电力系统自动化实验

电力系统自动化实验实验一发电机组的起动与运转实验实验二不同控制角对应的励磁电压波形实验实验三手动准同期条件测试实验实验四半自动准同期并网实验实验五自动准同期并网实验实验六单机－无穷大系统稳态运行方式实验实验七电力系统暂态稳定实验实验八同步发电机V形曲线及零功率因数测定实验实验一发电机组的起动与运转实验实验目的：1．了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。2．熟悉发电机组中原动机（直流电动机）的基本特性。3．掌握发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作二、原理说明在本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速系统用于调整原动机的转速和输出的有功功率，励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。图1为调速系统的原理结构示意图，图2为励磁系统的原理结构示意图。图1调速系统原理结构示意图装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式送入THLWT-2型微机调速装置，该装置将转速信号转换成电压，和给定电压一起送入ZKS-15型直流电机调速装置，采用双闭环来调节原动机的电枢电压，最终改变原动机的转速和输出功率。装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式送入THLWT-2型微机调速装置，该装置将转速信号转换成电压，和给定电压一起送入ZKS-15型直流电机调速装置，采用双闭环来调节原动机的电枢电压，最终改变原动机的转速和输出功率。发电机出口的三相电压信号送入电量采集模块1，三相电流信号经电流互感器也送入电量采集模块1，信号被处理后，计算结果经485通信口送入微机励磁装置；发电机励磁交流电流部分信号、直流励磁电压信号和直流励磁电流信号送入电量采集模块2，信号被处理后，计算结果经485通信口送入微机励磁装置；微机励磁装置根据计算结果输出控制电压，来调节发电机励磁电流。图2励磁系统的原理结构示意图三、实验内容与步骤1．发电机组起励建压⑴先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座（两个大四芯插座可通用）。接着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。⑵将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，实验台上的“原动机启动”光字牌点亮，同时，原动机的风机开始运转，发出“呼呼”的声音。⑶按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“自动”方式，开机默认方式为“自动方式”。⑷按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪烁，表示发电机组正在启动。当发电机组转速上升到1500rpm时，THLWT-3型微机调速装置面板上的增速灯熄灭，启动完成。⑸当发电机转速接近或略超过1500rpm时，可手动调整使转速为1500rpm，即：按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“手动”方式，此时“手动”指示灯会被点亮。按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“＋”键或“－”键即可调整发电机转速。⑹发电机起励建压有三种方式，可根据实验要求选定。一是手动起励建压；一是常规起励建压；一是微机励磁。发电机建压后的值可由用户设置，此处设定为发电机额定电压400V，具体操作如下：①手动起励建压1)选定“励磁调节方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁调节方式”旋钮旋到“手动调压”，“励磁电源”旋钮旋到“他励”。2)打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电源”打到“开”。3)建压。调节实验台上的“手动调压”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压（线电压）达到设定的发电机电压。②常规励磁起励建压1)选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“常规控制”，“励磁电源”旋钮旋到“自并励”或“他励”。2)重复手动起励建压步骤⑵3)励磁电源为“自并励”时，需起励才能使发电机建压。先逐渐增大给定，可调节THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大到3.5V左右，按下THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“起励”按钮然后松开，可以看到控制柜上的“发电机励磁电压”表和“发电机励磁电流“表的指针开始摆动，逐渐增大给定，直到发电机电压达到设定的发电机电压。4)励磁电源为“他励”时，无需起励，直接建压。逐渐增大给定，可调节THLCL-2常规励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压达到设定的发电机电压。③微机励磁起励建压1)选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“微机控制”，“励磁电源”旋钮旋到“自并励”或“他励”。2)检查THLWL-3微机励磁装置显示菜单的“系统设置”的相关参数和设置。具体如下：“励磁调节方式”设置为实验要求的方式，此处为“恒Ug”。“恒Ug预定值”设置为设定的发电机电压，此处为发电机额定电压。“无功调差系数”设置为“+0”，具体操作见THLWL-3微机励磁装置使用说明书。3)按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“启动”键，发电机开始起励建压，直至THLWL-3微机励磁装置面板上的“增磁”指示灯熄灭，表示起励建压完成。2．发电机组停机⑴减小发电机励磁至0。⑵按下THLWT-3微机调速器装置面板上的“停止”键。⑶当发电机转速减为0时，将THLZD-2电力系统综合自动化控制柜面板上的“励磁电源”打到“关”，“原动机电源”打到“关”。3．发电机组并网①手动并网所谓“手动并网”，就是手动调整频差和压差，满足条件后，手动操作并网断路器实现并网。