专业综合实验指导书分布式发电综合实验室.docx

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专业综合实验指导书分布式发电综合实验室

分布式发电综合实验室

《专业综合实验》指导书

长沙理工大学，电气与信息工程学院

2013年9月

§1分布式发电综合实验室情况介绍及整体演示实验（实验一）

§1-1实验目的

1、了解分布式发电综合实验室的模拟电力系统的总体结构，了解模拟电力系统中各变电站、配电站的屏柜分配及布置情况，熟悉模拟电力系统中的各个电气设备及其作用。

2、了解电气二次设备的配置情况及特点，熟悉分层分布式监控系统的监控方式及特点。

3、了解新型分布式发电电源的工作原理，了解分布式发电电源带负荷及并网的操作过程。

§1-2实验内容与步骤

§1-2-1分布式发电综合实验室情况介绍

（“分布式发电综合实验室情况介绍”见附件）

§1-2-2分布式发电电源投入及并网操作演示

1、风力发电及光伏发电基本电路流程：

风机并网器、光伏并网器的内部工作电源都取自各自的交流电网侧，即交流电网侧电源接入后，并网器才能开始工作。

光伏控制逆变器的内部工作电源取自直流蓄电池输入侧。

图1-1风力发电及光伏发电基本电路流程图

注：

双投刀闸一般打在交流并网侧。

由于光伏控制逆变器不具有并网功能，因此只有当确认实验室母线（配站7#屏母线）不带电时，才允许将双投刀闸打到交流负载侧，且当双投刀闸打到交流负载侧后，实验室母线（配站#7屏母线）上不允许再接入其他电源，此时母线上只允许接入负荷，带交流负载实验完毕后，一定要将双投刀闸打回交流并网侧。

实验室母线（配站#7屏母线）带电时，严禁将双投刀闸打到交流负载侧。

2、风、光发电并网步骤

（1）风力发电并网步骤

*投入步骤

（1）确认电网接入端母线有电压（即实验室配电7#屏母线有电压）；

（2）将配电箱左侧空开QF1（风电并网器的电网接入端开关）合上；

（3）合上配电箱中间空开QF2（风电并网器的风机输入端开关），断开配电箱右侧空开QF3（风电单独带负载开关）；

（4）打开手动刹车开关（风电并网器底部）；

（5）按下风电并网器底部的绿色开关按钮；

（6）若自然风力不够，则合上动力屏上的轴流风机空开。

*退出步骤：

（1）按风电并网器底部的绿色开关按钮（按钮抬起则退出）

（2）将配电箱左侧空开QF1（风电并网器的电网接入端开关）断开；

（3）断开动力屏上的轴流风机空开。

（2）风力发电带单独直流负载步骤

*投入步骤

1）合上配电箱右侧空开QF3（风电单独带负载开关），断开配电箱中间空开QF2（风电并网器的风机输入端开关）；

2）将风电控制器面板上开关打到“开”位置；

3）打开风电控制器背板上的直流负载空开；

4）若自然风力不够，则合上动力屏上的轴流风机空开。

*退出步骤：

1）将风电控制器面板上开关打到“关”位置；

2）合上配电箱中间空开QF2（风电并网器的风机输入端开关），断开配电箱右侧空开QF3（风电单独带负载开关）；

3）断开风电控制器背板上的直流负载空开；

4）断开动力屏上的轴流风机空开。

（3）风力发电带单独交流负载步骤

（由于风电控制器本身只带整流功能而不具备逆变功能，因此风力发电带交流负载必须利用光伏逆变控制器的逆变器功能，即风车发出的不稳定的交流电经风电控制器整成直流，再由光伏逆变控制器逆变成交流后送交流负载）

