电力系统分析.docx
《电力系统分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统分析.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电力系统分析
第一部分THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台
简介
概述
THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台是一套集多种功能于一体的综合型实验装置，展示了现代电能发出和输送全过程的工作原理。
这套实验装置由THLZD-2电力系统综合自动化实验台（简称“实验台”）、THLZD-2电力系统综合自动化控制柜（简称“控制柜”）、无穷大系统和发电机组和三相可调负载箱等组成。
一、THLZD-2型电力系统综合自动化实验台实验台包括以下单元：
1．输电线路单元：
采用双回路输电线路，每回输电线路分两段，并设置有中间开关站，可以构成四种不同的联络阻抗。
输电线路的具体结构如下图所示：
图1-3单机－无穷大系统电力网络结构图
输电线路分“可控线路”和“不可控线路”，在线路XL4上可设置故障，该线路为“可控线路”，其他线路不能设置故障，为“不可控线路”。
2．微机线路保护单元：
采用TSL-300/01微机线路保护装置，主要实现线路保护和自动重合闸等功能，配合输电线路完成稳态非全相运行和暂态稳定等相关实验项目，使用说明见附录六。
3．控制方式选择单元：
包括发电机组的运行方式、同期方式和励磁方式的选择，可通过调节实验台面板上的凸轮开关旋钮来实现不同的控制方式。
4．监测仪表单元：
采用模拟式仪表，测量信号为交流信号。
包括3只交流电压表、3只交流电流表、2只频率表、1只三相有功功率表、1只三相无功功率表、1只功率因数表和1只同期表。
5．指示单元：
包括光字牌指示和并网指示。
二、THLZD-2型电力系统综合自动化控制柜控制柜包括以下单元：
1．测量仪表单元：
采用指针式测量仪表，包括2只直流电压表、2只直流电流表和1只交流电压表。
可测量如下电量参数：
原动机电枢电压，原动机电枢电流，发电机励磁电压，发电机励磁电流和单相电源电压（该电源为隔离电源）。
各测量仪表的量程和精度等级见表1-2所示。
注：
各仪表请不要超量程使用，以免损坏设备。
2．原动机控制单元：
包括原动机电源，ZKS-15型调速器和THLWT-3型微机调速装置。
具
体功能如下：
⑴原动机电源：
为ZKS-15型调速器提供电源。
（2）ZKS-15型调速器：
为原动机提供电枢电压和励磁电压，具有过流保护功能。
3．发电机励磁单元：
包括励磁电源、THLCL-1型常规励磁装置、THLWL-3型微机励磁装置和波形观测孔。
具体功能如下：
⑴励磁电源：
为THLCL-1型常规励磁装置和THLWL-3型微机励磁装置功率部分提供电源。
⑵THLCL-1型常规励磁装置：
采用PI调节；具有恒Ug（发电机电压），恒压精度为0.5%UgN（发电机额定电压）；具有最小、最大励磁电流值的限制。
⑶THLWL-3型微机励磁装置：
能够测量三相电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、励磁电压和励磁电流等电量参数；具有恒给定电压UR、恒励磁电流Ie、恒发电机电压Ug、恒无功Q四种自动调节功能；具有定子过电压保护、过励限制、欠励限制、伏赫限制和强励功能；采用液晶中文菜单操作；具有在线修改控制参数的功能。
⑷波形观测孔：
用于观测发电机励磁回路同步信号波形、6路触发脉冲波形和整流输出波
形。
THLWL-2型微机励磁装置测试记录报告
1、技术指标
THLWL-3型微机励磁装置电流调节精度为＜0.5%I；电压调节精度为＜0.5%UF；无功调节精度为＜6.0%Q
二、实验数据
第一章发电机组的起动与运转实验
测试结论：
按实验步骤可顺利完成发电机组的起励建压、并网、解列、停机等相关操作，实验现象与指导书中的描述一致，满足要求。
第二章同步发电机励磁控制实验
实验2不同α角（控制角）对应的励磁电压波形
1.观测三相全控桥的电压输出及其波形
⑴测试记录及数据处理
观测到的波形如下：
0.029A励磁电压波形
0.5A励磁电压波形
0.5A励磁电压波形
1.5A励磁电压波形
2A励磁电压波形
2.5A励磁电压波形
2.5A励磁电压波形
2.68A励磁电压波形
⑵测试结论：
观测到的波形与理论波形基本一致，满足要求。
⒊控制角α的测量
⑴测试记录及数据处理：
观测到的典型波形如下：
α＝60°时Uac和Uk的对应关系
α＝120°时Uac和Uk的对应关系
α＝120°时Uac和Uk的对应关系
表2-2-1
序号
电量
1
2
3
4
5
励磁电流If（A）
0
0.5
1.5
2.5
2.68
励磁电压Ud（V）
0
14.32
38.1
63.4
68.1
输入电压Uac（V）
62.7
62.2
61.4
60.8
60.5
由公式计算的α角
120°
86.6°
62.73°
38.49°
32.78°
示波器读出的α角
120°
84°
66°
42°
36°
计算公式：
Ud=1.35UacCOSα（0≤α≤π/3）
