單機一無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方式實驗

1、實驗一 單機一無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方式實驗一、實驗目的通過實驗分析，進一步掌握簡單電力系統(tǒng)潮流分布的概念。了解和掌握對稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和運行方式變化對簡單電力系統(tǒng)潮流分布的影響。二、實驗原理 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對稱和不對稱運行分析，除了包含許多理論概念之外，還有一些重要的“數(shù)值概念”。為一條不同電壓等級的輸電線路，在典型運行方式下，用相對值表示的電壓損耗，電壓降落等的數(shù)值范圍，是用于判斷運行報表或監(jiān)視控制系統(tǒng)測量值是否正確的參數(shù)依據(jù)。因此，除了通過結(jié)合實際的問題，讓學生掌握此類“數(shù)值概念”外，實驗也是一條很好的、更為直觀、易于形成深刻記憶的手段之一。實驗用一次系統(tǒng)接線圖如圖1.1所示。圖

2、1.1 一次系統(tǒng)接線圖 本實驗系統(tǒng)是一種物理模型。原動機采用直流電動機來模擬，當然，它們的特性與大型原動機是不相似的。原動機輸出功率的大小，可通過給定直流電動機的電樞電壓來調(diào)節(jié)。實驗系統(tǒng)用標準小型三相同步發(fā)電機來模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機，雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機相似，但也可以看成是一種具有特殊參數(shù)的電力系統(tǒng)的發(fā)電機。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)可以用外加直流電源通過手動來調(diào)節(jié)，也可以切換到臺上的微機勵磁調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。實驗臺的輸電線路是用多個接成鏈型的電抗線圈來模擬，其電抗值滿足相似條件。“無窮大”母線就直接用實驗室的交流電源，因為它是由實際電力系統(tǒng)供電的，因此，它基本上符合“無窮大”母線的條件。

3、為了進行測量，實驗臺設置了測量系統(tǒng)，以測量各種電量（電流、電壓、功率、頻率）。為了測量發(fā)電機轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)的相對位置角（功率角），在發(fā)電機軸上裝設了閃光測角裝置。此外，臺上還設置了模擬短路故障等控制設備。三、實驗內(nèi)容 （一）單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗 在本章實驗中，原動機采用手動模擬方式開機，勵磁采用手動勵磁方式，然后啟機、建壓、并網(wǎng)后調(diào)整發(fā)電機電壓和原動機功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行狀態(tài)（輸送功率的大小，線路首、末端電壓的差別等），觀察記錄線路首、末端的測量表計值及線路開關(guān)站的電壓值，計算、分析、比較運行狀態(tài)不同時，運行參數(shù)變化的特點及數(shù)值范圍，為電壓損耗、電壓降落、沿線電壓變化、兩端無功功率的方

4、向（根據(jù)沿線電壓大小比較判斷）等。（二）雙回路對稱運行與單回路對稱運行比較實驗按實驗（一）的方法進行實驗（二）的操作，只是將原來的單回線路改成雙回路運行。將實驗（一）的結(jié)果與實驗（二）進行比較和分析。表1.1 單雙回路對稱運行比較PQIUFUSU單回路雙回路 注：US系統(tǒng)電壓；U輸電線路的電壓損耗。 四實驗報告要求 1整理實驗數(shù)據(jù)，說明單回路送電和雙回路送電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響，并對實驗結(jié)果進行理論分析。 2根據(jù)不同運行狀態(tài)的線路首、末端的實驗數(shù)據(jù)、分析、比較運行狀態(tài)不同時，運行參數(shù)變化的特點和變化范圍。 五、思考題1 何為電壓損耗、電壓降落？2 潮流計算的目的是什么？ 實驗二 復雜電力系

5、統(tǒng)運行方式實驗(設計性)一、實驗目的 通過實驗分析，進一步掌握復雜電力系統(tǒng)潮流分布的概念。了解和掌握對稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和運行方式變化對復雜電力系統(tǒng)潮流分布的影響。通過課堂理論教學與實踐相結(jié)合，提高學生的感性認識。二、實驗設備 PS4G型電力系統(tǒng)微機監(jiān)控實驗臺、WDT-型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺（14臺）。三、實驗內(nèi)容 “ PS4G型電力系統(tǒng)微機監(jiān)控實驗臺”是將四臺“ WDT-型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”的發(fā)電機組及其控制設備作為各個電源單元組成一個可變環(huán)形網(wǎng)絡，如圖所示：圖2.1 系統(tǒng)一次接線圖1、起動：將G-A,G-B,G-C,G-D四個由“ WDT-型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺

