201206050303饶宏罗耀耀

本 科 生 实 验 报 告 实 验 课 程 电 力 系 统 控 制 技 术 学 院 名 称 核 技 术 与 自 动 化 工 程 学 院 专 业 名 称 电 气 工 程 及 其 自 动 化 学 生 姓 名 饶 宏 学 生 学 号 201206050303 指 导 教 师 罗 耀 耀 实 验 地 点 6c903 实 验 成 绩 二 一五 年四 月 二 一五 年 六 月 实验一、典 型 方 式 下 的 同 步 发 电 机 起 励 实 验 一、实验目的 了 解 同 步 发 电 机 的 几 种 起 励 方 式 ， 并 比 较 它 们 之 间 的 不 同 之 处 。 分 析 不 同 起 励 方 式 下 同 步 发 电 机 起 励 建 压 的 条 件 。 二、原理说明 同 步 发 电 机 的 起 励 方 式 有 三 种 ： 恒 发 电 机 电 压 Ug 方 式 起 励 、 恒 励 磁 电 流 Ie 方式起励 和恒给 定电压U R 方式起励。其中，除了恒U R 方式起励只能在他励方式下有效外，其余 两种方式起励 都可以分别在他励和自并励两种励磁方式下进行。 恒U g 方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪系统电压起励” 两种起 励方式。 设定电压起励， 是指电压设定值由运行人员手动设定， 起励后的发电机电 压稳定在手动 设定的给定电压水平上； 跟踪系统电压起励， 是指电压设定值自动跟踪系统 电压， 人工不能干预， 起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟 踪范围为8 5% 115%额 定 电 压“跟踪系 统电压起励”方式是发电机正常发电运行默认的 起励方式，可以为准同期并列操作 创造电压条件，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。 恒I e 方 式 起 励 ， 也 是 一 种 用 于 试 验 的 起 励 方 式 ， 其 设 定 值 由 程 序 自 动 设 定 ， 人 工 不 能 干 预 ， 起励后的发电机电压一般为2 0%额 定 电 压 左 右 。 恒U R(控 制 电 压 )方 式 只 适 用 于 他 励 励 磁 方 式 ， 可 以 做 到 从 零 电 压 或 残 压 开 始 人 工 调 节 逐 渐 增加励磁而升压，完成起励建压任务。 三、实验内容与步骤 选定实验 台上的 “励磁方式” 为 “微机控制” “励磁电源” 为 “他励” ， 微机励磁 装置 菜 单里的“励磁调节方式 ”为“恒U g”和 “恒 Ug 预定值”为4 00V。 “ 发 电 机 组 起 励 建 压 ” 观 测 控 制 柜 上 的 “发 电 机 励 磁 电 压 ”表 和 “发 电 机 励 磁 电 流 ”表 的 指 针 摆 动 。 选定“微 机控制” “自励” “恒U g”和“恒U g 预定值”为40 0V。 选定“微 机控制” “他励” “恒I e”和“恒I e 预定值”为1 400mA。 选定“微 机控制” “自励” “恒I e” 和“恒I e 预定值”为14 00mA。 选定“微 机控制 “他励 “恒U R” 和“ 恒U R 预定值”为50 00mV。 实验二 伏赫限制实验 一、实验目的 1了解伏赫限制的意义。 2熟悉伏赫限制的工作原理。 二、原理说明 V/Hz（伏/赫）限制就是限制发电机的端电压与频率的比值，其目的是防止发电机在空 3 载、甩负荷和机组启动期间，由于电压升高或频率降低使发电机励磁电流增大，导致发电 机铁芯饱和而引起发电机转子过热。 已知公式： U=4.44KN1fBS 式中：U发电机的相电势；N每相绕组的串联匝数； KN1绕组系数；B发电机的磁感应强度；S发电机铁芯截面积 对于给定的发电机，N 和 S 是常数，令 K=4.44NKN1S ，则 U/f =BK 根据整定的最大允许伏赫比 Bmax 和当前频率 f，计算出当前允许的最高电压 Umax=Bmaxf,将 其与当前发电机端电压 Ug 比较，取两者中间的最小值作为 Uref 进行调节 Uref=min Uref ,Umax调节的结果必然是发电机端电压 Ug=Uref，即满足 U/fBmax,达到伏赫限制的目的。 考虑到机组并网运行时，比值 U/f 一般不会越限，故伏赫限制器解列运行时投入，并网后 退出。 三、实验内容与步骤 以下内容均由 THLWL-3 微机励磁装置完成，励磁采用“他励” 。 合上控制柜上的所有电源开关；然后合上实验台上的所有电源开关。合闸顺序：先 总开 关，后三相开关，再单相开关。 