电力系统自动化 刘奇103736419

第一篇：电力系统自动化 刘奇103736419

新疆农业大学

目:

程:

名:

业:

级:

号: 导教师:

课 程 论 文

电力系统频率控制技术

电力系统自动化

刘奇

电气工程及其自动化

电气104

103736419

石砦

职称:

2013年11月11日

题课姓

专班学指

电力系统频率控制技术

作者：刘奇 指导教师：石砦

摘要：电力系统频率是电力系统运行参数中最重要的参数之一。对系统频率控制的分析与研究是电力系统安全运行中一个不可忽视的部分。随着电力市场环境的产生与发展，系统在满足安全性及可靠性的前提下，如何准确地进行频率控制以实现电力市场的经济目标成为一大挑战。本文简单介绍了电力系统频率控制的基本概念及相关问题，并在此基础上对该领域今后的研究方向作了展望，给出了系统频率控制领 域今后重点研究的方向。

关键词：：频率控制 电力市场 安全性 自动发电控制

前言：频率稳定是电力系统安全稳定运行的重要因素，它反映了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态。频率异常将会给发电机和系统的安全运行以及用户带来极为严重的后果，例如发电机组和厂用电辅机等设备将偏离工况，从而使它们的效率降低，电厂运行偏离经济性，还影响整个电网的经济运行。频率过低时，还会危及全系统的安全运行。因此，电力系统频率一方面作为衡量电能质量的指标，需加以动态监测以作为实施安全稳定控制的重要状态反馈量；另一方面必须对系统频率进行有效控制。对于频率测量方法已取得较丰硕的成果，诸如基于改进递归小波的电力系统频率测量方法和基于数字微分算法的系统频率快速测量方法，以及一些有效的频率估计新方法，都可以提高频率测量的精度、计算速度和测量的鲁棒性。但由于电力系统负荷的动态和惯性特性，尽管技术不断进步，系统辨识精度不断提高，从系统检测到负荷波动，判断其所引起的系统频率变化是否超出所允许的范围，到准确控制、调节原动机、发电机出力，总会有不同程度的时差和误差。本文主要介绍电力系统频率控制相关的概念，由于目前电力市场环境下的频率控制问题主要通过AGC 辅助服务来解决，所以重点论述了AGC 相关的频率控制方法。

1、电力系统频率的基本概念

频率是电力系统中同步发电机产生的交流正弦电压的频率。在稳态运行条件下，所有发电机同步运行，整个电力系统的频率是相等的。并联运行的每一台发

pn电机组的转速与系统频率的关系为f式中, p —— 发电机转子极对数,n 60—— 发电机组的转速，r/min,f —— 电力系统频率，Hz,系统频率的变化是由于负荷功率与原动机输入功率之间失去平衡所致。由于机械惯性的作用，原动机输入功率变化较缓慢，负荷的变化使系统频率产生波动。假如分离的区域没有参与速度调节的旋转备用，则有三种因素会导致分离区域的系统频率 下降：①过负荷的量（即发电出力的缺额）；②作用于区域负荷的负荷阻尼系数；③代表区域内所有发电机总转动惯量的惯性常数。

2、电力系统的频率特性及其控制 2.1频率特性

要确定频率控制，首先要明确频率特性是指有功功率−频率静态特性，它反映了稳态运行状况下有功功率和频率变化之间的关系。它包括负荷、同步发电机组和电力系统的频率特性。电力系统功率平衡是一个供需功率随时平衡的动态过程。当系统频率波动时，同步发电机的调速器控制作用和负荷的频率调节效应是

同时进行的。在分析 LFC 时，考虑的是系统中所有发电机的整体性能，而没有考虑机间振荡和输电系统性能。策略上假定所有发电机对系统负荷变化的同调响应，并把它们等效于一台发电机，等效发电机的惯性常数Meq等于所有机组惯性常数之和，如图1 所示。考虑了电力系统的复合调节特性1/β，而-PDf1RD，Req —— 速度调节率，D —— 负荷集中影响的阻尼eq常数。

2.2 电力系统频率控制的基本任务和要求

调整发电功率进行频率调整，即频率的三次调整控制。而电力系统频率控制与有功功率控制密切相关，其实质就是当系统机组输入功率与负荷功率失去平衡而使频率偏离额定值时，控制系统必须调节机组的出力，以保证电力系统频率的偏移在允许范围之内。为了实现频率控制，系统中需要有足够的备用容量来应对计划外负荷的变动，而且还须具有一定的调整速度以适应负荷的变化。

现代电力系统频率控制的研究主要有两方面的任务：①分析和研究系统中各种因素对系统频率的影响，如发电机出力、其本身的特性及相应的调速装置、负荷波动和旋转备用容量等，从而可以准确地寻找有效进行调频的切入点。②建立频率控制模型，即在某一特定的系统条件下，选择恰当的发电机和负荷模型(在互联系统中还应考虑多系统互联的模型)，并采用最优算法确定模型参数，在维持系统频率在给定水平的同时，考虑机组负荷的经济分配和保持电钟的准确性。根据GB/T 15945—1995，我国电力系统的额定频率fN 为50Hz，电力系统正常频率允许偏差为±0.2Hz（该标准适用于电力系统，但不适用于电气设备中的频率允许偏差），系统容量较小时可放宽到±0.5Hz。

