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一、单选题 ...................................................................................................................................... 3
(一)、同步发电机的自动准同期 ........................................................................................... 3 (二)、同步发电机的励磁自动控制 ....................................................................................... 3 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 ................................................................................... 5 (四)、电力系统自动调频 ....................................................................................................... 5 (五)、电力系统低频自动减负荷 ........................................................................................... 6 (六)、电力系统调度自动化 ................................................................................................... 7 二、多选题 ...................................................................................................................................... 9
(一)、同步发电机的自动准同期 ........................................................................................... 9 (二)、同步发电机的励磁自动控制 ....................................................................................... 9 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 ................................................................................. 10 (四)、电力系统自动调频 ..................................................................................................... 10 (五)、电力系统低频自动减负荷 ......................................................................................... 11 (六)、电力系统调度自动化 ................................................................................................. 11 三、判断题 .................................................................................................................................... 12
(一)、同步发电机的自动准同期 ......................................................................................... 12 (二)、同步发电机的励磁自动控制 ..................................................................................... 12 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 ................................................................................. 12 (四)、电力系统自动调频 ..................................................................................................... 12 (五)、电力系统低频自动减负荷 ......................................................................................... 13 (六)、电力系统调度自动化 ................................................................................................. 13 四、填空题 .................................................................................................................................... 14
