复杂电力系统运行方式设计.doc

THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台简 介概 述THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台是一套集多种功能于一体的综合型实验装置，展示了现代电能发出和输送全过程的工作原理。这套实验装置由THLZD-2电力系统综合自动化实验台（简称“实验台”）、THLZD-2电力系统综合自动化控制柜（简称“控制柜”）、无穷大系统和发电机组和三相可调负载箱等组成。一、THLZD-2型电力系统综合自动化实验台实验台包括以下单元：1输电线路单元：采用双回路输电线路，每回输电线路分两段，并设置有中间开关站，可以构成四种不同的联络阻抗。输电线路的具体结构如下图所示：图1-3 单机无穷大系统电力网络结构图输电线路分“可控线路”和“不可控线路”，在线路XL4上可设置故障，该线路为“可控线路”，其他线路不能设置故障，为“不可控线路”。“不可控线路”的操作操作“不可控线路”上的断路器的“合闸”或“分闸”按钮，可投入或切除线路。按下“合闸”按钮，红色按钮指示灯亮，表示线路接通；按下“分闸”按钮，绿色按钮指示灯亮，表示线路断开。 “可控线路”的操作在“可控线路”上预设有短路点，并在该线路上装有“微机线路保护装置”，可实现过流保护，并具备自动重合闸，通过控制QF4和QF6来实现。QF4和QF6上的两组指示灯亮或灭分别代表QF4和QF6的A相、B相和C相的三个单相开关的合或分状态。为了实现非全相运行和分相切除故障，QF4和QF6的分、合控制与“不可控线路”上断路器操作不同，区别如下：正常工作时，按下QF4合闸按钮，三个单相指示灯亮，而QF4红色合闸按钮灯不亮，手动分闸或微机线路保护装置动作三相全跳时，绿色分闸指示灯亮，三个单相指示灯全灭；当保护装置跳开故障相时，故障相的指示灯灭。 中间开关站的操作中间开关站是为了提高暂态稳定性而设计的。不设中间开关站时，如果双回路中有一回路发生严重故障，则整条线路将被切除，线路的总阻抗将增大一倍，这对暂态稳定是很不利的。设置了中间开关站，即通过开关QF5的投入，在距离发电机侧线路全长的1/3处，将双回路并联起来，XL4上发生短路，保护将QF4和QF6切除，线路总阻抗也只增大2/3，与无中间开关站相比，这将提高暂态稳定性。中间开关站线路的操作同“不可控线路”。 短路故障的设置实验台面板右下方有短路类型设置模块，由短路类型设置按钮，设置短路持续时间用的数显时间继电器（量程为099.99s）和短路投入按钮组成。可以设置单相对地、两相对地、相间短路和三相短路故障。同时，通过实验台面板左下方有两组波形观测孔，可以观测故障时的线路电压和电流波形。以下举例说明其使用。 A相接地短路故障：按下Sba和Sbo，设置A相接地短路故障；在时间继电器（“短路持续时间设定”）上设置实验所需的短路持续时间；然后按下S1（即合上短路投入接触器），使短路故障投入运行，同时短路持续时间继电器开始计时，如果微机线路保护装置没有投入工作或保护动作的延时时间比短路持续时间长，则短路运行经过设定的短路持续时间后，短路投入接触器断开，使短路故障退出运行。短路持续时间继电器下的清零按钮作用：短路持续时间继电器动作后，故障切除，如果此时按下此按钮，计时值清零，故障再次投入。S1弹起时，按下该按钮无效。2微机线路保护单元：采用TSL-300/01微机线路保护装置，主要实现线路保护和自动重合闸等功能，配合输电线路完成稳态非全相运行和暂态稳定等相关实验项目，使用说明见附录六。3控制方式选择单元：包括发电机组的运行方式、同期方式和励磁方式的选择，可通过调节实验台面板上的凸轮开关旋钮来实现不同的控制方式。4监测仪表单元：采用模拟式仪表，测量信号为交流信号。包括3只交流电压表、3只交流电流表、2只频率表、1只三相有功功率表、1只三相无功功率表、1只功率因数表和1只同期表。同期表用于监测断路器QF0两侧的压差、频差和相差；除同期表外，其他仪表测量如下电量参数：发电机定子电压、电流和频率；输电线路发电机侧（送端）和无穷大系统侧（受端）的有功功率、无功功率和功率因数；开关站电压；无穷大系统侧电压和频率。调节电压表下方的凸轮开关，可实现线电压显示值和相电压显示值之间的切换；调节功率表下方凸轮开关，可实现送端显示值（包括有功功率、无功功率和功率因数）和受端显示值（包括有功功率、无功功率和功率因数）之间的切换。各测量仪表的量程和精度等级见表1-1。注：各仪表请不要超量程使用，以免损坏设备。5指示单元：包括光字牌指示和并网指示。 光字牌指示包括四种指示：原动机启动、跳闸信号、合闸信号和备用。具体功能如下：“原动机启动”：打开控制柜上的“原动机电源”，“原动机启动”光字牌被点亮；“跳闸信号”：微机线路保护装置发出断路器跳闸命令，断路器跳闸成功后，“跳闸信号”光字牌被点亮；“合闸信号”：微机线路保护装置发出重合闸命令，断路器合闸成功后，“合闸信号”光字牌被点亮；“备用”：升级使用。 并网指示：当并网断路器QF0成功合闸后，发出声光指示。