電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)

---電氣系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)（下）電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)０嫒蝿?wù)編號(hào) 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解電力系統(tǒng)自動(dòng)化的遙測(cè)，遙信，遙控，遙調(diào)等功能。2．了解電力系統(tǒng)調(diào)度的自動(dòng)化。、原理與說明電力系統(tǒng)是由許多發(fā)電廠，輸電線路和各種形式的負(fù)荷組成的。由于元件數(shù)量大，接線復(fù)雜，因而大大地增加了分析計(jì)算的復(fù)雜性。作為電力系統(tǒng)的調(diào)度和通信中心擔(dān)負(fù)著整個(gè)電力網(wǎng)的調(diào)度任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。“P-S5G型電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)”相當(dāng)于電力系統(tǒng)的調(diào)度和通信中心。針對(duì)五個(gè)發(fā)電廠的安全、合理分配和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度，針對(duì)電力網(wǎng)的有功功率進(jìn)行頻率調(diào)整，針對(duì)電力網(wǎng)的無功功率的合理補(bǔ)償和分配進(jìn)行電壓調(diào)整。微機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)電力網(wǎng)的輸電線路、聯(lián)絡(luò)變壓器、負(fù)荷全采用了微機(jī)型的標(biāo)準(zhǔn)電力監(jiān)測(cè)儀，可以現(xiàn)地顯示各支路的所有電氣量。開關(guān)量的輸入、輸出則通過可編程控制器來實(shí)現(xiàn)控制，并且各監(jiān)測(cè)儀和PLC通過RS-485通信口與上位機(jī)相聯(lián)，實(shí)時(shí)顯示電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。所有常規(guī)監(jiān)視和操作除在現(xiàn)地進(jìn)行外，均可以在遠(yuǎn)方的監(jiān)控系統(tǒng)上完成，計(jì)算機(jī)屏幕顯示整個(gè)電力系統(tǒng)的主接線的開關(guān)狀態(tài)和潮流分布，通過畫面切換可以顯示每臺(tái)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況，包括勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓、通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊，可遠(yuǎn)方投、切線路或負(fù)荷，還可以通過鼠標(biāo)的操作增、減有功或無功功率，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能。運(yùn)行中可以打印實(shí)驗(yàn)接線圖、潮流分布圖、報(bào)警信息、數(shù)據(jù)表格以及歷史記錄等。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法． 電力網(wǎng)的電壓和功率分布實(shí)驗(yàn)。電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率調(diào)整實(shí)驗(yàn)。電力系統(tǒng)無功功率平衡和電壓調(diào)整實(shí)驗(yàn)。同學(xué)們自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，擬定實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求． 電力系統(tǒng)的調(diào)度自動(dòng)化常用的通信協(xié)議或規(guī)約有哪幾種 ?詳細(xì)說明各種實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟。比較各項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析其產(chǎn)生的原因。五、思考題． 電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償有哪些措施？為了保證電壓質(zhì)量采取了哪些調(diào)壓手段？何為發(fā)電機(jī)的一次調(diào)頻、二次調(diào)頻？電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本要求是什么？復(fù)雜電力系統(tǒng)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解和掌握對(duì)稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各種運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)值變化范圍。.理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)分析，掌握電力系統(tǒng)潮流分布的概念。.加深對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定內(nèi)容的理解，使課堂理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。、原理與說明現(xiàn)代電力系統(tǒng)電壓等級(jí)越來越高，系統(tǒng)容量越來越大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。僅用單機(jī)對(duì)無窮大系統(tǒng)模型來研究電力系統(tǒng)，不能全面反映電力系統(tǒng)物理特性，如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化，潮流分布，多臺(tái)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行等等?！癙-5G型電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)”是將五臺(tái)“WDT田C型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”的發(fā)電機(jī)組及其控制設(shè)備作為各個(gè)電源單元組成一個(gè)可變環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示：圖4多機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖此電力系統(tǒng)主網(wǎng)按 500kV電壓等級(jí)來模擬， MD母線為220kV電壓等級(jí)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)按 600MW機(jī)組來模擬，無窮大電源短路容量為6000MVA。A站、B站相聯(lián)通過雙回400km長(zhǎng)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(luò)變壓器與220kV母線MD相聯(lián)，D站在輕負(fù)荷時(shí)向系統(tǒng)輸送功率，而當(dāng)重負(fù)荷時(shí)則從系統(tǒng)吸收功率（當(dāng)兩組大小不同的A，B負(fù)荷同時(shí)投入時(shí)）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)，本站還有地方負(fù)荷。此電力網(wǎng)是具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)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(gè)輻射形網(wǎng)絡(luò)，如切除XLF線路，則C站、E站要經(jīng)過長(zhǎng)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(luò)等等。在不改變網(wǎng)絡(luò)主結(jié)構(gòu)前提下，通過分別改變發(fā)電機(jī)有功、無功來改變潮流的分布，可以通過投、切負(fù)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(luò)結(jié)構(gòu)前提下，針對(duì) XLB線路的三相故障，可進(jìn)行故障計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)，此時(shí)當(dāng)線路故障時(shí)其兩端的線路開關(guān) QFC、QFF跳開（開關(guān)跳閘時(shí)間可整定）。