*投入步骤：

1）确认电网接入端母线无电压（即实验室配电7#屏母线无电压，即只带负载而无其他电源）；

2）合上配电箱右侧空开QF3（风电单独带负载开关），断开配电箱中间空开QF2（风电并网器的风机输入端开关），；

3）将风电控制器面板上开关打到“开”位置；

4）合上光伏控制逆变器面板上的“蓄电池空开”；

5）按下光伏控制逆变器面板上的“复位”按钮；

6）按下液晶显示屏右下侧的“OP”按键（即：

工作“OPRATION”按键）；

7）将光伏控制逆变器面板上的“逆变开关”打到“开”位置；

8）将光伏控制逆变器背板内侧的双投刀闸投到负载位置（向上打）；

9）再次确认电网接入端母线无电压（即实验室配电7#屏母线无电压，即只带负载而无其他电源）；

10）合上光伏控制逆变器面板上的“交流输出空开”。

11）若自然风力不够，则合上动力屏上的轴流风机空开。

*退出步骤：

1）将风电控制器面板上开关打到“关”位置；

2）合上配电箱中间空开QF2（风电并网器的风机输入端开关），断开配电箱右侧空开QF3（风电单独带负载开关）；

3）将光伏控制逆变器面板上的“逆变开关”打到“关”位置；

4）断开光伏控制逆变器面板上的“交流输出空开”；

5）将光伏控制逆变器背板内侧的双投刀闸投到并网位置（向下打）；

6）断开动力屏上的轴流风机空开。

（4）光伏发电并网步骤

（在光伏控制逆变器面板上的“蓄电池空开”及“光伏输入空开”合上的情况下进行。

经调试发现，光伏并网器必须在光伏控制逆变器面板上的“蓄电池空开”及“光伏输入空开”合上的情况下才能正常并网，但并网后，断开光伏控制逆变器面板上的“蓄电池空开”及“光伏输入空开”不影响并网器的正常工作）

*投入步骤：

1）确认电网接入端母线有电压（即实验室配电7#屏母线有电压）；

2）确认光伏控制逆变器背板内侧的双投刀闸投到并网位置（向下打）；

3）合上光伏并网器的电网空开；

4）合上光伏并网器的光伏输入空开。

（若光照强度不够，可能重复出现刚一并上就又断掉，从而产生连续的短时冲击而造成振动。

出现这种情况请退出并网）

*退出步骤：

1）断开光伏并网器的电网空开；

2）断开光伏并网器的光伏输入空开。

（5）光伏发电带单独交流负载步骤

*投入步骤

1）确认电网接入端母线无电压（即实验室配电7#屏母线无电压，即只带负载而无其他电源）；

2）合上光伏控制逆变器面板上的“蓄电池空开”；

3）将光伏控制逆变器面板上的“逆变开关”打到“开”位置；

4）按下光伏控制逆变器上的“复位”按钮；

5）合上光伏控制逆变器的光伏输入空开；

6）将光伏控制逆变器背板内侧的双投刀闸投到负载位置（向上打）；

7）合上光伏控制逆变器面板上的“交流输出空开”。

*退出步骤：

1）断开光伏控制逆变器面板上的“交流输出空开”；

2）将光伏控制逆变器背板内侧的双投刀闸投到并网位置（向下打）；

3）断开光伏控制逆变器的光伏输入空开；

4）将光伏控制逆变器面板上的“逆变开关”打到“关”位置；

5）断开光伏控制逆变器面板上的“蓄电池空开”；

§2变电站运行方式及倒闸操作实验（实验二）

§2-1实验目的

1、了解变电站运行方式及特点。

2、了解变电站中倒闸操作要求，熟悉倒闸操作票。

3、掌握倒闸操作过程。

§2-2变电站运行方式及特点与倒闸操作基本原则及操作票

§2-2-1变电站运行方式及特点

以系统中A变电站高压侧双母线带旁路的主接线的运行方式为例：

图2-1A站高压侧电气主接线图

1、双母线带电、母联断路器合上的运行方式

运行时，断路器和隔离开关500、501、502、503、504、505、506、5001、5002、5011、5013、5022、5023、5031、5033、5042、5043、5051、5053、5062、5063、51Y、52Y合上，其它断路器和隔离开关都断开。

