TQXDZ-II电力系统自动化实验培训系统实验指导书.doc

1 / 97 CHANG SHA TONG QING ELECTRICAL AND INFORMATION CO.LTD TQXDZ-II 电力系统自动化实验培训系统电力系统自动化实验培训系统 实验指导书 长沙同庆电气信息有限公司长沙同庆电气信息有限公司 I / 97 目目 录录 第第 1 1 章章 概概 述述 .1 1 1.1 系统简介.1 1.2 系统特点.1 1.3 系统构成.1 1.3.1 发电机组及控制 屏.1 1.3.2 电力系统自动化实验培训系统.8 1.3.3 组态接线 屏.13 第第 2 2 章章 电力系统自动装置课程实验电力系统自动装置课程实验 .1717 2.1 同步发电机准同期并列实验.17 2.1.3.1 机组启动和建压.17 2.1.3.1.3 恒定越前时间测试18 2.1.3.2 手动准同期并列实验.19 A. 按准同期条件手动合闸.19 B. 偏离准同期并列条件合闸.20 2.1.3.5 半自动准同期并列.21 2.1.3.6 全自动准同期并列.21 2.1.3.7 不同准同期条件对比实验.22 2.2 同步发电机励磁控制实验.24 2.2.3.1 不同角对应的励磁电压测试.25 2.2.3.2 同步发电机起励26 A. 恒机端电压方式起励.26 B. 恒励磁电流方式起励.26 2.2.3.3 伏/赫限制实验.27 II / 97 2.2.3.4 调差特性实验.28 2.2.3.5 强励实验.30 2.2.3.6 欠励限制实验.31 2.2.3.7 过励限制实验.32 第第 3 3 章章 电力系统分析课程实验电力系统分析课程实验 .3434 3.1 电力系统稳定性实验.35 3.1.3.1 负荷调节实验.35 3.1.3.2 单回路与双回路稳态对称运行比较实验.35 A. 单回路稳态对称运行实验.35 B. 双回路对称运行与单回路对称运行比较实验.36 3.2 单机带负荷实验.37 3.2.3.1 原动机转速自动方式（自动调节）下负荷容量对发电机的电压，频率的影响. 37 3.2.3.2 原动机转速手动方式（无调节）下负荷容量对发电机的电压，频率的影 响38 3.2.3.3 励磁系统无调节下负荷容量对发电机的电压，频率的影 响.39 第第 4 4 章章 电力系统综合实验电力系统综合实验 .4141 4.1 发电厂自动化综合实验.41 4.1.3.2 各机组依次并网实验.42 4.1.3.3 发电厂机组监控实验.44 4.1.3.4 发电厂机组调节实验.44 4.1.3.5 并联运行机组间无功功率的分配实验.44 4.2 电力系统自动化综合实验.46 4.2.3.1 多台机组依次并网实验.47 4.2.3.2 不改变网络结构的潮流分布实验.48 4.2.3.3 改变网络结构的潮流分布实验.50 4.2.3.4 四遥实验.51 III / 97 4.2.3.5 电力系统有功功率平衡和频率调整实验.51 4.2.3.6 电力系统无功功率平衡和电压调整实验.51 4.2.3.7 多台机组依次退出实验.51 4.3 分区调频实验.52 A. 时，分区调频实 0 AB P 验.53 B. 时，分区调频实 1 AB PKW 验.53 附录 1：自动装置参数设定参考表. .55 附录 2：TQTS-III 微机型自动调速装置用户手册. .56 附录 3：TQTQ-III 微机型同期装置用户手册. .63 附录 4：TQLC-III 微机型自动励磁装置用户手册. .79 - 1 - / 97 第 1 章 概 述 1.1 系统简介 “TQXDZ-II 电力系统自动化实验培训系统”是根据教育部电力系统分析 、 电力系统自动 装置原理 、 电力系统自动化 、 电力系统调度自动化 、 电力系统远动技术 、 电力工程 、 工 厂供电等相关课程实验教学的需求，结合最新的电力系统自动化技术而研发的实验培训系统。既 适用于相关课程的实验教学、培养学生的实践技能，也可作为学生课程设计和毕业设计的开放平台， 还可作为专业技术人员上岗培训平台。 1.2 系统特点 （1）多功能：一套实验系统可完成包括同期、励磁调节、静态稳定、暂态稳定、功率特性、 继电保护等多种实验功能，且提供手动、自动等不同的实验方法，供学生比较。 （2）可视化界面：每台自动装置本身都有液晶显示屏，可以方便的观察数据、设置参数。 （3）实验系统配置 PC 机，可将实验中的各种数据及波形上传到 PC 机，可以实时地观察各种 实验波形和数据，还可以存储，以供分析，在 PC 机上也可以对自动装置进行控制调节。 （4）贴近现场实际：实验系统是一个完整的电力系统典型模型，与电力系统的实际情况基本 相符。 1.3 系统构成 TQXDZ-II 电力系统自动化实验培训系统由发电机组及控制屏、电力系统自动化实验培训系统 和组态接线屏组成。具体结构及面板示意图详见下文： 1.3.11.3.1 发电机组及控制屏发电机组及控制屏 1.3.1.11.3.1.1 结构与外形结构与外形 三相同步发电机组长 118CM，宽 50CM，高 48CM。 TQPFK-II 发电机组控制屏长 75CM，宽 65CM，高 175CM。 发电机组控制屏面板上包括指示仪表、一次电路示意图、微机调速、微机同期、微机励磁装置、 二次电路以及电源控制几个部分，如图 1 -1 所示。 - 2 - / 97 图 1-1 发电机组控制屏面板示意图 注：个别型号产品第注：个别型号产品第 6 区已经并到第区已经并到第 2 区示意图上，视具体情况而定。区示意图上，视具体情况而定。 发电机组控制屏左侧面插座有励磁出线、电动机出线、发电机出线；右侧面插座有发电机出线、 380V 电源、220V 电源、通讯线等。如图 1-2 所示。 “励磁出线”与应发电机组的发电机励磁端子 F+，F-相连；“电动机出线”与发电机组的电 动机控制电压相连；“发电机进线”与发电机组发电机电压输出端子的 U、V、W、N 相连；“发 电机出线”应与系统电源相连；“380V 电源”接市电三相交流 380V 电源。220V 电源接市电 220V 单相交流电源，TV 与实验台 TV 相连。 图 1-2 发电机组控制屏侧面示意图 - 3 - / 97 1.3.1.21.3.1.2 技术参数技术参数 发电机组及控制屏容量 2.8KVA。 1.3.1.2.1 发电机组 （1）三相同步发电机(SN=2.5KVA，UN=400，NN=1500R.P.M) （2）直流电动机(PN=2.2KW，UN=220V)，用来模拟原动机，配有测速装置 1.3.1.2.2 TQTS-III 微机型自动调速装置 （1）测量发电机转速精度：0.2% （2）可自动调节/手动调节 （3）工作环境条件 环境温度：-1040 相对湿度：5%95% （4）交流电源 额定电压： AC220V 允许偏差：-15%+15% 频率：50HZ0.5 HZ 波形：正弦波，波形畸变5% （5）开关量输入输出路数 12 路光电隔离输入 5 路光电隔离输出 （6）网络接口 1 路 RS485 接口，带光电隔离 （9）指标参数 * 速度采用光电脉冲输入，每转 1000 个脉冲 * 控制计算周期 10MS * 调速范围 20%120%，可控硅移相范围 10150 度 * 在空载额定电压情况下，当发电机给定阶跃为10%时，发电机电压超调量小于阶跃量 的 30%，振荡次数小于 2 次，调节小于 5 秒（此参数与调节器参数有关） 1.3.1.2.3 TQLC-III 微机型自动励磁装置 （1）工作环境条件 环境温度：-1040； 相对湿度：5%95%； （2）交流电源 额定电压： AC220V； 允许偏差：-15%+15%； 频率：50HZ0.5 HZ； 波形：正弦波，波形畸变5%； - 4 - / 97 （3）模拟量输入参数 定子电流（三相）：额定值 5A； 机端电压（三相）：额定值相电压 57.7V（二次）； 励磁电压：额定值 220V； 励磁电流：额定值 3.60A ； 频率：额定值 50HZ； （4）开关量输入输出路数 12 路光电隔离输入； 5 路光电隔离输出； （5）网络接口 1 路 RS485 接口，带光电隔离 （6）指标参数 * 调压范围 20%120%。可控硅移相范围 10150 度； * 起励超调10%，甩负荷超调15%； * 调差率15%可调； * 频率特性：频率每变化 1%，发电机机端电压变化不大于额定值的 0.25%； * 电流测量精度：0.5%，电压精度：0.5%。 * 在空载额定电压情况下，当发电机给定阶跃为10%时，发电机电压超调量小于阶跃量 的 30%，振荡次数小于 2 次，调节小于 5 秒（此参数与调节器参数有关） 1.3.1.2.4 TQTQ-III 微机型自动同期装置 （1）工作环境条件 环境温度：-1040； 相对湿度：5%95%； （2）交流电源 额定电压： AC220V； 允许偏差：-15%+15%； 频率：50HZ0.5 HZ； 波形：正弦波，波形畸变5%； （3）模拟量输入参数 机端电压（三相）：额定值相电压 57.7V（二次）； 机端电留（三相）：额定值 10A（二次）； 频率：额定值 50HZ； （4）开关量输入输出路数 12 路光电隔离输入； 10 路继电器触点输出； （5）测量系统频率、机端电压、系统电压精度优于 0.5% - 5 - / 97 （6）全自动准同期合闸 （7）半自动准同期合闸 （8）断路器合闸时间测定 （9）多种参数的修改，可在装置上通过液晶屏修改，也可通过 PC 机修改 （10）通讯功能，可在 PC 机上实时观测多种波形、并可以保存数据 注：通讯功能视具体型号而定，部分产品未加载通讯功能。