MCGS电力系统实验指导书

1第五章单机－无穷大系统稳态运行方式实验一、实验目的1．熟悉远距离输电的线路基本结构和参数的测试方法。2．掌握对称稳定工况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围。3．掌握输电系统稳态不对称运行的条件、参数和不对称运行对发电机的影响等。二、原理说明单机－无穷大系统模型，是简单电力系统分析的最基本，最主要的研究对象。本实验平台建立的是一种物理模型，如下图3-4-1所示。图3-4-1单机－无穷大系统示意图发电机组的原动机采用国标直流电动机模拟，但其特性与电厂的大型原动机并不相似。发电机组并网运行后，输出有功功率的大小可以通过调节直流电动机的电枢电压来调节（具体操作必须严格按照调速器的正确安全操作步骤进行！可参考《微机调速装置基本操作实验》）。发电机组的三相同步发电机采用的是工业现场标准的小型发电机，参数与大型同步发电机不相似，但可将其看作一种具有特殊参数的电力系统发电机。实验平台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。“无穷大系统”采用大功率三相自耦调压器，三相自耦调压器的容量远大于发电机的容量，可近似看作无穷大电源，并且通过调压器可以方便的模拟系统电压的波动。实验平台提供的测量仪表可以方便的测量（电压，电流，功率，功率因数，频率）。QSZTQ-II（微机准同期系统）上有功角显示，便于直接观察功角变化。三、实验设备序号型号使用仪器名称数量备注1EAL-01电源输出122EAL-02/03双回路输出电路13EAL-II微机原动机调速系统14EAL-II微机发电机励磁系统15EAL-II微机准同期系统1四、实验内容与步骤合上总电源开关，合上主电源源开关，输电线路选择XL1和XL3（即闭合QFS、QF1、QF3和QF5，红灯亮。注释：绿灯亮表示断路器为断开状态，红色亮表示断路器为闭合状态），调节三相调压器，主控屏系统电压表显示380V。打开QSTSXT-II(微机调速系统)、QSLCXT-II(微机励磁系统)和QSZTQ-II(微机准同期系统)电源船型开关.。进入QSTSXT-II(微机调速系统)中选择选择“本地控制”，在原动机控制方式界面选择“转速闭环”在原动机恒转速控制模式界面中点击“转速设置”输入转速1500确定（注释：1500为原动机的额定转速），点击“转速启动”，等待原动机转速稳定（注：原动机的转速不要超过1800转，如果超过1800转时应该立即关闭电源开关）。操作如下图所示：3进入QSLCXT-II(微机励磁系统)中选择“本地控制”在他励模式下工作方式选择“电流闭环励磁”点击“闭环启动”按钮，通过按“增加”或“减少”改变发电机的线电压为380V左右（可以观察主控屏发电机电压表为380V或在触摸屏内观察U相电压：220V左右、V相电压：220VU左右、C相电压：220V左右，主控屏模拟表显示的为线电压；触摸屏屏内采集的为相电压）使发电机电压为380V左右，如果电压达不到380V，通过按“增加”或“减少”（注：主控屏模拟表发动机的线电压不要超过420V，触摸屏相电压不能超过240V）。操作如下图所示：进入QSZTQ-II(微机准同期系统)中选择“本地控制”，在并网控制方式选择“半动并网”，在半动并网控制中点击“启动”按钮，在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内,相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸，“压差闭锁”和“频差闭锁”灯亮，表示压差、频差均满足条件，微机装置自动判断相差也满足条件时，发出合闸命令，合闸成功后，QFG绿灯亮。45.并上网后点击微机调速装置的“有功增”、“有功减”按钮，调整发电机有功功率(有功不能超过800W)；点击微机励磁装置的“无功增”、“无功减”按钮，调整发电机无功功率，使输电系统处于不同的运行状态，为了方便实验数据的分析和比较，在调节过程中Ug=380V左右（电压不能超过420V）。