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《电力系统自动装置原理》期末复习资料
一、填空题
1. 将同步发电机并入电力系统参加并列运行的操作称为 并列 。
2. 自动并列装置检测并列条件的电压人们常称为 整步电压 。
3. 电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的 电压水平 和 并联运行
机组间无功功率 的分配。
4. 发电机发出功率为 发电机状态 ；发电机吸收功率为 电动机状态 。 5. 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：
6. 发电机组并入电网后，应能迅速进入 同步 运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系
统的扰动。
7. 励磁控制系统是由 发电机 、 励磁功率单元 及 励磁调节器 共同
组成的自动控制系统。 8. 反馈型电压调节器按被调量（发电机电压）与给定量（设定值）之间的 差值 进行调节，
属于闭环反馈控制。
9. 励磁调节器主要由 电压测量比较 ，综合放大及功率放大等单元组成。
10. 数字式励磁调节器的组成： 主控制单元 ， 信息采集单元 ， 控制输出 ， 人机接口单
元。
11. 励磁调节器 主要由电压测量比较，综合放大及功率放大等单元组成。
12. 调速器通常分为 机械液压调速器 和 电气液压调速器 两类。
13. 微增率 是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值。
14. 当电厂发出的有功功率不满足用户要求出现缺额时，系统频率就会 下降 。 15. 当电力系统因事故而出现严重的有功功率缺额时，其频率将随之急剧 下降 。
16. 低频减载装置采用了 分级切除负荷 的办法，以适应各种事故条件下系统功率缺额大小不
等的情况。
17. 数字是调节器，按 比例 、 积分 和 微分 进行控制的PID调节器，是连
续系统控制中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。
18. 恒定越前时间的准同期并列装置中的合闸信号控制单元由滑差角频率检测、电压差检测和
越前时间信号等环节组成。
19. 自动并列装置检测并列条件的电压人们常称为整步电压。
20. 频率差检测是在恒定越前时间之前完成的检测任务，用来判别是否符合并列条件。
二、名词解释
1. 恒定越前相角准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定
越前相角并列装置。
2. 恒定越前时间准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定
越前时间并列装置。
3. 同步发电机的进相运行：同步发电机欠励磁运行时，由滞后功率因数变为超前功率因数，
发电机从系统吸收无功功率，这种运行方式称为同步发电机的进相运行。
4. 励磁调节器的静态工作特性：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的
关系特性。
5. 调差系数：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。
6. 负荷的频率调节效应：系统频率发生变化时，总负荷吸收的有功功率也随之变化的现象。
即当频率下降时，总负荷吸收的有功功率随之下降；当频率上升时，总负荷吸收的有功功率随之上升。
7. 发电机的功率-频率特性：系统频率变化，整个系统的有功负荷也要随着改变，这种有功
负荷随频率而改变的特性。
8. 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
9. 电力系统二次调频：为了使频率偏差不超过允许范围，通常要通过人工手动或调频装置自
动地改变变速机构位置即改变调速器的工作特性，使电力系统的总负荷与总出力在额定频率下达到平衡。通过改变调速器工作特性而实现的调节过程，就是频率的二次调整，是对第二种负荷变动引起的频率偏差进行的调整。
10. 等微增率法则：运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷，这样就可使系统总的燃
料消耗为最小，从而是最经济的。
11. 电力系统的动态频率特性：当电力系统出现功率缺额造成系统频率下降时，系统频率随时
间由额定值变化到稳定频率的过程，称为电力系统的动态频率特性。
三、简答题
1. 准同期并列的理想条件有哪些？
f= f（1）?G??X 或GX（即频率相等）
（2）UG= UX（即电压幅值相等） （3）?e=0（即相角差为零）
2. 简述同步发电机的两种并列操作方法的过程？
答：准同步并列的方法是：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。自同步并列的方法是：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。
3. 为什么准同期并列产生的冲击电流小？
答：当电网参数一定时，冲击电流决定于相量差Us，由于准同期并列操作是并列断路器QF在满足频率相等幅值相等相角差为零的理想条件下合闸的，虽然不能达到理想的条件，但是实际合闸时相量差Us的值很小，因此计算出的冲击电流很小。 4. 电力系统低频运行有哪些危害？
答：（1）系统频率下降使汽轮机叶片受损；（2）频率下降使厂用电异步电动机的生产率下降，使发电机出力下降，严重时造成电力系统频率崩溃；（3）频率下降使某些励磁系统的励磁电压下降，影响系统的电压水平，严重时造成电力系统频率崩溃。
5. 为什么频率差过大时发电机可能并列不成功？
答：发电机并列合闸时存在频率差，将产生振荡的冲击电流，振荡周期就是滑差周期，即频率差的大小，决定着冲击电流的振荡周期。如果频率差较小，滑差周期长，则经过一定的振荡过程，发电机进入同步运行，并列成功；如果频差过大，滑差周期短，可能导致发电机失步，造成并列失败。
6. 水轮机发电机组为什么要强行减磁？
答： 当水轮机发电机组发生故障突然跳闸时，由于它的调速系统具有较大的惯性，不能迅速关闭导水叶，因而会使转速急剧上升。如果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流，则发电机电压有可能升高到危及定子绝缘的程度。 7. 同步发电机励磁控制系统的任务是什么？
答：电压控制、控制无功功率的分配和提高同步发电机并联运行的稳定性。
（另一种答案：1.并网前产生与系统相适应的空载电压；2. 调节发电机无功的大小；3.
