單機(jī)-無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗(yàn)概述

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一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解和把握對(duì)稱穩(wěn)定狀況下，輸電系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值變化范圍；

2、了解和把握輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不對(duì)稱運(yùn)行的條件；不對(duì)稱度運(yùn)行參數(shù)的影響；不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)的影響等。

二、試驗(yàn)器材

本次試驗(yàn)的平臺(tái)為型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)。綜合自動(dòng)化試驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)組、試驗(yàn)操作臺(tái)、無窮大系統(tǒng)等3部分組成。試驗(yàn)操作臺(tái)是由輸電線路單元、微機(jī)線路保護(hù)單元、功率調(diào)理與同期單元、儀表測(cè)量與短路故障模擬單元等組成。面板上有四部分裝置，分別為“YHB-A型微機(jī)保護(hù)裝置〞“TGS-03B微機(jī)調(diào)速裝置〞“HGWT-03微機(jī)準(zhǔn)同期控制器〞“WL-04B微機(jī)勵(lì)磁調(diào)理器〞。試驗(yàn)臺(tái)面板上方共十三塊指針式電表，分別指示“原動(dòng)機(jī)電壓〞，原動(dòng)機(jī)電流“發(fā)電機(jī)電壓〞“發(fā)電機(jī)頻率〞“開關(guān)電站電壓〞“A相電流〞“B相電流〞“C相電流〞“有功功率〞“無功功率〞“系統(tǒng)電壓〞“勵(lì)磁電流〞“勵(lì)磁電壓〞。

三、試驗(yàn)原理

本試驗(yàn)系統(tǒng)是一種物理模型。原動(dòng)機(jī)采用直流電動(dòng)機(jī)來模擬，當(dāng)然，它們的

特性與大型原動(dòng)機(jī)是不相像的。原動(dòng)機(jī)輸出功率的大小，可通過給定直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓來調(diào)理。試驗(yàn)系統(tǒng)用標(biāo)準(zhǔn)小型三一致步發(fā)電機(jī)來模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)，雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機(jī)相像，但也可以看成是一種具有特別參數(shù)的電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)可以用外加直流電源通過手動(dòng)來調(diào)理，也可以切換到臺(tái)上的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)理器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)理。試驗(yàn)臺(tái)的輸電線路是用用多個(gè)結(jié)成鏈型的電抗線圈來模擬，其電抗只滿足相像條件?！盁o窮大〞母線就直接用試驗(yàn)室的交流電源，由于它是由市級(jí)電力系統(tǒng)供電的，因此，它基本上符合“無窮大〞母線的條件。試驗(yàn)面板接線圖如下

圖一次系統(tǒng)接線圖

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱和不對(duì)稱運(yùn)行分析，除了包含大量理論概念之外，還有一些重要的“數(shù)值概念〞。為一條不同電壓等級(jí)的輸電線路，在典型運(yùn)行方式下，用相對(duì)值表示的電壓損耗，電壓下降等的數(shù)值范圍，是用于判斷運(yùn)行報(bào)表或監(jiān)視控制系統(tǒng)測(cè)量值是否正確的參數(shù)依據(jù)。為了進(jìn)行測(cè)量，試驗(yàn)臺(tái)設(shè)置了測(cè)量系統(tǒng)，以測(cè)量各種電量（電流、電壓、功率、頻率）。為了測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)的相

對(duì)位置角（功率角），在發(fā)電機(jī)軸上裝設(shè)了閃光測(cè)角裝置。此外，臺(tái)上還設(shè)置了模擬短路故障的控制設(shè)備。

