成都理工電力系統(tǒng)實驗報告

1、電力系統(tǒng)自動化報告學院：核技術與自動化學院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：1班學號：201202060227姓名：徐茁夫指導老師：羅耀耀完成時間：2015年7月6日填寫說明1、適用于本科生所有的實驗報告（印制實驗報告冊除外） ；2、專業(yè)填寫為專業(yè)全稱，有專業(yè)方向的用小括號標明；3、格式要求： 用A4紙雙面打?。ǚ饷骐p面打印）或在 A4大小紙上用藍黑色水筆書寫。 打印排版：正文用宋體小四號，1.5倍行距，頁邊距采取默認形式（上下2.54cm,左右2.54cm, 頁眉1.5cm，頁腳1.75cm）。字符間距為默認值（縮放100%間距：標準）；頁碼用小五號字 底端居中。 具體要求：題目 （二號黑體居中

2、）； 摘要（“摘要”二字用小二號黑體居中，隔行書寫摘要的文字部分，小 4號宋體）； 關鍵詞（隔行頂格書寫“關鍵詞”三字，提煉 3-5 個關鍵詞，用分號隔開，小 4號黑體）； 正文部分采用三級標題；第1章XX （小二號黑體居中，段前0.5行）1.1 XXXXX小三號黑體XXXXX（段前、段后0.5行）1.1.1 小四號黑體（段前、段后 0.5 行）參考文獻 （黑體小二號居中，段前 0.5 行），參考文獻用五號宋體，參照參考文獻著錄規(guī)則 （GB/T 77142005）。實驗一：典型方式下的同步發(fā)電機起勵實驗一、實驗目的1. 了解同步發(fā)電機的幾種起勵方式，并比較它們之間的不同之處。2. 分析不同起勵

3、方式下同步發(fā)電機起勵建壓的條件。、原理說明同步發(fā)電機的起勵方式有三種：恒發(fā)電機電壓Ug方式起勵、恒勵磁電流Ie方式起勵和恒給定電壓UR方式起勵。其中，除了恒 UR方式起勵只能在他勵方式下有效外，其余兩種方式起勵 都可以分別在他勵和自并勵兩種勵磁方式下進行。恒Ug方式起勵，現(xiàn)代勵磁調(diào)節(jié)器通常有“設定電壓起勵”和“跟蹤系統(tǒng)電壓起勵”兩種起 勵方式。設定電壓起勵，是指電壓設定值由運行人員手動設定，起勵后的發(fā)電機電壓穩(wěn)定在手動 設定的給定電壓水平上；跟蹤系統(tǒng)電壓起勵，是指電壓設定值自動跟蹤系統(tǒng)電壓，人工不能干預， 起勵后的發(fā)電機電壓穩(wěn)定在與系統(tǒng)電壓相同的電壓水平上，有效跟蹤范圍為85%- 115%額定

4、電壓；“跟蹤系統(tǒng)電壓起勵”方式是發(fā)電機正常發(fā)電運行默認的起勵方式，可以為準同期并列操作 創(chuàng)造電壓條件，而“設定電壓起勵”方式通常用于勵磁系統(tǒng)的調(diào)試試驗。恒le方式起勵，也是一種用于試驗的起勵方式，其設定值由程序自動設定，人工不能干預， 起勵后的發(fā)電機電壓一般為 20%額定電壓左右。恒UR控制電壓）方式只適用于他勵勵磁方式，可以做到從零電壓或殘壓開始人工調(diào)節(jié)逐漸 增加勵磁而升壓，完成起勵建壓任務。三、實驗內(nèi)容與步驟常規(guī)勵磁裝置起勵建壓在第一章實驗已做過，此處以微機勵磁為主。1選定實驗臺上的“勵磁方式”為“微機控制”，“勵磁電源”為“他勵”，微機勵磁裝置菜 單里的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒 Ug”和“

5、恒Ug預定值”為400V。參照第一章中的“發(fā)電機組起勵建壓”步驟操作。 觀測控制柜上的“發(fā)電機勵磁電壓”表和“發(fā)電機勵磁電流”表的指針擺動。2選定“微機控制”,“自勵”,“恒ug”操作步驟同實驗1。3.選定“微機控制”,“他勵”,“恒le操作步驟同實驗1。4.選定“微機控制”,“自勵”,“恒le ”操作步驟同實驗1。5.選定“微機控制”,“他勵”,“恒UF”操作步驟同實驗1。和“恒Ug預定值”為400V。和“恒le預定值”為1400mA和“恒le預定值”為1400mA和“恒UR預定值”為5000mV四、實驗報告1比較起勵時，自并勵和他勵的不同。答：他勵直流電機的 勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關系，

