本文格式為Word版，下載可任意編輯——湖南工業(yè)大學(xué)2023級試卷《電力系統(tǒng)自動化裝置原理》第一章

1.電力系統(tǒng)自動裝置的結(jié)構(gòu)形式（四種）：微型計算機系統(tǒng)、工業(yè)控制計算機系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機組、輸電網(wǎng)絡(luò)、及負(fù)荷組成。其次章

1.P19同步：電力系統(tǒng)中的同步是指各并列運行的同步發(fā)電機的同步。同步三要素：轉(zhuǎn)子以一致的電角度旋轉(zhuǎn)；相角差不超過允許值；發(fā)電機出口的歸算值電壓近似相等。同步發(fā)電機組并列原則：并列斷路器合閘時，沖擊電流應(yīng)盡可能小，其瞬時最大值一般應(yīng)不超過待并發(fā)電機額定電流的1-2倍；發(fā)電機組并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運行狀態(tài)，其暫態(tài)過程要短，以減小對電力系統(tǒng)的擾動。

2．P19并列運行：一臺發(fā)電機組在投入系統(tǒng)運行之前，它的電壓Ug與并列母線電壓Ux的狀態(tài)往往不等，對待并發(fā)電機組進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使之符合并列條件后才允許斷路器QF合閘作并網(wǎng)運行。意義：隨著符合的變動，

電力系統(tǒng)中發(fā)電機運行的臺數(shù)也在改變；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生某些事故時，也常要求將備用發(fā)電機組迅速投入電網(wǎng)運行；電力系統(tǒng)的容量在不斷擴大，同步發(fā)電機的單機容量也越來越大，不恰當(dāng)?shù)牟⒘胁僮鲗?dǎo)致嚴(yán)重后果。

3.P20同步發(fā)電機的并列方法：準(zhǔn)同期并列、自同期并列；在電力系統(tǒng)正常運行狀況下，一般采用準(zhǔn)同期并

列方法將發(fā)電機組投入運行；自同期并列方法以很少采用，只有當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，為了迅速投入水輪發(fā)電機組，曾采用自同期并列方法。

4.P20并列的理想條件：?G??X或fG?fX(頻率相等)UG?UX（電壓幅值相等）?e=0（相角差為零）

5.P21同步發(fā)電機組并列時偏離式的理想條件所引起的后果：電壓幅值差：沖擊電流性質(zhì)主要為

無功電流分量，危害：定子繞組端部受力大；合閘相角差：沖擊電流性質(zhì)主要為有功電流分量，危害：機組轉(zhuǎn)軸收到?jīng)_擊；頻率不相等：會對機組造成傷害，產(chǎn)生暫態(tài)，嚴(yán)重時甚至失步。

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6．P22脈動周期：Ts=

12??fs?s7.P23并列同步過程分析：a)a?b,發(fā)電機狀態(tài)，減速，?G?X；b)b點，?G??X，發(fā)電機狀態(tài)，?G會持

續(xù)減小；c)b?a?0，?G?X，減速，則f減小，仍為正；d)0點后，?開始變?yōu)樨?fù)，電動機狀態(tài)，加速，

?G?X；e)0?c，?反方向運動，?G增大，但?G?X，f)c點，?G??X，電動機狀態(tài)，加速，?G持續(xù)增大；g)c?0，?為負(fù)，電動機狀態(tài)，?G繼續(xù)增大；h)0點后，?開始變正，交換功率為正，發(fā)電機狀態(tài)，減速，?G減少，但?G?X。

8.P26準(zhǔn)同期并列裝置主要三個單元：頻率差控制單元：它的任務(wù)是檢測UG和UX間的滑差頻率?s，且調(diào)

節(jié)帶并發(fā)電機組的速度，使發(fā)電機電壓的頻率接近于電網(wǎng)頻率；電壓差控制單元：它的功能是檢測UG和UX間的電壓差，且調(diào)理發(fā)電機電壓UG，使它與UX間的電壓差值小于允許值，促使并列條件的形成；合閘控制單元:檢查并列條件，當(dāng)待并機組的頻率和電壓都滿足并列條件時，合閘控制單元就選擇適合的時間發(fā)出合閘信號，使并列斷路器QF的主觸頭接通時，相角差?e接近于零或控制在允許范圍內(nèi)。

