电力系统稳定器原理（精选8篇）
篇1：电力系统稳定器原理
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线
信息科学与工程学院本科生实验报告
实验名称
预定时间 实验时间 姓名学号 授课教师 实验台号 专业班级
黄挚雄 黎群辉
线性系统的频率响应分析
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线
一、目的要求
1．掌握波特图的绘制方法及由波特图来确定系统开环传函。2．掌握实验方法测量系统的波特图。
二、原理简述
（一）．实验原理
1．频率特性
当输入正弦信号时，线性系统的稳态响应具有随频率(ω 由0变至 ∞)而变化的特性。频率响应法的基本思想是：尽管控制系统的输入信号不是正弦函数，而是其它形式的周期函数或非周期函数，但是，实际上的周期信号，都能满足狄利克莱条件，可以用富氏级数展开为各种谐波分量；而非周期信号也可以使用富氏积分表示为连续的频谱函数。因此，制系统对正弦输入信号的响应，可推算出系统在任意周期信号或非周期信号作用下的运动情况。
2．线性系统的频率特性
3．频率特性的表达式
(1)对数频率特性：
又称波特图，它包括对数幅频和对数相频两条曲线，是频率响应法中广泛使用的一组曲线。这两组曲线连同它们的坐标组成了对数坐标图。
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线 对数频率特性图的优点：
①它把各串联环节幅值的乘除化为加减运算，简化了开环频率特性的计算与作图。
②利用渐近直线来绘制近似的对数幅频特性曲线，而且对数相频特性曲线具有奇对称于转折频率点的性质，这些可使作图大为简化。
③通过对数的表达式，可以在一张图上既能绘制出频率特性的中、高频率特性，又能清晰地画出其低频特性。
(2)极坐标图
(或称为奈奎斯特图)(3)对数幅相图
(或称为尼柯尔斯图)
本次实验中，采用对数频率特性图来进行频域响应的分析研究。实验中提供了两种实验
测试方法：直接测量和间接测量。
直接频率特性的测量
用来直接测量对象的输出频率特性，适用于时域响应曲线收敛的对象（如：惯性环节）。
该方法在时域曲线窗口将信号源和被测系统的响应曲线显示出来，直接测量对象输出与信号源的相位差及幅值衰减情况，就可得到对象的频率特性。
间接频率特性的测量
用来测量闭环系统的开环特性，因为有些线性系统的开环时域响应曲线发散，幅值不易测量，可将其构成闭环负反馈稳定系统后，通过测量信号源、反馈信号、误差信号的关系，从而推导出对象的开环频率特性。
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线
信息科学与工程学院本科生实验报告
实验名称 预定时间 实验时间 姓名学号 授课教师 实验台号 专业班级
离散系统的稳定性分析
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线
一、目的要求
1．掌握香农定理，了解信号的采样保持与采样周期的关系。2．掌握采样周期对采样系统的稳定性影响。
二、原理简述
本实验采用“采样－保持器”LF398 芯片，它具有将连续信号离散后以零阶保持器输出信号的功能。其管脚连接图如 5.1-1 所示，采样周期T 等于输入至 LF398 第8 脚
(PU)的脉冲信号周期，此脉冲由多谐振器
(由 MC1555 和阻容元件构成)发生的方波经单稳电路
(由MC14538 和阻容元件构成)产生，改变多谐振荡器的周期，即改变采样周期。
1． 信号的采样保持：电路如图 5.1-3 所示。
连续信号 x(t)经采样器采样后变为离散信号 x*(t)，香农
(Shannon)采样定理指出，离散信号 x*(t)可以完满地复原为连续信号条件为：
ωs≥2ωmax
(5.1-1)
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式中ωS为采样角频率，且ωs=2п/T，(T为采样周期)，ωmax为连续信号x(t)的幅频谱| x(jω)|的上限频率。式
(5.1-1)也可表示为
2．闭环采样控制系统
(1)原理方块图
(2)模拟电路图
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图 5.1-4 所示闭环采样系统的开环脉冲传递函数为：
从式
(5.1-4)知道，特征方程式的根与采样周期 T 有关，若特征根的模均小于 1，则系统稳定，若有一个特征根的模大于 1，则系统不稳定，因此系统的稳定性与采样周期 T 的大小有关。
三、仪器设备
PC 机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。
四、线路示图（见模拟电路图）
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五、内容步骤
1．准备：将信号源单元的“ST”的插针和“＋5V”插针用“短路块”短接。
2．信号的采样保持实验步骤
(1)按图 5.1-3 接线。检查无误后开启设备电源。
(2)将正弦波单元的正弦信号
(将频率调为 2.5HZ)接至 LF398 的输入端“IN1”。
(3)调节信号源单元的信号频率使“S”端的方波周期为 20ms 即采样周期T = 20ms。
(4)用示波器同时观测 LF398的 OUT1 输出和
IN1 输入，此时输出波形和输入波形一致。
(5)改变采样周期，直到 200ms，观测输出波形。此时输出波形仍为输入波形的采样波形，还未失真，但当 T > 200ms 时，没有输出波形，即系统采样失真，从而验证了香农定理。3．闭环采样控制系统实验步骤
(1)按图 5.1-5 接线。检查无误后开启设备电源。
(2)取“S”端的方波信号周期T = 20ms。
(3)阶跃信号的产生：产生 1V的阶跃信号。
(4)加阶跃信号至 r(t)，按动阶跃按钮，观察并记录系统的输出波形c(t)，测量超调量Mp。
(5)调节信号源单元的“S”信号频率使周期为 50ms 即采样周期T = 50ms。系统加入阶跃信号，观察并记录系统输出波形，测量超调量 Mp。
(6)调节采样周期使T = 120ms，观察并记录系统输出波形。
六、数据处理
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1典型二阶系统：（R =10K）线
其峰值时间为tp=281.3ms，超调量为39.8%,调节时间为ts=1.375s 2典型二阶系统：（R =50K）
其峰值时间为tp=781.3ms，超调量为10%,调节时间为ts=1.25s 3典型二阶系统：（R =160K）
其峰值时间为tp=2.688s，超调量为0,调节时间为ts=2.531s 4典型二阶系统：（R =200K）
其峰值时间为tp=4s，超调量为0,调节时间为ts=3.281s 随着电阻R的增大，系统响应的峰值时间变长，超调量较小，调节时间也变长，系统的稳态性能变好，但响应速度减小。
七、分析讨论
