电力系统稳态分析实验报告.docx
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电力系统稳态分析实验报告
电力系统稳态分析实验报告
篇一：
电力系统稳态分析实验指导书
电力系统稳态分析实验指导书
目录
实验一单机－无穷大系统稳态运行方式实验........................................................................................21.1实验目的...............................................................................................................................................21.2原理说明...............................................................................................................................................21.3实验内容与步骤...................................................................................................................................3实验二电力系统潮流计算分析实验.......................................................................................................62.1实验目的...............................................................................................................................................62.2原理说明...............................................................................................................................................62.3实验内容与步骤...................................................................................................................................6
I
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。
2
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）。
3
压
P1，Q1－送端功率；P2，Q2－受端功率；I－相平均电流；Usw－中间站电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⒈⑵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。
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。
4
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。
5
篇二：
南昌大学电力系统分析实验报告2
南昌大学实验报告
学生姓名：
学号：
专业班级：
实验类型：
□验证□综合■设计□创新实验日期：
12.7实验成绩：
一、实验项目名称
电力系统短路计算实验
二、实验目的与要求：
目的：
通过实验教学加深学生的基本概念，掌握电力系统的特点，使学生通过系统进行物理模拟和数学模拟，对系统进行电力系统计算和仿真实验，以达到理论联系实际的效果。
通过电子计算机对电力系统短路等计算的数学模拟，分析电力系统的故障计算方法、实现工程计算的功能。
提高处理电力系统工程计算问题的实际能力，以及实现对电力系统仿真的过程分析。
要求：
l、使学生掌握对电力系统进行计算、仿真试验的方法，了解实验对电力系统分析研究的必要性和意义。
2、使学生掌握使用实验设备计算机和相关计算软件、编程语言。
3、应用电子计算机完成电力系统的短路计算。
4、应用电子计算机及相关软件对电力系统进行仿真。
三、主要仪器设备及耗材
1.每组计算机1台、相关计算软件1套
四、实验步骤
1.将事先编制好的形成电力网数学模型的计算程序原代码由自备移动存储设
备导入计算机。
2.在相应的编程环境下对程序进行组织调试。
3.应用计算例题验证程序的计算效果。
4.对调试正确的计算程序进行存储、打印。
5.完成本次实验的实验报告。
五、实验数据及处理结果
运行自行设计的程序，把结果与例题的计算结果相比较，验证所采用的短路
电流计算方法及程序运行的正确性。
如果采用的是近似计算方法，还需分析由于近似所产生的误差是否在运行范围内。
实验程序：
clearclc;
z=[0.2i,inf,0.51i,inf;
inf,4i,0.59i,inf;
0.51i,0.59i,inf,1.43i;
inf,inf,1.43i,inf];
y=[0,0,0,0;
0,0,0,0;
0,0,0,0;
0,0,0,0];
f=4;
Y=zeros（4,4）;
for（i=1:
4）,
for（j=1:
4）,
ifi==j
Y（i,j）=Y（i,j）
else
Y（i,j）=-1.0/z（i,j）
end
end
end
for（i=1:
4）,
for（j=1:
4）,
Y（i,i）=Y（i,i）+y（i,j）+1.0/z（i,j）
end
end
Z=inv（Y）;
If=1/Z（f,f）;
disp（If）;
实验结果：
If=0-0.48902i
实验例题所给结果短路电流：
If=-j0.4895，与程序运行结果在误差允许范围之内，故验证了该程序的正确性。
六、思考讨论题或体会或对改进实验的建议
1.理解课本上讲述的同步电机突然三相短路的物理分析。
答：
同步电机稳态对称运行（包括稳态对称短路）时，电枢磁势大小不随时间变化，而在空间以同步速旋转，同转子没有相对运动，故不会在转子绕组中感应电流。
突然短路时，定子电流发生急剧的变化，电枢反应磁通也随着变化，定转子间电流会相互影响，这是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点。
我们在进行磁感分析时，对于每个绕组都遵守磁链守恒原则。
对于无阻尼绕组同步电机突然三相短路时，短路后定子侧将出现：
①基频电流，由三相对称绕组的基频电流产生的交变磁链，用以抵消转子主磁场对定子各相绕组产生的交变磁链；②直流iap：
对各绕组产生的不变?
a0、?
b0、?
c0，来维持定子绕组的磁链初值不变；③倍频电流i2?
