复杂电力系统运行方式设计

THLZD-2型电力系统综合自动化试验平台

简介

概述

THLZD-2型电力系统综合自动化试验平台是一套集多种功能于一体的综合型试验装

置，展示了现代电能发出和输送全过程的工作原理。这套试验装置由THLZD-2电力系统综

合自动化试验台（简称“试验台”）、THLZD-2电力系统综合自动化限制柜（简称“限制柜”）、

无穷大系统和发电机组和三相川调负载箱等组成。

一、THLZD-2型电力系统综合自动化试验台

试验台包括以下单元：

1.输电线路单元：采纳双回路输电线路，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：

输电线路分“可控线路”和“不行控线路”，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“不行控线路”。

⑴“不行控线路”的操作

操作“不行控线路”上的断路器的“合闸”或“分间”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。

⑵“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“微机线路爱护装置”，可实现过

流爱护，并具备自动重合闸，通过限制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、合限制与“不行控线路”上

断路器操作不同，区分如下：

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爱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；

当爱护装置跳开故隙相时，故障相的指示灯灭。

⑶中间开关站的操作

中间开关站是为了提商暂态稳定性而设计的。不设中间开关站时，假如双回路中有一回

路发

生严峻故障，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，爱护将QF4和QF6切除，线路总阻抗也只增大，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“不行控线路”。

⑷短路故障的设置

试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（）〜99.99s）和短路投入按钮组成。可以设置单相X寸地、两相对地、

相间短路和三相短路故障，同时，通过试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，以下举例说明其运用。

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”）上设置试验所需的短路持续时间；然后按卜.Si（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甩器起先计时，假如微机线路爱护装置没有投入

工作或爱护动作的延时时同比短路持续时间长，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，假如

此时按下此按钮，计时值清零，故隙再次投入。Si弹起时，按下该按钮无效。

2.微机线路爱护单元：采纳TSL-300/01微机线路爱护装置，主要实现线路爱护和自动

重合闸等功能，协作输电线路完成稳态非全相运行和暂杰稳定等相关试验项目，运用说明见

附录六。

3.限制方式选择单元：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

过调整试验台面板上的凸轮开关旋钮来实现不同的限制方式。

4.监测仪表单元：采纳模拟式仪表，测量信号为沟通信号。包括3只沟通电压表、3

只沟通电流表、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,

调整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；调整功

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。各测最仪表的最程和精度等级见表

l-lo

注：各仪表请不要超量程运用，以免损坏设备。

5.指示单元：包括光字牌指示和并网指示。

⑴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：

①“原动机启动”：打开限制柜上的“原动机电源”，“原动机启动”光字牌被点亮；

②“跳闸信号”：微机线路爱护装置发出断路器跳闸吩咐，断路器跳闸胜利后，“跳闸信

号”光字牌被点亮；

③“合闸信号”：微机线路爱护装置发出重合闸吩附，断路器合闸胜利后，“合闸信号”

光字牌被点亮；

④“备用”：升级运用。

⑵并网指示：当并网断路器QF0胜利合闸后，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0〜450V（线电压V0〜300V（线电压）1.5

2发电机频率表45〜55Hz2.5

3开关站电压表0〜450V1.5

4A相电流表0〜5A1.5

5B相电流表0〜5A1.5

6C相电流表0〜5A1.5

7有功功率表0〜4kW2.5

8无功功率0〜3.6kVar2.5

9功率因数超前Of〜滞后0.52.5

10系统频率表45〜55Hz2.5

II系统电压表。〜450V（线电压）；。〜300V（线电压）1.5

12同期表频差：-3〜+3Hz；压差：-10〜+10V2.5

6.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。

⑴合闸时间设置

采纳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：0〜99.99s。协作

微机准同期装置运用。

⑵短路故障类型设置

详见“1.输电线路单元”。

⑶短路时间设置

采纳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：0〜99.99s。

7.外围设备接口单元：外设接口分布在试验台的两测，如图1-1所示，共有15个接口,

具体说明如下：

试验台左侧试验台右侧

图1-1试验台外设接口分布示意图

1一左侧圆孔：备用。

2一送端母线接口（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，用于引动身电机电压信号（仅做同步发旦机特性试验时用）。

3一多机组网接口（左侧19芯航空插座）：用于和THLDK-2型电力系统监控试验平台

的19芯航空插座的对接。

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：

⑴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供应

电源。

⑵THLCL-1型常规励磁装置：采纳PI调整；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。

⑶THLWL-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四种自动调整功能；具有定子过电压爱护、过励限制、欠励限制、伏

