电力系统自动装置实验报告文档格式.docx

1、发电厂发电机的并列操作断路器，称为同期点。除了发电机的出口断路器之 外在一次电路中，凡有可能与发电机主回路串联后与系统（或另一电源）之间构 成唯一断路点的断路器，均可作为同期点。例如，发电机一变压器组的高压侧断 路器，发电机一三绕组变压器组的各侧断路器等， 都可作为同期点。在同期点应装设准同期装置。关于准同期并列的详细介绍，请参看杨冠城主编的教材电力系统自动装置 原理（第四版）的相关章节。三、实验设备简介实验室的微机准同期装置型号为 HGWT-04，安装在实验室主测量控制试验 台的正中央，其面板图如图3-1所示。HGWTM 囑O巴牟一 隹二百JHK；石叶h图3-1 HGWT-04微机准同期控制

2、器的面板图（一）、面板简介1、数码显示器主要用以显示发电机频率、发电机电压、系统频率、系统电压及准同期控制整定参数；2、指示灯它们是：+24V电源微机正常、同期命令、参数设置、频差闭 锁加速、减速、压差闭锁、升压、降压、相差闭锁、合闸出口、 DL合圆心。3、LED旋转灯光整步表用48只发光二极管围成一个圆圈，表示 360相角（每点7.5 ）。用点亮二 极管的方法指示当前相角，因此当相角在0360之间变化时，灯光就旋转起来， 如同整步表一样。如将接入准同期控制器的系统电压取自线路末端， 该灯光整步 表还可在发电机并入系统后指示发电机机端电压与系统电压之间的功角。开入1H开入1L开入2H开入2L开

3、出伯开出1L开出2H开出2L按钮H按钮LP2DHP2DLBZ1HBZ1LBZ2HBZ2L注意：通过 按增、减按钮，可以切换显示组别。四、实验内容和步骤（一）自动准同期的准备工作1、 投入无穷大电源并合上线路开关至发电机同期点；2、 启动原动机，按照模拟要求选择相应的模拟方式，将机组转速升到额定 转速；3、 发电机建压到额定电压；4、选择待并列的机组编号为1号机，将同期方式选为自动同期。（二） 自动准同期并列1、 按下微机准同期装置面板上的【同期命令】按钮，注意观察信号灯和显 示器的变化过程；2、 用录波仪将合闸瞬间的机端电流波形记录下来；3、 跳开出口断路器，将发电机组与系统解列。（三） 观察

4、与分析1、操作调速器上的增速或减速按钮调整机组转速，记录微机准同期控制器 显示的发电机和系统频率。观察并记录旋转灯光整步表上灯光旋转方向及旋转速 度与频差方向及频差大小的对应关系，将相关结果记录于表 3-1 o表3-1 不同频差时旋转灯光整步表灯光旋转情况记录表操作频差旋转灯光整步表灯光大小方向旋转方向旋转速度逐渐增速，使机组频率上升到 51Hz小正顺时针比较快逐渐增速，使机组频率上升到 52Hz大很快逐渐减速，使机组频率下降到 49Hz负逆时针逐渐减速，使机组频率下降到 48Hz2、使发电机与系统的频差维持在一个定值，通过按增磁、减磁按钮，观察 旋转灯光整步表的灯光旋转方向和旋转速度是否受影

5、响。3、调节转速和电压，观察并记录微机准同期控制器的频差闭锁、 压差闭锁、相差闭锁灯亮熄规律，将结果记录于表 3-2。表3-2 频差闭锁、压差闭锁、相差闭锁灯亮熄规律表指示灯亮熄规律记录逐渐降低转速，直到频差闭锁灯亮当发电机频率降到 47Hz以下时，频差闭锁灯亮逐渐降低电压，直到压差闭锁灯亮当电压降到95V以下时，压差闭锁灯亮，增至97.7V时，压差闭锁灯火调整转速和电压，使频差、压差为 0，但相差较大当相差超过30度时，相差闭锁灯亮，否则，相差闭锁灯火4、将发电机电压与系统电压接入录波仪， 观察正弦整步电压（即脉动电压）波形，观察并记录电压幅值差大小与正弦整步电压最小幅值间的关系； 观察并记

