编程格式CSRDWRAi九AtA.-,01000装入计数器0No.1方式控制字（计数器n）110011000110装人计数器1装人计数器2No.2方式控制字（计数器1）1101011写方式字No.3方式控制字（计数器2）1100100读计数器0No.■1LSB计数寄存器字节（计数器1）0100101读计数器1No.5MSB计数寄存器字节（计数器1）0100110读计数器2No.6LSB计数寄存器字节（计数器2）1000111无操作一.态No.7MSB计数寄存器字节（计数器2）101XXXX禁止「态No.8LSB计数寄存器字节（计数器0）00011XX无操作二态No.9MSB计数寄存器字节（计数器0）00

07 D6 0s D07 D6 0s D4DiD©SCjSQRL]RL0Mj'LBCDUSCF择计数器0SCLSCc000选择计数器0X01选择计数器1110选择计数器21114K法RL—逮/装入1RS阻00计数器锁存操作（详见读/写过程部分的内容）010只是读/装入高字节101只是读/装入低字节11先读/装入低字节，然后读/装入高字节控制字格式wv—方式*0哪0方式001方式110方式211方式300方式401方式5BCD十六位二进制计数器―十进制计数器（4个十进位）方式5；硬件触发的选通信号iif计j-u-LrLTLrLrLrLrLrLrtrLrLrL砒TT 1. .f.荊出仆在触发输入信号的上升沿之后，计数器将开始计数■=当计数结束时，计数器的输出将变低一个时钟周期・计数器|-f重触发。在任iif计j-u-LrLTLrLrLrLrLrLrtrLrLrL砒TT 1. .f.荊出仆【答案提示】（整流桥图示3-24P63）⑴d7SCTD6D5SQRLlD』D$D：肚。M2 和D】心DoBCD8253-定时器0：001110l08253-定时器1：011110l08253-定时器2：101110l0⑵CSBDWR AlA00100l（3）三相对称运行,恒励磁电流运行方式，三相触发脉冲按SCR19SCR29SCR39SCR49SCR59SCR6的顺序依次相隔60。发出。D二[上Tf],T=0.02秒，/二4x1°6Hz360c c8253A-8253A-定时器0——SCRl：a-300，8253B-定时器0——SCR2：a-900，8253A-定时器l——SCR3：a—1500，8253B-定时器l——SCR4：a—2100,8253A-定时器2——SCR5：a—2700,8253B-定时器2——SCR6：a—3300,D=6666dec->1A0AhexD=20000dec->4E20hexD=33333dec98235hexD=46666dec9B64AhexD=60000dec9EA60hexD=73333dec911E75hex （溢出）a=30.550，贝I」：D=67889a=30.546。,Aa=0.004cD3-3.如附图系统，U=1.0Z0。,X二2,X=0.5,X=1，设发电机运行功率因数不得低于G d T L0.6,励磁系统设定励磁电压和励磁电流与无功功率的关系分别为Q=L2U—0・6,Q=L5/ -0・8,F EF且瞬时电流限制规定Uwb.3,1],最大励磁电流限制规定I wb.2,1],画出功率圆，分析运行区域。F EFA；【答案提示】⑴静态稳定限制:稳定极限对应发电机功率圆方程:其中U=1,X=2,X=X+X//X=A；【答案提示】⑴静态稳定限制:稳定极限对应发电机功率圆方程:其中U=1,X=2,X=X+X//X=1,G d e T L L则:Xd丿r11)

—+—Xd丿(2)励磁系统限制：「Q=1.2U-0.6 「 ]广「f]二Qel-0.24,0.6]Ug「).3,1]VFQ=1.5I-0.8 「 ][/壷2F1]-Q丄°’沏uQ丄0.24,0.6〕JEF 丿⑶功率因素限制：cos申=.P>0.6nP2+Q2-0240 CI.10.2 0.3CL40.5 0.6 0.7 0.6P-0.53-4.略3-5.略3-6.略第四部分调频与低频减载4-1•已知：两机组并联在一条母线上，R1*=4%,R2*=5%，且调速系统保证了两台机完全同步,若1号机组额定功率为60Mw,两机均以额定功率运行，求：当系统要求增加20Mw的输出时，母线的频率是多少？4-2.已知某电力系统，K*=1.5,K*=20，当P=30Mw时，f=50Hz,求符合增加120MwLG L N时，系统调速后的运行点。3.已知：某发电厂有3台发电机组在公共母线上并联运行，1号机组额定功率100MW,2号机组额定功率300MW,3号机组额定功率600MW。三台机组的额定功率因数cos9 =0.85，假设Ncos9e「°,0.85]。

若1号机组励磁调节器的调差系数为0,2、3号机组励磁调节器的调差系数都为0.05，当系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总额定无功容量的20%时，问各机组承担的无功负荷增量是多少？母线上的电压波动是多少？此时若1号机组燃料耗量特性为F二4+0.3P+0.0007P2t/h,2号机组燃料耗量特性为1 G1 G1F二3.5+0.3P+0.00045P2t/h,3号机组燃料耗量特性为F二3+0.32P+0.0004P2t/h,系统2 G2 G2 3 G3 G3总有功负荷为800MW，试分析3台机组之间负荷的经济分配，计算3台机组的燃料耗量。4.已知系统的运动方程如下:d®dtmed®dtme式中，M