电力系统自动装置复习思考题参考复习资料第4-7章

《电力系统自动装置》复习思考题参考答案（第4-7章）

第四章发习思考题

1.何谓励磁系统？

答：供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁

调节器两个主要部分组成。

2.同步发电机自动调节励磁系统的主要任务是什么？

答：（1）系统正常运行条件下，维持发电机端或系统某点电压在给定水平：（2）实现并联运行发电

机组无功功率的合理分配；（3）提高同步发电机并联运行的稳定性：（4）改善电力系统的运行条件；（5）

对水轮发电机组在必要时强行减磁。

3.对同步发电机的白动调节励磁系统的基本要求是什么？

答：励磁系统应具有足够的调节容量、励磁顶值电压、电压上升速度、强励持续时间、电压调节精

度及电压调节范围，应在工作范困内无失灵区，应有快速动作的灭磁性能。

4.何谓励磁电压响应比？何谓强励倍数？

答：通常将励磁电压在最初0.5s内上升的平均速度定义为励磁电压响应比，用以反映励磁机磁场建

立速度的快慢.

强励倍数是在强励期间励磁功率单元可能提供的最高输出电压及发电机额定励磁电压之比。

5.同步发电机励磁系统类型有哪些？其励磁方式有哪两种？

答：同步发电机励磁系统类型有：直流励磁机系统、交流励磁机系统和发电机自并励系统。励磁方

式分为自励方式和他励方式两种。

6.画出三相全控桥式整流电路，哪些晶闸管为共阳极组，哪些为共阴极组？

答：、3、5为共阴组，2、4.6为共阳组。

（第6题）

7.三相全控桥式整流电路在什么条件下处「整流工作状态和逆变工作状态？整流和逆变工作

状态有何作用？整流和逆变工作状态有.何作用？

答：三相全控桥式整流电路的控制角a在0'<a<90°时，三相全控桥工作在整流状态：当90°

<a<180°时，三相全控桥工作在逆变状态。

整流状态主要用于对发电机的励磁：逆变状态主要用于对发电机的灭磁

8.简述自动励磁调节器的工作原理。

答：自动励磁制节器的L作原埋如卜：根据发电机电压日变化，把恻得的发电机端电压经喇差、

测量比较环节及基准电乐进行比较，得到正比于发电机电压变化量的3.经综合放大环节得到□,

□作用于移相触发环节，控制品闸管控制极上触发脉冲凹的变化，从而调节可控输出的励磁电流，使

发电机端电压保持正常值。当习上升时，回增大，励磁电流减少，使a下降到正常值。反之，a下降，

回减小，励碱增大使回上升到正常值。

9.可控硅自动励磁调节装置由哪些环节组成？各环节的作用是什么？

答：可控硅自动励磁调节装置主要由调差环节、测量比较环节、综合放大环节、移相触发环节和可

控整流环节组成。

调差环节的作用是在励磁控制器的发电机电压测量回路中，附加一个及发电机电流成比例的电压，

使测量比较单元感受到的电压随发电机无功电流的大小而变化，从而获得调差系数。通过改变的调差系数，

以保证并列运行机组间无功功率能合理地分配。

测量比较环节的作用是测量发电机电压并将之转变成直流电压，再及给定的基准电压相比较，得出

电压偏差信号。

综合放大环节的作用是将电压偏差信号及其他辅助信号进行线性综合放大。

移相触发环竹的作用是将控制信号转换成触发脉冲，用以触发功率惟流单元的晶闸管，达到调节励

磁的目的。

可控整流环节的作用是在触发脉冲的控制下将机端三相交流转变为励磁所需直流。

10.励磁调节器的辅助控制功能有哪些？辅助控制及正常情况下的自动控制有何区别？

答：最小励磁限制、瞬时电流限制、最大励磁限制、（伏/赫）限制器、发电机失磁监控。

