電力系統(tǒng)動態(tài)模擬試驗-上海交通大學(xué)電氣工程試驗中心

--#-可以通過鼠標的操作增、減有功或無功功率，實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能。運行中可以打印實驗接線圖、潮流分布圖、報警信息、數(shù)據(jù)表格以及歷史記錄等。三、實驗項目和方法電力網(wǎng)的電壓和功率分布實驗。電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率調(diào)整實驗。電力系統(tǒng)無功功率平衡和電壓調(diào)整實驗。同學(xué)們自己設(shè)計實驗方案，擬定實驗步驟以及實驗數(shù)據(jù)表格。四、實驗報告要求電力系統(tǒng)的調(diào)度自動化常用的通信協(xié)議或規(guī)約有哪幾種?詳細說明各種實驗方案和實驗步驟。比較各項的實驗數(shù)據(jù)，分析其產(chǎn)生的原因。五、思考題電力系統(tǒng)無功功率補償有哪些措施？為了保證電壓質(zhì)量采取了哪些調(diào)壓手段？何為發(fā)電機的一次調(diào)頻、二次調(diào)頻？電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的基本要求是什么？復(fù)雜電力系統(tǒng)運行方式實驗一、實驗?zāi)康?了解和掌握對稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各種運行狀態(tài)與運行參數(shù)值變化范圍。.理論計算和實驗分析，掌握電力系統(tǒng)潮流分布的概念。.加深對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定內(nèi)容的理解，使課堂理論教學(xué)與實踐相結(jié)合，提高學(xué)生的感性認識。二、原理與說明現(xiàn)代電力系統(tǒng)電壓等級越來越高，系統(tǒng)容量越來越大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。僅用單機對無窮大系統(tǒng)模型來研究電力系統(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，多臺發(fā)電機并列運行等等。“PS-5G型電力系統(tǒng)微機監(jiān)控實驗臺”是將五臺“WDT-IIIC型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺”的發(fā)電機組及其控制設(shè)備作為各個電源單元組成一個可變環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示：圖4多機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖此電力系統(tǒng)主網(wǎng)按500kV電壓等級來模擬，MD母線為220kV電壓等級，每臺發(fā)電機按600MW機組來模擬，無窮大電源短路容量為6000MVA。A站、B站相聯(lián)通過雙回400km長距離線路將功率送入無窮大系統(tǒng)，也可將母聯(lián)斷開分別輸送功率。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站在輕負荷時向系統(tǒng)輸送功率，而當重負荷時則從系統(tǒng)吸收功率（當兩組大小不同的A，B負荷同時投入時）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中距離線路與無窮大母線MG相聯(lián)，本站還有地方負荷。此電力網(wǎng)是具有多個節(jié)點的環(huán)形電力網(wǎng)，通過投切線路，能靈活的改變接線方式，如切除XLC線路，電力網(wǎng)則變成了一個輻射形網(wǎng)絡(luò)，如切除XLF線路，則C站、E站要經(jīng)過長距離線路向系統(tǒng)輸送功率，如XLCXLF線路都斷開，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，通過分別改變發(fā)電機有功、無功來改變潮流的分布，可以通過投、切負荷改變電力網(wǎng)潮流的分布，也可以將雙回路線改為單回路線輸送來改變電力網(wǎng)潮流的分布，還可以調(diào)整無窮大母線電壓來改變電力網(wǎng)潮流的分布。在不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)前提下，針對XLB線路的三相故障，可進行故障計算分析實驗，此時當線路故障時其兩端的線路開關(guān)QFC、QFf跳開（開關(guān)跳閘時間可整定）。三、實驗項目與方法1．網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化對系統(tǒng)潮流的影響在相同的運行條件下，即各發(fā)電機的運行參數(shù)保持不變，改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(shù)的變化，并將結(jié)果加以比較和分析。實驗方案同學(xué)們自己設(shè)計，并記錄下各開關(guān)狀態(tài)。表7-1表7-1G-AG-BG-CG-DG-EMCMDUIPQCOS0QFAQFCQFDQFGQFHQFIQFJUIPQCOS0