无穷大系统支路、主变T2高压侧支路、线路1支路接至母线I；主变T1高压侧支路、负荷支路、线路3支路接至母线II；双母线通过母联断路器相连接，1TV用来测量母线I的电压，2TV用来测量母线II的电压。

这实际上是单母线分段的运行方式，为减小分段断路器中的传输功率应使接至两条母线线路的负荷功率大致相同。

这种运行方式的主要特点是任何一条母线或出线故障而断路器拒动（保护拒动或断路器拒动）时，保护动作跳开母线联络断路器和相应的变压器，只造成一条母线停电，然后通过倒闸操作可以在短时间内恢复对线路的供电（母线故障时可将故障母线的变压器、线路倒换至无故障母线上运行；线路故障时，在跳开故障线路断路器后，可以恢复该母线的运行）；任何一电源支路（如一台主变）因故障退出运行时，不会造成任何出线支路的停电。

为确保对重要用户的供电可靠性，可把向重要用户供电的双回路分别接至不同的母线上。

这种运行方式的主要缺点是，线路短路时短路电流大；负荷变动时，母线联络断路器中可能通过较大的功率。

2、双母线带电、母联断路器断开的运行方式

这种运行方式与双母线带电、母联断路器合上的运行方式相比较，其主要优点是出线短路时短路电流小；不存在母线间的传输功率，可以减小母线的功率损耗。

缺点是一条母线上的电源支路（如主变）故障退出时，将造成由该电源支路供电的母线上的出线支路的供电短时中断；电网采用单回线路运行时，对电力系统运行的稳定性有一定影响。

3、单母线运行方式

此种运行方式将所有的变压器和线路都接至同一母线上，而另一条母线则作为备用母线。

如将断路器和隔离开关501、502、503、504、505、506、5011、5013、5021、5023、5031、5033、5041、5043、5051、5053、5061、5063合上，其它断路器和隔离开关均断开，此时母线I为工作母线，母线II为备用母线。

此种运行方式的主要优点是任何一电源支路（如一台主变）因故障退出时，都不会中断任何出线支路的供电；其主要缺点是出线短路时短路电流大，母线故障或出线故障保护或断路器拒动时将造成出线的全部短时停电。

§2-2-2倒闸操作基本原则及操作票

1、倒闸操作基本原则

（1）在拉合闸时，必须用断路器接通或断开负荷电流及短路电流，绝对禁止用隔离开关切断负荷电流。

（2）在合闸时，应先从电源侧开始进行。

在检查断路器确在断开位置后，先合母线隔离开关，后合负荷侧隔离开关，再合上断路器。

这是因为在线路合闸送电时，有可能断路器在合闸位置未查出来，若先合线路侧隔离开关，后合母线侧隔离开关，则在合母线侧隔离开关时，就发生带负荷合隔离开关，隔离开关触头间产生强烈电弧，造成设备损坏，甚至引起母线短路，从而影响其它设备的安全运行。

