电力系统综合实验A 实验指导书 华北电力大学 二零零八年三月
电力系统综合实验 A 实 验 指 导 书 华北电力大学 二零零八年三月
必 言 1.实验总体目标 该课是为了适应现代化电力系统对“复合型”高级技术人才的需要而设置的一个 数学环节。通讨该环节的学习，以摆助学生讲一北认识电力系统的么种物理现象并增 强对电力系统相关课程理论的理解：可以培养学生的实际操作能力，分析问题和解决问 题的能力。 2.适用专业 电气工程及其自动化专业各方向、电力工程与管理专业 3.先修课程 电路理论、电机学、线性代数、自动控制理论B、电力系统分析基础、电力系统暂 态分析、电力系统稳定 4.实验课时分配 实验项目 学时 实验一同步发电机准同期并列实验 2天 实验二单机一无穷大系统稳态运行方式实验 2天 实验三电力系统功率特性和功率极限实验 2天 实验四电力系统暂态稳定实验 2天 实验五复杂电力系统运行方式实验 2天 5.实验环境 (1)DT-III型电力系统综合自动化实验台，三台： (2)PS-5G型电力系统微机监控实验台，一台： (3)打印机一部。 6.实验总体要求 (1)对教师的要求 1)教师要自己动手做所有的实验： 2)在实验开始的前一周，指导实验的教师要将与实验有关的文件上传到校园网的 电子课堂，并通知学生下载： 3)实验开始前，给学生讲实验的任务，纪律要求，实验要求等， (2)对学生的要求 1)实验前要预习实验内容： 2)实验时遵守实验室的规章制度，不要违反实验设备的操作规程： 3)认真做记录和观察实验现象，实验后整理数据，分析原因，回答思考题 7.本实验的重点、难点及教学方法建议 五个实验内容都是重店 难点是学生不能把理论课的知识转化为实践操作以及对实验数据的分析。 对教学方法的建议：将课堂知识与实验内容联系起来，启发学生积极思考，用于动手做 实验，自己设计一些实验方案
前 言 1．实验总体目标 该课是为了适应现代化电力系统对“复合型”高级技术人才的需要而设置的一个 教学环节。通过该环节的学习，可以帮助学生进一步认识电力系统的各种物理现象并增 强对电力系统相关课程理论的理解；可以培养学生的实际操作能力，分析问题和解决问 题的能力。 ⒉ 适用专业 电气工程及其自动化专业各方向、电力工程与管理专业 ⒊ 先修课程 电路理论、电机学、线性代数、自动控制理论 B、电力系统分析基础、电力系统暂 态分析、电力系统稳定 ⒋ 实验课时分配 实验项目 学时 实验一 同步发电机准同期并列实验 2 天 实验二 单机—无穷大系统稳态运行方式实验 2 天 实验三 电力系统功率特性和功率极限实验 2 天 实验四 电力系统暂态稳定实验 2 天 实验五 复杂电力系统运行方式实验 2 天 ⒌ 实验环境 （1）WDT-III 型电力系统综合自动化实验台，三台； （2）PS-5G 型电力系统微机监控实验台，一台； （3）打印机一部。 ⒍ 实验总体要求 （1）对教师的要求： 1)教师要自己动手做所有的实验； 2）在实验开始的前一周，指导实验的教师要将与实验有关的文件上传到校园网的 电子课堂，并通知学生下载； 3)实验开始前，给学生讲实验的任务，纪律要求，实验要求等。 （2）对学生的要求： 1）实验前要预习实验内容； 2）实验时遵守实验室的规章制度，不要违反实验设备的操作规程； 3）认真做记录和观察实验现象，实验后整理数据，分析原因，回答思考题。 ⒎ 本实验的重点、难点及教学方法建议 五个实验内容都是重点。 难点是学生不能把理论课的知识转化为实践操作以及对实验数据的分析。 对教学方法的建议：将课堂知识与实验内容联系起来，启发学生积极思考，用于动手做 实验，自己设计一些实验方案
目录 实验一同步发电机准同期并列实验 ..4 实验二单机一无穷大系统稳态运行方式实验…8 实验三电力系统功率特性和功率极限实验.....11 实验四电力系统暂态稳定实验…15 实验五复杂电力系统运行方式实验 19
目录 实验一 同步发电机准同期并列实验 ......................... 4 实验二 单机—无穷大系统稳态运行方式实验 ................. 8 实验三 电力系统功率特性和功率极限实验 .................. 11 实验四 电力系统暂态稳定实验 ............................ 15 实验五 复杂电力系统运行方式实验 ........................ 19
实验一同步发电机准同期并列实验 一、实验目的 1,加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件： 2。掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法 3.熟悉同步发电机准同期并列过程： 二、实验类型 综合型 三、实验仪器 DT-III型电力系统综合自动化实验台。 四、实验原理 将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合 俐前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间 原理”，由运行操作人员手动或由准同控先制器自动洗择合话时机发出合闸命今，这种并列 操作的合闸冲击电流 一船很木 并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作 的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。 