電力系統(tǒng)自動化實驗報告

1、電力系統(tǒng)自動化實驗報告實驗一 發(fā)電機組的啟動與運轉(zhuǎn)實驗實驗?zāi)康?了解微機調(diào)速裝置的工作原理和掌握其操作方法。熟悉發(fā)電機組中原動機（直流電動機）的基本特性。掌握發(fā)電機組起勵建壓，并網(wǎng)，解列和停機的操作。原理說明: 在本實驗平臺中，原動機采用直流電動機模擬工業(yè)現(xiàn)場的汽輪機或水輪機，調(diào)速系統(tǒng)用于調(diào)整原動機的轉(zhuǎn)速和輸出的有功功率，勵磁系統(tǒng)用于調(diào)整發(fā)電機電壓和輸出的無功功率。THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺輸電線路的具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：調(diào)速系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖： 勵磁系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖實驗內(nèi)容與步驟：1發(fā)電機組起勵建壓 先將實驗臺的電源插頭插入控制柜左側(cè)的大四芯插座（兩個大四芯插座可通用）。接著依

2、次打開控制柜的“總電源”、“三相電源”和“單相電源”的電源開關(guān)；再打開實驗臺的“三相電源”和“單相電源”開關(guān)。 將控制柜上的“原動機電源”開關(guān)旋到“開”的位置，此時，實驗臺上的“原動機啟動”光字牌點亮，同時，原動機的風(fēng)機開始運轉(zhuǎn)，發(fā)出“呼呼”的聲音。 按下THLWT-3 型微機調(diào)速裝置面板上的“自動/手動”鍵，選定“自動”方式，開機默認方式為“自動方式”。 按下THLWT-3 型微機調(diào)速裝置面板上的“啟動”鍵，此時，裝置上的增速燈閃爍，表示發(fā)電機組正在啟動。當(dāng)發(fā)電機組轉(zhuǎn)速上升到1500rpm 時，THLWT-3 型微機調(diào)速裝置面板上的增速燈熄滅，啟動完成。 當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速接近或略超過1500rp

3、m 時，可手動調(diào)整使轉(zhuǎn)速為1500rpm，即：按下THLWT-3 型微機調(diào)速裝置面板上的“自動/手動”鍵，選定“手動”方式，此時“手動”指示燈會被點亮。按下THLWT-3 型微機調(diào)速裝置面板上的“”鍵或“”鍵即可調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)速。 發(fā)電機起勵建壓有三種方式，可根據(jù)實驗要求選定。一是手動起勵建壓；一是常規(guī)起勵建壓；一是微機勵磁。發(fā)電機建壓后的值可由用戶設(shè)置，此處設(shè)定為發(fā)電機額定電壓400V，具體操作如下： 手動起勵建壓1) 選定“勵磁調(diào)節(jié)方式”和“勵磁電源”。將實驗臺上的“勵磁調(diào)節(jié)方式”旋鈕旋到“手動調(diào)壓”，“勵磁電源”旋鈕旋到 “他勵”。2) 打開勵磁電源。將控制柜上的“勵磁電源”打到“開”。3

4、) 建壓。調(diào)節(jié)實驗臺上的“手動調(diào)壓”旋鈕，逐漸增大，直到發(fā)電機電壓（線電壓）達到設(shè)定的發(fā)電機電壓。 常規(guī)勵磁起勵建壓1) 選定“勵磁方式”和“勵磁電源”。將實驗臺上的“勵磁方式”旋鈕旋到“常規(guī)控制”，“勵磁電源”旋鈕旋到 “自并勵”或“他勵”。2) 重復(fù)手動起勵建壓步驟3) 勵磁電源為“自并勵”時，需起勵才能使發(fā)電機建壓。先逐漸增大給定，可調(diào)節(jié)THLCL-2常規(guī)可控勵磁裝置面板上的“給定輸入”旋鈕，逐漸增大到3.5V 左右，按下THLCL-2 常規(guī)可控勵磁裝置面板上的“起勵”按鈕然后松開，可以看到控制柜上的“發(fā)電機勵磁電壓”表和“發(fā)電機勵磁電流“表的指針開始擺動，逐漸增大給定，直到發(fā)電機電壓達

5、到設(shè)定的發(fā)電機電壓。4) 勵磁電源為“他勵”時，無需起勵，直接建壓。逐漸增大給定，可調(diào)節(jié)THLCL-2 常規(guī)勵磁裝置面板上的“給定輸入”旋鈕，逐漸增大，直到發(fā)電機電壓達到設(shè)定的發(fā)電機電壓。 微機勵磁起勵建壓1) 選定“勵磁方式”和“勵磁電源”。將實驗臺上的“勵磁方式”旋鈕旋到“微機控制”，“勵磁電源”旋鈕旋到 “自并勵”或“他勵”。2) 檢查THLWL-3 微機勵磁裝置顯示菜單的“系統(tǒng)設(shè)置”的相關(guān)參數(shù)和設(shè)置。具體如下：“勵磁調(diào)節(jié)方式”設(shè)置為實驗要求的方式，此處為“恒Ug”?！昂鉛g 預(yù)定值”設(shè)置為設(shè)定的發(fā)電機電壓，此處為發(fā)電機額定電壓?！盁o功調(diào)差系數(shù)”設(shè)置為“+0”具體操作見THLWL 微機勵

