《电力系统自动装置》复习思考题参考答案(1—3章)

《电力系统自动装置》复习思考题答案（第一、二章）

绪论 复习思考题
1、 简述电力系统自动装置的作用。
答：电力系统自动装置是保证电力系统安全运行、稳定运行、经济运行和避免电力系统发生大面积故障的自动控制保护装置。

2、 电力系统自动装置有哪些功能？
答：电力系统自动装置的功能主要有：
（1）配合继电保护装置提高供电的可靠性；
（2）保障电网的安全运行，防止故障的进一步扩大；
（3）保证电能质量，使电力系统稳定运行和经济运行。

3、 电力系统自动装置有哪些类型？
答：电力系统自动装置有自动操作型和自动调节型。而自动操作型又可分为正常操作型和反事故操作型。

第一章 复习思考题
1、AAT装置有何用途？
答：备用电源和设备自动投入装置的作用是在当工作电源因故障被断开后，能自动、迅速地将备用电源或设备投入工作或将用户切换到备用电源上，使负荷不至于停电的一种自动装置，保证用户供电的可靠性和电力系统安全运行。

2、对AAT装置有哪些基本要求？
答：AAT装置应满足以下基本要求：
(1) 保证工作电源或设备断开后，备用电源或设备才能投入；
(2) 工作母线突然失压时AAT应能动作；
(3) AAT装置应保证只动作一次；
(4) 发电厂用AAT装置运行方式应灵活；
(5) 应校验AAT动作时备用电源过负荷情况；
(6) 备用电源投于故障时应使其保护加速动作；
(7) AAT装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。

3、为什么要求AAT装置只能动作一次？
答：当工作母线发生持续性短路故障或引出线上发生未被出线断路器断开的持续性故障时，备用电源或设备第一次投入后，由于故障仍然存在，继电保护装置动作，将备用电压或设备断开。此后，不允许再次投入备用电压或设备，以免对系统造成不必要的冲击，因此，AAT装置只能动作一次。

4、简述明备用和暗备用的含义。
答：明备用方式是指备用电源在正常情况下不运行，处于停电备用状态，只有在工作电源发生故障时才投入运行的备用方式。
暗备用方式是指两个电源平时都作为工作电源各带一部分自用负荷且均保留有一定的备用容量，当一个电源发生故障时，另一个电源承担全部负荷的运行方式。

5、指出图1-1中AAT装置典型一次接线属哪种备用方式，故障时如何将备用电源投入？
答：图1-1中（a）、(b)、(d) 一次接线属明备用方式，（c）、(e)、(f) 一次接线属暗备用方式。故障时的动作过程如下：
（1）图1-1（a）中，T1为工作变压器，T0为备用变压器，1QF-4QF为断路器。
正常情况下，断路器1QF、2QF闭合，T1投入运行；3QF