正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。它能及 映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是 不同顿率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的 频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。 手动准同期并列 应在正弦整步电压的最低点（同相点）时合闸，考虑到斯断路器的周有合闸时间 实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。 自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。 准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时 闭锁合闸并且发出均均烦控韩脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合脉冲。 五、实验内容和要求 (一)机组启动与建压 1.检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置： 2.合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄 调速器上“并网”灯和“微机故障”灯均为炮灭状态，“输出零”灯亮 3. 按调速器上的“微机方式自动/手动”按钮使“微机自动”灯亮 4.励磁调节器选择它励、恒UF运行方式，合上动磁开关： 5.把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置： 6.合上系统电压开关和线路开关QF1,QF3,检查系统电压接近额定值380V: 7.合上原动机开关，按“停机开机”按钮使“开机”灯亮，调速器将自动启动电动机 到额定转速 8.当机组转速升到95%(47.5业)以上时，微机励磁调节器自动将发电机电压建压到 与系统电压相等
实验一 同步发电机准同期并列实验 一、实验目的 1．加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件； 2．掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法； 3．熟悉同步发电机准同期并列过程； 二、实验类型 综合型 三、实验仪器 WDT-III 型电力系统综合自动化实验台。 四、实验原理 将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合 闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间 原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列 操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作 的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。 正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。它能反 映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是 不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的 频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。 手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点(同相点)时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间， 实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。 自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。 准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时 闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。 五、实验内容和要求 （一）机组启动与建压 1．检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在 0 位置，如不在则应调到 0 位置； 2．合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。 调速器上“并网”灯和“微机故障”灯均为熄灭状态，“输出零”灯亮； 3．按调速器上的“微机方式自动/手动”按钮使“微机自动”灯亮； 4．励磁调节器选择它励、恒 UF 运行方式，合上励磁开关； 5．把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置； 6．合上系统电压开关和线路开关 QF1，QF3，检查系统电压接近额定值 380V； 7．合上原动机开关，按“停机/开机”按钮使“开机”灯亮，调速器将自动启动电动机 到额定转速； 8．当机组转速升到 95%（47.5Hz）以上时，微机励磁调节器自动将发电机电压建压到 与系统电压相等