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篇2：电力系统稳定器原理
水泥稳定碎石作用原理
水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。水稳水泥用量一般为混合料3%~6%，7天的无侧限抗压强度可达1.5~4.0%mpa，较其他路基材料高。水稳成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料。
根据交通部《公路路面基层施工技术规范》规定，道路中采用的水泥稳定碎石均属中粒土，由于水稳中含有水泥等胶凝材料，因而要求整个施工过程要在水泥终凝前完成，并且一次达到质量标准，否则不易修整。因而施工中要求加强施工组织设计和计划管理，增加现场施工人员的紧迫感和责任感，加快施工进度，加大机械化施工程度，提高机械效率。水稳的施工方法也符合现代化大规模机械化发展的方向，因而水稳在公路工程中的应用会得到很快推广。
篇3：镍晶格稳定性的第一性原理研究
SGTE纯单质数据库[1]给出了298.15K以上78种元素的晶格稳定参数和不同晶体结构的Gibbs能表达式。同时, 与建立在对实验数据拟合并进行外推基础上的CALPHAD (Calculation of phase diagram) 方法互为补充的是, 第一性原理计算方法不依赖任何经验参数, 对由电子和原子核组成的多粒子系统, 根据量子力学的基本原理最大限度地进行“非经验性”处理, 以预测该多粒子系统总能、电子结构和体系的其它物理性质。因此, 结合能、形成热和相变热等热力学性质均可以运用第一性原理进行计算[2,3] 。更重要的是, 通过总能和电子结构的计算可以进一步理解材料的晶格稳定性的物理原因[4,5,6]。
已经有学者利用投影缀加波赝势法对纯元素进行了计算, 部分研究者还深入探讨了不同理论计算方法间的差异[7]。
本研究采用第一性原理总能赝势平面波法对Ni的物理性质进行了理论计算, 并与投影缀加波赝势法和SGTE数据库的结果进行了对比分析, 更深入、系统地探讨了晶格稳定性的原因。本研究将为过渡金属成分的合金相图计算提供有益的数据。
1 计算
本研究是在CASTEP程序中对fcc、hcp和bcc结构Ni的晶格常数、总能和态密度进行计算, 计算过程考虑自旋极化效应, 使用超软赝势和广义梯度近似, 交换关联能函数采用PBE形式, 总能量自洽计算采用Pulay密度混合法, 几何优化采用离域内坐标BFGS方法以加快计算速度。为加速布里渊区积分的收敛, 采用Gaussian Smearing方法[8]。为避免Pulay应力的影响[9], 先对每一原胞进行中等精度的几何优化, 再进行高精度和超高精度几何优化, 最后在超高精度下单独计算总能和其它物理性质。表1为对原胞进行超高精度几何优化和总能计算以后的系列参数值。
2 态密度和轨道电子占据数计算结果
电子结构的差异是晶格稳定性差异的根本原因, 因此, 本研究分别计算了fcc、hcp和bcc结构Ni的电子结构, 图1分别给出了fcc (图1 (a) ) 、hcp (图1 (b) ) 、bcc (图1 (c) ) 结构晶体的总态密度, 表2给出了与态密度图相应占据数轨道电子的结果, 以进一步定量分析电子态密度。
由表2可知, Ni的自由原子组态为[Ar]3d84s2, 外层总价电子数为10, 当原子凝聚成晶体时, 晶体中将形成化学键合能带。
3 分析与讨论
3.1 晶格稳定参数
金属Ni的hcp和bcc结构晶体相对于fcc结构晶体的Gibbs能差即为晶格的稳定参数 (ΔG=G-Gfcc) , 本研究主要讨论0K时的晶格稳定问题, 此时对常压下的凝聚态体系, 根据Gibbs能定义有ΔG=G-Gfcc=H-Hfcc≈U-Ufcc, 因此可以将CALPHAD方法的结果与第一性原理总能U的计算结果进行对比, 研究基于实验的拟合评估方法与基于纯理论的第一性原理方法甚至第一性原理自身方法的区别, 对比结果见表3。
由表3可知, 本研究确定的Ni晶格稳定性参数的结果与CALPHAD和VASP-GGA结果完全一致, 均为ΔGbcc-fcc>ΔGhcp-fcc>0, 因此可以进一步分析和讨论电子结构与晶格稳定性的关系。
3.2 晶格常数和原子体积
表4给出了Ni晶格常数与原子体积第一性原理总能平面波赝势和投影缀加波方法以及实验值的对比结果。
由表4可知, 与VASP-GGA相比CASTEP-GGA所得Ni的晶格常数和原子体积结果偏小, 进一步分析可得, CASTEP-GGA计算稳定相的晶格常数与实验数据较吻合。
3.3 总能
为了便于比较研究, 表5以自由原子为参考态对比总能理论计算值的差异。
由表5可知, 3种Ni晶体结构的计算结果与VASP-GGA结果存在较大差异, 其中, fcc-Ni的结果与实验值的差距比VASP-GGA更大。
3.4 态密度和原子布居数
由图1的对比可知, 在-10eV至费米能区间, 电子表现出扩展分布特征, Ni的s态电子转化为p和d态电子, 表明它们之间通过强烈的s-p-d杂化成键来构筑晶体。同时由表2可知, 由fcc、hcp、bcc结构Ni的s、p和d态电子没有较大变化可见, Ni晶体的s态向p和d态转化的数目对结构不敏感;而Ni的大部分s态电子已转化成成键能力更强的p和d态电子 (相对自由原子) , 增强了晶体原子之间的化学键合。
4 结论
本研究采用第一性原理总能赝势平面波CASTEP-GGA方法计算了fcc、hcp和bcc结构Ni的晶格常数、总能和态密度等物理性质, 并与第一性原理投影缀加波VASP-GGA方法和CALPHAD方法的结果进行了比较研究, 结论如下:
(1) CASTEP-GGA确定Ni的晶格稳定性参数的结果与CALPHAD和VASP-GGA结果完全一致, 均为ΔGbcc-fcc>ΔGhcp-fcc>0;
(2) CASTEP-GGA所得Ni的晶格常数和原子体积结果比VASP-GGA偏小;CASTEP-GGA计算得到的稳定相的晶格常数与实验数据较吻合;
(3) 3种Ni晶体结构的总能计算结果与VASP-GGA结果存在较大差异;
(4) 在-10eV至费米能区间, Ni的s态电子转化为p和d态电子, 表明它们之间通过强烈的s-p-d杂化成键来构筑晶体;Ni晶体的s态向p和d态转化的数目对结构不敏感, Ni的大部分s态电子已转化成成键能力更强的p和d态电子, 增强了晶体原子之间的化学键合。
参考文献
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[3]Lu Z Q, Sun S H, Jiang P, et al.First-principles study on the structural stability, electronic and magnetic properties of Fe2C[J].Comput Mater Sci, 2008, 42:692
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[7]陶辉锦, 陈伟民, 吴凡.过渡金属晶格稳定性的第一性原理研究进展[J].材料导报:综述篇, 2009, 23 (8) :77
