自动装置复习题
自动装置复习提纲
一、概念
1、电力系统自动控制大致可以划分为以下几个不同内容的控制系统：电力系统自动监视和控制、电厂动
力机械自动控制、电力系统自动装置和电力安全装置。
2、电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装置。
3、电力系统自动装置的结构形式：微型计算机系统、工业控制机系统和集散控制系统和现场总线系统。
4、微型计算机系统的硬件组成一般包括：传感器、采样保持器、模拟多路开关、A/D转换器、存储器、
通信单元、中央处理器单元和外部设备等。
5、工业控制计算机系统一般由稳压电压、机箱、总线模板和键盘等外部设备接口组成。
6、电力系统自动装置的软件组成有：信号采集与处理程序、运行参数设置程序、系统管理（主控制）程
序和通信程序等。
7、采样过程是对连续的信号按照一定的采样间隔，抽取相应的瞬时值。
8、同步发电机并列时应遵循的原则：（1）冲击电流尽可能的小；（2）暂态过程要短
9、准同期并列装置的控制单元主要包括：频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元。
10、同步发电机励磁控制系统的主要任务：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。
11、励磁系统可以分为：直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统和静止励磁系统。
12、调速器可以分为机械液压调速器和电气液压调速器，按照控制规律划分，又可以分为比例积分调
速器和比例-积分-微分调速器。
13、功率-频率电液调速系统主要由转速测量、功率测量、转速和功率给定环节、电液转换和液压系
统构成。
14、电力系统和有功功率自动调节的方法有主导发电机法、同步时间法和联合自动调频法。
15、联合电力系统调频方式包括：恒定频率控制、恒定交换功率控制和频率联络线功率偏差控制。
16、电力系统频率降低较大时会对系统造成的影响：汽轮机叶片产生裂纹；发生频率崩溃现象；发生
电压崩溃现象。
二、问答题
1、 请画出集散控制系统（DCS ）和现场总线系统（FCS ）的结构框图，并叙述二者各自的特点。
集散控制系统的特点：DCS 系统的系统适应性强，系统的规模可以根据实际情况建设，由于系统具有分散性，单一站的故障不会影响到整个系统，可靠性得到了提高，且因为系统的各个站为并行结构，可解决大型、高速、动态系统的需要，实时性能较好，但因为要进行集中数据处理，对于上位机应具有一定的技术要求。
现场总线系统的特点：FCS 系统是一个全数字化开放系统，即同类总线具有相同的协议和行业标准，具有可互操作性和可互用性，即同类总线不同厂家的产品具有可替代性。它是全分布控制系统，故可形成更大的控制系统，其现场设备具有高智能化和自治性，即现场的设备具有很强的控制能力。
2、 请简述采样定理。
答：设()x t 是带限信号，其频谱限制在0m ≤Ω≤Ω的范围之内，m Ω是可能的最高频率，其频谱称为基带频谱。当2s m Ω≥Ω时，理想采样信号频谱中，基带频谱以及各次谐波调制频谱彼此不重叠。这样就得到一个重要不等式2s m Ω≥Ω，这就是著名的香农采样定理。
3、 说明输入数据的前置处理流程。
答：① 标度变换；② 数据的有效性检验；③ 线性化处理；④ 数字滤波；⑤ 数据保存 4、 给出同步发电机并列的理想条件。
答：①G X ωω=或G X f f =（即频率相等）；②G X U U =（即电压幅值相等）；③0e δ=（即相角差为零）。 5、 给出并列条件检测和合闸控制程序的原理框图。
答：
6、 说明励磁系统对励磁调节器的要求。
答：① 系统正常运行时，励磁调节器应能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平；② 励磁调节器应能合理分配机组的无功功率；③ 远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区；④ 励磁调节器应能迅速反应系统故障、具备强行励磁等控制功能，以提高暂态稳定和改善系统运行条件；⑤ 具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化；⑥ 励磁调节器正常工作与否，直接影响到发电机组的安全运行，因此要求能够长期可靠工作。 7、 简要给出静止励磁系统的优点。
答：① 励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用省，可靠性高；② 不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，这样可减小基建投资；③ 直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，可近似认为具有阶跃函数那样的响应速度；④ 由发电机端取得励磁能量，当机组甩负荷时静止励磁系统机组的过电压就低。
8、 说明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。因此是防止电力系统发生频率崩溃的系统性事故的保护装置。
9、说明电力系统低频振荡产生的原因及电力系统稳定器的作用。
答：原因：（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；
作用：采用电力系统稳定器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。
10、给出常用有功功率、无功功率的二表法和三表法的计算公式。
答：二表法：
**
A C
AB CB
S U I U I
??