选定 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台面板上的旋钮开关的位置：将“励磁方 式” 旋钮开关打到“微机控制”位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置。 发电机组起励建压，使原动机转速为 1500rmp，发电机电压为 420V。 设置 THLWL-3 微机励磁装置的“伏赫限制系数”为“8595” 。 按下 THLWL-3 微机调速装置上的“” 键或“”键，调节发电机组频率下降 至 45 Hz， 每间隔 1Hz 记录发电机电压，直到伏赫限制灯亮（伏赫限制动作） ，记录此时的发电机电压 和频 率。记录相关数据在表 3-2-5-1 中。 表 3-2-5-1 发电机频率 f（Hz） 50 49 48 47 机端电压 Ug（V） 419.6 416.6 416.3 415.7 发电机组停机。 实验三、励磁调节器控制方式及其相互切换实验 一、实验目的 了 解 微 机 励 磁 调 节 器 的 几 种 控 制 方 式 及 其 各 自 特 点 。 通 过 实 验 理 解 励 磁 调 节 器 无 扰 动 切 换 的 重 要 性 。 二、原理说明 励 磁 调 节 器 具 有 四 种 控 制 方 式 ： 恒 发 电 机 电 压 Ug， 恒 励 磁 电 流 Ie， 恒 给 定 电 压 UR 和 恒无功 Q。 其 中 ， 恒 UR 为 开 环 控 制 ， 而 恒 Ug， 恒 Ie 和恒Q 三种控制方式均采用P ID 控 制 ， 系 统 由 PID 控 制 器 和 被 控 对 象 组 成 ， PID 算法可表示为： e(t) r(t) - c(t) 2-3-1 u(t) KP e(t) 1/ TI e(tdt TD de(t) / dt 2-3-2 其 中 ： u(t)调 节 计 算 的 输 出 ； KP比 例 增 益 ； TI积 分 常 数 ； TD微 分 常 数 。 因上述算法用于连续模拟控制， 而此处采用采样控制， 故对上述两个方程离散化， 当 采样周 期T 很 小 时 ， 用 一 阶 差 分 代 替 一 阶 微 分 ， 用 累 加 代 替 积 分 ， 则 第 n次 采 样 的 调 节 量 为 ： u(n) KPe(n) T / TI e(i)+TD / Te(n) - e(n -1)u0 2-3-3 式 中 ： u0偏 差 为 0 时 的 初 值 。 则第n-1 次 采 样 的 调 节 量 为 ： 2-3-4 两式2-3-3 和2-3-4 式 相 减 ， 得 增 量 型 PID 算法，表示如下： u(n) u(n) - u(n -1) KP e(n) - e(n -1) KI e(n) KD e(n) - 2e(n -1) e(n - 2)T 2-3-5 每种控制方式对应一套P ID 参数（K P、K I和K D， 可根据要求设置，设置原则：比例系数 加 大， 系统响应速度快， 减小误差， 偏大， 振荡次数变多， 调节时间加长， 太大， 系统趋于 不稳定； 积分系数加大，可提高系统的无差度，偏大，振荡次数变多；微分系数加大，可 使超调量减少， 调节时间缩短，偏大时，超调量较大，调节时间加长。 为了保证各控制方式间能无扰动的切换，本装置采用了增量型P ID 算法。 三、实验准备： 以下内容均由T HLWL-3 微机励磁装置完成，励磁采用 “它励” ；系统与 发电机组间的 线路 采用双回线。 四、具体操作： 合 上 控 制 柜 上 的 所 有 电 源 开 关 ； 然 后 合 上 实 验 台 上 的 所 有 电 源 开 关 。 合 闸 顺 序 ： 先 总 开 关，后三相开关，再单相开关。 选 定 实 验 台 面 板 上 的 旋 钮 开 关 的 位 置 ： 将 “励 磁 方 式 ”旋 钮 开 关 打 到 “微 机 控 制 ” 位 置 ； 将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置。 使 实 验 台 上 的 线 路 开 关 QF1， QF3， QF2， QF6， QF7 和Q F4 处 于 “合 闸 ”状 态 ， QF5 处于“分闸”状态。 1恒U g 方 式 设置 THLWL-3 微机励磁装置的 “励磁调节方式” 为 “恒 Ug”， 具体操作 如下： 进 入主菜 单，选定“系统设置” ， 接着按下“确认”键，进入子菜单，然后不断按下 “” 键，翻页找到 子菜单“励磁调节方式” ，再次按下“确认 ”键。最后按下“”键，选 择“恒U g”方式。 设置T HLWL-3 微机励磁装置的“恒U g 预定值”为“40 0V”，具体操作同上。 