电力系统自动化实验大纲.doc

电 力 系 统 自 动 化实验指导书上海交通大学电气工程实验中心2013 年 3 月郑重声明：版权属于上海交通大学电气工程实验中心，仅供上海交通大学电气工程系课程：电力系统自动化实验使用。未经允许不得随意上传至百度文库、论坛等网络媒体。实验一实验一 同步发电机并网运行实验同步发电机并网运行实验一、一、 实验目的实验目的1) 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。2) 熟悉同步发电机准同期并列过程。二、二、 原理与说明原理与说明将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理” ，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点（同相点）时合闸，考虑到断路器和继电器固有的合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。自动准同期并列，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，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。同期装置一般在发电机端的电压和频率与系统侧电压和频率相差不大时投入，而在同期结束后就可退出运行。三、三、 实验项目和方法实验项目和方法 3.1 机组启动和建压1) 将发电机组电动机三相电源插头与机组控制屏侧面“电动机出线”插座连接，发电机三相输出电压插头与“发电机进线”插座连接，发电机励磁电源插头与“励磁出线”插座连接。机组控制屏侧面的“380V电源”插座与实验室380V三相交流电源连接，220V电源插头（“发电机出线”插座左侧的黑色插头）与实验室220V交流电源连接。2) 检查机组控制屏上各指示仪表的指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置。3) 合上机组控制屏上的“220V电源”开关，检查开关状态：控制屏一次系统图上1QF处信号灯应绿灯亮，红灯熄灭。观测微机型自动调速装置、微机型自动励磁装置及微机型自动同期装置（以下分别简称为“调速装置”、“励磁装置”和“同期装置”）面板上的“运行”灯，正常应亮或闪烁。4) 按附表1对调速装置和励磁装置的参数进行设置。具体的设置方法参考TQTS-ITI 微机型自动调速装置用户手册和TQLC-III 微机型自动励磁装置用户手册。5) 合上“调速励磁电源”开关（380V）。注意：注意：一定要先合“220V电源”开关，再合“调速励磁电源”开关，否则，励磁或调速输出的功率模块可能处于失控状态。6) 将机组控制屏上的调速装置“方式选择”开关选择为“自动”方式，“远方/就地”选择为“就地”（选择为“远方”时，就地控制失效）。“启动/停止”开关选择为“启动”，此时，调速装置开始输出控制信号。通过“增速”按钮逐渐升高电动机转速，当按住“增速”按钮不动时，转速将快速升高。接近额定转速时，松开“增速”按钮（防止超过额定转速），然后采用点动的方式操作按钮，直到达到需要的转速。7) 确认机组转速在额定转速附近（如果未达到，重复步骤5），将机组控制屏上的励磁调节装置“方式选择”开关选择为“恒Ug”方式，“远方/就地”选择为“就地”（选择为“远方”时，就地控制失效），“启动/停止”开关选择为“启动”，此时，励磁调节装置开始输出控制信号。通过“增磁”按钮逐渐升高发电机电压，当按住“增磁”按钮不动时，发电机电压将快速升高。接近额定电压时，松开“增磁”按钮（防止超过额定电压），然后采用点动的方式操作按钮，直到达到需要的电压。3.2 观察与分析1) 操作机组控制屏上的增速或减速按钮调整机组转速，观察发电机频率的变化。2) 操作机组控制屏上的增磁或减磁按钮调节发电机端电压，观察发电机机端电压的变化。3.3 恒定越前时间测试将同期装置的“合闸输出”接线端与“1QF合闸回路”左侧红色端子相连。先断开控制屏一次系统图上的1QF，即：应绿灯亮，红灯灭，然后进行合闸时间测试。注意：注意：测试前确保系统电源未带电，否则可能进行合闸测试时将出现非同期合闸！在同期装置主界面下按“ESC”键进入“功能表”，进入“装置检查”菜单，选择“合闸时间”，稍等片刻，检查完毕后，界面显示“动作时间 xx”（xx表示动作时间数值，单位ms）。