如果先合母线侧隔离开关，后合线路侧隔离开关，虽同样是带负荷合隔离开关，但由于线路断路器继电保护动作，使它自动跳闸，隔离故障点，不致影响其它设备的安全运行。

同时，线路侧隔离开关检修较简单，且只需停一条线路。

而检修母线侧隔离开关时，必须停用母线，影响面大。

（3）在拉闸时，应先从负荷侧进行。

先拉开断路器，并检查确实已在断开位置时，再拉开负荷侧隔离开关，最后断开母线侧隔离开关。

（4）对两侧都有断路器的双绕组变压器送电时，应先合上电源侧断路器，再合负荷侧断路器。

停电时则相反

（5）在倒母线操作时，在确认母联断路器合上后应断开母联断路器的直流操作电源，防止倒闸操作过程中，带负荷拉隔离开关或误合隔离开关。

先合上一组隔离开关检查投入良好后，再断开另一组隔离开关。

2、操作票制度

（1）每张操作票只能填写一个操作任务，同一设备的停电和送电要分别填写操作票。

（2）设备代号要写双重名称（设备名称及编号）。

（3）操作票的制定由操作人填写，字迹要清楚工整，不准涂改，如有错字、漏字要修改时必须保证清晰并盖章，每页修改超过三字时需要重新填写。

填写操作票要求不漏项、不并项、不颠倒项、不后加项。

（4）操作票执行逐级审核制，操作人填写，监护人、班长审核，值长批准。

（5）制票时要做到三考虑六对照。

三考虑是：

①考虑操作中可能出现的问题，作好事故预想及出现异常时的处理方法；

②考虑运行方式改变后的安全经济性；

③考虑一次系统改变时对二次保护和自动装置的影响。

六对照是：

①写操作票前，操作人员应到现场检查设备实际所在的位置；

②对照模拟图实际运行系统进行写票；

③对照规程的要求内容进行写票；

④对照图纸，特别是二次回路展开图中一些控制连片及电压回路保险器等设备写票；

⑤对照参考操作票（有的电厂和变电所把一些主要电气设备正常停送电操作票制成后汇集成册，供值班人员写票时参考）写票；

⑥送电操作票要与停电操作票对照。

3、操作票的执行

（1）操作前，操作人和监护人应根据模拟图核对所填写的操作项目，并进行模拟操作，以核对操作票的正确性。

（2）操作人准备好操作用具及落实好安全措施。

（3）操作时，操作人在前，监护人在后，每一项操作应严格执行“四对照”，即对照设备名称、编号、位置和拉合方向。

（4）严格执行唱票制度，声音要宏量清楚，监护人唱票，操作人复诵、打手势，监护人认为正确后说：

“对、执行！

”，操作人才能进行操作，操作时还应注意仪表、信号是否正确。

（5）由操作人、监护人共同检查操作质量。

操作完一项后由操作人在操作票上划一个“√”记号（严禁操作完一起划记号或提前划记号），然后再进行下一项操作。

（6）操作中发生设备异常和有疑问时应中止操作，报告发令人查明原因后再继续操作。

（7）全部操作完成后，操作人、监护人共同向发令人汇报任务完成情况、操作质量及操作过程中出现的问题。

操作票盖“已执行”印章，并装订归档，同时作好有关技术记录，整理模拟图，使之附和现场实际。

（8）操作必须按操作票中的顺序依次进行，不得跳项、漏项，不得更改。

在特殊情况下需要更改时，必须得到发令人同意。

（9）执行完的操作票保存三个月，以备查考。

§2-3实验内容与步骤

§2-3-1实验室无穷大电源及系统中电气设备的投入及潮流情况观察

1、各站的电压监视投入：

（1）投入A站高压侧电压监视

①将A站1#屏无穷大支路侧TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换开关切换到“AB”

②将A站4#屏II母（2号工作母线）TV（右侧）的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换开关切换到“AB”

③将A站5#屏I母（1号工作母线）TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换开关切换到“AB”

④将A站8#屏线路L3支路侧TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换开关切换到“AB”

（2）投入A站低压侧电压监视

①将A站10#屏I母TV（左侧）的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换到“AB”

②将A站10#屏II母TV（右侧）的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示到“AB”

（3）投入B、C站电压监视

①将B站1#屏线路L1支路侧TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换开关切换到“AB”

②将B站1#屏母线TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换到“AB”

③将C站1#屏线路L2支路侧TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换到“AB”

④将C站1#屏母线TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换到“AB”

（4）投入配电站（5个）电压监视

①将配电站1#屏母线TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换到“AB”

②将配电站3#屏母线TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换到“AB”

③将配电站5#屏母线TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换到“AB”

④将配电站7#屏母线TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换到“AB”

⑤将配电站9#屏母线TV的一次隔离开关打到“合闸”位置，电压指示切换到“AB”