(一)、同步发电机的自动准同期 ......................................................................................... 14 (二)、同步发电机的励磁自动控制 ..................................................................................... 14 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 ................................................................................. 15 (四)、电力系统自动调频 ..................................................................................................... 15 (五)、电力系统低频自动减负荷 ......................................................................................... 15 (六)、电力系统调度自动化 ................................................................................................. 16 五、简答题 .................................................................................................................................... 17
(一)、同步发电机的自动准同期 ......................................................................................... 17 (二)、同步发电机的励磁自动控制 ..................................................................................... 17 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 ................................................................................. 19 (四)、电力系统自动调频 ..................................................................................................... 19 (五)、电力系统低频自动减负荷 ......................................................................................... 20 (六)、电力系统调度自动化 ................................................................................................. 20 六、论述题 .................................................................................................................................... 21
(一)、同步发电机的自动准同期 ......................................................................................... 21 (二)、同步发电机的励磁自动控制 ..................................................................................... 21 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 ................................................................................. 22 (四)、电力系统自动调频 ..................................................................................................... 22 (五)、电力系统低频自动减负荷 ......................................................................................... 22
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(六)、电力系统调度自动化 ................................................................................................. 23 七、计算题 .................................................................................................................................... 24
(一)、同步发电机的自动准同期 ......................................................................................... 24 (二)、同步发电机的励磁自动控制 ..................................................................................... 24 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 ................................................................................. 24 (四)、电力系统自动调频 ..................................................................................................... 27 (五)、电力系统低频自动减负荷 ......................................................................................... 27 (六)、电力系统调度自动化 ................................................................................................. 27