发电机组 起励建压 （操作见第一章， 使原动机转速为15 00rmp， 发电 机电压为额 定电压 4 00V。 发 电 机 组 不 并 网 ， 通 过 调 节 原 动 机 转 速 来 调 节 发 电 机 电 压 的 频 率 ， 频 率 变 化 在 45Hz 55Hz 之 间 ， 频 率 数 值 可 从 THLWL-3 微 机 励 磁 装 置 读 取 。 具 体 操 作 ： 按 下 THLWT-3 微机调速装 置面板上的“”键或“”键来调节原动机的转速。 从T HLWL-3 微 机 励 磁 装 置 读 取 发 电 机 电 压 、 励 磁 电 流 和 给 定 电 压 的 数 值 并 记 录 到 表 3-2-3-1 中。 表3-2-3-1 5 序号 发电机频率 fg（ Hz） 发电机电压 Ug（ V） 励磁电流 Ie（ A） 励磁电压 Ue（ V） 1 47.0 3 398 398.5 1.351 3.93 2 48.0 397.4 1.299 4.01 3 49.0 398.7 1.245 4.06 4 50.0 400.1 1.199 4.13 5 51.0 398.8 1.151 4.19 6 52.0 399.3 1.117 4.22 7 53.0 399.5 1.069 4.26 2恒I e 方式 设置T HLWL-3 微机励磁装置的“励磁调节方式”为“恒I e”，具体操作 同恒U g 方 式实 验步骤 设置T HLWL-3 微机励磁装置的“恒I e 预定值”为“14 00mA”， 具体操 作同恒U g 方式 实验步骤。 重复恒U g 方 式 实 验 步 骤 、 ， 从 THLWL-3 微 机 励 磁 装 置 读 取 发 电 机 电 压 、 励 磁 电 流 和给定电压的数值并记录于表3 -2-3-2 中。 表3-2-3-2 序号 发电机频率 fg（ Hz） 发电机电压 Ug（ V） 励磁电流 Ie（ A） 励磁电压 Ue（ V） 3 47.0 405.3 1.398 3.86 4 48.0 413.2 1.398 3.84 5 49.0 422.3 1.399 3.86 6 50.0 429.1 1.390 3.86 7 51.0 438.2 1.388 3.86 8 8 52.0 447.3 1.399 3.86 9 53.0 456.7 1.399 3.88 3恒U R 方式 设置T HLWL-3 微机励磁装置的 “励磁调节方式” 为 “恒U R”， 具体操作同恒U g 方式实 验步骤 设置T HLWL-3 微机励磁装置的 “恒U R 预定值” 为 “4760mV”， 具体操 作同恒 Ug 方式 实验步骤。 重复恒U g 方 式 实 验 步 骤 、 ， 从 THLWL-3 微 机 励 磁 装 置 读 取 发 电 机 电 压 、 励 磁 电 流 和给定电压的数值并记录于表3 -2-3-3 中。 4恒Q 方式 重复恒U g 方 式 实 验 步 骤 、 和 。 发电机组 与系统并网（具体操作见实验一） 并 网 后 ， 通 过 调 节 调 速 装 置 使 发 电 机 组 发 出 一 定 的 有 功 ， 通 过 调 节 励 磁 或 系 统 电 压 使 发 电机组发出一定的无功。要求保证发电机功率因数为 0.8。 具 体 操 作 如 下 ： 按 下 THLWT-3 微机 调速装置面板上的“”键或“”键来增大或减小有功功率； 发电机状态 励磁电流I e（ A） 励磁电压U e（ V） 功角 （） 空载 0.734 27.92 / 半负载 1.574 45.96 27 额定负载 2.331 60.4 43 降低1 5kVA 自耦调压器的电压, 使发电机发出一定的无功功率。 选 择 “恒 Q”方 式 ， 具 体 操 作 如 下 ： 按 下 THLWL-3 微 机 励 磁 装 置 面 板 上 的 “恒 Q”键 。 （注：并网前按下“恒Q ”键是非法操作，装置将视该操作为无效操作） 改变系统电压，从T HLWL-3 微 机 励 磁 装 置 读 取 发 电 机 电 压 、 励 磁 电 流 、 给 定 电 压 和 无 功功率数值并记录于表3 -2-3-4 中。 