此注释适用于同期装置。 1.3.1.2.5 互感器 （1）电压互感器：变比为 380V/100V。 （2）电流互感器：变比为 10A/5A。 1.3.1.2.6 励磁整流模块 （1）最大输出电流：30A （2）额定工作电压：380V （3）控制电源电压：12V 直流 （4）控制信号：010V 1.3.1.2.7 调速整流模块 （1）最大输出电流：30A （2）额定工作电压：450V （3）控制电源电压：12V 直流 （4）控制信号：010V 1.3.1.31.3.1.3 发电机组控制屏构成发电机组控制屏构成 发电机组控制屏由以下几部分构成： 1) 台体 2) 测量表计：励磁电流表、励磁电压表、机端电压表、系统电压表、有功表、无功表、机端 频率表。 3) 一次接线图：发电机组与系统之间的连接示意图。 4) 三相模拟断路器：用三相交流接触器模拟实现。 5) 电压互感器：用来采集发电机机端电压和系统电压。 6) 电流互感器：用来采集发电机电流。 7) TQTS-III 微机型自动调速装置：用来调节电动机转速。 8) TQTQ-III 微机型自动同期装置：实现发电机组与无穷大系统并网操作。 9) TQLC-III 微机型自动励磁装置：用来调节发电机励磁。 10) 励磁整流模块：受自动励磁装置控制输出发电机励磁电流。 11) 调速整流模块：受自动调速装置控制输出调速控制电流。 1.3.1.41.3.1.4 发电机组控制屏面板介绍发电机组控制屏面板介绍 发电机组控制屏面板如图 2-1，分 6 个区分别介绍。 注：个别型号产品第注：个别型号产品第 6 区已经并到第区已经并到第 2 区示意图上，视具体情况而定。区示意图上，视具体情况而定。 - 6 - / 97 1.3.1.4.1 发电机组控制屏 1 区 发电机组控制屏 1 区为指示仪表，包含励磁电流表、励磁电压表、机端电压表、系统电压表、 有功表、无功表、机端频率表、系统频率表，如图 1-3 所示。 各表对应的测量点均与名称符合，机端表测量点为经过 T1 变压器之后的数据。 图 1-3 发电机组控制屏 1 区示意图 1.3.1.4.2 发电机组控制屏 2 区 发电机组控制屏 2 区为发电机组与系统连接的一次电路示意图，如图 1-4 所示。断路器 1QF 即 为并网开关，1QF 处安装有带灯操作按键，按红灯按键可对断路器进行合闸，按绿灯按键可进行跳 闸。当断路器处于合位时，红灯亮，绿灯灭；处于跳位时，绿灯亮，红灯灭。 用红绿带灯按键模拟，红灯亮模拟断路器合闸，绿灯亮模拟断路器跳闸；G 表示发电机组，T1 为 380V/380V 变压器，1TA、1TV、2TV 分别为电流互感器、机端电压互感器、系统电压互感器。 1TA、1TV 和 2TV 的二次信号连接到控制屏下方接线端子上。 注：个别型号产品第注：个别型号产品第 6 区已经并到第区已经并到第 2 区示意图上，视具体情况而定。部分型号区示意图上，视具体情况而定。部分型号 1TA、1TV 和和 2TV 的二次信的二次信 号已连接示意图接线端子上。号已连接示意图接线端子上。 1.3.1.4.3 发电机组控制屏 3 区 发电机组控制屏 3 区为 TQTS-III 微机型自动调速装置及其控制区，见图 1-5 所示。 装置具体操作详见附录 3TQTS-III 微机型自动调速装置用户手册 ，此处着重介绍装置控制 开关及按键操作。 启动/停止：此拨码开关为装置主控制，只有在启动状态下，其它操作才有效；打到停止状态 后，装置所有数据清零。 （注意：在并网状态时切勿改变其状态）（注意：在并网状态时切勿改变其状态） 远方/就地：即远程控制方式/就地控制方式的切换。在一种状态时，另一种控制方式的任何操 作均不起作用。 AGC/自动/手动：即三种控制方式 - 7 - / 97 图 1-4 发电机组与系统相连一次接线示意图 注：多数版本系统中注：多数版本系统中 AGC 方式暂未启用方式暂未启用 增速/减速按钮：利用该按钮可对电动机转速进行控制。 