记下此动作值，大致等于恒定越前时间。之后，再次手动断开控制屏一次系统图上的1QF，同上。3.4 手动准同期并列GT11TA1QF1TV2TV图 2-1 发电机组准同期并列示意图发电机组准同期并列示意图如图 2-1，1QF 作为同期开关（位于机组控制屏上）。将机组控制屏侧面的“发电机出线”与“TQDZ-III 电力系统自动化实验培训系统实验台”（以下简称“实验台”）侧面的“发电机进线”相连。A. 按准同期条件合闸按准同期条件合闸1) 合上实验台上的1QF、2QF、3QF、4QF、5QF、6QF按钮，使系统侧母线带电。各QF处指示灯应红灯亮、绿灯灭。2) 在机组控制屏上完成如下实验接线：将同期装置右侧的“Ug”（发电机电压）端子与1TV接线区“a”端子相连，“Us”（系统电压）端子与2TV接线区“a”端子相连，“Un”端子同时与1TV和2TV的“x”端子两连。这样同期装置可同时采集到发电机和系统两侧的电压信号。注意注意：1TV和2TV电压信号必须为同一相，否则相角差检测不准确。3) 设置同期参数需要设置如下几个同期参数：*压差允许值：当发电机和系统两侧的电压差在压差允许值范围内时，则认为压差满足合闸要求；*频差允许值：当发电机和系统两侧的频率差在频差允许值范围内时，则认为频差满足合闸条件；*合闸时间：断路器的实际合闸时间；*均频均压参数：同期装置在检测到频差和压差不满足条件时，向调速装置和励磁装置发出的均频均压脉冲的宽度和周期。改变均频均压参数可改变同期装置均频均压的快慢。在同期装置的主界面状态下，按“ESC”进入功能表菜单，选择“定值管理”可进行相应设置。提示：提示：设置压差允许值为1.0V，频差允许值为0.3Hz，合闸时间值设为恒定越前时间测试的时间值，合闸相角值设为10，均频系数值为7，均频周期为0.5，均压系数为7，均压周期为0.5。4) 将同期装置“方式选择”开关选择为“手动”方式。手动调节机组频率和电压，观察机端电压表和发电机频率表的数值有何变化（也可在同期装置液晶屏上查看）。5) 根据发电机电压和系统电压的大小，相应操作励磁装置增磁或减磁按钮进行调压，直至发电机的端电压近似等于系统电压。根据发电机频率和系统频率的大小，相应操作调速装置上的增速或减速按钮进行调速，直至发电机频率近似等于系统频率。此时表示压差、频差均满足条件，观察同期装置液晶显示屏上的相角图，当旋转至0度位置前某一合适时刻时，按下机组控制屏上的1QF，将发电机并网。在同期装置主界面下按“ESC”键，进入“功能表”，选择“报告管理”选项，再选择“浏览事件报告”选择，观察冲击电流大小。注意：注意：1) 由于发电机组容量较小，冲击电流可能不明显。2) 在发电机未与系统解列之前，不应再次同期。B. 偏离准同期并列条件合闸偏离准同期并列条件合闸本实验项目仅限于实验室进行，不得在电厂机组上使用！本实验项目仅限于实验室进行，不得在电厂机组上使用！实验分别在单独一种并列条件不满足的情况下合闸，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，分别在和时手动合闸，观察并sgffsgff记录机组控制屏上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小，填入表2-1。注意注意：频率差不要大于0.5Hz。(2) 频率差、相角差条件满足，电压差不满足，分别在和时手动合闸，观察并sgUUsgUU记录机组控制屏上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小，填入表2-1。注意注意：频率差不要大于额定电压的10%。(3) 频率差、电压差条件满足，相角差不满足，调节调速装置的增减速控制相角差指针，使指针分别在顺时针旋转和逆时针旋转时手动合闸，观察机组控制屏上有功功率表 P 和无功功率表 Q指针偏转方向及偏转角度大小，从励磁装置显示屏上读取有功和无功数值填入表 2-1。注意注意：相角差不要大于20度。表表 2-1 不不同同频频差差下下的的有有功功和和无无功功量量sgffsgffsgUUsgUU顺时针逆时针P（kW）Q（kVAR）3.5 半自动准同期并列1) 将同期装置的“启动/停止”开关选择为“停止”，然后将发电机与系统解列（跳开1QF）；2) 按手动准同期实验中的接线方法，将发电机电压和系统电压接到同期装置。