电力系统自动装置原理(第四版)课程学习指导资料.doc

《电力系统自动装置原理》
课程学习指导资料

编写：肖先勇

适用专业：电力系统及其自动化
适用层次：专科

四川大学网络教育学院
二00三年11月

《电力系统自动装置原理》课程学习指导资料
编写：肖先勇
审稿（签字）：
审批（主管教学负责人签字）：
本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行教材《电力系统自动装置原理》（第二版）（上海交通大学 杨冠诚 主编，中国电力出版社，1995年11月）以及课程学习光盘，并结合实际电力系统对自动装置的要求和远程网络教育的教学特点和教学规律进行编写，适用于电气工程及其自动化（含电力系统及其自动化）专业专科学生。
第一部分 课程的学习目的及总体要求
一、课程的学习目的
电力系统自动装置是高等教育电力系统及其自动化（电气工程及其自动化）专业教学计划中的一门重要课程，是为满足培养电力系统、电气工程专业人才的需要而设置的课程。
通过本课程的学习，使同学们了解电力系统自动化、电力系统自动装置的重要意义，掌握电力系统中常用自动装置的作用、构成、工作原理、性能、运行特性以及有关参数的整定计算，了解电力系统中常用的自动装置的发展现状及趋势。同时通过掌握电力系统自动装置的分析方法、基本原理与特点，深化对装置的理解，培养一定的分析问题和解决问题的能力，为从事电力系统自动化及自动装置的调试、管理、开发与研究等工作打下必要的基础。
二、课程的总体要求
本课程主要介绍在发电厂和电力网中使用的常规自动装置，包括备用电源与备用设备的自动投入、自动重合闸、同步发电机自动同期（并列）、同步发电机励磁系统及其自动调节、自动低频减载以及其它安全自动装置等。通过学习，应该达到以下要求：
（1） 掌握电力系统中常规自动装置的作用、基本概念和基本理论及其分析方法。
（2） 掌握常规自动装置的电路构成、工作原理、电路分析方法及其输入输出特性等。
（3） 掌握常规自动装置的总体结构、工作原理、性能及其运行特点等。
（4） 能够进行一般的参数整定计算。
（5） 具有一定的理论联系实际、独立分析问题和解决问题的能力。
学习本科的先修课程有：电路原理、电机学、电子技术、电力系统分析、发电厂电气部分、电力系统继电保护等。这些课程是本课程的基础，如果基础打不好，会增加本课程学习的难度。例如：对于晶闸管的开关特性掌握不好，就会影响对发电机现代励磁系统、自动同期装置等的学习。
本专业的另一门主要课程——继电保护也属于安全自动装置的范畴，虽然已经独立成为一门课程，但与本课程之间存在联系。并且，这两门课程在有些章节考虑问题和分析问题的方法是相似的，如：继电保护整定计算的方法和思路同样适用自动装置等。所以，在学习本课程时，应该具备必须的继电保护知识，并且两门课程的学习不应脱节。
第二部分 课程学习的基本要求及重点难点内容分析
第一章 同步发电机的自动并列
1、 本章学习要求
（1） 应熟悉的内容
①概念：并列操作、自同期、准同期、滑差角频率、滑差周期、恒定越前时间、恒定越前相位角、整步电压、线性整步电压等；
②同步发电机励磁调节的作用和基本要求；
③同步发电机的励磁方式、励磁调节方式；
④励磁系统中的整流电路的工作原理与特点，包括不可控、半可控和可控整流电路；
⑤自动励磁控制系统的静态、动态特性的分析；
⑥并联发电机组之间无功功率如何进行合理分配；
⑦微机型励磁控制系统设计。
（2） 应该掌握的内容
①发电机励磁方式的分类，理解同步发电机励磁调节方式；
②自动励磁控制系统中的可控整流电路的原理、控制特性的分析；
③现代励磁控制系统的总体结构，各部分电路的工作原理及其工作特性，掌握分析的方法；
④掌握对静态特性调整的基本要求，理解有、无自动励磁调节器的发电机外特性及影响外特性的因素，掌握励磁调节特性调整的内容和意义；
⑤了解微机型励磁自动调节器。
（3） 应熟练掌握的内容
①熟练掌握同步发电机自动励磁调节的作用和基本要求，掌握励磁调节与机端电压以及输出的无功功率之间的关系，掌握自动励磁调节的作用，并能够说明其意义；
②熟练掌握对自动励磁调节的基本要求；
③熟练掌握同步发电机自动励磁调节的组成部分以及各部分的作用，建立自动调节的概念及其同步发电机励磁自动调节系统的整体性概念；
④能熟练地对同步发电机的励磁系统进行分类，识别各种励磁方式，分析各种励磁方式的特点，包括主要的优点、缺点以及应用环境；
⑤熟练掌握励磁系统中可控整流电路的作用和调节励磁的原理，熟练掌握控制角与励磁电流的关系；
⑥熟练掌握现代励磁控制系统的工作原理，组成部分以及各部分的工作原理，各部分的工作特性，各部分之间的关系，能够综合应用相关知识；
⑦熟练掌握对静态特性调整的基本要求，熟练掌握发电机的外特性及其物理意义，以及影响外特性的因素；熟练掌握发电机有、无自动励磁调节时，发电机外特性的区别；
⑧熟练掌握调差系数，包括正调差、负调差和无差调节及其特性，针对具体的电路分析说明调差系数的调整原理；
⑨熟练掌握有不同调差特性的并联发电机组之间无功功率的合理分配问题（重点是具有正调差特性的机组）。
2、 本章重点与难点分析
本章学习的重点是同步发电机励磁自动调节的作用，现代励磁调节器的总体结构、工作原理、工作特性、运行特性。重点掌握各部分工作电路的原理和特性，熟练分析电路。难点也就在于应用过去学习的有关电路原理，尤其是模拟电子技术中所学有关知识对各部分电路原理进行正确的分析。
3、 本章典型例题（案例）分析（解答）
①请分析下图所示他励静止可控硅励磁系统的现代励磁调节器的原理，分析各部分的工作原理与特性，掌握各部分之间的关系、各部分的作用。

