電力系統(tǒng)自動控制原理必考題

1、何謂“并列操作”？

答：電力系統(tǒng)中的負荷隨機變化，為保證電能質(zhì)量，并滿足安全和經(jīng)濟運行的要

求，需經(jīng)常將發(fā)電機投入和退出運行，把一臺待投入系統(tǒng)的空載發(fā)電機經(jīng)過必'要

的調(diào)節(jié)，在滿足并列運行的條件下經(jīng)開關(guān)操作與系統(tǒng)并列，這樣的操作過程稱為

并列操作。

2、同步發(fā)電機組并列時遵循什么原則？

答：⑴并列斷路器合閘時，沖擊電流應盡可能小，其瞬時最大值一般不超過廣2

倍的額定電流；⑵發(fā)電機組并入電網(wǎng)后，應能迅速進入同步運行狀態(tài)，其暫態(tài)

過程要短，以減小對電力系統(tǒng)的擾動.

3、同步發(fā)電機自動準同期并列的理想條件是什么？實際條件是什么？

答：理想條件：頻率相等，電壓幅值相等，相角差為零。

實際條件：①頻率差不應超過額定頻率的±0.2%?±0.5%；②電壓差不應超

過額定電壓的±5%?±10%；③在斷路器合閘瞬間，待并發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電

壓的相位差應接近零，誤差不應大于10°O

4、什么是準同期并列？什么是自同期并列？

答：準同期并列：發(fā)電機在并列合閘前已加勵磁，當發(fā)電機電壓的幅值、頻率、

相位分別與并列點系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值、頻率、相位接近相等時，將發(fā)電機斷路器

合閘，完成并列操作。

自同期并列：將未加成磁、接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機投入系統(tǒng)，隨后給發(fā)電機加上

勵磁，在原動轉(zhuǎn)矩、同步力矩作用下將發(fā)電機拉入同步，完成并列操作。

5、什么是滑差、滑差頻率、滑差周期？它們之間有什么關(guān)系？

答：滑差：并列斷路器兩側(cè)發(fā)電機電壓角頻率與系統(tǒng)電壓角頻率之差，用你表

示；滑差頻率：并列斷路器兩側(cè)發(fā)電機電壓頻率與系統(tǒng)電壓頻率之差，用￡表示：

滑差周期：并列斷路器兩側(cè)發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓之間相角差變化360°所用的

時間，用（表示。關(guān)系：a）、=2兀x[Ts=l/fs=cos

6、在自動準同期并列過程中，⑴滑差角頻率為常數(shù)，⑵滑差角頻率等速變化,

⑶滑差角頻率的一階導數(shù)等加速變化，分別代表并列過程中的什么現(xiàn)象？

答：⑴滑差角頻率為常數(shù)，表示電網(wǎng)和待并機組的頻率穩(wěn)定；⑵滑差角頻率等

速變化，表示待并機組按恒定加速度升速，發(fā)電機頻率與電網(wǎng)頻率逐漸接近；⑶

滑差角頻率的一階導數(shù)等加速變化，說明待并機組的轉(zhuǎn)速尚未穩(wěn)定，還在升速（或

減速）之中。

7、什么是同步發(fā)電機自動準同期并列？有什么特點？適用什么場合？

答：同步發(fā)電機自動準同期并列是頻率差、電壓差和相角差都在允許的范圍內(nèi)時

進行合閘的過程。其特點是并列時沖擊電流小，不會引起系統(tǒng)電壓降低；但并列

操作過程中需要對發(fā)電機電壓、頻率進行調(diào)整，并列時間較長且操作復雜。

適用場合：由于準同步并列沖擊電流小，不會引起系統(tǒng)電壓降低，所以適用于正

常情況下發(fā)電機的并列，是發(fā)電機的主要并列方式。但因為并列時間較長且操作

復雜，故不適用緊急情況的發(fā)電機并列。

8、同步發(fā)電機自動準同期并列時，不滿足并列條件會產(chǎn)生什么后果？為什么？

答：發(fā)電機準同期并列時，如果不滿足并列條件，將產(chǎn)生沖擊電流，并引起發(fā)電

機振蕩，嚴重時，沖擊電流產(chǎn)生的電動力會損壞發(fā)電機，振蕩使發(fā)電機失步，甚

至并列失敗。

原因：通過相量圖分析可知，并列瞬間存在電壓差，將產(chǎn)生無功沖擊電流，引起

發(fā)電機定子繞組發(fā)熱，或定子繞組端部在電動力作用下受損；并列瞬間存在相位

差，將產(chǎn)生有功沖擊電流，在發(fā)電機軸上產(chǎn)生沖擊力矩，嚴重時損壞發(fā)電機；并

列瞬間存在頻率差。將產(chǎn)生振蕩的沖擊電流，使發(fā)電機產(chǎn)生振動，嚴重時導致發(fā)