加速/减速端子：当与同期装置“加速” 、 “减速”端子相连时，可由同期装置自动调速。 图 1-5 发电机组控制屏 3 区示意图 1.3.1.4.4 发电机组控制屏 4 区 发电机组控制屏 4 区为 TQTQ-III 微机型自动同期装置及其控制区，见图 1-6 所示。 装置具体操作详见附录 4TQTQ-III 微机型自动同期装置用户手册 ，此处着重介绍装置控制 开关及按键操作。 启动/停止：此拨码开关为装置主控制，只有在启动状态下其它操作才有效；打到停止状态后， 装置所有数据清零。 （注意：在并网状态时切勿改变其状态）（注意：在并网状态时切勿改变其状态） 远方/就地：即远程控制方式/就地控制方式的切换。在一种状态时，另一种控制方式的任何操 作均不起作用。 自动/半自动/手动：同期的三种控制方式。 恒定越前时间/恒定越前相角：合闸控制方式选择。 - 8 - / 97 UG、US、UN：为测量输入接口。 合闸输出：即合闸控制输出，应与控制屏 6 区的 1QF 合闸控制回路红色接线端相连。 注：个别型号产品第注：个别型号产品第 6 区已经并到第区已经并到第 2 区示意图上，视具体情况而定。部分型号合闸机构已连接示意图接线端区示意图上，视具体情况而定。部分型号合闸机构已连接示意图接线端 子上。子上。 升压、降压、加速、减速：应分别与励磁装置的升压、降压；调速装置的加速、减速端子相连， 实现均压和均频控制。 图 1-6 发电机组控制屏 4 区示意图 1.3.1.4.5 发电机组控制屏 5 区 发电机组控制屏 5 区为 TQLC-III 微机型自动励磁装置及其控制区，见图 1-7 所示。 装置具体操作详见附录 5TQLC-III 微机型自动励磁装置用户手册 ，此处着重介绍装置控制 开关及按键操作。 启动/停止：此拨码开关为装置主控制，只有在启动状态下其它操作才有效；打到停止状态后， 装置所有数据清零。 （注意：在并网状态时切勿改变其状态）（注意：在并网状态时切勿改变其状态） 远方/就地：即远程控制方式/就地控制方式的切换。在一种状态时，另一种控制方式的任何操 作均不起作用。 恒 UG/恒 IL/恒 Q/恒：即 4 种控制方式。注意在将励磁装置“方式选择”开关拨到中间位置 （“恒 Q/恒”）后，应等待 10 秒再选择“恒 Q”或“恒”方式。 增磁/减磁：利用该按钮可对发电机励磁进行控制。 升压/降压：当与同期装置“升压” 、 “降压”端子相连时，可由同期装置自动调速。 - 9 - / 97 图 1-7 发电机组控制屏 5 区示意图 1.3.1.4.6 发电机组控制屏 6 区 发电机组控制屏 6 区为联机方式及电源开关区。见图 1-8。 注意：注意： 打开电源时请注意顺序：首先将 220V 电源开启，然后检查各自动装置启动情况，再开启调速励磁电源；关闭 电源时顺序相反，应先关闭调速励磁电源，防止破坏整流模块。 图 1-8 发电机组控制屏 6 区示意图 1.3.21.3.2 电力系统自动化实验培训系统电力系统自动化实验培训系统 1.3.2.11.3.2.1 结构与外形结构与外形 电力系统自动化实验培训系统总长为 176CM，宽 80CM，高 185CM。电力系统自动化实验培训 系统由一次主接线、多功能微机保护装置及接线区、二次输出区、控制回路区、电源开关等几部分。 电力系统自动化实验培训系统面板由 3 部分组成，如图 1-9 所示。 - 10 - / 97 图 1-9 TQXDZ-II 电力系统自动化实验培训系统 1.3.2.21.3.2.2 技术参数技术参数 实验台三相功率为 3000W。 1.3.2.2.1 TQWB-IV 多功能微机保护实验装置 （1）工作环境条件 环境温度：-1040 相对湿度：5%95% （2）交流电源 额定电压：AC220V 允许偏差：-15%+15% 频率：50HZ0.5 HZ 波形：正弦波，波形畸变5% （3）额定参数 交流电流：5A 交流电压：相电压 57.7V 频率：50HZ 直流电压输出：DC24V 保护电流工作范围：2.5A40A 保护电压工作范围：5V120V （4）保护精度 电流精度：3% 电压精度：3% 时间精度：10MS - 11 - / 97 装置瞬动时间：40MS 1.3.2.2.2 线路电抗 4 组电抗器组，两组 36MH，两组 48MH。 1.3.2.2.3 互感器 （1）电压互感器：变比为 380V/100V。 （2）电流互感器：变比为 10A/5A。 