三、电力系统稳定控制实验.doc

第15章 电力系统稳定控制 第15章 电力系统稳定控制15.1 电力系统稳定控制实验要求 认真预习实验，保证在进实验室前，要掌握电力系统稳定控制实验基础知识，熟悉电力系统稳定控制实验软件环境。要有一份详细的预习报告，预习报告必须认真写，须包含自己设计的实验电路。不得有相同的或者复印的预习报告。如果没有预习报告、预习报告雷同或者复印预习报告，则报告相同的同学都不得进入实验室做实验，回去重新预习，以后约时间做实验。 实验过程中要认真记录数据和实验中出现的问题，积极思考实验中的问题，可以讨论，但不能大声喧哗，不得做与实验无关的事情，更不得在实验室玩游戏。 实验报告要认真写，要写出调试过程的问题，分析问题原因，和如何解决问题，不得抄袭。 保持实验室卫生，不得在实验室里乱丢弃垃圾。实验结束后，把实验桌周围的垃圾打扫干净。15.2 电力系统稳定控制实验内容15.2.1 电力系统功率特性分析实验1. 实验目的l 加深理解电力系统稳定运行和失去稳定的过程；l 掌握各种运行方式的功率特性，加深对功率极限的理解；l 掌握各种运行方式的功率特性对系统稳定的影响。2. 实验内容 观察电力系统稳定运行和失稳过程； 绘制功率特性，求取功率极限； 不同运行方式下潮流分布的比较分析。3. 实验使用工程文件及参数工程文件名：电力系统功率分析实验输入参数（如图15-1）：G1：300+j180MVA（PQ节点）变压器B1：Sn=360MVA，变比=18/110 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源S：Un=18 KV（平衡节点）；线路L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。4. 实验方法和步骤 电力系统稳定运行和失去稳定的过程打开名为“电力系统功率分析实验”的工程文件，该工程中有一个双回线网络，并带有一个三相故障点，模拟系统在发生故障后的失稳现象。系统网络结构图如图15-1所示，输入给定参数，完成实验系统建立。图15-1 双回线网络结构图运行仿真，在输出图页上观察故障前系统稳定运行时的电压、电流波形，以及在发生故障后，系统失稳状态的电压、电流波形。将电压电流波形记录下来，并大致标明稳定运行和失稳状态的阶段。 功率特性实验无励磁调节时的功率特性设置不同的功角，运行仿真，测量发电机的输出功率，结果填入表15-1，并利用实验结果在图15-2中绘制功率特性曲线，求出功率极限。表15-1 无励磁调节功率记录表P图15-2 功率特性曲线保持恒定的功率特性设置不同的功角，运行仿真，测量发电机的输出功率，结果填入表15-2，并利用实验结果在图15-3中绘制功率特性曲线，求出功率极限。图15-3 功率特性曲线表15-2 保持恒定的功率记录表P5. 思考题 什么叫做电力系统失稳现象？什么情况下电力系统会失稳？ 什么叫做功角特性？发电机励磁对功率特性有什么影响？对功率极限有什么影响？ 功角特性曲线和电力系统稳定有什么影响？15.2.2 静态稳定分析实验1. 实验目的l 进一步认识功率极限、储备系数对电力系统静态稳定的影响；l 掌握运行方式对电力系统静态稳定的影响；l 握励磁调节对电力系统静态稳定的影响。2. 实验内容 功率极限、储备系数对电力系统静态稳定的影响实验； 运行方式对电力系统静态稳定的影响实验； 励磁调节对电力系统静态稳定的影响实验。3. 实验使用工程文件及参数 工程文件名：静态稳定分析实验1，输入参数（如图15-4）：G1：300+j180MVA（PQ节点）变压器B1：Sn=360MVA，变比=18/110 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源S：Un=18 KV（平衡节点）；线路L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。 工程文件名：静态稳定分析实验2，输入参数（如图15-5）：G1：300+j180MVA（PQ节点）变压器B1：Sn=360MVA，变比=18/110 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源S：Un=18 KV（平衡节点）；线路L1：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。4. 实验方法和步骤 发电机电压变化对静态稳定极限的影响实验打开名为“静态稳定分析实验1”的工程文件，该工程中带有一个双回线网络，系统结构图如图15-4所示。输入给定参数，完成实验系统建立。 图15-4 双回路网络结构图将发电机的P设置成0，调节发电机和无穷大系统电压都为18KV，运行仿真，在监控图页上不断增加发电机的有功功率，直至发电机失步，在增加发电机有功功率过程中，要记录P在不同点时的P值和其它电量值，并求出稳态极限值。