成都理工电力系统实验报告(共13页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上电力系统自动化报告学 院 : 核技术与自动化学院专 业 : 电气工程及其自动化班 级 : 1班学 号 : 7姓 名 : 徐茁夫指导老师 : 罗耀耀完成时间 : 2015年7月6日填写说明1、 适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）；2、 专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明；3、 格式要求： 用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。 打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）；页码用小五号字

2、底端居中。 具体要求：题目（二号黑体居中）；摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）；关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)； 正文部分采用三级标题；第1章 (小二号黑体居中，段前0.5行)1.1 小三号黑体（段前、段后0.5行）1.1.1小四号黑体（段前、段后0.5行）参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照参考文献著录规则（GB/T 77142005）。实验一：典型方式下的同步发电机起励实验一、实验目的 了解同步发电机的几种起励方式，并比较它们之间的不同之处。 分析不同起励方式下同步发电机起

3、励建压的条件。二、原理说明同步发电机的起励方式有三种：恒发电机电压Ug 方式起励、恒励磁电流Ie 方式起励和恒给定电压UR 方式起励。其中，除了恒UR 方式起励只能在他励方式下有效外，其余两种方式起励都可以分别在他励和自并励两种励磁方式下进行。恒Ug 方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪系统电压起励”两种起励方式。设定电压起励，是指电压设定值由运行人员手动设定，起励后的发电机电压稳定在手动设定的给定电压水平上；跟踪系统电压起励，是指电压设定值自动跟踪系统电压，人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟踪范围为85%115%额定电压；“跟踪系统电压

4、起励”方式是发电机正常发电运行默认的起励方式，可以为准同期并列操作创造电压条件，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。恒Ie 方式起励，也是一种用于试验的起励方式，其设定值由程序自动设定，人工不能干预，起励后的发电机电压一般为20%额定电压左右。恒UR(控制电压)方式只适用于他励励磁方式，可以做到从零电压或残压开始人工调节逐渐增加励磁而升压，完成起励建压任务。三、实验内容与步骤常规励磁装置起励建压在第一章实验已做过，此处以微机励磁为主。 选定实验台上的“励磁方式”为“微机控制”，“励磁电源”为“他励”，微机励磁装置菜单里的“励磁调节方式”为“恒Ug”和“恒Ug 预定值”为400V。

5、 参照第一章中的“发电机组起励建压”步骤操作。 观测控制柜上的“发电机励磁电压”表和“发电机励磁电流”表的指针摆动。 选定“微机控制”，“自励”，“恒Ug”和“恒Ug 预定值”为400V。操作步骤同实验1。 选定“微机控制”，“他励”，“恒Ie”和“恒Ie 预定值”为1400mA。操作步骤同实验1。 选定“微机控制”，“自励”，“恒Ie” 和“恒Ie 预定值”为1400mA。操作步骤同实验1。 选定“微机控制”，“他励”，“恒UR” 和“恒UR 预定值”为5000mV。操作步骤同实验1。四、实验报告 比较起励时，自并励和他励的不同。答：他励直流电机的 励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流

6、电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，永磁直流电机也可看作他励直流电机。并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。他励直流电动机起动时，必须先保证有磁场（即先通励磁电流），而后加电枢电压。否则在加励磁电流之前，电枢中一直为起动电流（或理解为电能只以电枢绕组中热量的形式释放） 比较各种起励方式有何不同。答：他励：一般用于机端电压高于400V的发电机组。他励是指利用外电源对发电机进行起励。自并励：一般用于机端电压低于或等于400V的发电机组。自并励，又叫“自并激励”，是利用发电机定子线圈的残余电压通过一定的技术方

7、法整流后送回其转子线圈，再对定子线圈进行相互激励使发电机电压在“自激励”过程中不断升高到设定值。五、实验心得 灭磁的时候应该注意发电机的状态，一定不能在并网的状态下灭磁。实验二：伏赫限制实验一、实验目的 1了解伏赫限制的意义。 2熟悉伏赫限制的工作原理。二、原理说明 V/Hz（伏/赫）限制就是限制发电机的端电压与频率的比值，其目的是防止发电机在空载、甩负荷和机组启动期间，由于电压升高或频率降低使发电机励磁电流增大，导致发电机铁芯饱和而引起发电机转子过热。 已知公式： U=4.44KN1fBS 式中：U发电机的相电势；N每相绕组的串联匝数； KN1绕组系数；B发电机的磁感应强度；S发电机铁芯截面

8、积 对于给定的发电机，N和S是常数，令 K=4.44NKN1S ，则 U/f =BK根据整定的最大允许伏赫比Bmax和当前频率f，计算出当前允许的最高电压Umax=Bmaxf,将其与当前发电机端电压Ug比较，取两者中间的最小值作为Uref进行调节Uref=min Uref ,Umax调节的结果必然是发电机端电压Ug=Uref，即满足U/fBmax,达到伏赫限制的目的。考虑到机组并网运行时，比值U/f一般不会越限，故伏赫限制器解列运行时投入，并网后退出。三、实验内容与步骤 合上控制柜上的所有电源开关；然后合上实验台上的所有电源开关。合闸顺序：先总开关，后三相开关，再单相开关。 选定THLZD-2