6、录正弦整步电压幅值达到最小值得时刻所对应的整步表指针位置和灯光位置。（四）偏离准同期并列条件合闸（选做）本实验项目仅限于实验室进行，不得在电厂机组上使用！ !！选择手动并列方式，进行单独一种并列条件不满足情况下的手动准同期并列 试验，记录功率表冲击情况：1、 电压差、相角差条件满足，频率差不满足，在 fFfx和fFVx和VffxfFVxVKVxP （kW）0.36-0.48Q （kVAR）0.6-0.76注：有功功率P和无功功率Q也可以通过微机励磁调节器的显示观察。（五）停机当同步发电机与系统解列之后，按调速器的【停机 /开机】按钮使停机 灯亮，即可自动停机，当机组转速降到 85%以下时，微机

7、励磁调节器自动逆变 灭磁。待机组停稳后断开原动机开关，跳开励磁开关以及线路和无穷大电源开关。注意事项：当微机准同期装置面板上的指示灯、 数码管显示都停滞不动时，此时微机准同期控制器处于“死机”状态，按一下“复位”按钮可使微机准同期控制器恢复正常。五、实验报告要求1、描述正常自动准同期并列过程中，按下微机准同期装置面板上的【同期 命令】按钮后，结合微机准同期装置面板上的指示灯、显示器显示内容的变化， 分析自动准同期的调整并列过程。答：微机准同期装置正常工作时，LED旋转灯光整步表上的灯依次闪烁，圆心灯亮。显示器显示为发电机的电压和频率及系统的电压和频率， 按下微机准同期装置面板上的【同期命令】按

8、钮后，【同期命令】指示灯亮，旋转灯闪烁速度 逐渐减慢。此时，微机准同期控制器将自动进行均压、均频控制并检测合闸条件， 显示器上的电压、频率改变，合闸条件满足时圆心灯灭，旋转灯上的 0指示灯亮，进行合闸操作。2、分析正常自动准同期并列时的机端电压、电流波形。正常自动准同期并列是，对电网冲击很小，机端电压和电流波形畸变不 大，波形成正弦。3分析不同频差时，旋转灯光整步表上灯光旋转方向及旋转速度与频差方向 及频差大小的对应关系。4、 分析频差闭锁、压差闭锁、相差闭锁灯亮熄规律。频差闭锁：当频差较大时，频差闭锁指示灯亮，闭锁同期功能，若此时 按下同期按钮，增速（减速）指示灯亮，当频差减小到一定范围时，

9、频差闭锁指 示灯灭，允许同期；压差闭锁：当压差较大时，压差闭锁指示灯亮，闭锁同期功能，当压差回复 到允许同期的范围内时，压差闭锁指示灯灭；相差闭锁：当相差较大时，相差闭锁指示灯亮，闭锁同期功能，当相差恢复 到允许同期的范围内时，相差闭锁指示灯灭。5、 分析正弦整步电压波形的变化规律，并分析正弦整步电压幅值达到最小 值时所对应的整步表指针位置和灯光位置。正弦整步电压波形的是正弦脉动波， 它的包络是正弦型的，即和之差幅 值是包络的，是正弦变化。 整步电压幅值最小时，整步表灯光位于最上方。6实验心得。这次实验使我加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件，掌握微机准同期控制装置及模拟式综合

10、整步表的基本使用方法； 熟悉同步发电机准同期并列过程。六、思考题1、相序不对（如系统侧相序为 A、B、C、为发电机侧相序为 A、C、B）, 能否并列？为什么？相序不对不允许并列。相序不同相当于两相短路，会形成很大的环流，轻则设备开关跳闸，重则电源网络（总变电站）跳闸，导致网域大部分停电事故。2、 电压互感器的极性如果有一侧（系统侧或发电机侧）接反，会有何结果？ 答：会使得相角相差180。，如果仍以相同条件进行同期合闸操作，此时合闸的电压差是最大的，合闸将引起非常大的冲击电流。3、 准同期并列与自同期并列，在本质上有何差别？如果在这套机组上实验 自同期并列，应如何操作？本质区别是是否需要检测同期

