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1、电力系统分析实验电力系统分析实验信息科学与工程学院信息科学与工程学院 实验中心实验中心理论课：孙秋野实验课：张羽贾旭2023/5/13Company Name实验内容安排v第一次课（电力系统综合自动化实验）l 电力系统综合自动化实验平台认识l 发电机组启动与运转l 同步发电机准同期并列运行l 单机带负荷实验v第二次课（电力系统监控实验）l 电力系统监控实验平台认识l 4+1电力系统运行方式实验l 电力系统潮流计算分析实验l 电力系统调度运行实验2023/5/13Company Name电力系统综合自动化实验电力系统综合自动化实验安全操作规程安全操作规程1.检测相序。2上电前，应做如下工作：检查
2、实验台、控制柜和发电机组间的电缆线是否正确可靠连接。原动机的光电编码器与控制柜间的连线是否可靠连接。实验台和控制柜间的通信线是否可靠连接。3上电后，实验前，检查微机准同期装置、微机励磁装置和微机线路保护装置的“系统设置”内的参数是否为实验要求的值。4实验过程中，单手操作；人体不可接触带电线路，如自耦调压器的输入、输出接线端。5发电机组在启动后，切勿推拉发电机组。6在进行发电机组与系统间的解列操作时，要注意零功率解列。7.实验结束后，检查自耦调压器和手动励磁旋钮是否向左调到最小。2023/5/13Company Name电力系统综合自动化实验电力系统综合自动化实验熟悉THLZD-2型电力系统综合
3、自动化实验平台实验目的熟悉并掌握发电机组起励建压，并网，解列和停机操作 加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件 了解和掌握单机带负荷运行方式的特点 2023/5/13Company Name实验一：电力系统综合自动化实验平台认识1.1 系统构成THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台构成2023/5/13Company Name实验一：电力系统综合自动化实验平台认识1.1系统构成：实验台输电线路单元输电线路单元微机线路保护微机线路保护控制方式选择控制方式选择监测仪表监测仪表指示单元指示单元外围设备接口外围设备接口设置单元设置单元电源单元电源单元单机无穷大系统电力网络结构图
4、2023/5/13Company Name实验一：电力系统综合自动化实验平台认识1.2 系统构成：控制柜测量仪表单元测量仪表单元原动机控制单元原动机控制单元 发电机发电机 励磁单元励磁单元准同期单元准同期单元外围接口单元外围接口单元电源单元电源单元2023/5/13Company Name实验一：电力系统综合自动化实验平台认识1.3 系统构成：无穷大系统 所谓无穷大系统可以看作是内阻抗为零，频率、电压及其相位都恒定不变的一台同步发电机。在本实验系统中，由于15kVA自耦调压器的容量远大于单台发电机组的容量，故由15kVA自耦调压器模拟无穷大系统。2023/5/13Company Name实验一
5、：电力系统综合自动化实验平台认识 无穷大系统的投入操作1、将控制柜“总电源”打到“OFF”位置。2、将自耦调压器原边电缆插头插入控制柜大四芯插座上。3、将自耦调压器副边电缆插头插入实验台系统电源接入口。4、将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。5、控制柜上电：先总电源，再三相电源，最后单相电源；其次实验台上电：先三相电源，再单相电源。6、按下QF7“合闸”按钮，顺时针旋至实验的要求值后，切换显示系统电压，如果三相对称，即完成无穷大电源的投入工作。无穷大系统的切除操作 检查系统与发电机组是否解列，未解列，禁止切除无穷大电源。按下QF7分闸按钮 将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。拔下自耦调压器原边和副
6、边插头。2023/5/13Company Name实验一：电力系统综合自动化实验平台认识1.4 系统构成：发电机组Z4系列直流电动机：PN=3kW，UN=400V，nN=1500rpm三相同步发电机：P N=2kW，cos=0.8，UN=400V，nN=1500rpm额定负载：P=2.0kw,Q=1.5kva2023/5/13Company Name实验一：电力系统综合自动化实验平台认识1.5 系统构成：可调负载箱2023/5/13Company Name实验二：发电机组启动与运转2.1 实验目的1了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。2熟悉发电机组中原动机（直流电动机）的基本特性。3掌