表7-2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化后G-AG-BG-CG-DG-EMCMDUIPQCOS0QFAQFCqfdQFGQFHQFIQFJUIPQCOS02．投、切負荷對系統(tǒng)潮流的影響在相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下各發(fā)電機向系統(tǒng)輸送一定負荷，投入各地方負荷LDa、LDb和LDC。觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(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)電機輸出功率大小由同學(xué)們自己設(shè)計，并記錄下各開關(guān)狀態(tài)。表7-3 投地方負荷前G-AG-BG-Cg-dG-EMCMDUIPQCOS0

XG-AG-BG-CG-DG-EMCMDUIPQCOS0表7-4投地方負荷后投地方負荷后QFAQFCQFQFQFHQFIQFJUIPQCOS0注：LDa負荷的性質(zhì)可以通過臺后三刀三擲開關(guān)切換。即純電阻負荷，感性負荷，純電感負荷。3．短路對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響同學(xué)們自己設(shè)計網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，發(fā)電機運行參數(shù)以及切除故障線路的保護動作時間，分析比較實驗結(jié)果。注意：在此多機電力系統(tǒng)中，三相短路時故障電流很大，故線路保護動作時間整定在0.1~0.3秒以內(nèi)。四、實驗報告要求整理實驗數(shù)據(jù)，分析比較網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化和地方負荷投，切對潮流分布的影響，并對實驗結(jié)果進行理論分析通過實驗中觀察到的現(xiàn)象，說明提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施對系統(tǒng)穩(wěn)定性作用機理。五、思考題影響電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的因素有哪些？如何提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性？提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定的措施有哪些？變電站繼電保護設(shè)計綜合實驗變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。隨著微機保護裝置的應(yīng)用普及，繼電保護二次系統(tǒng)的自動化水平得到不斷提高。許多由人工處理的模擬信息轉(zhuǎn)化為大量的數(shù)字信息，通過綜合分析數(shù)據(jù)，進一步保障系統(tǒng)安全運行。了解變電站保護的基本配置（變壓器保護與出線保護）變電站繼電保護的作用如下:變配電站繼電保護能夠在變配電站運行過程中發(fā)生故障,），迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。變電站繼電保護的基本工作原理:變配電站繼電保護是根據(jù)變配電站運行過程中發(fā)生故障時出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、等現(xiàn)象超過繼電保護的整定值（給定值）或超限值后，在整定時間內(nèi)，有選擇的發(fā)出跳閘命令或報警信號。變電站繼電保護按保護性質(zhì)分類（1）電流速斷保護（2）電流延時速斷保護（3）過電流保護（4）過電壓保護（5）低電壓保護（6）低周波減載（7）單相接地保護（8）差動保護（9）距離保護（10）方向保護（11）高頻保護（12）過負荷（13）瓦斯保護（14）溫度保護（15）主保護（16）后備保護（17）輔助保護（18）互感器二次線路斷線報警（19）跳閘回路斷線（20）自動重合閘（21）備用電源互投（22）同期并列與解列變電站繼電保護按被保護對象分類（1）發(fā)電機保護發(fā)電機保護有定子繞組相間短路，定子繞組接地，定子繞組匝間短路，發(fā)電機外部短路，對稱過負荷，定子繞組過電壓，勵磁回路一點及兩點接地，失磁故障等。出口方式為停機，解列，縮小故障影響范圍和發(fā)出信號。（2）電力變壓器保護電力變壓器保護有繞組及其引出線相間短路，中性點直接接地側(cè)單相短路，繞組匝間短路，外部短路引起的過電流，中性點直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓、過負荷，油面降低，變壓器溫度升高，油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。（3）線路保護線路保護根據(jù)電壓等級不同，電網(wǎng)中性點接地方式不同，輸電線路以及電纜或架空線長度不同，分別有：相間短路、單相接地短路、單相接地、過負荷等。（4）母線保護發(fā)電廠和重要變電所的母線應(yīng)裝設(shè)專用母線保護。(5)電力電容器保護電力電容器有電容器內(nèi)部故障及其引出線短路，電容器組和斷路器之間連接線短路，電容器組中某一故障電容切除后引起的過電壓、電容器組過電壓，所連接的母線失壓。(6)高壓電動機保護高壓電動機有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過負荷、定子繞組低電壓、同步電動機失步、同步電動機失磁、同步電動機出現(xiàn)非同步?jīng)_擊電流。