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一、单选题
(一)、同步发电机的自动准同期
1．自动准同期装置的功能不包括如下哪条：
A．调整待并发电机电压的频率 B．调整待并发电机电压的幅值 C．调整待并发电机电压的初相角 D．调整发变组变压器的分接头
答：D
2．同步发电机准同期并列操作的理想条件是：
A．待并发电机端电压的频率、幅值和相位都等于其他发电机 B．待并发电机端电压幅值等于其额定电压
C．待并发电机端电压的频率、幅值和相位等于同期点处系统电压 D．待并发电机端电压幅值等于同期点处系统电压幅值
答：C
3．自动准同期装置中当频率差值非常接近于零时：
A．此时合闸对待并发电机的有功冲击接近于零 B．此时合闸待并发电机能直接进入同步运行状态 C．此时应发增速信号，使频率差值稍微增大 D．此时应保持当前状况不变，等待合闸时机
答：C
4．当待并发电机端电压和系统电压幅值不相等时，并列断路器合闸瞬间待并发电机所受的冲击为：
A. 有功冲击 B. 无功冲击
C. 有功冲击和无功冲击
答：B
5．自动准同期装置中关于线性整步电压有：
A. 线形整步电压的幅值与频率差值成正比 B. 线形整步电压的周期与频率差值成反比 C. 线形整步电压与频率差值无关
答：B
(二)、同步发电机的励磁自动控制
1．直流励磁机系统不能用在100MW以上发电机组上，为什么？
A．直流励磁机系统反应速度慢 B．直流励磁机系统不够安全可靠 C．直流励磁机系统容量不够
3
D．直流励磁机系统有可控硅整流，比较复杂
答：C
2．自励式和他励式励磁机系统的区别是：
A．自励式有副励磁机 B．他励式有副励磁机 C．自励式调整容量大 D．他励式调整容量大
答：B
3．电压响应比是下列那个工作过程的重要要指标：
A．灭磁过程 B．调速过程 C．强励过程 D．准同期过程
答：C
4．无刷励磁系统是如何实现消除电刷的？：
A．采用了发电机自励方式来提供励磁电流
B．副励磁机采用了先进的电力电子整流元件来提供励磁电流 C．主励磁机采用磁极静止、电枢旋转的结构 D．副励磁机采用磁极静止、电枢旋转的结构
答：C
5．两台并联运行的机组之间无功功率的增量按下列哪种规律分配？
A．与机组的容量成正比 B．与机组的容量成反比
C．与机组的原料消耗成反比
D．与机组的无功特性的调差系数成反比
答：A
6．具有自并励励磁系统的同步发电机灭磁方法是？
A．通过向转子绕组并联电阻来灭磁
B．通过向转子绕组串联快速灭磁开关来灭磁 C．利用可控硅整流桥的逆变工作方式来灭磁 D．通过向转子绕组串联电阻来灭磁
答：C
7．在微机型励磁调节器中，一般采用什么控制算法
A．比例控制 B．比例微分控制 C．比例积分控制
D．比例微分积分控制
答：D
8．同步发电机励磁控制系统的任务不包括：
A．提高同步发电机并联运行的稳定性 B．在某些事故发生时进行强行励磁 C．在某些事故发生时进行快速灭磁 D．保持电网频率的稳定
答：D
4
9．下列哪项不是发电机强行励磁的作用？
A．改善异步电动机的自启动条件 B．提高继电保护装置工作的正确性 C．避免发电机内部产生危险的过电压 D．提高发电机端电压
答：C
10．下列哪项是发电机快速灭磁的作用？
A．提高继电保护装置工作的正确性 B．改善异步电动机的自启动条件 C．避免发电机内部产生危险的过电压 D．提高发电机端电压
答：C
11．自励式和他励式励磁机系统的区别是：
A．自励式只能用于直流励磁机系统 B．他励式只能用于直流励磁机系统 C．自励式响应速度快 D．他励式响应速度快
答：D
(三)、励磁自动控制系统的动态特性
1．PSS的作用是：
A．使系统具有负阻尼 B．使系统具有正阻尼 C．提高暂态稳定 D．提高励磁速度
答：B
(四)、电力系统自动调频
1．发电厂内各调频机组间有功功率的经济分配原则是：
A．按机组容量成正比分配
B．按机组的功率调差系数成反比分配 C．按机组的损耗相等的原则分配
D．按机组的损耗微增率相等的原则分配
答：D
2．关于电网频率，下列说法正确的是：
A．调节频率等同于调节发电机组的转速
B．电网在稳态运行时各部分的频率之间有一定差异 C．电网频率的变化原因主要是汽轮机出力在变化 D．增加发电机励磁电流可以改变系统频率
答：A
5
3．由多个区域联合而成的电力系统调频时如何判断负荷的变动发生在哪个区域？
A．当频率偏差和联络线上功率的偏差同为正值或同为负值时，负荷变动发生在本区域内
B．当频率偏差和联络线上功率的偏差同为正值或同为负值时，负荷变动发生在外区域内
C．联络线上功率的偏差为正值时，负荷变动发生在外区域内 D．频率偏差为正值时，负荷变动发生在外区域内
答：A
4．负荷的频率调节效应是指
A．当频率上升时，负荷增大，起到了稳定频率的作用 B．当频率下降时，负荷增大，起到了稳定频率的作用 C．当频率变化时，负荷不变，起到了稳定频率的作用 D．当频率变化时，负荷变化不确定
答：A
5．下列各项哪个不是利用频率偏差的积分作为输入量来调频的方式的优点？
A．对频率的变化反应灵敏
B．多个发电厂可以同时开始调频 C．能够保持频率的积累误差很小 D．按比例分配有功负荷
答：A
6． 调频与有功功率控制之间的关系是：
A．系统频率的变化是由于发电机的有功负荷功率与原动机输入功率之间失去平衡所至
B．发电机转速越快，其输出的有功功率越多 C．保持频率不变的根本方法是合理分配有功功率
答：A
7． 在调速器的调节作用下，发电机输出有功和频率之间的关系是：
A．频率下降时有功输出减小 B．频率下降时有功输出增大 C．有功输出增大时频率上升 D．有功输出改变时频率不变
答：B
8．由多个区域联合而成的电力系统根据什么量来调频？
A. 频率的偏差
B. 联络线上功率的偏差
C. 频率的偏差和联络线上功率的偏差
答：C
(五)、电力系统低频自动减负荷
1．低频减负荷装置特殊级的动作时限
A．大于系统频率时间常数 B．小于系统频率时间常数
6
C．等于系统频率时间常数 D．不确定
答：A
2．自动减负荷装置的工作原理是什么？
A．按频率分级切除负荷
B．按系统发生的功率缺额一次性切除负荷 C．按频率的下降速度分级切除负荷 D．按电压分级切除负荷
答：A