由于半自动准同期是同期装置自动发出合闸信号，因此将同期装置右侧的“合闸输出”端子与机组控制屏下方的“1QF合闸回路”左侧红色端子相连，这样同期装置可控制1QF合闸。3) 参数设置：确认同期条件的设置，进入“同期参数”选项，如果参数设置与手动准同期的参数设置一致，则不用再修改；否则对参数进行修改成手动准同期时的参数。4) 并列：将调速装置的工作方式设置为“自动”、励磁装置的工作方式设置为“自动”，调节发电机电压和频率，使其偏离合闸允许条件。将同期装置的“方式选择”开关选择为“半自动”。根据当前压差、频差数值进行手动调压、调速，方法同手动准同期。当压差、频差条件满足时，同期装置自动发出合闸命令，此时机组控制屏上的1QF应红灯亮，绿灯灭，表示已经合闸。同期装置液晶显示屏上显示合闸后的系统电压、发电机电压、系统频率、发电机频率和相角信息。注意：注意：1) 一定要首先将同期装置停止，然后再跳开1QF，防止同期装置再次合闸。2) 在发电机与系统未解列之前，不应再次选择同期操作。3.6 全自动准同期并列1) 将同期装置的“启动/停止”开关选择为“停止”，然后将发电机与系统解列（跳开1QF）；2) 将发电机电压和系统电压引接到同期装置上，将“合闸输出信号”连接到“1QF合闸回路”，方法同上。由于全自动准同期自动发出均频、均压脉冲，因此将同期装置右侧的“升压”、“降压”端子接到励磁装置的“升压”、“降压”端子。这样，励磁装置就可以接收到同期装置发出的调压信号，进行相应的调节；将同期装置的“加速”、“减速”信号端子与调速装置的“加速”、“减速”信号端子相接，这样调速装置就可以接到同期装置发出的调速信号，进行相应的调节。3) 参数整定：方法同半自动准同期。4) 并列：将调速装置的工作方式设置为“自动”、励磁装置的工作方式设置为“自动”，调节发电机电压和频率，使其偏离合闸允许条件，选择微机型同期装置的“方式选择”开关，选择为“自动”。微机准同期装置将自动进行均压、均频控制并检测合闸条件，一旦合闸条件满足即发出合闸命令。在全自动过程中，观察当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，励磁装置上有什么反应。观察合闸时机组控制屏上电流表和有功表、无功表的摆动情况。合闸后同期装置主界面显示合闸后发电机端电压、系统电压，发电机频率、系统频率和相角的情况。注意：注意：1) 一定要首先将同期装置停止，然后再跳开1QF，防止同期装置再次合闸。2) 在发电机与系统未解列之前，不应再次选择同期操作。3.7 准同期条件整定改变准同期条件再做一组自动准同期实验，设置频差允许值f=0.4Hz，压差允许值U=2.0V，越前时间53ms，均频系数为7，均频周期为0.4s，均压系数为7，均压周期为0.4s，观察合闸时机组控制屏上的电流表和有功、无功表的摆动情况。3.8 停机首先将同期装置的“启动/停止”开关打到“停止”位，跳开同期开关1QF，使同步发电机与系统解列。在发电机与系统解列之后，将励磁的“启动/停止”开关打到“停止”位置，使发电机端电压迅速降为零，或者通过“减磁”按钮使发电机电压降低到零时再选择“停止”，励磁装置将停止功率单元的输出。此时，将调速装置的“启动/停止”开关打到“停止”，使电动机转速迅速降为零，或者通过“减速”按钮使电动机转速降低到零时再选择“停止”。调速装置将停止功率单元的输出。待机组停稳后先断开“励磁调速电源开关”，再断开“220V电源”开关。注意：注意：1) 一定要首先将同期装置停止，然后再跳开1QF，防止同期装置再次合闸。2) 一定要先断开“励磁调速电源开关”再断开“220V电源”开关！四、四、 实验报告要求实验报告要求1) 比较手动准同期和自动准同期的调整并列过程。2) 分析合闸冲击电流的大小与哪些因素有关？五、五、 思考题思考题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？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？3) 合闸冲击电流的大小与哪些因素有关？4) 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？本实验注意事项：本实验注意事项：1) 在起励建压时，只有当原动机的转速在额定附近时，方可投入励磁调节装置的“自动”运行方式，否则可能会造成发电机过电压，对发电机造成危害。