11、。自同期法并列是将未励磁而转速接近同 步转速的发电机投入系统并立即（或经一定时间）加上励磁，让系统将发电机拖 入同步，不需要检测同期；而准同期并列是在所有并列条件满足的情况下才将发 电机投入系统，需要检测同期。如果在这套机组上实验自同期并列，应：1、将发电机拖到接近同步转速； 2、合上并列断路器，将发电机投入系统； 3、立即加上励磁。4、 合闸冲击电流的大小与哪些因素有关？频率差变化或电压差变化时，正 弦整步电压的变化规律如何？与合闸时候的电压幅值差，合闸相角差，发电机次暂态电抗，电力系统 等值电抗，发电机交轴次暂态电抗，发电机交轴次暂态电势等因素有关。频率 差变化或电压差变化时，正弦整步电压

12、的随着频率差变化或电压差变化而变化。 因为不仅与电压差值有关，还与合闸相角差有关，而频率差是也会变化。所以正 弦整步电压随着它们的变化而变化。5、 当两侧频率几乎相等，电压差也在允许范围内，但合闸命令迟迟不能发 出，这是一种什么现象？应采取什么措施解决？这是存在合闸相角差的现象，应该采取恒定越前相角或者恒定越前时间 方法进行合闸操作。6在fF fx或者fF Vx或者Vf VX :有功功率为零，无功功率为正VF fX时，整步表上灯光顺时针方向旋转，且频差越大，旋转速度也越大；当 fFvfX时，整步表上灯光逆时针方向旋转，且频差越大，旋转速度也越大。实验二同步发电机励磁调节装置实验一、实验目的1、

13、 加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务;2、 了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；3、 了解微机励磁调节器的基本控制方式；4、 熟悉微机励磁调节器的使用方法及常规励磁系统试验的基本试验方法;5、 熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形，观察触发脉冲及其相位移动;二、实验基本原理同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成， 它们和 同步发电机一起构成一个闭环反馈控制系统， 称为励磁自动控制系统。同步发电 机励磁控制的基本任务主要包含以下三个方面： 稳定电压，合理分配无功功率和 提高电力系统稳定性。同步发电机在并网前，励磁调节器在自动方式运行时能维持机端电压在恒定

14、 水平，当操作【增磁】、【减磁】按钮时，可以升高或降低发电机的电压；当发电机并网运行时，操作【增磁】、【减磁】按钮，可以增加或减少发电机的无功输出, 当停机时a大于90 ，实现逆变灭磁。而机端电压按调差特性曲线变化。当发电机正常运行时，控制角a小于90三、实验内容和步骤（一） 自并励方式下起励实验1、 启动原动机，将机组转速升到额定转速。2、 合WL-04微机励磁系统调节及负阻器屏工作电源。3、 切换【励磁方式】转换开关，选择励磁方式为微机自并励。4、 合上磁场开关。5、 设置控制方式为恒UF控制。6检查控制参数与试验要求值是否相符。7、 设置允许起励。8、 起励，发电机开始建压并快速稳定在空

15、载额定。注意观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化（看励磁电流表和电压表）。用录波仪记录发电机起励波 形，观察起励曲线，测定起励时间、超调、振荡次数等指标，记录起励后的稳态 电压和系统电压。（二） 空载调节励磁实验按【增磁】、【减磁】按钮，在70%110%空载额定电压范围内调节机端电 压，用录波仪记录发电机机端电压、励磁电压波形，用示波器记录励磁电压波形， 注意观察机端电压与励磁电压的关系。（三） 同期并列1、 投入无穷大电源并合上线路开关至发电机同期点。2、 选择待并列的机组编号为1号机，将同期方式选为自动同期。3、 执行准同期并列，将发电机组与系统并列。（四） 负载调节无功实验1、 先调节有