Ud=1.35Uac[1+COS（α+π/3）]（π/3＜α＜2π/3）
⑵测试结论：
由公式计算的α角和由示波器读出的α角相差4°以内，基本相等，满足要求。
实验3典型方式下的同步发电机起励实验
测试结论：
按实验步骤可顺利完成恒UG方式起励、恒Ug方式起励和恒IL方式起励等三种方式的起励建压操作，过程中出现的实验现象与实验指导书中的描述一致，满足要求。
实验4励磁调节器的控制方式及其相互切换
⒈恒UG=400V
⑴测试记录及数据处理：
表2-4-1
序号
发电机频率（Hz）
发电机电压（V）
励磁电流
（A）
励磁电压
（V）
给定电压
（V）
1
45.0
398.2
1.702
40.85
4.44
2
46.0
400.9
1.628
39.82
4.51
3
47.0
401.7
1.512
38.20
4.61
4
48.0
400.0
1.433
36.57
4.70
5
49.0
401.5
1.333
35.47
4.77
6
50.0
400.8
1.250
34.00
4.85
7
51.0
401.3
1.176
32.97
4.92
8
52.0
400.6
1.106
31.7
4.99
9
53.0
400.7
1.057
30.92
5.05
10
54.0
400.6
1.006
30.05
5.11
11
55.0
400.7
0.959
29.37
5.17
⑵测试结论：
由测试数据可知，整定励磁调节方式为恒UG=400V时，当发电机频率在50±5Hz范围内变化时，励磁调节器可将发电机电压恒定在400±2V的范围内，即实现了恒UG=400V的功能，满足要求。
⒉恒IL=2A
⑴测试记录及数据处理：
表2-4-2
序号
发电机频率（Hz）
发电机电压（V）
励磁电流
（A）
励磁电压
（V）
给定电压
（V）
1
45.0
419.3
1.993
46.22
4.10
2
46.0
428.6
1.992
46.57
4.08
3
47.0
437.5
1.993
46.65
4.07
4
48.0
447.8
2.000
47.02
4.06
5
49.0
456.2
1.994
47.10
4.05
6
50.0
465.7
1.996
47.25
4.05
7
51.0
474.6
1.995
47.27
4.05
8
52.0
484.2
1.998
47.30
4.05
9
53.0
493.1
1.994
47.37
4.04
10
54.0
502.3
2.000
47.45
4.04
11
55.0
512.1
1.999
47.57
4.03
⑵测试结论：
由测试数据可知，整定励磁调节方式为恒IL=2A后，当发电机频率在50±5Hz范围内变化时，励磁调节器可将励磁电流恒定在2±0.01A的范围内，即实现了恒IL=2A的功能，故认为满足要求。
⒊恒Ug=3V
⑴测试记录及数据处理：
表2-4-3
序号
发电机频率（Hz）
发电机电压（V）
励磁电流
（A）
励磁电压
（V）
给定电压
（V）
1
45.0
461.6
2.696
61.20
2.99
2
46.0
470.3
2.670
61.30
2.99
3
47.0
479.7
2.655
61.37
2.98
4
48.0
489.2
2.646
61.47
2.99
5
49.0
498.8
2.631
61.45
2.99
6
50.0
507.9
2.610
61.25
2.99
7
51.0
518.1
2.617
61.40
2.98
8
52.0
527.3
2.601
61.37
2.99
9
53.0
537.2
2.606
61.52
2.99
10
54.0
547.2
2.603
61.42
2.99
11
55.0
557.3
2.601
61.65
2.99
⑵测试结论：
由测试数据可知，整定励磁调节方式为恒Ug=3V后，当发电机频率在50±5Hz范围内变化时，励磁调节器可将给定电压恒定在3±0.015V的范围内，即实现了恒Ug=3V的功能，故认为满足要求。
⒋恒Q=0.569Kvar
⑴测试记录及数据处理：
表2-4-4
序号
系统
电压
（V）
发电机
电压
（V）
发电机
电流
（A）
励磁
电流
（A）
给定
电压
（V）
有功
功率
（kW）
无功
功率
（kVar）
1
380
454.0
1.00
2.160
3.85
0.535
0.599
2
370
445.0
1.03
2.052
3.97
0.550
0.600
3
360
434.5
1.06
1.966
4.08
0.574
0.596
4
350
427.3
1.10
1.883
4.16
0.573
0.603
5
390
460.0
0.97
2.231
3.77
0.516
0.586
6
400
465.0
0.93
1.266
3.65
0.507
0.569
7
410
476.0
0.87
2.400
3.42
0.474
0.566
⑵测试结论：
由测试数据可知，整定励磁调节方式为恒Q=0.569Kvar后，当系统电压在350～410V范围内变化时，励磁调节器可将无功功率Q恒定在0.569±0.034KVA的范围内，即实现了恒Q=0.569Kvar的功能，故认为满足要求。
