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(fù)荷隨機(jī)變化，為保證電能質(zhì)量，并滿足安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要

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

的調(diào)節(jié)，在滿足并列運(yùn)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(jī)組并列時(shí)遵循什么原則？

答：⑴并列斷路器合閘時(shí)，沖擊電流應(yīng)盡可能小，其瞬時(shí)最大值一般不超過廣2

倍的額定電流；⑵發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)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(jī)自動準(zhǔn)同期并列的理想條件是什么？實(shí)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(shí)際條件：①頻率差不應(yīng)超過額定頻率的±0.2%?±0.5%；②電壓差不應(yīng)超

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

壓的相位差應(yīng)接近零，誤差不應(yīng)大于10°O

4、什么是準(zhǔn)同期并列？什么是自同期并列？

答：準(zhǔn)同期并列：發(fā)電機(jī)在并列合閘前已加勵(lì)磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓的幅值、頻率、

相位分別與并列點(diǎn)系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值、頻率、相位接近相等時(shí)，將發(fā)電機(jī)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(jī)投入系統(tǒng)，隨后給發(fā)電機(jī)加上

勵(lì)磁，在原動轉(zhuǎn)矩、同步力矩作用下將發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)電壓與系統(tǒng)電壓之間相角差變化360°所用的

時(shí)間，用（表示。關(guān)系：a）、=2兀x[Ts=l/fs=cos

6、在自動準(zhǔn)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(dǎo)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(jī)組的頻率穩(wěn)定；⑵滑差角頻率等

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

滑差角頻率的一階導(dǎo)數(shù)等加速變化，說明待并機(jī)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(jī)自動準(zhǔn)同期并列？有什么特點(diǎn)？適用什么場合？

答：同步發(fā)電機(jī)自動準(zhǔn)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(shí)

進(jìn)行合閘的過程。其特點(diǎn)是并列時(shí)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(jī)電壓、頻率進(jìn)行調(diào)整，并列時(shí)間較長且操作復(fù)雜。

適用場合：由于準(zhǔn)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(jī)的并列，是發(fā)電機(jī)的主要并列方式。但因?yàn)椴⒘袝r(shí)間較長且操作

復(fù)雜，故不適用緊急情況的發(fā)電機(jī)并列。

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

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

機(jī)振蕩，嚴(yán)重時(shí)，沖擊電流產(chǎn)生的電動力會損壞發(fā)電機(jī)，振蕩使發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)軸上產(chǎn)生沖擊力矩，嚴(yán)重時(shí)損壞發(fā)電機(jī)；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(jī)產(chǎn)生振動，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致發(fā)

電機(jī)失步，造成并列不成功。

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

要檢查并列合閘時(shí)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(jī)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(fù)的有功功率，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動、加速的力矩，使發(fā)電機(jī)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(qiáng)烈，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失

步，造成并列不成功。同時(shí)，如果斷路器合閘存在動作時(shí)間誤差，較大的滑差還

會造成較大的合閘相角誤差，相應(yīng)產(chǎn)生沖擊電流。

10、為什么頻率差過大時(shí)發(fā)電機(jī)可能并列不成功？

答：發(fā)電機(jī)并列合閘時(shí)，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(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行，

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

11、在數(shù)字式自動并列裝置中，如何進(jìn)行相角差的實(shí)時(shí)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(gè)方波，

把這兩個(gè)方波信號接到異或門，當(dāng)兩個(gè)方波輸入電平不同時(shí)，異或門的輸出為高

電平，用于控制可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間，其計(jì)數(shù)值N即與兩波形間的相角

差a相對應(yīng)。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(jī)是否滿足準(zhǔn)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，能夠反映頻差的大小；線性整步電壓隨時(shí)訶變

化過程對應(yīng)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(shí)間變化過程確定合閘時(shí)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(jī)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

差的大小；正弦整步電壓隨時(shí)間變化過程對應(yīng)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(shí)間變化過程確定合閘時(shí)刻，使相位

差滿足條件。

1、何謂勵(lì)磁系統(tǒng)？

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

磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)主要部分組成。

整個(gè)勵(lì)磁自動控制系統(tǒng)是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，勵(lì)磁功率單元和發(fā)電機(jī)組成的一個(gè)反饋

控制系統(tǒng)。

2、高土發(fā)電機(jī)自動調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)的主要任務(wù)是什么？

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

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

性；⑷改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件；⑸對水輪發(fā)電機(jī)組在必要時(shí)強(qiáng)行減磁。

3、簡述自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的工作原理。

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

基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到正比于發(fā)電機(jī)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(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)端電壓保持正常值。

