电力系统自动化实验材料1Word文档格式.docx

电力系统自动化实验材料1Word文档格式.docx

《电力系统自动化实验材料1Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统自动化实验材料1Word文档格式.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

（二）观察与分析

1．操作调速器上的增速或减速按钮调整机组转速，记录微机准同期控制器显示的发电机和系统频率。

观察并记录旋转灯光整步表上灯光旋转方向及旋转速度与频差方向及频差大小的对应关系；

观察并记录不同频差方向，不同频差大小时的模拟式整步表的指针旋转方向及旋转速度、频率平衡表指针的偏转方向及偏转角度的大小的对应关系；

2．操作励磁调节器上的增磁或减磁按钮调节发电机端电压，观察并记录不同电压差方向、不同电压差大小时的模拟式电压平衡表指针的偏转方向和偏转角度的大小的对应关系；

3．调节转速和电压，观察并记录微机准同期控制器的频差闭锁、压差闭锁、相差闭锁灯亮熄规律；

（三）手动准同期

1．按准同期并列条件合闸

将“同期方式”转换开关置“手动”位置。

在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、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，手动操作合闸按钮进行合闸。

观察微机准同期控制器上显示的发电机电压和系统电压，相应操作微机励磁调节器上的增磁或减磁按钮进行调压，直至“压差闭锁”灯熄灭。

观察微机准同期控制器上显示的发电机频率和系统频率，相应操作微机调速器上的增速或减速按钮进行调速，直至“频差闭锁”灯熄灭。

此时表示压差、频差均满足条件，观察整步表上旋转灯位置，当旋转至0º

位置前某一合适时刻时，即可合闸。

观察并记录合闸时的冲击电流。

具体实验步骤如下：

（1）检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置；

（2）合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：

（3）按调速器上的“模拟方式”按钮按下，使“模拟方式”灯亮；

（4）缓慢调节“模拟调节”电位器指针，使原动机转速达到起额定；

（5）励磁调节器在选择“手动励磁”开关之前需要检查手动励磁调压器是否在0位置，如不在应调在0位置，再合上励磁开关；

（6）缓慢调节手动励磁调压器，使发电机电压达到380V，并维持原动机转速为其额定；

（7）合上系统电压开关和线路开关QF1，QF3，检查系统电压接近额定值380V；

（8）选择实验台上“同期方式”为“手动同期”档；

（9）测同期表，其频差，压差和相差指针在中间平衡位置时合上“发电机开关”按钮。

表1手动准同期数据

系统电压

发电机电压

冲击电压UA

冲击电压UB

冲击电压Uc

370V

360V

0.5V

0.6V

2.停机

当同步发电机与系统解列之后，按调速器的“停机/开机”按钮使“停机”灯亮，即可自动停机，当机组转速降到85%以下时，微机励磁调节器自动逆变灭磁。

待机组停稳后断开原动机开关，跳开励磁开关以及线路和无穷大电源开关。

切断操作电源开关。

注意事项：

1．手动合闸时，仔细观察整步表上的旋转灯，在旋转灯接近0º

位置之前某一时刻合闸。

2．当面板上的指示灯、数码管显示都停滞不动时，此时微机准同期控制器处于“死机”状态，按一下“复位”按钮可使微机准同期控制器恢复正常。

3．微机自动励磁调节器上的增减磁按钮按键只持续5秒内有效，过了5秒后如还需调节则松开按钮，重新按下。

4．在做三种同期切换方式时，做完一项后，需做另一项时，断开断路器开关，然后选择“同期方式”转换开关。

实验三同步发电机全自动准同期实验

3．熟悉同步发电机全自动准同期并列过程。

自动准同期并列，通常采用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，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。

四、实验步骤

将“同期方式”转换开关置“全自动”位置；

按下准同期控制器的“同期”按钮，同期命令指示灯亮，微机正常灯闪烁加快，此时，微机准同期控制器将自动进行均压、均频控制并检测合闸条件，一旦合闸条件满足即发出合闸命令。