3、电力系统频率控制模型及方法 3.1传统的LFC 方法 早在 20 世纪50 年代，Kirchmayer 根据经典控制理论中的传递函数原理，提出了互联系统LFC 的数学模型，研究了PI 控制方式；1970 年，Elgerd和Fosha 首次把现代控制理论应用于互联系统的LFC 问题，但是由于采用集中控制，使LFC 在信息传递问题上遇到大系统“维数灾”问题。提出的互联电力系统分散偏压双模式控制器，考虑了调速器死区（Governor Deadband，GDB）和发电机变化率约束（Generation Rate Constraint，GRC）所产生的非线性，具有比例和积分两种模式。该控制器不仅稳定了系统，还减小了系统频率和联络线功率振荡以及输出响应时间，其结构简单且闭环稳定性极好，明显改善了传统的PI 控制性能。但是不足的是，这种双模式偏压控制器对系统参数的变化不甚灵敏。传统的控制方法对发电机输出功率进行调整和控制存在以下问题：①被控对象的数学模型难以确定；②系统的控制参数调整困难；③确定后不变的PID 参数在性能上很难同时满足跟踪设定值与扰动的抑制或模型参数的变化，从而常常引起系统快速性和

超调量之间的矛盾。

3.2 基于滑模技术的 LFC 方法

提出了基于Ackermann 公式的分散滑模LFC 方法。对于一个由N 个区域组成的互联电力系统，考虑不确定性并把关联项作为系统的扰动，可得区域i 的动态模型 x(t)AxB(Uf(x,t))式中 fi(xi，t)是具有已知上确界iiiiiiii.f0i(xi，t)的非线性干扰。该方法简单有效，在滑模上具有所期望的动态响应，并且对于系统参数变化和外部干扰具有很强的鲁棒性，可确保整个系统是渐近稳定的，并可推广应用到多区域互联电力系统的LFC 中。但是该方法中符号函数的幅值对系统动态有一定的影响，而且设计成局部状态反馈控制器的滑模控制器运行在滑模上时，对系统参数的变化不敏感。基于传统区域控制偏差（Area Control Error，ACE）的PI 辅助控制器虽然能够有效地调节联络线功率偏差、频率偏差和ACE 到零，但很难同时维持频率偏移引起的电钟误差累积值和净交换功率偏差引起的交换电量偏差累积值为零。Kothari 等学者在中首先提出了基于新区域控制偏差（NewArea Control Error，ACEN）的LFC 方法，弥补了这些缺陷，但该方法没考虑GRC 和GDB 非线性的影响及系统的鲁棒性等问题。结合基于ACEN 的PI 控制和滑模变结构控制二者的优点提出的多区域互联电力系统的PI 滑模LFC 方法同时发挥了基于ACEN 的比例积分控制和滑模控制的优点。在考虑GRC 和具有控制死区条件下，该综合控制方法仍能使系统取得较好的性能，而且克服了各自单一控制的不足；各区域控制器和滑模面的设计只与本区域的状态有关，不涉及其他区域的状态信息，从而可实现系统的分散控制。

3.3 基于人工智能技术（Artificial Intelligence，AI）的LFC 方法

近年来，随着AI 技术的不断发展，以人工神经网络（Artificial Neural Networks，ANN）、遗传算法（Genetic Algorithm，GA）和模糊技术为代表的智能理论方法在电力系统领域得到了十分广泛的应用。ANN 具有对故障与暂态稳定之间函数映射的逼近功能和并行处理能力，因而用ANN 进行电力系统的切负荷控制有着良好的适应性和实时性[25]。将ANN 成功应用于电力系统中的非线性控制，用前向反馈网络通过训练控制发电机组，克服负荷变化引起的频率变化。针对神经网络学习时间长、难以收敛、学习中陷入局部最优解、对全局数据的敏感性以及神经元数量随输入数据数量以指数上升的“维数灾”等问题，提出了一种新的基于小波和ANN 技术，并结合传统PID 控制的LFC 控制器模型，保留了传统的两级PID 控制，从而减少神经网络的节点数量。该方法可应用于互联电力系统的LFC，比传统控制方法具有更好的控制效果和鲁棒性、更快的响应速度及更小的超调量。综合了ANN 和综合控制技术的优点，提出的一种新的非线性ANN 控制器结构简单且操作灵活。其性能比基于μ 的鲁棒控制器更好，对所有允许的不确定性和负荷变化都能保证系统的稳定性，可应用于实际的复杂电力系统中。GA 是基于自然选择规律的一种优化方法，它能够成功地解决变量中的离散问题，避免常规数学优化方法的局部最优现象。近年来将遗传算法引入电力系统中取得了一定的经验和成果，如就基于GA 提出了最优积分增益的控制方法，可以很好地改善系统的动态特性。另外，模糊控制器良好的动态行为和强鲁棒性能更好地适应系统中存在的不确定性因素，如负荷扰动及系统参数的变化所带来的不确定影响。因此，一些学者提出了将模糊逻辑理论应用到电力系统频率控制的想法。在应用模糊控制理论研究复杂的多区域互联电力系统LFC 方面做了开拓性的工作，提出了改进的带修正因子的模糊控制规则。这种方法与传统PID 控制器相比，具