辅助控制不参及正常情况卜•的自动控制，仅在发生非正常运行工况、需要励磁调节器具有某些特有

的限制功能时，通过信号综合放大器中的竞比电路，闭锁正常的电压控制，使相应的限制器起控制作用。

11.对励磁调节器静态特性调整的基本要求是什么？

答：（1）保证并联运行发电机组间实现无功功率合理分配；（2）保正发电机在投入和退出运行时，平

移地转移无功负荷，而不发生无功功率冲击。

12.何谓调差系数？两台并联运行的发电机，为使无功负荷按机组容生分配，调差系数应有什

么要求？

答：调差系数B是指无功电流由零增加到额定值时发电机电压的相对变化，6用以表示发电机外特

性曲线下倾的程度。调差系数6的大小表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力大小。

由于两台正调差特性机组并联运行时，无功负荷分配及调差系数成反比。因此，两台并联运行的发

电机，为使无功负荷按机组容量分配，容量大的机组.，其调差系数取小些1即发电机外特性曲线平坦一些）:

容量小的机组，其调差系数取大些（即发电机外特性曲线下倾大些）。

（或：要求各机组无功电流变化量的标幺值相等，并联运行的两台发电机有相同的调差系数。）

【分析】可用P122图4-54两台正调差特件机组并联运行来分析说明。

设发电机G1的容量大于发电机G2的容量，要使无功负荷按机组容量分配，调差系数取值应及机组

容量值成反比，则G1的谓差系数为B1应小于G2的调差系数为52,即51Vb2。

正常运行时，发电机端电乐修发电机G1所带的无功电流为I,发电机G2所带的无功电流为2。

当系统无功负荷增加时，系统电压的发生变化，电压偏差为△1],发电机端电压变化为⑺，这时发电

机G1所带的无功电流为I，rl,其无功电流增量为△1产I*rl-1：发电机G2所带的无功电流为I'r2,

其无功电流增量为r2-20从图中分析可知，发电机C1所带的无功电流增量大于发电机C2所带

的无功电流增量△12,即△^>△12。山于G1容量大于G2容量，G1应比G2多带一些无功负荷，使无功负

荷能按机组容量分配。

由此可见，两台正调差调节特件的发电机并联运行，当系统无功负荷波动时，其电压偏差相同，调

差系数较小的发电机组承担较多的无功电流。所以，要使无功负荷按机组容量分配，调差系数取值应及机

组容量值成反比。

13.调整调差特性平移的主要目的是什么？如何使调差特性平移？

答：调整调蒙特性平移的主要目的是：使发电机平稳投入或退出运行，住运行中平稳拮移无功负荷，

不引起对电网的冲击。

调整测量比较环节中的电位器可以实现外特性的平移。调整电位器阻值增大时，外特性的平行上移，

即发电机投入运行，所带负荷逐渐地加：电位器阻值减小时，外特性的平行下移，即发电机退出运行，所

带负荷逐渐减小。

【分析】可用课本P120图4-50外特性平移及机组无功关系的特性图来分析。

14.根据图4-47的调差环节接线图，写出调差环节输入和输出电压的关系表达式，并画出

㈢及的矢量榛，分析调差环节对有功功率和无功功率的膨响。

答：（参考课本PU9T20）由调差环节原理接线图可知，调差环节输出电压凶、因、因及调差

环节输入电压回、田、区间有如下关系：

㈢及生]的矢量图：

当㈢时，各相为纯布•功电流，由图<a）可见，电压因、因、因虽较因、因、□

有变化，但幅值基本不变（即△的面枳及Aa'b'c'的面积基本相等），故认为调差环节不反应有功电流

变化.