16、功功率到1kW。2、 按【增磁】、【减磁】按钮增减励磁，使无功功率在-1kW到1kW范围内 调整，用录波仪记录机端电压、机端电流、励磁电压波形，并用示波器记录励磁 电压波形，注意观察负载情况下励磁电压与机端电压、无功功率的关系。（五） 强励实验1、 调整发电机有功功率为2kW，功率因数为0.8。2、 在50%线路上进行单相接地短路试验，并用录波仪记录下强励波形，测 定强励电压倍数。3、 在线路首端上进行单相接地短路试验，并用录波仪记录下强励波形，测 定强励电压倍数。（六） 甩负荷实验1、 调整发电机运行到额定功率，有功为 4kW，功率因数0.8。2、 跳出口断路器，使发电机组与系统解列。并用录

17、波仪记录甩负荷波形， 注意观察甩负荷后机端电压和励磁电压的动态过程。（七） 逆变灭磁实验手动按下【灭磁】按钮，灭磁指示灯亮，实现逆变灭磁，用录波仪记录 灭磁曲线。注意观察励磁电流表和励磁电压表的变化以及励磁电压波形的变化。（八） 他励方式下起励实验1、 切换【励磁方式】转换开关，选择励磁方式为微机他励。2、 起励，发电机开始建压并快速稳定在空载额定，用录波仪记录发电机起 励波形。（九） 跳灭磁开关灭磁实验按下励磁开关的【跳闸】绿色按钮，其绿色按钮指示灯亮，表示灭磁电阻对 励磁绕组进行灭磁，并用录波仪记录发电机灭磁波形。（十）停机1、 将原动机转速降到零。2、 按照主接线图，以给系统送电时合线路

18、开关相反的顺序（先通后断），把 线路开关依次跳开。3、 退出无穷大电源系统。（一）不同a角（控制角）对应的励磁电压波形观测（选做）1、 励磁方式保持他励，选择恒 a控制方式。2、 合上励磁开关。3、 将示波器接到励磁屏的励磁电压表的信号输入端。4、 在不启动机组的状态下，松开微机励磁调节器的【灭磁】按钮，操作【增 磁】、【减磁】按钮即可逐渐减小或增加控制角 a,从而改变三相全控桥的电压输 出及其波形，通过示波器观测不同 a角时的励磁电压波形。四、实验记录1.自并励方式下起励实验波形如下图1所示。330-1 FET HAMP n ri =r ZO1 4 l-ZV.V9 *2.P 3-5P7Ch

19、T-pwqfinm/nplUOWMbHCVSMJI鼻由图1所示同步发电机零起升压实验波形可计算得：超调量： 7.4%，上升时间：0.75s，振荡次数：0.5次。在同步发电机零起升压过程中，发电机定子三 相电压幅值基本相同，相位相差120度；负载电压在升压过程中会产生 2-3倍 的过电压，机端电压达到额定值后，负载电压为一稳定值。定子电流在此过程中 保持恒定。2.空载调节励磁实验实验波形如下图2所示。 I.J I为按【减磁】按钮，在110%70%空载额定电压范围内调节机端电压，得 到如图2所示波形。由图2可知，在110%70%空载额定电压范围内励磁系统 的自动电压调节能稳定、平滑地调节。机端电压

20、与励磁电压同步变化， 发电机定 子三相电压始终保持幅值相等，相位相差 120度。3.空载阶跃实验实验波形如下图3所示。由图3所示同步发电机零起升压实验波形可计算得超调量： 34.2%，上升时间：0.06s，振荡次数：0.5次，超调量已超出国标规定。发电机在空载运行中收 到阶跃信号扰动时，会使机端电压升高，产生较高的电压幅值。4.负载调节实验实验波形如下图4所示。aajajj 祁 i 曲 m p-i 丹 - s ”誣i-v 一_ _ -图4为有功功率为1kW时，按【增磁】、【减磁】按钮增减励磁，使无功功 率在1kW到-1kW范围内调整所得。在调节无功功率的过程中，机端电压、机 端电流保持不变，励