四、試驗(yàn)項(xiàng)目

(一)、試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

1、實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同步。在開啟前先對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行檢察，是否有開關(guān)被卡住，調(diào)速裝置模擬調(diào)理旋鈕及勵(lì)磁調(diào)理旋鈕是否在最小處；確認(rèn)無誤后開啟試驗(yàn)臺(tái)電源開關(guān)，再進(jìn)行一次熱檢察；按系統(tǒng)開關(guān)—線路末端斷路器—開關(guān)站斷路器—線路首段斷路器順序閉合雙回路全部開關(guān)，給各段充電；調(diào)理原動(dòng)機(jī)輸出（模擬調(diào)理旋鈕），使發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速；調(diào)理勵(lì)磁旋鈕使表“發(fā)電機(jī)電壓〞與表“開關(guān)電站電壓〞讀數(shù)一致，實(shí)現(xiàn)線路首段電壓與發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓一致；將“同期方式〞旋鈕調(diào)至到“手動(dòng)〞檔，觀測(cè)同期表，調(diào)理原動(dòng)機(jī)輸出，使頻率與電壓差值為零。當(dāng)指針旋轉(zhuǎn)到接近正上方時(shí)，合上發(fā)電機(jī)開關(guān)，即可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)同步。

2、觀測(cè)“有功功率〞表，調(diào)理勵(lì)磁電流達(dá)到額定勵(lì)磁電流,逐漸增大原動(dòng)機(jī)輸出，在達(dá)到發(fā)電機(jī)額定輸出功率之前電網(wǎng)即發(fā)生震蕩，各表不穩(wěn)定，此時(shí)應(yīng)馬上調(diào)理“模擬調(diào)理〞旋鈕，減小原動(dòng)機(jī)輸出。記錄下剛好不發(fā)生震蕩時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定有功功率。

(二)、雙回路穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行試驗(yàn)

1、通過調(diào)速器按鈕減小原動(dòng)機(jī)功率，只合上EAL-02上的狀態(tài)開關(guān)QF1、QF3、QF5、QFS，其他開關(guān)斷開，使系統(tǒng)運(yùn)行在雙回路狀態(tài)下；2、通過原動(dòng)機(jī)調(diào)速器改變發(fā)電機(jī)功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運(yùn)行狀態(tài)（輸送功率的大小，線路首、末端電壓的區(qū)別等），在EAL-02中右下角點(diǎn)擊PV4中（A、B、C相）觀測(cè)并記錄線路首端電壓值，點(diǎn)擊PV1中（A、B、C相）觀測(cè)記錄線路末端電壓值、點(diǎn)擊PV3中（A、B、C相）觀測(cè)記錄線路開關(guān)站的電壓值；3、試驗(yàn)終止后應(yīng)先調(diào)理模擬旋鈕，使無功功率表降為零；再調(diào)理勵(lì)磁旋鈕，使有功功率降為零，關(guān)閉各點(diǎn)開關(guān)使其余各表歸零；最終關(guān)閉試驗(yàn)臺(tái)總電源。

（三）、試驗(yàn)本卷須知

1、當(dāng)EAL-01、EAL-04或EAL-05過流指示燈亮?xí)r，不能進(jìn)行其他操作，要進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)位后，重新做試驗(yàn)。

2、由于各旋鈕屬縝密儀器，在調(diào)理時(shí)動(dòng)作幅度不應(yīng)過大，應(yīng)遵循“慢調(diào)輕調(diào)〞的原則。

3、在實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同步時(shí)，觀測(cè)同期表與閉合發(fā)電機(jī)開關(guān)動(dòng)作應(yīng)由一人完成，且一定要反應(yīng)靈敏，動(dòng)作迅速，這樣可以使兩者同步更為確切。

五、數(shù)據(jù)處理與分析

由下表格的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比較和分析，可以得到以下結(jié)論：1、保證勵(lì)磁不變的狀況下，同一回路，隨著有功輸出的增加，回路上電流也在增加，這是由于輸出功率P=UIcos，機(jī)端電壓不變所以電流隨著功率的增加而增加；

2、勵(lì)磁不變狀況下，同一回路，隨著輸出功率的增大，首端電壓減小，電壓損耗也在減小，這是由于輸出功率的增大會(huì)使發(fā)電機(jī)輸出端電壓降低，在功率流向?yàn)榘l(fā)電機(jī)到系統(tǒng)的狀況下，即使電壓雖好降低有由于電壓下降的橫向分量較小，所以電壓下降近似為電壓損耗；

