電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)信息的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制

1、電力通信技術(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解和掌握對(duì)稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各種運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)值變化范圍。2 理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)分析，掌握電力系統(tǒng)潮流分布的概念。3 加深對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定內(nèi)容的理解，使課堂理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。二、原理與說(shuō)明現(xiàn)代電力系統(tǒng)電壓等級(jí)越來(lái)越高，系統(tǒng)容量越來(lái)越大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。僅用單機(jī)對(duì)無(wú)窮大系統(tǒng)模型來(lái)研究電力系統(tǒng)，不能全面反映電力系統(tǒng)物理特性，如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化，潮流分布，多臺(tái)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行等等。“PS-5G型電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)”是將五臺(tái)“WDT-C型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”的發(fā)電機(jī)組及其控制設(shè)備作為各個(gè)電源單元組成一個(gè)可變環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，如

2、圖4所示：圖4 多機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖此電力系統(tǒng)主網(wǎng)按500kV電壓等級(jí)來(lái)模擬，MD母線為220kV電壓等級(jí)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)按600MW機(jī)組來(lái)模擬，無(wú)窮大電源短路容量為6000MVA。A站、B站相聯(lián)通過(guò)雙回400km長(zhǎng)距離線路將功率送入無(wú)窮大系統(tǒng)，也可將母聯(lián)斷開(kāi)分別輸送功率。在距離100km的中間站的母線MF經(jīng)聯(lián)絡(luò)變壓器與220kV母線MD相聯(lián)，D站在輕負(fù)荷時(shí)向系統(tǒng)輸送功率，而當(dāng)重負(fù)荷時(shí)則從系統(tǒng)吸收功率（當(dāng)兩組大小不同的A，B負(fù)荷同時(shí)投入時(shí)）從而改變潮流方向。C站，一方面經(jīng)70km短距離線路與B站相聯(lián)，另一方面與E站并聯(lián)經(jīng)200km中距離線路與無(wú)窮大母線MG相聯(lián)，本站還有地方負(fù)荷。此電力網(wǎng)是具有多個(gè)節(jié)

3、點(diǎn)的環(huán)形電力網(wǎng)，通過(guò)投切線路，能靈活的改變接線方式，如切除XLC線路，電力網(wǎng)則變成了一個(gè)輻射形網(wǎng)絡(luò)，如切除XLF線路，則C站、E站要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離線路向系統(tǒng)輸送功率，如XLC、XLF線路都斷開(kāi)，則電力網(wǎng)變成了T型網(wǎng)絡(luò)等等。在不改變網(wǎng)絡(luò)主結(jié)構(gòu)前提下，通過(guò)分別改變發(fā)電機(jī)有功、無(wú)功來(lái)改變潮流的分布，可以通過(guò)投、切負(fù)荷改變電力網(wǎng)潮流的分布，也可以將雙回路線改為單回路線輸送來(lái)改變電力網(wǎng)潮流的分布，還可以調(diào)整無(wú)窮大母線電壓來(lái)改變電力網(wǎng)潮流的分布。在不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)前提下，針對(duì)XLB線路的三相故障，可進(jìn)行故障計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)，此時(shí)當(dāng)線路故障時(shí)其兩端的線路開(kāi)關(guān)QFC、QFF跳開(kāi)（開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)間可整定）。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與方法

4、1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化對(duì)系統(tǒng)潮流的影響在相同的運(yùn)行條件下，即各發(fā)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)保持不變，改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，觀察并記錄系統(tǒng)中運(yùn)行參數(shù)的變化，并將結(jié)果加以比較和分析。實(shí)驗(yàn)方案同學(xué)們自己設(shè)計(jì)，并記錄下各開(kāi)關(guān)狀態(tài)。表7-1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化前G-A G-B G-C G-D G-E MC MDUI PQCOS¯ QFA QFCQFDQFG QFH QFI QFJ UI P Q COS¯表7-2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化后G-A G-B G-C G-D G-E MC MDUI PQCOS¯ QFA QFCQFDQFG QFH QFI QFJ UI P Q COS¯2投、切負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)潮流的影響在

5、相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下各發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸送一定負(fù)荷，投入各地方負(fù)荷LDA、LDB和LDC。觀察并記錄系統(tǒng)中運(yùn)行參數(shù)的變化并將結(jié)果加以分析和比較。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各發(fā)電機(jī)輸出功率大小由同學(xué)們自己設(shè)計(jì)，并記錄下各開(kāi)關(guān)狀態(tài)。表7-3 投地方負(fù)荷前G-A G-B G-C G-D G-E MC MDUI PQCOS¯ QFA QFCQFDQFG QFH QFI QFJ UI P Q COS¯表7-4 投地方負(fù)荷后G-A G-B G-C G-D G-E MC MDUI PQCOS¯ QFA QFCQFDQFG QFH QFI QFJ UI P Q COS¯注：LDA負(fù)荷的性質(zhì)可以