有较好的动态品质和鲁棒性，而且还具有一定的通用性，可用来研究不同的控制对象。但是由于模糊量化等级有限，控制规则又难以做到尽善尽美，故其稳态精度往往不高。文献[31]提出的变结构控制系统具有反应快、对对象参数不敏感及对外界干扰鲁棒性好等特点；当系统时间参数Tp 变化20%时，系统的动态特性几乎不受影响。但该方法在考虑GRC 及死区非线性的影响时，系统往往不收敛，有时会引起不稳定。为此，将二者结合起来，提出了一种变结构模糊控制器在某电网区域安全稳定控制中的应用结构。变结构模糊控制器实现简单，鲁棒性好，可用于某些用常规控制方法难以实现或控制效果欠佳的场合。采用该算法的系统频率控制不仅改善了系统的动态性能，而且还提高了系统的静态性能指标，但是该方法为保证控制器的正常工作，在不同状态下对采样频率要求很高。此外，预定模糊增益的比例积分控制器可用于单区域和两区域系统，与传统的PI 控制相比具有更好的超调值和动态特性，且不需要关于系统参数的任何信息，因而可以产生高质量的电能。3、4自动发电控制技术 3.4.1 AGC 的基本原理

AGC 是指根据系统频率、输电线负荷变化或它们之间关系的变化，对某一规定地区内发电机有功功率进行调节，以维持计划预定的系统频率或其他地区商定的交换功率在一定限制之内。它是以控制调整发电机组输出功率来适应负荷波动的反馈控制，利用计算机来实现控制功能，是一个小型的计算机闭环控制系统。AGC 的基本目的包括LFC 和经济调度控制，前者通过调整特定发电机的输出，使其频率恢复到指定的正常值并保证控制区域之间的功率交换为给定值；后者考虑全网购电费用的微增率和网损修正等条件对调频机组进行最佳负荷分 配，使总的发电成本最低。这就使得这种控制方法能够较好地结合电力市场环境的要求，在频率控制质量和经济性之间找到很好的交叉点。互联电力系统中的AGC 是由联络线功率偏差加上一个用偏差因子加权的频率偏差构成ACE 来维持频率和邻近区域的纯功率交换在给定值。ACE计算式的不同决定了AGC 模式的不同，现代大型电力系统或互联电力系统中常采用的调频方式是频率联络线功率偏差控制[37]，其计算式为ACE=ΔP+BΔF。式中 B—— 偏差因子ΔP—— 两系统之间的传输功率偏差因子的选择对静态特性并不重要，但是对动态性能影响很大。从动态考虑，一般设置频率偏差因子B近似等于区域负荷频率响应特性系数。现代 AGC 是将联络线传输功率、系统频率和机组有功出力等信息电传到调度中心，由那里的计算机确定每个控制区域的控制方案。P.Kunder 提出的典型AGC 系统功能框图如图2 所示。实际 AGC 系统应通过简单、鲁棒性和可靠性好的控制策略来实现燃料费用最小，避免发电机组持续运行在不希望的区域内并避免机组不必要的动作，以使设备的磨损最小等控制目标。在AGC 的具体实施中，应考虑到ACE 的滤波、发电机出力的变化速度限制、时间偏差修正、执行频率、频率偏差设定、紧急状态运行以及GDB 的影响等因素。

AGC 系统的加入有效地改善了系统频率控制的效果，但是其自身的成本也应给予考虑。

结论：频率控制作为电力系统最重要的一种控制，内容十分丰富，国内外学者经过不断的研究提出的多种电力系统频率控制方法在不同程度上维持了系统频率的稳定，在系统运行中能为运行人员提供更加准确的频率信息和有效的频率控制方法，而且有些已经得到了实际应用，其所积累的丰富经验将为该领域进一步的发展提供更有利的条件。但是从本文的分析可以看出，单一控制往往不能使频率控制效果最优，实际工程中必须根据不同情况和要求进行选择或将不同方法相结合，达到优势互补，从而可设计出可行的最优方案。

参考文献：

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第二篇：电力系统自动化

第一章发电机的自动并列

1并列操作的原因：①随着负荷的波动，电力系统中运行的发电机组台数也要不断变动②当系统发生故

障时要求将备用电机迅速投入电网运行。

2同步发电机组的并列方法分为：准同期并列、自同期并列。

准同期并列：设待并发电机组G已加上了励磁电流，其端电压为∪G，调节发电机组 ∪G 的状态参

数，使之符合并列条件，并将其投入系统的操作，称为准同期并列。

准同期并列的理想条件：FG=FG（频率相等）, UG=UX（电压幅值相等）, e=(相角差为零)3同步发电机组并列时应遵循以下原则：

①并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能地小，其瞬时最大值一般不应超过1~2倍的额定电流。②发电机组并入电网后能迅速进入同步运行状态，起暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。4 电压差检测:电压差的检测可直接用UG和UX的幅值进行比较，两电压分别经变压器、整流桥和一个电压