6、而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，永磁直流電機也可看作他勵直流電機。并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。他勵直流電動機起動時， 必須先保證有磁場（即先通勵磁電流），而后加電樞電壓。否則在加勵磁電流之前，電樞中一直為起動電流（或理解為電能只以電樞繞組 中熱量的形式釋放）答：他勵：一般用于機端電壓高于400V的發(fā)電機組。他勵是指利用外電源對發(fā)電機進行起勵。自并勵：一般用于機端電壓低于或等于400V的發(fā)電機組。自并勵，又叫“自并激勵”，是利用發(fā)電機定子線圈的殘余電壓通過一定的技術方法整流后送回

7、其轉(zhuǎn)子線圈，再對定子線圈進行相互激勵使發(fā)電機電壓在“自激勵”過程中 不斷升高到設定值。五、實驗心得滅磁的時候應該注意發(fā)電機的狀態(tài)，一定不能在并網(wǎng)的狀態(tài)下滅磁實驗二：伏赫限制實驗一、實驗目的1 了解伏赫限制的意義。2 熟悉伏赫限制的工作原理。二、原理說明V/Hz (伏/赫)限制就是限制發(fā)電機的端電壓與頻率的比值，其目的是防止發(fā)電機在空載、甩負 荷和機組啟動期間，由于電壓升高或頻率降低使發(fā)電機勵磁電流增大，導致發(fā)電機鐵芯飽和而引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子過熱。已知公式： U=4.44KN1fBS式中：U發(fā)電機的相電勢；N每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)；KN1繞組系數(shù)；B發(fā)電機的磁感應強度；S發(fā)電機鐵芯截面積對于給定的發(fā)電機

8、，N和S是常數(shù)，令K=4.44NKN1S，貝U U/f =BK根據(jù)整定的最大允許伏赫比Bmax和當前頻率f，計算出當前允許的最高電壓 Umax=Bmaxf,將其與當 前發(fā)電機端電壓Ug比較，取兩者中間的最小值作為 Uref進行調(diào)節(jié)Uref=min Uref ,Umax調(diào)節(jié)的結(jié) 果必然是發(fā)電機端電壓 Ug=Uref，即滿足U/f <Bmax達到伏赫限制的目的?？紤]到機組并網(wǎng)運行時， 比值U/f 一般不會越限，故伏赫限制器解列運行時投入，并網(wǎng)后退出。三、實驗內(nèi)容與步驟 合上控制柜上的所有電源開關；然后合上實驗臺上的所有電源開關。合閘順序：先總開關，后三相開關，再單相開關。選定THLZD-2電

9、力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺面板上的旋鈕開關的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關打到“微機控制”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關打到“他勵”位置。 發(fā)電機組起勵建壓，使原動機轉(zhuǎn)速為 1500rmp,發(fā)電機電壓為420V。 設置THLWL-3微機勵磁裝置的“伏赫限制系數(shù)”為“8595”。 按下THLWL-3微機調(diào)速裝置上的“ + ” 鍵或“”鍵，調(diào)節(jié)發(fā)電機組頻率下降至45 Hz，每間隔1Hz記錄發(fā)電機電壓，直到伏赫限制燈亮(伏赫限制動作)，記錄此時的發(fā)電機電壓和頻 率。記錄相關數(shù)據(jù)在表3-2-5-1中。表 3-2-5-1發(fā)電機頻率f (Hz) 50494847機端電壓 Ug(V)419.6 416.6416.3

10、 415.7發(fā)電機組停機。四、實驗心得這次實驗讓我們掌握了伏赫限制的作用和原理，通過伏赫限制防止發(fā)電機在空載、 甩負荷和機組啟動期間，由于電壓升高或頻率降低使發(fā)電機勵磁電流增大，導致發(fā)電機鐵芯飽和引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子過熱。這能有效快速保護電機及機組的正常運行，但理解理論有點復雜，需要通過實驗來理解，但也要認真實驗三：勵磁調(diào)節(jié)器控制方式及其相互切換實驗一、實驗目的1. 了解微機勵磁調(diào)節(jié)器的幾種控制方式及其各自特點。2. 通過實驗理解勵磁調(diào)節(jié)器無擾動切換的重要性。二、原理說明勵磁調(diào)節(jié)器具有四種控制方式：恒發(fā)電機電壓 Ug,恒勵磁電流le,恒給定電壓UR和 恒無功Q。其中，恒UR為開環(huán)控制，而恒Ug，恒l

