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四川大学热能与动力工程
水电站自动化复习资料
1、水电站在电力系统中的作用是什么?
答：①发电；②担负系统的调频、调峰任务；③担负系统的事故备用容量。 2、什么是备用容量，按用途可分为哪几种？
答：备用容量是指系统的电源容量大于发电负荷的部分。
按用途不同，备用容量包括负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。 3、衡量电能质量的两个重要指标是什么，且两个指标稳定与否分别取决于什么？ 答：电压和频率；电压稳定与否取决于系统无功功率是否平衡；频率稳定与否取决于系统有功功率是否平衡。
4、系统频率波动的根本原因是什么？
答：计划外负荷是系统频率波动的根本原因。 5、水电站自动化的目的是什么？
答：①提高工作的可靠性；②保证电能质量；③提高运行的经济性；④提高劳动生产率。 6、水电站计算机的控制方式有哪些，控制方式的类型有哪些？ 答：控制方式：①数据采集和处理；②运行指导；③监督控制。
控制方式的类型：①集中控制类型：整个电站采用一台（或几台）电子计算机进行控制的方式；②分布控制类型：将整个电站的控制功能分成两级，即全站管理级和单元控制级。
7、什么是水轮发电机的并列（也叫同期），并列的方式有哪些？
答：①并列是指系统中各发电机转子以相同的电角速度旋转，各发电机转子间的相角差不超过允许的极限值，且发电机出口的折算电压近似相等。
②并列的方式有准同期和自同期。 8、准同期和自同期的概念及其使用条件？
答：①准同期是将未投入系统的发电机加上励磁，并调节其电压和频率，在满足并列条件(即电压和频率与系统相等、相位相同)时将发电机投入系统。
②自同期是将未励磁而转速接近同步转速的发电机投入系统，并立即(或经一定时间)加上励磁。
③准同期是水轮发电机正常时采用的并列方式；自同期是在系统发生事故时主要采用的并列方式。
9、同期点、同期电压和脉动电压的概念？
答：①同期点：为了实现与系统的并列运行，水电站必须有一部分断路器由同期装置来进行并列操作(即同期合闸)，这些用于同期并列的断路器，即称为同期点。
②同期电压：采用准同期方式并列时，需比较待并发电机与系统电压的数值、频率和相位。为此，需将待并发电机和系统的电压引至同期装置，以便进行比较判断。引入同期装置的电压称为同期电压。③脉动电压：待并发电机电压与系统电压间的电压差。 10、准同期并列的理想条件和实际条件分别是什么？
答：①理想条件：待并发电机电压与系统电压数值相等；频率相等；在投入发电机瞬间，电压间的瞬时相位差为零。
②实际条件：待并发电机电压与系统电压的数值差不应超过额定电压的5%～10%；相位差一般不超过10o；频率差不超过额定值的0.2%～0.5%，即0.1～0.25Hz。 11、自同期并列的条件是什么？
答：为了将水轮发电机安全迅速地拉入同步，除应选择好起动特性，以限制投入时的加速度外，还必须检查待并发电机电压(剩磁感应电压)和系统电压间的频率差，以便在允
这是我们的最后一门必修课，在此可以画上一个句号了，剩下的时间，希望大家好好复习，尽量一次过。
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许的滑差率范围内(正常时为2％～3％，事故时可达10％)将发电机投入系统。此外，发电机的转子回路不能为开路，否则，合闸瞬间在转子绕组上感应出的高电压，可能危害其绝缘。
12、什么是励磁电流？
答：同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场，而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。 13、励磁方式的概念及其类型？
答：①励磁方式：指发电机获得励磁电流的方式(即励磁电源的供给方式)。
②励磁方式的类型：由直流发电机供电的励磁方式；由交流励磁机供电的励磁方式（又称他励静止励磁）；无励磁机的励磁方式（又称自励式静止励磁）。 14、什么是他励发电机和自励发电机？
答：他励发电机：从其他电源获得励磁电流的发电机。 自励发电机：从自身获得励磁电流的发电机。 15、发电机的电压调节特性？
答：设Xd?Xq，则在励磁电流Igs,ex作用下，发电机定子绕组的感应电势Ed和端电压Ug及负荷电流Ig之间满足如下关系：
???Ed?Ug?jIgXd
式中：Xd为发电机纵轴同步电抗。
由相量图可得： Edcos??Ug?IrXd 式中：?为Ed和Ug间的相位差，Ir为发电机的无功电流。 正常情况下，由于?很小，cos??1，故可近似认为
Ed?Ug?IrXd
上式说明，无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因。当励磁电流不变时，Ir越大，Ug下降越多，故发电机的电压调节特性是一条下倾的曲线。
16、调节发电机的励磁电流对电力系统的稳定运行有什么影响？
答：当发电机单机运行时，通过调节发电机的励磁电流来调节发电机的端电压，维持电压稳定，当电力系统中有多台发电机并联运行时，通过调节励磁电流来合理分配并联运行发电机组间的无功功率，从而提高电力系统的静态和动态稳定性，提高输电线路的传输能力。
17、静态稳定、暂态稳定、动态稳定的概念？
答：①静态稳定：电力系统遭受微小扰动，运行参数离开正常平衡工作状态后，能够自动恢复到原来运行状态的能力。
②暂态稳定：系统在遭受短时间大扰动后，在第一个摇摆周期内，各同步发电机保持同步运行而不失步，并过渡到新的稳定运行状态的能力。
③动态稳定：系统在受到某些大扰动后，在较长期过程中保持或恢复发电机同步运行，由衰减的同步振荡过渡到稳定运行状态的能力。
