成都理工电力系统实验报告

1、电力系统自动化报告学院：核技术与自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：1班学号：201202060227姓名：徐茁夫指导老师：罗耀耀完成时间：2015年7月6日填写说明1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外） ；2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明；3、格式要求： 用A4纸双面打印（封面双面打印）或在 A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。 打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm,左右2.54cm, 页眉1.5cm，页脚1.75cm）。字符间距为默认值（缩放100%间距：标准）；页码用小五号字 底端居中。 具体要求：题目 （二号黑体居中

2、）； 摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小 4号宋体）； 关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼 3-5 个关键词，用分号隔开，小 4号黑体）； 正文部分采用三级标题；第1章XX （小二号黑体居中，段前0.5行）1.1 XXXXX小三号黑体XXXXX（段前、段后0.5行）1.1.1 小四号黑体（段前、段后 0.5 行）参考文献 （黑体小二号居中，段前 0.5 行），参考文献用五号宋体，参照参考文献著录规则 （GB/T 77142005）。实验一：典型方式下的同步发电机起励实验一、实验目的1. 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。2. 分析不同起励

3、方式下同步发电机起励建压的条件。、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UR方式起励。其中，除了恒 UR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Ug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85%- 115%额定

4、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le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 20%额定电压左右。恒UR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、实验内容与步骤常规励磁装置起励建压在第一章实验已做过，此处以微机励磁为主。1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 Ug”和“

5、恒Ug预定值”为400V。参照第一章中的“发电机组起励建压”步骤操作。 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。2选定“微机控制”,“自励”,“恒ug”操作步骤同实验1。3.选定“微机控制”,“他励”,“恒le操作步骤同实验1。4.选定“微机控制”,“自励”,“恒le ”操作步骤同实验1。5.选定“微机控制”,“他励”,“恒UF”操作步骤同实验1。和“恒Ug预定值”为400V。和“恒le预定值”为1400mA和“恒le预定值”为1400mA和“恒UR预定值”为5000mV四、实验报告1比较起励时，自并励和他励的不同。答：他励直流电机的 励磁绕组与电枢绕组无联接关系，

6、而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，永磁直流电机也可看作他励直流电机。并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。他励直流电动机起动时， 必须先保证有磁场（即先通励磁电流），而后加电枢电压。否则在加励磁电流之前，电枢中一直为起动电流（或理解为电能只以电枢绕组 中热量的形式释放）答：他励：一般用于机端电压高于400V的发电机组。他励是指利用外电源对发电机进行起励。自并励：一般用于机端电压低于或等于400V的发电机组。自并励，又叫“自并激励”，是利用发电机定子线圈的残余电压通过一定的技术方法整流后送回

7、其转子线圈，再对定子线圈进行相互激励使发电机电压在“自激励”过程中 不断升高到设定值。五、实验心得灭磁的时候应该注意发电机的状态，一定不能在并网的状态下灭磁实验二：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

8、，N和S是常数，令K=4.44NKN1S，贝U 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/f <Bmax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 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

9、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) 50494847机端电压 Ug(V)419.6 416.6416.3

10、 415.7发电机组停机。四、实验心得这次实验让我们掌握了伏赫限制的作用和原理，通过伏赫限制防止发电机在空载、 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引起发电机转子过热。这能有效快速保护电机及机组的正常运行，但理解理论有点复杂，需要通过实验来理解，但也要认真实验三：励磁调节器控制方式及其相互切换实验一、实验目的1. 了解微机励磁调节器的几种控制方式及其各自特点。2. 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le,恒给定电压UR和 恒无功Q。其中，恒UR为开环控制，而恒Ug，恒l

11、e和恒Q三种控制方式均采用PID控 制，PID控制原理框图如图2-3-1所示，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)2-3-1u(t) = KPe(t) + 1/TI / e(t)dt +TD de(t)/ dt2-3-2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 艺e(i) + TD /Te(n) - e

12、(n -1) + u02-3-3式中：u0偏差为0时的初值。则第n-1次米样的调节量为：u(n -1) = KPe(n -1) +T /TI 艺 e(i) + TD /T&n -1) - e(n - 2)+ u02-3-4声式2-3-J和2-3-4式相减，得増就型PD算法，表示脸如)二 “3卜 ”0?-1)二_ n _23»KP)- e(fi 1)+K風D+Kd2e(w -1)4 e(w - 2)式中：Kf比例系数；Ki-积分系数Kj -Kp:&r徹分系数.2T每种控制方式对应一套PID参数(KP KI和KD)，可根据要求设置，设置原则：比例 系数加大，系统响应速度快

13、，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PID算法。三、实验准备以下内容均由THLWL-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。具体操作如下：(1) 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。(2) 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“

14、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QF4处于“合闸”状态， QF5处于“分闸”状态。1. 恒Ug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Ug”方式。 设置THLWL-3微机励磁装置的“恒Ug预定值”为“400V”，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 1500rmp,发电机电压为额 定电压40

15、0V。 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 45Hz55Hz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到 表表 3-2-3-1序号发电机频率发电机低电压励磁电流励磁电压fg ( HZ )Ug (V)II (A)Ug (V)147.0400.41.3473.98248.0401.61.2974.04349.0400.61.2414.10450.0400.21.1884.16551.0399

16、.91.134.23652.0399.51.0954.28753.0400.21.0604.332. 恒Ie方式设置THLWL-3微机励磁装置的“励磁调节方式”为“恒le”，具体操作同恒Ug方式实验步骤 设置THLWL-3微机励磁装置的“恒le预定值”为“ 1400mA”，具体操作同恒Ug方式实验步骤 。重复恒Ug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序发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压号fg (Hz)Ug (V)Ie (A)Ue (V)147.0401.11.3933.88248.0411.51.38

17、63.89349.0420.81.3833.89450.0428.61.3293.89551.0437.11.3843.88652.0445.81.3813.88753.0455.61.3993.883. 恒UR方式 设置THLWL-3微机励磁装置的“励磁调节方式”为“恒UR” ,具体操作同恒Ug方 式实验步骤设置THLWL-3微机励磁装置的“恒UR预定值”为“ 4760mV”，具体操作同恒 Ug方式实验步骤。 重复恒Ug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Ug方式实验步骤 、和。(2) 发电

18、机组与系统并网。(具体操作见实验一)(3) 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；降低15kVA自耦调压器的电压，使发电机发出一定的无功功率。（4）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THLWL-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-

19、4中。序发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压号fg( Hz)Ug（ V）Ie (A)Ue (V)147.0277.20.7124.75248.0282.60. 7154.75349.0289.70.7174.75450.0296.80.7184.75551.0300. 90.7144.75652.0306.70.7154.75753.0312.40.7104.75表 3-2-34序号系统电发电机发电机励磁电励磁电有功功率无功功率压电压Ug电流lg流压P (kW)Q (kVar)Us (V)(V)(A)Ie (A)UR (V)1380406.61.0011.54544.200.5620.4602

20、370393.61.0341.44142. 250.5670.4463360384.81.0771.39241.320.5850.4374350376.71.0761.35640.520.5750.4465390413.80.9841.55244.350.5650.4446400420.90.9981.60345.370.5750.4507410425.50.9951.61045.400.5790.420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300V (调节自耦调压器到300V)，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 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；调节无 功，即按下THLWL-3微