6、”模擬的模擬發(fā)電廠中的發(fā)電機起動起來建立發(fā)電機母線電壓。（發(fā)電機的起動在“ WDT-型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”裝置的介紹中有詳細介紹這里就不再敘述）2、選擇運行方式：根據(jù)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的需要，閉合相應開關(guān)。把系統(tǒng)電壓送至各模擬發(fā)電廠和負荷母線。3、發(fā)電機并網(wǎng)：按照運行方式要求將所需發(fā)電機準同期并網(wǎng)。（發(fā)電機的準同期并網(wǎng)只能在發(fā)電廠進行既只能在“ WDT-型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”上進行操作）4、投入負荷：按照所選運行方式投入所需要的負荷。5、數(shù)據(jù)記錄：利用PSM-820三相多功能數(shù)字式電表或微機監(jiān)控臺主機的監(jiān)控主界面對各個潮流分布數(shù)據(jù)進行觀察記錄。示例：全網(wǎng)絡全負載運行圖2.2 全網(wǎng)絡全負載運行

7、線路圖實驗數(shù)據(jù)： 表2.1 全電網(wǎng)全載運行網(wǎng)絡潮流分布實驗結(jié)果Uan(V)MCMDTTXLAXLBXLCXLDXLFXLEUbn(V)Ucn(V)Uab(V)Ubc(V)Uca(V)頻率HZ功率因數(shù)Ia(A)Ib(A)Ic(A)有功功率kw無功功率kvar視在功率kva四、實驗總結(jié)分析運行方式變化（網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、發(fā)電機出力、負荷投切等）對電力系統(tǒng)的潮流分布的影響。實驗三 各種不同類型短路實驗一、 實驗目的 加深理解各種不同類型短路的概念，在實驗中理解各種不同類型短路的短路電流和短路電壓變化。 二、實驗原理在對稱短路情況下發(fā)電機可用暫態(tài)電動勢和次暫態(tài)電抗等值，短路交流電流初始值的計算實質(zhì)上是一個穩(wěn)態(tài)

8、交流電路的計算問題。在電網(wǎng)方面，為了避免復數(shù)運算可以近似用阻抗模值Z(=)進行計算。短路前負荷只需應用潮流計算所得的發(fā)電機端電壓和發(fā)電機注入功率，由下式求得各發(fā)電機的次暫態(tài)電動勢： =+j i=1,2,.G （3-1）G為發(fā)電機的臺數(shù)短路后電網(wǎng)中的負荷可近似用恒定阻抗表示，阻抗值由短路前潮流計算結(jié)果中的負荷端電壓和負荷功率求得： = I=1,2,L （3-2）L為負荷總數(shù)。下面針對一簡單系統(tǒng)對對稱短路故障進行介紹。圖3.1（a）是為兩臺發(fā)電機向負荷供電的簡單系統(tǒng)。母線1，2，3上均接有綜合性負荷，現(xiàn)分析母線3發(fā)生三相短路時，短路電流交流分量的初始值。圖(b)是系統(tǒng)的等值電路。在采用了和忽略負荷

9、的近似后，計算用等值電路如圖 (c)對于這樣的發(fā)電機直接與短路點相連的簡單電路，短路電流可直接表示為: （3-3） 另一種計算方法是應用疊加原理，其等值電路如圖 (d) 所示，則短路點電流可直接由故障分量求得 ，即開路電壓除以電網(wǎng)對該點的等值阻抗。即： （3-4） 式中為電網(wǎng)對短路點的等值阻抗。如果是經(jīng)過阻抗后發(fā)生短路，則短路點電流為： （3-5） （a） 圖3.1 簡單系統(tǒng)等值圖（a）系統(tǒng)圖 （b）等值電路 （c）簡化等值電路 （d）應用疊加原理的等值電路當電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱故障時，除故障點外三相系統(tǒng)中的元件參數(shù)都是對稱的，但三相電流、電壓等運行參量的基頻份量都變成不對稱的相量。利用對稱分

10、量法或正序等效定則求出短路電流值。 三、實驗步驟實驗接線方式為圖3.2，發(fā)電機經(jīng)雙回輸電線路與無限大容量系統(tǒng)相接，短路故障點為第回線路中點。圖3.2 短路實驗接線圖在做本實驗時，在實驗臺上通過對操作面板上通過短路選擇按鈕的組合可進行單相接地、兩相相間短路、兩相接地短路和三相短路共四種短路類型故障實驗。將原動機調(diào)速器和發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器均設為手動方式,實驗接線圖不變 ,發(fā)電機并網(wǎng)以后,通過調(diào)速器的增(減)速按鈕調(diào)節(jié)發(fā)電機向電網(wǎng)的出力,測定不同短路故障時能保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行的發(fā)電機所能輸出的最大功率,并進行比較、分析不同短路類型對暫態(tài)穩(wěn)定的影響。實驗數(shù)據(jù)填入表 3.2中,將實驗結(jié)果與理論分析結(jié)果進行分