11、e和恒Q三種控制方式均采用PID控 制，PID控制原理框圖如圖2-3-1所示，系統(tǒng)由PID控制器和被控對象組成，PID算 法可表示為：e(t) = r(t) -c(t)2-3-1u(t) = KPe(t) + 1/TI / e(t)dt +TD de(t)/ dt2-3-2其中：u(t)調(diào)節(jié)計算的輸出；KP比例增益；TI 積分常數(shù)；TD微分常數(shù)。因上述算法用于連續(xù)模擬控制,而此處采用采樣控制,故對上述兩個方程離散化,當 采樣周期 T 很小時,用一階差分代替一階微分,用累加代替積分,則第 n 次采樣的調(diào) 節(jié)量為：u(n) = KPe(n) +T /TI 藝e(i) + TD /Te(n) - e

12、(n -1) + u02-3-3式中：u0偏差為0時的初值。則第n-1次米樣的調(diào)節(jié)量為：u(n -1) = KPe(n -1) +T /TI 藝 e(i) + TD /T&n -1) - e(n - 2)+ u02-3-4聲式2-3-J和2-3-4式相減，得増就型PD算法，表示臉如)二 “3卜 ”0?-1)二_ n _23»KP)- e(fi 1)+K風D+Kd2e(w -1)4 e(w - 2)式中：Kf比例系數(shù)；Ki-積分系數(shù)Kj -Kp:&r徹分系數(shù).2T每種控制方式對應一套PID參數(shù)(KP KI和KD)，可根據(jù)要求設置，設置原則：比例 系數(shù)加大，系統(tǒng)響應速度快

13、，減小誤差，偏大，振蕩次數(shù)變多，調(diào)節(jié)時間加長，太大， 系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定；積分系數(shù)加大，可提高系統(tǒng)的無差度，偏大，振蕩次數(shù)變多；微分 系數(shù)加大，可使超調(diào)量減少，調(diào)節(jié)時間縮短，偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間加長。 為了保證各控制方式間能無擾動的切換，本裝置采用了增量型PID算法。三、實驗準備以下內(nèi)容均由THLWL-3微機勵磁裝置完成，勵磁采用“它勵”；系統(tǒng)與發(fā)電機組間的 線路采用雙回線。具體操作如下：(1) 合上控制柜上的所有電源開關；然后合上實驗臺上的所有電源開關。合閘順序：先總開關，后三相開關，再單相開關。(2) 選定實驗臺面板上的旋鈕開關的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關打到“微機 控制”位置；將“

14、勵磁電源”旋鈕開關打到“他勵”位置。使實驗臺上的線路開關QF1, QF3, QF2, QF6, QF7和QF4處于“合閘”狀態(tài)， QF5處于“分閘”狀態(tài)。1. 恒Ug方式設置THLWL-3微機勵磁裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒 Ug”，具體操作如下：進 入主菜單，選定“系統(tǒng)設置”，接著按下“確認”鍵，進入子菜單，然后不斷按下“” 鍵，翻頁找到子菜單“勵磁調(diào)節(jié)方式”，再次按下“確認”鍵。最后按下“+”鍵， 選擇“恒Ug”方式。 設置THLWL-3微機勵磁裝置的“恒Ug預定值”為“400V”，具體操作同上。 發(fā)電機組起勵建壓（操作見第一章），使原動機轉(zhuǎn)速為 1500rmp,發(fā)電機電壓為額 定電壓40

15、0V。 發(fā)電機組不并網(wǎng)，通過調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓的頻率，頻率變化在 45Hz55Hz之間，頻率數(shù)值可從THLWL-3微機勵磁裝置讀取。具體操作：按下 THLWT-3微機調(diào)速裝置面板上的“ + ”鍵或“”鍵來調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速。 從THLWL-3微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、 勵磁電流和給定電壓的數(shù)值并記錄到 表表 3-2-3-1序號發(fā)電機頻率發(fā)電機低電壓勵磁電流勵磁電壓fg ( HZ )Ug (V)II (A)Ug (V)147.0400.41.3473.98248.0401.61.2974.04349.0400.61.2414.10450.0400.21.1884.16551.0399