、4QF断开，T0不投入运行，工作母线由T1供电。
故障情况时，如T1发生故障，T1的继电保护动作，使1QF、2QF断开，然后AAT装置动作将3QF、4QF迅速闭合，使工作母线的用户由备用变压器T0重新恢复供电。
（2）图1-1（b）中，T1、T2为工作变压器，T0为备用变压器，1QF-7QF为断路器。
正常情况下，断路器1QF、2QF闭合，T1投入运行；6QF、7QF闭合，T2投入运行；3QF、4QF、5QF断开，T0不投入运行。母线Ⅰ由T1供电，母线Ⅱ由T2供电。
故障情况时，如T1发生故障，T1的继电保护动作，使1QF、2QF断开，然后AAT装置动作将3QF、4QF迅速闭合，使母线Ⅰ的用户由备用变压器T0重新恢复供电。如T2发生故障，T2的继电保护动作，使6QF、7QF断开，然后AAT装置动作将3QF、5QF迅速闭合，使母线Ⅱ的用户由备用变压器T0重新恢复供电。
　（3）图（d）中，工作母线和备用母线每组有两个断路器。
正常情况下，备用母线上的所有都断路器断开，由工作母线及工作母线断路器进行供电。故障情况时，对应故障工作母线的断路器断开，对应的备用母线的断路器闭合，使故障线路恢复供电。
　（4）图（c）中，T1、T2为工作变压器（互为备用变压器），1QF-5QF为断路器。其中3QF为分段断路器。
正常情况下，断路器1QF、2QF闭合，T1投入运行；4QF、5QF闭合，T2投入运行；3QF断开。母线Ⅰ由T1供电，母线Ⅱ由T2供电（与图b相似）。
故障情况时，如T1发生故障，T1的继电保护动作，使1QF、2QF断开，然后AAT装置动作将3QF迅速闭合，使母线Ⅰ的用户由T2供电。（T2发生故障的动作过程类似）
　（5）图（e）中，正常情况下，1QF、2QF、4QF、5QF闭合，分段断路器3QF断开，母线Ⅰ、母线Ⅱ分别由L-1和L-2供电。故障情况时，如L-1发生故障，继电保护动作将1QF、2QF断开，AAT将3QF迅速闭合，母线Ⅰ的用户由L-2恢复供电。
　（6）图（f）中的接线主要应用在中小容量发电厂和变电所，高压则为内桥接线（3QF为桥接断路器），正常情况下两条线路和两台变压器同时运行，1QF、2QF闭合，3QF断开。故障情况时，1QF或2QF断开，3QF内桥断路器自动投入。
　
6、AAT装置有哪两部分组成？各有什么作用？
答：AAT装置由低压起动和自动合闸两部分组成。
低压起动部分的作用是：当母线因各种原因失去电压时，断开工作电源。
自动合闸部分的作用是：在工作电源断路器断开后，将备用电源断路器投入。

7、试简述图1-2中AAT装置的工作原理和接线特点。
答：（详细见课本P.6，AAT装置的工作原理可分以下4种情形分析：（1）正常时AAT装置时的情形；（2）变压器T1故障时的情形；（3）1QF误跳时的情形；（

4）工作电源失压时的情形。AAT装置的接线特点主要有3点）

8、 AAT装置低电压起动时间继电器的动作时间值如何整定？为什么？
答：当系统发生使低电压继电器动作的短路故障时，低电压起动时间继电器的动作时间值应满足。主要是为了为保证AAT装置的选择性，应先由系统的继电保护切除故障而不应使AAT装置起动，避免备用电源自动投入装置误动作。

9、 AAT装置中的闭锁继电器延时返回时间值应如何整定？为什么？
答：AAT装置中的闭锁继电器延时返回时间值应满足＜＜2。这是因为闭锁继电器延时返回时间值决定AAT装置的动作次数，要保证AAT装置只动作一次，闭锁继电器（1KM）延时返回时间值既要大于3QF或4QF的合闸时间，又要小于3QF或4QF两倍的合闸时间，以免两次合闸。

10、AAT动作时间一般是越短越好，但应考虑哪些因素？
答：AAT动作时间一般是越短越好，但应考虑以下因素：①电动机自起动的问题。当工作母线上装有高压大容量电动机时，工作母线停电后因电动机反送电，使工作母线残压较高，若AAT装置动作时间太短，会产生较大的冲击电流和冲击力矩，损坏电气设备。②故障点的去游离时间的问题。故障点发生短路故障时会产生电弧，须考虑故障点的去游离时间（电弧熄灭），以确保备用电源自动投入装置动作成功。因此，AAT装置的动作速度应保证在躲过电弧去游离时间的前提下，尽可能快地投入备用电源。③与线路保护的配合的问题。当馈电线外部故障时，由线路保护切除故障，因此，AAT装置的动作时间应与线路保护的配合，避免越级跳闸。

11、微机备自投有哪几种应用方式？
答：微机备自投主要有三种应用方式：进线备自投方式、桥开关备自投方式和低压母线分段备自投方式。

12、并联切换和串联切换的含义是什么？他们有何优缺点？
答：并联切换指的是切换时工作电源和备用电源是短时并联运行的。其优点是保证厂用电连续供给，缺点是并联期间短路容量增大，对断路器的断流容量有一定要求。切换时要注意两电源之间的差拍电压和相角差。串联切换也称为断电切换，指的是一个电源切换后才允许投入另一个电源，其优点是断路器的断流容量较小，缺点是断电时间较长。（优缺点与并联切换相反）