答：请根据光盘讲解内容，并结合教材完成。（略）。
②请分析正序滤过器的作用和工作原理。

答：（略）。完全可以根据光盘介绍的内容进行理解和分析，注意结合向量图来分析。
③请分析下面滤波电路的原理。

答：（略）。完全可以根据光盘介绍的内容进行理解和分析。
④请分析下面电路的工作原理。

答：（略）。完全可以根据光盘介绍的内容进行理解和分析。
⑤请结合下面电路分析调差单元的基本工作原理。

答：（略）。完全可以根据光盘介绍的内容进行理解和分析，注意结合向量图来分析。
⑥比较半波线性整步电压和全波线性整步电压的产生方法及特点？
答：（略）。完全可以根据光盘介绍的内容进行理解和分析。
4、 本章作业
略。大家可以根据在光盘中已经给出11个问题和上面给出的典型例题的分析来完成，要求同学们能熟练掌握这些基本问题。
第二章 备用电源和备用设备的自动投入装置
1、 本章学习要求
（1） 应该熟悉的内容
①掌握对AAT装置的要求以及这些基本要求的实际意义；
②掌握备用变压器自动投入的原理，能够分析各继电器的作用，能够结合基本要求分析电路的工作情况；
③掌握母线分段断路器自动投入的原理，知道各继电器的作用，动作顺序，能够分析工作情况；
（2） 应该掌握的内容
①正确描述AAT装置、明备用、暗备用，能够识别明备用和暗备用接线；
②在理解公式的基础上能够对AAT装置进行整定计算；
③应能分析AAT装置的典型接线原理；
④掌握快速切换、慢速切换的概念及特点；
⑤理解AAT装置的用途。
（3） 应该熟练掌握的内容
①熟练掌握备用电源和备用设备自动投入装置的概念；
②熟练掌握明备用、暗备用的特点，熟练识别各种备用；
③熟练掌握对AAT装置的基本要求和用途；
④掌握确定AAT装置动作速度时应考虑哪些因素；
⑤掌握备用变压器和母线分段断路器自动投入的动作行为。