[8]Methfessel M, Paxton A T.High-precision samplingfor Br-illouin-zone integration in metals[J].Phys Rev B, 1989, 40 (6) :3616
[9]Pulay P.Convergence acceleration of iterative sequences.The case of SCFiteration[J].Chem Phys Lett, 1980, 73 (2) :393
[10]Kittel C.Solid state physics[M].New York:John Wiley and Sons Inc, 1976:55
篇4：水泥稳定土的原理及应用
关键词：水泥稳定土水化土水泥
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1007-3973(2010)09-013-01
在粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和、摊铺、压实及养生后得到的混合料，当其抗压强度符合规定的要求时，称为水泥稳定土。
用水泥稳定细粒土得到的混合料简称水泥土(如细粒土灯砂简称水泥砂)；用水泥稳定级配碎石和未筛分碎石得到的混合料简称水泥碎石；用水泥稳定砂砾得到的混合料简称水泥砂砾。
水泥稳定土有趣好的力学性能和板体性，能适应不同的气候与水文条件，特别是在潮湿寒冷地区的适应性较其他稳定土更强，用水泥来稳定土可显著地改善土的使用范围很广，在工业发达，水泥产量大的国家，大量采用了水泥稳定土。
1、水泥稳定土强度形成原理
在水泥稳定土中，水泥、土和水之间发生了多种非常复杂的作用，从而使土的性能发生了明显的变化，水泥稳定土的强度主要靠以下三个方面的作用形成。
1.1水泥石的骨架作用
在水泥稳定土中，首先发生的是水泥自身的水化反应，从而产生出具有胶结能力的水化产物，这是水泥稳定土强度的主要来源。
水泥水化生成的水化产物，在土的孔隙中相互交织搭接，将土颗粒包裹连接起来，使土逐渐丧失了原有的塑性等性质，并且随着水化产物的增加，混合料也逐渐坚固起来，由于土具有非常高的比表面积、亲水性和水泥稳定土中的水泥含量较少，在水泥稳定土中，水泥的水化硬化较混凝土中差得多，特别是粘土矿物对水化产物中的Ca(OH)2，具有极强的吸附和吸收作用，使溶液中的碱度降低，不但影响水泥水化产物的稳定性，而且影响混合料的性能，必要时还应对水泥稳定土进行“补钙”，以提高混合料中碱度。
1.2离子交换作用
水泥水化后所生成的氢氧化钙所占的比例比较高，可达水化产物的25％，大量的氢氧化钙溶于水以后，在土中形成了一个富含Ca的碱性溶性环境，Ca取代K、Na，使粘土颗粒之间的距离减小，相互靠拢，导致土的凝聚，从而改变土的塑性，使土具有一定的强度和稳定性。
1.3碳酸化作用
水泥水化生成的Ca(OH)2，除了与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的CO2，发生碳化反应生成碳酸钙晶体，Ca(OH)2与土中的活性SIO2和AL2OJ作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙。
2、影响水泥稳定土强度的因素
2.1土质
各类砂砾土、砂土、粉质土和粘质土均可用于水泥稳定，但稳定效果不同，试验和生产实践表明，用水泥稳定级配良好的碎(砾)石和砂砾效果最好，不但强度高，而且水泥用量少，其次是细粒土质砂，再次是粉质土和粘质土，重粘土难以粉碎和拌和，不宜单独用水泥来稳定，因此，一般要求土的塑性指数不大于17，实际工程中应选用塑性指数小于12的土，有机质含量超过20％和硫酸盐含量超过0.25％的土不宣选用。
2.2水泥的品种和剂量
各类类型的水泥都可以用于稳定土，对于同一种土，通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差。
水泥剂量是指水泥质量占全部粗细颗粒(即碎石、砾石、砂砾、粉粒、粘粒)干质量的百分率。
水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增长，过多的水泥用量，虽能增加强度，在经济上却不一定合理，效果上也不一定显著，且容易开裂。试验和研究表明，水泥剂量为4％－8％较为合理，合理的剂量应根据结构层技术要求进行混合料组成设计确定。
2.3含水量
当含水量不足时，水泥不能在混合料中完全水化和水解，发挥不了水泥对水的稳定作用，影响强度形成，含水量达不到最佳含水量时还会影响水泥稳定土的压实度。
水泥正常水化所需的水量约为水泥重的20％，对于细粒土质砂，完全水化达到最高强度的含水量较最佳密度的含水量为小，对于粘质土则相反。
2.4施工工艺过程
水泥、土和水拌和均匀，且在最佳含水量下充分压实，使之干密度最大，其强度和稳定性就高，水泥稳定土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能缩短，一般要在6h以内。若时间过长，则水泥凝结，在碾压时，不但达不到压实度要求，而且还会破坏已结硬水泥的胶凝作用，反而使水泥稳定土强度下降，在水泥终凝时间达不到规定要求时，可以使用一定剂量的缓凝剂，缓凝剂的品种和具体数量应根据试验确定。
水泥稳定土需湿法养生，以满足水泥水化形成强度的需要，养生温度愈高，强度增长得愈快，因此，应保证水泥稳定土养生的温度和湿度条件，施工最低气温及冻前龄期的要求与石灰稳定土相同。
3、水泥稳定土的用途
水泥稳定土的水稳性和抗冻性都较石灰稳定土好，暴露的水泥稳定土因干缩和冷缩也易产生裂缝，水泥土与水泥稳定砂砾、水泥稳定碎石相比有下述三个不利的特征：(1)水泥土容易产生严重的收缩裂缝，并影响沥青面层；(2)水泥土的强度没有充分形成时其表层遇水会发生软化；(3)水泥土的抗冲刷能力小，表面水由面层裂缝渗入后易产生唧泥现象。
篇5：电力系统稳定器
1.1 概述
现代电力系统需要加以解决与改善的问题很多，但概括起来主要是运行的经济性和可靠性两大类问题。
电力系统运行的安全可靠性问题，包括一个最为重要的内容—电力系统运行的稳定性，即电力系统在小干扰和大干扰作用下，不发生危及用户的振荡并能保持全系统的发电机组的同步运行状态的能力。这方面问题可称之为电力系统的稳定性问题。电力系统稳定性是可靠供电的重大问题，失去稳定的电力系统发电机不能正常供电，用户不能正常用电，严重时造成大面积的停电，对日常生活和经济发展都由重大影响。随着技术的发展一些新的部件如高压直流输电，静止无功补偿器，快速励磁系统等，这些东西增加了系统的复杂性，由加了许多新的问题，使得电力系统问题日趋严重[1]。
电力系统稳定性是与系统结构、运行方式、调节装置的参数和干扰的大小、地点以及延续时间等有关。在一种干扰下稳定的系统，在另一种更大的干扰下系统可能是不稳定的，所以说，没有绝对稳定的系统。随着系统容量的不断增大、大容量的机组台数不断增多、输电线路的增长，使系统稳定性破环事故有增加的趋势。因此，分析电力系统运行稳定性的规律，研究提高稳定性的措施，对保证电力系统安全运行可靠是非常重要的。
