发电厂运行与控制实验报告.docx

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发电厂运行与控制实验报告

广西大学电气工程学院

自动装置实验报告

任课老师：

陈春香

指导老师：

徐俊华

同步发电机励磁调节装置

专业班级：

电气工程及其自动化093

姓名：

汪超群

学号：

0902100639

实验时间：

2012年12月20日

实验地点：

电力系统动模数模体化仿真实验室

一、实验名称

同步发电机励磁调节装置实验

二、实验目的

同步发电机励磁调节装置是《电力系统自动装置》课程的重点内容之一，通过同步发电机励磁调节装置课程实验，主要达到以下几方面的目的：

1、加深对同步发电机励磁调节装置理论知识的理解。

2、使学生了解电力系统动模－数模一体化仿真实验室主要设备的基本操作方法。

3、使学生掌握主要的励磁系统试验的试验方法。

4、培养学生发现问题、分析能力、解决问题的综合能力。

三、实验设备基本情况

1、概述

广西大学电力系统动模－数模一体化仿真实验室建设的指导思想，是在紧密围绕广西大学建设高水平区域特色研究型大学目标的基础上，把握住现代电力系统不断发展的实际情况，为了满足电气工程学院科研和教学的需要而建设的一个具有高度自动化的多机电力系统综合实验平台。

建设好后的综合实验室，能够反映包括新能源在内的现代化电能的生产、传输、分配和使用的全过程，充分体现现代电力系统高度自动化、信息化、数字化的特点，体现电力系统的检测、控制、监视、保护、调度的自动化，使之成为电气工程学科提高素质教育水平和科研综合竞争力的基础建设。

目前，实验室承建商及技术服务商—武汉华大电力自动技术有限公司已基本完成一期工程的安装和调试，并于2012年12月13日通过了实验教研室及学院组织的项目验收。

2、一次系统接线图

规划的实验室一次主接线如图2所示。

目前，一期工程已经安装的情况如下：

引自综合楼动力电源的380V三相电经模拟调压器及升压变之后变为800V，并通过QF21接入无穷大系统母线；模拟水轮发电机01G经模拟发电机厂主变01T后，通过模拟断路器01QF连到母线，再通过QF51、200km的110kV模拟线路以及QF52之后连接到无穷大电源母线。

此外，在模拟发电厂母线及模拟线路上分别设置了D11、D12、D13、D14四个短路点，以便进行短路实验。

图2实验室一次接线原理图

3、典型励磁控制系统接线

典型的励磁控制系统实验接线图如图3所示。

图3中，可供选择的励磁方式有两种：

自并励和他励。

当三相全（半）控桥的交流输入电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。

而当交流输入电源取自380v市电时，构成他励励磁系统。

两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，全控时的触发脉冲为双脉冲。

图3典型励磁控制系统接线图

3、WL-04A微机励磁调节器

WL-04A微机励磁调节器采用美国INTEL公司高档16位微处理器—80C196KC作为中央处理器（CPU）。

80C196KC的内部资源有：

8路10位单极性A/D、6通道高速输出（HSO）和2通道高速输入（HSI）、4通道16位定时器、全双工串行通讯接口、多路并行I/O口、512字节片内寄存器等，集成度高，功能强大，极其利于构成各种高性能控制器。

WL-04A微机励磁调节器的硬件配置，除80C196KC微型计算机外，主要有发电机电压测量电路，母线电压测量电路，发电机定子电流测量电路（兼作有功功率和无功功率的测量电路），发电机励磁电流测量电路，发电机励磁电压测量电路和可控硅触发同步信号电路（兼作测频电路），采样同步信号电路（兼作触发同步信号电路的备用），触发脉冲功率放大及隔离输出电路，开关量输入电路，开关量（继电器接点）输出电路，RS232标准串行通讯接口，LED数码显示器，LED状态指示灯及命令按钮接口电路，看门狗电路，发电机定子过压保护电路等构成功能完整的励磁调节器。

WL-04A微机励磁调节器配套的上位机监控软件具有监视励磁控制系统状态量、查询与修改励磁调节器控制参数、励磁调节器硬件辅助调试整定、励磁常规试验、励磁调节器主要控制参数的自动优化、事故记录数据的辅助分析等功能，对励磁调节器的调试、整定、试验、运行、维护提供全方位的服务。