平衡电路检测电压的绝对值，当电压值小于允许值时发出“电压差合格允许合闸”的信号。

5滑差检测：利用比较恒定超前时间电平检测器和恒定超前相角电平检测器的动作次序来实现滑差检测。

第二章 同步发电机励磁自动控制系统

1同步发电机的励磁系统组成：励磁功率单元、励磁调节器

2同步发电机励磁系统的任务：①电压控制 ②控制无功功率的分配 ③提高系统运行的稳定性

④改善电力系统的运行条件⑤实现强行减磁

3同步发电机励磁系统种类：直流励磁机励磁系统，交流励磁机励磁系统，静止励磁系统

4励磁调节器的功能：保证发电机端电压不变，保证发电机间无功电流的合理分配

5励磁调节器基本的控制有测量比较、综合放大及移相触发单元组成第三章

1自动发电控制系统四个基本任务：①使全系统的发电机输出功率和总负荷功率相匹配 ②将电力系统的频率偏差调整控制到零，保持系统频率为额定值 ③控制区域间联络的交换功率与计划值相等，以实现各个区域内有功功率和负荷功率的平衡 ④在区域内各发电厂之间进行负荷的经济分配

2调频器的控制信号有：比例、积分、微分三种形式

第四章

1电力系统的无功功率电源有哪几种：同步发电机、同步调相机及同步电动机、并联电容器、静止无功功

率补偿器、高压输电线路的充电功率

2电力系统电压控制措施：发电机控制调压、控制变压器变比调压、利用无功功率补偿设备调压、利用串

联电容器控制调压。

3AGC的基本功能：①使发电自动跟踪电力系统负荷变化。②响应负荷和发电的随机变化，维持发电频

率为额定值。③在各区域间分配发电功率，维持区域间功率交换为计划值。④对周期性的负荷变化按发电计划调整发电功率。⑤监视和调整备用容量，满足电力系统安全要求。

第五章 电力系统调度自动化

1电力系统调度的主要任务

①保证供电的质量优越②保证系统运行的经济性

③保证系统运行的安全水平④提供强有力的事故处理措施

2RTU的任务：数据采集、数据通信、执行命令、其他功能（当地功能、自动诊断功能）

3远动技术的主要内容是“四遥”------遥测、遥信、遥控、遥调

4SCADA子系统包过：数据采集、数据传输与处理、计算机控制、人机界面及警告处理

5通信规约：为保证通信双方能正确有效地进行数据传输，在通信的发送和接收过程中有一定的规定，以

约束双方进行正确协调的工作，我们将这些规定成为数据传输规程，简称通信规约。

包括：循环式规约、问答式规约

6通信信道：电力载波通信、光纤通信、微波中继通信和卫星通信

7按照系统负荷预测的周期电力系统的负荷预测可分为：超短期、短期、中期、长期负荷预测。8微增率：输入耗量微增量与输出功率微增量的比值

9SCADA采集的数据的缺点：数据不齐全、数据不精确、受干扰时回出现不良数据、数据不和谐

第六章

1能连管理系统（EMS）是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，主要针对发电和输电系统，用于大区级电网的调度中心。根据能量管理系统发展的配电管理系统（DMS）主要针对配电和用户系统，用于10kV以下的电网。

2配电管理系统DMS的通信方案：①主站与主站之间使用单模光纤 ②子站与FTU之间，使用多模光纤

③TTU与电量集抄系统的数据转发。

3配电网自动化系统远方终端有：①馈线远方终端 ②配电变压器远方终端 ③变电所内的远方终端。4远程自动抄表系统构成：具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机、中央信息处理机。5远程自动抄表系统的典型方案：①总线式抄表系统 ②三级网络的远程自动抄表系统③采用无线电台的远程自动抄表系统

第七章

1变电所综合自动化系统的基本功能：①监控子系统 ②微机保护子系统 ③电压、无功综合控制子系统

④低频减负荷及备用电源自投控制子系统 ⑤通信子系统。

2变电所综合自动化的结构形式：集中式、分散集中式、分散与集中相结合式、全分散式

第三篇：电力系统自动化复习提纲

1，电力系统自动化的基本内容：调度自动化、变电所自动化、馈线自动化、用电管理自动化等。

2，并列操作的概念：将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列操作。并列操作的要求：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值不宜超过1~2倍的额定电流。（2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，进入同步运行的暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。

3，掌握并列操作的两种方式及各自的特点。（1）准同期并列的概念：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作，这种方式称为准同期。（2）自同期并列的概念：将一台未加励磁的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值，机组的加速度小于某一给定值的条件下，先合并列断路器QF，接着合励磁开关，给转子加励磁电流，在发电机电势逐步增长的过程中，由电力系统将并列机组拉入同步运行。4，准同期并列的三个理想条件：(1)fG=fX待并发电机频率与系统频率相等，即滑差(频差)为零；(2)UG=UX待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零；(3)δe=0 断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零。

5，自动准同期装置的组成及各组成部分的任务：（1）频差控制单元：检测UG与UX间的滑差角频率，且调节发电机转速，使发电机电压的频率接近于系统频率（2）电压差控制单元：检测UG与UX间的电压差，且调节发电机电压UG，使它与UX间的电压差小于规定值(3)合闸信号控制单元：检测并列条件，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，控制单元就选择合适的时间(恒定越前时间）发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时，相角差为零。6，同步发电机励磁系统的任务：（1）控制发电机端电压 在发电机不经升压直接向用户供电的简单系统中，若供电线路不长，线路上电压损耗不大，单靠调节发电机的励磁来控制发电机的端电压就能满足负荷对电压质量的要求。（2）合理分配并联运行发电机间的无功功率