3、出現(xiàn)電壓下降為負(fù)的狀況是由于系統(tǒng)倒送功率給發(fā)電機(jī)的原因。雙回路供電對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性有一定的影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：雙回路P（kW）1.78Q（kvar）I（A）0.42Uf（V）40Uz（V）360Uɑ（V）240六、思考題

1、影響簡(jiǎn)單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的因素是哪些？

答：電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性的失步，自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性,電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本性質(zhì)說明,靜態(tài)儲(chǔ)存越大則靜態(tài)穩(wěn)定性越高。由整步功率系數(shù)SEq=EV/X，所以影響電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的因素主要是：系統(tǒng)元件電抗，系統(tǒng)電壓大小，發(fā)電機(jī)電勢(shì)以及擾動(dòng)的大小。

2、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定有哪些措施？

答:電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要條件。要提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，主要是提高輸送公驢的極限。從簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的功率極限表達(dá)式PM=EV/X來看，可以從提高發(fā)電機(jī)的電勢(shì)E、提高系統(tǒng)電壓V和減小系統(tǒng)援建點(diǎn)抗這三方面入手。具體措施如下:

(1)、減少系統(tǒng)各元件的電抗，具體方法可有以下幾種：a.采用串聯(lián)電容補(bǔ)償；b.采用分裂導(dǎo)線；c.提高輸電線路的電壓等級(jí)；

(2)、提高系統(tǒng)電壓水平;(3)、改善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);

(4)、采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償;(5)、采用自動(dòng)調(diào)理裝置;(6)、采用直流輸電。

在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行中,維持和控制母線電壓是調(diào)度部門保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要和日常工作。維持、控制變電站、發(fā)電廠高壓母線電壓恒定,特別是樞紐廠(站)高壓母線電壓恒定,相當(dāng)于輸電系統(tǒng)等值分割為若干段,這樣每段電氣距離將遠(yuǎn)小于整個(gè)輸電系統(tǒng)的電氣距離,從而保證和提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3、何為電壓損耗、電壓下降？

答：電壓損耗是指網(wǎng)絡(luò)元件首末端電壓的數(shù)值差；電壓下降是指網(wǎng)絡(luò)元件首末端兩點(diǎn)電壓的向量差。

4、“兩表法〞測(cè)量三相功率的原理是什么？它有什么前提條件？

答：兩表法是表1的電流接A相，電壓接Uab；表2的電流接C相，電壓接

Ucb。兩表法測(cè)量：P=P1+P2=UabIaCOS(a+30)+UcdIcCOS(30-c)=3UICOSΦ，U為相電壓。在負(fù)荷平衡的三相供電系統(tǒng)中，可以采用這種方式。在A、C兩相設(shè)電流互感器，并將這兩個(gè)相的電流的差值作為B相電流，這樣，三相電流就全了。三相三系統(tǒng)可以用兩表法測(cè)量,但是三相四線系統(tǒng)只有在三相平衡時(shí)才可以采用兩表法,所以一般電能計(jì)量過程中,三相三線系統(tǒng)采用兩表法,三相四線系統(tǒng)采用三表法.

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、通過試驗(yàn)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)踐結(jié)合，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。

2、學(xué)生通過實(shí)際操作，從試驗(yàn)中觀測(cè)到系統(tǒng)失步現(xiàn)象和把握正確處理的措施

3、用數(shù)字式記憶示波器測(cè)出短路時(shí)短路電流的非周期分量波形圖，并進(jìn)行分析。

二、試驗(yàn)器材

同“單機(jī)—無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗(yàn)〞的試驗(yàn)器材。

三、試驗(yàn)原理

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題是指電力系統(tǒng)受到較大的擾動(dòng)之后，各發(fā)電機(jī)能否繼

