水电站自动化

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1、1. 与火电相比，水电运行有什么特点？ 答：水电站生产过程比较简单。水轮发电机组起动快，开停机迅速，操作简便， 并可迅速改变其发出功率。同时，水轮发电机组的频繁起动和停机，不会消耗 过多能量，而且在较大的负荷变化范围内仍能保持较高的效率。2. 水电站在电力系统中可承担哪些作用？ 答：一、担负系统的调频、调峰任务。二、担负系统的事故备用容量。3. 什么是备用容量，按用途不同可分为哪些种类？ 答：为了保证供电的可靠性 和电能质量，系统的电源容量应大于包括网损和发电站自用电在内的系统总负 荷，即发电负荷。系统电源容量大于发电负荷的部分，即称为备用容量。 一、 负荷备用。用于调整系统中短时的负荷波动，

2、并满足计划外负荷增加的需要。 二、事故备用。用于代替系统中发生事故的发电设备的工作，以便维持系统的 正常供电。 三、检修备用。是为定期检修发电设备而设置的，与负荷性质、机 组台数、检修时间长短及设备新旧程度等有关。 四、此外，为满足负荷超计划增长设置的备用，称为国民经济备用。4. 水电站自动化的目的是什么？有哪些主要内容？ 答：水电站自动化的目的是：一、提高工作的可靠性。二、保证电能质量。三、 提高运行的经济性。四、提高劳动生产率。主要内容包括：一、自动控制水轮 发电机组的运行方式，实现开停机和并列、发电转调相和调相转发电等的自动 化。二、自动维持水轮发电机组的经济运行。三、完成对水轮发电机级

3、及其辅 助设备运行工况的监视和对辅助设备的自动控制。四、完成对主要电气设备的 控制、监视和保护。五、完成对水工建筑物运行工况的控制和监视，如闸门工 作状态的控制和监视，拦污栅是否堵塞的监视等。5. 计算机控制系统由哪些部分组成？ 答：计算机控制系统由计算机（又称中央处理机）、外围和外部设备及被控制 对象构成。6. 分布控制将整个电站的控制功能分为哪两级，这种控制的优点是什么？ 答：分布控制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。 分布控制的优点：一、工作可靠。二、功能强。三、便于实现标准化。第二章1. 什么是并列运行？有什么好处？ 答：并列运行就是系统中各发电机转子以相 同的电

4、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地相等。同步发电机乃至各个电力系统联合起来并列运行， 可以带来很大的经济效益。一方面，可以提高供电的可靠性和电能质量；另一 方面，又可使负荷分配更加合理，减少系统的备用容量和充分利用各种动力资 源，以达到经济运行的目的。2. 并列方式有哪两种？各自起什么作用？答：水轮发电机的并列有两种方式，即准同期和自同期。在水电站一般的应用 情况是：以自动准同期作为水轮机发电机正常时的并列方式，以手动准同期作 为备用，并均带有非同期闭锁装置。至于自同期，则主要用作事故情况下的并 列方式，且一般均采用自动自同期并列，同时要求发电

5、机定子绕组的绝缘及端 部固定情况应良好，端部接头应无不良现象。3. 什么是准同期？什么是自同期？它们各自的优缺点是什么？ 答:准同期并列是将未投入系统的发电机加励磁，并调节其电压和频率，在满足 并列条件时将发电机投入系统。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，并立即加上励磁。这样，发电机经很短的时间便被自动拉入同步。准同期的优点是：如果在理想的情况下使断路器合闸，则发电机定子回路的电流将为零，这样将不会产生电流或电磁力矩的冲击。缺点是：必须防止非同期并列，否则可能使发电机遭到破坏。而且系统发生事故时，电压和频率可能降 低和不断变化，此时用准同期方式并列将发生困难。自同期的优点是：

