燕超群实验报告

1、内蒙古科技大学课程设计说明书内蒙古科技大学本科生实验说明书题 目：基于THLZD-2 型电力系统综合自动化实验平台的组网调控学生姓名：燕超群学 号：1267130209专 业：电气工程及其自动化班 级：计2012-2班指导教师：刘景霞 前 言 电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。随着我国经济的发

2、展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。 早期的电力系统调度，主要依靠调度中心和各厂站之间的联系电话，这种调度手段，信息传递的速度慢，且调度员对信息的汇总、分析、费时、费工，它与电力系统中正常工作的快速性和出现故障的瞬时性相比，调度实时性差。电力系统采用远动技术后，厂站端的远动装置实时地向调度中心的装置传送遥测和遥信信息，这些信息能直观地显示在调度中心的屏幕显示器上和调度模拟屏上，使调度员随时看到系统的实时运行参数和系统运行方式，实现对系统运行状态的有效监视。在需要的时候，调度员可以在调度中心操作，完成向厂站中的装置传送遥控或遥调命令。由于远动装置中信息的生成，

3、传输和处理速度非常快，适应了电力系统对调度工作的实时性要求，使电力系统的调度管理工作进入了自动化阶段。 THLZD-2 型电力系统综合自动化实验平台一、简介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

4、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1-1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

5、 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

6、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

7、 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

8、线路完成稳态非全相运行和暂态稳定等相关实验项目，使用说明见附录四。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。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。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 。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

9、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 1-4 所示。表1-4注：未标注的仪表，测量信号为直流信号。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。3发电机励磁单元：包括励磁电源、THLCL-1 型常规励磁

10、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

11、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。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

12、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 Q

13、F7“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。 遥控、遥测、遥信、遥调四遥实验一、实验目的 1、熟悉远动技术在电力系统中的应用。 2、理解遥控、遥测、遥信、遥调的具体意义，及实现方法。 二、原理说明 早期的电力系统调度，主要依靠调度中心和各厂站之间的联系电话，这种调度手段，信息传递的速度慢，且调度员对信息的汇总、分析、费时、费工，它与电力系统中正常工作的快速性和出现故障的瞬时性相比，调度实时性差。 电力系统采用远动技术后，厂站端的远动装置实时地向调度中心的装置传送遥测和

14、遥信信息，这些信息能直观地显示在调度中心的屏幕显示器上和调度模拟屏上，使调度员随时看到系统的实时运行参数和系统运行方式，实现对系统运行状态的有效监视。在需要的时候，调度员可以在调度中心操作，完成向厂站中的装置传送遥控或遥调命令。由于远动装置中信息的生成，传输和处理速度非常快，适应了电力系统对调度工作的实时性要求，使电力系统的调度管理工作进入了自动化阶段。 调度自动化系统中的远动系统由远动主站、远方终端RTU和通道组成。远动终端（RTU）与主站配合可以实现四遥功能： 1）遥测：采集并传送电力系统运行的实时参数 2）遥信：采集并传送电力系统中继电保护的动作信息、断路器的状态信息 3）遥控：从调度中

15、心发出改变运行设备状况的命令 4）遥调：从调度中心发出命令实现远方调整发电厂或变电站的运行参数 本实验平台上，可完成的四遥功能见表13-1。 远 动 类 型 信 息 名 称 遥测 线路有功、无功功率或电流 变压器有功、无功功率 发电机有功、无功功率 母线电压（电压控制点） 频率（每一个可解列部分） 发电机组功率角 遥信断路器分、合闸状态 变压器分接头位置 发电机并、解列运行状态 遥控 断路器分、合闸 发电机开、停机控制 遥调 发电机组功率调整 发电机组电压调整 变压器分接头位置选择 1、遥信、遥测与电力系统远程监视 电力系统的遥信遥测是由安装在发电厂和变电站的远动终端（RTU）负责采集电力系统

16、运行的实时参数，并借助远动信道将其传送到调度中心的。电力系统运行的实时参数有：发电机出力，母线电压，线路有功和无功负荷，断路器的状态信息等。 在本实验中，RTU的信息采集功能由微机励磁调节器、微机调速器和智能电力监测仪承担 远动信道用有线通信信道来模拟，通信方式采用问答式（Polling）方式，调度中心的计算机负责管理调度自动化功能。采用面向对象的人机交互界面，通过鼠标点击查询远方厂站实时参数并自动检测和报告断路器变位和模拟量越限。 2、遥控遥调与电力系统远程控制和调整 电力系统中的遥控遥调过程是：厂站RTU接受并执行调度中心的调度员从主站发来的命令，完成对断路器的分、合闸操作，实现发电机组的