赫限制和强励功能；采纳液晶中文菜单操作；具有在线修改限制参数的功能。

⑷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；采纳液晶中文菜单操作；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，可视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：外设接口分布在限制柜的两侧，如图1・2所示，共有7个接口，

具体如下:

图1-2限制柜外设接口分布示意图

1—19芯航空插座：用于和试验台的右侧19芯航空插座的对接。

2-42芯航空插座：用于和试验台的42芯航空插座的对接。

3、4一大四芯插座I、2（额定电流25A）：用于接入自耦调压器的原边插头和试验台的

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）：用于和试验台的RJ45口对接。

7、8—右侧RJ45口I、2：其中一个用于和THLDK-2型电力系统监控试验平台上对应

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：

⑴总电源：三相电源（额定电流为40A）,试验台的电源受其限制；

（2）三相电源（额定电流为16A）；

（3）单相电源（额定电流为10A）o

操作依次：首先限制柜上电，上电依次：先总电源，之后三相电源，最终单相电源；其

次试验台上电，上电依次：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。在本试验系统中，由于l5kVA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：

（1）将限制柜“总电源”打到“OFF”位置。

（2）将自耦调压器原边电缆插头插入限制柜大四芯插座上。

⑶将自耦调压器副边电缆插头插入试验台系统电源接入口（右侧大四芯插座1）上。

（4）将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小.

⑸限制柜上电：先总电源，一再相电源，最终单和电源；其次试验台上电：先三相电

源，再单相电源。

（6）按下QF7“合闸”按钮，顺时针旋至试验的要求值后，切换显示系统电压，假如三

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，检杳自耦调压器原边

和副边电压是否正常。

2.无穷大系统的切除操作：

⑴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。

（2）按下QF7分闸按钮

⑶将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。

（4）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，试验效果相同。

Z2系列直流电动机：PN=2.2RW,UN=220V,IIN=1500rpm

Z4系列直流电动机：PN=3kW,UN=400V,nN=1500rpm

三相同步发电机：PN=2kW,COS①=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，便利移动。同M，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

采纳柜式结构，配有唧轮可移动。包括阻性负载和感性负载。

阻性负载包括一组3X1600C/0.2A（O.lkW）板式电阻,两组3X800Q/0.4A（0.2kW）

板式电阻，一组3X320QJA（0.5kW）板式电阻和两组3X160Q/2AIkW板式电阻，通过

开关投切可调整阻性负载的大小。

感性负载由三个200mH的电感和自耦调压器构成感性负载，通过开关投切可调整感性

负载的大小。

发电机组的起动与运转试验

一、试验目的

1.了解微机调速装置的工作原理和驾驭其操作方法。

2.熟识发电机组中原动机（直流电动机）的基本特性。

3.驾驭发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作

二、原理说明

在本试验平台中，原动机采纳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。

THLWT-2S

微机调速装置

调节电路

2

ZKS-15型

直流电机调速装餐

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，采纳双闭环

来调整原动机的电枢电压，最终变更原动机的转速和输出功率。

的磁

功率部分

UaUbUc

电量采集模块1电量采集模块2

弋757

THLWL-3型

微机励磁装置

（励磁控制部分）

介

微机准同期装置

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I，信号被处理后，计算结果经485通信口送入微机励磁装置；发电机励磁沟通

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；微机励磁装置依据计算结果输出限制电压，来调

整发电机励磁电流。

三、试验内容与步骤

1.发电机组起励建压

⑴先将试验台的电源插头插入限制柜左侧的大四芯插座（两个大四芯插座可通用）。接

着依次打开限制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开试验台的

“三相电源”和“单相电源”开关。

（2）将限制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，试验台上的“原动机

启动”光字牌点亮，同时，原动机的风机起先运转，发出“呼呼”的声音。

（3）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“自动方式二

⑷按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪耀,

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。

（5）当发电机转速接近或略超过150（）rpm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“一”键即可调整发电

机转速。

（6）发电机起励建压有三种方式，可依据试验要求选定。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：

①手动起励建压

1）选定“励磁调整方式”和“励磁电源二将试验台上的“励磁调整方式”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。将限制柜上的“励磁电源”打到“开”。