在全自动过程中，观察当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，调速器上有什么反应；

当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节器上有什么反应。

当一次合闸过程完毕，控制器会自动解除合闸命令，避免二次合闸；

此时同期命令指示灯熄，微机正常灯恢复正常闪烁。

（3）把调速器上的“模拟方式”和“微机方式自动/手动”按钮松开，使“微机自动”灯亮；

（4）按下“停机/开机”按钮，此时控制量开始缓慢增加，直至原动机转速达到额定；

（5）励磁调节器选择“微机它励”方式，励磁调节器选择恒Uf方式，再合上励磁开关；

（6）调节“增磁”/“减磁”按钮使数码显示管上Ug参数为380，松开“灭磁”按钮，使发电机电压达到380V；

（8）选择实验台上“同期方式”为“微机全自动同期”档；

（9）调节“同期开关时间”与微机同期装置中参数一的时间整定相同，然后按下“同期命令”按钮，等待微机自动并网。

重复进行全自动同期实验，观察在不同开关时间tyq下并列过程有何差异，并记录三相冲击电流中最大的一相的电流值Im，填入表1。

整定同期开关时间（s）

0.1

0.2

0.3

0.4

冲击电流Im（A）

0

0

停机

五．思考

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；

4．在做同期切换方式时，做完一项后，需做另一项时，断开断路器开关，然后选择“同期方式”转换开关。

实验四同步发电机励磁控制实验

一、实验目的

1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；

2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；

3．了解微机励磁调节器的基本控制方式；

二、实验设备

1．WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台；

2．数字式存贮示波器；

三、实验原理

同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。

励磁控制系统的三大基本任务是：

稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。

图1励磁控制系统示意图

实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。

可供选择的励磁方式有两种：

自并励和它励。

当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。

而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。

两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。

微机励磁调节器的控制方式：

恒UF（保持机端电压稳定）、恒α（保持控制角稳定）。

恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。

同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。

当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；

当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。

发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90°

；

当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°

，实现逆变灭磁。

四、实验项目和方法

（一）不同α角（控制角）对应的励磁电压波形观测

（1）合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：

各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄；

（2）励磁系统选择它励励磁方式：

操作“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，调节器面板“它励”指示灯亮；

（3）励磁调节器选择恒α运行方式：

操作调节器面板上的“恒α”按钮选择为恒α方式，面板上的“恒α”指示灯亮；

（4）合上励磁开关，合上原动机开关；

（5）在不启动机组的状态下，松开微机励磁调节器的灭磁按钮，操作增磁按钮或减磁按钮即可逐渐减小或增加控制角α，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。

注意：

微机自动励磁调节器上的增减磁按钮键只持续5秒内有效，过了5秒后如还需要调节，则松开按钮，重新按下。

实验时，调节励磁电流为表1规定的若干值，记下对应的α角（调节器对应的显示参数为“CC”）。

励磁电流Ifd

0.0A

0.5A

1.5A

2.5A

显示控制角α

90°

88°

78.2°

68°

励磁电压Ufd

0V

7V

25V

40V

（二）同步发电机起励实验

恒UF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”的两种起励方式。

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，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。

1．恒UF方式起励步骤

（1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式，投入“励磁开关”；

（2）按下“恒UF”按钮选择恒UF控制方式，此时恒UF指示灯亮；

（3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭磁位置；

（4）启动机组；

（5）当转速接近额定时，（频率≥47Hz）,将“灭磁”按钮松开，发电机起励建压。

注意观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化（看励磁电流表和电压表）。

录波，观察起励曲线，测定起励时间，上升速度，超调，振荡次数，稳定时间等指标，记录起励后的稳态电压和系统电压。

上述的这种起励方式是通过手动解除“灭磁”状态完成的，实际上还可以让发电机自动完成起励，其操作步骤如下：

（3）使调节器操作面板上的“灭磁”按钮为弹起松开状态（注意，此时灭磁指示灯仍然是亮的）；

（5）注意观察，当发电机转速接近额定时（频率≥47Hz），灭磁灯自动熄灭，机组自动起励建压，整个起励过程由机组转速控制，无需人工干预，这就是发电厂机组的正常起励方式。

同理，发电机停机时，也可由转速控制逆变灭磁。

改变系统电压，重复起励（无需停机、开机，只需灭磁、解除灭磁），观察记录发电机电压的跟踪精度和有效跟踪范围以及在有效跟踪范围外起励的稳定电压。

按下灭磁按钮并断开励磁开关，将“励磁方式开关”改切到“微机它励”位置，恢复投入“励磁开关”（注意：

若改换励磁方式时，必须首先按下灭磁按钮并断开励磁开关！

否则将可能引起转子过电压，危及励磁系统安全。

）。

本励磁调节器将它励恒UF运行方式下的起励模式设计成“设定电压起励”方式（这里只是为了试验方便，实际励磁调节器不论何种励磁方式均可有两种恒UF起励方式），起励前允许运行人员手动借助增减磁按钮设定电压給定值，选择范围为0～110%额定电压。

