電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理附錄思考題答案

第一部分自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理

L1.采用式1-13對(duì)電流進(jìn)行分解，、、的物理意義分別是什么？

【答案提示】

：直流分量；：n次諧波分量的實(shí)部；：n次諧波分量的虛部。

1-2.采樣的前期處理討論：

【答案提示】

如果正態(tài)分布均勻，那么采用4只電阻串聯(lián)采樣的方式要比采用一只電阻采樣的精確度

高；

是用算術(shù)平均法進(jìn)行濾波有兩種方式，

其一：；

其―??，，...°

第二種方法只占有3個(gè)內(nèi)存變量，每一次計(jì)算結(jié)果覆蓋了前一次的采樣數(shù)據(jù)，節(jié)省內(nèi)存，另外,

第二種方法濾波后的權(quán)重比例合理，占權(quán)重為50%,更加接近采樣的后期，因此計(jì)算機(jī)采樣

中經(jīng)常采用。第一種方法的權(quán)重完全一樣，10個(gè)采樣數(shù)據(jù)各占10%,另外它需要II個(gè)內(nèi)存變

量?？偟膩?lái)看，第二種方法的誤差和實(shí)際意義都大于第一種。

第二部分自動(dòng)并列

2-1.略

2-2.略

2-3.已知：兩個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的等值機(jī)系統(tǒng)如附圖1-1所示，其電壓幅值相等，頻率分別為：Hz,

Hz,現(xiàn)準(zhǔn)備進(jìn)行恒定越前時(shí)間準(zhǔn)同期互聯(lián)操作，設(shè)遠(yuǎn)程通訊和繼電器動(dòng)作時(shí)間之和為0.14

秒，求調(diào)度中心發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)刻。

第二部分自動(dòng)并列

2-3.已知：兩個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的等值機(jī)系統(tǒng)如附圖1-1所示，其電壓幅值相等，頻率分別為：Hz,

Hz,現(xiàn)準(zhǔn)備進(jìn)行恒定越前時(shí)間準(zhǔn)同期互聯(lián)操作，設(shè)遠(yuǎn)程通訊和繼電器動(dòng)作時(shí)間之和為0.14

秒，求調(diào)度中心發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)刻。

Ao=18。%o=O°

【答案提示】

合閘相角差表達(dá)式為：

=2祝=2萬(wàn)（工一人）=。?24cosf-0.2;rsin27

<

-%=既一§20

先不考慮提前量，則有：

。=J[0.2^-cosr-0.2^-sin2t]dt+=0.2^-sint+0.I^cos2/+0.—>0

,->1-75

2sinz+cos2r+1=2sinz+1-2sin-r+1=sin"/-sinz-l=0=>sinr=-----

2

t=2k7r+3.8078或t=2k7r-0.6662

考慮時(shí)間提前量0.14秒，則調(diào)度中心發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)刻可為：3.6678秒,5.4769秒，等

等。

2-4.旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中發(fā)電機(jī)的模型方程（Park方程）如下:

=_%+Wd_(1+S)獷q

磁鏈方程<y/q=fqiq電壓方程<

%=TW+“g+(l+S)^d

▼產(chǎn)f/d+Xj"

式中符號(hào)含義：中一磁鏈，i一電流，U—電壓，d一直軸，q-交軸，f-勵(lì)磁繞組,

已知：，，，。假定恒同步轉(zhuǎn)速、恒勵(lì)磁，求發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后的電流暫態(tài)過(guò)程。

【答案提示】

Wd—T/+1

WqSiq

二妥一…。8

可得：

有特征方程:

則有it/=2Gsinr-2c2cosr-1.2

代入初始條件，則有：

所以有：

-0.4cos^-0.6sint+0.4

—0.8sin/4-1.2cosz—1.2

i=Ji；+i；=^(-0.4cos/-0.6sin/+0.4)2+(-0.8sinr+1.2cosr-1.2)2

時(shí)間響應(yīng)曲線如下所示:

■3______?______?______?______?______?______?______?______?______?______

'02468101：14161820

第三部分勵(lì)磁控制

3-1.某電廠有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行，1號(hào)機(jī)的額定功率為25MW,2號(hào)機(jī)的

額定功率為50MW。兩臺(tái)機(jī)組的額定功率因數(shù)都是0.85。2號(hào)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)差系數(shù)為0.05,

1號(hào)機(jī)為無(wú)差調(diào)節(jié)特性。若系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷波動(dòng)使電廠無(wú)功增量為它們總無(wú)功容量的20%,問(wèn)

