长沙理工大学自动装置期末试卷

2在发电厂，发电机出口断路器，发电机双绕组变的出口断路器和三绕组变的三侧断路器可作同步点。

3准同期并列装置主要由频率差控制单元、电压差控制单元、合闸信号控制单元组成，其中合闸信号控制单元是同期并列装置的核心部件。

4同步发电机的励磁系统主要由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。

5对同步发电机，当励磁电流保持不变时，造成端电压下降的主要原因是无功电流增大。 6同步发电机的励磁方式包括自励和他励，其中静止电源供电属于自励式励磁方式。 7在三相半控整流桥正常工作时，触发脉冲的间隔为120°电度角，全控为60 8在调整系统频率时，除保证电力系统频率的偏差一般不得超过±0.2Hz,还要求在满足安全运行的约束条件下，实现发电机组之间负荷的经济分配。

9正调差特性的发电机用于直接在公共母线上并联运行，负调差特性的发电机用于经升压变压器在高压母线上并联运行，负调差特性的发电机不能参与在公共母线上并联运行。

10同步发电机的励磁调节方式分别是按电压偏差的反馈型调节和按定子电流、功率因数的补偿型调节，电压调节器经历了机电型、电磁型及电子型等发展阶段。 11α＜90°时，三相全控桥工作在整流状态，将交流转为直流。

90°＜α＜180°时，三相全控桥工作在逆变状态，将直流转为交流。

12励磁调节器最基本的功能是调节发电机的端电压，常用的励磁调节器是比例式调节器。 13发电机励磁控制系统调节特性分为：G的固有调节特性和AVR的静态特性。 14恒定越前时间：在UG与U..X两相两重合之前恒定时间tYJ发出合闸信号。

15整步电压：自动并列装置检测并列条件的电压。

16低频减载：当电力系统因事故而出现严重的有功功率缺额时，切除部分负荷，以使系统频率恢复到可以安全运行的水平以内。

17负荷的频率调节效应：当系统内机组的输入功率∑Pti和负荷功率间失去平衡时，系统负荷也参与了调节作用，它的特性有利于系统中的有功功率在另一频率值下重新平衡。用负荷的频率调节效应系数KLdPL来衡量. ,其决定于负荷的性质。 df18调速器分为：机械液压调速器、功率—频率电液调速器、数字式电液调速器。 19运行电厂分为调频厂、调峰厂和带基本负荷的发电厂三类。 20电力系统自动调频方法有比例调节、积分调节、微分调节。

21增加人工稳定区域可提高发电机输送功率极限或提高系统的稳定储备。 22同步发电机励磁自动调节在电力系统正常运行中的作用：

① 电压控制：负荷波动→电压波动→维持电压水平 ② 控制无功功率的分配：改变Ieq→改变机组的无功功率和功率角 ③ 提高同步发电机并联运行的稳定性：改变Ieq→改变Eq值来改善系统稳定性 ④ 改善电力系统运行条件 ⑤ 水轮发电机组要求实行强行减磁

23三种桥式整流电路在发电机的励磁系统中的主要任务是将交流电压整流成直流电压供给发电机励磁绕组或励磁机的励磁组。

电路结构的主要区别：三相桥式不可控整流电路整流元件全为二极管；三相桥式半控整流电路整流二极管V2、 V4、 V6是共阳极连接,晶闸管VS1 、VS3 、VS5是共阴极连接,

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即在电路中仅在桥的一侧用可控的晶闸管,其触发脉冲间相位也依次相差120度；三相桥式全控整流电路的6个元件全部采用晶闸管,VS1 VS3 VS5为共阴极连接,VS2 VS4 VS6为共阳极连接.由于上下两组晶闸管必须各有 一只晶闸管同时导通,电路才能工作,6只晶闸管的触发脉冲相位依次相差60度.

24稳定器分为：相位校正环节和信号复归环节。

25电力系统稳定器PPS改善系统稳定性的基本原理：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。电力系统稳定器所采用的信号可以是发电机轴角速度偏差Δω或机端电压频率偏差Δf、电功率偏差ΔPe和过剩功率ΔPm及它们的组合等。电力系统稳定器信号单元传递函数Gs(s）通常由以下两部分组成；（1）相位校正环节的传递函数

（2)信号复归环节的传递函数

这样电力系统稳定器信号单元总的传递函数Gs(s）=

1电气设备的操作分为哪几种 1答：正常操作和反事故操作。

2同期并列的理想条件是什么？为什么准同期并列的条件之间存在差异？ 2答：①WGWX或fGfX ②UGUX ③GX

⑪ 实际运行中待并列发电机组的调节系数很难达到理想条件调节,⑫实际操作中也没有必

要那样苛求。

3同步发电机并列方法有哪几种? 3答：有准同期并列和自同期并列两种。

4准同期并列装置由哪几部分组成？其中的核心是什么？

4答：由三个单元组成，频率差控制单元，电压差控制单元和合闸信号控制单元（核心）

5恒定越前时间和恒定越前相角的含义？ 5答：恒定越前时间，在UG与U...X.两相两重合之前恒定时间tYJ发出合闸信号.