7、握发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作。2023/5/13Company Name实验二：发电机组启动与运转2.2 实验原理调速系统原理结构示意图 2023/5/13Company Name实验二：发电机组启动与运转2.2 实验原理励磁系统的原理结构示意图 2023/5/13Company Name灭磁：减小灭磁：减小发电机励磁接发电机励磁接近近0；调速器：调速器：停止原动机，停止原动机，转速为转速为0；励磁电励磁电源和原动机电源和原动机电源关。源关。总电源、三总电源、三相相 电源、单电源、单相电源相电源 原动机启原动机启动动:1500rpm 起励建起励建压：压：手动、手动、常规、常规、微
8、微机三种方式机三种方式起励建压起励建压发电机组停机发电机组停机实验二：发电机组启动与运转2.3 实验步骤2023/5/13Company Name注意：注意：零功率解零功率解列！列！调节调速调节调速器，改变发电器，改变发电机发出机发出 的有的有功功率功功率 调节励调节励磁磁 装置，装置，改变发电机的改变发电机的无功功率无功功率投入无穷大投入无穷大系统系统 选择和建选择和建立单回路或双立单回路或双回路回路 投入同期投入同期表表 手动手动/自自动动/半自动并半自动并网网发电机组并网发电机组并网发出有功和无功发出有功和无功发电机组解列发电机组解列实验二：发电机组启动与运转2.3 实验步骤2023/5
9、/13Company Name1简述发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作步骤。2.4 思考题2为什么发电机组送出有功和无功时，先送无功？3为什么要求发电机组输出的有功和无功为0时才能解列？实验二：发电机组启动与运转2023/5/13Company Name实验三：同步发电机准同期并列运行3.1 实验目的1加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件。2掌握手动、半自动、自动准同期的概念及并网操作方法。3熟悉同步发电机手动、半自动、自动准同期并列过程。2023/5/13Company Name实验三：同步发电机准同期并列运行3.2 实验原理待并发电机并列运行的条件：相序、压差、频
10、差、相差。2023/5/13Company Name n=1485 rpm Ug390V 投入无穷大系统，调压器电压设置400V 微机励磁 他励 手动同期 恒Ug控制 投入同期表观察指针偏转方向和偏转角度 调节励磁和转速，使压差和频差满足条件 手动合闸状态设置起励建压手动并网实验三：同步发电机准同期并列运行3.3 实验步骤：手动准同期2023/5/13Company Name调整电压和频率投入同期表同期表整定项起励建压状态设置实验三：同步发电机准同期并列运行3.3 实验步骤：自动准同期微机励磁、他励、自动同期、恒Ug控制n=1480 rpm；Ug400V。投入无穷大系统“自动调频”：投入；“自
11、动调压”：投入。“自动合闸”：投入。自动判断，满足条件合闸实验三：同步发电机准同期并列运行2023/5/13Company Name3.4 思考题1根据实验内容分析自动准同期的工作原理及过程。2通过实验，分析自动准同期、半自动准同期与手动准同期的异同点。2023/5/13Company Name4.1 实验目的1了解和掌握单机带负荷运行方式的特点。2通过独立电力网与大电力系统的分析比较实验进一步理解系统稳定概念 实验四：单机带负荷实验2023/5/13Company Name实验四：单机带负荷实验4.2 实验原理 单机带负荷运行方式与单机对无穷大系统运行方式有着截然不同的概念，单机对无穷大系统
12、在稳定运行时，发电机的频率与无穷大频率一样，它是受大系统的频率牵制，随系统的频率变化而变化，发电机的容量只占无穷大系统容量的很小一部分。而单机带负荷它是一个独立电力网。发电机是唯一电源，任何负荷的投切都会引起发电机的频率和电压变化（原动机的调速器，发电机的励磁调节器均为有差调节）。此时，也可以通过二次调节将发电机的频率和电压调至额定值。2023/5/13Company Name实验四：单机带负荷实验4.2 实验原理阻性负载：31600/0.2A（0.1kW）1组；3800/0.4A（0.2kW）2组;3320/1A（0.5kW）1组；3160/2A（1kW）2组；通过开关投切可以改变阻性负载的
