电力系统分析实验指导书20110515..

1、电力系统分析实验指导书目录第一部分 THLZD-2 型电力系统综合自动化实验平台 2简 介 2第二部分实验的基本要求和安全操作说明 9第一章实验的基本要求 9第二章安全操作说明 11第三部分 实验内容 12第一章发电机组的起动与运转实验 12第二章电力系统功率特性和功率极限实验 17第三章电力系统暂态稳定实验 22I第一部分THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台概 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

2、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：宗电机 笈电机开关XL1K “ QFXL2QF2系统幵关 无穷大系统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：QF5删AIU P-BiaXL4BIW Y&Tb_命-0- CfflC*H -图1-1单机一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

3、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QF

4、4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

5、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

6、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

7、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

8、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）

9、；0300V （线电压）1.52发电机频率表4555Hz2.53开关站电压表0 450V1.54A相电流表05A1.55B相电流表05A1.56C相电流表05A1.57有功功率表0 4kW2.58无功功率0 3.6kVar2.59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

10、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1-2所示，共有15个接口，具实验台左侧图1-2实验台外设接口分布示意图体说明如下：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

11、 。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

12、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） 。14 RJ45 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

13、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

14、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0 500V1.52原动机电枢电流表 010A或015A1.53发电机励磁电压表0 150V1.54发电机励磁电流表05A1.55单相电源电压表（交流）0 450V1.5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

15、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le、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

16、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1-3所示，共有7个接口，具体如下:控制柜左侧控制柜右侧图1-3控制柜外设接口分布示意图351 19芯航空插座：用于和实验台的右侧19芯航空插座的对接。2 -42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。

17、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

18、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

19、，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

20、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 3X 1600Q/0.2A (O.lkW)板式电阻，两组 3X 800Q/0.4A (0.2kW)板式 电阻，一组3 X 320Q/1A (0.5kW)板式电阻和两组 3 X 160 Q/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。第二部分 实验的基本要求和安全操作说明第一章 实验的基本要求TH

21、LZD-2 型电力系统综合自动化实验平台的实验的目的在于使学生掌握系统运行的原理及 特性， 学会通过故障运行现象及相关数据分析故障原因， 并排除故障。 通过实验使学生能够根据 实验目的，实验内容及测取的数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个 实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列具体要求。一、实验前的准备实验准备即为实验的预习阶段， 是保证实验能否顺利进行的必要步骤。 每次实验前都应做好 预习，才能对实验目的、步骤、结论和注意事项等做到心中有数，从而提高实验质量和效率。预 习应做到：1复习教科书有关章节内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。 2认真学

22、习实验指导书，了解本次实验目的和内容，掌握实验工作原理和方法，仔细阅读 实验安全操作说明， 明确实验过程中应注意的问题 （有些内容可到实验室对照实验设备进行预习， 熟悉组件的编号，使用及其规定值等） 。3实验前应写好预习报告，其中应包括实验系统的详细接线图、实验步骤、数据记录表格 等，经教师检查认为确实做好了实验前的准备，方可开始实验。5认真做好实验前的准备工作，对于培养学生独立工作能力，提高实验质量和保护实验设 备、人身的安全等都具有相当重要的作用。二、实验的进行 在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几点： 1预习报告完整，熟悉设备实验开始前， 指导老师要

23、对学生的预习报告做检查， 要求学生了解本次实验的目的、 内容和 方法，只有满足此要求后，方能允许实验。指导老师要对实验装置作详细介绍， 学生必须熟悉该次实验所用的各种设备， 明确这些设备 的功能与使用方法。2建立小组，合理分工每次实验都以小组为单位进行，每组由510人组成。实验进行中，机组的运行控制、电力系统的监控调度、记录数据等工作都应有明确的分工，以保证实验操作的协调，数据准确可靠。3试运行在正式实验开始之前， 先熟悉仪表的操作， 然后按一定规范通电接通电力网络， 观察所有仪 表是否正常。 如果出现异常， 应立即切断电源， 并排除故障； 如果一切正常， 即可正式开始实验。4测取数据 预习时