11、析比較。電流讀數(shù)可以從YHB一Ill型微機保護裝置讀出，具體顯示為：GL-XXX三相過流值 GA-XXX A相過流值 GB-XXX B相過流值 GC-XXX C相過流值 微機保護裝置的整定值代碼如下： 01：過流保護動作延遲時間 02：重合閘動作延遲時間 03：過電流整定值 04：過流保護投切選擇 05: 重合閘投切選擇另外，短路時間TD由面板上“短路時間”繼電器整定。表3.1整定參數(shù)值整定值代碼0102030405TD整定值0.5（s）1 .5(s)5.00(A)OnOn1.0 (s) 微機保護裝置的整定方法如下：按壓“畫面切換”按鈕，當數(shù)碼管顯示PA時，按壓觸摸按鈕“”或“一”輸入密碼，待

12、密碼輸入后，按下按鍵“”，如果輸入密碼正確，就會進入整定值修改畫面。進入整定值修改畫面后，通過“”“”先選中整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇當保護時間（S）；通過“”“”選03整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“一”選擇當過電流保護值：通過“”“”選04整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇當過電流保護投切ON；通過“”選 05整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇重合閘投切OFF。 實驗步驟：（1）起動電源選擇微機啟動類型選擇微機自動；（2）起動發(fā)電機至額定轉(zhuǎn)速 , 并建立電壓至額定；（3）發(fā)同期命令讓系統(tǒng)自動并列，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使p=0；（4）整定保護動作時間和重合閘時間表同3.1；（5）進行

13、不同類型情況的故障模擬 ,觀察實驗現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)；（6）每短路實驗一次要隔十幾秒鐘；（7）實驗結(jié)束，正常退出；（8）將記錄數(shù)據(jù)填入下表；表3.2 不同短路類型短路電流短路類型短路電流單相短路兩相相間短路兩相接地短路三相短路表3.3 不同運行方式下三相短路QF1QF2QF3QF4QF5QF6短路電流（A）111111111101010101110111011111四、實驗報告要求1、 在實驗報告中，要求注明實驗臺號、運行方式、輸出功率的大小。2、 通過測量結(jié)果分析不同類型短路電流的大小。3、 通過測量結(jié)果分析不同運行方式對三相短路短路電流的影響。五、思考題1、短路計算的目的是什么？2、哪些因素對

14、短路電流有影響？實驗四 發(fā)電機功率特性和功率測定實驗一、 實驗目的 加深理解功率極限的概念，在實驗中體會不同情況下發(fā)電機功率特性測定；通過對實驗中各種現(xiàn)象的觀察，結(jié)合所學的理論知識，培養(yǎng)理論結(jié)合實際及分析問題的能力。二、 實驗原理簡單電力系統(tǒng)（如圖4.1所示）一般是指發(fā)電機通過變壓器、輸電線路與無限大容量母線聯(lián)接而且不計各元件的電阻和導納的輸電系統(tǒng)。圖4.1 單機無窮大系統(tǒng)接線圖在上圖中若令 （4-1） （4-2）如果不考慮發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器的作用，即認為發(fā)電機的空載電動勢Eq恒定，則可寫出發(fā)電機的功角特性方程如下： （4-3） 當發(fā)電機裝有勵磁調(diào)節(jié)器時，發(fā)電機電勢Eq隨運行情況而變化。根據(jù)一

15、般勵磁調(diào)節(jié)器的性能，可認為保持發(fā)電機Eq(或E)恒定。這時發(fā)電機的功率特性可表示成： （4-4）或 （4-5）其中為暫態(tài)電勢與無窮大系統(tǒng)電壓夾角。 （4-6）三、實驗內(nèi)容（一） 無自動勵磁調(diào)節(jié)時的功率特性測定發(fā)電機經(jīng)單回輸電線路與無窮大容量系統(tǒng)相連接，發(fā)電機勵磁主回路采用它勵方式，進行手動調(diào)節(jié)，即開環(huán)調(diào)節(jié)測定發(fā)電機的功一角特性曲線，功率極限值和達到功率極限時的功率角值，同時觀察并記錄系統(tǒng)中其他運行參數(shù)的變化。1. 無調(diào)節(jié)勵磁時功率特性和功率極限的測定無調(diào)節(jié)勵磁是指發(fā)電機與系統(tǒng)并列以后,調(diào)節(jié)發(fā)電機有功功率時，而不調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁時的功率特性。實驗步驟如下 :(1) 起動發(fā)電機組至額定轉(zhuǎn)速。(2)