表3-2-3-3 序号 发电机频率 fg（ Hz） 发电机电压 Ug（ V） 励磁电流 Ie（ A） 励磁电压 Ue（ V） 1 47.0 275.0 0.715 4.78 2 48.0 278.6 0.707 4.76 3 49.0 285.2 0.701 4.76 4 50.0 290.8 0.703 4.76 5 51.0 296.7 0.702 4.76 6 52.0 305.0 0.712 4.75 7 53.0 309.0 0.706 4.76 表3-2-3-4 序 号 系统电压 Us（ V） 发电机电压 Ug（ V） 发电机电流 Ig（ A） 励磁电流 Ie（ A） 给定电压 UR（ V） 有功功率 P（ kW） 无功功率 Q（ kVar） 4 350 401 1.71 1.695 48.02 0.93 0.716 5 390 430 1.55 1.881 51.34 0.92 0.690 6 400 437 1.53 1.924 52.23 0.96 0.693 7 410 446 1.46 1.980 53.43 0.92 0.699 注：四种控制方式相互切换时，切换前后运行工作点应重合。 5负荷调节 设 置 子 菜 单 “励 磁 调 节 方 式 ”为 “恒 Ug”方 式 ， 操 作 参 照 恒 Ug 方式实验步骤。 将系统电 压调到30 0V（调节自耦调压器到30 0V， 发电机组并网， 具体操作参照第一 章。 调节发电 机发出的有功和无功到额定值,即：P=2kW ,Q=1.5kVar。调节有功，即按 下 T HLWT-3 微机调速装置面板上的“”键或“”键来增大或减小有功功率；调节 无功，即按 下 THLWL-3 微机调速装置面板上的“”键或“”键来增大或减小无功 功率。 从T HLWL-3 微机调速 装置读取功角， 从T HLWL-3 微机调速 装置读取励磁电流和励 磁电 压，并记录数据于表3 -2-3-5 7 重 复 步 骤 ， 调 节 发 电 机 发 出 的 有 功 和 无 功 为 额 定 值 的 一 半 。 重 复 步 骤 重 复 步 骤 ， 调 节 发 电 机 输 出 的 有 功 和 无 功 接 近 0。 重 复 步 骤 1 自行体会和总结微机励磁调节器四种运行方式的特点。 说说他们各适合于那种场合 应用？ 对电力系统运行而言， 哪一种运行方式最好？是就电压质量， 无功负荷平衡， 电 力系统稳定性等 方面进行比较。 1 答：励磁调节器允许方式分开环运行和闭环运行两种方式 其中有恒励磁电流运行、 恒励磁电压运行、恒功率因素运行、恒功率角运行四种 。无刷励磁还应具有恒励磁机定子 电压调节运行方式恒机端电压(自动)运行方式 该方式为发电机励磁系统闭环自动调节方式。 在该种运行方式下，数字式励磁调节器的旨要任务是维持发电机端电压恒定， 般是把机 端电压，作为反馈量，实现 PID 调节；向时，为了提高电力系统运行的稳定件，数字式励 磁调节器还可以实现更为复杂的控制规律在恒励磁电流运行方式下，数字式励磁调节器采 入信号，与给定值比较，经比例（积分） 。控制规律的运算后送出控制信号到移相触发单元 2 分 析 励 磁 调 节 器 的 工 作 过 程 及 其 作 用 。 2 答：发电机励磁功率取自发电机端，经过励磁变压器 LB 降压，可控硅整流器 KZL 整流后给发电机励磁。自动励磁调节器根据装在发电机出口的电压互感器 TV 和电流互感器 TA 采集的电压、电流信号以及其它输入信号，按事先确定的调节准则控制触发三相全控整 流桥可控硅的移相脉冲，从而调节发电机的励磁电流，使得在单机运行时实现自动稳压， 在并网时实现自动调节无功功率，提高电力系统的稳定性。 发电机的线电压 UAC 和相电流 IB 分别经电压互感器和电流互感器变送后，经鉴相电路产生电压周期的方波脉冲和电压电 流相位差的方波脉冲信号送 PIC16F877 微控制器，用 PIC 的计数器测量这两脉冲的宽度， 便可得到相位差计数值，即电网的功率因素角。然后通过查表得出相应的功率因素，进一 步求出有功功率和无功功率。调节励磁，进而调节电压的大小与方向。改变励磁的大小可 以改变电压的大小；改变励磁的相角可以控制发电机的功率角,使得发出的有功无功可以改 变。另外电压大小主要影响发电的无功，电压相角主要影响发电的有功。 实验四、压差、频差和相差闭锁与整定实验 一、实验目的 1 认 识 自 动 准 同 期 装 置 三 个 控 制 单 元 的 作 用 及 其 工 作 原 理 。 2 熟 悉 压 差 、 频 差 和 相 差 闭 锁 与 整 定 的 控 制 方 法 。 二、原理说明 为了使待并发电机组满足并列条件，自动准同期装置设置了三个控制单元： 1 频 差 控 制 单 元 ： 它 的 任 务 是 检 测 发 电 机 电 压 Ug 与系统电压U S 间的滑差角频率 d， 控 制 调速器，调节发电机转速，使发电机的频率接近于系统频率，满足允许频差。 2 压 差 控 制 单 元 ： 它 的 功 能 是 检 测 发 电 机 电 压 Ug 与系统电压 US 间的电压幅值差， 控制励 磁调节器 ， 调节发电机电压U g 使之与系统电压U S 的压差小于规定允许值， 促使并列 条件的形成。 