1.3.2.2.4 三相调压器 （1）输入电压：380V （2）输出电压：0450V （3）容量：9KVA 1.3.2.31.3.2.3 电力系统自动化实验培训系统构成电力系统自动化实验培训系统构成 电力系统自动化实验培训系统由以下几部分构成： 1) 实验台体 2) 一次接线图 3) 三相模拟断路器：用三相交流接触器模拟实现 4) 模拟线路：用 4 组电抗器组模拟，可构成双回线 5) TQWB-IV 多功能微机保护实验装置：用来保护输电线路。 6) 三相调压器：用来模拟无穷大电源。 7) 电压互感器：用来采集母线电压。 8) 电流互感器：用来采集线路电流。 9) 短路故障设置模块：用来设置瞬时性和永久性故障，三相短路及两相短路。 1.3.2.41.3.2.4 电力系统自动化实验培训系统面板介绍电力系统自动化实验培训系统面板介绍 1.3.2.4.1 电力系统自动化实验培训系统 1 区 电力系统自动化实验培训系统 1 区为一次主接线区，如图 1-10 所示。 在一次主接线区包含实验台一次回路接线图和短路设置点，短路性质分瞬时性和永久性，短路 类型分两相短路和三相短路，图中左侧虚线部分表示该部分实际设备不在本实验台上，在机组控制 屏上。 图 1-10 一次主接线 注：电力系统自动化实验培训系统存在与继电保护实验台合并的型号，在此只以此型号做说明，注：电力系统自动化实验培训系统存在与继电保护实验台合并的型号，在此只以此型号做说明， - 12 - / 97 具体请参照实物。具体请参照实物。 1.3.2.4.2 电力系统自动化实验培训系统 2 区 电力系统自动化实验培训系统 2 区为多功能微机保护装置及其接线区，其接线区分四个部分： 电压输入、电流输入、跳合位监视、跳合闸控制。如图 1-11 所示。 图 1-11 微机保护装置及其接线区 电压输入端子可与机组控制屏或实验台上的电压互感器二次侧相连，监测电压信号；电流输入 端子可与机组控制屏或实验台上的电流互感器二次侧相连，注意公共端也应分别连接。跳合闸端子 应与实验台上的断路器合闸回路绿色端子和跳闸回路绿色端子相连。 1.3.2.4.5 电力系统自动化实验培训系统 3 区 电力系统自动化实验培训系统 3 区为互感器输出及断路器控制区，如图 1-12 所示。详见继电 保护部分说明书。 图 1-12 互感器输出及断路器控制区 1.3.31.3.3 组态接线屏组态接线屏 1.3.3.11.3.3.1 结构与外形结构与外形 组态接线屏长 85CM，宽 60CM，高 185CM。组态接线屏包含线路变压器等一次区、断路器刀闸 - 13 - / 97 一次区、断路器刀闸手动控制区、二次电流电压输出区、电容器控制区等，如图 1-13 所示。 图 1-13 组态接线屏面板图 1.3.3.21.3.3.2 技术参数技术参数 （1）三相功率：1200W （2）线路参数：36MH，3.6A （3）变压器 T1：380V/380V，3KVA （4）电压互感器：380V/100V （5）电流互感器：10A/5A （6）电容器组：1，2，3，4 号电容器值分别为 2F，4F，8F，15F 1.3.3.31.3.3.3 组态接线屏面板介绍组态接线屏面板介绍 1.3.3.3.1 组态接线屏 1 区 组态接线屏 1 区为线路变压器等一次区，包含 6 条线路阻抗接入区、变压器接入区、电容器接 入区、电流互感器接入区、电压互感器接入区。如图 1-14 所示。 - 14 - / 97 图 1-14 线路变压器等一次区 1.3.3.3.2 组态接线屏 2 区 组态接线屏 2 区为断路器刀闸一次区，包含 6 个断路器和 7 个刀闸的一次接入区。如图 1-15 所示。 图 1-15 断路器刀闸一次接入区 1.3.3.3.3 组态接线屏 3 区 组态接线屏 3 区为断路器 QF、刀闸 QS 和电容器投切的手动控制区，如图 1-16 所示。 - 15 - / 97 图 1-16 断路器和刀闸手动控制区 1.3.3.3.4 组态接线屏 4 区 组态接线屏 4 区为接入区，包含 5 个接入点和 1 个无穷大电源接入点，如图 1-17 所示。 图 1-17 电流电压二次输出区 1.4 注意事项 （1）在电流电压互感器输出端取电流电压信号时电流电压不能接反，防止烧坏电压互感器。 （2）接跳合闸回路时要注意跳合闸控制接点的接线顺序，防止 24V 电源短路。 （3）在上电的情况下禁止打开后门，有触电危险。 （4）在连接一次回路时严禁上 380V 电，有触电危险。 （5）面板上接一次回路时要严格按照实验说明书接线，接完线后要由另一个人检查后方可上 电，防止触电危险。 （6）接跳合闸回路时要注意跳合闸控制接点的接线顺序，防止 24V 电源短路。 （7）微机保护装置在不使用的情况下应将其电源关闭，长时间运行会影响其使用寿命。 （8）控制屏在不使用的情况下应将其电源关闭，长时间运行会影响其使用寿命。 （9）屏中的进出线在不使用的情况下应将插座上的连线拔掉，防止 380V 电通过连线裸露在 外部，造成触电危险。 （10）在测试合闸时间时，应确保系统电源未带电，否则将出现非同期合闸！ （11）发电机起动必须按以下顺序操作： A. 检查机组控制屏上各指示仪表的指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置。 B. 合上机组控制屏上的“220V电源”开关，检查开关状态：控制屏一次系统图上1QF处信号 灯应绿灯亮，红灯熄灭。观测微机型自动调速装置、微机型自动励磁装置及微机型自动同期装置 （以下分别简称为“调速装置”、“励磁装置”和“同期装置”）面板上的“运行”灯，正常应亮 或闪烁。 C. 对调速装置和励磁装置的参数进行合理设置。 D. 合上“调速励磁电源”开关（380V）。 E. 将机组控制屏上的调速装置“方式选择”开关选择为“自动”方式，“远方/就地”选择为 “就地”（选择为“远方”时，就地控制失效）。“启动/停止”开关选择为“启动”，此时，调 速装置开始输出控制信号。 通过“增速”按钮逐渐升高电动机转速，当按住“增速”按钮不动时，转速将快速升高。接近 额定转速时，松开“增速”按钮（防止超过额定转速），然后采用点动的方式操作按钮，直到达到 需要的转速。 - 16 - / 97 F. 确认机组转速在额定转速附近（如果未达到，重复步骤5），将机组控制屏上的励磁调节装 置“方式选择”开关选择为“恒UG”方式，“远方/就地”选择为“就地”（选择为“远方”时， 就地控制失效），“启动/停止”开关选择为“启动”，此时，励磁调节装置开始输出控制信号。 通过“增磁”按钮逐渐升高发电机电压，当按住“增磁”按钮不动时，发电机电压将快速升高。 接近额定电压时，松开“增磁”按钮（防止超过额定电压），然后采用点动的方式操作按钮，直到 达到需要的电压。 （12）发电机组停机必须按以下顺序操作： 首先将同期装置的“启动/停止”开关打到“停止”位，跳开同期开关 1QF，使同步发电机与 系统解列。在发电机与系统解列之后，将励磁的“启动/停止”开关打到“停止”位置，使发电机 端电压迅速降为零，或者通过“减磁”按钮使发电机电压降低到零时再选择“停止”，励磁装置将 停止功率单元的输出。此时，将调速装置的“启动/停止”开关打到“停止”，使电动机转速迅速 降为零，或者通过“减速”按钮使电动机转速降低到零时再选择“停止”。调速装置将停止功率单 元的输出。待机组停稳后先断开“励磁调速电源开关”，再断开“220V 电源”开关。 注意：实验前请仔细阅读附录中各个装置及软件的说明，已熟悉操作、 防止误操作。 1.5 简单故障处理 （1）24V 电源短路后 24V 电源自动保护，需关闭 220V 电源，5S 后重新上电即可。 （2）带灯按键不能正常跳合时，将台子里面的继电器都按紧，看是不是继电器松动造成的。 （3）带灯按键的灯不亮，测量带灯按键的 X1、X2 之间是否有 24V 电压，如有则是带灯按 （4）键的灯坏了，更换即可，如没有则是回路中有断线的情况。 （4）装置不能通讯，将 220V 电源关闭 5S 后重新上电，如果还是通讯不上，检查装置与 PC 之间的通讯线是否松动。 - 17 - / 97 第 2 章 电力系统自动装置课程实验 2.1 同步发电机准同期并列实验 2.1.1 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) 熟悉同步发电机准同期并列过程。 2.1.2 原理与说明 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，考虑到断路器和继电器固有 的合闸时间，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。 同期装置一般在发电机端的电压和频率与系统侧电压和频率相差不大时投入，而在同期结束后 就可退出运行。 2.1.3 实验项目和方法 2.1.3.1 机组启动和建压 1) 将发电机组电动机三相电源插头与机组控制屏侧面“电动机出线”插座连接，发电机三相 输出电压插头与“发电机进线”插座连接，发电机励磁电源插头与“励磁出线”插座连接。