观察并记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析和比较运行状态不同时，运行参数（电压损耗、电压降落、沿线电压变化、无功功率的方向等）变化的特点及数值范围，记录数据于表3-4-1中。注：在调节功率过程中发电机组一旦出现失步问题，立即进行以下操作，使发电机恢复同步运行状态：操作微机调速装置上的“减少”按钮，减少有功功率；操作微机励磁装置上的“+”按钮，提高发电机电势；单回路切换成双回路。表3-4-1P：WQ：VarU：VI：A参数线路结构PQIAIBICUgUsΔU单回路双回路P－有功功率；Q－无功功率；I－发动机端电流；Usw－中间站电压ΔU－电压损耗；2．双回路对称运行与单回路对称运行比较实验实验步骤基本同按实验内容⒈只是将原来的单回线路改成双回路运行。观察并记录数据于表3-4-1中，并将实验结果与实验1进行比较和分析。3．单回路稳态非全相运行实验（1）在全相运行的基础上，减小发动机的有功和无功大概为零时，输送单回路稳态对称运行时相同的功率（及闭合QFS，QF1，QF5，QF3）。（2）点击微机调速装置的“有功增”、“有功减”按钮，调整发电机有功功率(有功不能超过800W)；点击微机励磁装置的“无功增”、“无功减”按钮，调整发电机无功功率，使输电系统处于不同的运行状态，为了方便实验数据的分析和比较，在调节过程中Ug=380V左右（电压不能超过420V）。（3）在全相运行的基础上，减小发动机的有功和无功大概为零时，此时设置发电机出口非全相运5行（断开B相）及按下B相（B相断线灯不亮），点击微机调速装置的“有功增”、“有功减”按钮，调整发电机有功功率(有功不能超过800W)；点击微机励磁装置的“无功增”、“无功减”按钮，调整发电机无功功率，使输电系统处于不同的运行状态，为了方便实验数据的分析和比较，在调节过程中Ug=380V左右（电压不能超过420V），观察并记录运行状态和参数变化情况，记录数据于表3-4-2中。表3-4-2US=380VP：kWQ：kVarU：VI：A参数运行状态PQUgAUgBUgCIAIBIC单回路全相运行单回路非全相运行B线断线进入QSTSXT-II(微机调速系统)通过“有功加”或“有功减”把有功大概为0左右，进入QSLCXT-II(微机励磁系统)通过“增加”或者“减少”按钮把无功大概为0左右时，按下QSZTQ-II(微机准同期系统)的“解列”按钮，进入QSLCXT-II(微机励磁系统)中选择“本地控制”在他励模式下工作方式选择“电流闭环励磁”点击“电压启动”按钮，通过按“增加”或“减少”改变发电机的线电压为380V左右（可以观察主控屏发电机电压表为380V或在触摸屏内观察U相电压：220V左右、V相电压：220VU左右、C相电压：220V左右，主控屏模拟表显示的为线电压；触摸屏屏内采集的为相电压）使发电机电压为380V左右，如果电压达不到380V，通过按“增加”或“减少”（注：主控屏模拟表发动机的线电压不要超过420V，触摸屏相电压不能超过240V）。操作如下图所示：6进入QSZTQ-II(微机准同期系统)中选择“本地控制”，在并网控制方式选择“半动并网”，在半动并网控制中点击“启动”按钮，在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内,相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸，“压差闭锁”和“频差闭锁”灯亮，表示压差、频差均满足条件，微机装置自动判断相差也满足条件时，发出合闸命令，合闸成功后，QFG绿灯亮。5.并上网后点击微机调速装置的“有功增”、“有功减”按钮，调整发电机有功功率(有功不能超过800W)；点击微机励磁装置的“无功增”、“无功减”按钮，调整发电机无功功率，使输电系统处于不同的运行状态，为了方便实验数据的分析和比较，在调节过程中Ug=380V左右（电压不能超过420V）。