1、自动装置第1章 绪论1、电力系统自动装置答:直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。2、电力系统自动化答：应用远动通信技术和计算机技术，对电力系统进行自动监视、控制和调度，更好地保证安全、经济运行和电能质量。3、电力系统包括哪些主要自动装置，如何配置，各自有什么作用？1）自动并列装置，配置在待并发电机的同期断路器和解列为两部分系统的同期断路器上。保证并列操作的正确性和安全性。2）自动调节励磁装置，配置在发电机的励磁系统，保证电压水平，提高电力系统的运行稳定性；实现并联运行的发电机间无功功率的合理分配。3）自动调频装置，配置在发电机的调频系统，保证系统频率水平且使系统负荷在同
2、步发电机之间实现最优经济分配。4）自动重合闸装置，配置在1KV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路的上。提高输电线路供电的可靠性。5）备用电源和备用设备自动投入装置，配置在发电厂厂用电、变电站站用电及重要用电单位。提高用户供电的可靠性。6）自动按频率减负荷装置，配置在变电站中。防止电力系统因事故发生有功功率缺额时频率的过度降低，保证了电力系统的稳定运行和重要负荷的正常工作。4、反事故措施有哪些？答：1.备用电源和备用设备自动投入装置ATS。2.自动按频率减负荷装置AFL。3.自动解列。4.自动重合闸装置ARD。5.电气制动。6.水轮机组低频自启动。7.自动切机ACC。第二章 同步发电机准同步自
3、动并列1、并列的方法有哪两种？各有何特点？答：准同步并列的优点是并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；不足是并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。自同步并列的优点是并列过程中不存在调整发电机电压、频率的问题，并列时间短且操作简单，在系统电压和频率降低的情况下，仍有可能将发电机并入系统，容易实现自动化；不足是并列发电机未经励磁，并列时会从系统中吸收无功而造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。2、准同步并列的实际条件有哪些？如果不满足这些条件，会有什么后果？答：1）待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差不应超过额定电压的5%10%。2）在断路器合闸瞬间，待并
4、发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于5。3）待并发电机电压与系统电压的频率应接近相等，频率差不应超过额定频率的0.2%0.5%。如果不满足并列条件，将产生冲击电流，引起发电机产生振荡，严重时冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡导致发电机失步，造成并列不成功。3、自动准同步装置的任务是什么？答：应能自动检定待并发电机和系统母线间的压差、频差大小，当满足要求时，导前（=0）tad时间自动发出合闸脉冲命令，使断路器主触头闭合时=0。如果压差或频差不满足要求，则检出压差和频差方向，对待并发电机进行电压或频率的调整，以加快自动并列的过程。4、何谓整步电压？答：包含同步条件信息量的电压。5
5、、说明全波线性整步电压的特点。答：1）uzb最大值E对应=0或360，最小值对应=180。所以线性整步电压包含了相角差信息量。2）uzb波形和顶值电压与uG、usys 的幅值无关，不包含压差信息量。3）uzb的斜率与fs成正比，包含了频差信息量。6、ZZQ-5自动准同步装置由哪几个部分构成？各部分的作用是什么？答：ZZQ5型自动准同步装置由合闸部分、调频部分、调压部分和电源部分组成。1）合闸部分作用：检查并列条件，当并列点处两侧的压差、频差均满足要求时，导前（=0）tad时间自动发出合闸脉冲命令，使断路器主触头闭合时=0；当压差或频差不满足要求时，闭锁合闸命令。2）调频部分作用：鉴别频差方向，