将发电机的P设置成0，保持系统电压不变，将发电机电压调整成17.6KV，重新运行仿真，在监控图页上不断增加发电机的有功功率，直至发电机失步，在增加发电机有功功率过程中，要记录P在不同点时的P值和其它电量值，并求出稳态极限值。将发电机的P设置成0，保持系统电压不变，将发电机电压调整成18.4KV，重新运行仿真，在监控图页上不断增加发电机的有功功率，直至发电机失步，在增加发电机有功功率过程中，要记录P在不同点时的P值和其它电量值，并求出稳态极限值，将以上实验结果填入表15-3。表15-3 不同电压时稳态极限值的记录表静态极限1234518KV17.6KV18.4KV 运行方式对静态稳定极限的影响实验打开名为“静态稳定分析实验2”的工程文件。该工程与“静态稳定分析实验1”相比，线路由双回改成单回，结构图如图15-5所示。重复以上实验内容，并将结果进行比较，填入表15-4。图15-5 单回路的结构图表15-4 不同电压时稳态极限值的记录表静态极限12345双回线单回线 励磁调节对静态稳定极限的影响实验将发电机的P设置成0，保持系统电压和发电机电压不变，设置自动调节器的放大倍数为6，重新运行仿真，在监控图页上不断增加发电机的有功功率，直至发电机失步，在增加发电机有功功率过程中，要记录P在不同点时的P值和其它电量值，并求出稳态极限值。将结果填入表15-5。表15-5 不同励磁时稳态极限值的记录表静态极限12345无励磁有励磁5. 思考题 电力系统的静态稳定的概念是什么？ 电力系统静态稳定受那些因素影响？静稳态极限与哪些因素有关？ 提高静态稳定极限的措施是什么？ 通过理论计算稳定极限，分析与实验误差的原因。15.2.3 暂态稳定分析实验1. 实验目的l 进一步认识电力系统暂态失稳过程，学会绘制摇摆曲线；l 掌握影响电力系统暂态稳定的因素，掌握故障切除时间（角）对电力系统暂态稳定的影响；l 掌握提高电力系统暂态稳定的方法。2. 实验内容 电力系统暂态失稳实验； 故障类型和故障切除时间对电力系统暂态稳定的影响实验； 提高电力系统暂态稳定性实验。3. 实验使用工程文件及参数 工程文件名：暂态稳定分析实验，输入参数（如图15-6）：G1：300+j180MVA（PQ节点）变压器B1：Sn=360MVA，变比=18/110 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源S：Un=18 KV（平衡节点）；线路L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。 工程文件名：电力系统暂态稳定因素实验，输入参数（如图15-9）G1：300+j180MVA（PQ节点）变压器B1：Sn=360MVA，变比=18/110 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源S：Un=18 KV（平衡节点）；线路L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。4. 实验方法和步骤 电力系统暂态失稳实验打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件。该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，模拟电力系统发生故障后的暂态失稳现象。网络结构图如图15-6所示，输入给定参数，完成实验系统建立。 图15-6 带故障点双回路网络结构图运行仿真，在输出图页上观察故障前系统稳定运行时的电压、电流波形，以及在发生故障后，系统失稳状态的电压、电流波形，并将电压电流波形记录到图15-7和图15-8。图15-7 故障前稳定运行时波形图图15-8 故障失稳运行时波形图 故障类型对电力系统暂态稳定的影响实验的实验模型中，在故障点设置不同类型短路，运行仿真，观察结果，填入表15-6中。表15-6 不同电压时稳态极限值的记录表单相短路两相短路两相接地短路三相短路瞬时故障重合闸成功瞬时故障重合闸不成功或永久故障 故障切除时间对电力系统暂态稳定的影响实验打开名为“电力系统暂态稳定因素实验”的工程文件，该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，网络结构图如图15-9所示，输入给定参数，完成实验系统建立。将发电机的有功功率P设置为0，调整系统电压和发电机电压为18KV，自动励磁调节器的放大倍数为1，故障持续时间为0.5秒。图15-9 双回路带故障的结构图a 运行仿真，在监控图页上不断改变发电机的输出功率，通过短路故障来得出暂态稳定极限。分别进行以下类型的故障：单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路，分别求出相应的暂态稳定极限。b 将故障持续时间改为1.0秒，重复a的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。c 将故障地点改为线路末端，重