故障时提供强制励磁；4. 发电机故障跳闸时进行灭磁）
8. 请简述自动低频减载的工作原理。
答：当系统发生严重功率缺额时，自动低频减载装置的任务是迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保电力系统安全运行，防止事故的扩大。
9. 电力系统实现二次调频有哪些方法？各有何优缺点？
答：(1)主导发电机法：在调频厂中一台主导机组上装设无压调频器，在其他机组上装设有功功率调节器；调节简单，容易实现，且有好几台机组一起承担系统负荷变动；但开始时只有一台主导机先行调节，调节过程缓慢。协助调频机组与主导机组在同一电厂较易实施，只适用于中小型电力系统。(2)同步时间法：按频率偏差的积分值来进行调节；采用集中调频方式，可适用于众多电厂参与调频。调节速度较缓慢，且能保证频率的瞬时偏差在规定的范围内，需与频率的瞬时偏差相结合。且计划外的负荷越大，频率累积误差也越大。(3)联合自动调频：调节控制优化，可全面完成调频经济功率分配方面的任务，系统的潮流分布符合经济、安全原则。
10. 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：1）任务：(1)维持系统频率为额定值，在正常稳态情况下，其频率偏差在0.05～0.2Hz范围内；(2)控制地区电网间联络线的交换功率与计划值相等，实现各地区有功功率的就地平衡；(3)在安全运行前提下，所管辖的系统范围内，机组间负荷实现经济分配。2）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。
11. 请简述准同期并列装置的控制单元和作用。
答：（1）频率差控制单元。他的任务是检测 与 间的滑差角频率 ，切调节待并发电机组的转速，是发电机电压的频率接近于电网频率。（2）电压差控制单元。他的功能是检测 与 间的电压差，且调节发电机电压 ，使他与 间的电压差值小于规定允许值，促进并列条件的形成。（3）合闸信号控制单元。检查并列条件，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器QF的主触头接通时，相角差 接近于零或控制在允许范围内。
四、计算题
1. 某系统负荷总容量为16000MW，负荷调节效应系数K=2，若不考虑调速器的作用，计算当
频率下降到47Hz时，系统有功缺额是多少？系统总的发电功率是多少？ 解：
PLaf??fN?K?PL.?fN
缺额为：
PLa?K?f??fN47?50?PL.??2??16000??1920(MW)（MW）fN50
发电功率为：P=16000-1920=14080（MW） 2.
3. 某电力系统中，与频率无关的负荷占30％，与频率一次方成比例的负荷占40％，与频率
二次方成比例的负荷占10％，其余为与频率三次方成比例的负荷。求系统频率由50Hz下降到47Hz时，负荷功率变化的百分数及其相应的频率调节效应系数KL*值。
五、分析题
1.
2. 同步发电机与无穷大系统并联运行，且保持输出有功恒定，当改变励磁电流时，对发电机
输出无功功率的影响是什么？其依据（方程、表达式）是什么？
答：由于发电机发出的有功功率只受调速器的控制，与励磁电流大小无关，故无论励磁电流如何变化，发电机的有功功率P均为常数，即
P=UGIGcosφ=常数
P?EGUGsin?Xd＝常数
由于UG =常数,故IGcosφ=常数， EGsinδ=常数
所以励磁电流改变时，改变了发电机发出的无功功率和功率角δ的大小。
3. 试画出电力系统负荷静态频率特性曲线，并说明负荷调节效应的意义。为何负荷调节效应
系数K会因季节变化而变化？
答：电力系统负荷静态频率特性曲线为：
4.
PL.ΣPL.Σ.N?PL.ΣPL.Σ5.
负荷吸收的有功功率随频率变化的现象称为负荷调节效应，频率降低时，总负荷吸收的有功功率随之下降；当频率上升时，总负荷吸收的有功功率随之上升。
负荷调节效应系数为：
f∞fNf?PL.??f
电力系统总有功负荷是三类负荷的按比例组合，即：
K?
PL.??k1PL.1?k2PL.2?k3PL.3
这几类负荷会随季节变化而变化，如与频率无关的电热设备，夏天比重小，而冬天比重大，这时负荷静态频率特性曲线发生变化，负荷调节效应系数也随之变化。