2) 手动合闸时，仔细观察同期装置显示器上的相角差指示，在到360°位置之前某一时刻合闸。3) 在做三种同期切换方式时，做完一项后，需做另一项时，断开断路器开关，重新选择同期方式。4) 同期装置合闸成功后，退回到主菜单，并且在发电机未与系统解列之前，不应再次选择同期操作。5) 停机时，应先将发电机灭磁，使发电机电压降下来，再降电动机的转速。10实验二实验二 同步发电机励磁控制实验同步发电机励磁控制实验一、一、 实验目的实验目的1) 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) 了解微机励磁调节装置的基本控制方式。3) 了解几种常用励磁限制器的作用。4) 掌握励磁调节装置的基本使用方法。二、二、 原理与说明原理与说明同步发电机励磁系统由励磁功率单元和励磁调节装置两部分组成，它们和同步发电机结合在一起构成一个闭环反馈控制系统，称为发电机励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压、合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。实验用的励磁控制系统示意图2-2如下所示，交流励磁电源取自380V市电，构成他励励磁系统，励磁系统的可控整流模块由TQLC-III微机自动励磁装置控制。GTQLC-III型微机自动 励磁装置F1F2市电图2-2 励磁控制系统示意图TQLC-III型微机自动励磁装置的控制方式有四种：恒Ug（恒机端电压方式，保持机端电压稳定）、恒IL（恒励磁电流方式，保持励磁电流稳定）、恒Q（恒无功方式，保持发电机输出的无功功率稳定）和恒（恒控制角方式，保持控制角稳定），可以任选一种方式运行。恒Q和恒方式一般在抢发无功的时候才投入。大多数情况下应选择恒电压方式运行，这样能满足发电机并网后调差要求，恒励流方式下并网的发电机不具备调差特性。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。当操作励磁调节装置的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节装置的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出。无论是在“手动”还是“自动”方式下，都可以操作增减磁按钮，所不同的是调节的参数不同。在“自动”方式下，调节是的机端电压，也就是上下平移特性曲线，在“手动”方式下，改变的是励磁电流的大小，此时即使在并网的情况下，也不具备调差特性。三、三、 实验项目与方法实验项目与方法3.1 不同 角对应的励磁电压测试11本实验机组不并网。1) 参照“同步发电机准同期并列实验”完成实验接线。2) 检查机组控制屏上各指示仪表的指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置。3) 合上机组控制屏上的“220V电源”开关，检查开关状态：控制屏一次系统图上1QF处信号灯应绿灯亮，红灯熄灭。4) 合上“调速励磁电源”开关（380V）。注意，一定要先合“220V电源”开关，再合“调速励磁电源”开关，否则，励磁或调速输出的功率模块可能处于失控状态！5) 根据液晶显示屏显示和面板指示灯状态检查调速、励磁、同期装置是否正常；通过菜单检查各项参数是否设置正确。6) 将调速装置“方式选择”开关选择为“自动”或“手动”方式，“远方/就地”选择为“就地”（选择为“远方”时，就地控制失效）。“启动/停止”开关选择为“启动”，此时，调速装置开始输出控制信号。通过“增速”按钮逐渐升高电动机转速，当按住“增速”按钮不动时，转速将快速升高。接近额定转速时，采用“点动”的方式操作按钮，使电动机达到需要的转速。7) 将励磁装置“方式选择”开关拨到中间位置（“恒Q/恒”），10秒后，将“恒Q/恒”开关选择为“恒”（此时的增磁、减磁按钮控制导通角的减小和增大），“远方/就地”开关选择为“就地”。当机组转速升到额定附近时，“启动/停止”开关选择为“启动”，此时，调节器开始输出控制信号。通过“增磁”按钮逐渐升高发电机电压，当按住“增磁”按钮不动时，电压将快速升高。接近额定电压时，采用“点动”的方式操作按钮，使发电机达到需要的电压。实验时，调节励磁电流为表2-2规定的若干值，记下对应的角，对应的励磁电压，观察其变化规律。