WL-04A微机励磁调节器采用软件移相方法生成触发脉冲，脉冲对称度高、触发性能好、电路简单、冗余容错能力强、运行可靠性高。

WL-04A微机励磁调节器采用12点付氏算法计算有功功率和无功功率，具有硬件简单，测量精度高，实时性好，冗余容错能力强的特点。

WL-04A微机励磁调节器具有多种励磁限制与保护功能，是励磁控制系统安全可靠稳定运行的有力保证。

微机励磁调节器的控制方式有四种：

恒

（保持机端电压为定值）、恒

（保持励磁电流为定值）、恒

（保持发电机无功功率为定值）和恒

（保持控制角恒定）。

其中，恒

方式是一种开环控制方式，只限于他励方式下使用。

同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。

当操作励磁调节器的增、减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增、减按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。

发电机正常运行时，三相全（半）控桥处于整流状态，控制角

小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器的控制角

大于90°，实现逆变灭磁。

电力系统稳定器——PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁控制系统安全可靠运行的重要环节。

四、实验内容

1、起励试验

操作要点如下：

按调速器使用说明启动机组，开机升速到额定转速后，检查励磁调节器频率显示是否正常。

设定运行方式为恒机端电压运行，松开【灭磁】按钮，【灭磁】指示灯熄灭，发电机开始建压。

用录波仪记录下实验波形。

实验波形如下：

图4起励试验波形

现象描述：

松开灭磁开关后，A、B、C三相电压表数值从零迅速上升，经过一段时间达到稳态值；励磁电压迅速上升而后下降至稳态值，形成一尖顶波。

现象分析：

松开灭磁开关后，在励磁电压的作用下，出现励磁电流形成转子磁场，旋转的转子磁场切割定子绕组从而形成定子电压；由于励磁回路等效为电感，电感对突变电流产生阻碍作用因而形成一尖顶波电动势。

2、并网试验

操作要点如下：

选择自动同期，按准同期规则合上发电机出口开关，将发电机并入电网。

用录波仪记录下实验波形。

实验波形如下：

图5自动准同期并网试验波形

现象描述：

在并网条件满足时，自动合闸装置发合闸命令，发电机并列。

现象分析：

图5中电压波动是由于并列合闸时机端电压与系统电压存在差别，并网后在系统的牵引和自动调节作用下，机端电压逐渐趋于稳定。

3、增减负荷试验

操作要点如下：

按增减磁按钮增减无功，按调速旋钮增减有功。

用录波仪记录下实验波形。

实验波形如下：

图6负载调节试验波形

现象描述：

增大原动机转速，输出有功增加；增大励磁电流，输出无功增加。

现象分析：

如下图所示，由P=M

增大原动机转速，相当于增加了输出功率。

图7励磁调节和有功调节向量图

4、甩负荷试验

操作要点如下：

将机组带到额定负荷，按分闸按钮解列。

用录波仪记录下实验波形。

实验波形如下：

图8甩额定负荷波形

现象描述：

电流表、有功表和无功表数值归零；机端电压出现波动。

现象分析：

发电机解列，发电机与系统没有功率交换，因而电流有功无功均为零；发电机甩负荷，原动机的输出功率不能突变，所以机端电压会升高，在自动励磁调节器的作用下，励磁电压自动减小，以维持机端电压为定值。

5、逆变灭磁实验

操作要点如下：

按下【灭磁】按钮，【灭磁】指示灯亮，发电机逆变灭磁。

用录波仪记录下实验波形。

实验波形如下：

图9逆变灭磁试验波形

现象描述：

A、B、C三相电压表数值降低至零或很小，励磁电压出现负的尖顶波。

现象分析：

由于励磁电流减小至零，转子旋转切割磁场消失，定子电压归零；励磁绕组等效为电感，励磁电流突变为零时，产生一感应电动势形成负的尖顶波。

五、实验心得体会

通过本次实验我对发电机自动准同期与手动准同期之间的差别有了进一步的认识：

手动准同期：

应在正弦整步电压的最低点时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间和角度。

自动准同期：

通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。

准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断的检查准同期条件是否满足，在不满足时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。

当所有条件满足时，在整定的越前时刻发出合闸脉冲。

最后通过这次试验，使我掌握和巩固了同步发电机及其运行的基本概念和基本原理；实践动手能力，实际问题分析能力得到了提高。

六、参考资料

[1]杨冠成.电力系统自动装置原理[M].:

中国电力出版社,2007

[2]杨德先，陆继明.电力系统综合实验—原理与指导[M].:

机械工业出版社,2010

[3]胡虔生，胡敏强.电机学[M].:

中国电力出版社,2009

[4]竺士章.发电机励磁系统实验[M].:

中国电力出版社,2005