三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與方法.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化對(duì)系統(tǒng)潮流的影響在相同的運(yùn)行條件下，即各發(fā)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)保持不變，改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，觀察并記錄系統(tǒng)中運(yùn)行參數(shù)的變化，并將結(jié)果加以比較和分析。表7-1表7-1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化、乙刖G-AG-BG-CG-DG-EMCMDUIPQCOS-QFAQFCQFDQFGQFHQFIQFJUIPQCOS-

表7-2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化后G-AG-BG-CG-DG-EMCMDUIPQCOS-AQFAQFCQFDQFGQFHQFIQFJUIPQCOS-.投、切負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)潮流的影響在相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下各發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸送一定負(fù)荷，投入各地方負(fù)荷LDa、LDb和LDc。觀察并記錄系統(tǒng)中運(yùn)行參數(shù)的變化并將結(jié)果加以分析和比較。表7-3表7-3投地方負(fù)荷前G-AG-BG-CG-DG-EMCMDUIPQcos-

QFAQFCQFDQFGQFHQFIQFJUIPQCOS-表7-4 投地方負(fù)荷后\G-AG-BG-CG-DG-EMCMDUIPQCOS-\QFAQFCQFDQFGQFHQFIQFJUIPQCOS-注：LDa負(fù)荷的性質(zhì)可以通過臺(tái)后三刀三擲開關(guān)切換。即純電阻負(fù)荷，感性負(fù)荷，純電感負(fù)荷。3．短路對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響同學(xué)們自己設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)以及切除故障線路的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，分析比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果。注意：在此多機(jī)電力系統(tǒng)中，三相短路時(shí)故障電流很大，故線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定在0.1?0.3秒以內(nèi)。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求． 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析比較網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化和地方負(fù)荷投，切對(duì)潮流分布的影響，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析． 通過實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象，說明提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性作用機(jī)理。五、思考題． 影響電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的因素有哪些？． 如何提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性？． 提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定的措施有哪些？變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用普及，繼電保護(hù)二次系統(tǒng)的自動(dòng)化水平得到不斷提高。許多由人工處理的模擬信息轉(zhuǎn)化為大量的數(shù)字信息，通過綜合分析數(shù)據(jù)，進(jìn)一步保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。了解變電站保護(hù)的基本配置（變壓器保護(hù)與出線保護(hù)）變電站繼電保護(hù)的作用如下:變配電站繼電保護(hù)能夠在變配電站運(yùn)行過程中發(fā)生故障 ,），迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報(bào)警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 。變電站繼電保護(hù)的基本工作原理 :變配電站繼電保護(hù)是根據(jù)變配電站運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、等現(xiàn)象超過繼電保護(hù)的整定值（給定值）或超限值后，在整定時(shí)間內(nèi)，有選擇的發(fā)出跳閘命令或報(bào)警信號(hào)。變電站繼電保護(hù)按保護(hù)性質(zhì)分類（1）電流速斷保護(hù)（2）電流延時(shí)速斷保護(hù)（3）過電流保護(hù)（4）過電壓保護(hù)（5）低電壓保護(hù)（6）低周波減載（7）單相接地保護(hù)（8）差動(dòng)保護(hù)（9）距離保護(hù)（10）方向保護(hù)（11）高頻保護(hù)（12）過負(fù)荷（13）瓦斯保護(hù)（14）溫度保護(hù)（15）主保護(hù)（16）后備保護(hù)（17）輔助保護(hù)（18）互感器二次線路斷線報(bào)警19）跳閘回路斷線20）自動(dòng)重合閘21）備用電源互投22）同期并列與解列變電站繼電保護(hù)按被保護(hù)對(duì)象分類（1）發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)有定子繞組相間短路，定子繞組接地，定子繞組匝間短路，發(fā)電機(jī)外部短路，對(duì)稱過負(fù)荷，定子繞組過電壓，勵(lì)磁回路一點(diǎn)及兩點(diǎn)接地，失磁故障等。出口方式為停機(jī)，解列，縮小故障影響范圍和發(fā)出信號(hào)。（2）電力變壓器保護(hù)電力變壓器保護(hù)有繞組及其引出線相間短路，中性點(diǎn)直接接地側(cè)單相短路，繞組匝間短路，外部短路引起的過電流，中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點(diǎn)過電壓、過負(fù)荷，油面降低，變壓器溫度升高，油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。（3）線路保護(hù)線路保護(hù)根據(jù)電壓等級(jí)不同，電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式不同，輸電線路以及電纜或架空線長(zhǎng)度不同，分別有：相間短路、單相接地短路、單相接地、過負(fù)荷等。（4）母線保護(hù)發(fā)電廠和重要變電所的母線應(yīng)裝設(shè)專用母線保護(hù)(5)電力電容器保護(hù)電力電容器有電容器內(nèi)部故障及其引出線短路，電容器組和斷路器之間連接線短路，電容器組中某一故障電容切除后引起的過電壓、電容器組過電壓，所連接的母線失壓。(6)高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)高壓電動(dòng)機(jī)有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過負(fù)荷、定子繞組低電壓、同步電動(dòng)機(jī)失步、同步電動(dòng)機(jī)失磁、同步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)非同步?jīng)_擊電流。