7，励磁调节器的主要功能：检测和综合系统运行状态的信息，经相应处理后，产生控制信号，控制励磁功率单元，以得到所要求的发电机励磁电流。

8、掌握同步发电机励磁控制系统的组成及各组成部分的作用：（1）励磁功率单元：励磁功率单元向同步发电机提供直流电流（2）自动励磁调节器：检测和综合系统运行状态的信息，经相应处理后，产生控制信号，控制励磁功率单元，以得到所要求的发电机励磁电流。

9,电力系统负荷的功率频率特性:当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变，这种有功负荷随频率而改变的特性称为负荷的功率—频率特性，即负荷的静态频率特性。发电机组的功率频率特性: 通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率变化的关系称为发电机组的功率—频率特性或调节特性

10，一次调频的概念：当电力系统负荷发生变化引起系统频率变化时，系统内并联运行机组的调速器会根据电力系统频率变化自动调节进入它所控制的原动机的动力元素，改变输入原动机的功率，使系统频率维持在某一值运行，这就是电力系统频率的一次调频。一次调频不能保证频率偏移在运行范围之内。二次调频的概念及特点: 当机组负荷变动引起频率变化时，利用同步器平移机组工频特性来调节系统频率，称为电力系统频率的二次调频。二次调频可以实现了无差调节。

11，积差调节法的缺点：频率的积差信号滞后于频率瞬时值的变化，因此调节过程缓慢。不能保证频率的瞬时偏差在规定范围内。改进：通常不单纯采用积差调节，而是采用在频率积差调节的基础上，增加频率瞬时偏差调节信号，构成改进的频率积差调节方程。

掌握积差调节法的两种实现方式：集中调频制、分散调频制。

12，电力系统经济调度的原则：最经济的分配是按等微增率分配负荷

13，电力系统低频减载装置的作用及原理：当频率下降到某一定值时，低频减负荷装置起动，自动切除预先安排的部分负荷，同时迅速启动备用发电机组，能有效地抑制频率的继续下降，使之逐步恢复到稳定运行状态。这种办法称为按频率自动减负荷。,14，电力系统调度的任务：控制整个电力系统的运行方式。（1）保证供电的 质量优良（2）保证系统运行的经济性（3）保证较高的安全水平——选用具有足够的承受事故冲击能力的运行方式。（4）保证提供强有力的事故处理措施., 15，电力系统调度自动化的任务:综合利用电子计算机、远动和远程通信技术，实现电力系统调度管理自动化，有效的帮助电力系统调度员完成调度任务

16，掌握电网调度自动化的结构及各组成部分的功能(1)信息采集和命令执行子系统: 采集各发电厂、变电所中各种表征电力系统运行状态的实时信息，并根据运行需要将有关信息通过信息传输通道传送到调度中心，同时也接受调度端发来的控制命令，并执行相应的操作, 可以实现“四遥”功能：遥测、遥信、遥控和遥调.(2)信息传输子系统: 信息传输子系统是调度中心和厂站端信息沟通的桥梁。将远动终端的各种实时信息上传给主站，把主站发出的各种调度命令下达到各有关厂站，即完成主站与远动终端之间信息与命令可靠、准确地传输。(3)信息收集处理与控制子系统: 信息收集处理与控制子系统，是整个电力调度自动化系统的核心

电力系统自动化复习提纲

17，掌握RTU的“四遥”功能:(1)遥测:采集并传送电力系统运行模拟量的实时信息；(2)遥信:采集并传送电力系统中开关量的实时信息；(3)遥控:指接收调度中心主站发送的命令信息，执行对断路器的分合闸、发电机的开停、并联电容器的投切等操作；(4)遥调:指接收并执行调度中心主站计算机发送的遥调命令，如调整发电机的有功出力或无功出力、发电机组的电压、变压器的分接头等

18，掌握电量采集的两种采样方式及各自的特点:(1)直流采样: 优点，软件设计简单，计算简便。缺点：采样结果实时性较差； 测量精确度受直流变送器的精确度和稳定性的影响;设备复杂，增加系统的造价。(2)交流采样:优点，实时性好；能反映原来电流、电压的实际波形，便于对所测量的结果进行波形分析；设备简单，可以节约投资。

19，电力系统远动信息传输通道有几种类型及其特点：（1）电力载波通信。利用高压输电线路传输高频电流具有以下特点：线路衰减小；输电线路机械强度很高，具有较高的传输可靠性；不需要另建通信线路的投资和日常维护费用等。（2）光纤通信：优点：具有很好的抗电磁干扰能力；光纤的通信容量大、功能价格比高；安装维护简单；光纤是非导体，可以很容易地与导线捆在一起敷设于地下管道内；也可固定在不导电的导体上。缺点:强度不如金属线；连接比较困难。（3）微波中继通信与卫星通信：优点：微波频段的频带很宽，可以容纳数量很多的无线电频道且不致互相干扰；微波收发信机的通频带可以做的很宽，用一套设备可做多路通信；不易受工业的干扰，通信稳定；方向性强，保密性好；每公里话路成本比有线通信低。缺点：中继设备复杂，技术水平要求较高。

