電力系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)一課件20110513電子教案

電力系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)信息科學(xué)與工程學(xué)院●

實(shí)驗(yàn)中心理論課：孫秋野實(shí)驗(yàn)課：張羽賈旭2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排第一次課（電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)）電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)認(rèn)識(shí)發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)第二次課（電力系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)）電力系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)認(rèn)識(shí)

4+1電力系統(tǒng)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行實(shí)驗(yàn)2025/1/19CompanyName電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程1.檢測(cè)相序。2．上電前，應(yīng)做如下工作：⑴檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)、控制柜和發(fā)電機(jī)組間的電纜線是否正確可靠連接。⑵原動(dòng)機(jī)的光電編碼器與控制柜間的連線是否可靠連接。⑶實(shí)驗(yàn)臺(tái)和控制柜間的通信線是否可靠連接。3．上電后，實(shí)驗(yàn)前，檢查微機(jī)準(zhǔn)同期裝置、微機(jī)勵(lì)磁裝置和微機(jī)線路保護(hù)裝置的“系統(tǒng)設(shè)置”內(nèi)的參數(shù)是否為實(shí)驗(yàn)要求的值。4．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，單手操作；人體不可接觸帶電線路，如自耦調(diào)壓器的輸入、輸出接線端。5．發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)后，切勿推拉發(fā)電機(jī)組。6．在進(jìn)行發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)間的解列操作時(shí)，要注意零功率解列。7.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，檢查自耦調(diào)壓器和手動(dòng)勵(lì)磁旋鈕是否向左調(diào)到最小。2025/1/19CompanyName電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)熟悉THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜げ⒄莆瞻l(fā)電機(jī)組起勵(lì)建壓，并網(wǎng)，解列和停機(jī)操作

加深理解同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行原理，掌握準(zhǔn)同期并列條件

了解和掌握單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式的特點(diǎn)2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)一：電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)認(rèn)識(shí)1.1系統(tǒng)構(gòu)成：實(shí)驗(yàn)臺(tái)輸電線路單元微機(jī)線路保護(hù)控制方式選擇監(jiān)測(cè)儀表指示單元外圍設(shè)備接口設(shè)置單元電源單元單機(jī)－無(wú)窮大系統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)一：電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)認(rèn)識(shí)1.2系統(tǒng)構(gòu)成：控制柜測(cè)量?jī)x表單元原動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)電機(jī)勵(lì)磁單元準(zhǔn)同期單元外圍接口單元電源單元2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)一：電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)認(rèn)識(shí)1.3系統(tǒng)構(gòu)成：無(wú)窮大系統(tǒng)

所謂無(wú)窮大系統(tǒng)可以看作是內(nèi)阻抗為零，頻率、電壓及其相位都恒定不變的一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，由于15kVA自耦調(diào)壓器的容量遠(yuǎn)大于單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的容量，故由15kVA自耦調(diào)壓器模擬無(wú)窮大系統(tǒng)。2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)一：電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)認(rèn)識(shí)●無(wú)窮大系統(tǒng)的投入操作1、將控制柜“總電源”打到“OFF”位置。2、將自耦調(diào)壓器原邊電纜插頭插入控制柜大四芯插座上。3、將自耦調(diào)壓器副邊電纜插頭插入實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)電源接入口。4、將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時(shí)針旋至最小。5、控制柜上電：先總電源，再三相電源，最后單相電源；其次實(shí)驗(yàn)臺(tái)上電：先三相電源，再單相電源。6、按下QF7“合閘”按鈕，順時(shí)針旋至實(shí)驗(yàn)的要求值后，切換顯示系統(tǒng)電壓，如果三相對(duì)稱，即完成無(wú)窮大電源的投入工作。●無(wú)窮大系統(tǒng)的切除操作⑴檢查系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組是否解列，未解列，禁止切除無(wú)窮大電源。⑵按下QF7分閘按鈕 ⑶將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時(shí)針旋至最小。⑷拔下自耦調(diào)壓器原邊和副邊插頭。2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)一：電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)認(rèn)識(shí)1.4系統(tǒng)構(gòu)成：發(fā)電機(jī)組Z4系列直流電動(dòng)機(jī)：PN=3kW，UN=400V，nN=1500rpm三相同步發(fā)電機(jī)：PN=2kW，cosΦ=0.8，UN=400V，nN=1500rpm額定負(fù)載：P=2.0kw,Q=1.5kva2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)一：電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)認(rèn)識(shí)1.5系統(tǒng)構(gòu)成：可調(diào)負(fù)載箱2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)二：發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解微機(jī)調(diào)速裝置的工作原理和掌握其操作方法。2．熟悉發(fā)電機(jī)組中原動(dòng)機(jī)（直流電動(dòng)機(jī)）的基本特性。3．掌握發(fā)電機(jī)組起勵(lì)建壓，并網(wǎng)，解列和停機(jī)的操作。2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)二：發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)2.2實(shí)驗(yàn)原理調(diào)速系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)二：發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)2.2實(shí)驗(yàn)原理勵(lì)磁系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖2025/1/19CompanyName●滅磁：減小發(fā)電機(jī)勵(lì)磁接近0；●調(diào)速器：停止原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為0；●勵(lì)磁電源和原動(dòng)機(jī)電源關(guān)?！窨傠娫础⑷嚯娫?、單相電源●原動(dòng)機(jī)啟動(dòng):1500rpm●起勵(lì)建壓：手動(dòng)、常規(guī)、微機(jī)三種方式起勵(lì)建壓發(fā)電機(jī)組停機(jī)實(shí)驗(yàn)二：發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)2.3實(shí)驗(yàn)步驟2025/1/19CompanyName注意：零功率解列！?、僬{(diào)節(jié)調(diào)速器，改變發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率②調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，改變發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率①投入無(wú)窮大系統(tǒng)②選擇和建立單回路或雙回路③投入同期表④手動(dòng)/自動(dòng)/半自動(dòng)并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)出有功和無(wú)功發(fā)電機(jī)組解列實(shí)驗(yàn)二：發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)2.3實(shí)驗(yàn)步驟2025/1/19CompanyName1．簡(jiǎn)述發(fā)電機(jī)組起勵(lì)建壓，并網(wǎng)，解列和停機(jī)的操作步驟。2.4思考題2．為什么發(fā)電機(jī)組送出有功和無(wú)功時(shí)，先送無(wú)功？3．為什么要求發(fā)電機(jī)組輸出的有功和無(wú)功為0時(shí)才能解列？實(shí)驗(yàn)二：發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)？2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)三：同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．加深理解同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行原理，掌握準(zhǔn)同期并列條件。2．掌握手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)準(zhǔn)同期的概念及并網(wǎng)操作方法。3．熟悉同步發(fā)電機(jī)手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列過(guò)程。2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)三：同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行3.2實(shí)驗(yàn)原理待并發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的條件：相序、壓差、頻差、相差。2025/1/19CompanyName●