??????9.P28恒定越前時間并列裝置的整定計算：越前時間tYJ：tYJ?tc?tQFtc-自動裝置信號輸出回路的動作

時間tQF-并列斷路器的合閘時間允許電壓差：UG與UX間允許電壓差值一般定為（0.1-0.15）UN允許滑差角頻率：由于裝置輸出回路和斷路器合閘動作時間都存在誤差，因此就造成了合閘相角誤差?e，在時間誤差一定的條件下，?e與?s成正比。設(shè)δey為發(fā)電機組的允許合閘相角，可求得最大允許滑差?sy為?sy?sy??tc、?tQF分別為自動并列裝、斷路器最大可能的動作誤差時間

δey?tc??tQF?tQF10.P31整步電壓：自動并列裝置檢測并列條件的電壓；正弦型整步電壓：它的包絡(luò)波形是正弦的，它是早

期準(zhǔn)同期并列裝置所采用的測量信號；線性整步電壓：指反應(yīng)UG和UX間的相角差特性，而它們的電壓幅值無關(guān)，

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??從而使越前時間信號和頻率差的檢測不受電壓幅值的影響，提高了并列裝置的控制性能。P33半波線性整步電壓缺點：濾波器的時間常數(shù)將會影響其相移，一個周期內(nèi)，只有一個矩形波。

12．P34

全波線性整步電壓：Y點規(guī)律為Y?AB?AB?A?B;脈沖間隔反映了相角差的?e大小，由規(guī)律表達(dá)式可

知這個相敏電路在正、負(fù)周期內(nèi)共獲得二次相位比較機遇。?e等于零時，Y點高電平日間最長，即矩形脈沖最寬，脈沖間的間隔最小，usL輸出最大。當(dāng)?e=?時，矩形脈沖寬度為零，脈沖寬度間隔最大，usL輸出為零。為了提高整步電壓信號的負(fù)載能力，采用陰極跟隨器輸出。全波線性整步電壓半波多了一倍矩形脈沖，因而可適當(dāng)減小濾波器時間常數(shù)，是它的性能有所改善，所以一般采用全波方案。

13.P37恒定越前時間：電子模擬式自動并列裝置，用電阻、電容元件作為比例、微分的運算器件，在線性整

步電壓作為理想化假設(shè)條件下，求解兩電壓相量重合之前的恒定越前時間tYJ，由于實際電路偏離理想條件，在實際應(yīng)用中就難免引入誤差。

14.P38頻率差檢測：是在恒定越前時間之前完成的檢測任務(wù)，用來判斷是否符合并列條件。只有當(dāng)tA恒定越前相角電平檢測器先于越前時間動作，才能做出頻率差符合并列條件的判斷

?tYJ即

15.P39電壓差檢測：由于在頻率差和相角差?e(t)檢測電路中，不載有并列兩側(cè)電壓幅值的信息，所以需要設(shè)

置專門電壓差檢測電路，在恒定越前時間之前做出電壓幅值差是否符合并列條件的判斷。第三章

1.P45發(fā)電機勵磁電流變化主要影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運行機組間無功功率的分派。

2.P45同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)組成：勵磁功率單元和勵磁調(diào)理器；關(guān)系：勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提

供直流電流，即勵磁電流；勵磁調(diào)理器根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)理準(zhǔn)則控制勵磁功率單元的輸出。作用：整個勵磁自動控制系統(tǒng)是由勵磁調(diào)理勵磁功率單元和發(fā)電機構(gòu)成的一個反饋控制系統(tǒng)。

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3.P45同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)：電壓控制、控制無功功率的分派、提高同步發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性、改善電力系統(tǒng)的運行條件、水輪發(fā)電機組要求實行強行減磁。

4.P51勵磁調(diào)理器的主要任務(wù)：檢測和綜合系統(tǒng)運行狀態(tài)信息，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，經(jīng)處理放大后控制

勵磁功率單元以得到所要求的發(fā)電機勵磁電流。

5.P53直流勵磁機勵磁系統(tǒng)：是過去常用的一種勵磁方式，由于它是靠機械整流子換向整流的，當(dāng)勵磁電流

過大時，換向就很困難，所以這種方式只能在10萬kw以下小容量機組中采用。直流勵磁機大多與發(fā)電機同軸，它是靠剩磁來建立電壓的，按勵磁機勵磁繞組供電方式的不同，又可分為自勵式和他勵式。

