电力系统自动装置原理知识点.docx

第二章 同步发电机的自动并列
1】同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？
答：同步发电机并列操作应满足的要求:（1)并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1～2倍的额定电流。(2）发电机并网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短,以减少对电力系统的扰动.因为:(1）并列瞬间,如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且,冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损;（2）并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行,可能导致失步,并列不成功.
2】什么是同步发电机自动准同期并列?有什么特点？适用什么场合？为什么?
答:调节发电机的电压Ug，使Ug与母线电压Ux相等，满足条件后进行合闸的过程.特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低;但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂.
适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式,但因为并列时间较长且操作复杂,故不适用紧急情况的发电机并列。
3】什么是同步发电机自同期并列?有什么特点?适用什么场合？为什么?
答：是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近电网频率,滑差角频率不超过允许值,且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上断路器QF，接着合上励磁开关开关SE，给转子加励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，又电力系统将并列的发电机组拉入同步运行.
特点：并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下,仍有可能实现发电机的并列；容易实现自动化；但并列发电机未经励磁，并列时会从系统吸收无功，造成系统电压下降,同时产生很大的冲击电流。
适用场合：由于自同步并列的并列时间短且操作简单,在系统频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机的并列，并容易实现自动化，所以适用于在电力系统故障情况下，有些发电机的紧急并列。
4】同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么？实际条件是什么？
答：理想条件:频率相等,电压幅值相等，相角差为零。
实际条件:①电压差不应超过额定电压的5％～10％；②频率差不应超过额定频率的0.2％～0.5％;③在断路器合闸瞬间,待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于5°。
5】在自动并列装置中,三个条件的检测？
答: 频率差的检测：(1)数字并列装置：直接测得机端电压和电网频率求出、进行判断。（2）模拟并列装置：比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角电平检测器动作次序来实现检测；恒定相角先于恒定时间动作时滑差小于允许值,符合并列条件。
电压差的检测：直接读入UG和UX值，然后作计算比较:采用传感器把交流电压方均根值转换成低电平直流电压，然后计算两电压间的差值，判断其是否超过该定限值，并获得待并发电机组电压高于或低于电网电压的信息；
直接比较UG和UX的幅值大小，然后读入比较结果。待并发电机电压UG和电网电压UX分别经变压器和整流桥后，在两电阻上得到与UG、UX幅值成比例的电压值U‘G和U'X,取UAB=U'X—U‘G，用整流桥得检测电压差的绝对值∣△UAB∣,电压差测量输出端的电位为UD=∣△UAB∣-Uset,其中Uset为允许电压差的整定电压值，当UD为正时,表明电压差超过并列条件的允许值。
相角差的检测：把电压互感器二次侧UX、UG的交流电压信号转换成同频、同相的两个方波，把这两个方波信号接到异或门，当两个方波输入电平不同时,异或门的输出为高电平，用于控制可编程定时计数器的计数时间，其计数值N即与两波形间的相角差相对应。CPU可读取矩形波的宽度N值，求得两电压间相角差的变化轨迹。
8】同步发电机自动准同期并列时，不满足并列条件会产生什么后果?为什么？
答：发电机准同步并列,如果不满足并列条件，将产生冲击电流，并引起发电机振荡，严重时,冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡使发电机失步，甚至并列失败。
原因:通过相量图分析可知，并列瞬间存在电压差，将产生无功冲击电流，引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力作用下受损;并列瞬间存在相位差，将产生有功冲击电流，在发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机;并列瞬间存在频率差.将产生振荡的冲击电流，使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。
9】恒定越前时间/相角怎么得到?
答：恒定越前时间由组成的比例－微分回路和电平检测器构成，当电平检测器输入电压达到启动条件后，启动计时后输出恒定越前时间到达信号，，不同的滑差周期下，次越前时间保持恒定。
相角=。
第三章 同步发电机励磁自动控制系统
1】同步发电机的励磁系统通常包括哪两部分？
答：由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。
2】同步发电机的任务是什么？
答:《1》电压控制；《2》控制无功功率的分配;《3》提高机组并联运行稳定性；《4》改善电力系统的运行条件；《5》水轮发电机组要求强行减磁。
3】对同步发电机励磁自动调节的基本要求是什么?
答:有足够的调整容量；有很快的响应速度和足够大的强励顶值电压；有很高的运行可靠性.
4】同步发电机的励磁方式有哪几种？各有何特点？
答:同步发电机的励磁方式有直流励磁机励磁、交流励磁机励磁、静止励磁方式；
同步发电机的励磁方式各有何特点①直流励磁机供电励磁方式的特点:系统简单；运行维护复杂、可靠性低；容量不能过大，不能应用于大型同步发电机组上.②交流励磁机经静止二极管整流励磁方式的特点:不受电力系统的干扰、可靠性高；响应速度较慢；造价高；需要一定的维护量。交流励磁机经静止晶闸管整流励磁方式 的特点：有较快的励磁响应速度；需要较大的励磁容量;可以实现对发电机的逆变灭磁。交流励磁机经旋转二极管整流励磁方式的特点：制造、使用和维护简单、工作较可靠:电机绝缘的寿命较长；适用于较恶劣的工作环境。交流励磁机经旋转晶闸管整流供电励磁方式的特点：励磁响应速度快；具有无刷励磁的特点；存在励磁 电流、励磁电压难以检测等问题。③静止励磁方式的特点：接线简单，无转动部分,维护费用省,可靠性高；不需要同轴励磁机，节省基建投资，维护简单：有很快的励磁电压响应速度；在发电机甩负荷时，机组的过电压相对较低些.