3 合 闸 信 号 控 制 单 元 ： 检 查 并 列 条 件 ， 当 待 并 发 电 机 组 的 频 率 和 电 压 都 满 足 并 列 条 件 ， 在 相角差 接近于零或控制在允许范围以内时， 合闸控制单元就选择合适的时 间 （导前时间） 发出 合闸信号，使并列断路器的主触头接通，完成发电机组与电网的并 列运行。 三者之间的逻辑机构框图如下： 图3-3-3-1 准同期装置的合闸信号控制逻辑结构框图 微机准同期装置对微机调速装置的控制方式： 当准同期装置的 “自动调频” 设置为 “投入” ， 且发电机电压与系统电压的频差大于准同期装置的频差整定值时， 其频差控制 单元发出频差闭锁 合闸信号， 同时向微机调速装置发出加速/减速脉冲信号 （准同期面板 有相应信号灯指示， 直至 频差不大于频差整定值，频差闭锁合闸信号解除。若装置的 “自动调频”设置为“退出” ，其 频 差控制单元仍然进行合闸信号允许/ 闭锁判断，但不 向微机调速装置发出加速或减速信号脉冲。 微机准同期装置对微机励磁装置的控制方式：当准同期装置的“自动调压”设置为 “投入” 时， 发电机电压与系统电压的压差大于准同期装置整定的压差允许值， 它的压差控制单 元发出压 差闭锁合闸信号， 给微机励磁装置发出升压或降压脉冲信号， 直至压差不大于 压差允许值， 压差 闭锁合闸信号解除。 如果微机励磁装置的 “自动调压” 设置为 “退 出” ， 它的压差控制单元仍然 进行合闸信号允许/ 闭锁判断，但不向调速装置发出升压 或降压信号脉冲。 微 机 准 同 期 装 置 相 差 闭 锁 功 能 ， 使 合 闸 继 电 器 动 作 的 导 前 相 角 限 定 在 （ - +） 区 间 内 ， 导 前时间合闸脉冲必定在此范围内发出， 即便频差周期出现反向加速度， 引起误发脉冲， 产生的冲 击也不致使发电机损坏。 三、实验内容与步骤 实 验 准 备 ： 选 定 THLZD-2 电 力 系 统 综 合 自 动 化 实 验 台 上 面 板 的 旋 钮 开 关 的 位 置 ： 将 “励 磁 方 式 ”旋 钮 开 关 打 到 “微 机 励 磁 ”位 置 ； 将 “励 磁 电 源 ”旋 钮 开 关 打 到 “他 励 ” 位 置 ； 将 “同 期 方式”旋钮开关打到“自动”位置。微机励磁装置设置为“恒 Ug”控 制 方 式 。 1发电机组 起励建压，使U g=400V 先将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。按下Q F7 合闸按钮，观察实验台上系统电 压表， 顺时针旋转旋钮至显示线电压4 00V， 然 后 按 下 QF1， QF3 合闸按钮。 2 准 同 期 装 置 频 差 、 压 差 和 相 差 的 整 定 与 闭 锁 测 试 实 验 频 差 整 定 与 闭 琐 测 试 微机准同期装置上电后，查看各整定项是否为出厂设置若不 符则进行相关修改。 按下 THLWL-3 型微机调速装置上的 “” 键和 “” 键， 调节转速， 使n= 1470 rpm； 调节T HLZD-2 电力系统自动化综合实验台上的 “手动调压” 旋钮， 调 节励磁 ， 使U g=400V。 对微机准同期设置如下参数：频差允许值f d： 0.3Hz； 9 “自 动 调 频 ”fg： 投 入 。 然 后 按 下 微 机 准 同 期 装 置 “投 入 ”键 ， 直 到 频 差 闭 锁 指 示 灯 长 期 熄 灭 ， 在 此 过 程 中 ， 观 察 准 同期装置频差闭琐、加速指示灯以及其他指示灯变化，微机调速装置加速和其他指示灯的 变化， 以及发电机组转速的变化。 再分别设置频差允许值f d： 0.2 或0. 1Hz, 再调节n =1470 rpm, Ug=400V， 重 复以上观察 步骤， 总结变化规律。 压 差 整 定 与 闭 琐 测 试 完成频差整定与闭琐测试实验后，将微机准同期装置整定 项改为出厂设置。按 下T HLWZ-2 型微机调速装置上的“”键和“”键，同时调 节微机励磁器，观察 微机调速装置的LCD 显 示 以 及 微 机 准 同 期 装 置 上 的 LCD 显 示 ， 使 n=1500 rpm，Ug=390V。 调整微机准同期设置：压差允许值U d： 5V； 自动调压f g： 投入。 然后按下微机准同期装置投入键， 直到压差闭锁指示灯长期熄灭， 在此过程中， 观察 准同期 装置压差闭琐、升压指示灯以及其他指示灯变化，微机励磁装置升压和其他指示灯的变化。 再分别设置压差允许值U d： 4V 或2 V, 再调节n =1500 rpm, Ug=390V， 重 复 以 上 观 察 步 骤 ， 总结变化规律。 