根據(jù)以往所學(xué)過并掌握的知識(shí)自己搭建一個(gè)基本的變電站保護(hù)電路（變壓器保護(hù)與出線保護(hù)）進(jìn)行分析研討（如下圖）t1森聾也咯門上y埠編電總不光口號(hào)(ZX25-WL5Uk￥高用電?￥JV32--Jt>X5ft。0)中

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09-一S?-I2W/MgWk*]*Skf10k￥/山電?! ■?開黃，JN-w*g-QSSS"MLEZJ-IO" 啤舒3富用受5ONJ4-10ink*他a*壓■弼，■艷，4■■■?IXG^1>要求：哪里發(fā)生故障必須由相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，而不應(yīng)出現(xiàn)拒跳或越級(jí)跳閘的現(xiàn)象造成事故擴(kuò)大的重大后果實(shí)驗(yàn)要求:1.設(shè)計(jì)保護(hù)原理接線圖：（包括監(jiān)視表計(jì)的位置）2對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析上滸文名乂春電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬設(shè)計(jì)任務(wù)書所屬課程：課程代碼： 面向?qū)I(yè)：電氣系統(tǒng)自動(dòng)化學(xué)院（系）：電氣工程系實(shí)驗(yàn)室：電氣工程實(shí)驗(yàn)中心 代號(hào):一、設(shè)計(jì)目的電力系統(tǒng)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)以電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬基本原理為依據(jù)，主要研究電力系統(tǒng)運(yùn)行中的物理特性，能準(zhǔn)確地再現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行中所由現(xiàn)的各種現(xiàn)象，以便本專業(yè)學(xué)生直觀地了解電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本規(guī)律，掌握原型參數(shù)與模型參數(shù)之間的折算理論 ，通過課堂講授、實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)使大四學(xué)生運(yùn)用以往所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)在此得到充分全面地施展與應(yīng)用。設(shè)計(jì)內(nèi)容1）原、模型系統(tǒng)之間等值參數(shù)的建立并校驗(yàn)誤差r快,」以、1_r-、.r.2）原、模型系統(tǒng)之間潮流計(jì)算并校驗(yàn)誤差三、設(shè)計(jì)目標(biāo)按如下表格完成設(shè)計(jì)的最終目的類別地點(diǎn)參數(shù)'、、.原型模型誤差發(fā)電機(jī)側(cè)PQU6變壓器側(cè)PQU6PQ

系統(tǒng)側(cè)U6四、實(shí)驗(yàn)原理及原始計(jì)算數(shù)據(jù)、 所應(yīng)用的公式（如公式下標(biāo)不清楚口」‘亙接用文字說明）五、計(jì)算過程六、對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果分析討論：七、原、模型參數(shù)1原型電力系統(tǒng)一些參數(shù)1.G發(fā)電機(jī)QFS—300S—353兆伏安，V=18千伏，1=11320安，COS=0.85,Xd=2.264,Xd'=0.269 Xd”=0.199,T變壓器SSP—360000/220,Se=360兆伏安，Yo/A11V=236組X2.5%/18千伏，Uk%=13.55,小后1259.1千瓦,4o=203.5千瓦，Io%=0.319L輸電線路LLJJQ—400壹百公里阻抗r=8Q,x=41Q,b=280%xp-6S動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室匹配的設(shè)備.模擬發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)： se=15KVA,ue=230V, △接法，xd=1.67T'do=1.8".模擬變壓器： 三臺(tái)單相5KVA構(gòu)成一組三相15KVA變壓器（參數(shù)可調(diào)）△Pk=96瓦小。=97.2瓦Io%=1.688.模擬