16、采用手動勵磁方式,建立發(fā)電機電壓至額定值。(3) 合上無限大系統(tǒng)和單回路輸電線路開關(guān)。(4) 在發(fā)電機與系統(tǒng)之間的頻率差、電壓差、相位差很小時使發(fā)電機與系統(tǒng)并列。(5) 功率角指示器調(diào)零。(6) 逐步調(diào)節(jié)原動機功率增加發(fā)電機輸出的有功功率,而不調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁。(7) 觀察系統(tǒng)中各運行參數(shù)的變化并記錄于表 4.1中。(8) 記錄發(fā)電機功率極限值和達到功率極限時的功率角值。表 4.1 無調(diào)節(jié)勵磁時功率特性實驗數(shù)據(jù)（恒If=1.50A）功率角 (o)010203040506070有功功率 P（W）定子電流 I(A)無功功率 Q(var)機端電壓 UG(V)2. 手動調(diào)節(jié)勵磁時功率特性和功率極限的測定

17、在相同的運行方式下,增加發(fā)電機有功功率輸出時,手動調(diào)節(jié)勵磁保持發(fā)電機端電壓恒定,測定發(fā)電機的功一角曲線和功率極限,并與無調(diào)節(jié)勵磁時所得的結(jié)果進行分析比較。實驗步驟如下 :(1) 起動發(fā)電機組至額定轉(zhuǎn)速。(2) 采用手動勵磁方式,建立發(fā)電機電壓至額定值。(3) 合上無限大系統(tǒng)和單回路輸電線路開關(guān)。(4) 發(fā)電機與系統(tǒng)并列后,使 P=0 、 Q =0 、=0，(5) 逐步增加發(fā)電機輸出的有功功率,調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁,保持發(fā)電機端電壓恒定。(6) 觀察系統(tǒng)中各運行參數(shù)的變化,并記錄于表 4.2中。 表 4.2 手動調(diào)節(jié)勵磁時功率特性實驗數(shù)據(jù)（恒Uf=380v）功 率 角 (o)0102030405060

18、708090100有功功率P（W）定子電流I（A）無功功率Q（var）轉(zhuǎn)子電流I（A）（二）采用自動勵磁調(diào)節(jié)器時功率特性測定將自動勵磁調(diào)節(jié)裝置接入發(fā)電機勵磁系統(tǒng),分別測定在自并勵方式下、他勵方式下的功率特性和功率極限,并將結(jié)果與無調(diào)節(jié)勵磁和手動調(diào)節(jié)勵磁時的結(jié)果相比較,分析自動勵磁調(diào)節(jié)器的作用。1. 自并勵勵磁方式下功率特性測定實驗接線如圖 4.2所示,發(fā)電機的勵磁功率單元的勵磁電源,取自于發(fā)電機自身的機端。這種勵磁方式稱為自并勵方式,此勵磁方式在起勵建壓時,需外加助磁電源起勵。圖 4.2 自并勵勵磁方式的實驗接線圖實驗步驟如下 :(1) 起動發(fā)電機組至額定轉(zhuǎn)速。(2) 勵磁調(diào)節(jié)器自動投助磁建壓

19、至額定值 ( 自動勵磁調(diào)節(jié)器采用恒壓控制方式 )，(3) 發(fā)電機與系統(tǒng)并列,使各初始值為零。(4) 逐步增加發(fā)電機輸出的有功功率,同時勵磁調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)。(5) 觀察系統(tǒng)中各運行參數(shù)的變化,并記錄于表4.3 中。表 4.3 自并勵方式的功率特性實驗數(shù)據(jù)功率角 (o)0102030405060708088有功功率 P(W)定子電流 I(A)無功功率 Q(var)轉(zhuǎn)子電流 If(A)機端電壓 UG(V)2. 他勵勵磁方式下功率特性測定實驗接線如圖 4.3所示,發(fā)電機的勵磁功率單元的勵磁電源,取自于無限大容量系統(tǒng),這種勵磁方式稱為他勵方式。圖 4.3 他勵勵磁方式的實驗接線圖 實驗步驟如下 :(1)

20、 起動發(fā)電機組至額定轉(zhuǎn)速。(2) 勵磁調(diào)節(jié)器自動建壓至額定值 ( 勵磁調(diào)節(jié)器采用恒壓控制方式 )。(3) 發(fā)電機與系統(tǒng)并列,使各初始值為零。(4) 逐步增加發(fā)電機輸出的有功功率,并將實驗數(shù)據(jù)記錄于表 4.4中。表 4.4 他勵方式的功率特性實驗數(shù)據(jù)功率角 (o)0102030405060708090有功功率 P(W)定子電流 I(A)無功功率 Q(Var)轉(zhuǎn)子電流 If(A)機端電壓 U (V)四、實驗報告要求 1在實驗報告中，要求注明實驗臺號、運行方式。 2認真整理實驗數(shù)據(jù)，并作出P()、Q (U)特性曲線，對其進行分析。五、思考題 1簡述發(fā)電機的功一角特性。 2勵磁調(diào)節(jié)器對發(fā)電機功一角特性