⒌负荷调节（双回线）
⑴测试记录及数据处理：
表2-4-7
发电机状态
励磁电流
励磁电压
控制角α
空载
1.27
34.50
66°
半负载
2.25
52.45
48°
额定负载
2.48
56.77
40.8°
⑵测试结论：
控制回路工作正常，符合设计要求。
实验5跳灭磁开关灭磁和逆变灭磁实验
录制励磁电压波形，分析变化规律。
测试结论：
按下灭磁按钮，Ug>9V,可控硅处于逆变状态，满足逆变灭磁原理，故认为满足要求。
实验6伏赫限制实验
⑴测试记录及数据处理：
表2-6-1
发电机频率f
50Hz
49Hz
48Hz
47Hz
46Hz
45Hz
44Hz
43.6Hz
机端电压UF（v）
420
419.4
419.2
419.0
418.8
419.3
418.7
414.8
注：
励磁调节方式整定为恒UG=420V，伏赫限制系数整定为95
⑵测试结论：
恒UG方式下，实际测得的动作频率为f=43.6Hz，同时伏赫限制指示灯亮，发电机电压不再恒定，实验现象与指导书中的描述一致，故认为满足要求。
实验7欠励限制实验
⑴测试记录及数据处理：
欠励限制斜率和截距分别整定为Kd＝34和Kb＝1100，测试记录如下：
表2-7-1
发电机有功功率P
欠励限制动作时的Q值
500W
－968Var
1000W
－830Var
1500W
-701Var
2000W
-568Var
⑵测试结论：
依公式Q=Kd×P/128-Kb,计算得欠励限制曲线的Kd＝34.176，Kb＝1101.5，与整定值基本一致，故认为满足要求。
实验8同步发电机强励实验
⑴测试记录及数据处理：
表2-8-1
方式
电流值
自励
他励
单相接地短路
两相间短路
单相接地短路
两相间短路
励磁电流最大值
2.22A
2.73A
2.22A
2.5A
发电机电流最大值
4.42A
5.15A
4.27A
4.56A
⑵测试结论：
当电力系统由于某种原因出现短时低压时，励磁系统应以足够快的速度提供足够高的励磁电流顶值，借以提高电力系统暂态稳定性和改善电力系统运行条件，在并网时，进行单相接地和两相间短路故障设置，所测得数据满足实验要求。
实验9调差实验
微机他励，双回线
⑴测试记录及数据处理：
表2-9-1
K=0
K=+5%
K=-5%
UF（V）
Q（Kvar）
UF（V）
Q（Kvar）
UF（V）
Q（Kvar）
399.5
0.033
399.3
0.038
399.5
0.081
399.3
0.490
393.4
0.410
405.0
0.496
399.5
0.806
387.6
0.863
410.2
0.864
398.8
1.171
383.4
1.183
415.5
1.246
399.2
1.570
378.0
1.570
420.0
1.600
⑵测试结论：
依测试数据得到的调差特性曲线与指导书中图2-9-1的原理曲线基本一致，故认为满足要求。
实验10过励限制实验
⑴测试记录及数据处理：
1.描绘出励磁限制特性曲线
2.做本实验时需要改变过流整定值
表2-16额定电流整定值IE=1.50A
励磁电流实际值I
过励倍数（I/IE）
延时时间（t）
1.80A
1.2
100S
1.95A
1.3
82S
2.10A
1.4
67S
2.25A
1.5
55S
2.40A
1.6
43S
2.55A
1.7
33S
2.70A
1.8
25S
2.85A
1.9
17S
3.00A
2.0
10S
图2-10-1
⑵测试结论：
过励限制特性曲线满足反时限特性，即检测电流越大，延时越小，动作越快，故认为满足要求。
第四章电力系统功率特性和功率极限实验
1、无调节励磁时功率特性和功率极限的测定
测试记录及数据处理：
表5-1单回线UX=300V无功基本保持0kVar,76°失步
δ
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
P1
0
0.12
0.26
0.38
0.5
0.59
0.66
0.70
ΔQ1
0
+
+
+
+
+
+
+
P2
0
0.11
0.24
0.38
0.49
0.59
0.63
0.68
UF
295.0
295.3
293.3
288.5
279.9
265.3
252.8
237.7
UZ
294.0
293
290.7
286.5
276.9
263.6
251.0
234.8
IA
0.240
0.258
0.518
0.790
1.050
1.310
1.500
1.767
If
0.740
0.741
0.742
0.751
0.751
0.748
0.741
0.748
P1——送端功率ΔQ1——送端无功方向P2——受端功率
UFUZ——发电机侧，中间站线电压IA——发电机相电流If——发电机励磁电流
P：
KWQ：
KVARU：
VI：
A
表5-2双回线UX=300V无功基本保持0kVar,78°失步
δ
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
P1
0
0.156
0.325
0.510
0.665
0.810
0.897
0.935
ΔQ1
0
-
-
-
-
-
-
-
P2
0
0.15
0.31