表1-1序号仪表名称量程精度1发电机电压表0450V（线电压）；0300V（线电压）1.52发电机频率表4555Hz2.53开关站电压表0450V1.54A相电流表05A1.55B相电流表05A1.56C相电流表05A1.57有功功率表04kW2.58无功功率03.6kVar2.59功率因数超前0.5滞后0.52.510系统频率表4555Hz2.511系统电压表0450V（线电压）；0300V（线电压）1.512同期表频差：-3+3Hz；压差：-10+10V2.56设置单元：包括合闸时间设置、短路故障类型设置及短路时间设置。 合闸时间设置采用数显时间继电器延时来模拟断路器的合闸时间。延时时间范围：099.99s。配合微机准同期装置使用。 短路故障类型设置详见“1.输电线路单元”。 短路时间设置采用数显时间继电器延时来模拟短路故障持续时间。延时时间范围：099.99s。7外围设备接口单元：外设接口分布在实验台的两侧，如图1-1所示，共有15个接口，具体说明如下：实验台左侧 实验台右侧图1-1 实验台外设接口分布示意图1左侧圆孔：备用。2送端母线接口（左侧的黄、绿、红和黑色强电护套座）：分别对应发电机电压的A、B、C和N相，用于引出发电机电压信号（仅做同步发电机特性实验时用）。3多机组网接口（左侧19芯航空插座）：用于和THLDK-2型电力系统监控实验平台的19芯航空插座的对接。4三芯插座：为其他设备提供单相电源AC220V。5小四芯插座（额定电流16A）：为其他设备提供三相电源AC380V。6发电机三相输入接口（左侧大四芯插座，额定电流25A)：用于接入发电机的输出电压信号。7右侧圆孔1：备用。8右侧圆孔2：备用。9受端母线接口（右侧的黄、绿、红和黑色强电护套座）：对应接入三相可调负载箱（做单机带负载实验时用）。10右侧19芯航空插座：用于和控制柜的19芯航空插座的对接。1142芯航空插座：用于和控制柜的42芯航空插座的对接。12系统电源接入口（右侧大四芯插座1，额定电流25A）：用于接入自耦调压器的副边插头。13受端母线接口（右侧大四芯插座2，额定电流25A）：用于接入自耦调压器的原边插头（仅做单机带负载实验时，将自耦调压器作为感性负载用）。14RJ45口：发电机出口电量采集模块的通信输出口，用于和控制柜的左侧RJ45口对接。15DB9孔：备用。8电源单元：包括手动励磁电源和实验台电源 手动励磁电源在实验台右下方有一个单相调压器，该调压器用于给发电机手动励磁提供电源，顺时针增大，逆时针减小。 实验台电源在实验台左侧有两个微型断路器：三相电源（额定电流16A）和单相电源(额定电流10A)。操作时，先合三相总电源，再合单相电源。二、THLZD-2型电力系统综合自动化控制柜控制柜包括以下单元：1测量仪表单元：采用指针式测量仪表，包括2只直流电压表、2只直流电流表和1只交流电压表。可测量如下电量参数：原动机电枢电压，原动机电枢电流，发电机励磁电压，发电机励磁电流和单相电源电压（该电源为隔离电源）。各测量仪表的量程和精度等级见表1-2所示。注：各仪表请不要超量程使用，以免损坏设备。2原动机控制单元：包括原动机电源，ZKS-15型调速器和THLWT-3型微机调速装置。具体功能如下： 原动机电源：为ZKS-15型调速器提供电源。 ZKS-15型调速器：为原动机提供电枢电压和励磁电压，具有过流保护功能。 THLWT-3型微机调速装置：并网前，测量并调节原动机转速；并网后，调节原动机的有功功率输出，同时测量功角。表1-2 序号仪表名称量程精度1原动机电枢电压表0500V1.52原动机电枢电流表010A或015A1.53发电机励磁电压表0150V1.54发电机励磁电流表05A1.55单相电源电压表（交流）0450V1.5 注：未标注的仪表，测量信号为直流信号。3发电机励磁单元：包括励磁电源、THLCL-1型常规励磁装置、THLWL-3型微机励磁装置和波形观测孔。具体功能如下： 励磁电源：为THLCL-1型常规励磁装置和THLWL-3型微机励磁装置功率部分提供电源。 THLCL-1型常规励磁装置：采用PI调节；具有恒Ug（发电机电压），恒压精度为0.5%UgN（发电机额定电压）；具有最小、最大励磁电流值的限制。 THLWL-3型微机励磁装置：能够测量三相电压，电流，有功功率，无功功率，频率，功率因数，励磁电压和励磁电流等电量参数；具有恒给定电压UR、恒励磁电流Ie、恒发电机电压Ug、恒无功Q 四种自动调节功能；具有定子过电压保护、过励限制、欠励限制、伏赫限制和强励功能；采用液晶中文菜单操作；具有在线修改控制参数的功能。 波形观测孔：用于观测发电机励磁回路同步信号波形、6路触发脉冲波形和整流输出波形。4准同期单元：包括THLWZ-2型微机准同期装置。该装置能实时显示发电机和系统的压差和频差；采用液晶中文菜单操作；具有在线整定和修改频差、压差允许值和导前时间等参数的功能；具有波形观测孔，可观察合闸脉冲相对于三角波的位置、发电机电压波形、系统电压波形和矩形波波形等。5外围设备接口单元：外设接口分布在控制柜的两侧，如图1-2所示，共有7个接口，具体如下：控制柜左侧 控制柜右侧图1-2 控制柜外设接口分布示意图119芯航空插座：用于和实验台的右侧19芯航空插座的对接。242芯航空插座：用于和实验台的42芯航空插座的对接。