电力系统稳定问题分为静态稳定，暂态稳定和动态稳定。
静态稳定是指电力系统在小的干扰下，能回到原来的运行状态的能力。小扰动是指在这种干扰下，系统的状态变量变化很小。在静态稳定中，系统中任一输电回路在正常情况下或遭遇故障时传输的有功功率必须低于稳定运行的所允许的最大极限，并随时保留合理裕度，不会因为功率或系统电压的正常波动而导致系统间是电势角差非周期性的无限增大，导致系统失去稳定。所以运行中的发电机必须有足够的同步力矩储备，当系统正常波动引起发电机的输出有功功率波动时，不至于电势的相位角差将无限的增大，以至使系统失去稳定。
暂态稳定是指受到较大的干扰后，能过度到新的运行状态或回到原来运行状态的能力。有受到的是大的干扰，所以状态方程不能线性化。使得系统的结构和参数大幅度的变化。暂态稳定的要求是在第一或第二个振荡周期内，受影响的系统不对其他的系统产生影响。电力系统正常运行时，所有发电机都以同步转速旋转，这时并列运行的各发电机之间没有相位的相对变化，系统各发电机之间的电势差为常数，系统中各点电压和各回路的电流均不变。当电力系统由于各种原因受到干扰时（如短路、故
......电力系统稳定问题的基本模型
电力系统的每一个主要元件的特性都对电力系统稳定产生影响。有关这些特性的知识对于理解和研究电力系统稳定是至关重要的。电力系统稳定及其控制技术与电力系统各电气元件的暂态特性有着非常密切的关系。为了分析电力系统静态稳定，并且进行有效地控制，必须首先研究电力系统电气元件的数学模型。它们包括:同步发电机、水轮发电机、汽轮机、调速器以及励磁系统等模型。
2.1同步发电机基本模型
篇6：电力系统继电保护原理期末复习
1、继电保护的基本任务是什么？
答：1）自动、快速、有选择地将故障部分从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常工作。
2）反应电气设备的不正常工作状态，并根据运行维护条件，而动作与发出信号或跳闸。
2、保护装置由哪三部分构成？它们的作用分别是什么？ 答：比较测量元件、逻辑判断元件、执行输出元件三部分构成
作用：比较测量元件：测量通过被保护的电力元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。
逻辑测量元件：根据测量比较元件输出的逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。执行输出元件：根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
3、什么是主保护？何谓后备保护？何谓近后备保护？何谓远后备保护？ 答：主保护是指能够在较短的时限内切除被保护线路（或元件）全长上的故障的保护装置。
考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护装置称为后备保护。
当电气元件的保护拒动时，由本元件的另一套保护起后备作用，称为近后备保护。当电气元件的保护拒动时，由相邻元件的保护装置起后备作用，称为远后备保护。
1、电力系统发生故障时，继电保护装置应将 故障 部分切除，电力系统出项不正常工作时，继电保护装置一般应 发出信号。
2、继电保护应满足 可靠性、选择性、速动性、灵敏性
四种基本要求。
3、所谓灵敏性是指 对其保护范围内 发生故障的反应能力。
4、继电保护的可靠性包括 安全性 和
信赖性，即保护在应动作时
不拒动，不应动作时
不误动。
第二章：
1、阶段式电流保护的优缺点。
答：优点：简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求。缺点：直接受电网的接线以及电力系统运行方式变化的影响。
2、方向性电流保护的定义。
答：保护中如果加装一个可以判别功率流动方向的元件，并且当功率方向由母线流向线路（正方向）时才动作，并与电流保护共同作用，便可以快速、有选择性地切除故障，称为方向性电流保护。
3、对继电保护中功率方向元件的基本要求是什么？
答：1）应具有明确的方向性。即正方向发生各种故障时能可靠动作，反方向故障时可靠不动作。
2）正方向故障发生时有足够的灵敏度。
4、相间短路功率方向判别元件的接线方式的要求。
答：1）正方向任何类型的短路故障都能动作，而当反方向故障时不动作。
应尽可能地大一些，并尽可能使
接2）故障以后加入继电器的电流
和电压
近与最大灵敏度角，以便消除或减小方向元件的死区电压。5、90 接线的优点。
答:1）对各种两相短路都没有死区，因为加入的是非故障的相间电压，其值很高 2）选择继电器的内角
后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的优先性。
6、零序电流灵敏I段与零序电流不灵敏I段的区别是什么？分别在哪种情况下起作用？
答：零序电流I段与零序电流不灵敏I段的定值整定原则不同，动作灵敏度不同，零序电流I段的灵敏度高（其整定值较小，保护范围较大），作为全相运行、发生接地短路故障时的接地保护，非全相运行时需退出运行；零序电流不灵敏I段的动作灵敏度低（其整定值较大，保护范围较小），作为非全相运行，发生接地故障时的接地保护。
1、瞬时电流速断保护的动作电流是按 躲开本线路末端的最大短路电流 来整定的，起灵敏性通常用 保护范围的大小 来表示。
2、限时电流速断保护的动作电流是按 躲开下级各相邻元件电流速断保护的最大动作范围 来整定的，一般用作阶段式电流保护的II段。
3、定时限过电流保护的动作电流是按 躲开本元件的最大负荷电流 来整定的，一般用作阶段式电流保护的III段。
4、速断保护上、下级的动作选择性是靠 整定电流的大小 来实现的；过电流保护上、下级的动作选择性是靠
动作时间和灵敏度 来实现的。
5、瞬时电流速断保护、限时电流速断保护
可以用作线路的主保护，定时过电流保护
用作线路的后备保护。
6、继电保护上下级的配合是指 灵敏度 和 时间 的配合。
7、零序电源在 故障点，故障点 的零序电压最高，系统中
距离故障点越远处的零序电压越低，取决与
测量点到大地间阻抗 的大小。
8、对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向 率方向实际上都是有 线路
流向 母线 的。
相反，零序功 第三章
1、有一方向阻抗继电器，若正常运行时的测量阻抗为 要使该方向阻抗继电器在正常工作时不动作，则整定阻抗最大不超过多上？（设）
2、对于方向阻抗继电器，试写出：（1）圆心向量（2）半径r的表达式（3）比幅式动作条件（4）比相式动作条件
3、什么是阻抗继电器精确工作电流，什么是精确工作电压？
4、电力系统振荡与短路时电气量的差异。
答：1）振荡时，三相完全对称，没有负序分量和零序分量出现；而短路时，总要长时（不对称短路过程中）或瞬间（在三相短路过程开始时）出现负序分量或零序分量。