=+
ABR AR ABI AI CBR CR CBI CI P U I U I U I U I =+++
ABI AR ABR AI CBI CR CBR CI Q U I U I U I U I =-+-
三表法：
***
A B C
A B C
S U I U I U I
???
=++
AR AR AI AI BR BR BI BI CR CR CI CI P U I U I U I U I U I U I =+++++ AI AR AR AI BI BR BR BI CI CR CR CI Q U I U I U I U I U I U I =-+-+-
在上述功率计算中所用的电压、电流均为有效值。
11、画出自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统和自励交流励磁机静止整流器励磁系统的原理接
线图，并说明其差别。
答：
差别：自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统发电机G的励磁电流由交流励磁机AE经晶闸管整流装置VS供给；自励交流励磁机静止整流器励磁系统发电机G的励磁电流由交流励磁机AE经硅整流装置V供给。第二种励磁方式相比第一种其响应速度较慢，因为在这里还增加了交流励磁机自励回路环节，使动态响应速度受到影响。
12、如何使发电机退出运行是避免无功电流冲击
答：假设某一台发电机带有励磁调节器，与无穷大母
线并联运行，由图3—41可见，发电机无功电流从
1
Q
I
减小到
2
Q
I，只需要将调节特性由1平移到2的位置。
如果调节特性继续向下移动到3的位置时，则它的无
功电流将减小到零，这样机组就能够退出运行，不会
发生无功功率的突变。
13、 给出自动励磁调节器的构成环节。
三、计算题
1、 某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1号机额定功率为25MW ，2号机的额定功率为50MW 。两
台机的功率因数都为。励磁调节器的调差系数为。若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们的总无功容量的20%，问各机组承担的无功负荷增量是多少，母线上的电压波动是多少 解： 1号机额定无功功率11125(arccos 0.85)15.49(var)G N G N Q P tg tg M ?=== 2号机额定无功功率22250(arccos 0.85)30.99(var)G N G N Q P tg tg M ?=== 因为两台机的调差系数均为，所以公用母线上等值机的调差系数δ∑也为。 母线电压波动**0.050.20.01U Q δ∑∑?=-?=-?=- 各机组无功负荷波动量*
1*1
0.01
0.20.05
G U Q δ?-?=-
=-
= 11*10.215.49 3.10(var)G G G N Q Q Q M ?=?=?=
*
2*0.01
0.20.05
G U Q δ∑
?-?=-
=-
= 22*20.230.99 6.20(var)G G G N Q Q Q M ?=?=?=
1号机组无功负荷增加，2号机组的无功负荷增加。因为调差系数相等，无功的波动量与它们的容量成比例。
2、 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%，与频率三次方成比例的负荷占20%。求负荷的*L K 值，并求系统频率由50HZ 下降到47Hz 是负荷的变化百分数；如果总功率为3200MW ，系统的频率为50Hz ，求负荷调节效应系数L K 。 解：当f=47Hz 时，*47
0.9450
f =
= 由式（5—4）可以求出当频率下降到47Hz 时系统的负荷为
23*01*2*3*L P a a f a f a f =+++ 230.30.40.940.10.940.20.94=+?+?+?
0.30.3760.0880.1660.930=+++=
则 %(10.930)1007L P ?=-?= 于是 *%7
1.17%6
L L P K f ?=
==? *3200
1.1774.88(/)50
LN L L N P K K MW Hz f =?
=?= 3、 某系统的负荷总功率为L P =5000MW ，设想系统最大功率缺额max h P ?=1200MW ，设负荷调节效应系数为
*L K =2，自动低频减载装置动作后，希望恢复频率为h f =48Hz ，求接入低频减载装置的功率总数max L P ?。
解：希望恢复频率偏差的标么值为 *5048
0.0450
f -?== 由式（6—13）得 max 1200250000.04
870()120.04
L P MW -???=
=-?
接入自动低频减载装置功率总数为870MW ，这样即使发生如设想那样的严重事故，仍能使系统频率恢复值不低于48Hz 。