20，电力系统远动通信的两种规约：（1）循环式通信规约（2）问答式通信规约：RTU有问必答；RTU无问不答

21，EMS系统的含义：能量管理系统。状态估计的功能及基本原理：

（1）状态估计的必要性：SCADA数据库存在下面明显缺点：1.数据不齐全2.数据不精确3.受干扰时会出现不良数据4.数据不和谐

（2）状态估计的功能：得到最接近于系统真实状态的最佳估计值；对生数据进行不良数据的检测与辨识，删除或改正不良数据；推算出齐全而精确的电力系统运行参数。

（3）状态估计的基本原理：状态估计算法必须建立在实时测量系统有较大冗余度的基础之上。一般要求是：测量系统的冗余度=系统独立测量数/ 系统状态变量数=（1.5～3.0）电力系统的状态变量是指表征电力系统特征所需最小数目的变量。一般取各节点电压幅值及其相位角为状态变量,若有N个节点，则有2N个状态变量。由于可以设某一节点电压相位角为零，所以对一个电力系统，其未知的状态变量数为2N-1。

22，配电管理系统（DMS）的组成及各组成部分的功能：通常把从变电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统，称为配电管理系统。（1）配电自动化系统（2）馈线自动化

23，馈线自动化（FA）的含义：馈线自动化指配电线路的自动化。,远方控制的馈线自动化系统的结构：配电网自动化系统远方终端有，①馈线远方终端是一种具有数据采集和通信功能的柱上开关控制器。②配电变压器远方终端③变电站内的远方终端

2，地理信息系统（GIS）地理信息系统是计算机软硬件技术支持下采集、存储、管理、检索和综合分析各种地理空间信息，以多种形式输出数据与图形产品的计算机系统。

变电站综合自动化的含义：变电站综合自动化是在变电站应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬件系统或自动化装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。

25，变电站综合自动化系统的组成和功能，1，监控子系统(1)数据采集，变电站的数据包括模拟量、开关量和电能量。(2)事件顺序记录，事件顺序记录包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录。（3)故障录波和测距、故障记录（4）操控制功能(5)安全监视功能(6)人机联系功能(7)打印功能(8)数据处理与记录功能历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容。(9)谐波分析与监视2.微机保护子系统：变电站综合自动化系统中的微机继电保护主要包括：输电线路保护；电力变压器保护；母线保护；电容器保护；小电流接地系统自动选线；自动重合闸等。3.电压、无功综合控制子系统4.低频减负荷控制及备用电源自动投入子系统5．通信子系统，通信功能包括

站内现场级间的通信和变电站自动化系统与上级调度的通信两部分。变电站综合自动化系统的结构：集中式、分布集中式、分散与集中相结合、全分散式

26，电力系统运行状态：正常状态、警戒状态、紧急状态、崩溃状态、恢复状态。

P159描述直到“就地控制馈线自动化”160页上侧。大家一定注意了。图6-6貌似去年考了，文字

第四篇：电力系统自动化(试卷)

电力系统自动化

一、填空题

1.发电机自并励系统无旋转元件，也称。

2.直流励磁机励磁系统和交流励磁机励磁系统通常有滑环、电刷，其可靠性。

3.4.励磁系统向同步发电机提供励磁电流形式是直流。

5.同步发电机常见的励磁系统有直流励磁机、交流励磁机、静止励磁系统，现代大型机组采用的是静止励磁系统。7.同步发电机并网方式有两种：将未加励磁电流的发电机升速至接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值时进行并网操作属于自同期并列；将发电机组加上励磁电流，在并列条件符合时进行并网操作属于准同期并列。

8.若同步发电机并列的滑差角频率允许值为ωsy =1.5%，则脉动电压周期为

9.同步发电机励磁系统由励磁调节器和励磁功率单元两部分组成。

10.EMS发电计划的功能包括火电计划、水电计划、交换计划、检修计划。

12.自动励磁调节器的强励倍数一般取。

13.差错控制对错误信号进行纠正，可分和两种校验方式。

二、单项选择题

1.同步发电机并列方式包括两种，即（）。

A、半自动准同期并列和手动准同期并列

B、准同期并列和自同期并列

C、全自动准同期并列和手动准同期并列

D、全自动准同期并列和半自动准同期并列

2.发电机并列操作最终的执行机构是（）。

A、断路器B、分段器C、隔离开关D、重合器

3.直流励磁机励磁系统的优点是（）。

A、控制方便

B、是静止的C、无接触磨损

D、电压响应速度快

4.当同步发电机进相运行时，其有功功率和无功功率的特点是（）。

A、从系统吸收有功功率，同时输出无功功率

B、从系统吸收有功功率，同时吸收无功功率

C、向系统输出有功功率，同时输出无功功率

D、向系统输出有功功率，同时吸收无功功率

5.进行预想事故分析时，应采用快速潮流法仿真计算，主要包括（）。

A、直流潮流法、牛顿-拉夫逊法、P-Q分解法

B、交流潮流法、牛顿-拉夫逊法、P-Q分解法

C、直流潮流法、等值网络法、P-Q分解法

D、交流潮流法、等值网络法、P-Q分解法

6.32．自动重合闸装置是将断开的（）重新自动投入的一种自动装置。

A．发电机B．电动机C．变压器D．线路断路器

7.重合器的特点是（）。

A、比普通断路器价格便宜

B、能开断短路电流，不能单独作为主保护开关

C、不能开断短路电流，不能单独作为主保护开关

D、性能与普通断路器相似，但具有多次重合功能

三、名词解释

1.强行励磁

在某些故障情况下，使发电机转子磁场能够迅速增强，达到尽可能高的数值，以补充系 统无功功率确额。

2.等微增准则

运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷称为等微增准则。

3.二次调频

频率的二次调整是通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀门开度调节转速，使调整结束时频率与额定值偏差很小或趋于零。