6、磁裝置使用說明。3) 按下THLWL-3 微機勵磁裝置面板上的“啟動”鍵，發(fā)電機開始起勵建壓，直至THLWL-3微機勵磁裝置面板上的“增磁”指示燈熄滅，表示起勵建壓完成。2發(fā)電機組停機 減小發(fā)電機勵磁至0。 按下THLWT-3 微機調(diào)速器裝置面板上的“停止”鍵。 當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速減為0 時，將THLZD-2 電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜面板上的“勵磁電源”打到“關(guān)”，“原動機電源”打到“關(guān)”。3發(fā)電機組并網(wǎng) 首先投入無窮大系統(tǒng)，具體操作參見第一部分“無窮大系統(tǒng)”，將實驗臺上的“發(fā)電機運行方式”切至“并網(wǎng)”方式。打開控制柜的“總電源”、“三相電源”和“單相電源”的電源開關(guān)；再打開實驗臺的“三相電源”和“

7、單相電源”開關(guān)。 發(fā)電機與系統(tǒng)間的線路有“單回”和“雙回”可選。根據(jù)實驗要求選定一種，此處選“單回”。單回：斷路器QF1 和QF3（或者QF2、QF4 和QF6）處于“合閘”狀態(tài)，其他處斷路器處于“分閘”狀態(tài)；雙回：斷路器QF1、QF2、QF3、QF4 和QF6 處于“合閘”狀態(tài)，其他處斷路器處于“分閘”狀態(tài)。 合上斷路器QF7，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的手柄，逐漸增大輸出電壓，直到接近發(fā)電機電壓。 投入同期表。將實驗臺上的“同期表控制”旋鈕打到“投入”狀態(tài)。 發(fā)電機組并網(wǎng)有三種方式，可根據(jù)實驗要求選定。一是手動并網(wǎng)；一是半自動并網(wǎng)；一是自動并網(wǎng)。為了保證發(fā)電機在并網(wǎng)后不進相運行，并網(wǎng)前應(yīng)使發(fā)電機的頻率

8、和電壓略大于系統(tǒng)的頻率和電壓。手動并網(wǎng): 所謂“手動并網(wǎng)”，就是手動調(diào)整頻差和壓差，滿足條件后，手動操作并網(wǎng)斷路器實現(xiàn)并網(wǎng)。1) 選定“同期方式”。將實驗臺上的“同期方式”旋鈕旋到“手動”狀態(tài)。2) 觀測同期表的指針旋轉(zhuǎn)。同期時，以系統(tǒng)為基準，fg fs 時同期表的相角指針順時針旋轉(zhuǎn)，頻率指針轉(zhuǎn)到“+”的部分；UgUs 時壓差指針轉(zhuǎn)到“+”。反之相反。fg 和Ug 表示發(fā)電機頻率和電壓；fs 和Us 表示系統(tǒng)頻率和電壓。根據(jù)同期表指針的位置，手動調(diào)整發(fā)電機的頻率和電壓，直至頻率指針和壓差指針指向“0”位置。表示頻率差和壓差接近于“0”，此時相角指針轉(zhuǎn)動緩慢，當(dāng)相角指針轉(zhuǎn)至中央刻度時，表示相角差

9、為“0”，此時按下斷路器QF0 的“合閘”按鈕。完成手動并網(wǎng)。4發(fā)電機組發(fā)出有功和無功功率 調(diào)節(jié)勵磁裝置，調(diào)整發(fā)電機組發(fā)出的無功，使Q=0.75kVar，PF=0.8。具體操作： 手動勵磁：調(diào)節(jié)THLZD-2 電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺上的“手動調(diào)壓”旋鈕，逐步增大勵磁，直到達到要求的無功值。 常規(guī)勵磁：調(diào)節(jié)THLCL-2 常規(guī)可控勵磁裝置面板上的“給定輸入”旋鈕，逐步增大給定，直至達到要求的無功值 微機勵磁：多次按下THLWL-3 微機勵磁裝置面板上的“”鍵，逐步增大勵磁，直至達到要求的無功值。 調(diào)節(jié)調(diào)速器，調(diào)整發(fā)電機組發(fā)出的有功，具體操作：多次按下THLWT-3 微機調(diào)速裝置“+”鍵，逐步增