（励磁电流、角及励磁电压在励磁装置液晶显示屏上读取）实验完毕后停机，应严格按照“同步发电机准同期并列实验”中的停机步骤执行。表表2-2 不不同同控控制制角角下下的的 状状态态参参数数励磁电流 Ifd（A）0.00.250.50.751.0显示控制角 励磁电压 Ufd（V）3.2 同步发电机起励同步发电机的起励方式有两种：恒机端电压方式起励，恒励磁电流方式起励。恒机端电压方式起励，起励后的发电机电压稳定在手动设定的电压水平上；恒励磁电流方式起励，起励后的发电机励磁电流稳定在手动设定的电流水平上。本实验机组不并网。A. 恒机端电压方式起励恒机端电压方式起励1) 将调速装置“方式选择”开关选择为“自动”或“手动”方式，“远方/就地”选择为“就地”。“启动/停止”开关选择为“启动”。按增速按钮，使发电机组频率达到表2-3所示数值。122) 将励磁装置“方式选择”开关选择为“恒Ug”方式，“远方/就地”选择为“就地”。当机组转速升到额定附近时，“启动/停止”开关选择为“启动”。按“增磁”按钮，使发电机电压达到接近需要电压。说明：说明：在恒Ug方式下，按“增磁”按钮表示增加发电机机端电压给定值。3) 观测在起励时励磁电流和励磁电压的变化，并记录起励后的发电机稳态电压、励磁电流、励磁电压和控制角。每次实验完毕后停机，应严格按照“同步发电机准同期并列实验”中的停机步骤执行。改变起动时机组转速，重复步骤1)3)，将记录数据填入表2-3。表表2-3 恒恒Ug方方式式起起励励测测试试发电机组频率（Hz）发电机电压(V)励磁电流(A)励磁电压(V)控制角(°)47484950515253B. 恒励磁电流方式起励恒励磁电流方式起励1) 将调速装置“方式选择”开关选择为“自动”或“手动”方式，“远方/就地”选择为“就地”。“启动/停止”开关选择为“启动”。按增速按钮，使发电机组频率达到表2-4所示数值。2) 将励磁调节装置“方式选择”开关选择为“恒IL”方式，“远方/就地”选择为“就地”。当机组转速升到额定附近时，“启动/停止”开关选择为“启动”，按“增磁”按钮，使发电机电压达到接近需要电压。说明：说明：在恒IL方式下，按“增磁”按钮表示增加发电机励磁电流给定值，进而改变发电机电压。每次实验完毕后停机，应严格按照“同步发电机准同期并列实验”中的停机步骤执行。改变起动时机组转速，重复步骤1)3)，将记录数据填入表2-4。表表2-4 恒恒IL方方式式起起励励测测试试发电机组频率（Hz）发电机电压(V)励磁电流(A)励磁电压(V)控制角(°)474849505152533.3 伏/赫限制实验13单元接线的大型同步发电机解列运行时，其机端电压有可能升得较高，而其频率有可能降得较低。如果其机端电压 Ug与频率 f 的比值 B=Ug/f 过高，则同步发电机及其主变压器的铁芯就会饱和，使空载激磁电流加大，造成发电机和主变过热。因此有必要对 UF/f 加以限制。伏赫限制器工作原理就是：根据整定的最大允许伏赫比 Bmax 和当前频率，计算出当前允许的最高电压Ugh=Bmax*f，将其与电压给定值 Ug 比较，取二者中较小值作为计算电压偏差的基准 Ub，由此调节的结果必然是发电机电压 UgUgh。以上数值均按标幺值计算。伏赫限制器在解列运行时投入，并网后退出。实验步骤：1) 启动机组，见“同步发电机准同期并列实验”。2) 励磁装置“方式选择”开关选择为“自动（恒 Ug）”方式，“远方/就地”选择为“就地”。3) 当机组转速升到额定附近时， “启动/停止”开关选择为“启动” ，此时，调节器开始输出控制信号。通过“增磁”按钮逐渐升高发电机电压，当按住“增磁”按钮不动时，发电机将快速升高电压。接近额定电压时，采用“点动”的方式操作按钮，使发电机达到需要的电压。本实验要求发电机稳定运行在空载额定以上。4) 在励磁装置主界面下，按“OK”键进入主菜单，进入“参数设定”选项，设置“V/Hz倍数”的值为1.1。5) 在励磁装置主界面下，按“OK”键进入主菜单，进入“投退保护”选项，将“V/Hz限制”选为“投” ，其他两项设为“退” 。退出并保存设置。注意：注意：此功能若未投入，实验所要求的功能将无法实现。6) 调节调速装置“减速”按钮，使机组从额定转速开始下降。7) 从 50Hz44Hz，每间隔 1Hz 记录发电机电压随频率变化的关系数据，填入表 2-5。