2）振荡时，电气量呈现周期性变化，其变化速度（）与系统功角的变化速度一致，比较慢，当两侧功角摆开至180度时相当于在振荡中心发生三相短路；从短路前到短路后其值突然变化，速度很快，而短路后短路电流、各点的残余电压和测量阻抗在不计衰减时时不变的。
3）振荡时，电气量成周期性的变化，若阻抗测量元件误动作，则在一个振荡周期内动作和返回各一次；而短路时，阻抗测量元件如果动作（区内短路），则一直动作，直至故障切除；如果不动作（区外故障），则一直不动作。
5、距离保护中选相元件的作用。答：1）选相跳闸
2）为了找出故障环路，使阻抗测量元件准确反应故障点保护安装处的距离。
6、对距离保护的评价。答：
7、方向阻抗继电器的死区以及解决办法。
1、距离保护是反应 故障点与保护安装处 的距离，并根据距离的远近确定 动作时间 的一种保护。
2、距离保护应取用 故障环路 上的电压、电流间的关系作判断故障距离的依据，而用 非故障环路 上的电压、电流计算得到的距离 大于 保护安装处到短路点的距离。
3、距离保护I段为 为延时速动段，II段为 带固定延时的速动段，III段 延时需与相邻下级线路的II段或III段保护配合，在其延时的基础上再加上一个延时差。
4、距离保护一般由 启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑 和 出口 等几部分组成。
5、方向圆阻抗继电器、偏移圆阻抗继电器、全阻抗继电器中，具有方向性的是 方向圆阻抗继电器。
作为比相的参考电压时，无法保证出口短路时的选择性，为克服这
6、直接用
一缺点，应选择 相位不随故障位置变化、在出口短路时不为0的电压量作为比相的参考电压。
7、偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中，方向圆阻抗继电器 受过渡电阻的影响最大，全阻抗继电器 受过渡电阻的影响最小。
8、距离I段是靠 满足选择性要求的，距离III段是靠
满足选择性要求的。距离I、II、III段保护中，距离III段 保护不受振荡的影响，其原因是
9、影响阻抗继电器正确动作的主要因素有、、等。
9、单侧电源线路上发生短路故障时，过渡电阻的存在使方向阻抗继电器的测量阻抗 增大，保护范围 减小。
10、在整定值相同的情况下，动作特性在+R轴方向所占的面积越小，受过渡电阻的影响就 越大。
第四章
1、什么是纵差保护，有什么特点，它和阶段式保护的根本差别是什么？
2、输电线路短路时两侧电气量的故障有什么特征？
3、电力载波通道有哪几部分构成，其中阻波器的作用是什么？
4、电力信号载波信号有哪几种，各有什么作用？
5、闭锁式方向纵联保护的原理是什么？
6、功率倒向对方向比较式纵联保护的影响及应对措施？
7、纵联电流相差保护的工作原理是什么？
8、什么是闭锁角？哪些因素影响它的大小？
9、什么是相继动作？
10、纵差动保护，产生不平衡电流的原因是什么？
1、线路纵差动保护是通过比较被保护线路首末端电流的 大小 和 相位 的原理实现的，因此它不反应 外部故障。
2、方向比较式纵联保护在通道中传送的是 逻辑信号，传送的信息量 较少，但对信息可靠性要求 较高 ；纵联电流差动保护在通道中传送的是 电气量本身，信息传输量 大，并且要求两侧信息 同步采集，因而对通信通道的要求较高。
3、纵联保护按 信息通道的不同 可分为4种，分别为 导引线纵联保护、电力载波纵联保护、微波纵联保护、光纤纵联保护 ；按 保护动作原理 可以分为2种，分别为 方向比较式纵联保护、纵联电流差保护。
4、电力线载波通道的工作方式有 正常无高频电流方式、正常有高频电流方式、移频方式 3种。
5、闭锁式方向保护的跳闸判据为 本端保护方向元件判定为正方向故障且收不到闭锁信号。
第五章
1、电力系统中，广泛采用自动重合闸的原因是什么？
2、双电源重合闸的原理。
3、什么是前加速？有什么优缺点？
4、什么是后加速？有什么优缺点？
第六章
1、变压器差动保护的原理，差动保护能保证选择性吗？
2、变压器差动保护中，不平衡电流产生的原因有哪些？ 答：1）2）3）4）
3、何谓比率制动特性？对具有比率制动特性的差动继电器，何谓最大制动比、最小动作电流、拐点电流？
4、变压器纵差动保护中消除励磁涌流的方法？它们分别利用了励磁涌流的哪些特点？
6、写处变压器纵差动保护不平衡电流表达式并说明式中各变量的含义。
1、变压器的故障可分为 油箱外故障 和 油箱内故障，其中，油箱内故障又包括 绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心烧毁 ；油箱外故障包括 套管和引出线上发生的相间短路以及接地短路。
2、双绕组变压器电流互感器的选择的变比应满足，三相变压器采用Yd11的接线方式，电流互感器的选择应满足。
3、反应变压器油箱内部各种故障和油面降低的保护称为 瓦斯保护。
4、当变压器空载投入或外部故障切除电压恢复时，可能出现很大的励磁电流，称为 励磁涌流。
5、变压器瓦斯保护反应油箱内部所产生的气体或油流而动作，其中 轻瓦斯保护 动作与发出信号，重瓦斯保护 动作与跳开变压器各电源侧的断路器。
6、变压器保护中的主保护有
后备保护有。
第七章
1、发电机定子绕组的横差保护有哪几种方式？
2试述单继电器式横差保护的基本原理，在什么情况下带延时跳闸？为什么？
篇7：电力系统的电压稳定的研究
自从20世纪70年代以来世界上一些大电网(1977年美国纽约电网、1978年法国电网、1982年比利时电网和加拿大魁北克电网、1983年瑞典电网、1987年日本东京电网)因电压不稳定发生事故，造成了巨大经济损失和大面积长时间停电，此后电压稳定问题开始逐渐受到了关注。目前，电力系统中电压稳定问题趋于严重的原因主要有以下4点：①由于环境保护以及经济上的考虑，发、输电设施使用的强度日益接近其极限值；②并联电容无功补偿增加了，这种补偿在电压降低时，向系统供出的无功按电压平方下降；③长期以来人们只注意了功角稳定性的研究，并围绕功角稳定的改善采取了许多措施，而一定程度上忽视了电压稳定性的问题；④随着电力市场化的进程，各个有独立的经济利益的发电商以及电网运营商很难象以前垂直管理模式下那样统一的为维护系统安全稳定性做出努力[1]。
在我国电压不稳定和电压崩溃出现的条件同样存在，首先我国电网更薄弱，并联电容器的使用更甚，再加之城市中家用电器设备的巨增，我国更有可能出现电压不稳定问题。目前国内电压稳定问题“暴露的不突出”，原因之一可能是由于大多数有裁调压变压器分接头(OLTC)末投人自动以及电力部门采用甩负荷的措施，而后一措施应该是防止电压不稳定问题的最后一道防线，不应过早地或过分地使用。将来电力市场化之后，甩负荷的使用将受到更大的限制。因此在我国应加紧电压稳定问题的研究。2.现今对于电压崩溃机理的认识
电力系统稳定运行的前提是必须存在一个平衡点，最重要的一类电压不稳定性场景就是对应于系统参数变化导致平衡点不再存在的情况。由于负荷需求平滑缓慢地增加而使负荷特性改变直至不再存在与网络相应曲线的交点，固然是其中的一种场景，但事实上，更为重要的场景对应于大扰动，如发电和／或输电设备的停运，这种大扰动使网络特性急剧变动，扰动后网络的特性(如PV曲线)不再同未改变的负荷的相应特性相交，失去了平衡点，而导致电压崩溃。所以也需要研究由于大的结构和系统参数的突然变化所引起的不稳定机制。2.1 短期电压失稳