2、 本章学习的重点与难点分析
本章学习的重点是AAT装置的相关概念、特点和要求，以及动作行为分析。难点在于动作原理与行为的正确分析，需要同学们结合继电保护、发电厂二次接线的有关知识进行学习。
3、 本章典型例题（案例）分析（解答）
①分析下左图中T0是如何作为变压器T1和T2的备用的。

分析：略，见光盘中的分析。
②请分析上右电路AAT动作过程。
分析：略，见光盘中的分析。
③请分析下面电路AAT动作原理。

分析：略，见光盘中的分析。
4、 本章作业
①为什么要求AAT装置在工作电源确实断开后才将备用电源投入
②确定AAT装置的动作速度时应考虑哪些因素？
③请分析备用变压器自动投入的原理。
④请分析分段母线自动投入的原理。
⑤对AAT装置有什么要求？其作用有哪些？
第三章 输电线路的自动重合闸
1、 本章学习要求
（1）应该熟悉的内容
通过本章的学习，希望同学们能深刻理解自动重合闸的意义、三相一次自动重合闸的概念，深刻理解对自动重合闸的基本要求。熟悉各种自动重合闸装置的基本工作原理与动作行为，熟悉相关的概念、特点，掌握自动重合闸与保护之间的关系。
（2）应该掌握的内容
①掌握单侧电源和双侧电源自动重合闸的特点，掌握有关参数的整定；
②掌握三相快速自动重合闸的工作原理与要求；

③掌握非同步自动重合闸的工作原理与要求；
④理解和掌握综合自动重合闸的特殊问题；
⑤掌握电流选相元件、电压选相元件、阻抗选相元件的选相原理及应用特点；
⑥掌握综合自动重合闸装置构成的有关问题。
（3）应该熟练掌握的内容
①熟练掌握自动重合闸的意义以及对其的基本要求；
②熟练掌握三相一次自动重合闸的概念与原理；
③熟练掌握和理解双侧电源线路三相自动重合闸的特点；
④熟练掌握无压检定和同步检定自动重合闸；
⑤熟练掌握并深刻理解重合闸前加速保护动作、重合闸后加速保护动作的概念及其工作原理；
⑥熟练掌握相电流差突变量选相元件的选相原理和特点。
2、 本章重点与难点分析
本章学习的重点就是三相自动重合闸。难点在于掌握其工作原理，包括相关内容的原理。这部分的内容学习，希望同学们能结合继电保护课程的有关内容学习。
3、 本章典型例题（案例）分析（解答）
略。请大家结合在光盘中介绍的内容进行学习。
4、 本章作业
①三相自动重合闸、单相自动重合闸、综合自动重合闸、重合闸前加速保护、重合闸后加速保护、潜供电流、不对应启动等基本概念的理解。
②输电线路装设自动重合闸的作用。
③对自动重合闸的基本要求。
④三相一次自动重合闸怎样保证只重合一次
⑤双侧电源线路装设自动重合闸有哪些特殊问题需考虑？为什么？
⑥双侧电源线路三相自动重合闸有哪些类型？各自适应什么线路？
⑦对无压检定和同步检定重合闸，为什么在无压侧还要投入同步检定继电器？为什么两侧要定期切换？
⑧自动重合闸与保护的配合方式有哪两种？
⑨综合自动重合闸中为什么要装设选相元件？对选相元件有哪些要求？