4.超短期负荷预测

1小时以内的负荷预测为超短期负荷预测，适用于质量控制、安全监视、预防控制。

四、简答题

1.电力系统常用的无功功率电源有哪些？

电力系统常用的无功功率电源：①同步发电机；②同步调相机；③并联电容器；④静止无功补偿器。

2.远程自动抄表系统的组成部分。

远程自动抄表系统的组成部分：①具有自动抄表功能的电能表；②抄表集中器；③抄表交换机；④中央信息处理机。

3.远程自动抄表系统的典型方案。

远程自动抄表系统的典型方案：①总线式抄表系统；②三级网络的远程自动抄表系统；③采用无线电台的远程自动抄表系统；④防止窃电的远程自动抄表系统。

4.简述静止励磁机励磁系统的优缺点。

静止励磁机励磁系统：优点有结构简单、可靠性高、造价低、维护量小；无励磁机，缩

短机组长度，可减少电厂土建造价；直接用可控硅控制转子电压，可获很快的励磁电压响应速度；缺点有保护配合较复杂。

五、计算分析题（15分）

某发电机采用自动准同期并列方式与系统进行并列，系统的参数为已归算到以发电机额定容量为基准的标么值。一次系统的参数为：发电机交轴次暂态电抗Xq''为0.128；系统等值

机组的交轴次暂态电抗与线路之和为0.22；断路器合闸时间为tQF0.4s，它的最大可能

误差时间为tQF的20%；自动并列装置最大误差时间为0.05s；待并发电机允许的冲击电流值为ih''.maxIGE。求允许合闸相角差ey、允许滑差sy与相应的脉动电压周期。

解：

''1）允许合闸相角差ey=2arcsinih.max(Xq+Xx)/2x1.82E"q ''

=2 arcsin2x1x(0.128+0.22)/ 2x1.8x2x1.05

=2 arcsin0.09206=10.56（°）=0.184(rad)

2）ΔtQF=0.4x0.2=0.08s

Δtc=0.05s

允许滑差sy=ey/(ΔtQF+Δtc)= 0.184/(0.08+0.05)=1.42 rad/s

3)Ts=2π/sy=2π/1.42=4.42s

第五篇：电力系统自动化答案

一、选择题：

1、联合运行电网中，各区域电网的AGC功能可保证电网____C__的稳定。

A.区域网内的频率B.区域电网间的交换功率

C.区域电网内频率和区域电网间交换功率

D.区域电网内的电压和频率

2、不良数据是指__C___。

A.数据不确B.数据丢失

C.数据错误D.以上都是

3、随开关状态变化的电网模型是_C___。

A.节点模型B.物理模型

C.计算模型D.网络模型

4、DMS包括下面内容___D___。

A.配电网SCADAB.DA

C.AM/FM/GISD.ABC都是

5、理想灭磁时转子绕组电流是按__A__衰减。

A直线 B.指数曲线 C.先直线后指数曲线 D.先指数曲线后直线

6、适用于互联电力系统频率调节的方法 __C___。

A.主导发电机法B.积差调频法

C.分区调频法D.ACE

7．发电机组并入电网后，应能迅速进入______状态，其暂态过程要______，以减小对电力系统的扰动。（C）

A异步运行，短B异步运行，长

C同步运行，短D同步运行，长

8．并列点两侧仅有电压幅值差存在时仍会导致主要为______的冲击电流，其值与电压差成_____。（B）

A有功电流分量，正比B无功电流分量，正比

C有功电流分量，反比D 无功电流分量反比

9．由于励磁控制系统具有惯性，在远距离输电系统中会引起____。（D）Ａ进相运行 Ｂ高频振荡 Ｃ欠励状态 Ｄ低频振荡

10．发电机并列操作中，当相角差较小时，冲击电流主要为______。（A）

A 有功电流分量B 无功电流分量

C 空载电流分量D 短路电流分量

11．励磁顶值电压越_____，允许强励时间越____，对发电机运行越有利。（D）

A 低，短B 低，长C 高，短D高，长

二、填空题：

1.__静止_励磁系统又称_发电机自并励_系统，系统中发电机的励磁电源不用励磁机。

2.电力系统自动化主要包括_电力系统调度自动化_、_电厂动力机械自动化_、_变电站自动化_、和_电力系统装置自动化_等方面。

3.励磁顶值电压是励磁功率单元在_发电机电压过低（强励）_时可能提供的最高输出电压值。

4.自动装置正常工作，除了必须要有硬件外，还需要_软件_。

5.同步发电机组并列操作过程中，并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能__小__，其瞬时最大值一般不超过__1~2_倍的额定电流。

6.当电网频率50HZ，滑差频率0.1HZ时，则待并列发电机频率为_50.1 或 49.9_HZ。

7.同步发电机甩负荷时灭磁的方法有_逆变灭磁_、_串联电阻灭磁_、_电弧灭磁_，等

三、改错题：

1．SCADA是电网调度自动化系统基础设备，它们安装于各变 电所或发电厂内，是电网调度自动化啊、系统在基层的耳目和手脚。

“SCADA”改“RTU”

2．电力线载波通信是利用架空输电线路的架空地线作为信息传输的媒介。

“架空地线”改“三相线路”