13、什么叫快速切换？厂用电快速切换有何优点？
答：快速切换是指在厂用电母线的电动机反馈电压（即母线残压）与投入电源电压的相角差还没有达到电动机允许承受的合闸冲击电流前合上备用电源。厂用电快速切换的优点是合闸时的冲击电流在安全值内，且厂用电失电时间短，保证了厂用电的正常运行

。


第二章 复习思考题
1. 什么是自动重合闸？输电线路装置自动重合闸的作用是什么？
答：当断路器由继电保护动作或其它非人工操作而跳闸后，能够自动的将断路器重新合闸的自动装置称为自动重合闸。
输电线路装置自动重合闸的作用：（1）提高供电的可靠性，减少线路停电的次数；（2）提高电力系统并列运行的稳定性，提高输电线路的传输容量；（3）纠正断路器误动；（4）与继电保护相配合，可加速切除故障。

2. 试述自动重合闸应满足的基本要求。
答：自动重合闸应满足的基本要求如下：
（1）采用控制开关位置与断路器位置不对应方式起动。
（2）手动跳闸或通过遥控装置跳闸，或手动合闸于故障线路时，继电保护把断路器断开后，重合闸不应动作。
（3）重合闸的动作次数应符合预先的规定。
（4）重合闸动作后能自动复归，准备好再次动作。
（5）能与继电保护动作配合，加速保护动作（前加速或后加速保护）。
（6）当断路器处于不正常状态而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。

3. 重合闸重合于永久性故障上，对电力系统有什么不利影响？
答：当重合于永久性故障时，会使电力系统再一次受到故障冲击，对系统稳定运行不利，可能会引起电力系统的振荡,降低系统稳定性。另外，由于在很短时间内断路器要连续两次切断短路电流，从而使断路器的工作条件变得恶化。

4. 自动重合闸的启动方式有哪两种？各有什么优缺点？
答：重合闸的启动方式通常有由不对应启动和保护启动两种。
不对应启动方式的优点是简单可靠，可纠正断路器误碰或误跳，提高供电的可靠性和系统运行的稳定性。缺点是当断路器的辅助接点接触不良时，不对应启动方式将失败。
保护启动方式的优点是可纠正继电保护误动作引起的误跳闸。缺点是不能纠正断路器的误动。

5. 根据图2-1所示的重合闸装置原理接线图，试说明当线路发生永久性故障时，重合闸装置如何保证只重合一次？
答：（详细见课本P.28 （3） ）

6. 输电线重合闸有哪些闭锁条件？
答：（见课本P.31）输电线重合闸闭锁主要有以下几个条件：（1）手动跳闸或通过遥控装置跳闸时。（当手动跳闸时，如果合到的是故障线路，保护会立即动作将断路器跳闸，此时重合闸不允许启动。）（2）闭锁重合闸的装置动作时。（如母线差动保护、变压器保护、按频率自动减负荷装置等动作。）（3）检线路无压或检同期不成功时。（4）短路器液（气）压操动机构的液（气）压降低到不允许合闸的程度，或断路器弹簧操动结构的弹簧未储能时。

（5）断路器控制回路断线时。（6）重合闸未投时。

7. 什么是重合闸复归时间？整定时应考虑哪些因素？
答：重合闸复归时间就是从一次重合结束到下一次允许重合之间所需的最短间隔时间（在电气式重合闸中即电容C上电压从零充到KRC电压线圈动作电压所需的时间）。
复归时间的整定需考虑以下两个方面因素：（1）重合到永久性故障时，由动作时间最长的保护切除故障，重合闸不应再动作；（2）保证断路器切断能力的恢复，重合成功后，复归时间不小于断路器第二个"跳闸--合闸"的间隔时间。