3、4大四芯插座1、2（额定电流25A）：用于接入自耦调压器的原边插头和实验台的电源插头，二者可通用。5转速信号接口（DB9孔）：接原动机的光电编码器的输出信号。6内部通信接口（左侧RJ45口）：用于和实验台的RJ45口对接。7、8右侧RJ45口1、2：其中一个用于和THLDK-2型电力系统监控实验平台上对应的通信口对接，另一个备用，二者可通用。6电源单元：具有三个微型断路器： 总电源：三相电源（额定电流为40A），实验台的电源受其控制； 三相电源（额定电流为16A）； 单相电源（额定电流为10A）。操作顺序：首先控制柜上电，上电顺序：先总电源，之后三相电源，最后单相电源；其次实验台上电，上电顺序：先三相电源，再单相电源。三、无穷大系统所谓无穷大系统可以看作是内阻抗为零，频率、电压及其相位都恒定不变的一台同步发电机。在本实验系统中，由于15kVA自耦调压器的容量远大于单台发电机组的容量，故由15kVA自耦调压器模拟无穷大系统。1无穷大系统的投入操作： 将控制柜“总电源”打到“OFF”位置。 将自耦调压器原边电缆插头插入控制柜大四芯插座上。 将自耦调压器副边电缆插头插入实验台系统电源接入口（右侧大四芯插座1）上。 将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。 控制柜上电：先总电源，再三相电源，最后单相电源；其次实验台上电：先三相电源，再单相电源。 按下QF7“合闸”按钮，顺时针旋至实验的要求值后，切换显示系统电压，如果三相对称，即完成无穷大电源的投入工作，否则，按下QF7分闸按钮，检查自耦调压器原边和副边电压是否正常。2无穷大系统的切除操作： 检查系统与发电机组是否解列，未解列，禁止切除无穷大电源。 按下QF7分闸按钮 将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。 拔下自耦调压器原边和副边插头。四、发电机组和三相可调负载箱1发电机组简介原动机有两种：一种为Z2系列电机，一种为Z4系列电机，实验效果相同。Z2系列直流电动机：PN=2.2kW，UN=220V，nN=1500rpmZ4系列直流电动机：PN=3kW，UN=400V，nN=1500rpm三相同步发电机：P N =2kW，COS=0.8，UN =400V，nN =1500rpm直流电动机和同步发电机经联轴器软联接后，固定在底盘上，机组的底盘装有四个轮子和四个螺旋式的支撑脚，构成可移动式机组，方便移动。同时，发电机组还装有光电编码器，功角测量装置和其它配套件。2三相可调负载箱简介采用柜式结构，配有脚轮可移动。包括阻性负载和感性负载。阻性负载包括一组31600/0.2A（0.1kW）板式电阻，两组3800/0.4A（0.2kW）板式电阻，一组3320/1A（0.5kW）板式电阻和两组3160/2A 1kW板式电阻，通过开关投切可调节阻性负载的大小。感性负载由三个200mH的电感和自耦调压器构成感性负载，通过开关投切可调节感性负载的大小。 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。图3-1-1 调速系统原理结构示意图 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。图3-1-2 励磁系统的原理结构示意图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”具体操作见THLWL-3微机励磁装置使用说明书。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”上述的设置操作可参见附录八，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”上述设置的操作可参见附录八，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，如果不是，调整到“自动”状态，操作可参见THLWT-3微机调速装置使用说明书和THLWL-3微机励磁装置使用说明书。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，具体参照实验内容“发电机组停机”。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。具体操作参见THLDK-2电力系统监控实验指导书。四、实验报告1简述发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作步骤。2为什么发电机组送出有功和无功时，先送无功？3为什么要求发电机组输出的有功和无功为0时才能解列？ 手动准同期并网实验一、实验目的 1加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件。 2掌握手动准同期的概念及并网操作方法，准同期并列装置的分类和功能。3熟悉同步发电机手动准同期并列过程二、原理说明在满足并列条件的情况下，只要控制得当，采用准同期并列方法可使冲击电流很小且对电网扰动甚微，故准同期并列方式是电力系统运行中的主要并列方式。