6、当发电机频率高于系统频率时，应发减速脉冲；当发电机频率低于系统频率时，应发增速脉冲。3）调压部分的作用：鉴别 压差方向,当发电机电压高于系统电压时发降压脉冲，当发电机电压低于系统电压时发升压脉冲，使发电机电压趋近系统电压；当压差满足并列条件时解除压差闭锁。4）电源部分作用：为准同步装置提供直流电源。7、说明导前时间脉冲和导前相角脉冲的根本区别。答：导前时间脉冲脉冲tad 终止于=2，tad不变，t与fs成正比。恒定导前相角脉冲Uad以2为对称，不变，t与fs成反比。8、说明频差大小检查的方法及原理。答：1）方法：比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现的先后次序2）频差大小的检查原理设恒定导前时间所
7、对应的相角为t，恒定导前相角所对应的时间为 ，则在某一滑差s下有 整定 式中 为的整定滑差。整理可得如下关系 当 |s.set|；频差不满足要求；当 tad ，即 比 先出现时，有|S| |s.set|，频差满足要求；= tad， 和 同时出现时，有|S| = |s.set|。频差刚好满足要求。所以，通过比较 与 出现的先后次序，可以检查频差大小。9、某发电机并列断路器的合闸时间为0.28s，当要求频差控制在0.2Hz时，若采用ZZQ-5 型装置来使系统并列，试求导前相角脉冲的导前角度为多少度？ 并列装置中整定tad=tYC，则 =2*1800*0.2*0.28=20.16010、自动准同步装
8、置中，导前相角因故增大1倍或缩小1倍，试问发电机并列时有何现象？答：比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现的先后次序检查频差大小,为正确检查频差， 整定tad=tYC， ，若将导前相角ad增大1倍，则在相当于2倍的Wset下合闸，将使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。若将导前相角ad缩小1倍,ZZQ5将按照Wset/2作为滑差定值进行频差检查,即频差条件减少1倍,使发电机调整过程加长。第3章 同步发电机励磁自动调节1、什么是励磁系统？ 答：与同步发电机励磁回路电压的建立、调整及必要时使其电压消失的有关设备和电路的总称为励磁系统。2、同步发电机励磁自动调节的作用是什么？（1）电力
9、系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平。（2）在并列运行发电机之间，合理分配机组间的无功负荷。（3）提高发电机静稳定极限。（4）提高系统的动态稳定，加快系统电压的恢复，改善电动机的自起动条件。（5）限制发电机突然卸载时电压上升。（6）发电机故障或发电机变压器组单元接线的变压器故障时，对发电机实行快速灭磁，以降低故障的损坏程度。3、同步发电机有哪几种励磁调节方式？有何根本区别？1）按电压偏差的比例调节：是一个负反馈调节，将被调量与给定值比较得到的偏差电压放大后，作用于调节对象，力求使偏差值趋于零，所以是一种“无差“调节方式。2）补偿型励磁调节，输入量并非是被调量，它只补偿定子电流和功率因数
10、引起端电压的变化，仅起到补偿作用，调节的结果是有差的。4、励磁系统中可控整流电路的作用是什么？控制角90，将带感性负载的直流逆变为交流，进行灭磁。5、画出三相全控桥式整流电路的输出电压平均值和控制角的关系曲线。 答：输出电压平均值与 的表达： 6、何谓三相全控整流桥的逆变？实现逆变的条件是什么？答：逆变：限制在90180内，而输出平均电压则为负值，电路将直流电能变换为交流电能，并反馈回到交流电网中去，实现快速灭磁。 实现逆变的条件是：(1)负载必须是电感性负载，且原来储存能量，即三相全控桥原来工作在整流工作状态。 (2)控制角应大于90小于180，三相全控桥的输出电压平均为负值。(3)逆变时，