6、接线和并列操作简单，机组投入迅速，可避免非同期并列，易于实现自动化以及在系统频率和电压大大降低时仍可能投入发电机等优点，对加速系统的事故处理和迅速恢复系统的正常供电具有重要意义。缺点是：未励磁发电机投入系统时会产生较大的电流冲击，冲击电流产生的电动力可能对发电机定子绕组绝缘和端部产生积累性变形和损坏。且投入瞬间将使系统电压降低。同时，采用这种方式无法实现两个系统并列或系统的一部分与另一部分 并列。4. 什么是同期点？什么是同期电压？答：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，这些用于同期并列的断路器，即称为同期点。5. 准同期并列的理想条件是什么？实际条件

7、是什么？ 答：准同期并列的理想条件是：待并发电机电压与系统电压数值相待；频率相 等； 在投入发电机瞬间，电压间的瞬时相位差为零。 准同期并列的实际条件是： 待并 发电机电压与系统电压数值应接近相等，差值不应超过额定值的5%10% ;相位差应小于10。，最好在80时合闸；频率应接近相等，差值不应超过额定 值的 0.2% 0.5%，即 0.1 0.25Hz。6. 微机自动准同期的原理是什么？有什么优点？ 答：7. 自动自同期的条件是什么？答：一般要求其产生的冲击电磁力矩不超过发电机出口三相突然短路时的数值 同时，冲击电流在定子绕组端部引起的电动力，要求不超过出口三相突然短路 时所产生的电动力的一半

8、。第三章1. 什么是励磁电流？什么是励磁方式，有哪些类型？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。所谓励磁方式，是指发电机获得励磁电 流的方式。凡是从其他电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机；从发电 机本身获得励磁电流的，则称为自励发电机。2. 什么是自并励，什么是自复励，二者有什么区别？ 答：通过接在发电机出口 的整流变压器取得励磁电源，经整流后供给发电机励磁的励磁方式称为自并励 自复励方式除设有整流变压器外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流 互感器。3. 什么是发电机电压调节特性？ 答：当励磁电流不变时，发电机的端电

9、压随无功电流的增大而降低，这一特性 称为发电机的电压调节特性。4. 什么是发电机功角特性？调节励磁电流对系统稳定性有何作用？ 答：发电机经变压器和双回输电线路与无限大容量系统相连。设发电机的Xd=Xq ,且励磁电流不变。P二EdUsys/(Xd+Xc)*sin6,当 Ed、Usys 和 Xc 不 变时，输送功率P随6角的变化而变化的特性称为功角特性。若在增加发电机输出功率时，同时增加励磁电流，即提高发电机的运行电势， 则可在提高输送功率的同时又保证静态稳定。5. 自动调节励磁装置的任务是什么，对自动励磁调节装置的基本要求有哪些？ 答：自动调节励磁装置的任务是： 1. 维持发电机端或系统中某一点

10、的电压水 平并且合理分配各机组的无功负荷。 2. 提高电力系统运行的稳定性和输电线路 的传输能力。 3. 提高带时限动作继电保护的灵敏度。4. 加速短路切除后的电压恢复过程和改善异步电动机的起动条件。 5. 改善自同 期或发电机失磁运行时电力系统的工作条件。 6. 防止水轮发电机突然甩负荷时 电压过度升高。 对自动励磁调节装置的基本要求是：1. 有足够的输出容量。AVR的容量既要满足正常运行时调节的要求，又要满足 发生短路时强励的要求。2. 工作可靠。AVR装置本身发生故障，可能迫使发电机停机，甚至可能对电力 系统造成严重影响，故要求其工作应十分可靠。3. 动作迅速。AVR动作的快慢，与系统的

11、稳定问题密切相关，因此要求其反应 速度要快。 4. 无失灵区。没有失灵区的 AVR 有助于提高静态稳定。此外，要 求装置应简单，运行维护和调整试验应方便。6. 什么是强行励磁？分析强行励磁的工作原理。答：强行励磁，是在发生短路时，电力系统和水电站电压大幅度降低，为保证 系统稳定运行和加快切除故障后的电压恢复，使发电机的励磁电流迅速加大到 顶值。强行励磁的工作原理是当发电机端电压降低到某一数值时，继电器动作， 使强励接触器的线圈接通，其接点闭合，将励磁机磁场变阻器短接，励磁电压 上升到顶值，便实现了强行励磁。7. 了解相位复式励磁的工作原理。 答：第四、五章1. 什么是有功功率的最优分配？答：在