3．电力系统中，一般要求频率瞬时值不能低于
A．49Hz B．47Hz C．45Hz D．44Hz
答：C
4．自动减载装置中特殊轮（后备轮）的作用是：
A. 当一些轮因各种干扰未正常启动时作为后备
B. 当系统频率逐渐稳定在较低频率而未达到正常轮启动条件时作为补充 C. 当频率下降过快时用来加速切除负荷的
答：B
5．自动减载装置中特殊轮（后备轮）与正常轮的区别是：
A. 特殊轮有时间延迟 B. 特殊轮动作频率较低
C. 特殊轮动作后所切除的负荷较大
答：A
(六)、电力系统调度自动化
1．SCADA的作用是：
A．实时运行数据的收集与处理 B．系统状态估计 C．潮流计算 D．稳定计算
答：A
2．电力系统调度采用的安全分析方法是：
A．预想事故分析 B．稳态分析 C．暂态分析 D．短路分析
答：A
3．等值网络法的作用是：
A．扩大网络模型的规模
B．考虑故障对所有网络的影响
7
C．增加变量的维数
D．减小维数，提高计算速度
答：D
8
二、多选题
(一)、同步发电机的自动准同期
1．同步发电机组的并列操作的原则是：
A. 并列操作时间应尽量短
B. 并列断路器合闸时，对待并发电机组的冲击应尽量小 C. 机组并入系统后应能够迅速进入同步运行状态
答：B、C
2．自动准同期装置中恒定越前时间的大小与哪些因素有关？
A. 自动准同期装置的延迟时间 B. 同期断路器的合闸时间 C. 发电机的转速
答：A、B
3．自动准同期装置中线性整步电压与哪些因素有关？
A. 待并发电机端电压的频率 B. 待并发电机端电压的幅值 C. 待并发电机端电压的初相角
答：A、C
(二)、同步发电机的励磁自动控制
1．同步发电机励磁电流的变化影响下列哪些量的变化？
A．发电机的端电压
B．发电机的无功功率输出 C．发电机的有功功率输出 D．电力系统的频率
答：A、B
2．同步发电机励磁自动控制有哪些作用？
A．维持电网电压稳定
B．进行并联运行机组间无功功率的合理分配 C．维持电网频率稳定
D．进行并联运行机组间有功功率的合理分配
答：A、B
3．继电强励的主要指标是：
A．电压响应比 B．顶值电压 C．反应灵敏度 D．反应准确度
答：A、B
9
4．关于发电机无功调节特性，下列说法正确的是：
A．无功调节特性反映发电机端电压与输出无功电流的关系 B．无功调节特性反映发电机励磁电流与输出无功电流的关系 C．无功调节特性就是调压器的工作特性
D．无功调节特性是调压器、励磁机和发电机工作特性的合成
答：A、D
5．关于发电机无功调节特性，下列说法正确的是：
A．一般情况下，该特性对应一条下倾的直线 B．调差系数是该特性的重要表征参数
C．一般情况下，该特性对应一条水平的直线 D．调差系数是该特性的唯一表征参数
答：A、B
6．对发电机无功调节特性进行调整的目的是：
A．当发电机投入运行时，能平稳地改变无功负荷 B．调整并联发电机组之间无功负荷的分配
C．当发电机投入运行时，能平稳地改变有功负荷 D．调整并联发电机组之间有功负荷经济分配
答：A、B
(三)、励磁自动控制系统的动态特性
(四)、电力系统自动调频
1．自动调频的技术方案不能借鉴自动调压的技术方案的原因是：
A．调频与运行费用的关系非常密切，调频时要考虑经济性 B．调频必须集中进行，而不能在各发电厂各自进行 C．自动调压的技术方案不能满足调频的精度要求
答：A、B、C
2．关于调速器，下列说法正确的是：
A. 机械式调速器受磨擦力的影响，存在失灵区 B. 调速器能够将频率稳定在50Hz C. 调速器不能将频率稳定在50Hz D. 调速器对频率的调节称为一次调频
答：A、C、D
3．关于发电机的功率频率特性，下列说法正确的是：
A. 发电机的功率和频率特性指由于频率变化而引起发电机输出功率变化的关系
B. 当仅考虑调速器的作用时，发电机功率频率特性可以用一条倾斜的直线来表示
C. 该特性所对应的曲线的倾斜程度用功率调差系数来表征
答：A、B、C
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4．调频系统的主要任务是：
A. 维持系统的频率在额定值
B. 将有功负荷在并联机组间进行经济分配 C. 将无功负荷在并联机组间进行经济分配
答：A、B
5．关于调频器，哪些说法正确？
A. 调频器独立于调速器，单独对频率进行调节
B. 调频器通过调整调速器的整定机构来实现对频率的调节
C. 当调频器动作时，发电机的功率频率特性曲线会发生相应的平移
D. 当调频器动作时，发电机的功率频率特性曲线的斜率会发生相应的改变
答：B、C
6．关于调速器，下列说法正确的是：
A. 机械式调速器受磨擦力的影响，存在失灵区 B. 调速器能够将频率稳定在50Hz C. 调速器不能将频率稳定在50Hz D. 调速器对频率的调节称为一次调频
答：A、C、D
(五)、电力系统低频自动减负荷
1．低频减载装置中系统最大功率缺额是如何计算的？
A. 按系统中断开最大容量的机组来考虑 B. 按断开发电厂高压母线来考虑
C. 按系统解列后各区最大缺额之和来考虑
答：A、B、C
2．按频率自动减载装置的缺点是：
A. 当频率下降过快时，可能来不及制止频率的下降
B. 当发生不同的功率缺额时，不能保证每次都能将频率恢复到预定范围内 C. 由于各变电所离故障点距离不相等，频率下降的速度也不相等，从而分散安装在各变电站里的减载装置的各轮不能严格按次序动作
答：A、C
(六)、电力系统调度自动化
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三、判断题
(一)、同步发电机的自动准同期
1．自动准同期并列的特点是首先发电机投入电网，然后加励磁电流。 答：错
2．同步发电机准同期并列操作的理想条件是待并发电机端电压的频率、幅值和相位等于同期点处系统电压 答：对
3．自动准同期装置检测到发电机频率加速度过大时将不发合闸信号。 答：对
(二)、同步发电机的励磁自动控制
1．交流励磁机系统中主励磁机的频率是50Hz 答：错
2．300MW以上发电机采用直流励磁 答：错
3．电压响应比用于描述励磁绕组磁场的建立速度 答：对
4．自并励励磁系统可以消除电刷的 答：错
5．应调节机组的调差特性，使两台并联运行的机组之间无功功率的增量与机组的容量成比 答：对
6．具有自并励励磁系统的同步发电机灭磁方法是利用可控硅整流桥的逆变工作方式来灭磁 答：对
7．在微机型励磁调节器中，一般采用比例微分积分控制控制算法 答：对
(三)、励磁自动控制系统的动态特性
1．PSS的作用是使系统具有正阻尼，防止系统出现低频振荡 答：对
(四)、电力系统自动调频
1．发电厂内各调频机组间有功功率的经济分配原则是按机组容量成正比分配
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答：错