研究认为，引起暂态电压崩溃的主要原因：①短期动态扰动后失去平衡点；②缺乏把系统拉回到事故后短期动态的稳定平衡点的能力；③扰动后平衡点发生振荡(实际系统中未观察到)；④长期动态引起的短期失稳(如平稳点丢失，吸引域收缩和振荡)。这一时段内可能同时出现功角失稳和电压失稳，由于它们包含相同的元件，区分它们往往很困难。一种典型的纯电压稳定问题场景是单机单负荷系统，负荷主要由感应电动机组成。这里的暂态失稳主要是指系统受扰动之后，感应电动机等快速响应元件失去了平衡点，或者由于故障不能尽快切除，使系统离开了干扰后的吸引域。
文献[2]应用PV曲线和感应电动机的机械特性研究了扰动后感应电动机引起的暂态失稳机理，提出了足够的电容补偿能使处于低电压解的负荷节点电压恢复正常的观点。文[3]研究了不同短路故障切除时间下单机单负荷系统的动态过程，指出暂态电压稳定也存在故障临界切除时间的概念，并把电压失稳与负荷失稳联系起来。文[4][5]用仿真手段研究了快速响应的静止电容补偿器对防止感应电动机负荷引起的电压崩溃的作用，并指出断路器投切的并联电容补偿不能达到同样的目的。文献[6]采用时域仿真重演了感应电动机负荷引起的暂态电压失稳现象，改进了感应电动机暂态电压稳定的判据，提出了感应电动机引起的暂态电压稳定裕度的概念，并求取了与给定故障切除时间相应的极限动态负荷。文[7]把电力系统同时可接受保持暂态电压稳定和暂态电压跌落的状态称之为暂态电压安全，并强调暂态安全应包括暂态功角稳定和暂态电压安全两方面。2.2 长期电压失稳
系统扰动之后，系统已获短期恢复，可用长期动态的QSS近似．此后造成动态失稳的原因有：①失去长期动态平衡点；②缺乏把系统拉回到长期稳定平衡点的能力；③电压增幅振荡(实际系统中未观察到)。文献[8]通过一简单系统显示和讨论了有载调压变压器(OLTC)和发电机过励限制器动态特性对系统电压失稳过程的作用。文献[9][10]就有载调压变压器对电力系统电压稳定性的影响进行了动态分析，其结果还不能令人满意，主要原因是所采用的元件模型存在差异，考虑的影响因素也不相同等。文献[11]综合考虑了对电压失稳产生重要影响的负荷动态特性、有载调压变压器动态特性及发电机无功功率限制的作用，但难以得出清晰的概念。针对中长期仿真计算量大的问题，文献[12]采用了自动变步长技术把快速响应和慢速响应动态元件综合在一起进行仿真来研究系统的电压稳定性。在研究长期现象时，对于快速系统可用准静态(QSS)近似。QSS方法结合了静态方法计算的高效性和时域方法的有效性。文献[13]采用QSS法考虑了发电机模型中的非线性环节和仿真步长控制问题，并取得了很有意义的结果。
2.3 由长期动态造成的短期不稳定性
此种失稳机制也可以划分为3种情况：①由长期动态造成的短期平衡点丢失；②由长期动态造成的短期动态的吸引域收缩而致使系统在受到随机参数变化或小的离散转移后，缺乏拉回到短期稳定的平衡点的能力；③由于长期动态而造成的短期动态的振荡不稳定性。3.电压稳定性的分析方法 3.1 灵敏度分析方法
灵敏度分析在电压稳定研究中应用越来越广泛，其突出的特点是物理概念明确，计算简单。灵敏度分析方法属于静态电压稳定研究的范畴，它以潮流计算为基础，以定性物理概念出发，利用系统中某个感兴趣的标量对于某些参数的变化关系，即它们之间的微分关系来研究系统的电压稳定性。例如，人们常常考察负荷增长裕度对于发电机出力、线路参数变化的灵敏度以求得较好的控制电压安全的措施。在潮流计算的基础上，只需少量的额外计算，便能得到所需的灵敏值。灵敏值计算缺乏统一的灵敏度分析理论作基础，各文献都按自己的方法进行灵敏度分析，没有统一的标准；在计算灵敏度指标时，没有考虑负荷动态的影响、没有计及发电机无功越限、有功经济调度的影响；灵敏度指标是一个状态指标，它只能反映系统某一运行状态的特性，而不能计及系统的非线性特性，不能准确反映系统与临界点的距离。3.2 最大功率法
最大功率法基于一个朴素的物理观点，当负荷需求超出电网极限传输功率时，系统就会出现象电压崩溃这样的异常运行现象。最大功率法的基本原则是将电网极限传输功率作为电压崩溃的临界点，从物理角度讲是系统中各节点到达最大功率曲线族上的一点。电压崩溃裕度是系统中总的负荷允许增加的程度。常用的最大功率判据有：任意负荷节点的有功功率判据、无功功率判据以及所有负荷节点的复功率之和最大判据。当负荷需求超过电力系统传输能力的极限时，系统就会出现异常，包括可能出现电压失稳，因此将输送功率的极限作为静态电压稳定临界点。负荷如果从当前的运行点向不同的方向增加，就会有不同的电压稳定临界点，有不同的电压稳定裕度，但在这些方向中总会有一个方向的电压稳定裕度最小。计算出这个方向和电压稳定临界点，就能为防止电压失稳提出有效的对策。把这个方向定义为参数空间中最接近电压稳定极限的方向，这个电压稳定临界点定义为最接近电压稳定临界点。3． 3 Q-U法
CIGRE对电压崩溃十分重视，38.01工作组在1987年提出电网应按照防止电压崩溃的准则进行规划设计，并提出了防止电压崩溃的Q-U法。Q-U法是将电网中的某节点或母线作为研究对象，通过一系列潮流计算，确定其Q-U特性曲线，并根据无功储备准则或电压储备准则，来确定所需的无功功率。
该方法的优点是物理概念明确，缺点主要是潮流方程在电压崩溃点处不易收敛。4.电压稳定研究的进一步发展
4.1 更精确的电压稳定极限确定所需的模型
对于系统电压稳定极限做出更精确的描述是现代电力系统发展的需要，为此有必要考虑更实际的负荷模型，采用更有效的方法。感应电动机负荷是非常重要的一类负荷，在以往的电压稳定极限计算中，对这一类负荷常常以静态负荷替代，或是用具有功率恢复特性的动态负荷模型近似，研究表明，基于恒稳态功率恢复特性的动态负荷的小扰动分析所得的SNB点与基于静态负荷的CPF所得的Fold分岔点是一致的，而考虑具体的感应电动机负荷后刻画电压稳定极限的工作变得更为复杂：首先很有可能在Fold分岔点之前就出现由于电动机滞转引起的SNB点；其次，这些SNB点不一定会造成系统出现电压崩溃，其性质还要依系统的具体情况进行分析。因此，在更精细的描述系统电压稳定极限的工作中，对于感应电动机负荷模型应予充分重视。4.2 不断发展的计算方法
迅速发展的计算机技术以及基于几何概念的非线性动力学定性理论促进了非线性动力系统数值计算方法的发展和应用，目前已有AUTO，MAPLE等著名商业软件可供选择。但是目前还没有用来分析多机电力系统的稳定性的好经验。在电力系统的分岔与混沌研究中，围绕如何求取平衡解流形曲线，如何自动修正步长，如何越过常规Newton-Raphson算法中的奇异点，如何跟踪大型电力系统的PV曲线，如何搜索解曲线上的分岔点并判别其类型等一系列问题，进行了广泛的研究。目前一般采用延拓算法，较典型的有预估-校正法、弧长法等。例如用解轨线的切线或割线的方法预测，而用局部参数化或利用解轨线与垂直于切向量的超平面的交点的方法(准弧长法)校正，也可用二次型曲线来近似描述SNB点附近的潮流解，并用可控步长来加速计算。