11、交流侧电源不能消失，这是由于逆变是将直流侧电感储存的能量向交流电源反送的过程。7、何谓逆变角？逆变角过小时有何现象发生？1）逆变角在逆变工作状态下， =180- 。 最小逆变角 取30。否则会造成逆变失败。8、半导体励磁调节器有哪些主要单元？各单元有何作用？ 答：调差单元:正调差特性发电机可维持无功电流的稳定分配，能稳定电力系统运行，并 保持并联点母线电压在整定水平；负调差特性发电机的经变压器后，能够补偿变压器 阻抗上的压降。 测量比较单元：测量发电机电压并变换为直流电压，再与给定的基准电压相比较，得 出发电机电压差信号。 综合放大单元：将电压偏差信号UG和其他辅助信号（励磁系统稳定器）及提高
12、电 力系统稳定的稳定信号（电力系统稳定器）等进行综合放大，提高调节装置的灵敏度， 以满足励磁调节的需求。 移相触发单元；将控制信号UC按照励磁调节的要求转换成移相触发脉冲，使控制角 随UC的大小而变，并触发晶闸管元件，从而达到调节励磁电流的目的。 可控整流：控制角90， 将带感性负载的直流逆变为交流，进行灭磁。9、在励磁调节器中为要设置调差单元？ 答：实现发电机外特性调差系数的调整，满足并联运行对发电机外特性的要求。10、平移发电机的外特性有何作用？ 答：保证发电机在投入或退出系统运行时，平稳地转移无功负荷，引起对电网的冲 击。11、为何负调差特性的发电机在机端不能直接并联运行而经变压器后允许
13、并联呢？ 负调差特性的发电机在机端直接并联运行时，I1G.Q调节器感受电压U1G（因负 调差关系）调节器的输出发电机励磁I1G.Q，所以具有负调差特性的发电 机不能参与机端直接并联运行。负调差特性的发电机经升压变后对并联点的高压母 线Usys，Usys=U1G I1G.QXT1能够补偿变压器阻抗上的压降，在并联点仍具有正调差 特性，能够稳定运行，提高并联点的电压水平。12、某发电机单独运行，其额定无功电流为IGQN=495A，励磁调节器的调差系数 Kadj=5%，平时在额定电压下运行U=UN=10.5kV，带无功电流IQ=300A,若由于负 荷增大，无功电流IQ上升至400A，问此时发电机的电
14、压将改变至何值？ 答：UG*=-KadjIGQ*=-5%(400-300)/300=-0.0167 UG=UG* UN=-0.175kv UG1= UN+UG=10.5-0.175=10.325kv13、某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行。#1机组的额定无功功率为30.1Mvar，#2机组的额定无功功率为62Mvar，励磁调节器的调差系数为5%。若系统无功负荷波动，使得电厂的无功增量是总无功容量的20%，试问母线上的电压波动是多少？各机组承担的无功负荷增量是多少？答：因为两台机的调差系数均为0.05，所以公共母线上等值机的调差系数 也为0.05。因此母线电压波动为 各机组无功负荷波动量 （
15、M var）(M var)一号机组无功负荷增加6.02M var, 二号机组的无功负增加12.4M var。因为调差系数相等，无功负荷的波动量与它们的容量成正比。14、何谓强励？答：电力系统短路，母线电压降低时，迅速将发电机励磁增加到最大值。15、强励的基本作用是什么？衡量强励性能的指标是什么？答：有利于电力系统的稳定运行；有助于继电保护的正确动作；有助于缩短电力系统短路故障切除后母线电压的恢复时间；并有助于用户电动机的自起动过程。强励倍数KHSE；励磁电压响应比16、何谓灭磁？常见的三种灭磁方法是什么，并加以比较。答：使发电机励磁绕组的磁场尽快地减弱到最低程度称为灭磁。励磁绕组对常数电阻放电