當(dāng)〃上升時(shí)，。增大，勵(lì)磁電流減少，使%下降到正常值。反之，〃下降，a

減小，勵(lì)磁電流增大，使4上升到正常值。

4、說明勵(lì)磁系統(tǒng)對勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求。

答：①系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能反映發(fā)電機(jī)電壓高低以維持發(fā)電機(jī)電

壓在給定水平；②勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機(jī)組的無功功率；③遠(yuǎn)距離輸電的

發(fā)電機(jī)組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行，要求勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)；④勵(lì)磁

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

善系統(tǒng)運(yùn)行條件；⑤具有較小的時(shí)間常數(shù)，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化；⑥勵(lì)

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

靠工作。

5、簡述靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

答：①勵(lì)磁系統(tǒng)接線和設(shè)備比較簡單，無轉(zhuǎn)動部分，維護(hù)費(fèi)用省，可靠性高；

②不需要同軸勵(lì)磁機(jī)，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(lì)磁電壓響應(yīng)速度，可近似認(rèn)為具有階躍函數(shù)那

樣的響應(yīng)速度；④由發(fā)電機(jī)端取得勵(lì)磁能量，當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)機(jī)

組的過電壓就低。

6、對勵(lì)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(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間無功功率的合理分配；⑵保證發(fā)電機(jī)在投入

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

7、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性調(diào)整的內(nèi)容有哪些？如何實(shí)現(xiàn)？

答：①勵(lì)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(lì)

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

發(fā)電機(jī)基準(zhǔn)電壓值的大小，以平移發(fā)電機(jī)的外特性。

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

差系數(shù)應(yīng)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(shí)發(fā)電機(jī)電壓的相對變化，6的

大小表征了勵(lì)磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)電壓的能力。

由于兩臺正調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，無功負(fù)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(yīng)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(shí)應(yīng)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(shí)（如洪水期），則選中溫中壓火電廠作調(diào)頻電廠。在一個(gè)系統(tǒng)中，如果

一個(gè)調(diào)頻電廠的調(diào)整容量不夠時(shí)，則可選擇幾個(gè)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(diǎn)？

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(jī)組的調(diào)節(jié)量，其主要過程是:

將系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組的實(shí)發(fā)功率、系統(tǒng)各線路潮流、各節(jié)點(diǎn)電壓等由各廠站端的

遠(yuǎn)動裝置送到調(diào)度中心，形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，調(diào)度中心計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件按預(yù)定的

數(shù)學(xué)模型和調(diào)節(jié)準(zhǔn)則確定各調(diào)頻電廠或調(diào)頻機(jī)組的調(diào)節(jié)量，并通過遠(yuǎn)動通道把調(diào)

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

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

使系統(tǒng)的潮流分布符合經(jīng)濟(jì)、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(wù)有哪些？說

明AGC的工作原理。

答：AGC軟件的主要任務(wù)：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(luò)線的交換功率與計(jì)劃

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

統(tǒng)范圍內(nèi)，機(jī)組間負(fù)荷實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)分配。

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

AGC軟件按預(yù)定數(shù)學(xué)模型和調(diào)節(jié)準(zhǔn)則確定各調(diào)頻廠（或機(jī)組）的調(diào)節(jié)量，通過遠(yuǎn)

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(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重功率缺額時(shí)，自動低頻減載裝置的任務(wù)是迅速斷開相應(yīng)數(shù)量

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

以確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，防止事故的擴(kuò)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(hù)裝置。

4、電力系統(tǒng)裝設(shè)自動低頻減載裝置的作用是什么？

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

出現(xiàn)較大的功率缺額，頻率急劇下降時(shí)，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(shè)置自動低頻減載裝置，按頻率下降的程度自動切除

部分負(fù)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(yán)重事故的情況來考慮的。

然而，系統(tǒng)的運(yùn)行方式很多，而且事故的嚴(yán)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(dāng)?shù)姆磻?yīng)，切除相應(yīng)數(shù)量的負(fù)荷

功率，既不過多又不能不足，只有分批斷開負(fù)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(qiáng)調(diào)選擇性和級差不強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)謊選擇性是為了避免頻率過恢復(fù)或欠恢復(fù)，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(shè)置后備級（特殊級）？

答：為了防止第i級啟動切除負(fù)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(fù)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(shè)

置后備級，經(jīng)延時(shí)后切除部分負(fù)荷功率，以便使頻率能恢復(fù)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(yīng)采取什么措施？

答：⑴暫態(tài)過程引起的誤動作。應(yīng)在裝置中設(shè)置一個(gè)不大的動作時(shí)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(fù)荷反饋引起的誤動作。應(yīng)

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

擊性負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)頻率