各機(jī)組承擔(dān)的無(wú)功負(fù)荷增量是多少？母線上的電壓波動(dòng)是多少？若電廠無(wú)功增量為它們總

無(wú)功容最的60%,情況又如何？

【答案提示】

1號(hào)機(jī)額定無(wú)功功率：（Mvar）

1號(hào)機(jī)額定視在功率：（MVA）

2號(hào)機(jī)額定無(wú)功功率：（Mvar）

因?yàn)?號(hào)機(jī)為無(wú)差調(diào)節(jié)特性，所以1號(hào)機(jī)將盡其所能承擔(dān)無(wú)功功率的增量，如果1號(hào)機(jī)能

承擔(dān)無(wú)功功率的全部增量（即其值小于額定視在功率），則母線電壓保持不變。

當(dāng)電廠無(wú)功增量為總無(wú)功容量的20%時(shí)：

△QG=0.2*（QG*+2G2C）-0.2*（15.49+30.99）-9.3<

???1號(hào)機(jī)承擔(dān)無(wú)功功率的全部增量9.3Mvar,母線電壓保持不變，即。

當(dāng)電廠無(wú)功增量為總無(wú)功容量的60%時(shí)：

△0。=0.6*+0儂）=0.6*（15.49+30.99）=27.89<5小

???1號(hào)機(jī)承擔(dān)無(wú)功功率的全部增量27.89Mvar,母線電壓保持不變，即。

3-2.已知：勵(lì)磁系統(tǒng)功率單元采用2片8253控制三相全控電路的移相觸發(fā)，其中8253A

中三個(gè)定時(shí)器0、1.2控制可控硅SCRL358253B中三個(gè)定時(shí)器0、1.2控制可控硅SCR2.4.6,

8253的同步采用方式5由外圍硬件同步電路確定。

試分析：①采用16位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí),8253A.B控制字的值；

②執(zhí)行8253A片裝入計(jì)數(shù)器I的任務(wù)時(shí),8253A各匚線如何置位？

③設(shè)三相對(duì)稱運(yùn)行，恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式,SCR1觸發(fā)為GATA0門同步后，求8253A.

B記數(shù)寄存器的值；若SCR1觸發(fā)為GATA0門同步后，求絕對(duì)誤差。

8253定時(shí)器技術(shù)參數(shù)（8253計(jì)數(shù)脈沖的頻率八=4MHz）見附表。8253的時(shí)序圖如附圖

所示。

8253的功能

裝入計(jì)數(shù)器0

襄人計(jì)敢瑞1

裝人計(jì)數(shù)器2

3方式字

讀計(jì)數(shù)器0

讀計(jì)效器2

無(wú)掾作三態(tài)

禁止三杰

無(wú)振作三態(tài)

編程格式

A、A.、

No.1方式控制字（計(jì)數(shù)器n）11

No.2方式控制字（計(jì)數(shù)器1）11

Nv.3方式控制字GI數(shù)留2）11

No.4LSB計(jì)數(shù)寄存器字節(jié)（計(jì)數(shù)器1）01

No.5MSB計(jì)數(shù)寄存器字節(jié)（計(jì)數(shù)器1）01

No.6LSB計(jì)數(shù)寄存器字節(jié)（計(jì)數(shù)器2）10

No.7MSB計(jì)數(shù)簾夕器字節(jié)，計(jì)數(shù)器2）10

No.8LSB計(jì)數(shù)寄存器字節(jié)（計(jì)數(shù)器0）00

No.9MSB計(jì)數(shù)寄存器字節(jié)1計(jì)數(shù)器0）00

捽制字格式

01D5D4D3D2D]D。M-方式

|sc;|sc“|RL||RL?1%IK11BCD|

M2M)Mo

000方式0

SC一迭擇計(jì)數(shù)耨

001方式1

SC]sc0

00選擇計(jì)數(shù)器oX10方式2

01選擇計(jì)數(shù)器i111方式3

10選擇計(jì)數(shù)器2

100方式4

11非法

RL一讀/裝入101方式5

叫RUBCD

00計(jì)數(shù)器鎖存梁作（詳見讀/寫過(guò)程部分的內(nèi)容）0十六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

只是讀/裝入高字節(jié)

101二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（4個(gè)十進(jìn)位）

01只是讀/裝入低字節(jié)

11先讀/裝入低字節(jié)，然后讀/裝入高字節(jié)