机组控 制屏侧面的“380V电源”插座与实验室380V三相交流电源连接，220V电源插头（“发电机出线” 插座左侧的黑色插头）与实验室220V交流电源连接。 2) 检查机组控制屏上各指示仪表的指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置。 - 18 - / 97 3) 合上机组控制屏上的“220V电源”开关，检查开关状态：控制屏一次系统图上1QF处信号 灯应绿灯亮，红灯熄灭。观测微机型自动调速装置、微机型自动励磁装置及微机型自动同期装置 （以下分别简称为“调速装置”、“励磁装置”和“同期装置”）面板上的“运行”灯，正常应亮 或闪烁。 4) 按附表1对调速装置和励磁装置的参数进行设置。具体的设置方法参考TQTS-ITI 微机型 自动调速装置用户手册和TQLC-III 微机型自动励磁装置用户手册。 5) 合上“调速励磁电源”开关（380V）。 注意：注意： 一定要先合“220V电源”开关，再合“调速励磁电源”开关，否则，励磁或调速输出的功率模块可能处于失控 状态。 6) 将机组控制屏上的调速装置“方式选择”开关选择为“自动”方式，“远方/就地”选择为 “就地”（选择为“远方”时，就地控制失效）。“启动/停止”开关选择为“启动”，此时，调 速装置开始输出控制信号。 通过“增速”按钮逐渐升高电动机转速，当按住“增速”按钮不动时，转速将快速升高。接近 额定转速时，松开“增速”按钮（防止超过额定转速），然后采用点动的方式操作按钮，直到达到 需要的转速。 7) 确认机组转速在额定转速 (1500转/分) 附近（如果未达到，重复步骤5），将机组控制屏上 的励磁调节装置“方式选择”开关选择为“恒UG”方式，“远方/就地”选择为“就地”（选择为 “远方”时，就地控制失效），“启动/停止”开关选择为“启动”，此时，励磁调节装置开始输 出控制信号。 通过“增磁”按钮逐渐升高发电机电压，当按住“增磁”按钮不动时，发电机电压将快速升高。 接近额定电压时，松开“增磁”按钮（防止超过额定电压），然后采用点动的方式操作按钮，直到 达到需要的电压。 由于励磁电流作用可能使机组转速少许下降，在建压完成后需细微调整转速至额定值（1500转 /分）。 2.1.3.1.2 观察与分析 1) 操作机组控制屏上的增速或减速按钮调整机组转速，观察发电机频率的变化。 2) 操作机组控制屏上的增磁或减磁按钮调节发电机端电压，观察发电机机端电压的变化。 注：励磁装置上频率及灭磁开关均无意义，观察发电机频率应以同期装置为准。注：励磁装置上频率及灭磁开关均无意义，观察发电机频率应以同期装置为准。 2.1.3.1.3 恒定越前时间测试 由于一般断路器的合闸机构为机械操作机构，从合闸命令发出，到断路器主触头闭合瞬间止， 需要经历一段合闸时间（一般为0.1-0.7S），因而自动同期装置在检查压差和频差已符合并列条件 时，还必须在角差为零的时刻前，发出合闸命令才能使断路器主触头闭合瞬间的相角差恰好为零， 这一时段称为“越前时间”。由于该越前时间只需按断路器的合闸时间进行整定，与滑差及压差无 - 19 - / 97 关，故称其为“恒定越前时间”。 将同期装置的“合闸输出”接线端与“1QF合闸回路”左侧红色端子相连。先断开控制屏一次 系统图上的1QF，即：应绿灯亮，红灯灭，然后进行合闸时间测试。 注意：注意： 测试前确保系统电源未带电，否则可能进行合闸测试时将出现非同期合闸！ 在同期装置主界面下按“ESC”键进入“功能表”，进入“装置检查”菜单，选择“合闸时间” ，稍等片刻，检查完毕后，界面显示“动作时间 XX”（XX表示动作时间数值，单位MS）。记下此 动作值，大致等于恒定越前时间。之后，再次手动断开控制屏一次系统图上的1QF，同上。 2.1.3.2 手动准同期并列实验 GT11TA 1QF 1TV2TV 图 2-1 发电机组准同期并列示意图 发电机组准同期并列示意图如图 2-1，1QF 作为同期开关（位于机组控制屏上）。将机组控制 屏侧面的“发电机出线”与“TQXDZ-II 电力系统自动化实验培训系统实验台”（以下简称“实验 台”）侧面的“发电机进线”相连。 A. 按准同期条件手动合闸按准同期条件手动合闸 1) 依次合上实验台上的6QF、4QF、2QF、5QF、3QF、1QF按钮，使系统侧母线带电。各 QF（即断路器）处指示灯应红灯亮、绿灯灭。 2) 在机组控制屏上完成如下实验接线： 将同期装置右侧的“UG”（发电机电压）端子与1TV接线区“A”端子相连，“US”（系统电 压）端子与2TV接线区“A”端子相连，“UN”端子同时与1TV和2TV的“X”端子两连。