6.P54交流勵磁機勵磁系統(tǒng)：容量在100MW以上的同步發(fā)電機組都采用交流勵磁機勵磁系統(tǒng)，同步發(fā)電機的

勵磁機也是一臺交流同步發(fā)電機，其輸出電壓經(jīng)大功率整流器整流后供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子。交流勵磁機的勵磁系統(tǒng)的核心是勵磁機，它的頻率、電壓等參數(shù)的根據(jù)需要特別設(shè)計的，其頻率一般為100Hz或更高。

7．P55交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)（無刷勵磁）：交流勵磁機勵磁系統(tǒng)是國內(nèi)運行經(jīng)驗最豐富的一種

系統(tǒng)。它有一個薄弱環(huán)節(jié)-滑環(huán)。滑環(huán)是一種滑動接觸元件，隨著發(fā)電機容量的增大，轉(zhuǎn)子電流也相應(yīng)增大，這給滑環(huán)的正常運行和維護帶來了困難。為了提高發(fā)電機組的容量，就必需設(shè)法取消滑環(huán)，使整個勵磁系統(tǒng)都無滑動接觸元件，即無刷勵磁系統(tǒng)。

8P55無刷勵磁系統(tǒng)性能和特點：無炭刷和滑環(huán)，維護工作量可大為減少；發(fā)電機勵磁由勵磁機獨立供電，

供電可靠性提高；發(fā)電機勵磁控制是通過調(diào)理交流勵磁機的勵磁實現(xiàn)的，因而勵磁系統(tǒng)的響應(yīng)速度減慢；發(fā)電機轉(zhuǎn)子及其勵磁電路都隨軸旋轉(zhuǎn)，因此在轉(zhuǎn)子回路中不能介入滅磁設(shè)備，發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路無法實現(xiàn)直接滅磁；要求旋轉(zhuǎn)整流器和快速熔斷器等有良好的機械性能；因沒有接觸部件的磨損，也就沒有炭粉和銅末引起的對電機繞組的污染，故電機的絕緣壽命較長。

9.P58同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中整流電路的主要任務(wù)：將交流電壓整流成直流電壓供給車發(fā)動機勵磁繞組或

勵磁機的勵磁繞組

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10.勵磁系統(tǒng)整流電路：三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相橋式全控整流電路

11．P76反饋型電壓調(diào)理器按被調(diào)量（發(fā)電機電壓）與給定值（設(shè)定值）之間的差值進(jìn)行調(diào)理，屬于閉環(huán)反饋控制，能較好維持電壓水平；補償型電壓調(diào)理器是補償某些因素所引起發(fā)電機電壓的變動，由于補償?shù)木窒扌裕?/p>

很難獲得理想補償，不能維持電壓水平。復(fù)式勵磁裝置是這種補償調(diào)理的實際應(yīng)用。P77基本控制由調(diào)測量比較、綜合放大和移相觸發(fā)單元組成，實現(xiàn)電壓調(diào)理和無功功率分派等基本的條件功能；輔助控制是為了滿足發(fā)電機的不同運行工況，改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善勵磁控制系統(tǒng)性能而設(shè)置的單元。

12.勵磁調(diào)理器的基本調(diào)理方式：維持電壓恒定水平，實現(xiàn)并聯(lián)運行機組間的無功功率合理分派，是同步發(fā)電

機勵磁控制系統(tǒng)的基本任務(wù)，也是正常運行的調(diào)理方式。并列母線上運行是各發(fā)電機應(yīng)有相等的無功正調(diào)差（約3%-4%）；對于發(fā)電機變壓器組在高壓母線上并聯(lián)時，由于大容量變壓器具有10%-15%的電壓降，應(yīng)采用負(fù)調(diào)差使高壓母線并列點保持正調(diào)差3%-4%，否則高壓母線的電壓差偏會較大。第四章

1.典型勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖、開環(huán)傳遞函數(shù)、勞斯判據(jù)（自己看）第五章

1.P129電力系統(tǒng)運行中的主要任務(wù)之一，就是對頻率進(jìn)行監(jiān)視和控制。當(dāng)系統(tǒng)機組輸入功率與負(fù)荷功率失去平衡而使頻