13、大小；感性负载：由三个200mH的电感和自耦调压器构成 通过调节调压器手柄可调节感性负载的大小。2023/5/13Company Name实验四：单机带负荷实验4.3 实验接线 实验台的右侧面留有本地负荷的接口，即三相带中性线的强电护套座。实验平台通电前，将三相自耦调压器原副边电缆解下，用实验平台配套设备中的强电实验连接线将三相自耦调压器的原边接入右侧面强电护套座，副边接入三相可调负载箱的电感性负载，通过调压器调节电感负载的大小。三相可调电阻性负载与调压器的原边并联接入。2023/5/13Company Name实验四：单机带负荷实验4.4 实验步骤独立系统特性实验状态设置 单机运行 常规励磁
14、 他 励 手动同期接线将感性负载和阻性负载并联接入，经老师检查后方可通电实验。发电机组 起励建压启动原动机和调速装置，使n=1500rpm，调节常规励磁，使Ug=400V建立双回路合上输电线路的所有断路器，发电机通过两回线送电到负载 独立系统特性测试改变有功和无功负载的大小，但保持负载功率因数为0.8不变，记录实验数据。改变输电线路为单回路，重复实验步骤。2023/5/13Company Name实验四：单机带负荷实验 参数线路结构RP1COS1P2UTrUReIAn双回线单回线P1，cos1送端功率，功率因数 P2受端功率 UTr送端线电压 URe受端线电压2023/5/13Company
15、Name实验四：单机带负荷实验4.5 实验步骤投切负荷实验（选作）同上实验步骤1 采用双回线送电：先合上QF0、QF1、QF2和QF6，然后同时合上QF3、QF4，观察发电机机组的振荡过程。待系统稳定运行后，观察机组转速和受端电压的变化。分析比较投入负载分别为纯阻性，纯感性，阻感性。在发电机组带额定负荷的情况下，分别切除不同性质的负荷，观察机组转速和受端电压的变化，分析比较不同性质负荷时对系统的影响。2023/5/13Company Name实验四：单机带负荷实验 甩负载实验在发电机双回线输电带阻感性负载后，同时断开QF3、QF4，使发电机组突甩负荷，观察机组转速和送、受端电压的变化。实验结束
16、后，通过调节励磁使无功至零，通过调速器使有功至零，然后将发电机与系统解列，解列之后按下调速器的停机按钮使发电机转速至零，跳灭磁开关。依次断开实验台的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”以及控制柜的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”（空气开关向下扳至OFF）。4.6 实验步骤甩负荷实验（选作）2023/5/13Company Name实验四：单机带负荷实验1根据实验数据，结合教材，分析受端电压和功率随负载阻抗的变化规律。2根据负载大小不同时转速的不同，绘出转速和有功功率的关系曲线。3分析比较投切不同性质负载对转速和受端电压的影响。4单机带负载与单机无穷大系统有什么不同？4.7 思考题202
17、3/5/13Company Name 电力系统综合自动化实验 复习电力系统分析中潮流计算方法，有功功率频率特性、无功功率电压特性相关知识。下次上课时提交本次实验的实验报告。要求：东北大学实验报告纸，手写；内容包括：实验目的、准同期并列实验和单机带负荷实验简要步骤、单机带负荷实验数据 选作思考题。下次实验准备：2023/5/13Company Name 电力系统综合自动化实验实验选作思考题：1简述发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作步骤。2为什么发电机组送出有功和无功时，先送无功？3为什么要求发电机组输出的有功和无功为0时才能解列？4、根据实验内容分析自动准同期的工作原理及过程。5、通过实验，分析自动准同期、半自动准同期与手动准同期的异同点。6根据实验数据，结合教材，分析受端电压和功率随负载阻抗的变化规律。7根据负载大小不同时转速的不同，绘出转速和有功功率的关系曲线。8分析比较投切不同性质负载对转速和受端电压的影响。9单机带负载与单机无穷大系统有什么不同？信息科学与工程学院信息科学与工程学院 实验中心实验中心