准同期并列要求在合闸前通过调整待并发电机组的电压和转速，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。依并列操作的自动化程度，又可分为手动准同期、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。它能反映发电机组与系统间的同步情况，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。它能反映电机组与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（相同点）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。准同期控制装置根据给定的允许压差和允许频差，不断地检测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，在整定的越前时间送出合闸脉冲。三、实验内容与步骤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“手动”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n=1485 rpm；Ug390V。（操作步骤见第一章）将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。按下QF7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400V，然后按下QF1和QF3合闸按钮。2在手动准同期方式下，发电机组的并列运行操作在这种情况下，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。 将实验台上的“同期表控制”旋钮打到“投入”状态。投入模拟同期表。观察模拟式同期表中，频差和压差指针的偏转方向和偏转角度，以及和相角差指针的旋转方向。 按下微机调速装置上的“”键进行增频，同期表的频差指针接近于零；此时同期表的压差指针也应接近于零，否则，调节微机励磁装置。 观察整步表上指针位置，当相角差指针旋转至接近0度位置时（此时相差也满足条件），手动按下QF0合闸，合闸成功后，并网指示灯闪烁蜂鸣。观察并记录合闸时的冲击电流将并网前的初始条件调整为：发电机端电压为410V， n=1515 rpm，重复以上实验，注意观察各种实验现象。3在手动准同期方式下，偏离准同期并列条件，发电机组的并列运行操作本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； 电压差、相角差条件满足，频率差不满足，在fgfs和fgfs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，分别填入表3-3-5-1；注意：频率差不要大于0.5Hz。 频率差、相角差条件满足，电压差不满足，VgVs和VgVs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，分别填入表3-3-5-1;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，分别填入表3-3-5-1。注意：相角差不要大于30。 表3-3-5-1 偏离准同期并列条件并网操作时，发电机组的功率方向变化表 状态参数fgfsfgfsVgVsVgVs顺时针逆时针P（kW）Q（kVar） 发电机组的解列和停机。(见第一章)四、实验报告1根据实验步骤，详细分析手动准同期并列过程。2根据实验数据，比较满足同期并列条件与偏离准同期并列条件合闸时，对发电机组和系统并列时的影响。 半自动准同期并网实验一、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掌握半自动准同期装置的工作原理及使用方法。3熟悉同步发电机半自动准同期并列过程。二、原理说明为了使待并发电机组满足并列条件，完成并列自动化的任务，自动准同期装置需要满足以下基本技术要求：1在频差及电压差均满足要求时，自动准同期装置应在恒定越前时间瞬间发出合闸信号，使断路器在e=0时闭合。2在频差或电压差有任一满足要求时，或都不满足要求时，虽然恒定越前时间到达，自动准同期装置不发出合闸信号。3在完成上述两项基本技术要求后，自动准同期装置要具有均压和均频的功能。如果频差满足要求，是发电机的转速引起的，此时自动准同期装置要发出均频脉冲，改变发电机组的转速。如果电压差不满足要求，是发电机的励磁电流引起的，此时自动准同期装置要发出均压脉冲，改变发电机的励磁电流的大小。同步发电机的自动准同期装置按自动化程度可分为：半自动准同期并列装置和自动准同期并列装置。半自动准同期并列装置没有频差调节和压差调节功能。并列时，待并发电机的频率和电压由运行人员监视和调整，当频率和电压都满足并列条件时，并列装置就在合适的时间发出合闸信号。它与手动并列的区别仅仅是合闸信号由该装置经判断后自动发出，而不是由运行人员手动发出。