6、通過(guò)臺(tái)后三刀三擲開(kāi)關(guān)切換。即純電阻負(fù)荷，感性負(fù)荷，純電感負(fù)荷。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析比較網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化和地方負(fù)荷投，切對(duì)潮流分布的影響，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析附錄一： WDT-C型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)自動(dòng)化程度很高的多功能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它由發(fā)電機(jī)組、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)、無(wú)窮大系統(tǒng)等設(shè)備組成。如附圖1所示，發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大之間采用雙回路輸電線路，并設(shè)有中間開(kāi)關(guān)站，通過(guò)中間開(kāi)關(guān)站和單回、雙回線路的組合，使發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大系統(tǒng)之間可構(gòu)成四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗，供系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析比較時(shí)使用（如第三章圖2所示）。附圖1 電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)外形圖1發(fā)電機(jī)組它是由同在一

7、個(gè)軸上的三相同步發(fā)電機(jī)（SN=2.5kVA，VN=400V ，nN=1500r.p.m ），模擬原動(dòng)機(jī)用的直流電動(dòng)機(jī)（ PN=2.2 kW，VN=220V ）以及測(cè)速裝置和功率角指示器組成。直流電動(dòng)機(jī)、同步發(fā)電機(jī)經(jīng)彈性聯(lián)軸器對(duì)軸聯(lián)結(jié)后組裝在一個(gè)活動(dòng)底盤(pán)上構(gòu)成可移動(dòng)式機(jī)組。具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、移動(dòng)輕便等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)組的活動(dòng)底盤(pán)有四個(gè)螺旋式支腳和三個(gè)橡皮輪，將支腳旋下即可開(kāi)機(jī)實(shí)驗(yàn)。2試驗(yàn)操作臺(tái)它是由輸電線路及保護(hù)單元、功率調(diào)節(jié)和同期單元，儀表測(cè)量和短路故障模擬單元等組成。輸電線路采用具有中間開(kāi)關(guān)站的雙回路輸電線路模型，并對(duì)其中一段線路設(shè)有“YHB-A微機(jī)保護(hù)裝置”，此線路的過(guò)流保護(hù)還具有單相自動(dòng)重合

8、閘功能。功率調(diào)節(jié)和同期單元，由“TGS-03B微機(jī)調(diào)速裝置”、“WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器”、“HGWT-03B微機(jī)準(zhǔn)同期控制器”等微機(jī)型的自動(dòng)裝置和其相對(duì)應(yīng)的手動(dòng)裝置組成。儀表測(cè)量和短路故障模擬單元由各種測(cè)量表計(jì)及其切換開(kāi)關(guān)、各種帶燈操作按鈕以及觀測(cè)波形用的測(cè)試孔和各種類型的短路故障操作等部分組成。在做電力系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)，全部的操作均在試驗(yàn)操作屏臺(tái)上進(jìn)行。3無(wú)窮大系統(tǒng)無(wú)窮大電源是由15kVA的自耦調(diào)壓器組成。通過(guò)調(diào)整自耦調(diào)壓器的電壓可以改變無(wú)窮大母線的電壓。試驗(yàn)操作臺(tái)的“操作面板”上有模擬接線圖、操作按鈕和切換開(kāi)關(guān)以及指示燈和測(cè)量?jī)x表等。操作按鈕與模擬接線圖中被操作的對(duì)象結(jié)合在一起，并用燈光顏色

9、表示其工作狀態(tài)，具有直觀的效果。紅色燈亮表示開(kāi)關(guān)在合閘位置，綠色燈亮表示開(kāi)關(guān)在分閘位置。本試驗(yàn)裝置主要是為開(kāi)設(shè)與電力系統(tǒng)運(yùn)行（穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)）有關(guān)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)的。雖然試驗(yàn)裝置中的發(fā)電機(jī)、原動(dòng)機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)及輸電線路，并未按與大型實(shí)際電力系統(tǒng)的相似條件來(lái)，進(jìn)行物理仿真，然而，它們不失為一個(gè)真實(shí)的“一機(jī)無(wú)窮大”的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，并且可以定性地、反復(fù)地、直觀地實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)實(shí)際電力系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)，而且由于小型發(fā)電機(jī)與大型發(fā)電機(jī)參數(shù)（標(biāo)幺值）的差別。在實(shí)驗(yàn)中可以觀測(cè)與教科書(shū)中對(duì)大型發(fā)電機(jī)所作的分析差別，這更有利于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，從而進(jìn)一步加深對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)特性的理解，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，