2、将A站高压侧各支路投入：

（1）投入A站1#屏无穷大电源支路（该支路接I母）

①确认无穷大支路侧电压表指示有电压（400V）。

②先合母线侧隔离开关（若该支路接I母，则合联接I母的隔离开关；若该支路接II母，则合联接II母的隔离开关），再合支路侧隔离开关。

③合该支路断路器。

④确认母线电压表指示有电压（若该支路接I母，则观察I母的电压表；若该支路接II母，则观察II母的电压表）。

（2）投入A站2#屏变压器T1高压侧支路（该支路接II母，操作步骤参看

（1））

（3）投入A站3#屏变压器T2高压侧支路（该支路接I母，操作步骤参看

（1））

（4）投入A站6#屏静止负荷Load1支路（该支路接II母，操作步骤参看

（1））

（5）投入A站7#屏线路L1支路（该支路接I母，操作步骤参看

（1））

（6）投入A站8#屏线路L3支路（该支路接II母，操作步骤参看

（1））

（7）投入A站4#屏母联支路

①合上母联断路器两侧的隔离开关。

②合上母联断路器。

。

③确认两条工作母线电压表指示都有电压。

3、将A站低压侧各支路投入：

（1）投入A站9#屏左侧线路L4支路（先合母线侧隔离开关，再合支路侧隔离开关，再合该支路断路器）

（2）投入A站9#屏右侧变压器T1低压侧支路（合闸顺序同

（1））

（3）投入A站11#屏左侧线路L5支路（合闸顺序同

（1））

（4）投入A站11#屏右侧变压器T2低压侧支路（合闸顺序同

（1））

（5）断开A站10#屏分段断路器（由于主变T1、T2高压侧已并联运行，因此低压侧不能再并联，否则将形成电磁环网，造成较大功率损耗）

4、将B、C站各支路投入：

（1）投入B站1#屏线路L1支路

（2）投入B站2#屏左侧线路L2支路

（3）投入B站2#屏右侧变压器T3高压侧支路

（4）投入C站1#屏线路L2支路

（5）投入C站2#屏左侧线路L3支路

（6）投入C站2#屏右侧变压器T4高压侧支路

5、将配电站（5个）各支路投入：

（1）投入配电站1#屏变压器T3低压侧支路

（2）投入配电站2#屏左侧静止负荷Load2支路

（3）投入配电站2#屏右侧试验负荷支路

（4）投入配电站3#屏变压器T4低压侧支路

（5）投入配电站4#屏左侧静止负荷Load3支路

（6）投入配电站4#屏右侧旋转负荷Motor1支路

（7）投入配电站5#屏线路L4支路

（8）投入配电站6#屏左侧变频机组负荷BPQ支路

（9）投入配电站6#屏右侧旋转负荷Motor2支路

（10）投入配电站7#屏线路L5支路

（11）投入配电站8#屏左侧线路负荷组L6-Load6支路

（12）投入配电站8#屏右侧旋转负荷Motor3支路

（13）投入配电站9#屏变压器T4中压侧支路

（14）投入配电站10#屏左侧静止负荷Load4支路

（15）投入配电站10#屏右侧静止负荷Load5支路

6、观察并记录各母线电压及各支路潮流

（1）按上述步骤投入无穷大电源及系统中电气设备后填写如下表格：

各母线（节点）电压：

测量节点名称

线电压值（V）

备注

A站高压侧I母线

A站高压侧II母线

A站高压侧无穷大支路出口端

A站高压侧线路3支路出口端

A站低压侧I母线

A站低压侧II母线

B站高压侧母线

B站高压侧线路1支路出口端

C站高压侧母线

C站高压侧线路2支路出口端

配站1母线（B站低压侧）

配站2母线（C站低压侧）

配站3母线

配站4母线

配站5母线（C站中压侧）

各支路潮流：

测量支路名称

电流（A）

有功（W）

无功（Var）

备注

A站高压侧无穷大电源支路

A站主变T1高压侧支路