21、有何影響？實驗五 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定實驗 不同短路類型下的極限功率測定一、實驗目的通過實驗加深對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定內(nèi)容的理解，使課堂理論教學與實踐結(jié)合，提高學生的感性認識。學生通過實際操作，從實驗中觀察到系統(tǒng)失步現(xiàn)象和掌握正確處理的措施。二、實驗原理電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性指的是電力系統(tǒng)在大干擾下的穩(wěn)定性。這種擾動可能相當急劇，例如短路，以致描述電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的非線性微分方程式不允許線性化，只能分段求數(shù)值解。而且，由于這種擾動可能相當急劇，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)這類擾動的可能性雖然存在，卻不很經(jīng)常。電力系統(tǒng)在受到大干擾后，發(fā)電機轉(zhuǎn)子上存在較大的過剩功率（機械功率與電磁功率的功率差額），使轉(zhuǎn)子加速或減速而產(chǎn)生

22、振蕩，即過剩功率是導致暫態(tài)穩(wěn)定破壞的主要原因。因此，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的措施，一般首先考慮采用減少大干擾后功率差額的臨時措施。電力系統(tǒng)短路故障（橫向故障）包括三相對稱短路、單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路。后三者為不對稱故障，而電力系統(tǒng)斷相（縱向故障）包括斷一相、斷兩相的故障，也屬于不對稱故障。三、實驗內(nèi)容實驗接線方式為，發(fā)電機經(jīng)雙回輸電線路與無限大容量系統(tǒng)相接，短路故障點為第回線路中點。在作本實驗時，在實驗臺上通過對操作面板上通過短路選擇按鈕的組合可進行單相接地、兩相相間短路、兩相接地短路和三相短路共四種短路類型故障實驗。將原動機調(diào)速器和發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器均設為手動方式,實驗接線圖不變

23、,發(fā)電機并網(wǎng)以后,通過調(diào)速器的增(減)速按鈕調(diào)節(jié)發(fā)電機向電網(wǎng)的出力,測定不同短路故障時能保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行的發(fā)電機所能輸出的最大功率,并進行比較、分析不同短路類型對暫態(tài)穩(wěn)定的影響。實驗數(shù)據(jù)填入表 5.2中,將實驗結(jié)果與理論分析結(jié)果進行分析比較。Pmax為系統(tǒng)可以穩(wěn)定輸出的極限,注意觀察有功功率表的讀數(shù),當系統(tǒng)處于振蕩臨界狀態(tài)時,記錄有功功率表讀數(shù),最大電流讀數(shù)可以從YHB一Ill型微機保護裝置讀出，具體顯示為：GL-XXX三相過流值 GA-XXX A相過流值 GB-XXX B相過流值 GC-XXX C相過流值 微機保護裝置的整定值代碼如下： 01：過流保護動作延遲時間 02：重合閘動作延遲時間

24、03：過電流整定值 04：過流保護投切選擇 05: 重合閘投切選擇另外，短路時間TD由面板上“短路時間”繼電器整定。表5.1 整定參數(shù)值整定值代碼0102030405TD整定值0.5（s）/5.00(A)OnOff1.0 (s) 微機保護裝置的整定方法如下：按壓“畫面切換”按鈕，當數(shù)碼管顯示PA時，按壓觸摸按鈕“”或“一”輸入密碼，待密碼輸入后，按下按鍵“”，如果輸入密碼正確，就會進入整定值修改畫面。進入整定值修改畫面后，通過“”“”先選中整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇當保護時間（S）；通過“”“”選03整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“一”選擇當過電流保護值：通過“”“”選04整定項目

25、，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇當過電流保護投切ON；通過“”選 05整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇重合閘投切OFF。 表 5.2 不同短路類型下的極限功率實驗數(shù)據(jù)短路類型最大功角（o）極限功率Pmax（W）最大短路電流Imax(A)單相接地短路兩相相間短路兩相接地短路三相短路注：如該實驗作為設計性，除測定不同短路類型下的極限實驗數(shù)據(jù)外，還應考慮繼電保護的動作時限對暫態(tài)穩(wěn)定的影響，可以進行各種短路的極限切除時間實驗。表5.3 整定參數(shù)值整定值代碼0102030405TD整定值0.5/1.0/1.5（s）/3.00(A)OnOff4.0 (s)表 5.4 兩相相間短路的極限切除時間實驗數(shù)據(jù)