10、有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)研究能力的培訓(xùn)和訓(xùn)練。附錄二：同步發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)和建壓操作簡(jiǎn)介 實(shí)驗(yàn)前首先檢查WDT-C型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)、同步發(fā)電機(jī)組、感應(yīng)調(diào)壓器是否具備開(kāi)機(jī)條件，符合要求后合試驗(yàn)臺(tái)上“操作電源”開(kāi)關(guān)，此時(shí)反映各開(kāi)關(guān)位置的綠色指示燈亮，同時(shí)4臺(tái)微機(jī)裝置上電，數(shù)碼管均能正確顯示。1開(kāi)機(jī)方式選擇在試驗(yàn)臺(tái)的“TGS-03B微機(jī)調(diào)速”裝置中有三種開(kāi)機(jī)方式供選擇，即“模擬方式”、“微機(jī)自動(dòng)方式”、“微機(jī)手動(dòng)方式”。（1）當(dāng)選擇“模擬方式”時(shí)，應(yīng)首先將指針電位器調(diào)至零，然后合上“原動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)”再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)指針電位器，當(dāng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)之后，應(yīng)觀察機(jī)組穩(wěn)定情況，然后緩慢加速到額定轉(zhuǎn)速。（2）當(dāng)

11、選擇“微機(jī)自動(dòng)方式”時(shí)，先合上“原動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)”，然后按下“停機(jī)/開(kāi)機(jī)”按鈕，此時(shí)“開(kāi)機(jī)”指示燈亮，“停機(jī)”指示燈滅，發(fā)電機(jī)組自動(dòng)增速到額定轉(zhuǎn)速。（3）當(dāng)選擇“微機(jī)手動(dòng)方式”時(shí)，先合上“原動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)”，然后按下“停機(jī)/開(kāi)機(jī)”按鈕，指示燈同樣對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換，按下“增速”按鈕，可以看到控制量的大小，監(jiān)視發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，直至將發(fā)電機(jī)調(diào)整為額定轉(zhuǎn)速。（4）本裝置可實(shí)現(xiàn)“微機(jī)自動(dòng)”與“微機(jī)手動(dòng)”方式的自由切換，在“模擬方式”下可自由切換到“微機(jī)方式”，在“微機(jī)方式”下通過(guò)調(diào)節(jié)指針電位器觀察平衡燈也可在不關(guān)機(jī)的情況下可以自由切換到“模擬方式”。2勵(lì)磁方式選擇在試驗(yàn)臺(tái)上有一個(gè)“勵(lì)磁方式”切換開(kāi)關(guān)，它可選擇三種勵(lì)磁方式，即“

12、手動(dòng)勵(lì)磁方式”、“微機(jī)它勵(lì)方式”、“微機(jī)自并勵(lì)方式”。（1）當(dāng)選擇“手動(dòng)勵(lì)磁方式”時(shí)，應(yīng)先將“手動(dòng)勵(lì)磁”調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)針旋到零，然后合上“勵(lì)磁開(kāi)關(guān)”，順時(shí)針調(diào)節(jié)“手動(dòng)勵(lì)磁”旋鈕增加勵(lì)磁電壓，在維持發(fā)電機(jī)為額定頻率時(shí)，增加勵(lì)磁電壓，使發(fā)電機(jī)為額定電壓。（2）當(dāng)選擇“微機(jī)它勵(lì)”或“微機(jī)自并勵(lì)”時(shí)，微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選擇“恒UF”運(yùn)行方式，然后合上“勵(lì)磁開(kāi)關(guān)”，松開(kāi)“滅磁”按鈕，調(diào)節(jié)器自動(dòng)起勵(lì)至給定電壓。3無(wú)窮大電流和線路開(kāi)關(guān)操作（1）合上無(wú)窮大電源“系統(tǒng)開(kāi)關(guān)”。觀察“系統(tǒng)電壓”表是否為實(shí)驗(yàn)要求值，調(diào)整自耦調(diào)壓器的把手，順時(shí)針增大或逆時(shí)針減少輸出至無(wú)窮大母線的電壓，調(diào)整到實(shí)驗(yàn)的要求值（一般為380V）（2

13、）合上線路開(kāi)關(guān)“QF1”和“QF3”則發(fā)電機(jī)的母線上得電，此時(shí)可以從微機(jī)準(zhǔn)同期控制器上觀察到系統(tǒng)的頻率和電壓，同時(shí)也能看到發(fā)電機(jī)的頻率和電壓。4同期方式選擇在試驗(yàn)臺(tái)上有一個(gè)“同期方式”切換開(kāi)關(guān)，它提供三種同期方式供選擇，即“手動(dòng)同期方式”、“全自動(dòng)同期方式”、“半自動(dòng)同期方式”。（1）當(dāng)“同期方式”選擇為“手動(dòng)”方式時(shí)，則“發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)”兩側(cè)的電壓施加到“同期表”上，根據(jù)“同期表”中的“電壓差”和“頻率差”調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電壓，使之接近為零。然后，在“相角差”趨向零時(shí)的“導(dǎo)前角”時(shí)間合閘，即發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列。（2）當(dāng)“同期方式”選擇為“全自動(dòng)”方式時(shí)，然后按下“微機(jī)準(zhǔn)同期控制器”上的“同期命令”，則發(fā)電機(jī)“調(diào)頻”、“調(diào)壓”和“合閘出口”均由微機(jī)準(zhǔn)同期控制器完