三、实验内容与步骤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“半自动”位置。微机励磁装置设置为“恒Ug”控制方式；“手动”方式。1发电机组起励建压，使n=1480rpm；Ug=400V。（操作步骤见第一章）2查看微机准同期的各整定项是否为附录八中表4-8-2的设置（出厂设置）。如果不符，则进行相关修改。然后，修改准同期装置中的整定项：“自动调频”：退出。“自动调压”：退出。“自动合闸”：投入。注：QF0合闸时间整定继电器设置为td-（4060ms）。td为微机准同期装置的导前时间设置，出厂设置为100ms，所以时间继电器设置为4060ms3在半自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作在这种情况下，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，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 观察微机准同期装置压差闭锁和升压和降压指示灯的变化情况。升压指示灯亮，相应操作微机励磁装置上的“”键进行升压，直至“压差闭锁”灯熄灭；降压指示灯亮，相应操作微机励磁装置上的“”键进行降压，直至“压差闭锁”灯熄灭。此调节过程中，观察并记录观察并记录压差减小过程中，模拟式同期表中，电压平衡表指针的偏转方向和偏转角度的大小的变化情况。 观察微机准同期装置频差闭锁和加速和减速指示灯的变化情况。加速指示灯亮，相应操作微机调速装置上的“”键进行增频，直至“频差闭锁”灯熄灭；减速指示灯亮，相应操作微机励磁装置的“”键进行减频，直至“频差闭锁”灯熄灭。此调节过程中，观察并记录观察并记录频差减小过程中，模拟式同期表中，频差平衡表指针的偏转方向和偏转角度的大小的变化，以及相位差指针旋转方向及旋转速度情况。 “压差闭锁”和“频差闭锁”灯熄灭，表示压差、频差均满足条件，微机装置自动判断相差也满足条件时，发出QF0合闸命令，QF0合闸成功后，并网指示灯闪烁蜂鸣。观察并记录合闸时的冲击电流。将并网前的初始条件调整为：发电机端电压为410V， n=1515 rpm，重复以上实验，注意观察各种实验现象。 发电机组的解列和停机。（见第一章）四、实验报告1根据实验步骤，详细分析半自动准同期并列过程。2通过实验过程，分析半自动准同期与手动准同期的异同点 自动准同期并网实验一、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掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。3熟悉同步发电机准同期并列过程。二、原理说明图3-3-7-1 自动准同期并列装置的原理框图自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相比，增加了频差调节和压差调节功能，自动化程度大大提高。微机准同期装置的均频调节功能，主要实现滑差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机组的调速机构发出准确的调速信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。微机准同期装置的均压调节功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机的励磁系统发出准确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。此过程中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压控制，以使压差达到较小的数值，更有利于平稳地进行并列。三、实验内容与步骤选定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；“自动”方式。1发电机组起励建压，使n=1480rpm；Ug=400V。（操作步骤见第一章）2查看微机准同期各整定项是否为附录八中表4-8-2的设置（出厂设置）。如果不符，则进行相关修改。然后，修改准同期装置中的整定项：“自动调频”：投入； “自动调压”：投入。“自动合闸”：投入。3在自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作在这种情况下，要满足并列条件，需要微机准同期装置自动控制微机调速装置和微机励磁装置，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，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 微机准同期装置的其他整定项（导前时间整定、允许频差、允许压差）分别按表3-3-7-1，3-3-7-2，3-3-7-3修改。注：QF0合闸时间整定继电器设置为td-（4060ms）。td为微机准同期装置的导前时间设置。微机准同期装置各整定项的设置方法可参考附录四（微机准同期装置使用说明）、实验三（压差、频差和相差闭锁与整定）等实验内容。 