这样同期 装置可同时采集到发电机和系统两侧的电压信号。 注：台体内部已将B、C项电压及电流接至同期装置，同时1TV和2TV的X端已短接。 注意注意：1TV和2TV电压信号必须为同一相，否则相角差检测不准确。 3) 设置同期参数 需要设置如下几个同期参数： *压差允许值：当发电机和系统两侧的电压差在压差允许值范围内时，则认为压差满足合闸要 求； *频差允许值：当发电机和系统两侧的频率差在频差允许值范围内时，则认为频差满足合闸条 件； - 20 - / 97 *合闸时间：断路器的实际合闸时间（要求与测得的恒定越前时间一致）； *均频均压参数：同期装置在检测到频差和压差不满足条件时，向调速装置和励磁装置发出的 均频均压脉冲的宽度和周期。改变均频均压参数可改变同期装置均频均压的快慢。 在同期装置的主界面状态下，按“ESC”进入功能表菜单，选择“定值管理”可进行相应设置。 具体可参考附录4TQTQ-III 微机型自动同期装置用户手册。 提示：设置压差允许值为提示：设置压差允许值为1.0V，频差允许值为，频差允许值为0.3HZ，合闸时间值设为恒定越前时间测试的时间值，合闸相角，合闸时间值设为恒定越前时间测试的时间值，合闸相角 值设为值设为10，均频系数值为，均频系数值为7，均频周期为，均频周期为0.5，均压系数为，均压系数为7，均压周期为，均压周期为0.5。 4) 将同期装置“方式选择”开关选择为“手动”方式。手动调节机组频率和电压，观察机端 电压表和发电机频率表的数值有何变化（也可在同期装置液晶屏上查看）。 5) 根据发电机电压和系统电压的大小，相应操作励磁装置增磁或减磁按钮进行调压，直至发 电机的端电压近似等于系统电压。根据发电机频率和系统频率的大小，相应操作调速装置上的增速 或减速按钮进行调速，直至发电机频率近似等于系统频率。 此时表示压差、频差均满足条件，观察同期装置液晶显示屏上的相角图，当旋转至0度位置前 某一合适时刻时，按下机组控制屏上的1QF，将发电机并网。由于人的反应时间，应选择在即将接 近0度之前按1QF。 在同期装置主界面下按“ESC”键，进入“功能表”，选择“报告管理”选项，再选择“浏览 事件报告”选择，观察冲击电流大小。 注意：注意： 1) 此实验中同期装置应打到停止位 2) 由于发电机组容量较小，冲击电流可能不明显。 3) 在发电机未与系统解列之前，不应再次同期。 B. 偏离准同期并列条件合闸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！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： (1) 电压差、相角差条件满足，频率差不满足，分别在和时手动合闸，观察并 sg ff sg ff 记录机组控制屏上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小，填入表2-1。 注意注意：频率差不要大于1.0HZ。 (2) 频率差、相角差条件满足，电压差不满足，分别在和时手动合闸，观察并 sg UU sg UU 记录机组控制屏上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小，填入表2-1。 注意注意：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，调节调速装置的增减速控制相角差指针，使指 针分别在顺时针旋转和逆时针旋转时手动合闸，观察机组控制屏上有功功率表 P 和无功功率表 Q 指针偏转方向及偏转角度大小，从励磁装置显示屏上读取有功和无功数值填入表 2-1。 - 21 - / 97 注意注意：相角差不要大于20度。 表表 2-1 不不同同频频差差下下的的有有功功和和无无功功量量 sg ff sg ff sg UU sg UU 顺时针逆时针 P（KW） Q（KVAR） 2.1.3.5 半自动准同期并列 1) 将同期装置的“启动/停止”开关选择为“停止”，然后将发电机与系统解列（跳开1QF）； 2) 将发电机电压和系统电压引接到同期装置上，将“合闸输出信号”连接到“1QF合闸回路”， 方法同上。由于全自动准同期自动发出均频、均压脉冲，因此将同期装置右侧的“升压”、“降压” 端子接到励磁装置的“升压”、“降压”端子。这样，励磁装置就可以接收到同期装置发出的调压 信号，进行相应的调节；将同期装置的“加速”、“减速”信号端子与调速装置的“加速”、“减 速”