16、灭磁；励磁绕组对非线性电阻（灭弧栅）放电灭磁；全控整流 桥逆变灭磁。采用常数电阻灭磁时，储能转变为热能，消耗在该电阻上；采用非线性电阻（灭弧栅）灭磁时，储能转变为电弧消耗在灭弧栅中；采用整流桥逆变灭磁时，储能馈送给励磁电源。第四章 电力系统频率和有功功率的自动调节1.、何谓负荷的静态频率特性？答：负荷功率随频率而改变的特性称为负荷的功率-频率特性，它是负荷的静态频率特性。2、何谓符合的频率调节效应？答：当频率下降时，系统负荷功率就下降，如果系统频率升高，则负荷功率将增大。这种现象称为负荷的频率调节效应。通常用KL*来衡量调节效应的大小，KL*称为负荷频率效应系数。第5章 输电线路的自动重合闸1
17、、输电线路装设自动重合闸的作用，对自动重合闸装置有哪些基本要求？答：作用：（1）提高输电线路供电可靠性，减少因瞬时性故障停电造成的损失。（2）对于双端供电的高压输电线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量。（3）可以纠正由于断路器本身机构不良，或继电保护误动作而引起的误跳闸。基本要求（1） ARD宜采用控制开关SA位置与断路器QF位置不对应的起动方式。（2） ARD动作应迅速。（3） ARD的动作次数应符合预先的规定。（4） ARD应能在重合闸动作后或动作前，加速保护的动作。（5） ARD动作后，应自动复归，准备好再次动作。（6） 手动跳闸时不应重合。（7） 手动合闸于故障线路
18、时，保护动作使断路器跳闸后，不应重合。（8） ARD可自动闭锁。当断路器处于不正常状态（如气压或液压低）不能实现自动重合闸时，或自动按频率减负荷装置（AFL）和母差保护（BB）动作不允许自动重合闸时，应将ARD闭锁。2、试说明图5-1所示重合闸装置接线，当线路发生永久性故障时，只重合一次。答：ARD第一次使QF重合后，保护将再次动作使QF第二次跳闸，ARD再次起动，KT励磁，经tKT后，由于C充电时间（tP2+tYT +tKT）短，小于1525s，C来不及充电到UKM，KM不动作，因此QF不能再次重合。3、图5-1所示的重合闸装置中，1）为什么KM要带自保持，2）是如何防止断路器“跳跃”的？为
19、什么？答：1）由于C对KM电压线圈放电只是短时起动，不能保证合闸过程KM一直处在动作状态，于是通过自保持电流线圈使KM在合闸过程中一直处于动作状态，从而使断路器可靠合闸；2）当保护第二次动作，KCF动作，KCF1闭合，如果KM触点粘住而不能返回，则KCF电压线圈得到自保持， KCF2一直断开，切断了KMC的合闸回路，当QF第二次跳闸时，防止了QF第二次合闸。4、对于图5-1所示重合闸装置接线，1）电容C绝缘电阻下降严重，已经降至 数值以下，运行中有什么现象发生？为什么？2）有人更换电阻 时，误将3.4M 换成3.4K ，运行中有什么现象发生？为什么？答：1）运行中将发生C不能正常充电,不能实现
20、重合闸。因为的充电回路主要是和串联，C绝缘电阻已经降至 数值以下时，最终分到的电压不到电源电压的一半，当重合闸启动时，两端的电压不能使动作，显然不能实现重合闸。2）更换电阻时，误将3.4M 换成3.4K ，运行中将发生重合闸复归时间变短，永久性故障时出现连续重合。因为充电回路中，C值不变，决定充电时间常数，若将3.4M 换成3.4K ，充电时间常数将减少到原来的千分之一，只要大于1525ms,C可获得电源电压，当永久性故障时，保护切除故障的时间大于1525ms, 因此出现连续重合。5、对双侧电源线路自动重合闸装置要考虑哪些特殊问题？故障点有足够的断电时间；同期问题。6、什么叫非同期ARD，快速