用灭磁和解除灭磁的方法，重复进行不同设定值的起励试验，观察起励过程，记录设定值和起励后的稳定值。

2．恒α方式起励步骤

（1）将“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，投入“励磁开关”；

（2）按下恒α按钮选择恒α控制方式，此时恒α指示灯亮；

（5）当转速接近额定时（频率>

=47Hz）,将“灭磁”按钮松开，然后手动增磁，直到发电机起励建压；

（6）注意比较恒α方式起励与前种起励方式有何不同。

停机灭磁

发电机解列后，直接控制调速器停机，励磁调节器在转速下降到43Hz以下时自动进行逆变灭磁。

待机组停稳，断开原动机开关，跳开励磁和线路等开关，切除操作电源总开关。

实验五逆变灭磁和伏赫限制实验

1．加深理解同步发电机灭磁的基本原理；

2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；

3．了解伏赫限制概念；

二、实验设备

1．WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台；

三、实验原理与说明

灭磁是励磁系统保护不可或缺的部分。

由于发电机转子是一个大电感，当正常或故障停机时，转子中贮存的能量必须泄放，该能量泄放的过程就是灭磁过程。

灭磁只能在空载下进行（发电机并网状态灭磁将会导致失去同步，造成转子异步运行，感应过电压，危及转子绝缘）。

三相全控桥当触发控制角大于90°

时，将工作在逆变状态下。

本实验的逆变灭磁就是利用全控桥的这个特点来完成的。

单元接线的大型同步发电机解列运行时，其机端电压有可能升得较高，而其频率有可能降得较低。

如果其机端电压UF与频率f的比值B=UF/f过高，则同步发电机及其主变压器的铁芯就会饱和，使空载激磁电流加大，造成发电机和主变过热。

因此有必要对UF/f加以限制。

伏赫限制器工作原理就是：

根据整定的最大允许伏赫比Bmax和当前频率，计算出当前允许的最高电压UFh=Bmax*f，将其与电压给定值Ug比较，取二者中较小值作为计算电压偏差的基准Ub，由此调节的结果必然是发电机电压UF≤UFh。

伏赫限制器在解列运行时投入，并网后退出。

四、实验步骤

1．逆变灭磁步骤：

（1）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采用“恒UF”；

（2）启动机组，投入励磁并起励建压，增磁，使同步发电机进入空载额定运行；

（3）按下“灭磁”按钮，灭磁指示灯亮，发电机执行逆变灭磁命令，注意观察励磁电流表和励磁电压表的变化以及励磁电压波形的变化。

2．跳灭磁开关灭磁实验步骤：

（1）选择微机自并励励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采用恒UF；

（2）启动机组，投入励磁并起励建压，同步发电机进入空载稳定运行；

（3）直接按下“励磁开关”绿色按钮跳开励磁开关，注意观察励磁电流表和励磁电压表的变化。

以上试验也可在它励励磁方式下进行。

3.伏赫限制实验实验步骤：

（2）启动机组，投入励磁起励建压，发电机稳定运行在空载额定以上；

（3）调节原动机减速按钮，使机组从额定转速下降，从50Hz～44Hz；

（4）每间隔1Hz记录发电机电压随频率变化的关系数据；

（5）根据试验数据描出电压与频率的关系曲线，并计算设定的Bmax值（用限制动作后的数据计算，伏赫限制指示灯亮表示伏赫限制动作）。

做本实验时先增磁到一个比较高的机端电压后再慢慢减速。

发电机频率f

50Hz

49Hz

48Hz

47Hz

46Hz

45Hz

44Hz

机端电压UF

355V

350V

340V

330V

325V

320V

实验六电力系统稳定器（PSS）实验

一、实验目的

1.理解电力系统稳定器的组成及原理；

2.了解电力系统稳定器的作用；

二、实验设备

三、实验原理及说明

PSS（电力系统稳定器）的主要作用是抑制系统的低频振荡。

它的投入对提高电力系统的动态稳定性有非常重要的意义。

（2）启动机组，投入励磁；

（3）满足条件后并网，稳定运行；

（4）在不投入PSS的条件下，增加发电机有功输出，直到系统开始振荡，记下此时的机端电压、有功输出和功角（由调速器的显示器读数）；

（5）在投入PSS的条件下，增加发电机有功输出，直到系统开始振荡，记下此时的机端电压、有功输出和功角；

（6）比较PSS投和不投两种情况下的功率极限和功角极限有何不同。

表2-16

单回输电线

双回输电线

PSS投

PSS不投

机端电压UF

发电机有功P

1.8W

2W

1.2W

2.2W

电

力

系

统

自

动

化

实

验

报

告

姓名：

于战辉

学号：

0902424020

专业：

电气工程及其自动化

学院：

物理与信息工程学院