10、大發(fā)電機有功輸出，使P=1kW。5發(fā)電機組解列 將發(fā)電機組輸出的有功和無功減為0。具體操作： 多次按下THLWT-3 微機調(diào)速裝置“”鍵，逐步減少發(fā)電機有功輸出，直至有功接近0。 調(diào)節(jié)勵磁，減小無功。多次按下THLWL-3 微機勵磁裝置面板上的“”鍵，逐步減少發(fā)電機無功輸出，直至無功接近于0。備注：在調(diào)整過程中，注意不要讓發(fā)電機進相。 按下THLZD-2 電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺上的斷路器QF0 的“分閘”按鈕，將發(fā)電機組和系統(tǒng)解列。然后發(fā)電機停機，具體參照實驗內(nèi)容“發(fā)電機組停機”。實驗二 欠勵限制實驗一、實驗?zāi)康?掌握欠勵限制的作用、工作原理、特性曲線及其整定方法。2深入理解“V”形曲線和功

11、率圓圖，分析研究欠勵運行與機組穩(wěn)定的關(guān)系。二、原理說明欠勵限制的作用就是當(dāng)發(fā)電機處于進相運行時，將其最小勵磁值限制在發(fā)電機臨界失步穩(wěn)定 極限范圍內(nèi)，并且使最小勵磁值不致低于發(fā)電機進相運行時定子端部繞組及鐵芯部件的發(fā)熱允許范圍。自并勵方式勵磁的同步發(fā)電機，當(dāng)并列運行于容量不大而電壓波動較大的電網(wǎng)中，在電網(wǎng)電壓升高時（比如由于電力系統(tǒng)高壓線路空載運行，或無功補償電容在電力系統(tǒng)負荷低谷時未及時切除，造成系統(tǒng)無功過剩），自并勵勵磁系統(tǒng)由于電壓負反饋的調(diào)節(jié)作用，會自動使發(fā)電機勵磁電流大幅度降低。當(dāng)發(fā)電機勵磁電流小于某一定值時，其功率因數(shù)角將由滯后變?yōu)槌?，發(fā)電機自動帶上容性負載，即所謂“進相”運行，進入

12、“進相”的勵磁狀態(tài)稱為“欠勵”狀態(tài)。根據(jù)凸極同步發(fā)電機的功率方程式：式中： P發(fā)電機有功功率； Eq發(fā)電機空載電勢； Us系統(tǒng)電壓； 功角； XL線路電抗； Xd發(fā)電機縱軸同步電抗； Xq發(fā)電機橫軸同步電抗。發(fā)電機“V”形曲線 當(dāng)P、U、Xd、Xq、XL 確定后，勵磁電流減少，引起Eq 減少，必然導(dǎo)致功角 增大，當(dāng)90時，電機失步。發(fā)電機運行的P（有功）Q（無功）極限在電機理論中可由功角特性得出同步發(fā)電機的V 形曲線（圖3-2-6-1)或由功率圓圖來確定（圖3-2-6-2)。由“V”形曲線可知，發(fā)電機帶上不同的有功負載時，分別“進相”到不同程度后即失去穩(wěn)定。所以，當(dāng)發(fā)電機帶上某一有功功率時，為

13、保證發(fā)電機穩(wěn)定運行，其最小勵磁電流由“V”形曲線就可確定。發(fā)電機所帶有功負載越大，則允許“進相”的范圍就越小，即勵磁電流最小限制值越高。 最小勵磁限制和最大容性無功功率（或電流）限制是同一回事。因為在發(fā)電機并聯(lián)運行情況下，容性無功功率的增大是欠激勵磁電流減小的必然反應(yīng)，因此欠激勵磁電流的測量和最小勵磁電流的限制都可以通過容性無功功率來實現(xiàn)。保持靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的PQ 關(guān)系，可由發(fā)電機的功角特性和靜態(tài)穩(wěn)定特性的條件dP/d=0 來推導(dǎo)。從而可作出保證靜態(tài)穩(wěn)定極限下的凸極同步發(fā)電機的PQ 關(guān)系功率圓圖。 PQ 關(guān)系功率圓圖的半徑及圓心的參數(shù)見圖3-2-6-2 所示，圖中虛線為凸極機的PQ 曲線。

14、弧線的下方為發(fā)電機失步運行區(qū)。靜穩(wěn)定條件下的功率圓圖 顯然，為了保證機組有一定靜穩(wěn)定儲備和避免水輪發(fā)電機由于欠勵運行造成定子端部發(fā)熱，需要限制發(fā)電機的最小勵磁電流，也就是相應(yīng)地限制發(fā)電機的最大進相無功電流（或功率）。 當(dāng)電網(wǎng)電壓波動較大，而發(fā)電機容量相對較小，并且有靈敏的勵磁調(diào)節(jié)器時，甚至還可能發(fā)生因為電網(wǎng)電壓升高，該機自動強減而失磁或自同期并網(wǎng)時發(fā)生失磁，因此考慮這一因素，也有必要裝設(shè)欠勵限制電路。 對于自復(fù)勵的發(fā)電機，因有復(fù)勵分量，可以不裝設(shè)欠勵限制?？傊穭钕拗破鞯娜蝿?wù)就是確保在任何情況下，限制發(fā)電機的進相無功不超過允許范圍，當(dāng)進相無功超過允許范圍時，欠勵限制器將限制勵磁電流的減少。三