3相差整定 相 差 整 定 值 在 出 厂 时 ， 已 结 合 本 微 机 准 同 期 装 置 的 特 点 整 定 为 45， 能 保 证 导 前 相 角 （ 对 应 于导前时间） 发出合闸命令， 不致使发电机损坏， 因此相差整定值在实验中不需要 进行修改设置。 4发电机组 的解列和停机 实 验 五 发电机组的起动与运转实验 一、实验目的 1了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。 2熟悉发电机组中原动机（直流电动机）的基本特性。 3掌握发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作 二、原理说明 在本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速系统 用于调整原动机的转速和输出的有功功率，励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功 率。 图 3-1-1 为调速系统的原理结构示意图，图 3-1-2 为励磁系统的原理结构示意图。 装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式送入 THLWT-3 型微机调速装置，该装 置将转速信号转换成电压，和给定电压一起送入 ZKS-15 型直流电机调速装置，采用双闭环 来调节原动机的电枢电压，最终改变原动机的转速和输出功率。 发电机出口的三相电压信号送入电量采集模块 1，三相电流信号经电流互感器也送入 电量采集模块 1，信号被处理后，计算结果经 485 通信口送入微机励磁装置；发电机励磁 交流电流部分信号、直流励磁电压信号和直流励磁电流信号送入电量采集模块 2，信号被 处理后，计算结果经 485 通信口送入微机励磁装置；微机励磁装置根据计算结果输出控制 电压，来调节发电机励磁电流。 三、实验内容与步骤 1发电机组起励建压 先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座（两个大四芯插座可通用） 。 接着依次打开控制柜的“总电源” 、 “三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开实验 台的“三相电源”和“单相电源”开关。 将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，实验台上的“原动机 启动”光字牌点亮，同时，原动机的风机开始运转，发出“呼呼”的声音。 按下 THLWT-3 型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“自动”方式，开 机默认方式为“自动方式” 。 按下 THLWT-3 型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪烁， 表示发电机组正在启动。当发电机组转速上升到 1500rpm 时，THLWT-3 型微机调速装置面 板上的增速灯熄灭，启动完成。 当发电机转速接近或略超过 1500rpm 时，可手动调整使转速为 1500rpm，即：按下 11 THLWT-3 型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“手动”方式，此时“手动”指 示灯会被点亮。按下 THLWT-3 型微机调速装置面板上的“”键或“”键即可调整发电 机转速。 发电机起励建压有三种方式，可根据实验要求选定。一是手动起励建压；一是常规 起励建压；一是微机励磁。发电机建压后的值可由用户设置，此处设定为发电机额定电压 400V，具体操作如下： 手动起励建压 1) 选定“励磁调节方式”和“励磁电源” 。将实验台上的“励磁调节方式”旋钮旋到 “手动调压” ， “励磁电源”旋钮旋到 “他励” 。 2) 打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电源”打到“开” 。 3) 建压。调节实验台上的“手动调压”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压（线电压） 达到设定的发电机电压。 常规励磁起励建压 1) 选定“励磁方式”和“励磁电源” 。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“常规控制” ， “励磁电源”旋钮旋到 “自并励”或“他励” 。 2) 重复手动起励建压步骤 3) 励磁电源为“自并励”时，需起励才能使发电机建压。