X 恒定越前相角, 在UG与U两相两重合之前恒定相角YJ发出合闸信号.

6整步电压及其分类

6答:自动并列装置检测并列条件的电压称为整步电压.分类:①正弦型整步②电压线性整步电压：半波线性整步电压、全波线性整步电压

7合闸信号发出的条件是什么?如何避免错过合闸时机? 7答:求出最佳的合闸越前相角YJ值,该值与本计算点的相角t按(2i)YJ进行

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比较, 为计算允许误差.如果上式成立,则立刻发出合闸信号.避免措施:在计算前一点的时候,预测下一点是否会落在范围之外,如果不会在范围之外,则进行下一步计算,如果落在范围之外,等待t后发出合闸信号.

8同步发电机励磁系统的任务（在正常运行时的作用）、分类? 8答:静止励磁系统

自励式直流励磁机励磁系统 直流励磁机励磁系统 他励式直流励磁机励磁系统

旋转励磁系统 他励式 交流励磁机静止整流器励磁系统

交流励磁机励磁系统 交流励磁机旋转整流器励磁系统(无刷励磁)

自励式 自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统 自励交流励磁机静止整流器励磁系统

9励磁系统中的整流电路有哪几种？各应用于哪些场合？结构有何不同？直流输出电压是 怎样的？

9答:三相桥式不可控整流电路→发电机的励磁电路 Ud062(e26aeb)dwt1.35Eab

1 三相桥式半控整流电路→励磁机回路 Ud2361cosa(ee)dwt1.35E() ab6aac276 三相桥式全控整流电路→静止励磁系统或同上

1 电感性负载: Ud26电阻性负载:

aa62E1coswtdwt1.35Eabcosa

Ud133a2E1sinwtdwt1.35Eab[1cos(3a)]

10发电机的无功调节特性指的是什么? 是如何定义的? 10答:指发电机电压UG与无功负荷电流IQ的关系. 是调差系数.定义为

UG1UG2UGUG2UG .UG1UG2分别为空载运行和额定无功电流时的发

UGN电机电压, UGN为发电机额定电压

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11各种情况下并联机组的无功功率如何分配的?

11答：（1）一台无差调节特性的机组与有差调节特性机组（调差系数0）的并联运行：当电网供电的无功负荷改变,则无差调节特性机组无功电流改变,有差调节特性机组无功电流维持不变.但实际运行中,由于具有无差调节特性的机组将承担无功功率的全部增量，一方面,一台机组的容量有限,另一方面,机组间无功功率的分配也不合理,所以实际上比较难采用。若有差调节特性机组δ<0则不稳定运行。

（2）两台无差调节特性的机组------不能并联运行

（3）正调差特性的发电机并联运行------机组的无功负荷分别取决于各自的调差系数

IQUG,此式证明: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,当正调差情况下,母线降低时,发电机无功电流增加.

12励磁调节器有哪些类型？按功能划分AVR包括哪几个部分？ 12答：机电型 电磁型 电子型 数字式 模拟式

AVR分为主控制单元(主机) 信息采集单元 调节和控制输出单元 人-机接口单元.

13如何改善励磁系统稳定性?励磁系统稳定器的原理是怎样的? 13答:改善稳定性必须增加开环传递函数的零点,使渐近线平行于虚轴并处于左半平面,从而使控制系统的性能大为改善.

R3R4R2R7R11R5A1R6原理: A1输出励磁机磁场电流速率信号到电压测量比

较单元的输入端,当磁场电流跃增时,励磁系统稳定器输出正微分信号,使电压测量比较单元瞬时输出负信号去减弱励磁机磁场电流,反之则增加励磁机磁场电流,而在稳态运行时励磁系统稳定器无输出,从而构成了软反馈,改善了系统阻尼特性.

14电力系统稳定器PSS起什么作用?如何实现? 14答:作用是改善电力系统稳定性.利用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实现的.