3）建压。调整试验台上的“手动调压”旋钮，渐渐增大，直到发电机电压（线电压）

达到设定的发电机电压。

②常规励磁起励建压

1）选定“励磁方式”和“励磁电源”。将试验台上的“励磁方式”旋钮旋到“常规限制”,

“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⑵

3）励磁电源为“白尹励”时，需起励才能使发电机建压。先渐渐增大给定，可调整

THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，渐渐增大到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，可以看到限制柜上的“发电

机励磁电压”表和“发电机励磁电流”表的指针起先摇摆，渐渐增大给定，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，干脆建压。渐渐增大给定，可调整THLCL-2

常规励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，渐渐增大，直到发电机电压达到设定的发电机电

压。

③微机励磁起励建压

1）选定“励磁方式”和“励磁电源”。将试验台上的“励磁方式”旋钮旋到“微机限制”,

“励磁电源”旋钮旋到“自并励”或“他励

2）检查1HLWL-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

T：

“励磁调整方式”设置为试验要求的方式，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微机励磁装置运用说明书。

3）按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“启动”键，发电机起先起励建压，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

⑴减小发电机励磁至0.

（2）按下THLWT-3微机调速器装置面板上的“停止”键。

（3）当发电机转速减为。时，将THLZD-2电力系统淙合自动化限制柜面板上的“励磁

电源”打到“关”，“原动机电源”打到“关”。

3.发电机组并网

⑴首先投入无穷大系统，具体操作参见第一-部分“无穷大系统”，将试验台上的“发电

机运行方式”切至“并网”方式。打开限制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的

电源开关；再打开试验台的“三相电源”和“单相电源”开关。

⑵发电机与系统间的线路有“单回”和“双回”可选。依据试验要求选定--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QFI、QF2、QF3、QF4和QF6处于“合匣”状

态，其他处断路器处于“分闸”状态。

（3）合上断路器QF7,调整自耦调压器的手柄，渐渐增大输出电压，直到接近发电机电

压。

（4）投入同期表。将试验台上的“同期表限制”旋钮打到“投入”状态。

⑸发电机组并网有三种方式，可依据试验要求选定。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。

①手动并网

所谓“手动并网”，就是手动调整频差和压差，满意条件后，手动操作并网断路器实现

并网。

1）选定“同期方式:将试验台上的“同期方式”旋钮旋到“手动”状态。

2）观测同期表的指伊旋转。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“十”的部分；Ug>Us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。

依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，当相角指针转至中心

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。

②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意条件后，系统自动操作并网断路

器实现并网。

1）选定“同期方式二将THLZD-2电力系统综合自动化试验台上的“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

综合自动化试验台上的“QF0合闸时间设定”为（）.11s〜0.12s（考虑限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。照试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）投入微机掂同期。按下THLWZ-2微机准同期装置面板上的“投入”键。

4）依据THLWZ-2微机准同期显示的值，手动调整频差和压差，满意条件后，自动并

网。

③自动并网

所谓“自动并网”，就是自动调整频差和压差，满意条件后，自动操作并网断路器，实

现并网。

1）选定“同期方式二将THLZD-2电力系统综合自动化试验台上的“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

综合自动化试验台上的“QF0合闸时间设定”为0.11s〜0.12s（考虑限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。照试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，假