5】什么叫换流压降？
答：在整流电压过程中，整流电路a,b，c各相交流回路中存在电感，因此相间换流不是瞬间突变完成的，存在着前一相的电流从逐渐降至零，后一相的电流从零逐渐上升至的相间换流过程.换流过程中的电流变化要在电感上引起电压降落，使输出电压的波形增加缺口,导致输出电压值减小，叫作换流压降。
6】什么叫最小逆变角?
答：在工程实际应用中是不允许将控制角调至180°，即必须限制逆变角，使其不小于某一极小值，也就是控制角不能大于180°-，即最小逆变角=++。式中：：可控硅元件的换流角；：可控硅元件关断的时间所对应的电角度；:安全裕量.
7】励磁系统保护装置?
答：短路保护:可控硅直流侧短路时,采用串联快速熔断器对可控硅进行保护。
过电压保护：《1》对于操作过电压危害，采取在整流器的交流侧接型阻容吸收电路,在可控硅两端并联阻容吸收电路和直流侧阻容吸收回路的方法.
《2》对于因雷击或从电网侵入很大的浪涌电压时，采用整流桥交流侧的接法的氧化锌压敏电阻保护电路。
《3》对于较大容量发电机组转子保护:采用双断口开关FMK配压敏电阻RM4、二极管D及可控硅KP。一组压敏电阻RM5.
《4》滑极过电压保护：采用在灭磁非线性电阻上加上过电压触发跨接器。
过热保护:可控硅元件上采用汽水分离式热管散热技术。功率柜体顶部安装轴流式风机.
8】并联运行机组间无功功率的分配。
答：《1》无差+正调差：一台无差特性的发电机可以和一台或多台正调差特性机组在同一母线上并联运行,但由于无差特性发电机组将承担所有无功功率的变化量，无功功率的分配是不合理的,所以很少采用。
《2》无差+负调差：虽然有交点，但不是稳定运行点,具有负调差特性的发电机不能在公共母线上并联运行。
《3》两台无差：两台及以上无差特性的机组是不能在同一母线上并联运行的.因为无功功率的分配是随意的，故机组不能稳定运行。
《4》两台正调差特性的发电机并联运行可以参与无功功率的分配。
8】两台正调差特性的发电机并联运行可以参与无功功率的分配。为什么？
答：由表明，当母线电压波动时,发电机无功电流的增量与电压偏差成正比,与调差系数成反比，而与电压整定值无关。式中负号表示正在正调差情况下（>0）当母线电压降低时，发电机无功电流将增加。两台正有差调节特性机组在公共母线上并联运行时，无功负荷分配与调差系数成反比无功增量也与调差系数成反比。通常要求各发电机组间的无功负荷应按机组容量分配，无功负荷增量也应按机组容量分配，这就要求在公共母线上并联运行的发电机具有相同的调差系数，运行中通过调整给定值，使特性曲线平移,可改变机组的无功，并调整母线电压水平。
9】何为三相全控桥式整流的逆变?实现逆变的条件是什么？
答：三相全控桥式整流的逆变：将直流转变为交流。①当三相全控整流桥的控制角α> 90°时，将负载电感L中储存的能且反馈给交流电源,使负载电感L中的磁场能量很快释放掉.②逆变的条件：负载必须是电感性负载，且原来储存能量，即三相全控桥原来工作在整流工作状态;控制角α 应大于90°小于180°,三相全控桥的输出电压平均值为负值；逆变时,交流侧电源不能消失。
10】何谓自然调差系数？有何特点？
答：对于按电压偏差进行比例调节的励磁系统，当调差单元退出工作时,其固有的无功调节特性也是下倾的,称为自然调差系数
特点：①对于按电压偏差进行比例调节的励磁调节器，当调差单元退出工作时，发电机外特性的调差系数;②自然调差系数是不可调节的固定值，不能满足发电机的运行要求。
11】励磁调节器静态特性调整的内容有哪些？如何实现？
答：①励磁调节器静特性调整包括调差系数的调整和外特性的平移。②利用励磁调节器中的调差单元进行发电机外特性的调差系数的调整;调整励磁调节器中发电机基准电压值的大小,以平移发电机的外特性。
第四章 励磁控制系统的动态特性
1】励磁自动控制系统对电力系统稳定的负面影响及改善措施是什么?
答：在远距离输电系统中，励磁控制系统会减弱系统的阻尼能力，引起低频振荡.