15负荷PL与f的关系 15答：①有功负荷随频率而改变的特性叫负荷的功率-频率特性,是负荷的静态频率特性②有功负荷与频率的关系可以分为以下几类, a0与频率变化无关的负荷, a1与频率成正比的负

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16发电机的功频特性PGf? 17调速器的类型

18单区域电网的频率特性 19.多区域系统fP? 20有功功率分配原则? 21什么是自动低频减载?在什么情况下使用？

1答：正常操作和反事故操作。

2答：①WGWX或fGfX ②UGUX ③GX

⑫ 实际运行中待并列发电机组的调节系数很难达到理想条件调节,⑫实际操作中也没有必

要那样苛求。

3答：有准同期并列和自同期并列两种。

4答：由三个单元组成，频率差控制单元，电压差控制单元和合闸信号控制单元（核心） 5答：恒定越前时间，在UG与U...X.两相两重合之前恒定时间tYJ发出合闸信号.

X 恒定越前相角, 在UG与U两相两重合之前恒定相角YJ发出合闸信号.

6答:自动并列装置检测并列条件的电压称为整步电压.分类:①正弦型整步②电压线性整步电压：半波线性整步电压、全波线性整步电压

7答:求出最佳的合闸越前相角YJ值,该值与本计算点的相角t按(2i)YJ进行比较, 为计算允许误差.如果上式成立,则立刻发出合闸信号.避免措施:在计算前一点的时候,预测下一点是否会落在范围之外,如果不会在范围之外,则进行下一步计算,如果落在范围之外,等待t后发出合闸信号.

8答:静止励磁系统

自励式直流励磁机励磁系统 直流励磁机励磁系统 他励式直流励磁机励磁系统

旋转励磁系统 他励式 交流励磁机静止整流器励磁系统

交流励磁机励磁系统 交流励磁机旋转整流器励磁系统(无刷励磁)

自励式 自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统 自励交流励磁机静止整流器励磁系统 9三相桥式不可控整流电路→发电机的励磁电路 Ud062(e26aeb)dwt1.35Eab

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1 三相桥式半控整流电路→励磁机回路 Ud2361cosa(ee)dwt1.35E() ab6aac276 三相桥式全控整流电路→静止励磁系统或同上

1 电感性负载: Ud26 电阻性负载:

3aa62E1coswtdwt1.35Eabcosa

Ud13a2E1sinwtdwt1.35Eab[1cos(3a)]

（电路结构主要区别见上张）

10答:指发电机电压UG与无功负荷电流IQ的关系. 是调差系数.定义为

UG1UG2UGUG2UG .UG1UG2分别为空载运行和额定无功电流时的发

UGN电机电压, UGN为发电机额定电压

11答：（1）一台无差调节特性的机组与有差调节特性机组（调差系数0）的并联运行：当电网供电的无功负荷改变,则无差调节特性机组无功电流改变,有差调节特性机组无功电流维持不变.但实际运行中,由于具有无差调节特性的机组将承担无功功率的全部增量，一方面,一台机组的容量有限,另一方面,机组间无功功率的分配也不合理,所以实际上比较难采用。若有差调节特性机组δ<0则不稳定运行。

（2）两台无差调节特性的机组------不能并联运行

（3）正调差特性的发电机并联运行------机组的无功负荷分别取决于各自的调差系数

IQUG,此式证明: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,当正调差情况下,母线降低时,发电机无功电流增加.

12答：机电型 电磁型 电子型 数字式 模拟式

AVR分为主控制单元(主机) 信息采集单元 调节和控制输出单元 人-机接口单元.

13答:改善稳定性必须增加开环传递函数的零点,使渐近线平行于虚轴并处于左半平面,从而使控制系统的性能大为改善.

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R3R4R2R7R11R5A1R6原理: A1输出励磁机磁场电流速率信号到电压测量比

较单元的输入端,当磁场电流跃增时,励磁系统稳定器输出正微分信号,使电压测量比较单元瞬时输出负信号去减弱励磁机磁场电流,反之则增加励磁机磁场电流,而在稳态运行时励磁系统稳定器无输出,从而构成了软反馈,改善了系统阻尼特性.

14答:作用是改善电力系统稳定性.利用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实现的.