16、.91.134.23652.0399.51.0954.28753.0400.21.0604.332. 恒Ie方式設置THLWL-3微機勵磁裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒le”，具體操作同恒Ug方式實驗步驟 設置THLWL-3微機勵磁裝置的“恒le預定值”為“ 1400mA”，具體操作同恒Ug方式實驗步驟 。重復恒Ug方式實驗步驟、，從THLWL-3微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、勵磁電流和給定電壓的數(shù)值并記錄于表3-2-3-2中表 3-2-3-2序發(fā)電機頻率發(fā)電機電壓勵磁電流勵磁電壓號fg (Hz)Ug (V)Ie (A)Ue (V)147.0401.11.3933.88248.0411.51.38

17、63.89349.0420.81.3833.89450.0428.61.3293.89551.0437.11.3843.88652.0445.81.3813.88753.0455.61.3993.883. 恒UR方式 設置THLWL-3微機勵磁裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒UR” ,具體操作同恒Ug方 式實驗步驟設置THLWL-3微機勵磁裝置的“恒UR預定值”為“ 4760mV”，具體操作同恒 Ug方式實驗步驟。 重復恒Ug方式實驗步驟、，從THLWL-3微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、勵 磁電流和給定電壓的數(shù)值并記錄于表 3-2-3-3中。4. 恒Q方式 重復恒Ug方式實驗步驟 、和。(2) 發(fā)電

18、機組與系統(tǒng)并網(wǎng)。(具體操作見實驗一)(3) 并網(wǎng)后，通過調(diào)節(jié)調(diào)速裝置使發(fā)電機組發(fā)出一定的有功，通過調(diào)節(jié)勵磁或系統(tǒng)電壓使發(fā)電機組發(fā)出一定的無功。要求保證發(fā)電機功率因數(shù)為0.8。具體操作如下：按下THLWT-3微機調(diào)速裝置面板上的“ + ”鍵或“”鍵來增大或減小有功功率；降低15kVA自耦調(diào)壓器的電壓，使發(fā)電機發(fā)出一定的無功功率。（4）選擇“恒Q”方式，具體操作如下：按下THLWL-3微機勵磁裝置面板上的“恒 Q”鍵。（注：并網(wǎng)前按下“恒Q”鍵是非法操作，裝置將視該操作為無效操作。） 改變系統(tǒng)電壓，從THLWL-3微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、勵磁電流、給定電壓 和無功功率數(shù)值并記錄于表3-2-3-

19、4中。序發(fā)電機頻率發(fā)電機電壓勵磁電流勵磁電壓號fg( Hz)Ug（ V）Ie (A)Ue (V)147.0277.20.7124.75248.0282.60. 7154.75349.0289.70.7174.75450.0296.80.7184.75551.0300. 90.7144.75652.0306.70.7154.75753.0312.40.7104.75表 3-2-34序號系統(tǒng)電發(fā)電機發(fā)電機勵磁電勵磁電有功功率無功功率壓電壓Ug電流lg流壓P (kW)Q (kVar)Us (V)(V)(A)Ie (A)UR (V)1380406.61.0011.54544.200.5620.4602

20、370393.61.0341.44142. 250.5670.4463360384.81.0771.39241.320.5850.4374350376.71.0761.35640.520.5750.4465390413.80.9841.55244.350.5650.4446400420.90.9981.60345.370.5750.4507410425.50.9951.61045.400.5790.420注：四種控制方式相互切換時，切換前后運行工作點應重合5. 負荷調(diào)節(jié)設置子菜單“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒 Ug ”方式，操作參照恒Ug方式實驗步驟 將系統(tǒng)電壓調(diào)到300V (調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器到300V)，發(fā)電機組并網(wǎng)，具體操作參照 第一章。 調(diào)節(jié)發(fā)電機發(fā)出的有功和無功到額定值，即：P=2kW,Q=1.5kVar。調(diào)節(jié)有功，即按下 THLWT-3微機調(diào)速裝置面板上的“ + ”鍵或“”鍵來增大或減小有功功率；調(diào)節(jié)無 功，即按下THLWL-3微