8) 根据实验数据描出电压与频率的关系曲线，并计算设定的 Bmax 值（用限制动作后的数据计算，伏赫限制指示灯亮表示伏赫限制动作） 。做本实验时先增磁到一个比较高的机端电压后再慢慢减速。 （若机组不稳，励磁和同期装置上显示的频率摆动剧烈，可读取调速装置上的转速进行计算）实验完毕后停机，应严格按照“同步发电机准同期并列实验”中的停机步骤执行。表表 2-5 不不同同频频率率下下的的发发电电机机电电压压发电机频率 F（Hz）5049 48 47 46 45 44 机端电压 Ug（V）3.4 调差特性实验A. 调差系数的测定调差系数的测定在励磁装置中，使用的调差公式为（按标么值计算）：，它是将无功功率的QKUUqgB*14一部分叠加到电压给定值上，其中Ug为电压给定值，Q为无功功率，Kq为调差系数。实验步骤：1）启动机组，满足条件后并网运行，并退出同期装置，并网步骤见“同步发电机准同期并列实验”。2）调速装置设置为“自动”方式，励磁装置设置为“恒Ug”方式。3）用降低系统电压的方法（调节调压器）以增加发电机无功输出，记录一系列机端电压和无功功率的数据，将数据填入表2-6。（如果记录数据时，励磁调节装置上的数值显示有波动，则可以参考实验台上方的电压表和无功表，计算时额定无功功率为KVar，额定电压220V）4）作出调节特性曲线，并计算出调差系数。比较计算得出的调差系数与设置的调差系数是否大致相同。（设置的“调差系数”可在励磁装置的主界面下按“OK”键，进入主菜单，进入“参数设置”选项查看）表表2-6 机机端端电电压压与与无无功功关关系系表表发电机机端电压（UG）发电机无功输出（Q）1234B. 零调差实验零调差实验设置调差系数0，在励磁装置的主界面下按“OK”键，进入主菜单，进入“参数设置”选项，将调差系数设为“00.0”。退出保存设置。实验步骤同A。用降低系统电压的方法增加发电机无功输出，记录一系列机端电压、和无功功率的数据，作出调节特性曲线。UGQ图2-3 调节特性曲线C. 正调差实验正调差实验设置调差系数5，在励磁装置主界面下按“OK”键，进入主菜单，进入“参数设置”选项，将“调差系数”设为“05.0”。将“调差极性”设为“”。退出保存设置。实验步骤同A。用降低系统电压的方法增加发电机无功输出，记录一系列机端电压、和无功功率的数据，作出15调节特性曲线。D. 负调差实验负调差实验设置调差系数5，在励磁装置主界面下按“OK”键，进入主菜单，进入“参数设置”选项，将“调差系数”设为“05.0”。将“调差极性”设为“”。退出保存设置。实验步骤同A。用降低系统电压的方法增加发电机无功输出，记录一系列机端电压、和无功功率的数据，作出调节特性曲线。表表2-7 不不同同调调差差系系数数下下机机端端电电压压与与无无功功关关系系表表Kq0Kq5Kq5UGQUGQUGQ3.5 强励实验强励是励磁控制系统基本功能之一，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，模拟两相短路和三相短路故障可以观察强励过程。实验步骤：1) 启动机组，满足条件后并网运行，调速装置设置为“自动”方式，励磁调节装置设置为“自动”方式；2) 在发电机有功和无功输出为 50额定负载时，将实验台上的“瞬时/永久”故障类型拨码开关打到“永久”位，按下“两相短路”按钮。注意观察发电机电流和励磁电流、励磁电压的变化情况，将数据记入表 2-8。注意：注意：由于未投入线路保护，设置故障的时间不过太长，将“瞬时/永久”开关打到“瞬时”位可以清除故障。3) 将“瞬时/永久”开关打到“瞬时”位以清除故障。再将“瞬时/永久”故障类型开关打到“永久” ，按下“三相短路”按钮。观察发电机机电流和励磁电压、励磁电流的变化情况，将数据记入表 2-8。实验完毕后把故障类型拨码开关打到“瞬时”位以清除故障。表表 2-8 不不同同故故障障类类型型下下励励磁磁与与发发电电机机的的最最大大电电流流值值类型电流值两相短路三相短路励磁电流最大值（A）16发电机电流最大值（A）3.6 欠励限制实验欠励限制器的作用是用来防止发电机因励磁电流过度减小而引起失步或因机组过度进相引起定子端部过热。欠励限制器的任务是：确保机组在并网运行时，将发电机的功率运行点(P、Q)限制在欠励限制曲线上方。欠励限制器的工作原理：根据给定的欠励限制方程和当前有功功率P计算出对应的无功功率下限：。将与当前比较，若：，欠励限制器不动作；，min(/) ()QA BPBminQQminQQminQQ欠励限制器动作，自动增加无功输出，使。