15、、實驗內(nèi)容與步驟 1合上控制柜上的所有電源開關(guān)；然后合上實驗臺上的所有電源開關(guān)。合閘順序：先總開關(guān)，后三相開關(guān)，再單相開關(guān)。 2選定實驗臺上面板的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機控制”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置。 3發(fā)電機組和系統(tǒng)間的線路采用單回線，使實驗臺上的線路開關(guān)QF1 和QF3 處于“合閘”狀態(tài), QF2，QF6，QF7，QF4 和QF5 處于“分閘”狀態(tài)。 4設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒Ug”；設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“恒Ug 預(yù)定值”為“300V”；具體操作見THLWL 微機勵磁裝置使用說明。5發(fā)電機組起勵建壓

16、（具體操作見第一章），使原動機轉(zhuǎn)速為1500rpm，發(fā)電機電壓為300V。6調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓為300V。7發(fā)電機組與系統(tǒng)并網(wǎng)。（具體操作見第一章）8設(shè)置微機勵磁裝置的低勵限制斜率,低勵磁限制截距。限制曲線按照公式Q=KdP/128-Kb。9調(diào)節(jié)有功功率輸出分別為0、50%和100%的額定負載。用減小勵磁電流（按下THLWL-3微機勵磁裝置面板上的“”鍵）的方法使發(fā)電機組進相運行，直到欠勵限制器動作（欠勵限制指示燈亮），記下此時的有功功率P 和無功功率Q 于表3-2-6-1 中；10根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出欠勵限制曲線P=f(Q)，并計算出該直線的斜率和截距。實驗三 調(diào)差實驗一、實驗?zāi)康?深入理解調(diào)差原理，

17、掌握改變發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性斜率的方法。2多臺機組在同一母線上并聯(lián)運行時，無功功率分配與無功調(diào)節(jié)特性的關(guān)系。3理解調(diào)差系數(shù)的涵義及其發(fā)電機外特性曲線。二、原理說明為了改變發(fā)電機外特性曲線，使并列運行的各臺機組之間合理分配無功負荷，或者為了維持系統(tǒng)某一點電壓恒定，在負荷變化時，要對電力網(wǎng)電壓損耗進行補償，因而設(shè)置了無功調(diào)差電路。常用的電流調(diào)差電路有兩種：一是取兩相電流信號；二是取單相電流信號。因為發(fā)電機輸出端電壓主要與負載電流的無功分量有關(guān)，故引入的電流信號滯后于相應(yīng)的電壓信號90。電流調(diào)差電路的工作原理：主要是利用電流信號在調(diào)差電阻R 上的壓降，迭加到測量電壓信號上去，從而使發(fā)電機的外特性陡度發(fā)

18、生變化。當(dāng)上述壓降疊加后使外特性陡度向右下方向傾斜時，為正調(diào)差特性，如圖3-2-8-1 曲線3，表現(xiàn)為負載無功電流增加時，端電壓下降，改變正調(diào)差系數(shù)（即直線陡度），可使并列運行機組之間按合理比例穩(wěn)定地分配無功負荷；如果將中間電流互感器ZTA 的極性反接，則使外特性陡度向右上方傾斜，為負調(diào)差特性，如圖3-2-8-1 曲線4，表現(xiàn)為負載無功電流增加時，端電壓上升，適用于電力系統(tǒng)要求某點電壓恒定、在負荷增加時需要補償線路和變壓器電壓損耗的特殊場合；當(dāng)調(diào)差電阻經(jīng)切換開關(guān)短接時，則調(diào)差電路基本不起作用，為自然調(diào)差，如圖3-2-8-1 曲線2。發(fā)電機外特性曲線如下：三、實驗內(nèi)容與步驟選擇“微機自并勵”或者

19、“微機他勵”勵磁方式，勵磁控制方式采用“恒Ug”。實驗步驟重復(fù)實驗六的步驟完成發(fā)電機組與系統(tǒng)并網(wǎng)。1零調(diào)差實驗 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“無功調(diào)差系數(shù)”為“0”。具體操作參見附錄三THLWL微機勵磁裝置使用說明。 降低系統(tǒng)電壓來增加發(fā)電機無功輸出?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)15kVA 自耦調(diào)壓器來降低系統(tǒng)電壓，記錄Ug 和Q 數(shù)值到表3-2-8-1，并在圖3-2-8-2 內(nèi)作出調(diào)節(jié)特性曲線。2正調(diào)差實驗 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“無功調(diào)差系數(shù)”為“5”。具體操作參見附錄三。 降低系統(tǒng)電壓來增加發(fā)電機無功輸出?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)15kVA 自耦調(diào)壓器來降低系統(tǒng)電壓，記錄Ug 和Q 數(shù)值到表3-2-8