26、過流保護動作時間/s最大功角（o）極限功率Pmax(W)最大短路電流Imax(A)0.51.01.5四、實驗報告要求 1在實驗報告中，要求注明實驗臺號、運行方式。2整理不同短路類型下獲得實驗數(shù)據(jù)，說明不同短路類型對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響。3. 整理實驗數(shù)據(jù)，分析故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響。五、思考題1 什么叫電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定？2 提高靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的措施有哪些？ 3對失步處理的方法是什么？附 錄一 WDT-型電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺WDT-型電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺由發(fā)電機組、試驗操作臺、無窮大系統(tǒng)等三大部分組成。1發(fā)電機組它是由同在一個軸上的三相同步發(fā)電機（SN=2.5kVA，V

27、N=400V，nN），模擬原動機用的直流電動機（PN=2.2kW，VN=220V）以及測速裝置和功率角指示器組成。直流電動機、同步發(fā)電機經(jīng)彈性聯(lián)軸器對軸聯(lián)結(jié)后組裝在一個活動底盤上構(gòu)成可移動式機組。具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、移動輕便等優(yōu)點，機組的活動底盤有四個螺旋式支腳和三個橡皮輪，將支腳旋下即可開機實驗。2試驗操作臺 實驗操作臺是由輸電線路單元、微機線路保護單元、負荷調(diào)節(jié)和同期單元、儀表測量和短路故障模擬單元等組成。其中負荷調(diào)節(jié)和同期單元是由“TGS-04型微機調(diào)速裝置”、“WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器”、“HGWT-03微機準同期控制器”等微機型的自動裝置和其相對應的手動裝置組成。（1）輸電線路采

28、用雙回路遠距離輸電線路模型，每回線路分成兩段，并設置中間開關(guān)站，使發(fā)電機與系統(tǒng)之間可構(gòu)成四種不同聯(lián)絡阻抗，便于實驗分析比較。（2）“YHB-III型微機線路保護”裝置是專為實驗教學設計，具有過流選相跳閘、自動重合閘功能，備有事故記錄功能，有利于實驗分析。在實驗中可以觀測到線路重合閘對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響以及非全相運行狀況。（3）“TGS-04型微機調(diào)速裝置”是針對大、中專院校教學和科研而設計的，能做到最大限度地滿足教學科研靈活多變的需要。具有測量發(fā)電機轉(zhuǎn)速、測量電網(wǎng)頻率、測量系統(tǒng)功角、手動模擬調(diào)節(jié)、手動數(shù)字調(diào)節(jié)、微機自動調(diào)速以及過速保護等功能。（4）“WL-04B微機勵磁調(diào)節(jié)器”其勵磁方式可選擇

29、：它勵、自并勵2種；控制方式可選擇恒UF，恒IL，恒，恒Q等4種；設有定子過電壓保護和勵磁電流反時限延時過勵限制、最大勵磁電流瞬時限制、欠勵限制、伏赫限制等勵磁限制功能；設有按有功功率反饋的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）；勵磁調(diào)節(jié)器控制參數(shù)可在線修改，在線固化，靈活方便，并具有實驗錄波功能，可以記錄UF，IL，UL，P，Q，a等信號的時間響應曲線，供實驗分析用。（5）HGWT-03微機準同期控制裝置，它按恒定越前時間原理工作，主要特點如下：可選擇全自動準同期合閘；可選擇半自動準同期合閘；可測定斷路器的開關(guān)時間；可測定合閘誤差角；可改變頻差允許值，電壓差允許值，觀察不同整定值時的合閘效果；按定頻調(diào)寬原

30、理實現(xiàn)均頻均壓控制，自由整定均頻均壓脈沖寬度系數(shù)，自由整定均頻均壓脈沖周期；觀察不同整定值時的均壓均頻效果；可觀察合閘脈沖相對于三角波的位置，測定越前時間和越前角度；可自由整定越前（開關(guān)）時間；輸出合閘出口電平信號，供實驗錄波之用。（6）儀表測量和短路故障模擬單元由各種測量表計及其切換開關(guān)、各種帶燈操作按鈕和各種類型的短路故障操作等部分組成。實驗操作臺的“操作面板”上有模擬接線圖，操作按鈕與模擬接線圖中被操作的對象結(jié)合在一起，并用燈光顏色表示其工作狀態(tài)，具有直觀的效果。試驗數(shù)據(jù)可以通過測量儀表和LED數(shù)碼顯示得出，還可顯示出同步發(fā)電機功率角d、可控硅a角等量。同時可以通過數(shù)字存貯示波器，觀測到