18、在系统发生大扰动时，快速增大发电机的励磁电流，对暂态稳定有何影响？ 答：当系统发生短路时，由于连接发电机和系统的等值阻抗增大，故功角特性曲线降低。此时，若快速增大发电机的励磁电流，则功角特性曲线将得到相应提高，这样既减小了加速面积，又增加了减速面积，因此，对提高系统的暂态稳定是非常有利的。 19、什么是强行励磁，什么是强行减磁，为什么要设置强行励磁？
答：①强行励磁：电力系统发生短路故障时，为提高电力系统稳定性，迅速将发电机的
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励磁电流加大到顶值。
②强行减磁：当发电机电压上升到过电压继电器整定值时，过电压继电器动作，将附加电阻接入励磁机励磁回路，使发电机减磁，从而使发电机定子回路不会产生危险的过电压。
③设置强行励磁的原因：保证电力系统稳定运行，缩短电力系统短路故障切除后母线电压的恢复时间，有助于继电保护的正确动作，有助于用户电动机的自起动过程。 20、什么是AVR，以及AVR的类型？
答：AVR是指自动调节励磁装置，即用于调节发电机励磁电流的自动装置。
自动调节励磁装置的类型有：①机电型：通过改变励磁机励磁回路的电阻，来调节发电机的励磁电流；②电磁型：通过改变励磁机的附加励磁电流，来调节发电机的励磁电流；③半导体型：通过改变可控硅的导通角，来调节发电机的励磁电流；④微机型（又称数字型）。
21、一次调频、二次调频的类型分别有哪些？
答：①一次调频：利用机组调速器进行一次调节，分为有差调节和无差调节。②二次调频：利用调频器进行二次调节，分为虚有差法、虚无差法和积差调节法。 22、负荷的最优分配指什么？
答：负荷的最优分配，在完全由水电站组成的系统中，是指在满足负荷所需出力的条件下，水能消耗最少的负荷分配方式；在由纯火电机组组成的系统中，是指在满足负荷所需出力的条件下，燃料消耗最少的负荷分配方式；在由水、火电机组组成的混合系统中，是指在一定时间内，在来水量一定的条件下，根据水库的调节性能和给定的负荷出力，使系统燃料消耗最少而又能满足系统负荷要求的分配方式。 23、并列运行机组的最优组合指什么？
答：所谓并列运行机组的最优组合，是指在给定电站负荷的情况下，按什么顺序投入机组和确定投入的机组数。
24、根据机组不同的转速值，转速信号器相应发出哪些命令和信号？
答：①当机组转速达到额定转速的140％时，发出飞逸信号，命令机组事故紧急停机，并关闭进水闸门；②当机组转速达到额定转速的115％时，发出过速信号使过速保护装置动作，命令机组事故停机；③在以自同期方式的并列过程中，当转速上升到额定转速的98％时，发出自同期信号，使发电机断路器合闸，机组并入系统；④停机过程中，当转速下降到额定转速的35％时，发出制动信号，对机组进行刹车；⑤当转速上升到额定转速的80％时，电调投入。
25、什么是控制电路电气展开图？
答：控制电路电气展开图是指机组的自动控制过程是通过控制回路来表示的，即由参与自动控制的各个元件按照规定的程序连接起来的电气接线图。 26、机组制动系统的工作原理？
+SA1KSTPKAS91KSTP82KSTPQFBV(35%)XGO9YAV1BPBCYAV2YAVo2KTYAVc手动操作保护动作制动投入停机复归时间继电器制动切除停机继电器2KTKST9遥控1KSTP9停机回路
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机组制动系统自动操作接线四川大学热能与动力工程
答：停机时（无论是正常或事故停机）KSTP动作，如果此时没有要求再次起动机组，则KST9动断接点是闭合的。发电机与系统解列时其断路器跳开，QF动断接点接通。当导叶关至全关位置时，XGO9接点闭合，与此同时，发电机转速下降。当转速下降到35%额定转速时，BV（35%）接点闭合，接通YAVo回路，电磁空气阀YAV开启，制动投入，机组转速下降。制动投入后，BP接点闭合，如此时剪断销未被剪断，则起动时间继电器2KT，当停机复归时间（一般为2min左右，由试验确定）到达时，2KT延时动断接点打开。由于1KSTP8自保持的回路断开，使KSTP复归，并使YAVc励磁，故撤除制动，停机过程即告结束。
27、调相压水控制系统工作原理？
+KMP1-KAM1KAM23YAV13YAV23YAVc4YAV1KMP2KA14YAV24YAVo4YAVcKAM3YAVo开启关闭开启关闭给气阀补气阀调相压水控制回路调相压水重复BDW~KMP3DW1CKAM3~上限水位下限水位DW2KAR机组调相压水系统自动操作接线
答：①当机组转入调相工况运行时，KMP励磁，此时转轮室充满着水。由于水位高于上限水位，故DW1接通，KA励磁，KA1闭合使KAM也励磁，随即接通3YAVo回路，打开给气电磁空气阀3YAV，向转轮室送压缩空气，将水位压下。由于有KAM3自保持接点，所以即使水位低于上限水位时，DW2还一直接通，KA仍然励磁而工作，3YAV也一直打开，即继续向转轮室给气压水。当水位降至下限水位DW2以下时，KA不再励磁，并使KAM复归和3YAVc励磁，关闭给气阀，停止给气。
②机组转入调相运行后，KMP1接点使补气阀4YAVo回路接通，打开补气阀4YAV。只要机组处于调相工况运行，4YAV就一直打开，直到机组不作调相运行，KMP返回后，4YAVc回路接通，才关闭补气阀。如果补气阀的补气量小于漏气量，过一段时间后，转轮室水位又可能上升到上限水位，则给气电磁阀3YAV又再次打开，并将水位重新压至下限。 28、什么是PLC？
答：PLC即可编程逻辑控制器，是一种数字式运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令．并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。
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