如不是，调整到“自动”状态，操作可参见THLWT-3微巩调速装置运用说明书和THLWL-3

微机励磁装置运用说明书，

5）满意条件后，并网完成。

6）退出同期表。将THLZD-2电力系统综合自动化试验台上的“同期表限制"旋钮打到

“退出”状态。

4.发电机组发出有功和无功功率

（1）调整励磁装置，调整发电机组发出的无功，使Q=0.75kVar,P卜=0.8。具体操作：

①手动励磁：调整THLZD-2电力系统综合自动化试验台上的“手动调压”旋钮，逐

步增大励磁，直到达到要求的无功值。

②常规励磁：调整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

③微机励磁：多次按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“+”键，逐步增大励滋，

直至达到要求的无功值。

⑵调整调速器，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=lkW。

5.发电机组解列

⑴将发电机组输出的有功和无功减为0。具体操作：

①多次按下THLWF3微机调速装置“一”键，逐步削减发电机有功输出，直至有功

接近0。

②调整励磁，减小无功。多次按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“一”键，逐步

削减发电机无功输出，直至无功接近于0。

备注：在调整过程中，留意不要让发电机进相。

（2）按下THLZD-2电力系统综合自动化试验台上的断路器QF0的“分闸”按钮，将发

电机组和系统解列。然后发电机停机，具体参照试验内容”2.发电机组停机”。

6.发电机组组网运行

该功能是协作THLDK-2电力系统监控试验台而设定的。

（1）将THLZD-2电力系统综合自动化试验台上的“发电机运行方式”切至“联网”方

式。

（2）将THLZD-2电力系统综合自动化试验台左侧的电缆插头接入THLDK-2电力系统监

控试验台。

⑶重里试验1发电机组起励建压步骤。

⑷采纳手动并网方式，将发电机组并入THLDK-2电力系统监控试验台上的电力网。

具体操作参见THLDK-2电力系统监控试验指导书。

四、试验报告

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？

手动准同期并网试验

一、试验目的

1.加深理解同步发电机准同期并列运行原理，驾驭准同期并列条件。

2.驾驭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.熟识同步发电机手动准同期并列过程

二、原理说明

在满意并列条件的状况下，只要限制得当，采纳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，当满意电压幅值和频率条件后，依据“恒定越前

时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期限制器自动选择合适时机发出合闸吩咐，这种

并列操作的合闸冲击电流i般很小，并且机组投入电力系统后能被快速拉入同步。

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更。它能反

映发电机组与系统间的同步状况，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旬相角差的变更规律，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，实际发出合闸吩咐的时刻应提前一个相应的时间或角度。

自动准同期并列，通常采纳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。准同期限制装置依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意，

在不满意要求时，闭锁合闸并且发出均压、均频限制脉冲。当全部条件均满意时，在整定的

越前时间送出合闸脉冲。

三、试验内容与步骤

选定试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”限制方式。

1.发电机组起励建压，使n=1485rpm；Ug=390Vc（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，视察试验台上系统电压表,

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

在这种状况下，要满意并列条件，须要手动调整发目机电压、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。

⑴将试验台上的“同期表限制”旋钮打到“投入”状态。投入模拟同期表。视察模拟

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。

⑵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，调整微机励磁装置..

⑶视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（此时相差也满意条

件），手动按下QF0合闸，合闸胜利后，并网指示灯闪耀蜂鸣。视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=1515rpm,重复以上试验，留

意视察各种试验现象。

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

本试验分别在单独一种并列条件不满意的状况下合闸，记录功率表冲击状况；

⑴电压差、相角差条件满意，频率差不满意，在fg>fs和fgVfs时手动合闸，视察并记

录试验台上有功功率表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；留意:频率差不要大于0.5Hz。

⑵频率差、相角差条件满意，电压差不满意，和VgVVs时手动合闸，视察并

记录试验台上有功功率表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;留意：电压差不要大于额定电压的10%.

⑶频率差、电压差条件满意，相角差不满意，顺时针旋转和逆时针旋转时手动合闸，

视察并记录试验台.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。留意：相角差不要大于30。。

表3-3-5-1偏离准同班并列条件并网操作时，发电机组的功率方向变更表

fg>fsfg<fsv>vVgVVs顺时针逆时针

参gs

P(kW)

Q(kVar)

（4）发电机组的解列和停机。（见第一章）

四、试验报告

1.依据试验步骤，具体分析手动准同期并列过程。

2.依据试验数据，比较满意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。

半自动准同期并网试验

一、试验目的

1.加深理解同步发电机准同期并列原理，驾驭准同期并列条件。

2.驾驭半自动准同期装置的工作原理及运用方法。

3.熟识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意并列条件，完成并列自动化的任务，自动准同期装置须要满意

以下基本技术要求：

1.在频差及电压差均满意要求时，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※二。时闭合。

2.在频差或电压差有任一满意要求时，或都不满意要求时，虽然恒定越前时间到达，

自动准同期装置不发出合词信号。

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。假如

频差满意要求，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，变更发电机

组的转速。假如电压差不满意要求，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，变更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整和压差调整功能。并列时，待并发电机的频率和电

压由运行人员监视和调整，当频率和电压都满意并列条件时，并列装置就在合适的时间发出

合闸信号。它与手动并列的区分仅仅是合闸信号由该装置经推断后自动发出，而不是由运行

人员手动发出。

三、试验内容与步骤

选定试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”限制方式；“手动”方式。

1.发电机组起励建压，使n=l480rpm；Ug=4（X）Vo（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）。假如不符,

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：QFO合闸时间整定继电器设置为匕（40〜60ms）。L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40〜60ms