31、發(fā)電機電壓、系統(tǒng)電壓、勵磁電壓以及準同期時的脈動電壓等電壓波形，甚至可以觀測各可控硅上的電壓波形以及各種控制的脈沖波形，還可以同時觀測到同步發(fā)電機短路時的電流、電壓波形等。3無窮大系統(tǒng)無窮大電源是由15kVA的自耦調(diào)壓器組成。通過調(diào)整自耦調(diào)壓器的電壓可以改變無窮大母線的電壓。試驗操作臺的“操作面板”上有模擬接線圖、操作按鈕和切換開關(guān)以及指示燈和測量儀表等。操作按鈕與模擬接線圖中被操作的對象結(jié)合在一起，并用燈光顏色表示其工作狀態(tài)，具有直觀的效果。紅色燈亮表示開關(guān)在合閘位置，綠色燈亮表示開關(guān)在分閘位置，試驗操作臺“臺體的平面布置示意圖”見附錄二。在試驗操作臺的“操作面板”左下方有一個“電源開關(guān)”（

32、開關(guān)對應的圖中符號為“QA”），此開關(guān)向整個臺體提供操作電源和動力電源，以及四臺微機裝置的工作電源，并給信號燈用直流24V穩(wěn)壓電源供電。因此，在下面敘述的各部分操作之前，都必須先投入“電源開關(guān)”（向上扳至ON），此時反映出各開關(guān)位置的綠色指示燈亮，同時四臺微機裝置上電、數(shù)碼管均能正確顯示；在結(jié)束試驗時，其它操作都正確完成之后，同樣必須斷開電源開關(guān)（向下扳至OFF）。4WDT-III綜合臺開停機操作步驟及注意事項(1) 開機步驟：1) 開機時首先合上電源開關(guān)，觀察所有的部件是否正常。即電源正常、顯示正常、各微機裝置自檢燈閃爍正常。2) 啟動原動機時應首先觀察微機調(diào)速裝置的“輸出零”指示燈亮，停機

33、指示燈亮。指針式多圈電位器指示零點鐘方向。按下勵磁調(diào)節(jié)裝置的滅磁按鈕滅磁燈亮。3) 合上原動機電源開關(guān)，聽到柜內(nèi)風機轉(zhuǎn)動聲正常、左側(cè)機組頻閃燈點亮、如不亮可撥動開關(guān)（開關(guān)撥動一個來回）。選擇調(diào)速器運行方式（請參照使用說明書）使機組達到額定轉(zhuǎn)速（1500轉(zhuǎn)）。4) 選擇線路合上對應的開關(guān)，紅燈合上、綠燈斷開。注意：不要合上發(fā)電機出口開關(guān)5) 選擇勵磁方式（請參照使用說明書），合上勵磁開關(guān)，松開滅磁按鈕觀察勵磁電流、勵磁電壓、發(fā)電機電壓表指示正常。6) 如需并網(wǎng)做試驗請參照使用說明書中的微機準同期裝置說明書。7) 注意：并網(wǎng)后有功功率不要為負。(2) 停機步驟：1) 首先觀察是否為并網(wǎng)運行。并網(wǎng)運

34、行時應首先按減速、減磁按紐使有功功率、無功功率為零，再斷開發(fā)電機出口開關(guān)。2) 按下滅磁按鈕，滅磁燈亮，勵磁電流、勵磁電壓、發(fā)電機電壓表無電流、電壓指示，斷開勵磁開關(guān)。3) 按下開停機按鈕，停機燈亮，機組慢慢停下。用模擬方式時，逆時針轉(zhuǎn)動電位器直到指針指示零點鐘方向，機組慢慢停下。4) 微機調(diào)速裝置“輸出零”指示燈亮后再斷開原動機開關(guān)，斷開所有線路開關(guān)，所有開關(guān)綠色燈亮后再斷開電源。(3) 注意事項：1) 發(fā)電機并網(wǎng)運行后不能斷開“原動機開關(guān)”或“勵磁開關(guān)”以免造成發(fā)電機大量進相而損壞設備。2) 發(fā)電機并網(wǎng)后不能按“停機”按鈕或“滅磁”按鈕。3) 如果用“手動”并網(wǎng)方式并網(wǎng)，并網(wǎng)后應退出“手動

35、”方式4) 做實驗時應時應注意以下表計：A原動機電壓表 小于220VB原動機電流表 小于14AC發(fā)電機電壓表 小于400VD發(fā)電機勵磁電流表 小于2AE發(fā)電機勵磁電壓表 小于40VF有功功率表 不能為負5) 各裝置上的測試孔都有獨立的參考地。使用示波器（一般示波器兩個測試筆共地，使用時應特別注意）時不能相互聯(lián)系。特別是勵磁裝置上的豎排測試孔與橫排測試孔不能相聯(lián)。6) 勵磁裝置如果人為造成參數(shù)混亂可以關(guān)機掉電，十秒鐘后重新合上電源此時參數(shù)會恢復默認值。附錄二 PS4G型電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗臺PS4G型電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗臺是將四臺WDT-型電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺的發(fā)電機組及其控制設備作為各個電