面对感应电动机模型对于电压稳定分析造成的复杂性，需要有效的精确判定系统的稳定极限的方法，CPF或是基于恒稳态功率负荷模型的小扰动分析在这种系统中给出的结论一般都倾向于乐观；计及感应电动机负荷的分岔方法虽然可以通过SNB点附近的平衡点的情况来判断出现的SNB点的性质，但对大系统而言，“两步法”更为适用，针对拥有大量感应电动机负荷的系统，在“两步法”之后通过时域仿真确定所发现的SNB的性质也是非常必要的。5.结语
电力系统电压稳定问题的研究有着十分重大的社会经济意义。尽管电压稳定问题及其相关现象十分复杂，在过去二十年间，人们已经在电压失稳机理以及负荷模型建立、分析手段上取得了很多重要研究成果。随着系统规模的不断发展，新型控制设备的不断投入运行以及电力市场化的不断深入，人们需要更为准确的电压稳定性指标以及实用判据，需要将电压安全评估与控制不断推向在线应用。参考文献
[1] 余贻鑫，电压稳定研究评述[J].电力系统自动化，1999，23(21):1-7 [2] 徐泰山，薛禹胜，韩祯祥。感应电动机暂态电压失稳的定量分析[J].电力系统自动化，1996，20(5):62-67 [3] 薛禹胜，徐泰山.暂态电压稳定性及电压跌落可接受性[J].电力系统自动化，1999，23(14):4-8 [4] 段献忠。有载调压变压器与电压稳定性关系的动态分析[J].电力系统自动化，1995，19(1):14-19 [5] 彭志炜。有载调压变压器对电力系统电压稳定性影响的动态分析[J].中国电机工程学报，1999，19(2):61-65 [6] Vu K T.Dynamic mechanisms of voltage collapse[Z].System Control Letters, 1990,15:319-328 [7] Kurica A.Multiple time-scale power system dynamic simulation[C].IEEE Paper 92WM 129-9, New York, 1992 [8] 顾群。中期电压稳定的建模和快速仿真[J].电力系统自动化，1999，23(21):25-28
标签：分析无功补偿研究
摘 要：阐述了国内外电力系统无功电压控制的问题和发展方向、AVC 研究现状及电网动态电压稳定的策略;国外二三级电压调控的运行现状、国内几个省网无功平衡和电压控制的研究，以及对无功补偿设备采取的配置原则、调节手段，并提出了几点无功电压调控与管理的相关措施等。
关键词：无功补偿;电压控制;电力系统
电网无功平衡是保证电压稳定的基本条件，由于电力系统中无功功率的发、供、用呈现强烈的分散性，因而无功功率只有在分层、分区，分散合理平衡的基础上，才能实现电网电压的合理分布和维持电网的稳定运行。信息来源:http://
——不能反映电网实时网络拓扑变化对分区影响，可能造成误控;
——采用下达电压目标指令的方式，难以很好控制无功潮流;
虽然存在以上问题，但由于存在巨大的潜在效益，因而十几年来法国和意大利电网一直在运行中不断完善和改进其自动电压控制技术。信息来自:
南方电网从多馈入交直流输电系统电压稳定状况展开研究。在多馈入的交直流输电系统中，直流输电元件的电压稳定和无功控制是一个崭新的课题，通过分析典型运行方式下的静态、动态、暂态电压稳定性问题，分析系统存在的电压稳定薄弱环节和隐患，研究改进措施并制订防止电压失稳的预防和校正控制的策略。信息来自:
kV 变电站补偿容量研究、变电站主变额定电压选择和抽头比较与配合选择研究、无功分层和分区平衡情况分析和支路无功经济分点的数学验证。信息来自:
广东电网根据无功补偿配置原则，详细分析配电网无功补偿的工程实际问题，构造制约函数求解并以变迟度法进行寻优。研究配电网无功优化补偿 信息来源:http://
2.5 无功电压控制的发展方向 信息来自:
因此，分层分区和分散就地的关联控制兼顾了全局优化和局部优化的问题。信息来源:http://tede.cn AVC 研究现状 [2-3] 信息请登陆:输配电设备网
基于最优潮流(OPF)的实时电压自动控制(AVC)集安全性和经济性于一体，可实现安全约束下的经济性闭环控制。正常运行情况下，AVC 通 信息来源:http://tede.cn
过实时监视电网无功电压情况，进行在线优化计算，分层调节控制电网无功电源及变压器分接头，调度自动化主站对接入同一电压等级、电网各节点的无功补偿可控设备实行实时最优闭环控制，满足全网安全电压约束条件下的优化无功潮流运行，达到电压优质和网损最小。省级电网研究的AVC 是集中控制型的，也即在电网调度自动化系统SCADA、EMS与现场调度装置之间通过闭环控制实现AVC。信息来源:http://
湖南电网提出了采用经济压差进行全局无功优化的思想，以每条线路电压降落的纵分量最小为目标求解最优潮流，计算各发电厂和变电站注入系统的无功功率，而各发电厂和变电站通过安装电力系统无功电压调整装置，自动调节无功出力和变压器的分接头，使其实际输出无功功率为计算出的无功优化值。
福建电网无功电压AVC 控制系统能在很短的时间内实现无功电压二级协调控制，提高无功资源的合理分配和可靠利用。其特点是： 信息来自:输配电设备网
——适应电网运行方式变化，能实施不同的无功电压优化运行方案;信息来源:http://
为此，应本着自下而上，由末端向电源端的顺序逐级平衡补偿。在补偿方式上宜采用集中补偿和分散补偿相结合，以分散为主;高压补偿和低压补偿相结合，以低压为主的原则。并安装自动补偿投切装置。在电网中采用有载调压变压器，安装无功——电压优化自动控制装置，可以实现经济调压。信息请登陆:输配电设备网
电网的无功、电压调节和管理的必要措施如下： 信息来自:
(2)加强电网无功及电压的调节和管理;信息来源:http://
(3)电力系统分区并确定各个区的电压中枢点以便对电压进行分级分布式控制;信息来源:http://
(4)合理配置无功补偿设备，做到无功就地补偿、分层分区平衡;信息请登陆:输配电设备网
(5)加强送、受端电网建设，能提高运行可靠性、调度灵活性和通道的输送能力，并能提供足够短路容量和足够大惯性的系统;
(6)在长距离、大容量送电线路中大量采用串联补偿，以提高电网输送能力、改善运行电压水平;信息来源:http://
(7)在落点集中的负荷中心、受端电源少、受端大规模接受西电东送的落点采用动态无功设备;信息来自:输配电设备网
(8)研究广东电网受端系统电压稳定和动态无功补偿问题，根据研究成果合理配置无功电源，使之满足电网动态无功备用;
(9)对省网进行无功优化调节控制，实施分级分布式的控制策略，实现整个省网的闭环实时控制，实现全网无功优化配置;信息来源:http://
(10)运用“无功电压优化集中控制系统”，完善电压自动监测网络，实现数据自动采集、自动传输和自动统计分析，实现全网无功优化实时控制。
参考文献：
[1] 周双喜, 刘明波, 李端超, 等.电力系统电压稳定及电压无功优化控制研讨会会议资料[C].广东省电机工程学会电力系统专委员会,2005.信息来源:http://
[2] 许文超, 郭伟, 李海峰, 胡伟.AVC 应用于江苏电网的初步研究[J].继电器, 2003, 31(5): 23-26.信息来源:http://