当时，各相为纯无功电流，由图可见，输出的线电压三角形仍为正三角形，（但△

a'b'c'的面枳大小△的面枳，）其大小随尢功电流增长而增大。输出线电压习及输入线电压3的关

系为Ix■,反应无功11流变化。

由上面分析可知，调差环节输出的控制电压只反映无功电流的变化，而不受有功电流变化的影响。

15.什么叫强励？什么叫继电强行励磁？

护时，系统中各发电机均按自身的铮态调节特性，不分先后同时通过各自的调速器系统进行调节，即一次

调频。当负荷变动较大时，一次调频结束时的系统稳态频率可能偏离额定较大。如要使频率回到额定值附

近，必须移动静态调节特性，即改变调速系统的给定值，即通过二次调频来实现。

一次调频是通过调速器调节系统来实现，其调节结果是发电机组的功率一一频率特性的线不变，调

整结束时系统的额定频率值偏差较大，属于有差调节：二次调频通过调频器调节系统来实现，其调节结果

是发电机组的功率一一频率特性曲线平移，调整结束时系统的额定频率值偏差很小或趋于零，可实现无差

调节。

3.电力系统调频厂的主要任务是什么？对调频厂的选择有什么要求？

答：调频电厂的主要任务是实现频率的二次调整。调频厂一般是带系统计划外的负荷。

对调频电厂的选择要求是：应有足够的调整容量，并且有足够快的调整速度。一般来说系统中有水

电厂时应选水电厂作调频电厂，没有水电厂或水电厂不宜作调频电厂时（如洪水期），则选中温中压火电厂

作调频电厂。在一个系统中如果一个调频电厂的调整容量不够时，则可选择几个调频电厂，并规定它们的

调整频率范围和顺序。

4.什么是电力系统集中式联合调频？集中式联合调频有何优点？

答：集中式联合调须是从全系统的角度确定各调频机组的调节量，其主要过程是：将系统中各发电

机组的实发功率、系统各线路潮流.各节点电压等由各厂站端的远动装置.送到调度中心，形成实时数据库，

调度中心计算机的相关软件按预定的数学模型和调节准则确定各调频电厂或调频机组的调节量，并通过远

动通道把调节指令发送到各厂站调领机组的控制器，使各调频机组按指令执行有功功率的调节。

其优点是：维持系统频率为额定值，保证电能质量，易于实现综合优化控制，使系统的潮流分布符

合经济、安全等原则。

5.何谓电力系统负荷的静态频率特性？

答：行频率变化时，系统负荷消耗的有功功率也将胞若改变。这种有功负荷随频率而变化的特性称

为负荷的静态频率特性。

6.何谓负荷频率的调节效应？

答：当系统中有功功率失去平衡而引起频率变化时，系统负荷也卷及对频率的调节，布.助于系统中

有功功率在新的频率值下重新获得平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。

7.发电机机组间的有功功率分配及其调差系数有何关系？

答：有功功率的增量及调星系数成反比，调差条数小的承担较大的有功功率增量，明差系数大的承

担较小的有功功率熠坦。

8.调速器通常分为哪些类型？它们各有什么特点？

答：调速器通常分为机械液压调速器和电气液压调速器两类。

机械液压调速器只按转速（频率）偏差产生控制作用，原理简单，易于理解：电气液压调速器具有

的优点书要有：（1）灵敏度高，调节速度快，调节精度高，机组甩负荷时转速的过调量小：（2）容易实现

各种信号的综合调节.有利于综合自动控制：（3）参数整定灵活方便，可在运行中改变参数，并便于增添

改善动态性能指标的校正控制部件；（4）体积小，检修维护方便.