8. 双电源线路上采用自动重合闸装置时，需要考虑哪些特殊问题？为什么？
答：在双电源线路上采用自动重合闸装置时，必须考虑两个特殊的问题，即故障点断电时间问题和同步问题。
对于故障点断电时间问题，因为当线路发生故障时，线路两侧的继电保护可能以不同的时限跳开两侧的断路器，这种情况下只有两侧的断路器都跳开后，故障点才完全断电，所以重合闸应加较长的延时,即考虑要故障点断电时间问题。
对于同步时间问题，因为当线路发生故障，两侧断路器跳闸后，线路两侧电源之间电动势夹角摆开，甚至有可能失去同步。所以，后重合侧重合时应考虑是否允许非同步合闸和进行同步检定的问题。

9. 在检无压和检同步三相自动重合闸中，当处于下列情况会出现什么问题？
（1）线路两侧检无压均投入。
（2）线路两侧仅一侧检同步投入。
答：（1）在检无压和检同步三相自动重合闸中，当线路两侧检无压均投入时，会造成非同步重合闸，从而产生较大的冲击电流。因此，线路两侧的无电压检定是不允许同时投入。
（2）在检无压和检同步三相自动重合闸中，当线路两侧仅一侧检同步投入时，否则断路器闭合瞬间可能在系统中产生冲击电流，或在断路器闭合后系统产生振荡。因此，同步检定不能只投入某一侧，必须是线路两侧的同步检定都投入。

10. 什么是非同步自动重合闸？其有何特点？
答：非同步自动重合闸是指当输电线路发生故障时，两侧断路器跳闸后，不管两侧电源是否同步就进行自动重合，合闸后由系统将两侧电源拉入同步。
采非同步自动重合闸时电气设备可能要受到较大的电流冲击，所以应校验非同步重合闸时可能产生最大冲击电流，该电流应不超过规定的允许值。当然，采用这种方式重合时也可能引起系统振荡，应予以考虑其不良影响并采取相应的补救措施。

11. 双侧电源线路非同步自动重合闸方式有哪两种？各有何优缺点？
答：双侧电源线路非同步自动重合闸方式有

两种：按顺序投入线路两侧断路器方式和不按顺序投入线路两侧断路器方式。
按顺序投入线路两侧断路器方式的优点：在永久性故障情况下、后重合侧不会重合，避免了再一次给系统带来冲击。缺点：后重合侧重合时，要确认先重合侧已重合，即必须在线路有电压情况下进行，整个重合闸时间较长，线路恢复供电的时间也较长。另外，在线路侧必须装设电压互感器或电压抽取装置，增加了设备投资。
不按顺序投入线路两侧断路器方式的优点：接线简单，不需装设线路电压互感器，系统恢复并列运行快，可提高供电可靠性。缺点：在永久性故障时，线路两侧均要重合一次，会给系统带来两次冲击。

12. 试述检定同步的工作原理。
答：（见课本P.37）同步检定方法主要有利用程序计算的方法检定同步和同步检定继电器检定同步，两种方法检定同步的基本原理是相似的。以同步检定继电器检定同步为例，其检定同步的工作原理如下：当两侧电源电压大小不相等或相位不相同时，同步检定继电器铁芯中的合成磁通不等于零，在电磁力矩的作用下，继电器触点打开，断开重合闸启动回路；当两侧电源满足同步条件时，同步检定继电器的触点闭合，接通重合闸启动回路。
13. 什么是重合闸前加速保护？什么是重合闸后加速保护？各具有什么优点？
答：重合闸前加速保护是指当线路上发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性瞬时动作跳闸，而后借助自动重合闸来纠正这种非选择性动作。
自动重合闸后加速是指当线路发生故障时，首先保护有选择性动作切除故障，重合闸进行一次重合。若重合于瞬时性故障，则线路恢复供电；如果重合于永久性故障上，则保护装置加速动作，瞬时切除故障。
前加速保护的优点：（1） 能快速地切除瞬时性故障。（2）使瞬时性故障不至于发展成永久性故障．从而提高重合闸的成功率。（3）使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。
前加速保护的缺点：（1） 断路器1QF的工作条件恶劣，动作次数增多。（2）对永久性故障，故障切除时间可能很长。（3）如果重合闸或断路器1QF拒绝合闸，将扩大停电范围
后加速保护的的优点：（1）第一次有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。（2）保证永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的。（3）和前加速保护相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制。
后加速保护的的缺点：（1）每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比较为复杂。（2）第一次切除故障可能带有延时。