[3] 曾纪添, 等.电力系统无功补偿及电压稳定性研究: 科技专集[C].广州: 广东电网公司电力科学研究院, 2007.信息来自:
篇8：电力系统稳定器原理
关键词：水泥剂量,EDTA滴定,试验,检测
机场水泥稳定碎石中的水泥剂量常用EDTA滴定法来检测, 它简易、方便、性质稳定, 深受机场试验检测人员的欢迎。在工作实际中, 有很多试验人员对反应原理不明白, 关键试验技术不清楚, 并时有不当或错误操作, 致使试验结果产生较大偏差。本文将对EDTA滴定法测定水泥剂量的原理及试验操作关键技术做出详尽的阐述, 以达到提高试验检测人员试验操作水平的目的。
1 EDTA滴定法化学反应原理
测定水泥稳定碎石中水泥剂量的原理:用10%的NH4Cl溶液溶出水泥稳定材料中的钙离子 (Ca2+) , 然后用EDTA二钠标准溶液与水泥稳定碎石中的钙离子 (Ca2+) 反应, 通过EDTA二钠标准溶液的消耗量 (体积) 求出水泥稳定碎石中钙离子的浓度, 进而求出水泥稳定碎石中的水泥剂量 (钙离子浓度与水泥剂量存在着一一对应的关系, EDTA二钠与水泥剂量存在良好的线性关系) 。具体反应如下:
在NH4Cl溶液 (弱酸性) 环境中, 水泥中的硅酸三钙 (3Ca O·Si O2) 、硅酸二钙 (2Ca O·Si O2) 、铝酸三钙 (3Ca O·Al2O3) 和铁铝酸四钙 (4Ca O·Al2O3·Fe2O3) 等主要成分均与NH4Cl反应, 生成Ca Cl2, 溶出水泥中的钙离子 (Ca2+) , 化学反应方程如下:
然后滴入EDTA二钠溶液, 与溶液中的Ca2+发生化学反应 (溶液中的Na OH为缓冲剂, p H值为12.5~13;钙红为指示剂) , 通过EDTA的消耗量 (体积) 计算出溶液的钙离子的浓度。化学反应方程为:
Ca2++Ind2-→Ca—Ind (玫瑰红色)
Ca—Ind+EDTA→Ca—EDTA+Ind (钙指示剂, 蓝色)
钙离子与指示剂离子反应生成可溶性的钙—指示剂络合物 (玫瑰红色) ;之后EDTA与钙—指示剂络合物反应, 夺取钙—指示剂络合物中的钙离子并生成EDTA—钙络合物 (EDTA对钙离子的亲和力大于指示剂离子 (Ind2-) 对钙离子的亲和力) , 同时使指示剂游离而使溶液滴定终点变蓝 (碱性条件下) ;根据Ca2+的浓度我们就可以计算出水泥稳定土中的水泥剂量。以上为EDTA滴定法测定水泥稳定碎石中水泥剂量的化学反应原理, 它也是绘制EDTA标准曲线的原理和现场控制水泥剂量的依据。
2 水泥剂量检测试验技术
2.1 试验环境
工地试验室环境要满足温度 (±20℃) 和湿度 (相对湿度40%~70%) 要求, 以保证滴定环境的一致性以及药品性能的正常发挥。目前大多数工地试验室的化学室温度条件都得不到满足, 很多化学试剂直接就暴晒在阳光之下, 这都影响了药品性能的正常发挥。为此要求化学室配备空调及增湿设备。
2.2 现场取样要点
取样要有代表性点, 数量为每5 000 m2抽样一次, 每次不少于6个样品。样品要均匀, 级配合理, 含水率要与滴定曲线时的含水率一致 (即范围为最佳含水率±2%) , 尽量减小取样过程对试验结果造成影响。取样后在水泥初凝前及时进行滴定试验, 因为是随着龄期的延长, 水泥稳定碎石中的钙离子同水泥稳定碎石中的矿物质发生化学反应生成新的化合物, 造成水稳碎石中的游离钙离子含量减少, 从而造成滴定结果偏低, 影响水泥剂量测定结果的准确性, 无法准确反映施工中的水泥剂量。
2.3 试剂配制要点
1) 配制NH4Cl溶液要准确, 瓶装NH4Cl及4 500 m L瓶装蒸馏水标筒在配制前必须重新进行称重, 配制好的NH4Cl溶液要避光放置且存期不可太长 (当天配制当天用完) , 以防分解及浓度下降, 从而影响钙离子的完全浸出 (钙离子浸出不完全) , 造成测定结果的偏低。
2) 配制Na OH溶液时, 三乙醇胺溶液 (分析纯) 的加入量 (2 m L) 要控制好, 这样有利于对溶液中Al3+, Fe3+的掩蔽, 使滴定终点更好确定, 从而增加试验精度 (Na OH溶液中加入三乙醇胺的作用是在碱性条件下三乙醇胺与溶液中的Al3+, Fe3+形成更为稳定的配合物, 从而避免它们在滴定Ca2+时对试验造成的干扰) 。
3) EDTA二钠标准溶液的配制必须严格按照规范, 且放置时间不宜过久, 否则容易造成浓度降低, 致使测定结果偏高。同时要注意的是滴定现场所用EDTA标准溶液的浓度一定要尽量保持与制定标准曲线时所用EDTA标准溶液的浓度一致或相近, 以此减小试验误差。
4) 指示剂配制:将0.2 g钙试剂羧酸钠与20 g预先在105℃烘箱中烘1 h的硫酸钾混合研磨成极细的粉末, 储存于棕色广口瓶中, 以防吸潮。钙红指示剂加入的剂量准确至0.2 g, 以便准确控制滴定的终点。
2.4 EDTA滴定时试验技术
制样和称样要做到及时准确, 溶液搅拌时间对于水泥稳定碎石为5 min, 搅匀 (搅拌速度可为1.5圈/s~2圈/s) , 以使水泥稳定土中的钙离子 (Ca2+) 能够在溶液中充分浸出。然后放置10 min, 将上部清液转移到300 m L烧杯内, 搅匀并加盖表面皿待测。在这里, 样品的搅拌时间、速度和方式要力求相同, 以减小试验误差。在EDTA滴定时, 溶液有一个明显变化的过程, 从玫瑰红色变为紫色, 并最终变为蓝色。因此要把握好滴定的临界点, 切不可直接将溶液滴到纯蓝色, 因为如果没有经过临界点, 则可能溶液已经过量很多。一般来说, 在溶液颜色变为紫色后, 如水泥剂量较低, 1滴~2滴就能彻底变蓝;因此此时的滴定速度务必放慢, 逐滴滴入, 并保持摇匀, 以免滴定过量。关于钙红指示剂的用量, 为便于准确把握, 要定量称重为0.2 g。如果只凭经验估计, 有可能用量偏大或偏小, 造成溶液颜色变化不显著或不稳定, 造成误判, 影响滴定的准确性。在读取滴定管数值时, 一定要使滴定管内溶液的弯月面底部与刻度线相切, 同时视线要与弯月面保持在同一水平面上, 以保证读数的准确性。
2.5 绘制EDTA标准曲线要点
EDTA标准曲线是水泥滴定结果的唯一判定标准, 为保证其准确性:首先绘制水泥剂量—EDTA二钠标准曲线要严格按照规范进行;其次, 材料变化时一定要及时、重新进行标定, 尤其是拌和用水变化时必须重新标定曲线, 否则将严重影响检测结果的准确性。
2.6 水泥稳定碎石滴定结果判定要点
现场取样后进行EDTA滴定试验, 要求6组样品的滴定结果平均值满足设计配比水泥剂量的要求, 单个最低值不少于设计值的-1.0%。
3 结语
通过对EDTA滴定法化学反应原理及试验关键技术的阐述, 使从事机场施工的试验检测人员对整个试验方法加深了解, 为提高水泥剂量的检测精度, 保证机场水泥稳定碎石基层的施工质量, 必将起到很好的指导作用。
参考文献
[1]JTG E51—2009, 公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].
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