9.某电力系统中，及城率无关的负荷占30%,及频率一次方成正比的负荷占40%,及频率二

次方成正比的负荷占15%,及频率三次方成正比的负荷占15%。求系统频率出50卜降到47时，负荷功率

变化的百分数及负荷调节效应系数回。

解：频率降为47时,

第六章旦习思考题

1.试说明电力系统低频运行的危宙性。

答：1）电厂用电设备生产率下载，导致出力减少：2）发电机电势随频率降低而减小，使无功功率

也减少，有可能在频率崩溃的同时出现电压崩溃：3）汽轮机叶片的振动变大，轻则影响使用寿命，重则

产生裂纹：4）影响某些测量仪表的准确性和某些继电保护装置动作的准确性：5）影响系统的经济性。

2.电力系统装设自动按频率减负荷装置的作用是什么？

答：电力系统装设自动按频率减负荷装置的作用是限制系统频率的下降。当电力系统出现较大的功

率缺额，频率急剧下降时，动用备用容量往往来不及有效地制止频率的下降，须在电力系统中设置自动按

频率减负荷装苴，按频率下降的程度自动切除部分负荷，以阻止频率的卜降。

3.何谓电力系统频率的动态特性？

答：电力系统由于有功功率平衡遭到破坏引起系统频率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳

定值所经历的时间过程，祢为电力系统的动态频率特性。

4.简述白动按频率减负荷装置的工作原理.0

答：首先确定系统事故情况下的最大可能功率缺额，以及接入白句按频率减负荷装置的相应的功率

值。然后将该总功率按负荷重要程度的不同进行分级。当电力系统发生事故时，自动按频率减负荷装置按

照不同的频率整定值动作，分级按顺序地切除负荷，直到频率向升到恢发频率的允许值范围内。

5.自动按频率减负荷装置的最大功率缺额如何确定？

答：在何确最大功率缺额时应考虑系统发生最严重事故，出现最大可能的功率缺额时的情况，以保

证系统安全运行。由「•白动按频率减负荷装置是针对事故情况的一种反事故措施，并不要求系统频率恢兜

至额定值，一般希望它的恢复频率可低:额定值，约为49.5〜50之间，所以接到自动按频率减负荷装置

最大可能的断开功率山可小于最大功率缺额匕J。当系统负荷□、系统最大功率缺额叵］己

知后，只要系统恢复频率可确定，就可按式求得接到自动按频率减负荷

装置的功率总数回。

6,系统发生功率缺额后，为要恢且发生功率缺额前的频率值，应切除多少负荷功率（假设发

电机组出力不变）？

答：系统发生功率缺额后其频率为可，若要恢旦发生功率缺额前的频率值，即日=可，由

日可知，a=0。根据[zxz|得，叵]=臼，即切除的负

荷功率等于系统展大的缺额功率。

7.自动按频率减负荷装置为什么要分级动作？

答：由于接于自动按频率减负荷装置的总功率是按系统最严重事故的情况来考虑的。然而，系统的

运行方式很多，而且事故的严重程度也育很大差别，对于各种可能发生的事故，都要求自动按频率减负荷

装置能作出恰当的反应，切除相应数量的负荷功率，既不过多又不能不足，只有分批断开负荷功率采用逐

步修正的办法，才能取得较为满意的结果。因此，自动按频率减负荷装置采用分级动作。

8.自动按频率减负荷装置首级和末级动作频率应如何确定？

答：由系统频率动态特性知，在密故初期如能及早切除负荷功率，付于延缓频率下降过程是有利的。

因此第一级的启动频率值宜选择得高些，但又必须计及电力系统动用旋转备用容量所需的时间延迟，避免

因暂时性频率下降而不必要地断开负荷的情况，所以一般第一级的启动频率整定在48.5'49.

电力系统允许的最低频率受“频率崩溃”或“电压崩溃”的限制，对于高温高压的火电厂，在频率

低于46~46.5时，厂用电已不能正常工作。在频率低于45时，就有“电压崩溃”的危险。因此，末级的启

动频率以不低于46~46.5为宜。

9.何谓级差？级差强调选择性和级差不强调选择性有何差别？

答：级差是指相邻两级动作频率的差值.