操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、降压键，Ug=410V，n=1515 rpm，待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，微机调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节装置上有什么反应。微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减速”命令指示灯亮时，观察本记录旋转灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出命令时对应的灯光的位置。微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降压”、“增速”、“减速”灯的对应点亮关系，以及与旋转灯光整步表灯光的位置。注：当一次合闸过程完毕，微机准同期装置会自动解除合闸命令，避免二次合闸 。此时若要再进行微机准同期并网，须按下“复位”按钮。表3-3-7-1 微机准同期装置导前时间整定值与并网冲击电流的关系导前时间设置td（s）0.10.30.5冲击电流Im（A）表3-3-7-2 微机准同期装置允许频差与并网冲击电流的关系允许频差fd（Hz）0.30.20.1冲击电流Im（A）表3-3-7-3 微机准同期装置允许压差与并网冲击电流的关系允许压差Ud（V）531冲击电流Im（A）4发电机组的解列和停机。（见第一章）四、实验报告1根据实验内容分析自动准同期的工作原理及过程。2分析以下参数改变对自动准同期并列的影响：导前时间、允许频差和允许压差。3通过实验，分析自动准同期、半自动准同期与手动准同期的异同点。 单机无穷大系统稳态运行方式实验一、实验目的1熟悉远距离输电的线路基本结构和参数的测试方法。2掌握对称稳定工况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围。3掌握输电系统稳态不对称运行的条件、参数和不对称运行对发电机的影响等。二、原理说明单机无穷大系统模型，是简单电力系统分析的最基本，最主要的研究对象。本实验平台建立的是一种物理模型，如下图3-4-1所示。图3-4-1 单机无穷大系统示意图发电机组的原动机采用国标直流电动机模拟，但其特性与电厂的大型原动机并不相似。发电机组并网运行后，输出有功功率的大小可以通过调节直流电动机的电枢电压来调节（具体操作必须严格按照调速器的正确安全操作步骤进行！可参考微机调速装置基本操作实验）。发电机组的三相同步发电机采用的是工业现场标准的小型发电机，参数与大型同步发电机不相似，但可将其看作一种具有特殊参数的电力系统发电机。实验平台给发电机提供了三种典型的励磁系统 ：手动励磁、常规励磁和微机励磁系统，可以通过实验台的转换开关切换（具体操作必须严格按照励磁调节装置的正确安全操作步骤进行！可参考微机励磁装置基本操作实验）。实验平台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。“无穷大系统”采用大功率三相自耦调压器，三相自耦调压器的容量远大于发电机的容量，可近似看作无穷大电源，并且通过调压器可以方便的模拟系统电压的波动。实验平台提供的测量仪表可以方便的测量（电压，电流，功率，功率因数，频率）并可通过切换开关显示受端和送端的P，Q，cos。发电机组装设了功角测量装置，通过频闪灯可以直观，清晰的观测功角（使用前请仔细阅读附录一“功角指示装置原理说明”，注：由于功角指示的指针相对于频闪灯的发光静止，但实际是在高速运转，切勿用手触摸！），还可通过微机调速装置测来测量功角。三、实验内容与步骤开电源前，调整实验台上的切换开关的位置，确保三个电压指示为同一相电压或线电压；发电机运行方式为并网运行；发电机励磁方式为常规励磁，他励；并网方式选择手动同期。1单回路稳态对称运行实验 发电机组自动准同期并网操作输电线路选择XL2和XL4（即QF2和QF4合闸），系统侧电压US=300V，发电机组启机，建压，通过可控线路单回路并网输电。 调节调速装置的增、减速键，调整发电机有功功率；调节常规励磁装置给定，改变发电机的电压，调整发电机无功功率，使输电系统处于不同的运行状态，为了方便实验数据的分析和比较，在调节过程中，保持cos=0.8 US=300V不变。观察并记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析和比较运行状态不同时，运行参数（电压损耗、电压降落、沿线电压变化、无功功率的方向等）变化的特点及数值范围，记录数据于表3-4-1中。注：在调节功率过程中发电机组一旦出现失步问题，立即进行以下操作，使发电机恢复同步运行状态：操作微机调速装置上的“” 减速键，减少有功功率；增加常规励磁给定，提高发电机电势；单回路切换成双回路。 发电机组的解列和停机保持发电机组的P=0，Q=0，此时按下QF0分闸按钮，再按下控制柜上的灭磁按钮，按下微机调速装置的停止键，转速减小到0时，关闭原动机电源。 实验台和控制柜设备的断电操作依次断开实验