24、应对所测数据的范围做到心中有数。正式实验时，根据实验步骤逐次测取数据。5认真负责，实验有始有终实验完毕后， 应请指导老师检查实验数据、 记录的波形。 经指导老师认可后， 关闭所有电源， 并把实验中所用的物品整理好，放至原位。三、实验总结这是实验的最后阶段， 应对实验数据进行整理、 绘制波形和图表、 分析实验现象并撰写实验 报告。 每位实验参与者要独立完成一份实验报告， 实验报告的编写应持严肃认真、 实事求是的科 学态度。 如实验结果与理论有较大出入时， 不得随意修改实验数据和结果， 而应用理论知识来分 析实验数据和结果，解释实验现象，找出引起较大误差的原因。实验报告是根据实测数据和在实验中观察

25、发现的问题， 经过自己分析研究或分析讨论后写出 的实验总结和心得体会，应简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。实验报告应包括以下内容：1实验名称、专业、班级、学号、姓名、同组者姓名、实验日期、室温等。 2实验目的、实验线路、实验内容。3实验设备、仪器、仪表的型号、规格、铭牌数据及实验装置编号。4实验数据的整理、列表、计算，并列出计算所用的计算公式。 5画出与实验数据相对应的特性曲线及记录的波形。 6用理论知识对实验结果进行分析总结，得出正确的结论。7对实验中出现的现象、遇到的问题进行分析讨论，写出心得体会，并对实验提出自己的 建议和改进措施。8实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。9每

26、次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导老师批阅。第二章 安全操作说明为了顺利完成电力系统综合自动化实验平台的全部实验， 确保实验时人身安全与设备的安全 可靠运行，实验人员要严格遵守如下安全说明：1与控制柜的电源插头配合使用的插座，一经确定后不可随意调整。 2实验过程中，人体不可接触带电线路，如自耦调压器的输入、输出接线端。 3发电机组在启动后，切勿推拉发电机组。4在进行发电机组与系统间的解列操作时，要使发电机组的有功功率P 和无功功率 Q 接近于零，即：零功率解列。5不做实验时，励磁开关应关掉。因为即使未操作励磁方式，但是系统默认加了一个初始 励磁电压，此时发电机的励磁回路有一个将近 4A

27、的直流，长时间的话将烧坏励磁回路。6当发电机失步时，要尽快恢复。恢复方式为：降低转速、降低励磁电压。、实验目的第三部分实验内容第一章发电机组的起动与运转实验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、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。THLWT-2S 微机调速装置ZKS-15型 直流

28、电机调题装置励磁电源调节电路无穷大系统图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。QFOUaUbUcN电貳集模隸彳7 VTHLWL-3微机励逼装置（励卓控制部分）励磁喪压器D/Y）电址采集模块?功率部券图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

29、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

30、 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

31、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

32、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。

33、 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

34、，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

35、 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

36、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”

37、 ，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“ QFO合闸时间设定”为 0.11

38、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

39、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

40、-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 THLC

41、L-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

42、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“2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

43、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？第二章 电力系统功率特性和功率极限实验一、实验目的1 加深理解发电机功率特性和功率极限的概念。2 通过实验了解提高电力系统功率极限的措施。二、原理说明图3-2-1为一个简单电力系统示意图，其中发电机通过升压变压器T1、输电线路和降压变压器T2接到无限大容量系统，为了分析方便，往往不计各元件的电阻和导纳。ill图3-2-1简单电力系统的等值电路及相量图设发电机至系统d轴和q轴总电抗分

44、别为XcE和Xq工 隐极发电机功率的功率特性：发电机电势Eq点的功率为：EqUX d刀Q EqEqEV cos SX d刀发电机输送到系统的功率为:PvEqV sinQv =-EVcos SXd刀V2Xd刀发电机无调节励磁时，电势Eq为常数，从上公式可知:PEq.m 号X d工当发电机装有励磁调节器时，为了维持发电机端压水平， 发电机电势Eq随运行情况而变化。 凸极发电机功率的功率特性：EqVX d刀sin 肿22随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限，从简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可

45、以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。三、实验内容与步骤开电源前，调整实验台上各切换开关的位置，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；发电机励磁方式为手动励磁；并网方式为手动同期。1 无调节励磁时功率特性和功率极限的测定网络结构变化对系统静态稳定的影响（改变输电线路阻抗）在相同的运行条件下（即系统电压Us、发电机电势保持不变，即并网前Us =Eq ）,测定输电线为单回线和双回线运行时，发电机的功