20、-1，并在圖3-2-8-2 內(nèi)作出調(diào)節(jié)特性曲線。3負調(diào)差實驗 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“無功調(diào)差系數(shù)”為“-5”。具體操作參見附錄三。 降低系統(tǒng)電壓來增加發(fā)電機無功輸出?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)15kVA 自耦調(diào)壓器來降低系統(tǒng)電壓，記錄Ug 和Q 數(shù)值到表3-2-8-1，并在圖3-2-8-2 內(nèi)作出調(diào)節(jié)特性曲線。四、實驗報告1分析具有負調(diào)差特性的發(fā)電機能否在發(fā)電機電壓母線上并聯(lián)運行。實驗四 手動準同期并網(wǎng)實驗一、實驗?zāi)康?加深理解同步發(fā)電機準同期并列運行原理，掌握準同期并列條件。2掌握手動準同期的概念及并網(wǎng)操作方法，準同期并列裝置的分類和功能。3熟悉同步發(fā)電機手動準同期并列過程。二、原理說明在滿足

21、并列條件的情況下，只要控制得當(dāng)，采用準同期并列方法可使沖擊電流很小且對電網(wǎng)擾動甚微，故準同期并列方式是電力系統(tǒng)運行中的主要并列方式。準同期并列要求在合閘前通過調(diào)整待并發(fā)電機組的電壓和轉(zhuǎn)速，當(dāng)滿足電壓幅值和頻率條件后，根據(jù)“恒定越前時間原理”，由運行操作人員手動或由準同期控制器自動選擇合適時機發(fā)出合閘命令，這種并列操作的合閘沖擊電流一般很小，并且機組投入電力系統(tǒng)后能被迅速拉入同步。依并列操作的自動化程度，又可分為手動準同期、半自動準同期和全自動準同期三種方式。正弦整步電壓是不同頻率的兩正弦電壓之差，其幅值作周期性的正弦規(guī)律變化。它能反映發(fā)電機組與系統(tǒng)間的同步情況，如頻率差、相角差以及電壓幅值差。

22、線性整步電壓反映的是不同頻率的兩方波電壓間相角差的變化規(guī)律，其波形為三角波。它能反映電機組與系統(tǒng)間的頻率差和相角差，并且不受電壓幅值差的影響，因此得到廣泛應(yīng)用。手動準同期并列，應(yīng)在正弦整步電壓的最低點（相同點）時合閘，考慮到斷路器的固有合閘時間，實際發(fā)出合閘命令的時刻應(yīng)提前一個相應(yīng)的時間或角度。自動準同期并列，通常采用恒定越前時間原理工作，這個越前時間可按斷路器的合閘時間整定。準同期控制裝置根據(jù)給定的允許壓差和允許頻差，不斷地檢測準同期條件是否滿足，在不滿足要求時，閉鎖合閘并且發(fā)出均壓、均頻控制脈沖。當(dāng)所有條件均滿足時，在整定的越前時間送出合閘脈沖。三、實驗內(nèi)容與步驟選定實驗臺面板上的旋鈕開關(guān)

23、的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機勵磁”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置；將“同期方式”旋鈕開關(guān)打到“手動”位置。微機勵磁裝置設(shè)置為“恒Ug”控制方式。1發(fā)電機組起勵建壓，使n=1485 rpm；Ug390V。（操作步驟見第一章）將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時針旋至最小。按下QF7 合閘按鈕，觀察實驗臺上系統(tǒng)電壓表，順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕至顯示線電壓400V，然后按下QF1 和QF3 合閘按鈕。2在手動準同期方式下，發(fā)電機組的并列運行操作在這種情況下，要滿足并列條件，需要手動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi),相角差在零度前某一合適位置時，手動操作合閘按鈕進行合閘。 將實驗臺

24、上的“同期表控制”旋鈕打到“投入”狀態(tài)。投入模擬同期表。觀察模擬式同期表中，頻差和壓差指針的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度，以及和相角差指針的旋轉(zhuǎn)方向。 按下微機調(diào)速裝置上的“”鍵進行增頻，同期表的頻差指針接近于零；此時同期表的壓差指針也應(yīng)接近于零，否則，調(diào)節(jié)微機勵磁裝置。 觀察整步表上指針位置，當(dāng)相角差指針旋轉(zhuǎn)至接近0 度位置時（此時相差也滿足條件），手動按下QF0 合閘，合閘成功后，并網(wǎng)指示燈閃爍蜂鳴。觀察并記錄合閘時的沖擊電流。將并網(wǎng)前的初始條件調(diào)整為：發(fā)電機端電壓為410V， n=1515 rpm，重復(fù)以上實驗，注意觀察各種實驗現(xiàn)象。3在手動準同期方式下，偏離準同期并列條件，發(fā)電機組的并列運行操作

25、本實驗分別在單獨一種并列條件不滿足的情況下合閘，記錄功率表沖擊情況； 電壓差、相角差條件滿足，頻率差不滿足，在fgfs 和fgfs 時手動合閘，觀察并記錄實驗臺上有功功率表P 和無功功率表Q 指針偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度大小，分別填入表3-3-5-1；注意：頻率差不要大于0.5Hz。 頻率差、相角差條件滿足，電壓差不滿足，VgVs 和VgVs 時手動合閘，觀察并記錄實驗臺上有功功率表P 和無功功率表Q 指針偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度大小，分別填入表3-3-5-1;注意：電壓差不要大于額定電壓的10。 頻率差、電壓差條件滿足，相角差不滿足，順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)時手動合閘，觀察并記錄實驗臺上有功功率表P 和無