0.50
0.65
0.79
0.88
0.90
UF
301.7
301.8
299.8
294.2
286.5
274.3
261.4
243.0
UZ
300.3
300.1
297.1
292.0
282.6
271.5
258.3
241.1
IA
0.040
0.335
0.650
1.030
1.380
1.450
2.060
2.330
If
0.790
0.790
0.790
0.790
0.792
0.792
0.790
0.790
结论：
相同电压下，当即将失步时，双回线比单回线的有功功率高。
即功率极限更高，所以双回线比单回线更稳定。
2.输电线为单回线，保证并网前Eq＜Ux，Eq=290V，并网后，不调节发电机的励磁电流，
测试记录及数据处理
表5-3单回线UX=300V并网前Eq=290V＜UX76°失步
δ
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
P1
0.04
0.115
0.252
0.360
0.481
0.579
0.654
0.703
ΔQ1
0
-
-
+
+
+
+
+
P2
0
0.10
0.23
0.35
0.42
0.54
0.60
0.65
UF
296.3
294.7
291.8
287.3
279.4
269.1
254.7
237.2
UZ
297.3
297.0
295
290.3
283.2
273.1
264.4
252.0
IA
0.025
0.184
0.466
0.733
0.996
1.249
1.478
1.703
If
0.75
0.751
0.709
0.748
0.751
0.748
0.749
0.752
3.输电线仍然为单回线，保证并网前Eq＞Ux，Eq=310V，并网后，不调节发电机的励磁电流
测试记录及数据处理
表5-4单回线UX=300V并网前Eq=310V＞UX78°失步
δ
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
P1
0
0.125
0.254
0.391
0.499
0.591
0.662
0.709
ΔQ1
0
+
+
+
+
+
+
+
P2
0
0.11
0.22
0.39
0.49
0.59
0.64
0.7
UF
301.1
300.0
297.0
291
283.0
271.0
256.0
238.0
UZ
298.8
298.0
294.0
289
279.0
269.0
250.0
236.0
IA
0.04
0.219
0.489
0.754
1.016
1.19
1.49
1.70
If
0.774
0.703
0.779
0.778
0.779
0.776
0.771
0.778
结论：
比较实验2和3，相同系统电压和线路电抗的情况下，电势越高，功率极限越大。
4.手动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定,逐步增加发电机输出有功功率，调节发电机励磁电流，保持端电压恒定,观察并记录系统中运行参数的变化，
测试记录及数据处理
表5-5单回线UX=300V手动调节励磁
δ
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
P1
0
0.12
0.26
0.38
0.5
0.59
0.66
0.70
ΔQ1
0
+
+
+
+
+
+
+
P2
0
0.11
0.24
0.38
0.49
0.59
0.63
0.68
UF
295.0
295.3
293.3
288.5
279.9
265.3
252.8
237.7
UZ
294.0
293
290.7
286.5
276.9
263.6
251.0
234.8
IA
0.240
0.258
0.518
0.790
1.050
1.310
1.500
1.767
If
0.740
0.741
0.742
0.751
0.751
0.748
0.741
0.748
5.自动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定,逐步增加发电机输出有功功率,观察并记录系统中运行参数的变化.
测试记录及数据处理
表5-6单回线UX=300V常规他励130°失步
δ
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
P1
0
0.152
0.293
0.411
0.591
0.775
0.949
1.104
1.273
ΔQ1
-
-
-
-
+
+
+
+
+
P2
0
0.148
0.285
0.405
0.585
0.770
0.945
0.110
0.251
UF
302.2
301.6
301.9
303.0
304.1
305.1
306.3
307.9
309.1
UZ
301.7
301.0
301.4
302.3
303.7
303.6
304.2
305.1
308.6
IA
0.045
0.251
0.519
0.756
1.095
1.452
1.825
2.257
2.073
If
0.642
0.643
0.672
0.722
0.8
升级会员 