1)选定“同期方式”。将实验台上的“同期方式”旋钮旋到“手动”状态。2)观测同期表的指针旋转。同期时，以系统为基准，fgfs时同期表的相角指针顺时针旋转，频率指针转到“+”的部分；UgUs时压差指针转到“+”。反之相反。fg和Ug表示发电机频率和电压；fs和Us表示系统频率和电压。根据同期表指针的位置，手动调整发电机的频率和电压，直至频率指针和压差指针指向“0”位置。表示频率差和压差接近于“0”，此时相角指针转动缓慢，当相角指针转至中央刻度时，表示相角差为“0”，此时按下断路器QF0的“合闸”按钮。完成手动并网。②半自动并网所谓“半自动并网”，就是手动调整频差和压差至满足条件后，系统自动操作并网断路器实现并网。1)选定“同期方式”。将THLZD-2电力系统综合自动化实验台上的“同期方式”旋钮旋到“半自动”状态。2)检查THLWZ-2微机准同期装置的系统设置菜单的“系统设置”的相关参数和设置。具体如下：“导前时间”设置为200ms“允许频差”设置为0.3Hz“允许压差”设置为2V；自动调频”设置为“退出”“自动调压”设置为“退出”“自动合闸”设置为“投入”3)投入微机准同期。按下THLWZ-2微机准同期装置面板上的“投入”键。4)根据THLWZ-2微机准同期显示的值，手动调整频差和压差，满足条件后，自动并网。③自动并网所谓“自动并网”，就是自动调整频差和压差，满足条件后，自动操作并网断路器，实现并网。1)选定“同期方式”。将THLZD-2电力系统综合自动化实验台上的“同期方式”旋钮旋2)到“自动”状态。2)检查THLWZ-2微机准同期装置的系统设置内显示菜单的“系统设置”的相关参数和设置。具体如下：“导前时间”设置为200ms，“允许频差”设置为0.3Hz，“允许压差”设置为2V“自动调频”设置为“投入”，“自动调压”设置为“投入”，“自动合闸”设置为“投入”。5)满足条件后，并网完成。6)退出同期表。将THLZD-2电力系统综合自动化实验台上的“同期表控制”旋钮打到“退出”状态。5．发电机组解列⑴将发电机组输出的有功和无功减为0。具体操作：①多次按下THLWT-3微机调速装置“－”键，逐步减少发电机有功输出，直至有功接近0。②调节励磁，减小无功。多次按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“－”键，逐步减少发电机无功输出，直至无功接近于0。备注：在调整过程中，注意不要让发电机进相。⑵按下THLZD-2电力系统综合自动化实验台上的断路器QF0的“分闸”按钮，将发电机组和系统解列。然后发电机停机.6．发电机组组网运行该功能是配合THLDK-2电力系统监控实验台而设定的。⑴将THLZD-2电力系统综合自动化实验台上的“发电机运行方式”切至“联网”方式。⑵将THLZD-2电力系统综合自动化实验台左侧的电缆插头接入THLDK-2电力系统监控实验台。⑶重复实验1发电机组起励建压步骤。⑷采用手动并网方式，将发电机组并入THLDK-2电力系统监控实验台上的电力网。四、实验报告1．简述发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作步骤。2．为什么发电机组送出有功和无功时，先送无功？3．为什么要求发电机组输出的有功和无功为0时才能解列？实验二不同控制角对应的励磁电压波形实验一、实验目的1．加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。2．观察三相桥式全控整流、逆变的各点工作波形。3．了解移相触发电路的特性和工作原理。4．观察触发脉冲及其相位的移动范围二、工作原理三相桥式全控整流电路如图2-1所示，三相桥式全控整流电路的六个整流元件全部采用晶闸管，六只晶闸管的导通顺序应为1，2，3，4，5，6。它们的触发脉冲相位依次相差60°。为了保证开始工作时，能有两个晶闸管同时导通，需用宽度大于60°的触发脉冲，也可用双触发脉冲，例如在给VS1脉冲时也补给VS6一个脉冲。图2-1三相桥式全控整流电路1．观测6路触发脉冲。⑴先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座。接着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。⑵将实验台上的“励磁方式”选为“微机控制”，同时选择“励磁电源”为“他励”方式。⑶不启动机组，不加励磁电源，将控制柜上的“励磁电源”选至“关”的位置。⑷选定THLWL-3微机励磁装置里的菜单项“系统设置”，再进入，设置“励磁调节方式”为“恒UR”方式。⑸将示波器接入控制柜上的六路脉冲测试孔（A+，A-，B+，B-，C+和C-）中的任一路，示波器探头的地接“com1”。通过示波器可观测到触发的双窄脉冲。按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“＋”键，逐步增大给定电压UR，可移动触发脉冲的位置。2．测量控制角α并与计算值比较，观测三相全控桥的电压输出及其波形⑴操作步骤同实验内容⒈步骤⑴和步骤⑵。⑵不启动机组，加入励磁电源，将控制柜上的“励磁电源”选至“开”的位置。⑶操作步骤同实验内容⒈步骤⑷。⑷将示波器接入控制柜上的测试孔Ud+和Ud-，可观测全控桥输出电压波形。⑸按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“＋”键或“－”键，即可逐渐减少或增加控制角α，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形，改变发电机励磁电流。⑹调节励磁电流为表2-1规定的若干值，将示波器接入控制柜上的测试孔Uac，UR和com2，根据线电压Uac的波形和触发脉冲UR的相对位置，测出α角，另外利用数字万用表测出电压Uac和全控桥输出电压Ud，通过Ud，Uac和数学公式也可计算出一个α角来；将上述数据记录入表2-1后，比较两种途径得出的α有无不同，分析其原因。序号电量12345励磁电流Ie（A）00.51.52.53.5输入电压Uac（V）输出电压Ud（V）输出电压的波形由公式计算的α角示波器读出的α角1.35(0/3)UdUacCOS1.35[1(/3)](/32/3)UdUacCOS计算公式：表2-1四、实验报告⒈分析说明三相桥式全控整流回路的原理。⒉根据实验数据，画出全控整流电路输出特性Ud=f(α)。⒊研究实验中出现的各种波形，并进行分析说明。实验三手动准同期条件测试实验一、实验目的1．加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件。2．掌握手动准同期的概念及并网操作方法，准同期并列装置的分类和功能。3．熟悉同步发电机手动准同期并列过程