振荡的原因是：《1》励磁调节器按电压偏差比例调节；《2》励磁控制系统具有惯性。
改善措施：采用电力系统稳定器（PSS）去产生正阻尼转矩以抵消励磁控制系统引起的负阻尼转矩。
2】PSS环节基本原理，结构，抑制方法，各环节作用?
答：《1》基本原理:增加系统阻尼，抑制同步发电机组转子角振荡.
《2》结构：信号采集、高频滤波、超前滞后、放大及自动恢复、限幅。
《3》各环节作用：a.信号采集环节—为了检测并将P、n或f输入信号变换为电压信号。
b。高频滤波环节——滤掉信号采集环节输出主信号中所夹杂的脉动、白噪声以及频率不小于4Hz的机组轴系扭转信号，防止产生破坏.
c.超前/滞后环节-—补偿励磁控制系统惯性时滞，使稳定信号在整个规定的频率范围内获得所需要的输出—-输出相位。
d。放大及自动复位环节—-放大环节提供可调增益，自动复位环节一组阻隔各类漂移信号通过的隔“直”电路。
e.限幅环节-—在放大信号的同时对输出信号进行限幅.
f。辅助延时器-—监视稳定器的输出。
第五章 电力系统频率及有功功率的自动调节
1】电力系统一次调频： 通过发电机调速系统实现，反映机组转速变化而相应调整原动力门开度，完成调节系统频率.
2】电力系统二次调频： 通过调频器实现，反映系统频率变化而相应调整原动力阀门开度，完成调节系统频率。
3】互连的意义/单独运行时，频率稳定的区别?
答：互连的意义:频率稳定，备用容量大,系统稳定。
与单区域相比，互连的优点:系统大，频率变化小。当负荷变化时，两区域控制频率系统的频率偏差比单一孤立系统时的频率偏差减小一半,故更加稳定了。
4】调频方法有哪些？
答：《1》主导发电机法;《2》同步时间法(积差调节）;《3》改进积差调频法.
5】电网调度自动化系统中，自动发电控制(AGC）软件的主要任务有哪些？说明AGC的工作原理。
答:任务:（1）使全系统的发电机输出功率和总负荷功率相等;(2）将系统的频率偏差调整至零,保持系统频率为额定值；(3）联络线交换功率与计划值相等,以实现各个系统的功率平衡;（4）在区域各个电厂之间进行负荷经济分配。
工作原理：AGC所需信息由各厂站侧的远动装置送到调度中心形成实时数据库。AGC软件按预定数学模型和调节准则确定各调频厂（或机组)的调节量，通过远动下行通道把指令送到各厂
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
1】系统低频运行时对系统的影响？
答：《1》对汽轮机的影响：49Hz以下，叶片裂纹,45Hz以下，叶片因共振而断裂。
《2》发生频率崩溃现象：47Hz以下,电厂厂用机械功率下降，锅炉出力下降，引起频率出现血崩下降.
《3》发生电压崩溃现象：45Hz以下,励磁机输出电压下降，机组无功出力下降，导致系统电压崩溃.
《4》对用户产生影响。
2】频率分级?
答：第一级启动频率：切机越早越好，即启动频率越高越好。需旋转备用容量的时间延迟；48.5—49Hz，水电厂调节较慢,取低值。
末级启动频率：受系统“频率崩溃"和“电压崩溃"的约束；火电厂,46—46。5Hz为宜.
3】级差的选择及原则？为什么？
答：原则:在前一级动作以后还不能制止频率下降的情况下，后一级才启动.需要考虑频率测量误差.
原因：在电力系统发生事故的情况下，被迫采取断开部分负荷的办法确保系统的安全运行，这对于被切除的用户来说，无疑会造成不少困难，因此，应尽可能少地断开负荷。
4】什么是自动切机？什么是电气制动？
答:当系统发生故障时，电厂功率产生过剩，为了保持系统稳定，需要迅速减少输出功率，可采取迅速切除部分机组,即自动切机。
也可采取将发电机所产生的电能在发电机侧快速消耗掉，从而迅速减少输电线路的传输功率，从而达到保持系统稳定的目的，即电气制动。
5】励磁系统对电网暂态稳定性的影响？
答：电网的暂态稳定是指电力系统受到大扰动后的稳定性。励磁控制系统的作用主要由以下3个参数决定。（1）顶值电压响应比。励磁系统的定值电压比的提高，会使励磁系统输出电压达到顶值的时间变短.将有利于调高电网的暂态稳定性。（2）强励顶值倍数。提高励磁系统强励倍数可以提高电力系统暂态稳定性.(3）当电力系统出现故障时,励磁系统输出的电压不能达到顶值或者电压维持在顶值得时间很短,在发电机电压还没有恢复时，就不进行强励.暂态稳定性的改善效果就不理想。提高励磁控制系统的开环增益，开环增益越大,强励倍数利用越充分，调压精度也越高，也就越有利于改善电力系统暂态稳定性。