第四章 同步发电机的自动并列
1、 本章学习要求
（1） 应熟悉的内容
①自同期与准同期各自的特点与区别；
②同期条件不满足时造成危害的原因分析，尤其是对系统稳定性的影响；
③为什么要采用线性整步电压作为检测信号？线性整步电压与正弦整步电压有什么不同？
（2） 应掌握的内容
①准同期条件检测的方法；
②频差方向鉴别的方法；
③压差方向鉴别的方法；
（3） 应熟练掌握的内容
①同步发电机并列的基本准则；
②同步发电机并列的三个理想条件；
③实际同步发电机并列的条件要求；
④并列操作、准同期、自同期、滑差频率、恒定越前时间、恒定越前相位角、整步电压等概念；
⑤自动准同期装置的构成及其各部分的作用；
⑥自同期、准同期的优点、缺点；
⑦在同期断路器合闸瞬间冲击电流的计算；
⑧频率差与脉动周期之间的关系；
⑨恒定越前时间并列装置的原理。
2、本章重点与难点分析
本章学习的重点是准同期并列条件及分析，同步条件的检测、频差方向的鉴别、压差方向的鉴别，恒定越前时间自动并列装置的原理分析。难点也就在于原理分析。
3、 章典型例题（案例）分析（解答）
①分析下面电路的原理。

分析：略，见光盘。
②分析下面电路的工作原理，并说明其作用。

分析：略，见光盘。
③分析下面电路的原理，并说明其作用。

分析：略，见光盘。
4、 本章作业
①自同期、准同期的概念；
②同步发电机并列的基本准则是什么？为什么？

③并列操作可以分哪几类，有什么区别和特点？系统并列应采用哪种方式？

④准同期的理想并列条件是什么？实际条件是什么？
⑤发电机并列时，如果条件不满足会发生什么问题？或者说后果怎么样？

⑥利用线性整步电压如何检测发电机是否满足准同期并列的条件？

⑦比较半波与全波线性整步电压的产生方法及其特点？
⑧线性整步电压的最小值不为零，对恒定越前时间有影响吗？为什么？

⑨在准同期并列时，检测频率差是否满足条件的方法有哪些？原理是什么？

第五章 自动低频减载
1、 章学习要求
（1） 应熟悉的内容
①电力系统低频运行的危害和自动低频减载的作用；
②自动低频减载的误动的原因；
③防止AFL误动的措施。
（2） 应掌握的内容
①负荷的静态频率特性；
②电力系统的动态频率特性；
③AFL的工作原理；
④AFL的整定原则。
（3） 应熟练掌握的内容
①负荷调节效应的概念，负荷调节效应系数的物理意义；
②自动低频减载装置的工作原理；
③确定功率缺额切除负荷的方法和意义。
2、本章的重点与难点分析
本章学习的重点是自动低频减载装置的原理及整定原则。难点在于对原理的理解。学习的过程中一定结合光盘进行学习。
3、典型例题（案例）分析（解答）
略。
4、本章作业
①自动低频减载装置的作用与意义是什么？
②什么是负荷调节效应、负荷调节效应系数/
③某系统发电机组的出力不变，负荷调节效应系数不变，在下面两种情况下稳定频率是否相同？为什么？
（1）投入相当于 的负荷；
（2）切除相当于的发电功率。

第六章 电力系统频率和有功功率自动调节
1、 本章学习要求
（1） 应熟悉的内容
①电力系统频率和有功自动调节的必要性；
②有差调节和无差调节。
（2） 应掌握的内容
①发电机组功率-频率电液调速的基本原理；
②调速系统的静态特性；
③电力系统调频的基本方法；
④联合电力系统调频法的原理与特点。
（3） 应熟练掌握的内容
①调频的概念；
②电力系统频率调整的基本方法和准则；
③频率的一次调整和二次调整的概念、调整特性及意义；
④调频厂选择的原则；
⑤电力系统频率调整的基本方法与原则。
2、 本章学习重点与难点分析
重点是调频的概念和基本的方法，难点在于对一次调频、二次调频原理的分析和理解。
3、 本章典型例题（案例）分析（解答）
略，请同学们结合教材中介绍的内容学习。
4、 本章作业
略。