(二)观察与分析 1.操作调速器上的“增速”或“减速”按钮调整机组转速，记录微机准同期控制器显 示的发电机和系统频率。观察并记录旋转灯光整步表上灯光旋转方向及旋转速度与 频差方向及频差大小的对应关系： 2. 将“同期方式”旋钮旋转至“手动”方式，观察并记录不同频差方向，不同频差大 小时的模拟式整步表的指针旋转方向及旋转速度、频率平衡表指针的偏转方向及偏 转角度的大小的对应关系： 3.操作励磁调节器上的“增磁”或“减磁”按钮调节发电机端电压，观察并记录不同 电压差方向、不同电压差大小时的模拟式电压平衡表指针的偏转方向和偏转角度的 太小的对应关系 4. 调节转速和电 观察并记录微机准同期控制器的频差闭锁、压差闭锁、相差闭锁 灯亮和炮灭的规律： (三)手动准同期 1,按准同期并列条件合闸 将“同期方式”转换开关置“手动”位置。在这种情况下，要满足并列条件，需要手动 调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时， 手动操作合阐按钮进行合闸。操作过程如下： 1. 观察微机准同期 空制器上显示的发电机电压和系统电压 相应操作微机励磁调节器 上的“增磁”或“减磁”按纽进行调压，直至“压差闭锁”灯炮灭 2.观察微机准同期控制器上显示的发电机频率和系统频率，相应操作微机调速器上的 “增速”或“减速”按钮进行调速，直至“频差闭饰”灯熄灭。 3.此时表示压差、频差均满足条件，观察整步表上旋转灯位置，当旋转至0°位置（正 中)前某一合适时刻时，即可合闸。观察合闸时的冲击电流 偏离准同期并列条件合闸 本实验项目仅限于实验室进行，不得在电厂机组上使用！！ 实验分别在单独一种并列条件不满足的情况下合闸，记录功率表冲击情况（下标F表 示发电机，下标X表示系统)： (1)电压差相角差条件满足，须率差不满足，在>和<贰时手动合闸，观察并 记录实验台上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小，以及冲击电流 I的大小，分别填入表1：注意：频率差不要大于0.5H☑。 (2)频率差相角差条件满足，电压差不满足，U>Ux和U<Ux时手动合闸，观察并 记录实验台上有功功率表P和无功功率表O指针偏转方向及偏转角度大小，以及冲击电流 lm的大小 分别填入表1：注意：电压差不要大于额定电压的10。 )频率差电压差条件满足，相角差不清足，顺时针旋转和逆时针能转时手动合闸。 观察并记录实验台上有功功率表P和无功功案表Q指针偏转方向及偏转角度大小，以及冲 击电流m的大小，分别填入表1-1，注意：相角差不要大于30度。 表1-1 fr>fx U>Uy UE<UY 超前 滞后 P (kW) Q (kVAR)
（二）观察与分析 1．操作调速器上的“增速”或“减速”按钮调整机组转速，记录微机准同期控制器显 示的发电机和系统频率。观察并记录旋转灯光整步表上灯光旋转方向及旋转速度与 频差方向及频差大小的对应关系； 2．将“同期方式”旋钮旋转至“手动”方式，观察并记录不同频差方向，不同频差大 小时的模拟式整步表的指针旋转方向及旋转速度、频率平衡表指针的偏转方向及偏 转角度的大小的对应关系； 3．操作励磁调节器上的“增磁”或“减磁”按钮调节发电机端电压，观察并记录不同 电压差方向、不同电压差大小时的模拟式电压平衡表指针的偏转方向和偏转角度的 大小的对应关系； 4．调节转速和电压，观察并记录微机准同期控制器的频差闭锁、压差闭锁、相差闭锁 灯亮和熄灭的规律； （三）手动准同期 1．按准同期并列条件合闸 将“同期方式”转换开关置“手动”位置。在这种情况下，要满足并列条件，需要手动 调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时， 手动操作合闸按钮进行合闸。操作过程如下： 1．观察微机准同期控制器上显示的发电机电压和系统电压，相应操作微机励磁调节器 上的“增磁”或“减磁”按钮进行调压，直至“压差闭锁”灯熄灭。 2．观察微机准同期控制器上显示的发电机频率和系统频率，相应操作微机调速器上的 “增速”或“减速”按钮进行调速，直至“频差闭锁”灯熄灭。 3．此时表示压差、频差均满足条件，观察整步表上旋转灯位置，当旋转至 0º 位置（正 中）前某一合适时刻时，即可合闸。观察合闸时的冲击电流。 2．偏离准同期并列条件合闸 本实验项目仅限于实验室进行，不得在电厂机组上使用！！！ 实验分别在单独一种并列条件不满足的情况下合闸，记录功率表冲击情况（下标 F 表 示发电机，下标 X 表示系统）： （1）电压差相角差条件满足，频率差不满足，在 fF>fX和 fF<fX 时手动合闸，观察并 记录实验台上有功功率表 P 和无功功率表 Q 指针偏转方向及偏转角度大小，以及冲击电流 Im的大小，分别填入表 1；注意：频率差不要大于 0.5HZ。 （2）频率差相角差条件满足，电压差不满足，UF>UX 和 UF<UX 时手动合闸，观察并 记录实验台上有功功率表 P 和无功功率表 Q 指针偏转方向及偏转角度大小，以及冲击电流 Im的大小，分别填入表 1；注意：电压差不要大于额定电压的 10%。 （3）频率差电压差条件满足，相角差不满足，顺时针旋转和逆时针旋转时手动合闸， 观察并记录实验台上有功功率表 P 和无功功率表 Q 指针偏转方向及偏转角度大小，以及冲 击电流 Im的大小，分别填入表 1-1。注意：相角差不要大于 30 度。 表 1-1 fF>fX fF<fX UF>UX UF<UX 超前 滞后 P（kW） Q（kVAR）