：
定子各相直流产生的恒定磁势，当转子旋转时，因转子纵横轴磁阻不同，转子每转过1800，磁阻经历一个变化周期，为适应磁阻的变化，产生倍频电流与直流共同作用，才能维持定子侧磁链初值不变。
转子侧产生：
①附加直流分量?
ifa：
为抵消定子电流对转子产生的强烈电枢反应影响，维持磁链不变，该附加直流与原直流同向，加强了励磁绕组的磁场，而且
故激起定子基频电流大大超过稳态短?
ifa产生磁通的一部分也要穿过定子绕组，
路电流
②转子基频交流：
为抵消定子的直流和倍频电流产生的电枢反应，该基频电流在转子产生脉振磁场，分解为正反两方向磁场，又来影响定子侧的iap以及在定子侧产生两倍频的交变磁链，定子侧的i2?
就是为了抵消该磁链而产生的。
2.简述无阻尼绕组同步电机突然三相短路时，短路电流所含各种分量以及各自由电流衰减时间常数的确定，有阻尼绕组同步电机突然三相短路时有什么不同之处？
答：
（1）无阻尼绕组同步电机突然三相短路时，定子（本文来自：
小草范文网:
电力系统稳态分析实验报告）侧短路电流有：
①基频电流i?
：
抵消转子主磁场对定子各相绕组产生的交变磁链；②直流iap：
维持定子绕组的磁链初值不变。
③倍频电流i2?
：
为适应磁阻的变化，倍频电流与直流共同作用，才能维持定子侧磁链初值不变。
转子侧短路电流有：
①附加直流分量?
ifa：
为抵消定子电流对转子产生的强烈电枢反应影响，维持磁链不变；②转子基频交流
频电流产生的电枢反应。
?
if?
：
为抵消定子的直流和倍
（2）在实用计算中，各自由电流衰减常数确定，常采用以下的简化原则：
①为维持磁链守恒而在短路瞬间出现的自由电流，若它产生的磁通对于本绕组相对静止，那该电流将按本绕组时间常数衰减，一切同改自由电流发生依存关系的均按同一时间常数衰减；②某绕组时间常数是该绕组电感同电阻之比,而忽略其他绕组电阻的影响。
（3）有阻尼绕组同步电机突然三相短路时的不同：
有阻尼绕组电机，在转子纵轴向有励磁绕组和阻尼绕组，横轴向也有阻尼绕组。
突然短路时，定子基频电流突然增大，电枢反应磁通也突然增加，励磁绕组、阻尼绕组为维持磁链守恒，都会感应出自由直流，由此来抵消电枢反应磁通的增加。
转子各绕组自由直流产生磁通一部分又进入定子侧，由此定子侧会有基频电流自由分量。
注意，转子纵轴向的励磁绕组和阻尼绕组间存在互感关系，突然短路瞬间它们当中任一绕组的磁链守恒都是靠两绕组的自有电流共同维持的。
3.简述电力系统三相短路电流的实用计算的条件，应用前提及使用方法。
电力系统三相短路电流的实用计算的条件：
（1）起始次暂态电流的实用计算条件：
把系统所有元件都用其次暂态参数代表，次暂态电流计算就同稳态电流计算一样，系统中所有静止元件的次暂态参数都与其稳态参数一致，而旋转电机的次暂态参数则不同于其稳态参数。
短路时，同步电机的次暂态电势E0''?
V[0]?
x''I[0]sin?
[0]①，实用计算
''中汽轮机和有阻尼绕组的凸极发电机的x''?
xd；对于异步电动机的
x''?
''（Ist是异步电机起动电流的标幺值），E0?
V[0]?
x''I[0]sin?
[0]Ist
②。
实用计算中，只对于短路点附近能显著提供短路电流的大型电动机，才按上式①②算出次暂态电抗和次暂态电势。
其他电动机，则看作是系统中负荷节点的综合负荷的一部分，该综合负荷可近似用一个含次暂态电抗和次暂态电势的等值支路表示。
''''
（2）负荷提供的冲击电流iim.LD?
kim.LD2ILD,式中ILD为负荷提供的起始
次暂态电流的有效值，kim.LD为冲击系数
4.三相短路时短路容量的标么值等于什么？
S?
SB
答：
三相短路时短路容量标幺值
短路点输入电抗的标幺值。
Xff?
