电力系统稳态分析实验指导书Word下载.docx
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4.3实验内容与步骤20
实验一单机－无穷大系统稳态运行方式实验
1.1实验目的
1．熟悉远距离输电的线路基本结构和参数的测试方法。
2．掌握对称稳定工况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围。
3．掌握输电系统稳态不对称运行的条件、参数和不对称运行对发电机的影响等。
1.2原理说明
单机－无穷大系统模型，是简单电力系统分析的最基本，最主要的研究对象。
本实验平台建立的是一种物理模型，如下图1-1所示。
图1-1单机－无穷大系统示意图
发电机组的原动机采用国标直流电动机模拟，但其特性与电厂的大型原动机并不相似。
发电机组并网运行后，输出有功功率的大小可以通过调节直流电动机的电枢电压来调节（具体操作必须严格按照调速器的正确安全操作步骤进行！
可参考《微机调速装置基本操作实验》）。
发电机组的三相同步发电机采用的是工业现场标准的小型发电机，参数与大型同步发电机不相似，但可将其看作一种具有特殊参数的电力系统发电机。
实验平台给发电机提供了三种典型的励磁系统：
手动励磁、常规励磁和微机励磁系统，可以通过实验台的转换开关切换（具体操作必须严格按照励磁调节装置的正确安全操作步骤进行！
实验平台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。
“无穷大系统”采用大功率三相自耦调压器，三相自耦调压器的容量远大于发电机的容量，可近似看作无穷大电源，并且通过调压器可以方便的模拟系统电压的波动。
实验平台提供的测量仪表可以方便的测量（电压，电流，功率，功率因数，频率）并可通过切换开关显示受端和送端的P，Q，cosΦ。
发电机组装设了功角测量装置，通过频闪灯可以直观，清晰的观测功角（使用前请仔细阅读附录一“功角指示装置原理说明”，注：
由于功角指示的指针相对于频闪灯的发光静止，但实际是在高速运转，切勿用手触摸！
），还可通过微机调速装置测来测量功角。
1.3实验内容与步骤
开电源前，调整实验台上的切换开关的位置，确保三个电压指示为同一相电压或线电压；
发电机运行方式为并网运行；
发电机励磁方式为常规励磁，他励；
并网方式选择手动同期。
1．单、双回路稳态对称运行实验
1）发电机组自动准同期并网操作
输电线路选择XL2和XL4（即QF2和QF4合闸），系统侧电压US=300V，发电机组启机，建压，通过可控线路单回路并网输电。
2）调节调速装置的增、减速键，调整发电机有功功率；
调节常规励磁装置给定，改变发电机的电压，调整发电机无功功率，使输电系统处于不同的运行状态，为了方便实验数据的分析和比较，在调节过程中，保持cosΦ=0.8US=300V不变。
观察并记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析和比较运行状态不同时，运行参数（电压损耗、电压降落、沿线电压变化、无功功率的方向等）变化的特点及数值范围，记录数据于表1-1中。
注：
在调节功率过程中发电机组一旦出现失步问题，立即进行以下操作，使发电机恢复同步运行状态：
操作微机调速装置上的“－”减速键，减少有功功率；
增加常规励磁给定，提高发电机电势；
单回路切换成双回路。
3）低发电机转速，并调节励磁，使得发电机发出的有功功率和无功功率接近于0，此时投入XL1和XL3（即QF1和QF3合闸），重复步骤
（2），并将数据记录在表1-1中。
4）发电机组的解列和停机
保持发电机组的P=0，Q=0，此时按下QF0分闸按钮，再按下控制柜上的灭磁按钮，按下微机调速装置的停止键，转速减小到0时，关闭原动机电源。
5）实验台和控制柜设备的断电操作
依次断开实验台的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”以及控制柜的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”（空气开关向下扳至OFF）。
表1-1COSΦ=0.8US=300VP：
kWQ：
kVarU：
VI：
A
参数
线路结构
P1
Q1
P2
Q2
I
US
Usw
ΔU
ΔP
ΔQ
单回路
0.5
1
1.5
双回路
2
P1，Q1－送端功率；
P2，Q2－受端功率；
I－相平均电流；
Usw－中间站电压
ΔU－电压损耗；
ΔP－有功损耗；
ΔQ－无功方向
2．单回路稳态非全相运行实验
输送单回路稳态对称运行时相同的功率，此时设置发电机出口非全相运行（断开一相），观察并记录运行状态和参数变化情况。
⑴发电机组自动准同期并网操作
实验步骤同实验内容⒈
⑵单回路稳态非全相运行
①微机保护定值整定：
电流Ⅱ段“投入”，整定动作电流为2倍稳态运行时的动作电流，动作时间0.5秒，重合闸时间10秒；
其它保护均退出。
②操作短路故障设置按钮，设置单相接地短路故障，设置短路持续时间为5秒。
③将短路故障投入，此时微机保护切除故障相，准备重合闸，即只有一回线路的两相在运行。
观察此状态下的三相电流、电压值，记录在表1-2中，将实验结果与实验1进行比较；