先逐渐增大给定，可调节 THLCL-2 常规可控励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大到 3.5V 左右，按下 THLCL-2 常规 可控励磁装置面板上的“起励”按钮然后松开，可以看到控制柜上的“发电机励磁电压” 表和“发电机励磁电流“表的指针开始摆动，逐渐增大给定，直到发电机电压达到设定的 发电机电压。 4) 励磁电源为“他励”时，无需起励，直接建压。逐渐增大给定，可调节 THLCL-2 常 规励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压达到设定的发电机电 压。 微机励磁起励建压 1) 选定“励磁方式”和“励磁电源” 。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“微机控制” ， “励磁电源”旋钮旋到 “自并励”或“他励” 。 2) 检查 THLWL-3 微机励磁装置显示菜单的“系统设置”的相关参数和设置。具体如下： “励磁调节方式”设置为实验要求的方式，此处为“恒 Ug”。 “恒 Ug 预定值”设置为设定的发电机电压，此处为发电机额定电压。 “无功调差系数”设置为“+0” 3) 按下 THLWL-3 微机励磁装置面板上的 “启动”键，发电机开始起励建压，直至 THLWL-3 微机励磁装置面板上的“增磁”指示灯熄灭，表示起励建压完成。 2发电机组停机 减小发电机励磁至 0。 按下 THLWT-3 微机调速器装置面板上的“停止”键。 当发电机转速减为 0 时，将 THLZD-2 电力系统综合自动化控制柜面板上的“励磁电 源” 打到“关” ， “原动机电源”打到“关” 。 3发电机组并网 首先投入无穷大系统，具体操作参见第一部分“无穷大系统” ，将实验台上的“发电 机运行方式”切至“并网”方式。打开控制柜的“总电源” 、 “三相电源”和“单相电源” 的电源开关；再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。 发电机与系统间的线路有“单回”和“双回”可选。根据实验要求选定一种，此处 选“单回” 。单回：断路器 QF1 和 QF3（或者 QF2、QF4 和 QF6）处于“合闸”状态，其他处 断路器处于“分闸”状态；双回：断路器 QF1、QF2、QF3、QF4 和 QF6 处于“合闸”状态， 其他处断路器处于“分闸”状态。 合上断路器 QF7，调节自耦调压器的手柄，逐渐增大输出电压，直到接近发电机电 压。 投入同期表。将实验台上的“同期表控制”旋钮打到“投入”状态。 发电机组并网有三种方式，可根据实验要求选定。一是手动并网；一是半自动并网； 一是自动并网。为了保证发电机在并网后不进相运行，并网前应使发电机的频率和电压略 大于系统的频率和电压。 手动并网 所谓“手动并网” ，就是手动调整频差和压差，满足条件后，手动操作并网断路器实现并 网。 1) 选定“同期方式” 。将实验台上的“同期方式”旋钮旋到“手动”状态。 2) 观测同期表的指针旋转。同期时，以系统为基准，fg fs 时同期表的相角指针顺时 针旋转，频率指针转到“+”的部分；UgUs 时压差指针转到“+” 。反之相反。fg 和 Ug 表 示发电机频率和电压；fs 和 Us 表示系统频率和电压。根据同期表指针的位置，手动调整 发电机的频率和电压，直至频率指针和压差指针指向“0”位置。表示频率差和压差接近于 “0”，此时相角指针转动缓慢，当相角指针转至中央刻度时，表示相角差为“0” ，此时按 下断路器 QF0 的“合闸”按钮。完成手动并网。 半自动并网 所谓“半自动并网” ，就是手动调整频差和压差至满足条件后，系统自动操作并网断路器 实现并网。 1) 选定“同期方式” 。将 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台上的“同期方式”旋钮旋 到 “半自动”状态。 2) 检查 THLWZ-2 微机准同期装置的系统设置菜单的“系统设置”的相关参数和设置。具 体如下： “导前时间”设置为 200ms “允许频差”设置为 0.3Hz “允许压差”设置为 2V “自动调频”设置为“退出” “自动调压”设置为“退出” “自动合闸”设置为“投入” 同时，还需设置合闸时间，即设定 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台上的“QF0 合闸时 间设定”为 0.11 s0.12s（考虑控制回路继电器的动作时间） ，该时间继电器的显示格式 为 00.00s。如实验中对上述参数没有要求，为了延长设备的寿命，一律按上述设置设定。 3) 投入微机准同期。