14. 什么是综合重合闸？综合重合闸装置

能实现哪几种重合闸方式？
答：在设计线路重合闸装置时，把单相重合闸和三相重合闸综合在一起考虑，即当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式，而发生相间短路时，采用三相重合闸方式，综合这两种重合闸方式的装置，称为综合重合闸装置。
综合重合闸可实现四种重合闸方式：综合重合闸方式、单相重合闸方式、三相重合闸方式、停用方式（直跳方式）。

15. 与三相重合闸比较，综合重合闸有哪些特殊问题需要考虑？
答：（见课本P.43-45）综合重合闸需要考虑的特殊问题：（1）综合重合闸的启动方式；（2）综合重合闸的选相问题；（3）一次重合闸的实现及微机模拟方法；（4）单相重合闸与三相重合闸的动作时限；（5）非全相运行对继电保护及其他方面的影响；（6）综合重合闸的同期方式；（7）分相后加速回路；（8）应适应断路器性能的要求。

第三章 复习思考题
1. 何谓并列？发电机并列操作应遵循哪原则？
答：电力系统并列操作一般是指两个交流电源在满足一定条件下的互联操作，也叫同步操作、同期操作或并网。
并列的原则是：(1)并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规定的允许值；(2)并列后，发电机应能迅速进入同步运行。

2. 并列的方法有哪两种？各有何特点？
答：并列的方法有准同步并列和自同步并列两种。准同步并列的优点是并列时产生的冲击电流较小，不会使系统电压降低，并列后容易拉入同步。自同步并列的优点是操作简单、并列速度快，在系统发生故障、频率波动较大时，发电机组仍能并列操作并迅速投入电网运行，可避免故障扩大，有利于处理系统事故。

3. 准同期自动并列的三个条件是什么？并列时如果不满足这些条件会有何后果？
答：并列条件应为： (1)发电机电压和系统电压的幅值相同； (3)发电机电压和系统电压的相位相同，即相角差为0； (2)发电机电压和系统电压的频率相同。
不满足条件(1)时，会产生无功分量的冲击电流。冲击电流的电动力会对发电机绕组产生影响，当电动力较大时，有可能引起发电机绕组的端部变形；不满足条件(2)时，产生有功分量的冲击电流，合闸后发电机与电网间立刻交换有功功率，使机组转轴受到突然冲击，这对机组和电网运行都是不利的；不满足条件(3)时，断路器两侧出现脉动电压，如果发出合闸命令的时刻不恰当，就有可能在相角差较大时合闸，从而引起较大的冲击电流。此外，如果在频率差较大时并列，频率较高的一方在合闸瞬间会将多余的动能传递给频率低的一方，即使合闸时的相角差不大，当传

递能量过大时，待并发电机需经历一个暂态过程才能拉人同步运行，严重时甚至导致失步。

4. 准同期自动并列的实际条件是什么？
答：(1)待并发电机电压幅值与系统电压幅值应接近相等，误差不应超过±(5％~l0％)的额定电压；(2)待并发电机频率与系统频率应接近相等，误差不应超过±(0.2％~0.5％)的额定频率；(3)并列断路器触头应在发电机电压与系统电压相位差接近零度时刚好接通。合闸瞬间相位差一般不应超过±10°。

5. 何谓滑差？何谓滑差频率？何谓滑差周期？它们之间有何关系？
答：待并发电机和系统间的角频率差称为滑差角频率，简称滑差。待并发电机和系统间的频率差称为滑差频率；滑差电压从0~2π变化的一个周期称为滑差周期。的长短反应了待并发电机和系统间的频差大小。短表示频差大；反之长表示频差小。滑差周期与滑差和滑差频率的关系为：
6. 什么叫同步点？
答：电力系统中把可以进行并列操作的断路器称为同步点。

