电力系统自动化实验指导书

电力系统自动化

实验指导书

郑雪娜

电气信息学院

2017年3月28日

实验一直流系统介绍

一.实验目的

1.加强理解整个系统直流电源部分具体供电工作原理;

2.掌握实际项目中读国及识图的方法;

3.学会绘制项目图的具体方法。

二.实验原理

直流系统是电力系统二次部分供电的核心部件，为二次设备提供245V（为合闸设

备储能用）及220V（二次设备工作及控制电源）直流电。厂用电经过降压后，送至直

流屏中的整流设备，将交流整流为245V直流电，并经过直流降压设备将其降为220V

直流电后供给二次设备。

三.实验内容和步骤

（一）直流系统布置图识图（如图1.1)

（二）直流系统原理图识图（如图1.2)

（三）直流系统接线图识图（如图1.3和1.4)

（四）直流系统端子图识图（如图1.5)

1.1直流系统布置图

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1.2直流系统原理图

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1.3直流系统接线图1

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1.5直流系统端子图

四.实验报告要求

1.阐述交流接触器KM1和KM2的具体接线和工作方式；

2.分析在实际直流系统屏中，FL1的具体位置；

3.分析各监控屏之间的通讯方式是什么，如何实现互相通信?

实验二同步发电机准同期并列实验

一.实验目的

1.加强理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件；

2.掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法；

3.熟悉同步发电机准同期并列过程；

4.观察、分析有关波形。

二,实验原理

将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求

在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定

超前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命

令，这种并列的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统能被迅速拉入同步。根

据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、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化。它

能反映两个待并系统间的同步情况，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间相角差的变化规律，其波形为三角波。他能反映两个

待并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（同相点）时合闸，考虑到短路器的

固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间和角度。

自动准同期并列，通常采用恒定超前时间原理工作，这个超前时间可按短路器的合

闸时间整定。准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是

否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。当所有条件均满足时,

在整定的超前时刻送出合闸脉冲。

三.实验内容和步骤

（一）按原理图及接线图进行接线。

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图2.1电压进线图

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▼断路器分位

84054A02

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图2.2断路器状态采集图

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0▼x>同期合同输出

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-0同期合闸输出至继保£

图2.3微机继电保护仪控制原理图

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1013A153A16合闸输入回路

图24同期合闸输出至35kV/10kV线路保护屏原理图

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1分闸位置继电器|

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图2.5断路器输出控制原理图（35kV/10kV线路保护屏）