（均为绝对值计算）。minQQ实验步骤：1) 启动机组，满足条件后并网运行，调速装置设置为“自动”方式，励磁调节装置设置为“恒Ug”方式。2) 在励磁装置主界面下按“OK”键，进入主菜单。进入“参数设置”选项，设置“欠励限制”A（如A=2）和B(如B1)的值。退出并保存设置。3) 进入“保护投退”选项，将“欠励限制”选为“投”，其他两项设为“退” 。退出并保存设置。注意：注意：此功能若未投入，实验所要求的功能将无法实现。4) 调节有功功率和无功功率输出分别为0，用增大系统电压的方法使发电机进相运行，直到欠励限制器动作（励磁装置的欠励限制指示灯亮），记下此时的有功P和无功Q，此时再升高系统电压或按“减磁”按钮励磁调节均不起作用。如果系统电压上升到450V左右时，仍不能使欠励限制器动作，则可以进一步按励磁装置的减磁按钮，使发电机进相程度更深，从而使欠励限制器动作。5) 恢复系统电压为正常值（380V），使发电机恢复运行在非欠励区，调节有功、无功输出均为0。6) 调节50%、100%额定有功，重复上面的实验，并记录欠励限制时的无功值，填入表2-9。表表2-9 不不同同有有功功下下欠欠励励限限制制动动作作时时的的无无功功值值发电机有功功率 P欠励限制动作时的 Q 值零功率50%额定有功100额定有功7) 根据试验数据作出欠励限制曲线P=f(Q)（如图2-4），并计算出该直线的斜率。3.7 过励限制实验发电机励磁电流超过额定励磁电流 1.1 倍称为过励。励磁电流在 1.1 倍以下允许长期运行，171.12.0 之间按反时限原则延时动作，限制励磁电流到 1.1 倍以上，2.0 倍以下，瞬时动作限制励磁电流在 2.0 倍以上。过励限制器动作时励磁装置的过励限制指示灯亮。实验步骤：1) 启动机组，满足条件后并网运行，调速装置设置为“自动”方式，励磁调节装置设置为“恒Ug”方式。2) 在“参数设置”中，将瞬时过励设置为 1.1。在“投退保护”中，将过励限制功能投入。注意：注意：此功能若未投入，实验所要求的功能将无法实现。3) 用降低额定励磁电流定值的方法模拟励磁电流过励，改变不同的额定励磁电流的大小，观察达到过励限制时的实际励磁电流的大小。PQ图 2-4 欠励限制曲线3.8 停机调节有功输出和无功输出分别为零，在不带负载的情况下跳开同期开关1QF，使同步发电机与系统解列。在发电机与系统解列之后，将励磁调节装置“启动/停止”选择为“停止”，使发电机端电压降为零，将调速装置“启动/停止”选择为“停止”，使电动机转速降为零。待机组停稳后断开机组控制屏上的“调速励磁电源开关”“220V电源”开关、实验台上的开关1QF、2QF、3QF、4QF、5QF、6QF开关，断开机组控制屏和实验台的“总电源”开关，最后断开市电总电源开关。四、四、 实验报告要求实验报告要求1) 整理各项实数据2) 分析各项负载实验的测试结果3) 分析为什么励磁调节装置工作在“自动”方式时，调节有功功率的输出时，无功功率会随之变化，而在调节无功功率时有功功率不变？五、五、 思考题思考题1) 三相可控桥对触发脉冲有什么要求？2) 比较恒机端电压方式起励、恒励磁电流方式起励有何不同？183) 为什么在并网时不需要伏赫限制？4) 比较四种运行方式：恒机端电压、恒励磁电流、恒无功功率和恒的特点，说说他们各适合在何种场合应用？对电力系统运行而言，哪一种运行方式最好？试就电压质量，无功负荷平衡，电力系统稳定等方面进行比较。实验三实验三 电力自动化模拟系统建立电力自动化模拟系统建立一、一、 实验目的实验目的1深入理解配电自动化系统的构成和工作方式 2学会对监控终端设备的基本设置 3学会对后台主站监控软件的设置 4综合掌握 SCADA 系统人机联系；调度员界面设置二、二、 实验内容实验内容5认识配电自动化系统的体系结构和一次系统的构成 本配电监控实验系统分为配电系统实验室和电力监控系统实验室两部分。 其中配电系统实验室 模拟建立了 0.4KV 低压电网，采用 2 路进线、10 路出线 的典型结构，并由现场监控单元 PM850，PM810，智能框架断路器 MT 对一次设 备进行监控；示意图如图1：图 1 一次系统构成示意图 电力监控系统实验室模拟建立一套后台监控系统，实现对电力信息的遥测 量、遥信量的采集和处理，对电力设备的遥控、遥调 ，以及对系统采集量进行记录 和报表输出等功能。 