12、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；在由纯火电站组成的系统中，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。 2. 频率的二次调节有哪些方式？什么是调功运行方式？ 答：频率的二次调节分 为 虚有差法、虚无差法和积差调节法。 虚有差法是按照系统的频率瞬时偏差信 号 进行调节的。为此，调频器应连续测量频率与给定值的偏差，并将计划外负荷 按规定的比例关系分配到各调频机组。

13、调节过程结束之后，系统频率保持不 变 虚无差法，虚有差法由于技术上的种种原因，在调节过程结束后系统频率不能 维持额定值。为解决这一问题，可指定一台调频机组以无差特性运行，以承担 误差引起的功率差额，其余的调频机组则仍按虚有差方式运行，承担功率分配 器分配给它们的负荷。 积差调节法，是根据频差对时间的积分进行调节的。 系 统中绝大部分电站不参加调频，而按日负荷曲线所规定的方式运行，并按最优 方式分配机组负荷，称为调功运行。3. 分析油系统自动控制的工作原理？答：连续运行：将切换开关 1QC 切换到自动位置，连接片 1XB 接上。机组起动时，由调整器的电磁双滑动阀YV动作，其接点YV1,闭合，使磁

14、力起动器 的线圈1MF励磁，其接点1MFa、b、c 闭合，使油泵电动机 1M 起动，向压力油槽打油。压力达到工作压力上限时，切换阀 1RV 抬起，油泵吸起的油经抬起的切换阀排回集油槽。如果由于机组操作或漏 油而使油压降低到切换阀的额定压力，则 1RV 落下，以后的动作同前，就这样 往复循环，维持油压在工作压力的上限值。机组停机， YV1 断开，油泵电动机 退出连续运行方式。断续运行：将连接片1XB断开，但1QC仍切换到自动位置。当压油槽油压下 降 到工作油压下限时，压力信号器4BP动作，其接点4BP1闭合使重复继电器 2KAM励磁，2KAM1闭合使1MF励磁，并通过辅助接点1MF2闭合而自保

15、持， 动合接点1MFa、b、c闭合使油泵电动机1M起动，油泵向压力油槽打油。当油 压恢复到工作压力上限时，2BP闭合使1KMA励磁，1KMA1断开，1MF失磁， 油泵电动机停止工作。若油压再次降低到工作油压下限值，4BP1再次 闭合，以 下动作同前。备用泵投入：备用油泵电动机2M的起动是由3BP的接点控制的，油压过低时 3BP1接点闭合，使3KAM励磁，3KAM2闭合使2MF励磁，结果使2M起动。 以后的动作如断续运行一样。备用投入时，应同时发报警信号。手动操作：当发现油压下降到工作压力下限值时，将切换开关1QC切换到手动 位置，使IMF励磁，油泵电动机1M起动，向压油槽打油。当油压达到工作

16、油压上限值时，将1QC切换到停止位置，油泵电动机即停止工作。4. 分析水泵直接供水自动控制的工作原理？答：将1QC切换到自动位置。当蓄水池水位下降到工作水泵起动水位时，浮子 信号器接点BF1闭合，使继电器1KMA励磁，其接点1KMA1闭合，使磁力 起动器1MF励磁，1MF1和1MF2闭合而自保持，从而使1号水泵电动机 1MF起动，向蓄水池供水。当蓄水池达到停泵水位时，BF的接点BF3闭合， 使3KAM励磁，其动断接点3KAM1打开，使1MF失磁，1M停止运转。如 果水位再次下降，则重复上述操作过程。备用起动：将2QC切换到备用位置。当蓄水池水位下降到备用起动水位时， BF的接点BF2闭合，2KMA2闭合，使2MF励磁，从而使2号水泵电动机 2M 起动，向蓄水池供水，并发出报警信号。蓄水池水位恢复到正常水位后， BF3将闭合，使3KMA