電機失步，造成并列不成功。

9、說明同步發(fā)電機采用自動準同期方式并列時，產(chǎn)生沖擊電流的原因，為什么

要檢查并列合閘時的滑差？

答：產(chǎn)生沖擊電流的原因：并列瞬間存在電壓差,頻率差、相位差。

檢查滑差的原因：如果發(fā)電機在滑差不為零的情況下并入電網(wǎng)，立即周期性地帶

上正的、負的有功功率，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動、加速的力矩，使發(fā)電機產(chǎn)生振動，遭

受振蕩沖擊。如果滑差較大，則振蕩周期較短，振蕩強烈，嚴重時導致發(fā)電機失

步，造成并列不成功。同時，如果斷路器合閘存在動作時間誤差，較大的滑差還

會造成較大的合閘相角誤差，相應產(chǎn)生沖擊電流。

10、為什么頻率差過大時發(fā)電機可能并列不成功？

答：發(fā)電機并列合閘時，如果存在頻率差，將產(chǎn)生振蕩的沖擊電流，振蕩周期就

是滑差周期，即頻率差的大小，決定著沖擊電流的振蕩周期。

如果頻率差較小，滑差周期長，則經(jīng)過一定的振蕩過程，發(fā)電機進入同步運行，

并列成功；如果頻率差過大，滑差周期短，可能導致發(fā)電機失步，造成并列失敗。

11、在數(shù)字式自動并列裝置中，如何進行相角差的實時檢測？說明其工作原理。

答：把電壓互感器二次側(cè)〃.,、0的交流電壓信號轉(zhuǎn)換成同頻、同相的兩個方波，

把這兩個方波信號接到異或門，當兩個方波輸入電平不同時，異或門的輸出為高

電平，用于控制可編程定時計數(shù)器的計數(shù)時間，其計數(shù)值N即與兩波形間的相角

差a相對應。CPU可讀取矩形波的寬度N值，求得兩電壓間相角差的變化軌跡

12、利用線性整步電壓如何檢測發(fā)電機是否滿足準同期并列條件？

答：線性整步電壓含有頻率差、相位差的信息，但不含有電壓差的信息。

線性整步電壓的周期是滑差周期，能夠反映頻差的大??；線性整步電壓隨時訶變

化過程對應相位差的變化過程，所以利用其周期可以檢測是否滿足頻率差的調(diào)

節(jié)，利用電壓隨時間變化過程確定合閘時刻使相位差滿足條件。但需利用其他方

法檢測電壓差是否滿足。

13、利用正弦整步電壓如何檢測發(fā)電機是否滿足推同期并列條件？

答：正弦整步電壓含有甩壓差、頻率差、相位差的信息。

正弦整步電壓的最小值是電壓差；正弦整步電壓的周期是滑差周期，能夠反映頻

差的大?。徽艺诫妷弘S時間變化過程對應相位差的變化過程。所以，利用正

弦整步電壓的最小值檢測是否滿足電壓差條件，利用正弦整步電壓的周期檢測是

否滿足頻率差的條件，利用正弦整步電壓隨時間變化過程確定合閘時刻，使相位

差滿足條件。

1、何謂勵磁系統(tǒng)？

答：供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設備統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)。它一般由勵

磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分組成。

整個勵磁自動控制系統(tǒng)是由勵磁調(diào)節(jié)器，勵磁功率單元和發(fā)電機組成的一個反饋

控制系統(tǒng)。

2、高土發(fā)電機自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的主要任務是什么？

答：⑴系統(tǒng)正常運行條件下，維持發(fā)電機端或系統(tǒng)某點電壓在給定水平；⑵實

現(xiàn)并聯(lián)運行發(fā)電機組無功功率的合理分配；⑶提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定