26、功功率表Q 指針偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度大小，分別填入表3-3-5-1。注意：相角差不要大于30。 發(fā)電機組的解列和停機。(見實驗一)。四、實驗報告1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，比較滿足同期并列條件與偏離準同期并列條件合閘時，對發(fā)電機組和系統(tǒng)并列時的影響。實驗五 半自動準同期并網(wǎng)實驗一、實驗?zāi)康?加深理解同步發(fā)電機準同期并列原理，掌握準同期并列條件。2掌握半自動準同期裝置的工作原理及使用方法。3熟悉同步發(fā)電機半自動準同期并列過程。二、原理說明為了使待并發(fā)電機組滿足并列條件，完成并列自動化的任務(wù)，自動準同期裝置需要滿足以下基本技術(shù)要求：1在頻差及電壓差均滿足要求時，自動準同期裝置應(yīng)在恒定越前時間瞬間發(fā)出合閘信號，使

27、斷路器在e=0 時閉合。2在頻差或電壓差有任一滿足要求時，或都不滿足要求時，雖然恒定越前時間到達，自動準同期裝置不發(fā)出合閘信號。3在完成上述兩項基本技術(shù)要求后，自動準同期裝置要具有均壓和均頻的功能。如果頻差滿足要求，是發(fā)電機的轉(zhuǎn)速引起的，此時自動準同期裝置要發(fā)出均頻脈沖，改變發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速。如果電壓差不滿足要求，是發(fā)電機的勵磁電流引起的，此時自動準同期裝置要發(fā)出均壓脈沖，改變發(fā)電機的勵磁電流的大小。同步發(fā)電機的自動準同期裝置按自動化程度可分為：半自動準同期并列裝置和自動準同期并列裝置。半自動準同期并列裝置沒有頻差調(diào)節(jié)和壓差調(diào)節(jié)功能。并列時，待并發(fā)電機的頻率和電壓由運行人員監(jiān)視和調(diào)整，當(dāng)頻率和電

28、壓都滿足并列條件時，并列裝置就在合適的時間發(fā)出合閘信號。它與手動并列的區(qū)別僅僅是合閘信號由該裝置經(jīng)判斷后自動發(fā)出，而不是由運行人員手動發(fā)出。三、實驗內(nèi)容與步驟選定實驗臺面板上的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機勵磁”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置；將“同期方式”旋鈕開關(guān)打到“半自動”位置。微機勵磁裝置設(shè)置為“恒Ug”控制方式；“手動”方式。1發(fā)電機組起勵建壓，使n=1480rpm；Ug=400V。2查看微機準同期的各整定項是否為附錄八中表4-8-2 的設(shè)置（出廠設(shè)置）。如果不符，則進行相關(guān)修改。然后，修改準同期裝置中的整定項：“自動調(diào)頻”：退出?！白詣诱{(diào)壓”：退出。

29、“自動合閘”：投入。注：QF0 合閘時間整定繼電器設(shè)置為td-（4060ms）。td 為微機準同期裝置的導(dǎo)前時間設(shè)置，出廠設(shè)置為100ms，所以時間繼電器設(shè)置為4060ms3在半自動準同期方式下，發(fā)電機組的并列運行操作在這種情況下，要滿足并列條件，需要手動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi),相角差在零度前某一合適位置時，微機準同期裝置控制合閘按鈕進行合閘。 觀察微機準同期裝置壓差閉鎖和升壓和降壓指示燈的變化情況。升壓指示燈亮，相應(yīng)操作微機勵磁裝置上的“”鍵進行升壓，直至“壓差閉鎖”燈熄滅；降壓指示燈亮，相應(yīng)操作微機勵磁裝置上的“”鍵進行降壓，直至“壓差閉鎖”燈熄滅。此調(diào)節(jié)過程中

30、，觀察并記錄觀察并記錄壓差減小過程中，模擬式同期表中，電壓平衡表指針的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度的大小的變化情況。 觀察微機準同期裝置頻差閉鎖和加速和減速指示燈的變化情況。加速指示燈亮，相應(yīng)操作微機調(diào)速裝置上的“”鍵進行增頻，直至“頻差閉鎖”燈熄滅；減速指示燈亮，相應(yīng)操作微機勵磁裝置的“”鍵進行減頻，直至“頻差閉鎖”燈熄滅。此調(diào)節(jié)過程中，觀察并記錄觀察并記錄頻差減小過程中，模擬式同期表中，頻差平衡表指針的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度的大小的變化，以及相位差指針旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度情況。 “壓差閉鎖”和“頻差閉鎖”燈熄滅，表示壓差、頻差均滿足條件，微機裝置自動判斷相差也滿足條件時，發(fā)出QF0 合閘命令，QF0 合閘