21、ARD？采用时应分别具备哪些条件？答：1）三相非同期ARD：当线路发生故障时，两侧QF跳闸后，不管两侧电源是否同步就进行自动重合。条件（1）在两侧电源电动势间夹角180重合时，流过发电机、同步调相机或变压器的冲击电流未超过规定的允许值；（2）非同期重合闸所产生的振荡过程中，对重要负荷的影响应较小。（3）重合后，电力系统可以迅速恢复同步运行。2）三相快速ARD：当线路上发生故障时，保护很快使线路两侧QF跳开，并随即进行重合。采用三相快速ARD必须具备以下条件：（1） 线路两侧都装有能瞬时切除全线故障的保护装置，如高频保护等。（2） 线路两侧必须具有快速动作的QF，如空气QF等。7、对于检定无压和
22、检定同期的重合闸，试说明为什么两侧都要装设同样的设备？为什么无压侧还要投入检定同期继电器？如果两侧的无压连接片都投入或都不投入，运行中有什么问题？答：1）为方便定期切换两侧工作方式，因此两侧都要装设同样的设备。无压侧的QF在重合至永久性故障时,将连续两次切断短路电流,其工作条件显然比同步侧恶劣,为使两侧QF工作条件相同,利用无压连接片定期切换两侧工作方式.。2）由于保护误动作、误碰使无压侧QF误跳时，可通过无压侧KY检定同期条件使QF重合；3）两侧的无压连接片都投入，当线路上发生故障时，两侧保护先后动作将QF跳开后，线路失压，两侧KV检线路无压重合，而不管两侧电源是否同步造成非同期合闸。两侧的
23、无压连接片都不投入，当线路上发生故障时，两侧保护先后动作将QF跳开后，线路失压，两侧的KY无法检定同期使QF重合。8、试画出检定无压和检定同期重合闸的起动回路？试说明如何使用？无压侧：无压连接片XB接通 ；同步侧：无压连接片XB断开。9、简要说明同步继电器的工作原理。答：同步继电器KY接入同步点两侧电压（反向），两侧电压差为 ，当 小于一定数值时，KY动断的合。 或较大时，KY动断的开。又因=st ，一定，s越小，KY动断触点闭合的tKY越长，从而检定了频差的大小。10、什么叫重合闸前加速？它有何优缺点？答：定义：当线路上（包括相邻线路及以后的线路）发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬
24、时动作跳闸，而后借助ARD来纠正这种非选择性动作。优点：能快速切除瞬时故障，而且设备少，只需一套ARD装置，接线简单，易于实现。缺点：切除永久性故障时间长；装有ARD的QF1动作次数较多，且一旦QF1或ARD装置拒动，则使停电范围扩大。11、什么叫重合闸后加速？它有何优缺点？答：定义：发生故障时，先由故障线路的选择性保护动作将故障切除，后由故障线路的ARD进行重合。瞬时故障，则重合成功，线路恢复正常供电；永久性故障，则加速保护不带延时的将故障再次切除。优点：第一次保护动作跳闸是有选择性的，不会扩大停电范围；再次断开永久性故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。缺点：第一次切除故障带延时，因
25、而影响了重合闸的动作效果；每段线路均需装设一套重合闸，设备投资大。12、综合自动重合闸可以实现的重合方式是什么，各自的定义是什么？答：综合重合闸利用切换开关的切换，可实现四种重合方式：（1） 综合重合闸方式：线路上发生单相接地故障时，故障相跳开，实行单相自动重合，当重合到永久性单相故障时，若不允许长期非全相运行，则应断开三相，并不再进行自动重合；若允许长期非全相运行，保护第二次动作跳单相，实行非全相运行。当线路上发生相间短路故障时，三相QF跳开，实行三相ARD，当重合到永久性相间故障时，则断开三相并不再进行自动重合。（2） 三相重合闸方式：线路上发生任何形式的故障时，均实行三相自动重合闸。当重