按下 THLWZ-2 微机准同期装置面板上的“投入”键。 4) 根据 THLWZ-2 微机准同期显示的值，手动调整频差和压差，满足条件后，自动并网。 自动并网 所谓“自动并网” ，就是自动调整频差和压差，满足条件后，自动操作并网断路器，实现 并网。 1) 选定“同期方式” 。将 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台上的“同期方式”旋钮旋 到 “自动”状态。 2) 检查 THLWZ-2 微机准同期装置的系统设置内显示菜单的“系统设置”的相关参数和设 置。具体如下： “导前时间”设置为 200ms ， “允许频差”设置为 0.3Hz ， “允许压差”设置为 2V “自动调频”设置为“投入” ， “自动调压”设置为“投入” ， “自动合闸”设置为“投入” 同时，还需设置合闸时间，即设定 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台上的“QF0 合闸时 间设定”为 0.11 s0.12s（考虑控制回路继电器的动作时间） ，该时间继电器的显示格式 为 00.00s。如实验中对上述参数没有要求，为了延长设备的寿命，一律按上述设置设定。 3) 投入微机准同期。按下 THLWZ-2 微机准同期装置面板上的“投入”键。 4) 检查 THLWT-3 微机调速装置和 THLWL-3 微机励磁装置是否处于“自动”状态，如果不 13 是，调整到“自动”状态。 5) 满足条件后，并网完成。 6) 退出同期表。将 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台上的“同期表控制”旋钮打到 “退 出”状态。 4发电机组发出有功和无功功率 调节励磁装置，调整发电机组发出的无功，使 Q=0.75kVar，PF=0.8。具体操作： 手动励磁：调节 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台上的“手动调压”旋钮，逐步 增 大励磁，直到达到要求的无功值。 常规励磁：调节 THLCL-2 常规可控励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐步增大 给定，直至达到要求的无功值 微机励磁：多次按下 THLWL-3 微机励磁装置面板上的“”键，逐步增大励磁，直 至 达到要求的无功值。 调节调速器，调整发电机组发出的有功，具体操作：多次按下 THLWT-3 微机调速装置 “+”键，逐步增大发电机有功输出，使 P=1kW。 5发电机组解列 将发电机组输出的有功和无功减为 0。具体操作： 多次按下 THLWT-3 微机调速装置“”键，逐步减少发电机有功输出，直至有功接 近 0。 调节励磁，减小无功。多次按下 THLWL-3 微机励磁装置面板上的“”键，逐步减 少 发电机无功输出，直至无功接近于 0。备注：在调整过程中，注意不要让发电机进相。 按下 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台上的断路器 QF0 的“分闸”按钮，将发电 机 组和系统解列。然后发电机停机。 6发电机组组网运行 该功能是配合 THLDK-2 电力系统监控实验台而设定的。 将 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台上的“发电机运行方式”切至“联网”方式。 将 THLZD-2 电力系统综合自动化实验台左侧的电缆插头接入 THLDK-2 电力系统监控 实 验台。 重复实验 1 发电机组起励建压步骤。 采用手动并网方式，将发电机组并入 THLDK-2 电力系统监控实验台上的电力网。 1为什么发电机组送出有功和无功时，先送无功？ 答：因为无功主要用于建立磁场，有些设备必须有磁场作用才能工作，才能消耗有功。 2为什么要求发电机组输出的有功和无功为 0 时才能解列？ 答：保护断路器不带流分闸；维护系统稳定，不发生功率突变；保护发电机，避免突然甩 负荷的冲击 实验心得：了解了发电机的起励建压的过程和各种方式，发电机组并网的各个条件（电压 差，频率差，相角差） ，发电机组调节有功和无功的方法（有功调节利用频率即发电机转速 属于集中控制，无功调节利用电压控制属于分散控制） 。清楚了发电机组先送无功的原因和 解列的条件是让有功和无功输出为 0。 实验六、跳灭磁开关灭磁和逆变灭磁实验 一、实验目的 1 理 解 灭 磁 的 作 用 、 原 理 和 方 式 。 2 加 深 对 三 相 整 流 电 路 有 源 逆 变 工 作 状 态 的 理 解 。 二、原理