根據(jù)以往所學(xué)過并掌握的知識自己搭建一個基本的變電站保護電路（變壓器保護與出線保護）進行分析研討（如下圖）HMVfll離開黃CW廣MGWWfln11躁班小eZK2J?*0,5匯上濫飛電站M?￥單HMVfll離開黃CW廣MGWWfln11躁班小eZK2J?*0,5匯上濫飛電站M?￥單0」丁-iwnjjw? ］二招吧電mT,_1 35*V肩施電?YJV22-3BAXS&1^0WIOtfrk￥10WK由噸燃ViV-MC?第上*育匹開我星skvAV潴曾」MS7S-10W離函錯關(guān)施flMtWL-ie/HO-3)kALZZJ-IO癡hdl開會GN時JO中出貨二丁—-+出暇總要求:哪里發(fā)生故障必須由相應(yīng)的保護動作，而不應(yīng)出現(xiàn)拒跳或越級跳閘的現(xiàn)象造成事故擴大的重大后果.實驗要求:設(shè)計保護原理接線圖:（包括監(jiān)視表計的位置）2對實驗數(shù)據(jù)進行分析電力系統(tǒng)動態(tài)模擬設(shè)計任務(wù)書所屬課程:課程代碼：面向?qū)I(yè):電氣系統(tǒng)自動化學(xué)院（系）:電氣工程系實驗室:電氣工程實驗中心代號:一、設(shè)計目的電力系統(tǒng)專業(yè)綜合實驗以電力系統(tǒng)動態(tài)模擬基本原理為依據(jù)，主要研究電力系統(tǒng)運行中的物理特性，能準確地再現(xiàn)電力系統(tǒng)運行中所出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，以便本專業(yè)學(xué)生直觀地了解電力系統(tǒng)運行的基本規(guī)律，掌握原型參數(shù)與模型參數(shù)之間的折算理論，通過課堂講授、實驗等環(huán)節(jié)使大四學(xué)生運用以往所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識在此得到充分全面地施展與應(yīng)用。二、設(shè)計內(nèi)容1）原、模型系統(tǒng)之間等值參數(shù)的建立并校驗誤差原型

措士N模擬誤差—2）原、模型系統(tǒng)之間潮流計算并校驗誤差:三、設(shè)計目標按如下表格完成設(shè)計的最終目的地點類別參數(shù)、原型模型誤差P發(fā)電機QU側(cè)5P變Q壓器側(cè)U5PQ

系統(tǒng)側(cè)U5四、實驗原理及原始計算數(shù)據(jù)、所應(yīng)用的公式（如公式下標不清楚可直接用文字說明）五、計算過程六、對數(shù)據(jù)結(jié)果分析討論：七、原、模型參數(shù)1原型電力系統(tǒng)一些參數(shù)1.G發(fā)電機QFS—300S—353兆伏安，V二18千伏，1=11320安，COS6=0.85,Xd=2.264,Xd'=0.269 Xd”=0.199,T變壓器SSP—360000/220,Se=360兆伏安，Yo“-11丫=236±2*2.5%/18千伏，Uk%=13.55,”昨1259.1千瓦，△Po=203.5千瓦,Io%=0.319L輸電線路LLJJQ—400壹百公里阻抗r=8Q,x=41Q,b=280xexp-6S動模實驗室匹配的設(shè)備.模擬發(fā)電機銘牌參數(shù):se=15KVA,ue=230V,△接法，xd=1.67T'do=1.8".模擬變壓器：三臺單相5KVA構(gòu)成一組三相15KVA變壓器（參數(shù)可調(diào)）卬昨96瓦針。=97.2瓦Io%=1.688.模擬線路：220KV的等值模擬線路（參數(shù)可調(diào)）八、設(shè)計問答：1）簡述建?；驹恚ㄏ嗨贫ɡ恚┘澳M比（ms、mu、m