26、合到永久性故障时，断开三相并不再进行自动重合。（3） 单相重合闸方式：线路上发生单相故障时，实行单相自动重合，当重合到永久性单相故障时，保护动作跳开三相并不再进行重合。当线路发生相间故障时，保护动作跳开三相后不进行自动重合。停用方式（直跳方式）：线路上发生任何形式的故障时，保护运作均跳开三相而不进行重合。第6章 备用电源和备用设备自动投入装置1、 什么是ATS，有什么用途？答：当工作电源(或工作设备)因故障被断开以后,能自动而迅速地将备用电源(或备用设备)投入工作,保证用户连续供电的一种装置。（1）提高供电可靠性,节省建设投资.（2）简化继电保护。（3） 限制短路电流,提高母线残余电压。2、
27、什么是明备用，什么是暗备用？答：明备用接线：装设了专用的备用变压器(或备用输电线路暗备用接线：不装设专用的备用变压器(或备用输电线)，利用分段断路器闭合获得相互备用,3、 对ATS装置有哪些基本要求？为满足这些基本要求，采取哪些相应的措施？答：（1）工作电源的电压不论何种原因消失时,ATS均应动作。措施：ATS在工作母线上设独立的低压起动部分，保证不论何种原因工作母线失压时,起动ATS跳闸回路,断开供电元件的受电侧QF，投入备用电源。（2）应保证在工作电源断开后ATS才动作。措施：ATS合闸部分由供电元件受电侧QF的辅助触点起动，在此QF断开之时,利用其常闭触点起动ATS出口，合闸部分迅速合上
28、备用电源。（3）ATS装置应保证只动作一次。措施：控制ATS出口回路的接通时间tKL，tYCtKL2tYC 。（4）当工作母线和备用母线同时失去电压时,ATS装置不应起动。正常工作情措施：ATS装设备用母线电压鉴定的继电器。（5）ATS的动作时间应使负荷的停电时间尽可能短为宜。措施：ATS装置的动作时间以1s至1.5s为宜，低压场合可减至0.5s。（6）当测量工作电源电压的TV二次侧FU熔断时,ATS不应动作。防止其误动的措施：低压起动部分采用两个低压继电器，其线圈V形连接，触点串联。（7）一个备用电源同时作为几个工作电源的备用时,如果备用电源己代替一个工作电源,当另一个工作电源又被断开时,A
29、TS应仍能投入。措施：足够的备用电源的容量。4、 参照图6-2接线，说明2QF可能跳闸的三种情况是什么？叙述2QF跳闸后ATS的动作情况。怎样保证ATS只动作一次？答：T1的保护动作使使KM1得电动作，其动合合使YT1、YT2通电，1QF跳闸，2QF也跳闸，当1QF误跳闸， 常闭合，使YT2通电，于是2QF跳闸.当电力系统事故使段母线失去电压，KV1，KV2动作，它们相串联的触点闭合又起动了KT,KT延时闭合使KM1得电动作，KM1闭合使YT1、YT2通电，1QF跳闸，2QF也跳闸.2QF跳闸后，2QF 3-3合，过KL触点使KM2得电动作，其两个动合触点闭合分别使YC3和YC4带电，于是3Q
30、F和4QF合闸，投入备用T0，与此同时，通过2QF 2-2断开使KL失电，其延时返回触点经延时后打开，于是KM2失电，从而保证了ATS装置只动作一次。5、 假设图6-2中的变压器T1后备保护动作时间为1s，试整定图KT继电器的动作时间。tKT=td.max+t = 1+0.5=1.5（s）6、 ATS装置中各继电器参数的选择都考虑哪些因素？答：1）KV1、KV2的动作电压整定要考虑两方面：首先，躲过工作母线上电抗器后K1或者变压器后K2发生短路故障时的残余电压，即KV1、KV2不应动作。其次，躲过出线故障K4切除电动机自起动时的母线最低电压2）KT动作时限应保证当电网内发生故障时，应由电网保护切除故障而不应使ATS装置动作。 3）KL触点延时返回时间值，既要保证QF可靠合闸，又要保证ATS只动作一次。 4）过压继电器KV3的动作电压，考虑电动机自起动过程中备用母线可能出现最低运行电压时，保证允许ATS动作。第七章 自动按频率减负荷装置AFL1、低频运行的危害性？答：汽轮机叶片易受损。频率下降时，厂用机械的出力降低，使电厂发出的功率减小，因此系统的频率进一步 下降，造成系统“频率崩溃”现象。当频率降低时，在系统中运