2．增加发电机励磁电流可以改变发电机发出的有功功率 答：错
3．当频率偏差和联络线上功率的偏差同为正值或同为负值时，负荷变动发生在本区域内 答：对
4．当频率上升时，发电机的有功功率减小，起到了稳定频率的作用 答：对
5．利用频率偏差的积分作为输入量来调频的方式能够对频率的变化反应灵敏 答：错
(五)、电力系统低频自动减负荷
1．低频减负荷装置特殊级的动作时限大于系统频率时间常数 答：对
2．自动减负荷装置能够按系统发生的功率缺额一次性切除负荷 答：错
(六)、电力系统调度自动化
1．SCADA的作用是实时运行数据的收集与处理 答：对
2．电力系统调度采用的安全分析方法是预想事故分析 答：对
3．等值网络法的作用是完全考虑故障对所有网络的影响，增加变量的维数 答：错
4．直流潮流的计算准确度高于PQ分解法 答：错
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四、填空题
(一)、同步发电机的自动准同期
1．发电机的同期方式通常有两种，一种是 (1) ，其操作顺序是先 (2) ，后 (3) ，另一种是 (4) ，其操作顺序是先 (5) ，后 (6) ，正常情况下的发电机并网采用 (7) 方式，在事故情况下，为快速投入备用机组，常采用 (8) 方式，在操作正确的情况下， (9) 并网方式所产生的冲击电流小， (10) 并网方式机组会从系统吸收大量 (11) ，从而引起机组的振荡。
答：(1)准同期；(2)加励磁；(3)并入电网；(4)自同期；(5)并入电网；(6)加励磁；(7)准同期；(8)自同期；(9)准同期；(10)自同期；(11)无功功率
2．在发电机自动准同期装置中，一般用获得 (1) 的方法来获得同期断路器的 (2) 。为完成该功能而采用的方法通常有 (3) 法和 (4) 法两种。假设断路器完成合闸动作需要的时间是0.1s，0s时发电机和系统电压相位差为7.2，0.04s时相位差为6.2，发电机频率大于系统频率且滑差为匀速，则合闸时刻为 (5) s。
答：(1)越前相角；(2)越前时间；(3)微分预报；(4)积分预报；(5)0.188
3．发电机自动准同期装置中常采用旋转灯光法表示发电机和系统电压间的 (1) 差，
??????gen??sys，如果逆时针为正方向，现发现灯光顺时针方向旋转，此时同期装置面板
上的 (2) 闭锁信号灯亮，表明此时发电机频率 (3) 系统频率，因此，同期装置会向发电机 (4) 系统发出 (5) 指令。
答：(1) 相位；(2) 频差；(3) 小于；(4) 调速 ；(5) 增速
4． 早期自动准同期装置中常采用整步电压作为 (1) 检测的手段，假设有如下整步电压波形，则该图说明了波形 (2) 对应的频差大。假设图示3个整步电压波形均满足同期条件，则波形 (3) 所对应的情况下，恒定越前相角最小。
答：(1) 压差和频差； (2) 1；(3)3
(二)、同步发电机的励磁自动控制
1 发电机励磁系统主要由 (1) 和 (2) 组成，前者按来源可分为 (3) 、 (4) 、 (5) 三种形式，后者正常运行时能够自动跟踪 (6) 的变化自动改变 (7) ，以维持机端或系统中某点电压不变。
答：(1)励磁单元；(2)励磁调节器；(3)直流励磁；(4)交流励磁；(5)自并励；(6)发电机电压；(7)励磁电流
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2．发电机通过升压变同无穷大系统相连，发电机的励磁方式为恒IL时，增大发电机无功出力，机端电压 (1) 。发电机的励磁方式为恒Q时，增大发电机励磁电流，机端电压 (2) 。发电机的励磁方式为恒Uf时，增大发电机无功出力，励磁电流 (3) 。发电机和无穷大系统直接相连，发电机的励磁方式为恒IL时，如果增大发电机无功出力，则机端电压 (4) ，发电机的有功出力 (5) 。（填增大、减小或不变） 答：(1)减小；(2)增大；(3)增大；(4)不变；(5)减小
3．发电机调差特性一共分为3种，分别是 (1) ， (2) ， (3) 。多台发电机并列运行时，发电机一般采用 (4) ，其特性曲线是一条微微 (5) 的直线。为补偿变压器阻抗上的压降，使发变组的外特性不至于下降的太厉害，可采用 (6)
答：(1)正调差；(2)负调差；(3)无差调节；(4)正调差；(5)向下倾斜；(6)负调差
4．当系统发生故障而导致系统电压降低时，需要励磁系统有很快的 (1) 和 (2) ，以实现发电机的 (3) 。而励磁系统的响应速度由两部分组成，一是 (4) 的响应速度，一是 (5) 的建立速度。
答：(1) 响应速度；(2) 强励顶值电压；(3) 强励作用；(4) 励磁机；（5）转子磁场 5． 无论是直流励磁系统还是交流励磁系统，均以 (1) 向发电机转子供电，它们都需要 (2) 和 (3) ，而这部分属转动接触元件，是发电机系统中的薄弱环节，为革除此环节，出现了 (4) 励磁系统。对于交流励磁机系统，可以通过控制可控硅的 (5) 实现励磁系统灭磁过程，当 (6) 时，可控硅处于正常的 (7) 状态，当 (8) 时，可控硅处于 (9) 状态，从而实现了励磁系统的 (10) 灭磁。 答：(1) 直流；(2) 滑环；(3)碳刷；（4）无刷；(5)导通角；(6) 当0 6．对自动励磁调节其的工作特性进行调整，需要满足以下要求：①保证并列运行发电机之间 (1) 的合理分配；②保证发电机能够平稳地 (2) 工作，平稳地改变 (3) ，而不发生 (4) 的冲击现象；③保证 (5) 过程的稳定性。 答：(1) 无功电流; (2) 投入和退出; (3) 无功负荷; (4) 无功功率; (5) 自动调压 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 (四)、电力系统自动调频 (五)、电力系统低频自动减负荷 1．低频自动减负荷装置能够在系统发生严重的 (1) 不足时，自动断开一定数量的负荷。负荷调节效应系数用于表示负荷的 (2) 特性。 答：(1)有功功率；(2)有功功率静态频率 15 (六)、电力系统调度自动化 1．电力系统调度运行的主要任务就是要保证系统正常运行情况下的 (1) 、 (2) 、 (3) 运行外，还要保证系统能够承受一定的 (4) ，以及能够提供事故的 (5) 能力，所采用的方法是 (6) 分析。在我国，电力系统采用 (7) 、 (8) 的调度方式，自顶向下，我国调度可分为 (9) 、 (10) 、 (11) 和 (12) 四级。其中 (13) 能够对电厂进行直接调度，而负责省间联络线功率交换则主要是 (14) 的功能。 