17、有功出力或无功出力的调整。 本实验系统中，安装在THLDK-2型电力系统监控实验台内的PLC执行遥控功能， THLZD-2型控制柜内的微机励磁调节器和微机调速器接受调度中心通过通信网发来的命令，执行遥调功能。 3、问答式远动（Polling方式）与召唤式显示或选择性控制 远动信息的传输可以采用循环传输模式或问答传输模式 循环式数字传输模式（CDT）：厂站端将要发送的远动信息按规约的规定组成各种帧，再编排帧的顺序，一帧一帧地循环向调度端传送。发端不顾及收端的需要，也不要求收端给以回答。 问答传输模式（polling）：调度端要得到厂站端的监视信息，必须由调度端主动向厂站端发送查询命令报文。查询命

18、令是要求一个或多个厂站传输信息的命令，厂站端按调度端的查询 要求发送回答报文。用这种方式，可以做到调度端询问什么，厂站端就回答什么，即按需传送，对信道质量的要求较高，且必须保证有上下行信道。 问答式远动的遥信遥测，是由调度端主动地按顺序依次“调取”各厂站地信息。作为厂站端，仅在自己受到调度端“召唤”时，才能够送出自己的信息。问答式远动的遥控遥调是调度端发令，被选中厂站端执行，而其他厂站不动作。 问答式远动可以在一条信息传输通道上连续多个厂站端，节省信道投资。本实验系统采用RS485通信标准模拟问答式远动通信方式工作。 三、实验内容与步骤 本实验电力网络结构如图13-2所示。 图13-2电力系统

19、“四遥”电力网络结构 1、监控系统软件的启动 运行“THLDK-2电力系统监控及运行管理系统”。 2、无穷大系统的调整以及电力网的组建 1）逆时针调整自耦调压器把手至最小，投入“操作电源”之后，投入“无穷大系统电源”，合闸QF19，接通8#母线，再合闸QF18，顺时针调整自耦调压器把手至400V。 联络变压器的分接头选择为UN。 2）依次合闸QF17QF16QF15QF14QF10QF12QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7，观察1#5#母线电压为400V左右，6#母线220V左右。 3、各发电机组的启动和同期运行分别起动1#5#发电机组，控制方式：常规励磁，他励，组网运行，n=1500

20、rpm，UG=400V。此时，通过1#发电厂的自动准同期装置，将1#发电厂并入无穷大系统，完成1#发电机组的并网运行，并手动调节微机调速装置和微机励磁装置，发出一定的有功功率和无功功率。然后按同样操作，依次完成2#5#发电机组的并网运行，发出一定的功率。4、网络中，负荷的投入 依次按下QF8，QF9，QF11，QF13“合闸”按钮，投入负荷LD1、LD2、LD3、LD4。5、遥测信息的监视 调整各发电厂的运行状态，观察表中的各遥测信息，在电力系统监控及运行管理系统中，实时打印各发电厂的运行曲线，线路电量参数。增加发电厂（发电机）的有功、无功功率，观察输电线路电流越限报警情况，打印报警记录表。

21、6、遥信信息的监视 实时观察发电厂、线路上各断路器的分、合闸状态，实时打印遥信信息一览表。 7、遥控操作实验 通过操作各发电厂和线路上断路器的分、合闸按钮，以及负荷的投、切，控制发电厂的并网和解列，改变电力网的结构，观察调整前后电力网中各运行参数、潮流分布的变化，实时打印遥控记录一览表。 8、遥调操作实验 通过电力系统监控及运行管理系统，改变各发电厂的出力：有功功率和无功功率。观察调整前后电力网中各运行参数、潮流分布的变化。 9、问答式（Polling方式）远动信息传输方式实验 操作调度计算机，逐一查询各发电厂（发电机）运行状态和电力系统各节点或支路的运行状态信息；轮流调节各发电厂的有功功率和无功功率。 10、各发电机组的解列和停机 手动调节1#发电厂发出的有功功率和无功功率为0，按下监控实验台的QFG1“分闸”按钮，完成1#发电厂的解列操作，然后进行1#发电