7. 同频并网和差频并网的特征是什么？
答：同频并网的特征是：并列前同步点断路器两侧电源已存在电气联系，电压可能不同，但频率相同，且存在一个固定的相角差。
差频并网的特征是：在并网之前，同步点断路器两侧是没有电气联系的两个独立的系统，它们在并列前往往不是同步的，存在频率差、电压差。

8. 自动准同期装置主要由哪三大部分组成？各部分的主要作用是什么？
答：自动准同步并列装置主要由合闸信号控制单元、频率差控制单元、电压差控制单元三大部分组成。
合闸信号控制单元的作用是检查并列条件是否满足，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时相角差接近于零或控制在允许范围以内。只要这三个同步条件中有一个不满足要求，就闭锁合闸。
频差控制单元的作用是当频率条件不满足要求时，进行频率的调整。当发电机频率高于系统频率时，发减速命令；当发电机频率低于系统频率时，发增速命令。
电压差控制单元的作用是当电压条件不满足要求时，进行电压的调整。当发电机电压高于系统电压时，发降压命令；当发电机电压低于系统电压时，发增压命令。

9. 什么叫整步电压？整步电压有何特点？
答：将脉动电压中频率较高的部分滤掉，得到脉动电压的包络线，并经整流后，得到脉动电压的包络线的下半部分，这是一个包含同步信息量的电压，称之为整步电压。
整步电压的特点是：(1)整步电压随相角差

δ周期变化；(2)整步电压随时间t周期变化，当δ从0°~360°变化一个周期时，脉动电压也变化一个周期，也是整步电压的周期；(3)整步电压的最低点反映了电压差的大小。

10. 何谓恒定越前时间？何谓恒定越前相角？
答：在恒定越前时间式准同步并列装置中，并列装置在δ=0°之前提前一个不随频差、压差而变化的时间发出合闸命令，该越前时间称为恒定越前时间。
在恒定越前相角式准同步并列装置中，并列装置在相角差δ=0°之前一个固定的相角下发合闸命令，该越前相角称为恒定越前相角。

11. 并列操作时，如断路器的主触头不在δ= 0时刻闭合会出现什么情况？准同期并列装置是如何保证断路器的主触头在δ= 0的时刻闭合？
答：并列操作时，如断路器的主触头不在δ= 0时刻闭合会产生的冲击电流。并列时相角差δ越大(0°~180°范围内)，产生的冲击电流也越大，δ=180°时，冲击电流最大。
通过合闸信号控制单元检查并列条件是否满足，若并列条件满足时，在δ=0之前以恒定越前时间提前发出合闸命令，使并列断路器的主触头接通时的相角差δ=0。

12. 并列断路器合闸脉冲的越前时间应怎样考虑？
答：越前时间应包括从发合闸脉冲起到断路器主触头闭合止，中间所有元件的动作时间之和，即tYJ=tc+tQF ，这样可保证断路器主触头闭合瞬间δ=0°。由于tQF>>tc ，越前时间通常也可取断路器的动作时间作为整定值，越前时间一经整定就不再改变。

13. 简述微机自动并列装置同步条件检定的原理。
答：（详细见课本P65的2.频差、相角差鉴别电路和3.压差鉴别电路两部分）

14. ZZQ-5型自动准同步装置由哪些部分组成？各部分的的作用是什么？
答：由合闸、调频、调压和电源几部分组成。合闸部分的作用是自动检测待并发电机和系统间频率差、电压差是否满足并列要求；调频部分的作用是鉴别频率方向，发出调速脉冲；调压部分的作用是鉴别压差大小和方向；电源部分作用是从系统侧获取电源，提供各种稳定的直流电压。

15. ZZQ-5型自动准同步装置的频差单元是如何判断并列时的频差是否符合要求的？
答：是利用比较越前时间脉冲和越前相角脉冲发出的先后次序来进行频差大小是否在规定范围内的。