答：(1)安全性；(2)可靠性；(3)经济性；(4)故障冲击；(5)备用；(6)预想事故分析；(7)分级调度；(8)协调调度；(9)国调；(10)网调；(11)省调；(12)地调；(13)省调；(14)网调 2．调度自动化系统中有一项重要功能，主要负责系统运行信息收集与展示，并且需要通过它才能对电力系统实施控制，这项功能简称 (1) 。而另一项功能则需要对系统运行信息进行加工处理，对系统经济、安全运行提供一定的策略，这项功能简称 (2) ，主要包括两方面的内容：其一是 (3) ，如机组组合、 (4) 、 (5) 。其二为 (6) ，如网络建模、 (7) 、 (8) 、 (9) 、 (10) 等等。其中，前者功能因为 (11) 兴起，其功能逐渐被交易中心相关应用取代。 答：(1) SCADA；(2) EMS；(3)能量管理；(4)最优潮流；(5)经济调度；(6)网络分析；(7)拓扑分析；(8)状态估计；(9)调度员潮流；(10)稳定分析；(11)电力市场 16 五、简答题 (一)、同步发电机的自动准同期 1．同步发电机自动准同期的理想条件。 答：发电机自动准同期必须满足三个条件，(1) 发电机与系统的频率相等，即滑差为零；(2) 发电机与系统的电压幅值相等，即压差为零；(3) 在同期断路器触头闭合的瞬间，发电机与系统的相角差为零。 2． 自同期并列与准同期并列的差异。 答：自同期并列的过程是首先发电机转子旋转，然后在满足滑差在一定范围的前提下投入电网，最后施加励磁电流把发电机拉入同步，优点是速度快，缺点是产生冲击电流较大，从系统吸收无功功率，可能导致系统电压降低。准同期并列的过程是首先发电机转子旋转，然后施加励磁电流产生空载电动势，最后在满足一定条件的前提下投入电网，进入同步运行，优点是冲击电流很小，不会从系统吸收无功功率，不会造成系统电压降低，缺点是用时较长。 3． 发电机自动准同期并列装置的功能是什么？ 答：发电机自动准同期装置具有两个功能，(1)检测同期断路器两端电压，当满足电压偏差条件和滑差偏差条件后，提前发出合闸信号，保证在同期断路器触头闭合的瞬间，发电机与系统的相角差为零。(2)如果电压偏差条件不满足，进行均压操作，如果滑差偏差条件不满足，进行均频操作，使两个条件得到满足。 (二)、同步发电机的励磁自动控制 1． 发电机的励磁机系统有哪些种类？ 答：直流励磁系统，包括自励式和他励式；交流励磁系统，包括自励式、他励式和无刷励磁；自并励励磁系统。 2．什么是发电机的强励作用？强励作用对电力系统运行有什么影响？对强励作用有什么要 求？ 答：当系统发生短路性故障时，发电机端电压急剧下降，这时励磁系统向转子回路送出远较额定值大的励磁电流(1.8～2倍)，称为强励作用。强励作用有助于继电保护的正确动作，更有利于故障后缩短系统恢复到正常水平的时间。对强励作用的要求有以下几点：(1)励磁机的响应速度要快，即励磁机的时间常数要小；(2)转子磁场的建立速度要快，即响应比要大；(3)励磁机具备较大的强励顶值；(4)励磁机具备较大的容量；(5)强励作用的时间不宜过长，应及时退出强励作用，防止励磁机或转子损坏。 4．试作图简述励磁系统对电力系统静态稳定性的影响 答：对小扰动稳定而言，网络结构没有发生改变，在增大励磁电流的时候，发电机电磁功率特性曲线就会抬升，其稳定工作点也会相应上移和右移，将这些工作点连接起来就构成了励磁调节系统工作情况下的发电机电磁功率特性曲线，从该曲线可以看出，在功角〉90。范围内，功率特性曲线仍有上升的余地，因此，励磁系统作用相当于扩大了稳定区域，有利于系统稳定。 17 5．试作图简述励磁系统对电力系统暂态稳定性的影响。 答：对于暂态稳定而言，由于网络结构的改变，使得发电机电磁功率特性曲线也会改变，可以利用等面积法则判别系统稳定性，当减速面积〉加速面积时，系统稳定否则不稳定，从图中可以看出，由于励磁系统的作用，发电机的减速面积在增大，因而励磁系统的作用有利于系统赞态稳定。 6．试作图简述发电机转子回路的灭磁问题及利用快速灭磁开关的快速灭磁原理 答：当运行着的发电机需要退出运行时，由于转子中所储存了大量能量，因而不能直接断开转子回路，否则会引起转子过电压，烧坏设备，因而退出发电机之前先要对转子进行灭磁。普通灭磁过程可用下图说明，即在断开转子支路的同时合上灭磁电阻，使转子中储存的能量以热量在电阻中消耗掉，利用快速灭磁开关进行快速灭磁，其原理是使用横向磁场将断开转子支路所产生的电弧吹入灭弧栅，从而达到快速灭磁的目的。图示如下： 7． 励磁系统中快速灭磁开关的工作原理、优点、缺点分别是什么？ 答：快速灭磁开关的原理是使用横向磁场将断开转子支路所产生的电弧吹入灭弧栅，从而 18 达到快速灭磁的目的。快速灭磁开关的优点是能够使励磁电流等速减小，缩短灭磁时间。缺点是当转子灭磁电流过小时，由于磁势小，吹弧能力减弱，反而不能很快的断弧。 8．阐述发电机无功-电压外特性的分类、 答：发电机的无功-电压外特性分为三类，第一类当发电机无功功率增加时，其端电压降低，调差系数为正；第二类当发电机无功功率增加时，其端电压上升，调差系数为负；第三类当发电机无功功率增加时，其端电压不变，调差系数为零。 9．发电机无功-电压外特性调整方法和调整后的效果。 答：正负调差系数可以通过改变调差接线极性来获得，调差系统的调整方法是在测量输入量中，除了机端电压外，再增加一个与无功电流成正比的分量。无功-电压外特性调整后，能够实现：(1)保证并列机组间无功功率的合理分配(2)保证发电机平稳的投入和退出运行(3)保证自动调压过程的稳定性。 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 1．如何提高励磁调节系统的稳定性 答：可以改变励磁机极点与发电机极点根轨迹的射出角，就是说改变渐近线，使之只处于虚轴的左半平面。要做到这一点只需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。为此可以在发电机转子电压处增加一条速率负反馈回路。 (四)、电力系统自动调频 1．试简述低频对电力系统的危害。 答：（1） 造成系统频率崩溃。当系统频率过低时，发电厂的许多厂用设备的机械出力也会下降，从而导致发电机的出力下降，进而引起系统频率进一步下降，如此恶性循环，最终导致系统频率崩溃。 （2）造成系统电压崩溃。系统频率过低，导致励磁系统无功出力降低，从而导致系统电压降低。从而威胁到系统安全稳定。 （3）频率波动对工农业生产的不利影响，并因此而带来的社会、经济政治方面的影响 （4）对汽轮机叶片的影响（答对以上4条给满分） （5）对大机组或核电厂的影响 2．自动发电量控制（AGC）系统的任务？ 答：(1)维持系统频率为额定值；(2)控制本区与其他区间联络线上的交换功率为协议规定的数值；(3)在满足系统安全性约束的条件下，对发电量实行经济调度控制。 3．