观察并记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析和比较运行状态不同时，运行参数（电压损耗、电压降落、沿线电压变化、无功功率的方向等）变化的特点及数值范围，记录数据于表3-4-1中。注：在调节功率过程中发电机组一旦出现失步问题，立即进行以下操作，使发电机恢复同步运行状态：操作微机调速装置上的“减少”按钮，减少有功功率；操作微机励磁装置上的“+”按钮，提高发电机电势；单回路切换成双回路。表3-4-1P：WQ：VarU：VI：A参数线路结构PQIAIBICUgUsΔU单回路双回7路P－有功功率；Q－无功功率；I－发动机端电流；Usw－中间站电压ΔU－电压损耗；2．双回路对称运行与单回路对称运行比较实验实验步骤基本同按实验内容⒈只是将原来的单回线路改成双回路运行。观察并记录数据于表3-4-1中，并将实验结果与实验1进行比较和分析。3．单回路稳态非全相运行实验（1）在全相运行的基础上，减小发动机的有功和无功大概为零时，输送单回路稳态对称运行时相同的功率（及闭合QFS，QF1，QF5，QF3）。（2）点击微机调速装置的“有功增”、“有功减”按钮，调整发电机有功功率(有功不能超过800W)；点击微机励磁装置的“无功增”、“无功减”按钮，调整发电机无功功率，使输电系统处于不同的运行状态，为了方便实验数据的分析和比较，在调节过程中Ug=380V左右（电压不能超过420V）。（3）在全相运行的基础上，减小发动机的有功和无功大概为零时，此时设置发电机出口非全相运行（断开B相）及按下B相（B相断线灯不亮），点击微机调速装置的“有功增”、“有功减”按钮，调整发电机有功功率(有功不能超过800W)；点击微机励磁装置的“无功增”、“无功减”按钮，调整发电机无功功率，使输电系统处于不同的运行状态，为了方便实验数据的分析和比较，在调节过程中Ug=380V左右（电压不能超过420V），观察并记录运行状态和参数变化情况，记录数据于表3-4-2中。表3-4-2US=380VP：kWQ：kVarU：VI：A参数运行状态PQUgAUgBUgCIAIBIC单回路全相运行单回路非全相运行B线断线进入QSTSXT-II(微机调速系统)通过“有功加”或“有功减”把有功大概为0左右，进入QSLCXT-II(微8机励磁系统)通过“增加”或者“减少”按钮把无功大概为0左右时，按下QSZTQ-II(微机准同期系统)的“解列”按钮，在QSLCXT-II(微机励磁系统)按下“灭磁”按钮。然后在QSTSXT-II(微机调速系统)按下“停机”按钮，最后断开所有的电源开关。（注：一定要先“解列”，再“灭磁”，最后“停机”）五、实验报告1．整理实验数据，说明单回路输电和双回路输电对电力系统稳定运行的影响，并对实验结果进行理论分析。2．根据不同运行状态的线路首、末端的实验数据、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点和变化范围。3．比较非全相运行实验的前、后实验数据，分析输电线路各运行参数的变化。4：发电机不同的控制方式对线路首、末端电压的影响。9第六章电力系统功率特性和功率极限实验实验一无调节励磁时功率特性和功率极限一、实验目的1．加深理解发电机功率特性和功率极限的概念。2．通过实验了解提高电力系统功率极限的措施。二、原理说明图3-5-1为一个简单电力系统示意图，其中发电机通过升压变压器T1、输电线路和降压变压器T2接到无限大容量系统，为了分析方便，往往不计各元件的电阻和导纳。图3-5-1简单电力系统的等值电路及相量图设发电机至系统d轴和q轴总电抗分别为Xd∑和Xq∑⑴隐极发电机功率的功率特性：发电机电势Eq点的功率为：发电机输送到系统的功率为：发电机无调节励磁时，电势Eq为常数，从上公式可知：ddqXVXVE2vcosQδsinPvdqXVEcosQ2EqdqdqXVEXEsinPEqdqXUE10当发电机装有励磁调节器时，为了维持发电机端压水平，发电机电势Eq随运行情况而变化。⑵凸极发电机功率的功率特性：随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统