31、成功后，并網(wǎng)指示燈閃爍蜂鳴。觀察并記錄合閘時的沖擊電流。將并網(wǎng)前的初始條件調(diào)整為：發(fā)電機端電壓為410V， n=1515 rpm，重復(fù)以上實驗，注意觀察各種實驗現(xiàn)象。 發(fā)電機組的解列和停機。四、實驗報告1通過實驗過程，分析半自動準同期與手動準同期的異同點：實驗六 動準同期并網(wǎng)實驗一、實驗?zāi)康?加深理解同步發(fā)電機準同期并列原理，掌握準同期并列條件。2掌握自動準同期裝置的工作原理及使用方法。3熟悉同步發(fā)電機準同期并列過程。二、原理說明自動準同期并列裝置的原理框圖自動準同期并列裝置設(shè)置與半自動準同期并列裝置相比，增加了頻差調(diào)節(jié)和壓差調(diào)節(jié)功能，自動化程度大大提高。微機準同期裝置的均頻調(diào)節(jié)功能，主要實現(xiàn)

32、滑差方向的檢測以及調(diào)整脈沖展寬，向發(fā)電機組的調(diào)速機構(gòu)發(fā)出準確的調(diào)速信號，使發(fā)電機組與系統(tǒng)間盡快滿足允許并列的要求。微機準同期裝置的均壓調(diào)節(jié)功能，主要實現(xiàn)壓差方向的檢測以及調(diào)整脈沖展寬，向發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)發(fā)出準確的調(diào)壓信號，使發(fā)電機組與系統(tǒng)間盡快滿足允許并列的要求。此過程中要考慮勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù)，電壓升降平穩(wěn)后，再進行一次均壓控制，以使壓差達到較小的數(shù)值，更有利于平穩(wěn)地進行并列。三、實驗內(nèi)容與步驟選定實驗臺上面板的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機勵磁”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置；將“同期方式”旋鈕開關(guān)打到“自動”位置。微機勵磁裝置設(shè)置為“恒Ug”控制方式；“自

33、動”方式。1發(fā)電機組起勵建壓，使n=1480rpm；Ug=400V。（操作步驟見第一章）2查看微機準同期各整定項是否為附錄八中表4-8-2 的設(shè)置（出廠設(shè)置）。如果不符，則進行相關(guān)修改。然后，修改準同期裝置中的整定項：“自動調(diào)頻”：投入； “自動調(diào)壓”：投入?！白詣雍祥l”：投入。3在自動準同期方式下，發(fā)電機組的并列運行操作在這種情況下，要滿足并列條件，需要微機準同期裝置自動控制微機調(diào)速裝置和微機勵磁裝置，調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi)，相角差在零度前某一合適位置時，微機準同期裝置控制合閘按鈕進行合閘。 微機準同期裝置的其他整定項（導(dǎo)前時間整定、允許頻差、允許壓差）分別按表3

34、-3-7-1、3-3-7-2 和3-3-7-3 修改。注：QF0 合閘時間整定繼電器設(shè)置為td（4060ms）。td 為微機準同期裝置的導(dǎo)前時間設(shè)置。微機準同期裝置各整定項的設(shè)置方法可參考附錄四（微機準同期裝置使用說明）、實驗三（壓差、頻差和相差閉鎖與整定）等實驗內(nèi)容。 操作微機勵磁裝置上的增、減速鍵和微機勵磁裝置升、降壓鍵，Ug=410V，n=1515 rpm，待電機穩(wěn)定后，按下微機準同期裝置投入鍵。觀察微機準同期裝置當(dāng)“升速”或“降速”命令指示燈亮?xí)r，微機調(diào)速裝置上有什么反應(yīng)；當(dāng)“升壓”或“降壓”命令指示燈亮?xí)r，微機勵磁調(diào)節(jié)裝置上有什么反應(yīng)。微機準同期裝置“升壓”、“降壓”、“增速”、“減

35、速”命令指示燈亮?xí)r，觀察本記錄旋轉(zhuǎn)燈光整步表燈光的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度，以及發(fā)出命令時對應(yīng)的燈光的位置。微機準同期裝置壓差、頻差、相差閉鎖與“升壓”、“降壓”、“增速”、“減速”燈的對應(yīng)點亮關(guān)系，以及與旋轉(zhuǎn)燈光整步表燈光的位置。注：當(dāng)一次合閘過程完畢，微機準同期裝置會自動解除合閘命令，避免二次合閘 。此時若要再進行微機準同期并網(wǎng)，須按下“復(fù)位”按鈕。4發(fā)電機組的解列和停機。實驗七 勵磁調(diào)節(jié)器控制方式及其相互切換實驗一、實驗?zāi)康?了解微機勵磁調(diào)節(jié)器的幾種控制方式及其各自特點。 通過實驗理解勵磁調(diào)節(jié)器無擾動切換的重要性。二、原理說明勵磁調(diào)節(jié)器具有四種控制方式：恒發(fā)電機電壓Ug，恒勵磁電流Ie，恒給定