n=1485rpm●Ug＝390V●投入無(wú)窮大系統(tǒng)，調(diào)壓器電壓設(shè)置400V●微機(jī)勵(lì)磁●他勵(lì)●手動(dòng)同期●恒Ug控制●投入同期表觀察指針偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度●調(diào)節(jié)勵(lì)磁和轉(zhuǎn)速，使壓差和頻差滿足條件●手動(dòng)合閘狀態(tài)設(shè)置起勵(lì)建壓手動(dòng)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)三：同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行3.3實(shí)驗(yàn)步驟：手動(dòng)準(zhǔn)同期2025/1/19CompanyName調(diào)整電壓和頻率投入同期表同期表整定項(xiàng)起勵(lì)建壓狀態(tài)設(shè)置實(shí)驗(yàn)三：同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行3.3實(shí)驗(yàn)步驟：自動(dòng)準(zhǔn)同期微機(jī)勵(lì)磁、他勵(lì)、自動(dòng)同期、恒Ug控制n=1480rpm；Ug＝400V。投入無(wú)窮大系統(tǒng)“自動(dòng)調(diào)頻”：投入；“自動(dòng)調(diào)壓”：投入?！白詣?dòng)合閘”：投入。自動(dòng)判斷，滿足條件合閘

實(shí)驗(yàn)三：同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行

2025/1/19CompanyName3.4思考題1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析自動(dòng)準(zhǔn)同期的工作原理及過(guò)程。2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分析自動(dòng)準(zhǔn)同期、半自動(dòng)準(zhǔn)同期與手動(dòng)準(zhǔn)同期的異同點(diǎn)。2025/1/19CompanyName4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解和掌握單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式的特點(diǎn)。2．通過(guò)獨(dú)立電力網(wǎng)與大電力系統(tǒng)的分析比較實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解系統(tǒng)穩(wěn)定概念實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)螜C(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)螜C(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)4.2實(shí)驗(yàn)原理