方式5：硬件觸發(fā)的il通信”方式5；硬件觸發(fā)的選通信號(hào)

時(shí)鐘"TLnjmrLrLrLnjinrLnru在觸發(fā)輸入信號(hào)的上升沿之后，計(jì)數(shù)器將開始計(jì)數(shù)g

,"E—143210___________當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出將變低?個(gè)時(shí)鐘周期。計(jì)數(shù)

輸出《n=I)------"'i1器可重觸發(fā)。在任何觸發(fā)脈沖上升沿之后，經(jīng)過(guò)足夠數(shù)目的

6璉一TH32To計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期輸出才變?yōu)榈碗娖健?/p>

揚(yáng)出in=4)'11'"」~~i_j------------

8253的時(shí)存留

【答案提示】(整流橋圖示3-24P63)

D7D6DsD30,D>Do

RL|M.|Mi|Mo|BCD|

(1)1SC||SQ)|叫|0

8253.定時(shí)器。00111010

8253-定時(shí)器1:0111I010

8253-定時(shí)器2:10111010

(2)CSBDWRAlAO

01001

⑶三相對(duì)稱運(yùn)行，恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式，三相觸發(fā)脈沖按

SCR1(SCR2(SCR3(SCR4(SCR5(SCR6的順序依次相隔600發(fā)出。

,T=0.02秒，

8253A-定時(shí)器0SCR1:,D=6666dec(1AOAhex

8253B-定時(shí)器0——SCR2:,D=20000dec(4E20hex

8253A-定時(shí)器1SCR3:,D=33333dec(8235hex

8253B-定時(shí)器1——SCR4:,D=46666dec(B64Ahex

8253A-定時(shí)器2SCR5:,D=600(X)dec(EA6()hex

8253B-定時(shí)器2-SCR6:,D=73333dec(11E75hex(溢出)

,則：D=6788(,

3-3.如附圖系統(tǒng)，，，，，設(shè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)不得低于0.6,勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)定勵(lì)磁

電壓和勵(lì)磁電流與無(wú)功功率的關(guān)系分別為，，且瞬時(shí)電流限制規(guī)定，最大勵(lì)磁電流限制

規(guī)定，畫出功率圓，分析運(yùn)行區(qū)域。

【答案提示】

(1)靜態(tài)穩(wěn)定限制：

穩(wěn)定極限對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)功率圓方程：，

其中，則：，

(2)勵(lì)磁系統(tǒng)限制：

Q=\.2U-0.6

F=Qe[-0.24,0.6]

Ue[0.3,1]

r=0e[-O.24,

Q=1.5/-0.8

ffnQe[-0.5,0.7]

(3)功率因素限制:

第四部分調(diào)頻與低頻減載

4-1.已知：兩機(jī)組并聯(lián)在一條母線上，，，且調(diào)速系統(tǒng)保證了兩臺(tái)機(jī)完全同步，若1號(hào)

機(jī)組額定功率為60Mw,兩機(jī)均以額定功率運(yùn)行，求：當(dāng)系統(tǒng)要求增加20Mw的輸出時(shí)，母線

的頻率是多少？

4-2.已知某電力系統(tǒng)，，，當(dāng)Mw時(shí)，Hz,求符合增加I120Mw時(shí)，系統(tǒng)調(diào)速后的運(yùn)

行點(diǎn)。

4-3.已知：某發(fā)電廠有3臺(tái)發(fā)電機(jī)組在公共母線上封聯(lián)運(yùn)行，1號(hào)機(jī)組額定功率100MW,

2號(hào)機(jī)組額定功率300MW、3號(hào)機(jī)組額定功率600MW。三臺(tái)機(jī)組的額定功率因數(shù)，假設(shè)。

(1)若1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)為0,2.3號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)都為0.05,

當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷波動(dòng)使電廠無(wú)功增量為它們總額定無(wú)功容量的20%時(shí)，問(wèn)各機(jī)組承擔(dān)的無(wú)功

負(fù)荷增量是多少？母線上的電壓波動(dòng)是多少？

(2)此時(shí)若1號(hào)機(jī)組燃料耗量特性為t/h,2號(hào)機(jī)組燃料耗量特性為t/h,3號(hào)機(jī)組燃料耗

量特性為t/h,系統(tǒng)總有功負(fù)荷為800MW.試分析3臺(tái)機(jī)組之間負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配，計(jì)算3臺(tái)

機(jī)組的燃料耗量。

4-4.已知系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程如下：

wdco

at

^=—^=-