3.在半自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作

在这种状况下，要满意并列条件，须要手动调整发巨机电压、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，微机准同期装置限制合闸按钮进行合闸。

⑴视察微机准同期装置压差闭锁和升压和降压指示灯的变更状况。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“一”键进行降压，直至“压差闭锁”灯熄灭。此调整过程中，视

察并记录视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

角度的大小的变更状况。

⑵视察微机准同期装置频差闭锁和加速和减速指示灯的变更状况。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“一”键进行减频，直至“频差闭锁”灯熄灭。此调整过程中，视察

并记录视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

度的大小的变更，以及相位差指针旋转方向及旋转速度状况。

⑶“压差闭锁”和“频差闭锁”灯熄灭，表示压差、频差均满意条件，微机装置自动

推断相差也满意条件时，发出QF0合闸吩咐，QF0合闸胜利后，并网指示灯闪耀蜂鸣。视

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=IM>rpm,重熨以上试验，留

意视察各种试验现象。

⑷发电机组的解列和停机。（见第一章）

四、试验报告

1.依据试验步骤，具体分析半自动准同期并列过程。

2.通过试验过程，分析半自动准同期与手动准同期的异同点

自动准同期并网试验

一、试验目的

I.加深理解同步发电机准同期并列原理，驾驭准同期并列条件。

2.驾驭自动准同期装置的工作原理及运用方法。

3.熟识同步发电机上同期并列过程。

二、原理说明

图3-3-7-1H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用比，增加了频差调整和压差调整功

能，自动化程度大大提高，

微机准同期装置的均频调整功能，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精确妁调速信号，使发电机组与系统间尽快满意允许并列的要求。

微机准同期装置的均压调整功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电

机的励磁系统发出精确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满意允许并列的要求。此过程

中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压限制，以使压差达到较小

的数值，更有利于平稳地进行并列。

三、试验内容与步骤

选定试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“向期方式”旋钮开关打到“自动”位置

微机励磁装置设置为“恒Ug”限制方式；“自动”方式。

1.发电机组起励建压，使n=1480rpm；Ug=400Vo（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）。假如不符，

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

在这种状况F,要满意并列条件，须要微机准同期装置自动限制微机调速装置和微机励

磁装置，调整发电机电压、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，微机准同期装置限制合闸按钮进行合闸。

⑴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：QFO合闸时间整定继电器设置为3（40〜60ms）。匕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（微机准同期装置运用说明）、试

验三（压差、频差和相差闭锁与整定）等试验内容。

⑵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，5=410V,n=1515

rpm,待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。

视察微机准同期装置当“升速”或“降速”吩咐指示灯亮时，微机调速装置上有什么反

应；当“升压”或“降压”吩咐指示灯亮时，微机励磁调整装置上有什么反应。

微机准同期装置“升玉”、“降压”、“增速”、“减速”吩咐指示灯亮时，视察本记录旋转

灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出吩咐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吩咐，避开二次合闸。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id(S)().1().3().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)0.30.20J

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、试验报告

1.依据试验内容分析自动准同期的工作原理及过程。

2.分析以下参数变更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.通过试验，分析自动准同期、半自动准同期与手动准同期的异同点。

单机一无穷大系统稳态运行方式试验

一、试验目的

1.熟识远距离输电的线路基本结构和参数的测试方法。

2.驾驭对称稳定工况下,输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变更范围。

3.驾驭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

单机一无穷大系统模型，是简洁电力系统分析的最基本，最主要的探讨对象。本试验平

台建立的是一种物理模型，如下图3-4-1所示。

发电机组的原动机采纳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像。

发电机组并网运行后，输出有功功率的大小可以通过调整直流电动机的电枢电压来调整（具

体操作必需严格依据调速器的正确平安操作步骤进行！可参考《微机调速装置基本操作试

验》发电机组的三相同步发电机采纳的是工业现场标准的小型发电机，参数与大型同步发

电机不相像，但可将其看作一种具有特别参数的电力系统发电机。

试验平台给发电机供应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，

可以通过试验台的转换开关切换（具体操作必需严格依据励磁调整装置的正确平安操作步骤

进行！可参考《微机励磁装置基本操作试验》）。

试验平台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满意相像条件。“无

穷大系统”采纳大功率三用自耦调压器，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便利的模拟系统电压的波动。

试验平台供应的测量仪表可以便利的测量（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,cos①。发电机组装设了功角测量装置，通过频闪灯