單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式與單機(jī)對(duì)無(wú)窮大系統(tǒng)運(yùn)行方式有著截然不同的概念，單機(jī)對(duì)無(wú)窮大系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的頻率與無(wú)窮大頻率一樣，它是受大系統(tǒng)的頻率牽制，隨系統(tǒng)的頻率變化而變化，發(fā)電機(jī)的容量只占無(wú)窮大系統(tǒng)容量的很小一部分。而單機(jī)帶負(fù)荷它是一個(gè)獨(dú)立電力網(wǎng)。發(fā)電機(jī)是唯一電源，任何負(fù)荷的投切都會(huì)引起發(fā)電機(jī)的頻率和電壓變化（原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器均為有差調(diào)節(jié)）。此時(shí)，也可以通過(guò)二次調(diào)節(jié)將發(fā)電機(jī)的頻率和電壓調(diào)至額定值。2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)螜C(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)4.2實(shí)驗(yàn)原理阻性負(fù)載：3×1600Ω/0.2A（0.1kW）1組；3×800Ω/0.4A（0.2kW）2組;3×320Ω/1A（0.5kW）1組；3×160Ω/2A（1kW）2組；通過(guò)開(kāi)關(guān)投切可以改變阻性負(fù)載的大??；感性負(fù)載：由三個(gè)200mH的電感和自耦調(diào)壓器構(gòu)成通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓器手柄可調(diào)節(jié)感性負(fù)載的大小。2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)螜C(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)4.3實(shí)驗(yàn)接線實(shí)驗(yàn)臺(tái)的右側(cè)面留有本地負(fù)荷的接口，即三相帶中性線的強(qiáng)電護(hù)套座。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通電前，將三相自耦調(diào)壓器原副邊電纜解下，用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)配套設(shè)備中的強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)連接線將三相自耦調(diào)壓器的原邊接入右側(cè)面強(qiáng)電護(hù)套座，副邊接入三相可調(diào)負(fù)載箱的電感性負(fù)載，通過(guò)調(diào)壓器調(diào)節(jié)電感負(fù)載的大小。三相可調(diào)電阻性負(fù)載與調(diào)壓器的原邊并聯(lián)接入。2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)螜C(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)4.4實(shí)驗(yàn)步驟——獨(dú)立系統(tǒng)特性實(shí)驗(yàn)狀態(tài)設(shè)置●

單機(jī)運(yùn)行●

常規(guī)勵(lì)磁●

他勵(lì)●

手動(dòng)同期接線將感性負(fù)載和阻性負(fù)載并聯(lián)接入，經(jīng)老師檢查后方可通電實(shí)驗(yàn)。發(fā)電機(jī)組起勵(lì)建壓?jiǎn)?dòng)原動(dòng)機(jī)和調(diào)速裝置，使n=1500rpm，調(diào)節(jié)常規(guī)勵(lì)磁，使Ug=400V建立雙回路合上輸電線路的所有斷路器，發(fā)電機(jī)通過(guò)兩回線送電到負(fù)載獨(dú)立系統(tǒng)特性測(cè)試改變有功和無(wú)功負(fù)載的大小，但保持負(fù)載功率因數(shù)為0.8不變，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。改變輸電線路為單回路，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟。2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)螜C(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)參數(shù)線路結(jié)構(gòu)RP1COSΦ1P2UTrUReIAn雙回線單回線P1，cosΦ1－送端功率，功率因數(shù)P2－受端功率UTr－送端線電壓URe－受端線電壓2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)螜C(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)4.5實(shí)驗(yàn)步驟——投切負(fù)荷實(shí)驗(yàn)（選作）⑴同上實(shí)驗(yàn)步驟1⑵采用雙回線送電：先合上QF0、QF1、QF2和QF6，然后同時(shí)合上QF3、QF4，觀察發(fā)電機(jī)機(jī)組的振蕩過(guò)程。待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，觀察機(jī)組轉(zhuǎn)速和受端電壓的變化。分析比較投入負(fù)載分別為純阻性，純感性，阻感性。⑶在發(fā)電機(jī)組帶額定負(fù)荷的情況下，分別切除不同性質(zhì)的負(fù)荷，觀察機(jī)組轉(zhuǎn)速和受端電壓的變化，分析比較不同性質(zhì)負(fù)荷時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響。2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)螜C(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)⑷甩負(fù)載實(shí)驗(yàn)在發(fā)電機(jī)雙回線輸電帶阻感性負(fù)載后，同時(shí)斷開(kāi)QF3、QF4，使發(fā)電機(jī)組突甩負(fù)荷，觀察機(jī)組轉(zhuǎn)速和送、受端電壓的變化。⑸實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁使無(wú)功至零，通過(guò)調(diào)速器使有功至零，然后將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，解列之后按下調(diào)速器的停機(jī)按鈕使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速至零，跳滅磁開(kāi)關(guān)。依次斷開(kāi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的“單相電源”、“三相電源”和“總電源”以及控制柜的“單相電源”、“三相電源”和“總電源”（空氣開(kāi)關(guān)向下扳至OFF）。4.6實(shí)驗(yàn)步驟——甩負(fù)荷實(shí)驗(yàn)（選作）2025/1/19CompanyName實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)螜C(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合教材，分析受端電壓和功率隨負(fù)載阻抗的變化規(guī)律。2．根據(jù)負(fù)載大小不同時(shí)轉(zhuǎn)速的不同，繪出轉(zhuǎn)速和有功功率的關(guān)系曲線。3．分析比較投切不同性質(zhì)負(fù)載對(duì)轉(zhuǎn)速和受端電壓的影響。4．單機(jī)帶負(fù)載與單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)有什么不同？4.7思考題2025/1/19CompanyName

電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)●

復(fù)習(xí)《電力系統(tǒng)分析》中潮流計(jì)算方法，有功功率——頻率特性、無(wú)功功率——電壓特性相關(guān)知識(shí)?！?/p>

下次上課時(shí)提交本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。要求：東北大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙，手寫；內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)和單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟、單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選作思考題。下次實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：2025/1/19CompanyName

電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)選作思考題：1．簡(jiǎn)述發(fā)