（备注：
由于实验台的有功功率表和无功功率表只能测量三相平衡状态下的有功功率和无功功率值，所以在非全相运行状态下，有功功率和无功功率值应从微机励磁装置中读出）。
④断相运行10秒后，重合闸成功，系统恢复到单回路稳态运行状态。
表1-2COSΦ=0.8US=300VP：
运行状态
UA
UB
UC
IA
IB
IC
单回路全相运行
单回路非全相运行
A相断路
B相断路
C相断路
⑶发电机组的解列和停机以及实验台和控制柜设备的断电操作。
四、实验报告
1．整理实验数据，说明单回路输电和双回路输电对电力系统稳定运行的影响，并对实验结果进行理论分析。
2．根据不同运行状态的线路首、末端和中间开关站的实验数据、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点和变化范围。
3．比较非全相运行实验的前、后实验数据，分析输电线路各运行参数的变化。
实验二电力系统潮流计算分析实验
2.1实验目的
1、熟悉电力系统潮流分布的典型结构
2、熟悉电力系统潮流分布变化时，对电力系统的影响
3、根据电力系统潮流分布的结果，能够分析各节点的特点
2.2原理说明
潮流计算是研究和分析电力系统的基础。
它主要包括以下内容：
（1）电流和功率分布计算。
（2）电压损耗和各节点电压计算。
（3）功率损耗计算。
在本实验平台中通过模拟电力系统运行结构取得各中原始数据，可根据线路形式以及参数初步进行潮流计算分析。
但可能系统中一些设备原器件的非线性，造成理论计算和实际运行数据不符合，但基本在误差范围以内的，可作为全面分析实验中各中现象的理论依据。
THLDK-2电力系统监控实验平台上，根据电力网络中典型潮流结构特点，提供了7种网络结构进行分析（本次实验只做其中三种情况）。
实验过程中，构建一个电力网络，增加或减少某些机组的有功出力和无功出力，在保持系统各节点电压在允许范围内的前提下，改变系统支路的有功潮流和无功潮流。
可以研究某一单一网络结构，或者多中网络结构的互相变化，观察电力系统潮流的变化。
实验过程中，要运行“THLDK-2电力系统监控及运行管理系统”上位机软件，完成各种潮流分布中功率数值和方向变化，各母线电压的变化，最后数打印各中数据和图形，加以分析。
在本实验平台上，实验人员要首先分析并熟悉各种网络结构的特点，了解可能出现的变化规律，然后在实验中潮流控制时，各发电机的功率应该缓慢调节，待系统稳定后，再进行下一步调整，还应整体把握各发电机的出力，以及各母线电压的变化，始终保证整个网络的稳定安全运行。
注意：
实验过程中调节功率时，务必保证监控台上线路中的电流不超过5A！
！
潮流分析实验中，如果1#发电机与2#发电机的出口母线，通过断路器QF1连通，或者，3#发电机与4#发电机的出口母线通过断路器QF6连通，则1#、2#、3#和4#发电机的调差系数设置为+10，这样并列运行的机组才能合理分配无功功率，保证系统稳定运行。
2.3实验内容与步骤
1、“THLDK-2电力系统监控及运行管理系统”上位机软件的运行
投入“操作电源”（向上扳至ON），启动电脑及显示器、打印机，运行上位机软件。
使用步骤见光盘软件使用说明书。
实验中，在上位机界面（图2-1）中可进行各种潮流分布图进行分析。
图2-1潮流分布图选择
2、辐射形－放射式网络结构的潮流分布实验
（1）无穷大系统的调整以及电力网的组建
1）逆时针调整自耦调压器把手至最小，投入“操作电源”之后，投入“无穷大系统电源”，合闸QF19，接通8#母线，再合闸QF18，顺时针调整自耦调压器把手至400V。
联络变压器的分接头选择为UN。
2）依次合闸QF18→QF14→QF12→QF10→QF1→QF3→QF4→QF5→QF6，观察1#、4#、5#母线电压为400V左右，6#母线为220V左右。
（2）各发电机组的启动和同期运行
起动1#发电机组，控制方式：
微机励磁，他励，恒压控制方式，组网运行，n=1500rpm，UG=400V。
此时，通过1#发电厂的自动准同期装置，将1#发电厂并入无穷大系统，1#发电机组并网后，手动调节微机调速装置和微机励磁装置，发出一定的有功功率和无功功率。
（3）潮流分布的控制以及潮流分布图的打印
依次按下QF8，QF9，QF11，QF13“合闸”按钮，网络结构如图2-2。
在上位机软件中可选择潮流分布图中“第一种辐射形－放射式”窗口。
通过调节发电厂的有功功率和无功功率的输出，以及调整无穷大系统的电压，观察各种运行情况下，潮流分布数据，打印对应的潮流分布图、区域总体调度图。
（4）各发电机组的解列和停机
切除负载LD1、LD2、LD3和LD4，手动调节1#发电厂发出的有功功率和无功功率为0，按下监控实验台的QFG1“分闸”按钮，完成1#发电厂的解列操作，然后进行1#发电机组的停机操作。
图2-2辐射形－放射式原理图
3、环形－双端供电网络
（2）网络结构的潮流分布实验
2）依次合闸QF1→QF15→QF7→QF14→QF10→QF12，观察1#、4#母线电压为400V左右。
再按下QF8，QF9，QF11，QF13“合闸”按钮
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