9、电力系统综合自动化实验台面板上的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机控制”位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置。 发电机组起励建压，使原动机转速为1500rmp，发电机电压为420V。 设置THLWL-3微机励磁装置的“伏赫限制系数”为“8595”。 按下THLWL-3微机调速装置上的“” 键或“”键，调节发电机组频率下降至45 Hz，每间隔1Hz记录发电机电压，直到伏赫限制灯亮（伏赫限制动作），记录此时的发电机电压和频率。记录相关数据在表3-2-5-1中。表3-2-5-1 发电机频率f（Hz） 50 49 48 47 机端电压Ug（V） 419.6 416.6 416.3

10、 415.7 发电机组停机。四、实验心得 这次实验让我们掌握了伏赫限制的作用和原理，通过伏赫限制防止发电机在空载、甩负荷和机组启动期间，由于电压升高或频率降低使发电机励磁电流增大，导致发电机铁芯饱和引起发电机转子过热。这能有效快速保护电机及机组的正常运行，但理解理论有点复杂，需要通过实验来理解，但也要认真将其掌握。实验三：励磁调节器控制方式及其相互切换实验一、实验目的 了解微机励磁调节器的几种控制方式及其各自特点。 通过实验理解励磁调节器无扰动切换的重要性。二、原理说明励磁调节器具有四种控制方式：恒发电机电压Ug，恒励磁电流Ie，恒给定电压UR 和恒无功Q。其中，恒UR 为开环控制，而恒Ug，

11、恒Ie 和恒Q 三种控制方式均采用PID 控制，PID 控制原理框图如图2-3-1 所示，系统由PID 控制器和被控对象组成，PID 算法可表示为：e(t) = r(t) -c(t) 2-3-1u(t) = KPe(t) +1/TI e(t)dt +TD de(t)/ dt 2-3-2其中：u(t)调节计算的输出； KP比例增益；TI积分常数； TD微分常数。因上述算法用于连续模拟控制，而此处采用采样控制，故对上述两个方程离散化，当采样周期T 很小时，用一阶差分代替一阶微分，用累加代替积分，则第n 次采样的调节量为：u(n) = KPe(n) +T /TI e(i) + TD /Te(n) -

12、 e(n -1)+ u0 2-3-3式中：u0偏差为0 时的初值。则第n-1 次采样的调节量为：u(n -1) = KPe(n -1) +T /TI e(i) + TD /Te(n -1) - e(n - 2)+ u0 2-3-4每种控制方式对应一套PID 参数（KP、KI 和KD），可根据要求设置，设置原则：比例系数加大，系统响应速度快，减小误差，偏大，振荡次数变多，调节时间加长，太大，系统趋于不稳定；积分系数加大，可提高系统的无差度，偏大，振荡次数变多；微分系数加大，可使超调量减少，调节时间缩短，偏大时，超调量较大，调节时间加长。为了保证各控制方式间能无扰动的切换，本装置采用了增量型PID

13、 算法。三、实验准备以下内容均由THLWL-3 微机励磁装置完成，励磁采用“它励”；系统与发电机组间的线路采用双回线。具体操作如下：（1） 合上控制柜上的所有电源开关；然后合上实验台上的所有电源开关。合闸顺序：先总开关，后三相开关，再单相开关。（2） 选定实验台面板上的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机控制”位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置。 使实验台上的线路开关QF1，QF3，QF2，QF6，QF7 和QF4 处于“合闸”状态，QF5处于“分闸”状态。1恒Ug 方式 设置THLWL-3 微机励磁装置的“励磁调节方式”为“恒Ug”，具体操作如下：进入主菜单，选定“系统

14、设置”，接着按下“确认”键，进入子菜单，然后不断按下“”键，翻页找到子菜单“励磁调节方式”，再次按下“确认”键。最后按下“”键，选择“恒Ug”方式。 设置THLWL-3 微机励磁装置的“恒Ug 预定值”为“400V”，具体操作同上。 发电机组起励建压（操作见第一章），使原动机转速为1500rmp，发电机电压为额定电压400V。 发电机组不并网，通过调节原动机转速来调节发电机电压的频率，频率变化在45Hz55Hz 之间，频率数值可从THLWL-3 微机励磁装置读取。具体操作：按下THLWT-3 微机调速装置面板上的“”键或“”键来调节原动机的转速。 从THLWL-3 微机励磁装置读取发电机电压、

15、励磁电流和给定电压的数值并记录到表表3-2-3-1序号发电机频率fg（Hz）发电机低电压Ug（V）励磁电流Il（A）励磁电压Ug（V）147.0400.41.3473.98248.0401.61.2974.04349.0400.61.2414.10450.0400.21.1884.16551.0399.91.134.23652.0399.51.0954.28753.0400.21.0604.332恒Ie 方式 设置THLWL-3 微机励磁装置的“励磁调节方式”为“恒Ie”，具体操作同恒Ug 方式实验步骤 设置THLWL-3 微机励磁装置的“恒Ie 预定值”为“1400mA”， 具体操作同恒Ug