电力系统中调频方式有哪几种？ 答：分为一次调频和二次调频，一次调频利用发电机的调速器工作，响应时间快，二次调频利用AGC系统实现，具体利用发电机的调频器工作，响应时间慢。 4．采用频率积差法来调频有哪些优缺点？ 答：采用频率积差法的优点是能够使系统频率维持额定，调频负荷能够在所有参加调频的机组间按一定比例进行分配。其缺点是频率积差信号滞后于频率瞬时值的变化，因此调节过程缓慢。 5．在电力系统中对负荷进行经济分配的原则是什么？ 答：厂内经济调度的准则是：各机组的耗量微增率应相等，并等于全厂的耗量微增率。电 19 厂间的经济功率分配时，需要考虑网损的影响，即将电厂的微增率经网损修正后，再按等微增率准则进行负荷分配。 (五)、电力系统低频自动减负荷 1．低频自动减负荷装置的工作原理是什么？ 答：在系统频率下降的过程中，按照频率数值的顺序安排了几个计算点，这些计算点就是按频率自动减负荷的“轮”。当频率下降到第一个计算点时，第一轮减负荷启动，切除一部分负荷，这就是第一次对功率缺额进行的计算。如果功率缺额比较大，第一次计算并不能求到系统有功功率缺额的值，频率还要进一步的下降，同理进行第二轮减负荷，直到频率恢复正常值。 2．自动低频减负荷装置的最大切除功率为何可以小于系统的最大功率缺额？ 答：在自动减负荷动作后，并不希望系统频率完全恢复到额定频率，而是恢复到低于额定频率的某一频率数值，考虑负荷调节效应后，自动低频减负荷装置的最大切除功率可以小于系统的最大功率缺额。 3．试解释什么是低周减载装置的特殊级（附加级），为什么需要该级，该级的动作频率如何整定？ 答：低周减载装置动作的时候可能出现这样的情况：当第I轮动作后，频率低于恢复频率的低限fhfmin，但不足以使第I+1轮动作，为使系统频率恢复到最小恢复频率fhfmin以上，需要加装特殊级，特殊级的动作频率f?fhfmin，它在系统频率较稳定的时候动作，通常为系统频率响应时间的2~3倍(15～25s)左右。 (六)、电力系统调度自动化 21．等值网络法的作用是什么？ 答：等值网络法保留待研究系统的全部网络结构，而对外部系统则进行尽可能的简化。外部系统的节点数与线路数目都比待研究系统大很多，所以等值网络法可以大大降低安全分析中导纳矩阵的阶数与状态变量的维数，很有利于减少计算机的容量和提高每次分析运算的速度。 22．直流潮流的前提条件是什么？ 答：(1)电阻和电容的影响都很小，其对有功潮流分布的影响，均不予考虑；(2)电压幅值差对有功潮流分布的影响也可不考虑，认为各节点电压幅值都等于1；(3)相角差值很小。 20 六、论述题 (一)、同步发电机的自动准同期 1．叙述发电机自动准同期并列时若不满足相应条件时产生的后果. 答：发电机自动准同期必须满足三个条件，(1) 发电机与系统的频率相等，即滑差为零；(2) 发电机与系统的电压幅值相等，即压差为零；(3) 在同期断路器触头闭合的瞬间，发电机与系统的相角差为零。如果不满足滑差为零的条件，则并网后需要经过一个振荡过程才能进入同步运行，滑差越大振荡时间越长，如果滑差很大则有可能导致失步。如果不满足压差为零的条件，合闸时将会产生冲击电流，该冲击电流具有无功性质，对绕组造成危害。如果不满足角差为零的条件，合闸时将会产生冲击电流，该冲击电流具有有功性质，对机组连轴造成冲击。 2．叙述利用线性整步电压检测同步发电机自动准同期条件的步骤 答：第一步，利用线性整步电压获得恒定越前时间数据：首先对线性整步电压进行比例处理和微分处理，将两种处理的结果叠加成新的电压信号，然后将该信号与一特定幅值的直流电压信号相比较，两者的交点与原线性整步电压的峰值之间的时间差td为固定值，不受频率的影响。实际中线性整步电压的峰值对应与相角差为零的时刻，td约等于断路器合闸时间，因此在两电压信号的交点时刻发出合闸信号，断路器正好在角差为零的时刻闭合。第一步，利用线性整步电压获得滑差数据：线性整步电压的周期等于频差的倒数，用一个直流电压信号与线性整步电压信号相比较，两者的交点与原线性整步电压的峰值之间的时间差t将与频差成反比，若恒定越前时间td对应于允许频差临界值，则t大于td意味着频差小于频差小于临界值（满足要求）。 3．简述恒定越前时间检测原理，并说明其优缺点。 答：在发电机自动准同期装置中，一般采用恒定越前角度检测的方法来检测同期断路器的恒定越前时间，即在某一个合适的角度?时发出合闸指令从而使得断路器的触头刚好在 ?=0时候闭合。在控制理论中，这个过程被称作为?t?tk的预报器，通常有两种常用方法， 一为微分预报法即认为合闸指令发出时刻角度满足：?x??i?1??i?t1td??，其中式中各符 号意义为：恒定越前角度，连续两侧相位差，两次测量之间的间隔，断路器的恒定越前时间，误差等等。一为积分预报，即根据连续两次测量角度，预测两倍步长后的角度为零，从而可以得到?tk?2?tk?1??。前者的缺点主要是扩大了信噪比，而后者则没有此问题，3因而自微机自动准同期装置中主要适用的方法是积分预报法。 (二)、同步发电机的励磁自动控制 1．叙述同步发电机的励磁机系统的种类和各自的特点. 答：同步发电机的励磁机系统分为直流励磁机系统、交流励磁机系统和自并励系统。直流 21 励磁机系统采用直流发电机供给励磁电流，容量较小，仅能用于100MW以下的机组，可分为自励直流励磁机系统和他励交流励磁机系统，前者的响应速度比后者慢。交流励磁机系统采用交流发电机通过整流供给励磁电流，容量较大，常用于100MW以上的机组，可分为自励交流励磁机系统、他励交流励磁机系统和无刷励磁系统。自并励系统不需励磁机，通过励磁变压器直接从发电机端获得励磁电流，系统简单，运行可靠性高，但缺乏足够的强励能力。 (三)、励磁自动控制系统的动态特性 1．叙述自动励磁系统对电力系统稳定的影响. 答：（1）对小扰动稳定而言，网络结构没有发生改变，在增大励磁电流的时候，发电机电磁功率特性曲线就会抬升，其稳定工作点也会相应上移和右移，将这些工作点连接起来就构成了励磁调节系统工作情况下的发电机电磁功率特性曲线，从该曲线可以看出，在功角〉90。范围内，功率特性曲线仍有上升的余地，因此，励磁系统作用相当于扩大了稳定区域，有利于系统稳定。 （2）对于暂态稳定而言，由于网络结构的改变，使得发电机电磁功率特性曲线也会改变，可以利用等面积法则判别系统稳定性，当减速面积〉加速面积时，系统稳定否则不稳定，从图中可以看出，由于励磁系统的作用，发电机的减速面积在增大，因而励磁系统的作用有利于系统赞态稳定。 (四)、电力系统自动调频 (五)、电力系统低频自动减负荷 1．叙述低频减负荷装置各轮动作频率的选择. 答： (1)第一轮动作频率的选择，当发生严重有功功率缺额时，为使系统频率不致降低到过低的数值，第一轮的动作频率不宜选的过低。但必须防止系统频率暂时下降时，在备用容量尚未来得及发挥作用前，不必要的断开部分负荷，一般应低于49.5Hz。