线路保护控制回路端子

内部配线1CD（右）P1路标号电缆标号

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控制电源正

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97103

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10

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13

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保护分创

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16

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合闸出口

C_0）18

19

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分闸出口

O21

22

23永跳输入141

24闭锁合间继电器143

25禁止操作监视145

26闭锁分闸继电器147

27

028102

929控制电源负

O30

图2.6线路保护控制回路端子图（35kV/10kV线路保护屏）

自动准同期信号、出口端子

H动准同期电压端子

内部配维4YD（左）附88标号电缆标号

回路标号电观标号

内部配线4UD（左）?1701

4nb?.-11TQMa接至UD92

机竭电压13公共端

2TQMb接至UD

3

4|TQMa'接至UDO5

京统电压

51TQ*db*接至UD6预报告警出口703

7保护动作信号706

8装置失电信号707

9

10

11

向期台储输出

12

13

二次电压端子排电压出口

14

15

设备标号网路标号UD（左）内部配钱减压出口

16

A621屏内转接17

漕速出口

?218

O319

减速出a

B62191»屏内转接4n3*1020

As

C621屏内转接自动准同期开入量端子

381

母发电压

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N620$11屏内转接918401

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A5

0156断跪检分位8403

N620'916解内转接7新路着金值8406

8田钦同期消入8407

0189外部同期申请8409

191

10手动增压8411

2011手动减压8413

<j>21

/\屏内转接12手动增速8415

机端电东02213手动版S8417

/TQMb

<j>23屏内转接14开入98419

024IS开入108421

TQMa，<j>25屏内转接16开入118423

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系统电压02617开入12842S

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927屏内转接18开入138427

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<>2819开入148429

2920开入15的1

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21开入168433

22投检修状态8435

23信号复归843742PA-14

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26

26

27

<j>288402

§29

开关■处入负

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图2.7同期合闸接线端子图

（二）打开微机继电保护测试仪中的准同期模块用于测试同期装置的动作电压、动

作频率、动作角度以及进行自动准同期调整试验。

1.界面说明

（1）使用本程序，测试仪只输出电压值，不输出电流值。一般系统侧选UA,待

并侧选UB,开入量端子1—8任选一个。可选【手动试验】或【自动试验】。自动准同

期调整只有【自动试验】方式。

（2）同期装置动作的基本条件

当待并侧与系统侧的频率基本相等、电压幅值基本相等以及角度差小于一定值，同

时满足这三个条件时，同期装置立即发出合闸信号。

（3）测试项目

a.测试动作电压

系统侧电压UA=100V,相位0。，频率50Hz。系统侧参数是恒定值。设待并侧电压

UB=90V,相位0。，频率50Hz。可以看出只有幅值不等，其他两项满足条件，采用手

动或自动方式递增UB相幅值，当其接近UA相幅值时，同期装置动作，程序记录此时

的UB幅值为动作电压值。

b.测试动作频率

系统侧电压UA=100V,相位0。，频率50Hz。系统侧参数是恒定值。设待并侧电压

UB=100V,相位0。，频率49Hz。可以看出只有频率不等，其他两项满足条件，采用【手

动试验】或【自动试验】方式递增UB相的频率，当其接近UA相的频率时，同期装置

动作，程序记录此时UB的频率值作为动作频率值c

c测试动作相位

系统侧电压UA=100V,相位0。，频率50Hzo系统侧参数是恒定值。设待并侧

电压UB=100V,相位340。，频率50Hz。可以看出只有相位不等，其他两项满足条件,

采用手动或自动方式递增UB的相位，当其接近UA的相位值时，同期装置动作，程序

记录此时UB的相位值作为动作相位值。

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d.自动准同期调整

如右图所示，两侧只有相位相等，其他

条件不满足同期条件，所不同的是变化频率和变化幅值的命令不是由程序来控制，而

是由同期装置的开出量来控制。通过将其接入测试仪的开入量来发出改变频率和幅值

的命令。程序定义测试仪的开入量端子5为增频，开入量端子6为减频，开入量端子

7为增压，开入量端子8为减压。动作接点可选开入量端子1-4中的任意一个，当满

足同期条件时，测试仪记录动作频率和动作电压。

2.接线方式-如图所示：

（三）注意事项

进行同期试验测试时，开始应按下同期装置的启动按钮，同期装置才能进入等待同

期状态。试验前，请先查找装置上的同期启动信号输入端子，引出两根线，并先把它

们短接，以启动同期装置，然后再开始试验。

另外，有些同期装置能设置同期时间，做试验时，如果同期过程超过该时间，装置

将闭锁本次同期合闸，同时发出告警信号。如果要继续做试验，则应再次按下同期启

动按钮，或将上述两根线短接，以再次启动同期装置。

四.实验报告要求

1.比较手动准同期和自动准同期的调整并列过程；

2.分析合闸冲击电流的大小与哪些因素有关；

3.分析正弦整步电压波形的变化规律；

4.滑差频率工，开关时间的的整定原则？

实验三电力系统低频/低压减载实验

一.实验目的

1.加强理解低频减载原理，掌握低频减载动作条件;

2.理解低压减载原理，掌握压频减载动作条件；

3.熟悉电力系统甩负荷过程;

二.实验原理

当系统发生严重功率缺额时候，自动低频减载装置的任务就是迅速断开相应数量的用户的负荷，

时系统的频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保电力系统安全允许，防止

事故的扩大。

最大功率缺额的确定：

在电力系统中，自动低频减载装置是用来应付严重功率缺额事故的重要措施之一，它通过切除负

荷功率（通常是比较不重要的负荷）的办法来制止系统频率的下降，藉以取得逐步恢复系统正常工作

的条件。因此，必须考虑即使系统发生最严重事故的情况下，即出现最大的可能功能缺额的情况下，

接至低频减载装置的用户功率量也能使系统频率恢复在可运行的水平，以避免系统事故的扩大。可见，

确定系统事故情况下的最大可能功率缺额，以及接入自动低频减载装置的相应的功率值，是保证系统

安全允许的重要措施。确定系统中可能发生的功率缺额涉及到对系统事故的设想，为此应作具体分析。

一般应该根据不利的允许方式下发生故障时.，实际可能发生的最大功率缺额来考虑，例如按系统中断

最大机组或某一电厂来考虑，如果系统有可能解列成几个子系统（即儿个部分）运行时，还必须考虑

各子系统可能发生的最大功率缺额。

自动低频减载装置是针对事故情况的一种反故障措施，并不要求系统频率恢复至额定值，一般希

望它的恢复频率fh低于额定值，约为49.5〜50HZ之间，所以接到低频减载装置最大可能的断开功率

△PLmax可小于最大功率缺额△Phmax。设正常允许时候系统负荷为PLC，额定频率与恢复频率fh之差

则有：

Ap_△片rmax/A,—sAP—△々max一勺田,产也

七-A2max1-KLh，