16、 方式实验步骤。 重复恒Ug 方式实验步骤、，从THLWL-3 微机励磁装置读取发电机电压、励磁电流和给定电压的数值并记录于表3-2-3-2 中。表3-2-3-2 序号发电机频率fg（Hz）发电机电压Ug（V）励磁电流Ie（A）励磁电压Ue（V）147.0401.11.3933.88248.0411.51.3863.89349.0420.81.3833.89450.0428.61.3293.89551.0437.11.3843.88652.0445.81.3813.88753.0455.61.3993.883恒UR 方式 设置THLWL-3 微机励磁装置的“励磁调节方式”为“恒UR”，具体操作

17、同恒Ug 方式实验步骤 设置THLWL-3 微机励磁装置的“恒UR 预定值”为“4760mV”， 具体操作同恒Ug 方式实验步骤。 重复恒Ug 方式实验步骤、，从THLWL-3 微机励磁装置读取发电机电压、励磁电流和给定电压的数值并记录于表3-2-3-3 中。4恒Q 方式 重复恒Ug 方式实验步骤、和。（2） 发电机组与系统并网。（具体操作见实验一）（3） 并网后，通过调节调速装置使发电机组发出一定的有功，通过调节励磁或系统电压使发电机组发出一定的无功。要求保证发电机功率因数为0.8。具体操作如下：按下THLWT-3 微机调速装置面板上的“”键或“”键来增大或减小有功功率；降低15kVA 自耦

18、调压器的电压,使发电机发出一定的无功功率。（4） 选择“恒Q”方式，具体操作如下：按下THLWL-3 微机励磁装置面板上的“恒Q”键。（注：并网前按下“恒Q”键是非法操作，装置将视该操作为无效操作。） 改变系统电压，从THLWL-3 微机励磁装置读取发电机电压、励磁电流、给定电压和无功功率数值并记录于表3-2-3-4 中。序号发电机频率fg（Hz）发电机电压Ug（V）励磁电流Ie（A）励磁电压Ue（V）147.0277.20.7124.75248.0282.607154.75349.0289.70.7174.75450.0296.80.7184.75551.030090.7144.75652.

19、0306.70.7154.75753.0312.40.7104.75表3-2-3-4：序号系统电压Us（V）发电机电压Ug（V）发电机电流Ig（A）励磁电流Ie（A）励磁电压UR（V）有功功率P（kW）无功功率Q（kVar）1380406.61.0011.54544.200.5620.4602370393.61.0341.44142250.5670.4463360384.81.0771.39241.320.5850.4374350376.71.0761.35640.520.5750.4465390413.80.9841.55244.350.5650.4446400420.90.9981.603

20、45.370.5750.4507410425.50.9951.61045.400.5790.420注：四种控制方式相互切换时，切换前后运行工作点应重合。5负荷调节 设置子菜单“励磁调节方式”为“恒Ug”方式，操作参照恒Ug 方式实验步骤。 将系统电压调到300V（调节自耦调压器到300V），发电机组并网，具体操作参照第一章。 调节发电机发出的有功和无功到额定值,即：P=2kW,Q=1.5kVar。调节有功，即按下THLWT-3 微机调速装置面板上的“”键或“”键来增大或减小有功功率；调节无功，即按下THLWL-3 微机调速装置面板上的“”键或“”键来增大或减小无功功率。 从THLWL-3 微机

21、调速装置读取功角，从THLWL-3 微机调速装置读取励磁电流和励磁电压，并记录数据于表3-2-3-5 重复步骤，调节发电机发出的有功和无功为额定值的一半。 重复步骤 重复步骤，调节发电机输出的有功和无功接近0。 重复步骤发电机状态励磁电流Ie（A）励磁电压Ue（V）功角（）空载0.75227.700半负载1.52643.5227额定负载2.33959.0543四、实验总结1、 微机励磁调节器四种运行方式的特点什么？各适合于那种场合应用？对电力系统运行而言，哪一种运行方式最好？答：微机励磁调节器四种运行方式为：a、恒Ug 方式；b、恒Ie 方式；c、恒UR 方式；d、恒Q方式。其中恒UR 方式属

22、于开环控制，控制结构简单，属于有差调节。而恒Ug 方式、恒Ie 方式、恒Q方式，采用PID控制可以实现误差调节，调整量可自行设计，是比较完整的控制系统。2、 分析励磁调节器的工作过程及其作用。答：励磁调节器的作用：控制机端电压，控制无功功率分配，提高同步发电机并联运行的稳定性，改善电力系统的运行条件。学生实验 心得这次实验使我们掌握系统运行的原理及特性，学会了典型方式下同步电机起励、伏赫限制的运行方式、励磁调节控制及其相互切换。在罗耀耀老师的认真指导与帮助下，实验非常顺利和安全。这次实验加深我们对于理论知识的理解同时，也培养我们认真细心的态度。学生（签名）： 年 月 日指导教师评语成绩评定：指导教师（签名）： 年 月 日专心-专注-专业