选择性确定级差强调各级动作的次序，要在前一级动作以后还不能制止频率下降的情况下，后一级

才动作，否则就是误动作：级差不强调选择性是为了避免频率过恢旦或欠恢免，减小级差，增加总的频率

动作级数，可能造成两轮无选择性启动。

10.自动按频率减负荷装置为何要设置后备级（特殊级）？

答：为了防止第i级启动切除负荷以后，系统的频率税定在既低于我们希望的频率恢且极限值，但

又不足以使卜.•级动作的频率值上。为消除这种现象，要设置后备级，经延时后切除部分负荷功率，以便

使频率能恢史到允许的限假以上。

11.白动按频率减负荷装置在什么情况下可能会发生误动作？应采取什么措施？

答：1）智态过程引起的误动作。应在装置中设置一个不大的动作时限（通常用0.l~0.2s）以躲过

瞬态过程可能出现的误动作。

2）负荷反馈引起的误动作。应加电流闭锁、电压闭锁和滑差闭锁,

3）当电力系统容量不大、系统中有很大冲击性负荷时，系统频率格瞬时下跌引起误动作。应加滑差

闭锁。

对于后两种误动作，有时可不采用电流、电压或滑差闭锁,而简单地采用自动重合闸来补救，即当

系统频率恢复时，将被自动低频减我装置所断开的用户按频率分批地进行自动重合闸，以恢复供电。

12.微机自动按频率减负荷装置的设置有哪两种模式？请说明这两种模式如何应用？

答；集中式和分散式。

集中式是在变电站低压母线上的电压互感器二次侧装设微机低频减负荷装理，根据需要可以每段母

线配置一个，也可以整个变电站共同使用一个：分散式是低频减负荷的功能被集成在分散的保护测控单元

中，山保护测控装置根据整定值的要求通过软件的设置直接出口跳闸。

13.电力系统中常用的稳定性控制措施有哪些？

答：电力系统中常用的稳定性控制措施有自动切除发电机，电气制动，自动解列装置等。

14.假设某系统发电机的出力保持不变，负荷调节效应系数.不变，投入相当于io舟负荷或者切

除相当于10%负荷的发电机组，两种情况下系统的稳定频率是否相同？为什么？

答：（1）投入相当于10的负荷，总负荷增加到（1+0.1）1.1,由于发电机出力保持不变，将出现功率

缺额01,所以，稔定计算频率可计算如下:

（2）切除相当于10的发电功率，总负荷不变，但由于剩余发电机的出力保持不变，也将出现功率缺

额0.1,所以，稳定计算频率可计算如下：

比较上面两个结果，两种情，兄下系统的稳定频率是不相同的。（I）R勺稳定频率大于（2）的稳定频率。

15.某电力系统总负荷Ix1,出现功率缺额|x|，负荷调节效应系数

。求下列情况下的结果：

（D如果不采取任何措施，求系统的稳定频率？

（2）如果希望系统的稳定频率为48.5,求应切除多少负荷？

系统的稳定频率为:J()

接入自动按频率减负荷装置功率总数为2028.8。

答：如果不采取任何措施，系统的稳定频率约为43.3：如果希里系统的稔定频率为48.5,应切除的

负荷为2028.8.

第七章更习思考题

1.何谓故障录波器？

答：在电力系统发生故障或振荡时，自动记录电力系统中有关电气参数变化过程，以便于分析事故

原因和研究防止对策的自动装置。正常情况下，故障录波器只进行数据聚集，一般不启动录波，只有当发

生故障或振荡时才进行录波。

2.微机故障录波装置有哪些优点？

答：微机故障录波装置的优点：D便于准确、及时地分析事故原因，根据分析结果找到事故真正原

因，以制定反事故措施：2）.为查找故障点提供依据：3）.积累运行经验，提高运行水平。

3.故障录波装置的启动条件有哪些？

答：启动条件为：DA、B、C相电压和零序电压突变量启动；2）过压和欠压启动：3）主变压器中性

点电流越限启动：4）频率越限及变化率启动：5）系统振荡启动：6）断路器的保护跳闸信号启动，空触点输

入；7）手动和遥拄启动。

4.故障录波装置的数据记录方式有哪些？

答：数据记录方式分两种：分时段记录方式及不定长录波。其中不定长录波又分非振荡故障启动及

特殊启动方式。

5.微机故障录波装置在记录数据时，为何要分时段并且各时段有不同的采样频率？

答：因为不同时段故障量的变化特点不一样。不同的我样频率既能保证获取足够精细的故障量信息，

又能节省空