36、電壓UR 和恒無功Q。其中，恒UR 為開環(huán)控制，而恒Ug，恒Ie 和恒Q 三種控制方式均采用PID 控制，PID 控制原理框圖如圖2-3-1 所示，系統(tǒng)由PID 控制器和被控對象組成，PID 算法可表示為：e(t) = r(t) -c(t) 2-3-1u(t) = KPe(t) +1/TI e(t)dt +TD de(t)/ dt 2-3-2其中：u(t)調(diào)節(jié)計算的輸出； KP比例增益；TI積分常數(shù)； TD微分常數(shù)。因上述算法用于連續(xù)模擬控制，而此處采用采樣控制，故對上述兩個方程離散化，當(dāng)采樣周期T 很小時，用一階差分代替一階微分，用累加代替積分，則第n 次采樣的調(diào)節(jié)量為：u(n) = KPe

37、(n) +T /TI e(i) + TD /Te(n) - e(n -1)+ u0 2-3-3式中：u0偏差為0 時的初值。則第n-1 次采樣的調(diào)節(jié)量為：u(n -1) = KPe(n -1) +T /TI e(i) + TD /Te(n -1) - e(n - 2)+ u0 2-3-4每種控制方式對應(yīng)一套PID 參數(shù)（KP、KI 和KD），可根據(jù)要求設(shè)置，設(shè)置原則：比例系數(shù)加大，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，減小誤差，偏大，振蕩次數(shù)變多，調(diào)節(jié)時間加長，太大，系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定；積分系數(shù)加大，可提高系統(tǒng)的無差度，偏大，振蕩次數(shù)變多；微分系數(shù)加大，可使超調(diào)量減少，調(diào)節(jié)時間縮短，偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間加長。為

38、了保證各控制方式間能無擾動的切換，本裝置采用了增量型PID 算法。三、實驗準備：以下內(nèi)容均由THLWL-3 微機勵磁裝置完成，勵磁采用“它勵”；系統(tǒng)與發(fā)電機組間的線路采用雙回線。具體操作如下：合上控制柜上的所有電源開關(guān)；然后合上實驗臺上的所有電源開關(guān)。合閘順序：先總開關(guān)，后三相開關(guān)，再單相開關(guān)。 選定實驗臺面板上的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機控制”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置。 使實驗臺上的線路開關(guān)QF1，QF3，QF2，QF6，QF7 和QF4 處于“合閘”狀態(tài)，QF5處于“分閘”狀態(tài)。1恒Ug 方式 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“

39、恒Ug”，具體操作如下：進入主菜單，選定“系統(tǒng)設(shè)置”，接著按下“確認”鍵，進入子菜單，然后不斷按下“”鍵，翻頁找到子菜單“勵磁調(diào)節(jié)方式”，再次按下“確認”鍵。最后按下“”鍵，選擇“恒Ug”方式。 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“恒Ug 預(yù)定值”為“400V”，具體操作同上。 發(fā)電機組起勵建壓（操作見第一章），使原動機轉(zhuǎn)速為1500rmp，發(fā)電機電壓為額定電壓400V。 發(fā)電機組不并網(wǎng)，通過調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓的頻率，頻率變化在45Hz55Hz 之間，頻率數(shù)值可從THLWL-3 微機勵磁裝置讀取。具體操作：按下THLWT-3 微機調(diào)速裝置面板上的“”鍵或“”鍵來調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速。

40、從THLWL-3 微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、勵磁電流和給定電壓的數(shù)值并記錄到表表3-2-3-1序號發(fā)電機頻率fg（Hz）發(fā)電機低電壓Ug（V）勵磁電流Il（A）勵磁電壓Ug（V）147.0400.41.3473.98248.0401.61.2974.04349.0400.61.2414.10450.0400.21.1884.16551.0399.91.134.23652.0399.51.0954.28753.0400.21.0604.332恒Ie 方式 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒Ie”，具體操作同恒Ug 方式實驗步驟 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“恒Ie

41、預(yù)定值”為“1400mA”， 具體操作同恒Ug 方式實驗步驟。 重復(fù)恒Ug 方式實驗步驟、，從THLWL-3 微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、勵磁電流和給定電壓的數(shù)值并記錄于表3-2-3-2 中。表3-2-3-2 序號發(fā)電機頻率fg（Hz）發(fā)電機電壓Ug（V）勵磁電流Ie（A）勵磁電壓Ue（V）147.0401.11.3933.88248.0411.51.3863.89349.0420.81.3833.89450.0428.61.3293.89551.0437.11.3843.88652.0445.81.3813.88753.0455.61.3993.883恒UR 方式 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒UR”，具體操作同恒Ug 方式實驗步驟 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“恒UR 預(yù)定值”為“4760mV”， 具體操作同恒Ug 方式實驗步驟。 重復(fù)恒Ug 方式實驗