性；⑷改善電力系統(tǒng)的運行條件；⑸對水輪發(fā)電機組在必要時強行減磁。

3、簡述自動勵磁調(diào)節(jié)器的工作原理。

答：根據(jù)發(fā)電機電壓與變化，把測得的發(fā)電機端電壓經(jīng)調(diào)差、測量比較環(huán)節(jié)與

基準電壓進行比較，得到正比于發(fā)電機電壓變化量的?心經(jīng)綜合放大環(huán)節(jié)得到

Usw,0加作用于移相觸發(fā)環(huán)節(jié)，控制晶閘管控制極上觸發(fā)脈沖。的變化，從而

調(diào)節(jié)可控輸出的勵磁電流，使發(fā)電機端電壓保持正常值。

當〃上升時，。增大，勵磁電流減少，使%下降到正常值。反之，〃下降，a

減小，勵磁電流增大，使4上升到正常值。

4、說明勵磁系統(tǒng)對勵磁調(diào)節(jié)器的要求。

答：①系統(tǒng)正常運行時，勵磁調(diào)節(jié)器應能反映發(fā)電機電壓高低以維持發(fā)電機電

壓在給定水平；②勵磁調(diào)節(jié)器應能合理分配機組的無功功率；③遠距離輸電的

發(fā)電機組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運行，要求勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)；④勵磁

調(diào)節(jié)器應能迅速反應系統(tǒng)故障、具備強行勵磁等控制功能，以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改

善系統(tǒng)運行條件；⑤具有較小的時間常數(shù)，能迅速響應輸入信息的變化；⑥勵

磁調(diào)節(jié)器正常工作與否，直接影響到發(fā)電機組的安全運行，因此要求能夠長期可

靠工作。

5、簡述靜止勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點。

答：①勵磁系統(tǒng)接線和設備比較簡單，無轉(zhuǎn)動部分，維護費用省，可靠性高；

②不需要同軸勵磁機，可縮短主軸長度，這樣可減小基建投資；③直接用品閘

管控制轉(zhuǎn)子電壓，可獲得很快的勵磁電壓響應速度，可近似認為具有階躍函數(shù)那

樣的響應速度；④由發(fā)電機端取得勵磁能量，當機組甩負荷時靜止勵磁系統(tǒng)機

組的過電壓就低。

6、對勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性調(diào)整的基本要求是什么？

答：⑴保證并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的合理分配；⑵保證發(fā)電機在投入

和退出運行時，能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移無功負荷，而不致發(fā)生無功功率的沖擊。

7、勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性調(diào)整的內(nèi)容有哪些？如何實現(xiàn)？

答：①勵磁調(diào)節(jié)器靜特性調(diào)整包括調(diào)差系數(shù)的調(diào)整和外特性的平移。②利用勵

磁調(diào)節(jié)器中的調(diào)差單元進行發(fā)電機外特性的調(diào)差系數(shù)的調(diào)整；調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)器中

發(fā)電機基準電壓值的大小，以平移發(fā)電機的外特性。

13、何謂調(diào)差系數(shù)？兩臺并聯(lián)運行的發(fā)電機，為使無功負荷按機組容量分配，調(diào)

差系數(shù)應有什么要求？

答：調(diào)差系數(shù)6是指無功電流由冬增加到額定值時發(fā)電機電壓的相對變化，6的

大小表征了勵磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機電壓的能力。

由于兩臺正調(diào)差特性機組并聯(lián)運行時，無功負荷分配與調(diào)差系數(shù)成反比。因此，

對調(diào)頻電廠的選擇要求是：應有足夠的調(diào)整容量，并且有足夠快的調(diào)整速度。

般來說系統(tǒng)中有水電廠時應選水電廠作調(diào)頻電廠，沒有水電廠或水電廠不宜作調(diào)

頻電廠時（如洪水期），則選中溫中壓火電廠作調(diào)頻電廠。在一個系統(tǒng)中，如果

一個調(diào)頻電廠的調(diào)整容量不夠時，則可選擇幾個調(diào)頻電廠，并規(guī)定它們的調(diào)整頻

率范圍和順序。

8、什么是電力系統(tǒng)集中式聯(lián)合調(diào)頻？集中式聯(lián)合調(diào)頻有何優(yōu)點？

答:集中式聯(lián)合調(diào)頻是從全系統(tǒng)的角度確定各調(diào)頻機組的調(diào)節(jié)量，其主要過程是:

將系統(tǒng)中各發(fā)電機組的實發(fā)功率、系統(tǒng)各線路潮流、各節(jié)點電壓等由各廠站端的

遠動裝置送到調(diào)度中心，形成實時數(shù)據(jù)庫，調(diào)度中心計算機的相關(guān)軟件按預定的

數(shù)學模型和調(diào)節(jié)準則確定各調(diào)頻電廠或調(diào)頻機組的調(diào)節(jié)量，并通過遠動通道把調(diào)