X,式中SB是系统的基准容量，ff*是
篇三：
南昌大学电力系统分析实验报告3
南昌大学实验报告
学生姓名：
李开卷学号：
99专业班级：
电力系统124班
实验类型：
□验证□综合■设计□创新实验日期：
12.19实验成绩：
一、实验项目名称
电力系统故障分析计算
二、实验目的：
本实验通过对电力系统故障条件下的网络分析计算的计算机程序的编制和调试，获得进行简单不对称故障的计算机程序，使得在网络故障点已知的条件下，故障端口的电气量计算可以自行完成，即根据已知电力系统元件参数及故障点位置由计算程序运行完成该电力系统的故障分析。
通过实验教学加深学生对电力系统故障分析概念的理解，学会运用数学模型进行故障分析，掌握电力系统简单不对称故障的计算过程及其特点，熟悉各种常用应用软件，熟悉硬件设备的使用方法，加强编制调试计算机程序的能力，提高工程计算的能力，学习如何将理论知识和实际工程问题结合起来。
三、实验器材：
计算机、软件（已安装，包括各类编程软件C语言、C++、VB、VC等、应用软件MATLAB等）、移动存储设备（学生自备，软盘、U盘等）
四、实验步骤：
编制调试电力系统故障分析的计算机程序。
程序要求根据已知的电力网的数学模型（元件正、负及零序主抗）及故障点位置，完成该电力系统的不对称故障计算，要求计算出故障点的基准相各序分量及其余项故障电压、电流。
1、熟悉电力系统称故障的计算方法，按照计算方法编制程序。
2、将事先编制好的电力系统故障计算的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。
3、在相应的编程环境下对程序进行组织调试。
4、应用计算例题验证程序的计算效果。
5、对调试正确的计算程序进行存储、打印。
6、完成本次实验的实验报告。
六、实验项目：
如下图已知网络的正序主抗参数和电源的等值电势，输电线路x（0）=3x
（1）,变压器T-1和T-2为YN，d接法，T-3为Y,d接法。
分别分析a点发生（b,c）两相短路接地和线路L-1在节点a侧（a）单相断线故障。
E=1.08
L-1L-21、实验运行程序
%短路
clearclc;
z=[0.17i,0.51i,inf;0.51i,inf,0.59i;inf,0.59i,1.31i];y=[0,0,0;0,0,0;0,0,0];Y0=[-2.558i];Y1=zeros（3,3）;Y2=zeros（4,4）;for（i=1:
3）,for（j=1:
3）,ifi==j
Y1（i,j）=Y1（i,j）else
Y1（i,j）=-1.0/z（i,j）endendend
for（i=1:
3）,for（j=1:
3）,
Y1（i,i）=Y1（i,i）+y（i,j）+1.0/z（i,j）endendY2=Y1;Z0=inv（Y0）;Z1=inv（Y1）;I1=1.04/0.17;I3=0.93/1.31;
Vf=Z1（2,1）*I1+Z1（2,3）*I3;
ZZ=Z1（2,2）*Z0（1,1）/（Z1（2,2）+Z0（1,1））;K2=-Z0（1,1）/（Z1（2,2）+Z0（1,1））;K0=-Z1（2,2）/（Z1（2,2）+Z0（1,1））;
If1=Vf/（Z1（2,2）+ZZ）;If2=K2*If1;If0=K0*If1;%断线
clearclc;
z=[0.17i,0.51i,inf,inf;0.51i,inf,inf,inf;inf,inf,1.31i,0.59i;inf,inf,0.59i,inf];y=[0,0,0,0;0,0,0,0;0,0,0,0;0,0,0,0];Y0=[-1.149i,0;0,-1.408i];Y1=zeros（4,4）;Y2=zeros（4,4）;for（i=1:
4）,for（j=1:
4）,ifi==j
Y1（i,j）=Y1（i,j）else
Y1（i,j）=-1.0/z（i,j）endendend
for（i=1:
4）,for（j=1:
4）,
Y1（i,i）=Y1（i,i）+y（i,j）+1.0/z（i,j）endendY2=Y1;Z0=inv（Y0）;Z=inv（Y1）;
ZFF1=Z（2,2）+Z（4,4）-2*Z（2,4）;ZFF2=ZFF1;
ZFF0=Z0（1,1）+Z0（2,2）-2*Z0（1,2）;I1=1.04/0.17;I3=0.93/1.31;
VF=Z（2,1）*I1-Z（4,3）*I3ZD=ZFF2*ZFF0/（ZFF2+ZFF0）;K2=-ZFF0/（ZFF2+ZFF0）;K0=-ZFF2/（ZFF2+ZFF0）;IF1=VF/（ZFF1+ZD）;
IF2=K2*IF1;
IF0=K0*IF1;
2、实验结果
（1）短路接地故障
（2）单相断线故障结果
实验结果与理论结果符合的很好七、实验小结
在有过上次计算电力网数学模型模拟实验后，对于怎么用MATLAB软件来求解电力网络节点导纳矩阵有了一定的基础，所以这次实验相对来说是比较轻松的。
本次实验只是在上两次实验的基础上对所求的结果进行简单的求解，主程序还是上两次的。
八、参考资料
1.《电力系统分析》何仰赞华中科技大学出版社
2.《电力系统稳态分析》陈珩中国电力出版社3.《电力系统暂态分析》李光琦中国电力出版社4.《电力系统计算》水利电力出版社
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