系统采用分散、分层结构设计，按间隔单元划分、模块化设计，整个系统 分为三层：现场监控层、通讯管理层和系统管理层。配电数据通过现场监控层 进行采集和就地显示，经过配电通讯管理层的协议转换，最终由系统管理层实现 集中的管理。其系统配置示意图如 图2： 现现场场监监控控层层： 所有监控单元相对独立，按一次设备对应分布式配置，安装在开关柜回路内， 完成保护、控制、监测和通信等功能，同时具有动态实时显示开关设备工作状态、 运行参数、故障信息和事件记录、保护定值等功能。监控单元与开关柜融为一体， 构成智能化开关柜，经RS485 通信接口接入现场总线。 通通讯讯管管理理层层： 完成监控层和管理层之间的网络连接、转换和数据、命令的交换，达到信息 资源共享。图 2 系统体系结构示意图 系系统统管管理理层层： 由监控主机、打印机组成。监控主机采用 IBM 高性能计算机， 同时采用中国上 海威能电力科技股份有限公司的C5 分布式监控系统和法国施耐德电气的 专业组态 监控软件VIJIO CITECT 完成的配电监控系统来进行对比监控 ，同时集成相关报表 输出等功能，系统软件基于多进程、多任务Microsoft Windows NT/2000 中文操作 系统。 6对终端设备进行设置 7对后台主站监控软件的设置三、三、 实验设备实验设备87 台 Prisma 配电柜 9PM810 电力参数测量仪 10C5 分布式监控系统 11Vijeo Citect 组态监控系统四、四、 实验步骤实验步骤12设置终端设备 PM810 电力参数测量仪装有一个大的背光的 LCD 显示屏，最多可以显示 5 行信息，其主显示界面如下：图 3 电力参数测量仪主显示界面 为了对进行设置，按以下说明进行 滚动第一级菜单列表直到看见 SETUP 选项 按下 SETUP，输入密码（默认密码是 0000） 保存之前，按按钮，直到出现保存改动提示执行下面的部分中的步骤来设置电力参数测量仪，具体根据指导老师要求去 设置。 通讯设置 按按钮直到看见 COMMS 按 COMMS 选择通讯协议：MBUS(MODBUS)或者 JBUS（本实验采用 MBUS） 设置 ADDR（地址，001-010，每一组同学对应一个地址) 选择 BAUD（波特率，默认采用 9600）：9600、19200 或者 38400 选择校验方式：ODD、EVEN 或者 NONE（默认采用 EVEN） 按按钮返回 SETUP 设置界面 日期、时间和语言设置 按按钮直到看见 DATE 按 DATE 并输入月份、日期、年份和显示方式 按按钮返回 SETUP 设置界面 按按钮直到看见 TIME 按 TIME 输入小时、分钟、秒和显示方式 按按钮返回 SETUP 设置界面 按按钮直到看见 LANG 按 LANG 并选择语言：ENG(英语)、SPAN(西班牙语)、FREN(法语) 按按钮返回 SETUP 设置界面 CT、PT 设置 按按钮直到看见 METER，按 METER 按 CT 并输入 CT 的一、二次侧额定电流，按 OK 按按钮返回 METER SETUP 设置界面 按 PT 输入 SCALE（比例）值：X1、X10、X100、没有 PT（对直接连接方式） 输入 PRIM（原边）值 输入 SEC（副边）值 按按钮返回 METER SETUP 设置界面 按按钮返回 SETUP 设置界面 按按钮保存改动 系统类型设置 按按钮直到看见 METER，按 METER 按 SYS 选择 SYS（系统类型，本系统为 4 线 3CT） ，按 OK 选择 FREQ（频率，默认为 60HZ） ，按 OK 按按钮返回 METER SETUP 设置界面 按按钮返回 SETUP 设置界面 1313设置后台主站监控软件设置后台主站监控软件 （1）C5 分布式监控系统 C5 分布式监控系统是上海威能电力科技股份有限公司研究开发的在线监控 软件，系统根据国内大多数用户的需求，融合国内主流系统优点，并追踪国际 SCADA 系统标准化和开放性的要求而开发。系统也参考了工业监控系统和组态 系统，整个系统功能强大，设计新颖，性能稳定，技术先进，遵循标准，全方 位开放，具备更广泛的适应性。 系统可以应用于通讯、水处理、煤炭、电力等多个行业，可以完成综合自 动化、调度自动化、配变监测、电能质量、配网自动化等多个系统，可以为调 度所调度人员，变电站值班人员提供的很好的操作平台。 系统启动 在“开始”菜单的“运行”中输入“hmi”后，点