節(jié)指令發(fā)送到各廠站調(diào)頻機組的控制器，使各調(diào)頻機組按指令執(zhí)行有功功率的調(diào)

節(jié)。其優(yōu)點是：維持系統(tǒng)頻率為額定值，保證電能質(zhì)量，易于實現(xiàn)綜合優(yōu)化控制,

使系統(tǒng)的潮流分布符合經(jīng)濟、安全等原則。

9、電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中，自動發(fā)電控制（AGC）軟件的主要任務有哪些？說

明AGC的工作原理。

答：AGC軟件的主要任務：⑴維持系統(tǒng)頻率為額定值，在正常穩(wěn)態(tài)情況下，其

頻率偏差在0.05?0.2Hz范圍內(nèi)；⑵控制地區(qū)電網(wǎng)間聯(lián)絡線的交換功率與計劃

值相等，實現(xiàn)各地區(qū)有功功率的就地平衡；⑶在安全運行前提下，所管轄的系

統(tǒng)范圍內(nèi)，機組間負荷實現(xiàn)經(jīng)濟分配。

工作原理：AGC所需信息由各廠站側(cè)的遠動裝置送到調(diào)度中心形成實時數(shù)據(jù)庫。

AGC軟件按預定數(shù)學模型和調(diào)節(jié)準則確定各調(diào)頻廠（或機組）的調(diào)節(jié)量，通過遠

動下行通道把指令送到各廠站。

3、說明自動低頻減載的工作原理。

答：當系統(tǒng)發(fā)生嚴重功率缺額時，自動低頻減載裝置的任務是迅速斷開相應數(shù)量

的用戶負荷，使系統(tǒng)頻率在不低于某一允許值的情況下，達到有功功率的平衡，

以確保電力系統(tǒng)安全運行，防止事故的擴大。因此是防止電力系統(tǒng)發(fā)生頻率崩潰

的系統(tǒng)性事故的保護裝置。

4、電力系統(tǒng)裝設自動低頻減載裝置的作用是什么？

答：電力系統(tǒng)裝設自動低頻減載裝置的作用是限制系統(tǒng)頻率的下降。當電力系統(tǒng)

出現(xiàn)較大的功率缺額，頻率急劇下降時，動用備用容量往往來不及有效地制止頻

率的下降，須在電力系統(tǒng)中設置自動低頻減載裝置，按頻率下降的程度自動切除

部分負荷，以阻止頻率的下降。

6、自動低頻減載裝置為什么要分級動作？

答：由于接到自動低頻減載裝置的總功率是按系統(tǒng)最嚴重事故的情況來考慮的。

然而，系統(tǒng)的運行方式很多，而且事故的嚴重程度也有很大差別，對于各種可能

發(fā)生的事故，都要求自動低頻減載裝置能作出恰當?shù)姆磻?，切除相應?shù)量的負荷

功率，既不過多又不能不足，只有分批斷開負荷功率采用逐步修正的辦法，才能

取得較為滿意的結(jié)果。因此，自動低頻減載裝置采用分級動作。

7、何謂級差？級差強調(diào)選擇性和級差不強調(diào)選擇性有何差別？

答：1級差是指相鄰兩級動作頻率的差值。2選擇性確定級差強調(diào)各級動作的次

序，要在前一級動作以后還不能制止頻率下降的情況下，后一級才動作，否則就

是誤動作；級差不強謊選擇性是為了避免頻率過恢復或欠恢復，減小級差，增加

總的頻率動作級數(shù)，可能造成兩輪無選擇性啟動。

8、自動低頻減載裝置為何要設置后備級（特殊級）？

答：為了防止第i級啟動切除負荷以后，系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定在既低于我們希望的頻

率恢復極限值，但又不足以使下一級動作的頻率值上。為消除這種現(xiàn)象，要設

置后備級，經(jīng)延時后切除部分負荷功率，以便使頻率能恢復到允許的限值以上。

9、自動低頻減載裝置在什么情況下可能會發(fā)生誤動作？應采取什么措施？

答：⑴暫態(tài)過程引起的誤動作。應在裝置中設置一個不大的動作時限（通常用

0.ro.2s）以躲過瞬態(tài)過程可能出現(xiàn)的誤動作。⑵負荷反饋引起的誤動作。應

加電流閉鎖、電壓閉鎖和滑差閉鎖。（3）當電力系統(tǒng)容量不大、系統(tǒng)中有很大沖

擊性負荷時，系統(tǒng)頻率