21、磁电流（电压）随无功功率绝对值的减小而下降、随无功功 率绝对值的增大而上升；有功功率随无功功率的减小而上升。 可见，无功功率与 励磁电压有关。5.强励实验实验波形如下图5所示Vi JbJcwTWNiIMM刿 Mww胸MM叽 MniliWmMliIMfmWinVM图5记录的波形为发生AB相间短路，短路时间等于0.3s,短路后电压下降 到55%,短路故障消除后，电压恢复到短路故障前的状态的过程。发生AB相间短路时，电压下降到55%，为维持机端电压恒定，需增大励磁 电压以补偿无功功率。由图5可知，在故障时的强励电压约为正常运行时的 4 5倍。6.甩负荷实验实验波形如下图6所示。图6所示为当发电机运行

22、到额定功率，有功为 4kW，功率因数0.8时，跳出口断路器，使发电机组与系统解列，此时有： 28.3%，调节时间：0.64s，振荡次数：1.5次，机端电压升高，励磁电压下降，经振荡后稳定。7.逆变灭磁实验手动按下【灭磁】按钮，灭磁指示灯亮，实现逆变灭磁，灭磁曲线如图7所示。.OI 1140 ! rB RL| it 1 1 工 * q J 1由图7可得，逆变灭磁过程中，励磁电流和励磁电压均快速降为零。8.他励方式下起励实验微机他励方式下起励，发电机开始建压并快速稳定在空载额定，波形如图 8所示。其超调量为10.5%，上升时间等于0.18s，振荡次数为1次。起励过程中 发电机定子三相电压幅值基本相

23、同，相位相差 120度。r.ii 也U | |艸| UIIHIII 缈1 v啣卩卩翩宜ilMilll蟹 .1制.巴删巴塹僵删出團-a h 口a a m a Hao 虫9.跳灭磁开关灭磁实验跳灭磁开关灭磁实验波形如下图 9五、思考题1、 逆变灭磁与跳励磁开关灭磁主要有什么区别？灭磁开关灭磁，是在灭磁开关主接点断开前先通过一个灭磁接点接入灭 磁电阻，然后断开主接点，在灭磁开关主接点断开后由于灭磁接点把灭磁电阻与 转子并联，励磁绕组能量转移到灭磁电阻发热消耗以达到灭磁目的。逆变灭磁 -是在灭磁命令发出后，励磁调节器控制可控硅，使三相全控桥的控制角大于 90度，此时可控硅处于逆变状态，它把励磁绕组能量

24、吸入到励磁变压器及定子消耗 掉。2、 比较在它励方式下强励与在自并励下强励有什么区别？自并励系统强励倍数高，电压响应速度快，再加上选择先进的控制规律， 能够有效地提高系统暂态稳定水平。3、 比较四种运行方式：恒 UF、恒IL、恒Q和恒a的特点，说说他们各适 合在何种场合应用？恒UF即保持机端电压稳定、恒IL即保持励磁电流稳定、恒 Q即保持 发电机输出无功功率稳定、恒a即保持控制角稳定。其中，恒a方式是一种开环 控制方式，只限于它励方式下使用。4、 电力系统在什么情况下要投入 PSS? PSS的作用？在电力系统稳定性不满足要求时要投入 PSS PSS的主要作用是抑制系 统的低频振荡，提高电力系统

25、的动态稳定性。5、 在负载运行的时候，在机组没有达到额定值时，有时候按增励按钮，但 无功增不上去（增励按钮没有坏），这是什么原因，怎么解决？这时候发电机发出的无功功率已经达到其上限值， 因此继续增加励磁无功功率不会再增加。要增加无功功率，可并联无功补偿装置，如静止无功补偿器（SVC）、静止无功发生器SVG等。6机组负载运行的时候，若发生功率振荡，应该怎么办？功率振荡主要是系统受到小扰动引起， 发生功率振荡时应增大系统阻尼 或采用无功补偿。7、自并励和他励的空载机端电压波形哪个更平滑，为什么？自并励空载机端电压更平滑，自并励时间常数较他励的时间常数大， 即 励磁系统的电压增长速率较小，因此其空载机端电压更平滑。