可以直观，清楚的观测功用（运用前请细致阅读附录一“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、试验内容与步骤

开电源前，调整试验台上的切换开关的位置，确保三个电压指示为同•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试验

（1）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。

⑵调整调速装置的增、减速键，调整发电机有功功率；调整常规励磁装置给定，变更

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，为了便利试验数据

的分析和比较，在调整过程中，保持cos①=0.8Us=300V不变。视察并记录线路首、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、电压着陆、沿线电压变更、无功功率的方向等）变更的特点及数值范闱，记录数据于

表341中。

注：在调整功率过程中发电机组一旦出现失步问题,马上进行以下操作，使发电机复

原同步运行状态：操作微机调速装置上的“一”减速键，削减有功功率；增加常规励磁给

定，提高发电机电势；单回路切换成双回路。

⑶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QFO分闸按钮，再按下限制柜上的灭磁按钮，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。

⑷试验台和限制柜设备的断电操作

依次断开试验台的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”以及限制柜的“单相电源”、

“三相电源”和“总电源”（空气开关向下扳至OFF）。

表3-4-1COS①=0.8Us=300VP：kWQ：kVarU：VI：A

线路结百P1QiP2Q2IUsUswAUAPAQ

0.5

单回路1

1.5

0.5

1

双回路

1.5

2

Pi，Qi一送端功率；P2,Q2一受端功率；1一相平均电流；Usw一中间站电压

AU—电压损耗；AP-有功损耗：AQ—无功方向

2.双回路对称运行与单回路对称运行比较试验

试验步骤基木同按试脸内容L,只是将原来的单向线路改成双同路运行。视察并记录数

据于表3-4-1中，并将试验结果与试验1.进行比较和分析。

3.单回路稳态非全相运行试验

输送单回路稳态对称运行时相同的功率，此时设置发电机出口非全相运行（断开一相）,

视察并记录运行状态和参数变更状况。

⑴发电机组自动准同期并网操作

试验步骤同试验内容L

⑵单回路稳态非全相运行

①微机爱护定值整定：电流II段“投入”，整定动作电流为2倍稳态运行时的动作电流，

动作时间0.5秒，重合闸时间10秒；其它爱护均退出。（爱护定值的设定方法请查看附录六）

②操作短路故障设置按钮，设置单相接地短路故障，设置短路持续时间为5秒（具体

操作可以参考试验指导书第一部分关于短路故障设置的具体说明）。

③将短路故障投入，此时微机爱护切除故障相，打算重合闸，即只有一回线路的两相

在运行。视察此状态下的三相电流、电压值，记录在表3-4-2中，将试验结果与试验1进行

比较；（备注：由于试验台的有功功率表和无功功率表只能测量三相平衡状态下的有功功率

和无功功率值，所以在非全相运行状态下，有功功率和无功功率值应从微机励磁装置中读

出）。

④断相运行10秒后，重合闸胜利，系统复原到单回路稳态运行状态。

表3-4-2COS①=0.8Us=3（X）VP：kWQ：kVarU：VI：A

运行状看、PiQiUAUBUcIAIBIc

0.5

单回路全相运行

1

单

回A相断路

路

小

B相断路

全

相

运C相断路

行

⑶发甩机组的解列和停机以及试验台和限制柜设备的断电操作

试验步骤同13）、⑷。

四、试验报告

1.整理试验数据，说明单回路输电和双回路输电对电力系统稳定运行的影响，并对试

验结果进行理论分析。

2.依据不同运行状态的线路首、末端和中间开关站的试验数据、分析、比较运行状态

不同时，运行参数变更的特点和变更范围。

3.比较非全相运行试验的前、后试验数据，分析输电线路各运行参数的变更。

THLDK-2型电力系统监控试验平台运用简介

1-1概述

THLDK-2型电力系统监控试验平台是一个高度自动化的、开放式多机电力网络综合

试验系统，它是建立在THLZD-2型电力系统综合自动化试验平台的基础之上，将多个试验

平台联接成一个困难多变的电力网络系统，并配置微机监控系统实现电力系统“四遥”功能,

还结合教学，供应电力系统潮流系统分析。

本试验平台能反映现代电能的发、输、变、配、用的全过程，充分体现现代电力系统高

度自动化、信息化、数字化的特点，实现电力系统的监测、限制、监视、爱护、调度的自动

化。

此外，本试验平台针对新课程体系，适合创建开放