(2)最后一轮动作频率的选择，对于高温高压火电厂，在频率低于46－46.5Hz时，厂用电已不能正常工作， 22 在频率低于45Hz时，电压可能会大量降低，严重时导则电网瓦解，因此最后一轮的动作频率最好不低于46－46.5Hz。(3)频率选择性级差的确定，两轮减负荷装置的启动频率应保证有一定的级差，级差的大小决定于装置误差以及装置启动到负荷断开这段时间的频率下降值，一般级差为0.5Hz。 (六)、电力系统调度自动化 1．叙述在线安全分析的主要方法. 答：(1)直流潮流法，直流潮流法的特点是将电力系统的交流潮流用等值的直流潮流来代替，运算速度很快但是准确度最差，只能为安全分析这个特定目的服务。(2)P-Q分解法，P-Q分解法考虑到电力系统的特点，即有功功率的增量只与电压相角差的增量有关，无功功率的增量只与电压幅值的增量有关，计算迅速、存储量小。(3)等值网络法，等值网络法保留待研究系统的全部网络结构，而对外部系统则进行尽可能的简化。外部系统的节点数与线路数目都比待研究系统大很多，所以等值网络法可以大大降低安全分析中导纳矩阵的阶数与状态变量的维数，很有利于减少计算机的容量和提高每次分析运算的速度。 23 七、计算题 (一)、同步发电机的自动准同期 (二)、同步发电机的励磁自动控制 1．某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，一号机组的额定功率为25MW，二号机组的额定功率为50MW。两台机组的功率因数都是0.85，励磁调节器的调差系数都是0.05。若系统无功负荷波动使电厂无功的增量为它们总无功容量的20％，问各机组承担的无功增量是多少？母线上的电压波动是多少？（设母线额定电压为U） 解：由于：?IQ*???U*。设两台机组承担的无功增量分别为?IQ1*,IQ2*。则有： Kadj?IQ1*?IQ2*?0.2即：??U1*??U2* ?U1*?U2*??0.2。两台机组在公共母线上，因此Kadj1Kadj2代入数据可得：?U*??0.5%。?IQ1*?IQ2*?0.1， （2）发电机组的额定无功分别可以求得：Q1=15.4936。Q2=30.9872。故两台机组承担的无功增量分别为?Q1?1.5494MVAR,?Q2?3.0987MVAR (三)、励磁自动控制系统的动态特性 1．IEEE I型励磁系统传递函数框图如下所示：其中Ut,Us,Uref分别表示机端电压，励磁附加控制信号（通常为PSS输出），参考电压。URmax,URmin表示限幅环节，在计算过程中需要对UR进行校验，保证其取值范围。SE磁饱和系数，假设其值不变且等于1，其余参数 取值见下表，则：1> 该励磁系统为几阶模型？2> 写出该励磁系统的传递函数(输入量为ε，输出量为Ef)。3> 判断该励磁系统的稳定性。 24 URmax SE?KL Uref Ut + + + + ○- ○ε - Us URmin + KA+ - + ○1?TApUR 1 1?TLpEf UF KFp 1?TFp KA 5.00 解： TA 0.06 URmin URmax KL TL KF TF -1.00 1.00 -0.4850 0.250 0.040 1.000 由传递函数框图之间各量之间的关系可得： ??KFp????Ef??1?TpF??整理可得： ?KA??1?Tp?(SE?KL)EfA??1??1?Tp?Ef L???KAKFpKA(SE?KL)?11???1?**?Ef ??1?TLp1?TAp?1?TFp1?TAp1?TLp1?TLp?KA11?TLp1?TAp因此可得传递函数： Ef?KFpKA(SE?KL)?1??1?**? ?1?Tp1?Tp1?Tp?1?TpFALL???1?TFp?KA??1?TFp??1?TAp??1?TLp??KAKFp?(SE?KL)?1?TFp??1?TAp? 传递函数的特征方程为： ??f(p)??1?TFp??1?TLp??1?TAp??KAKFp?(SE?KL)?1?TFp??1?TAp??TFTLTAp3?(TATL?TATF?TLTF)p2?(TA?TF?TL)p?1?KAKFp?(SE?KL)1?(TF?TA)p?TFTAp2?? ?TFTLTAp3??TATL?TATF?TLTF?(SE?KL)TFTA?p2将数字代入得： ??TA?TF?TL?KAKF?(SE?KL)(TF?TA)?p?1?(SE?KL) 25 ??TA?TF?TL?KAKF?(SE?KL)(TF?TA)?p?1?(SE?KL)?1.0*0.25*0.06p3??0.31*1.0?0.775*0.06?p2??1.51?0.525*1..06?p?1?0.525?0.015p3?0.3565p2?2.0665p?1.525Routh 阵列： 0.015 0.3565 2.0665-0.015*1.525/0.3565 = 2.002 2.0665 1.525 f(p)?TFTLTAp3??TATL?TATF?TLTF?(SE?KL)TFTA?p2 Routh阵第一列为正，因此系统稳定 2．如果不考虑自动调压器的调节作用，则发电机的传递函数框图可以简化为 + 1 Tjs?0s k 则：1> 试简述该发电机稳定的必要条件？2> 该方程的特征方程和特征根？3> 该发电机能否稳定？4> 试作图说明改善该发电机稳定性的方法。 解：（1）按照自动控制理论中的负反馈闭环控制系统的稳定条件可知，该发电机稳定的必要条件为：k〉0。 2（2）该系统的特征方程为：Tjs??0K?0，显然，其特征根为：s??j?0KTj （3）根据特征根可知，该系统是周期振荡的，为工程上的不稳定情况，需要采取一定的措施加以改善，改善方法加入阻尼，如图所示。 + - D 1 Tjs?0s k 改善后的系统特征方程和特征根分别为：Tjs2?Ds??0K?0；s?系统经改善后是稳定的 ?0K?D?j显然，2TjTj 26 (四)、电力系统自动调频 (五)、电力系统低频自动减负荷 1．某系统正常运行时机组的总功率为4000MW，负荷功率为3000MW，由于发生故障切除了2000MW的发电机组，负荷调节效应系数K=2，fN=50Hz。 (1)若不切除负荷，系统频率将变为多少？ (2)若安装自动减负荷装置动作后，希望恢复频率值fh＝48Hz，求接入减负荷装置的负荷总功率Pj。 )?1000MW， 解：(1)?P?3000?(4000?2000f?f100050?f?P?2*，，f?41.67Hz ?K*N300050PLNfN(2) ?fhf*?50?48?0.0450， PJH? ?P?K*PLN*?fhf*1?K*?fhf*?1000?2*3000*0.04?826.09MW 1?2*0.04(六)、电力系统调度自动化 27