46、一角特性曲线；特别时单回线功率极限值和达到功率极限时的功角值。同时观察并记录系统中其他运行参数（如发电机端电压等）的变化。将两种情 况下的结果加以比较和分析。实验步骤如下： 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，并网，通过可控线路单回路并网输电（使用带指示灯的可控回路）。注：发电机和系统电压都调整为300V ! 发电机与系统并列后，调节发电机使其输出有功功率为零； 在有功为零的情况下将微机调速装置的功角置零（功角S =0的基准计算点设置方法：通过加速键（+ ）或减速键（-）调节发电机组输出的有功功率为0，此时按下确认键，将调速

47、器功角显示设置为0如果设置错误，可以按“取消”键，重新设置）。 逐步增加发电机输出的有功功率，不调节发电机的励磁电流（le恒定），观察并记录系统中运行参数的变化，填入表 3-2-1中。功角可以通过微机调速装置或者功角指示装置读取。功角 指示装置的使用方法，详见附录一。注：在功率调节过程中，有功功率应缓慢调节，每次调节后，需等待一段时间特别是在临 界值附近（8=70 ）,观察系统是否稳定，以取得准确的测量数值。注：在调节功率过程中一旦出现失步问题，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，减小有功功率；调节手动调压变压器，顺时针增大励磁电流，增加无功功率；单

48、回路切换成双回路。 将单回线改为双回线，重复上述步骤，填入表 3-2-2中。 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：依次断开实验台的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”以及控制柜的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”（空气开关向下扳至 OFF。表 3-2-1 单回线 Us =300V P： kW Q: kVar U: V I : A010 20 30 40 50 60 70 P1 Q1P2UgUswIaIePi 送端功率；AQi送端无功

49、方向；P2受端功率Ug, Usw 发电机侧，中间站线电压；Ia 发电机相电流；le发电机励磁电流注：无功只需记录其方向表 3-2-2 双回线 Us =300V P： kW Q: kVar U : V I : A010 20 30 40 50 60 70 P1 Q1P2UgUswIaIe2 自动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定给定初始运行方式， 在增加发电机有功输出时， 利用自动励磁调节器的恒压功能保持发电机端电压恒定，测定发电机的功一角曲线和功率极限，并与无调节励磁时所得的结果比较分析，说明励磁调节对功率特性的影响。实验中自动励磁调节器以常规励磁，他励为例，实验人员也可根据需要选用微机励磁

50、方式，励磁电源也可选用自并励。实验步骤： 实验步骤同上1-(1)-1- 逐步增加发电机输出有功功率，观察并记录系统中运行参数的变化，填入表 3-2-3中。测定在有自动励磁调节下的功率特性和功率极限，并将结果与无调节励磁和手动调节励磁时的结果比较，分析自动励磁调节器的作用。表 3-2-3 单回线 Us =300V微机他励P: kW Q: kVar U : V I: A3010 20 30 40 50 60 70 P1 Q1P2UgUswIaIe 实验步骤同上1-(1)-1- 逐步增加发电机输出有功功率，观察并记录系统中运行参数的变化，填入表 3-2-4中。测定在有自动励磁调节下的功率特性和功率极

51、限，并将结果与无调节励磁和手动调节励磁时的结果比较，分析自动励磁调节器的作用。表 3-2-4 双回线 Us =300V微机他励P： kW Q: kVar U : V I: A3010 20 30 40 50 60 70 P1 Q1P2UgUswIaIe 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，再按下控制柜上的灭磁按钮，按下调速器的停止键，转速减小到0时，将原动机电源开关旋至关。 实验台和控制柜设备的断电操作：依次断开实验台的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”以及控制柜的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”(空气开关向下扳至 OFF)。四、实验报告1 根

52、据实验数据，并作出各种运行方式下的Usw( 3,) P( 3,) Q( 3特性曲线，并加以分析。2 通过实验记录分析的结果对功率极限的原理进行阐述，同时将理论计算和实验记录进行 对比，说明产生误差的原因。3 分析、比较各种运行方式下发电机的功一角特性曲线和功率极限各有什么特点。4根据实验过程，分析功角指示器的工作原理。5根据实验数据分析无功功率随有功增加而变化的原因。6根据实验数据分析提高系统静态稳定性的措施有哪些？7实验中，当发电机濒临失步时应采取哪些挽救措施才能避免电机失步？第三章电力系统暂态稳定实验一、实验目的1 .通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解。2 通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施。3.了解提高暂态稳定的措施。二、原理说明电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否继续保持同步运行的问题。引起电力系统大扰动的原因主要有以下几种： 负荷的突然变化，如投入或切除大容量的负荷； 切除或投入系统的主要元件，如发电机，变压器等；发生短路故障