A站主变T2高压侧支路

A站高压侧1#负荷箱支路

A站高压侧线路1支路

A站高压侧线路3支路

A站高压侧母联支路

A站低压侧线路4支路

A站主变T1低压侧支路

A站低压侧线路5支路

A站主变T2低压侧支路

A站低压侧分段支路

B站高压侧线路1支路

B站高压侧线路2支路

B站主变T3高压侧支路

C站高压侧线路2支路

C站高压侧线路3支路

C站主变T4高压侧支路

配站1主变T3低压侧支路

配站1的2#负荷箱支路

配站1试验负荷支路

配站2主变T4低压侧支路

配站2的3#负荷箱支路

配站2的1#电动机负荷支路

配站3线路4支路

配站3变频电机负荷支路

配站3的2#电动机负荷支路

配站4线路5支路

配站4线路6-6#负荷箱支路

配站4的3#电动机负荷支路

配站5主变T4中压侧支路

配站5的4#负荷箱支路

配站5的5#负荷箱支路

（2）将A站高压侧母联断路器断开运行，观察A站高压侧潮流变化情况并填写下表：

A站各支路潮流：

测量支路名称

电流（A）

有功（W）

无功（Var）

备注

A站高压侧无穷大电源支路

A站主变T1高压侧支路

A站主变T2高压侧支路

A站高压侧1#负荷箱支路

A站高压侧线路1支路

A站高压侧线路3支路

§2-3-2倒闸操作

以分布式发电综合实验室中A站电气主接线中的电气设备为倒闸操作对象，根据给出的条件及要求，预先编制倒闸操作票，并在实验室实际设备上完成倒闸操作。

图2-2A站电气主接线图

1、出线断路器检修的停、送电操作

出线断路器需检修，为保证出线不停电，用旁路断路器来代替出线断路器。

设A变电站高压侧的初始运行方式为：

双母线分开运行的方式，501（无穷大系统）、503（变压器T2）、505（线路1）接于母线I；502（变压器T1）、504（负荷）、506（线路3）接于母线II；母线联络断路器500断开。

自行编写检修出线断路器504的倒闸操作票及检修完毕恢复运行的倒闸操作票，并执行相应的倒闸操作（参考下面给出的检修505的倒闸操作票）。

*检修505倒闸操作参考：

设A变电站高压侧的初始运行方式为：

I母运行、II母备用方式，501（无穷大系统）、503（变压器T2）、505（线路1）、502（变压器T1）、504（负荷）、506（线路3）皆接于母线I；母线联络断路器500断开。

以下是检修出线断路器505及检修完毕恢复运行的倒闸操作参考操作票：

操作票（实际系统）编号1

20年月日；开始时分；结束时分

操作任务：

A站线路1断路器505检修，线路不停电，用旁母代路操作票

√

顺序

操作内容

时间

（1）

*放上旁母电压互感器3TV二次熔断器

（2）

合上隔离开关53Y，检查确在合闸位置

（3）

*对旁路母线进行外部检查

（4）

*调整旁母断路器507保护定值为最灵敏、时限最小，并投入保护，退出其重合闸

（5）

检查旁母断路器507、隔离开关5072确在断开位置

（6）

依次合上隔离开关5071、5073，并检查确在合闸位置

（7）

合上旁母断路器507，检查确在合闸位置

（8）

向旁路母线充电5分钟，检查旁母充电正常（电压指示正常）

（9）

拉开旁母断路器507，检查确在断开位置

（10）

*按线路1断路器505调整旁母断路器507保护定值及时限

（11）

检查隔离开关5014、5024、5034、5044、5064确在断开位置

（12）

合上隔离开关5054（向旁路母线再充电），检查确在合闸位置

（13）

合上旁母断路器507，查有电流指示并检查确在合闸位置

（14）

拉开出线断路器505，查无电流指示并检查确在断开位置