15答：①有功负荷随频率而改变的特性叫负荷的功率-频率特性,是负荷的静态频率特性②有功负荷与频率的关系可以分为以下几类, a0与频率变化无关的负荷, a1与频率成正比的负 1发电机准同期并列的实际条件：频差≤（0.2%~0.5%）Fn,压差≤（5%~10%）Un,相位角≤（5°~10°）

2在发电厂，发电机出口断路器，发电机双绕组变的出口断路器和三绕组变的三侧断路器可作同步点。

3准同期并列装置主要由频率差控制单元、电压差控制单元、合闸信号控制单元组成，其中合闸信号控制单元是同期并列装置的核心部件。

4同步发电机的励磁系统主要由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。

5对同步发电机，当励磁电流保持不变时，造成端电压下降的主要原因是无功电流增大。 6同步发电机的励磁方式包括自励和他励，其中静止电源供电属于自励式励磁方式。 7在三相半控整流桥正常工作时，触发脉冲的间隔为120°电度角，全控为60 8在调整系统频率时，除保证电力系统频率的偏差一般不得超过±0.2Hz,还要求在满足安全运行的约束条件下，实现发电机组之间负荷的经济分配。

9正调差特性的发电机用于直接在公共母线上并联运行，负调差特性的发电机用于经升压变压器在高压母线上并联运行，负调差特性的发电机不能参与在公共母线上并联运行。

10同步发电机的励磁调节方式分别是按电压偏差的反馈型调节和按定子电流、功率因数的补偿型调节，电压调节器经历了机电型、电磁型及电子型等发展阶段。 11α＜90°时，三相全控桥工作在整流状态，将交流转为直流。

90°＜α＜180°时，三相全控桥工作在逆变状态，将直流转为交流。

12励磁调节器最基本的功能是调节发电机的端电压，常用的励磁调节器是比例式调节器。 13发电机励磁控制系统调节特性分为：G的固有调节特性和AVR的静态特性。 14恒定越前时间：在UG与U..X两相两重合之前恒定时间tYJ发出合闸信号。

15整步电压：自动并列装置检测并列条件的电压。

16低频减载：当电力系统因事故而出现严重的有功功率缺额时，切除部分负荷，以使系统频率恢复到可以安全运行的水平以内。

17负荷的频率调节效应：当系统内机组的输入功率∑Pti和负荷功率间失去平衡时，系统负荷也参与了调节作用，它的特性有利于系统中的有功功率在另一频率值下重新平衡。用负荷

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的频率调节效应系数KLdPL来衡量. ,其决定于负荷的性质。 df18调速器分为：机械液压调速器、功率—频率电液调速器、数字式电液调速器。 19运行电厂分为调频厂、调峰厂和带基本负荷的发电厂三类。 20电力系统自动调频方法有比例调节、积分调节、微分调节。

21增加人工稳定区域可提高发电机输送功率极限或提高系统的稳定储备。 22同步发电机励磁自动调节在电力系统正常运行中的作用：

⑥ 电压控制：负荷波动→电压波动→维持电压水平 ⑦ 控制无功功率的分配：改变Ieq→改变机组的无功功率和功率角 ⑧ 提高同步发电机并联运行的稳定性：改变Ieq→改变Eq值来改善系统稳定性 ⑨ 改善电力系统运行条件 ⑩ 水轮发电机组要求实行强行减磁

23三种桥式整流电路在发电机的励磁系统中的主要任务是将交流电压整流成直流电压供给发电机励磁绕组或励磁机的励磁组。

电路结构的主要区别：三相桥式不可控整流电路整流元件全为二极管；三相桥式半控整流电路整流二极管V2、 V4、 V6是共阳极连接,晶闸管VS1 、VS3 、VS5是共阴极连接,即在电路中仅在桥的一侧用可控的晶闸管,其触发脉冲间相位也依次相差120度；三相桥式全控整流电路的6个元件全部采用晶闸管,VS1 VS3 VS5为共阴极连接,VS2 VS4 VS6为共阳极连接.由于上下两组晶闸管必须各有 一只晶闸管同时导通,电路才能工作,6只晶闸管的触发脉冲相位依次相差60度.

24稳定器分为：相位校正环节和信号复归环节。

25电力系统稳定器PPS改善系统稳定性的基本原理：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。电力系统稳定器所采用的信号可以是发电机轴角速度偏差Δω或机端电压频率偏差Δf、电功率偏差ΔPe和过剩功率ΔPm及它们的组合等。电力系统稳定器信号单元传递函数Gs(s）通常由以下两部分组成；（1）相位校正环节的传递函数

（2)信号复归环节的传递函数

这样电力系统稳定器信号单元总的传递函数Gs(s）=

1电气设备的操作分为哪几种 2同期并列的理想条件是什么？为什么准同期并列的条件之间存在差异？ 3同步发电机并列方法有哪几种? 4准同期并列装置由哪几部分组成？其中的核心是什么？ 5恒定越前时间和恒定越前相角的含义？ 6整步电压及其分类 7合闸信号发出的条件是什么?如何避免错过合闸时机? 8同步发电机励磁系统的任务（在正常运行时的作用）、分类? 9励磁系统中的整流电路有哪几种？各应用于哪些场合？结构有何不同？直流输出电压是 怎样的？

10发电机的无功调节特性指的是什么? 是如何定义的?