續(xù)保持同步運(yùn)行的問題。在各種擾動(dòng)中以短路故障的擾動(dòng)最為嚴(yán)重。

正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)功率特性為：P1＝（Eo×Uo）×sinδ1/X1；短路運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)功率特性為：P2＝（Eo×Uo）×sinδ2/X2；故障切除發(fā)電機(jī)功率特性為：P3＝（Eo×Uo）×sinδ3/X3；

對(duì)這三個(gè)公式進(jìn)行比較，我們可以知道決定功率特性發(fā)生變化與阻抗和功角特性有關(guān)。而系統(tǒng)保持穩(wěn)定條件是切除故障角δc小于δmax，δmax可由等面積原則計(jì)算出來。本試驗(yàn)就是基于此原理，由于不同短路狀態(tài)下，系統(tǒng)阻抗X2不同，同時(shí)切除故障線路不同也使X3不同，δmax也不同，使對(duì)故障切除的時(shí)間要求也不同。

同時(shí)，在故障發(fā)生時(shí)及故障切除通過強(qiáng)勵(lì)磁增加發(fā)電機(jī)的電勢(shì)，使發(fā)電機(jī)功率特性中Eo增加，使δmax增加，相應(yīng)故障切除的時(shí)間也可延長；由于電力系統(tǒng)發(fā)生瞬間單相接地故障較多，發(fā)生瞬間單相故障時(shí)采用自動(dòng)重合閘，使系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。這二種方法都有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

四、試驗(yàn)項(xiàng)目

（一）、短路類型對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響

本試驗(yàn)臺(tái)通過對(duì)操作臺(tái)上的短路選擇按鈕的組合可進(jìn)行單相接地短路，兩相相間短路，兩相接地短路和三相短路試驗(yàn)。固定短路地點(diǎn)，短路切除時(shí)間和系統(tǒng)運(yùn)行條件，在發(fā)電機(jī)經(jīng)雙回線與“無窮大〞電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，某一回線發(fā)生某種類型短路，經(jīng)一定時(shí)間切除故障成單回線運(yùn)行。短路的切除時(shí)間在微機(jī)保護(hù)裝置中設(shè)定，同時(shí)要設(shè)定重合閘是否投切。

在手動(dòng)勵(lì)磁方式下通過調(diào)速器的增（減）速按鈕調(diào)理發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)的出力，測(cè)定不同短路運(yùn)行時(shí)能保持系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)發(fā)電機(jī)所能輸出的最大功率，并進(jìn)行比較，分析不同故障類型對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響。將試驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行分析比較。Pmax為系統(tǒng)可以穩(wěn)定輸出的極限，注意觀測(cè)有功表的讀數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)出于振蕩臨界狀態(tài)時(shí)，記錄有功表讀數(shù)，最大電流讀數(shù)可以從YHB－Ⅲ型微機(jī)保護(hù)裝置讀出，具體顯示為：

GL-???三相過流值GA-???A相過流值GB-???B相過流值GC-???C相過流值

微機(jī)保護(hù)裝置的整定值代碼如下：01：過流保護(hù)動(dòng)作延遲時(shí)間

02：重合閘動(dòng)作延遲時(shí)間03：過電流整定值04：過流保護(hù)投切選擇

05：重合閘投切選擇

另外，短路時(shí)間TD由面板上“短路時(shí)間〞繼電器整定，具體整定參數(shù)為表5-1。

表5-1整定值代碼整定值010.5(s)02/035.00(A)04On05OffTD1.0(s)

微機(jī)保護(hù)裝置的整定方法如下：按壓“畫面切換〞按鈕，當(dāng)數(shù)碼管顯示『PA－』時(shí)，按壓觸摸按鈕“＋〞或“－〞輸入密碼，待密碼輸入后，按下按鍵“△〞，假使輸入密碼正確，就會(huì)進(jìn)入整定值修改畫面。進(jìn)入整定值修改畫面后，通過“△〞“▽〞先選01整定項(xiàng)目，再按