3．UG,Ux的两个方波信号接到异或门,当两个方波输入电平相同时,异或门的输出为高电平,用于控制可编程定时计数器的计数时间.“高电平”改“低电平”

4．SCADA系统在发电厂变电所的设备,又称为远方EMS。

远方“EMS”改“RTU”

5．为了使信号被采样后不失真，采样频率不小于10倍输入信号的最高频率，这是采样定理的要求。

“10倍”改“2倍”

四、简答题

1．举例说明电力系统自动装置的“自动调节”和“自动控制”有什么不同。（p4）

答：自动调节：主要有同步发电机自动励磁控制和电力系统自动调频

自动控制：同步发电机自动并列装置、自动解列装置、电力系统继电保护装置、自

动低频减载装置、自动重合闸、水轮发电机地频自启动、事故切机、备

用电源自动投入装置

2．简述同步发电机组并列时应遵循的原则。（p8）

答：原则：（1）冲击电流不超多允许值，且尽可能小，不超过1~2倍的额定电流

（2）并列后应尽能迅速进去同步运行，暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动

3．简述同步发电机的励磁系统两个组成部分及各部分的作用。（p28）

答：组成部分：励磁功率单元，自动励磁调节器

作用：励磁功率单元是产生发电机励磁电流

自动励磁调节器是根据发电机电压和电流的变化以及其他输入信号，按事先

确定的调节准则控制励磁功率单元输出电流的自动装置

4．恒定越前时间自动准同期装置需要整定哪些参数？如何整定？（p15）

答：（1）越前时间越前时间的大小由并列断路器的合闸动作时间

控制延时tQF和装置合闸回路tc决定tYJtQFtC

（2）允许电业偏差并列式允许电压偏差与待并发电机及系统承受冲击的能力有关。允许电压偏差一般定为并列点额定电压的5％~10％

（3）允许滑差角频率在时间误差一定的条件下，并列合闸相角差e与滑差频率

成正比。设已知发电机组允许合闸相角s，最大允许滑差角频率eyeytQFtc式中tQF、tC为断路器合闸时间、并列装置合闸控制时间的误差

5．论述同步发电机无刷励磁系统的主要特点。(P38)

答：特点：（1）解决了巨型机组励磁电流引入转子绕组的技术困难，为制造巨型机组提供了技术保证。

（2）取消了滑环和碳刷，维护量小，点机的绝缘寿命更长

（3）由励磁机独立供电励磁，励磁不受电网干扰，且无刷环磨损之忧，所以可靠性高。

（4）整流器ZL的元器件是随转子一起转动的，由此英气了一系列技术问题：a、无法实现转子回路直接灭磁；b、无法对励磁回路进行直接测量（如转子电流、电压，转子绝缘等）；c、无法对整流元件的工作情况进行直接监测；d、要求整流器和快速熔断器等有良好的力学能力，能适应告诉旋转的离心力。

6．自动发电控制系统具有哪些基本任务和目标？

答：（1）使全系统的发电出力和负荷功率相匹配；（2）将电力系统的频率偏差调节到零，保持系统频率为额定值；（3）控制区域问联络线交换功率与计划值相等，实现各区域内有功功率的平衡；（4）在区域内各发电长间进行负荷的经济分配。

7．为什么说发电机组应该有一点失灵度？

答：没有失灵度时，系统的微小波动就会使调速器动作，造成调节阀门频繁动作，这是不利的8．请画出发电机无刷励磁系统或发电机自并励系统原理

答

9.“ACE积差”调节法的分区调频方程式为∫（ACE)dt+△Pt=0

即∫（Ki△fi+P1-P2)dt+△Pi=0，请说明上面两式中各个变量的含义。

答：ACE：区域控制功率表





10．有效信息为10010110，对其分别应用奇效验和偶效验方法，分别给出附加效验位，合成发送码字，并画出其相位调制的波形。

答：奇校验：附加校验位：“1”，合成发送码字为：100101101。

偶校验：附加偶验位：“0”，合成发送码字为：100101100

11．电力系统的运行状态一般可划分为哪几种？并给出各个状态的主要特征。

答：（1）正常运行状态电力系统能以质量合格的电能满足负荷的用电需求

（2）警戒状态电力系统运行的各种等式和不等式约束条件均能满足，仍能向用户供应质量合格的电能。

（3）紧急状态某些不等式约束条件遭到破坏，系统电压或频率超过或低于允许值等。这事的等式约束条件仍能得到满足，系统中发电机仍能继续同步运行，可不切除负荷。

（4）系统崩溃 将并联运行的电力系统解列成几个子系统，解列成的各个子系统中等式及不等式约束条件遭到破坏。

（5）恢复状态 待电力系统大体稳定下来后，如果仍有部分设备运行于额定能力范围之内，或者若干设备已重新启动，则电力系统可进入恢复状态。

12．什么是电力系统状态估计？列出三节点网络功率量状态估计的分析步骤。

答：电力系统状态估计是电力系统高级估计原理的一个算法模块，它针对SCADA实时数据的这些缺陷，依据状态估计原理进行分析计算，能够把不齐全的数据填平补充，不精确地数据“去粗取精”，同时找出错误的数据“去伪存真”，使整个数据系统和谐严密，质量和可靠性得到提高。

P：联络线净交换功率 ik：频率偏差因子 iPtie.i.a：a区负荷功率 Ptie.i.s：供a区的发电功率