36、源單元組成一個可變環(huán)形網(wǎng)絡，如圖所示：圖1 多機系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖此電力系統(tǒng)主網(wǎng)按500KV電壓等級來模擬，MD母線為220KV電壓等級，每臺發(fā)電機按600MW機組來模擬，無窮大電源短路客量為6000MVA。 A站、B站相聯(lián)通過雙回400KM長距離線路將功率送入無窮大系統(tǒng)，也可將母聯(lián)斷開分別輸送功率。在距離100KM的中間站的母線MF經(jīng)聯(lián)絡變壓器與220KV母線MD相聯(lián),D站在輕負荷時向系統(tǒng)輸送功率,而當重負荷時則從系統(tǒng)吸收功率（當兩組大小不同的A，B負荷同時投入時）從而改變潮流方向。C站，一方面經(jīng)70KM短距離線路與B站相聯(lián)，另一方面與E站并聯(lián)經(jīng)200KM中距離線路與無窮大母線MG相聯(lián)，本站還有

37、地方負荷。 此電力網(wǎng)是具有多個節(jié)點的環(huán)形電力網(wǎng)，通過投切線路，能靈活的改變接線方式，如切除XLC線路，電力網(wǎng)則變成了一個輻射形網(wǎng)絡，如切除XLF線路，則 C站、 E站要經(jīng)過長距離線路向系統(tǒng)輸送功率，如 XLC、 XLF線路都斷開，則電力網(wǎng)變成了T型網(wǎng)絡等等。在不改變網(wǎng)絡主結(jié)構(gòu)前提下，通過分別改變發(fā)電機有功、無功來改變潮流的分布，可以通過投、切負荷改變電力網(wǎng)潮流的分布，也可以將雙回路線改為單回路線輸送來改變電力網(wǎng)潮流的分布，還可以調(diào)整無窮大母線電壓來改變電力網(wǎng)潮流的分布。在不同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)前提下，針對XLB線路的三相故障，可進行故障計算分析實驗，此時當線路故障時其兩端的線路開關(guān)QFC、QFF跳開（

38、開關(guān)跳閘時間可整定）。一、電氣設備的設計參數(shù)1、 同步發(fā)電機參數(shù)序號性能數(shù)據(jù)設計值1三相交流同步發(fā)電機容量(KVA)2.52定子額定電壓(V)4003定子額定電流(A)3.614功率因數(shù)(COS)0.85發(fā)電機轉(zhuǎn)速(r/min)15006定子線圈電阻(歐/相)3.2247磁極線圈電阻(歐姆)22.378定子線圈銅耗(瓦特)1359磁極線圈銅耗(瓦特)11010定子鐵耗(瓦特)9211轉(zhuǎn)子鐵耗(瓦特)13.512機械損耗(瓦特)74.513附加損耗(瓦特)1514總損耗(瓦特)44015效率()7816滿載勵磁電流(A)2.517滿載勵磁電壓(V)7018定子漏抗(標幺值)0.047719直軸同

39、步電抗(標幺值)1.520橫軸同步電抗(標幺值)0.705721直軸瞬時電抗(標幺值)0.14622橫軸瞬時電抗(標幺值)0.705723直軸次瞬時電抗(標幺值)0.14624橫軸次瞬時電抗(標幺值)0.72、輸電線路參數(shù) (、)XLC= （、）XLD=XLE= （、）XLF= （、）3、聯(lián)絡變壓器變壓器容量 =2.5KVA接線組別 /短路阻抗 =13%變比為380V、V、V4、模擬負荷LDA=（125+j95）LDB=160、（160+j105）、j105LDC=（120+j125）其中，LDB的參數(shù)可以三刀三擲刀閘倒換。二、測量系統(tǒng)的配置微機監(jiān)控臺對電力網(wǎng)絡的6條輸電線路，1臺變壓器，兩組負荷全部采用了微機型的PDM-820型三相多功能數(shù)字式電量表，此種電表能夠較為準確的反映監(jiān)控試驗臺的基本電量參數(shù)，也可以作為電力監(jiān)控的一部分，實現(xiàn)電量的采集和越界報警等功能，可以顯示支路的所有電氣量。 在XLA線路上，當功率從MA母線輪流向MF時，電量表PZA顯示正，反之顯示負。從測量系統(tǒng)中所標同名端可見各臺發(fā)電機向系統(tǒng)輸送電能時，線路上電量表顯示為正。在負