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11各种情况下并联机组的无功功率如何分配的?

12励磁调节器有哪些类型？按功能划分AVR包括哪几个部分？ 13如何改善励磁系统稳定性?励磁系统稳定器的原理是怎样的? 14电力系统稳定器PSS起什么作用?如何实现? 15负荷PL与f的关系 16发电机的功频特性PGf? 17调速器的类型

18单区域电网的频率特性 19.多区域系统fP? 20有功功率分配原则? 21什么是自动低频减载?在什么情况下使用？

1答：正常操作和反事故操作。

2答：①WGWX或fGfX ②UGUX ③GX

⑬ 实际运行中待并列发电机组的调节系数很难达到理想条件调节,⑫实际操作中也没有必

要那样苛求。

3答：有准同期并列和自同期并列两种。

4答：由三个单元组成，频率差控制单元，电压差控制单元和合闸信号控制单元（核心） 5答：恒定越前时间，在UG与U...X.两相两重合之前恒定时间tYJ发出合闸信号.

X 恒定越前相角, 在UG与U两相两重合之前恒定相角YJ发出合闸信号.

6答:自动并列装置检测并列条件的电压称为整步电压.分类:①正弦型整步②电压线性整步电压：半波线性整步电压、全波线性整步电压

7答:求出最佳的合闸越前相角YJ值,该值与本计算点的相角t按(2i)YJ进行比较, 为计算允许误差.如果上式成立,则立刻发出合闸信号.避免措施:在计算前一点的时候,预测下一点是否会落在范围之外,如果不会在范围之外,则进行下一步计算,如果落在范围之外,等待t后发出合闸信号.

8答:静止励磁系统

自励式直流励磁机励磁系统 直流励磁机励磁系统 他励式直流励磁机励磁系统

旋转励磁系统 他励式 交流励磁机静止整流器励磁系统

交流励磁机励磁系统 交流励磁机旋转整流器励磁系统(无刷励磁)

自励式 自励交流励磁机静止可控整流器励磁系统

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自励交流励磁机静止整流器励磁系统 9三相桥式不可控整流电路→发电机的励磁电路 Ud062(e26aeb)dwt1.35Eab

1 三相桥式半控整流电路→励磁机回路 Ud2361cosa(ee)dwt1.35E() ab6aac276 三相桥式全控整流电路→静止励磁系统或同上

1 电感性负载: Ud26 电阻性负载:

3aa62E1coswtdwt1.35Eabcosa

Ud13a2E1sinwtdwt1.35Eab[1cos(3a)]

（电路结构主要区别见上张）

10答:指发电机电压UG与无功负荷电流IQ的关系. 是调差系数.定义为

UG1UG2UGUG2UG .UG1UG2分别为空载运行和额定无功电流时的发

UGN电机电压, UGN为发电机额定电压

11答：（1）一台无差调节特性的机组与有差调节特性机组（调差系数0）的并联运行：当电网供电的无功负荷改变,则无差调节特性机组无功电流改变,有差调节特性机组无功电流维持不变.但实际运行中,由于具有无差调节特性的机组将承担无功功率的全部增量，一方面,一台机组的容量有限,另一方面,机组间无功功率的分配也不合理,所以实际上比较难采用。若有差调节特性机组δ<0则不稳定运行。

（2）两台无差调节特性的机组------不能并联运行

（3）正调差特性的发电机并联运行------机组的无功负荷分别取决于各自的调差系数

IQUG,此式证明: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,当正调差情况下,母线降低时,发电机无功电流增加.

12答：机电型 电磁型 电子型 数字式 模拟式

AVR分为主控制单元(主机) 信息采集单元 调节和控制输出单元 人-机接口单元.

13答:改善稳定性必须增加开环传递函数的零点,使渐近线平行于虚轴并处于左半平面,从而

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使控制系统的性能大为改善.

R3R4R2R7R11R5A1R6原理: A1输出励磁机磁场电流速率信号到电压测量比

较单元的输入端,当磁场电流跃增时,励磁系统稳定器输出正微分信号,使电压测量比较单元瞬时输出负信号去减弱励磁机磁场电流,反之则增加励磁机磁场电流,而在稳态运行时励磁系统稳定器无输出,从而构成了软反馈,改善了系统阻尼特性.

14答:作用是改善电力系统稳定性.利用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实现的.

15答：①有功负荷随频率而改变的特性叫负荷的功率-频率特性,是负荷的静态频率特性②有功负荷与频率的关系可以分为以下几类, a0与频率变化无关的负荷, a1与频率成正比的负

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