電力系統(tǒng)自動裝置

1、THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)驗(yàn)一 發(fā)電機(jī)組的起動與運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)一、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)組中原動機(jī)（直流電動機(jī)）的基本特性。3掌握發(fā)電機(jī)組起勵建壓，并網(wǎng)，解列和停機(jī)的操作二、原理說明在本實(shí)驗(yàn)平臺中，原動機(jī)采用直流電動機(jī)模擬工業(yè)現(xiàn)場的汽輪機(jī)或水輪機(jī)，調(diào)速系統(tǒng)用于調(diào)整原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出的有功功率，勵磁系統(tǒng)用于調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓和輸出的無功功率。圖3-1-1為調(diào)速系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖，圖3-1-2為勵磁系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-1-1 調(diào)速系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖 裝于原動機(jī)上的編碼器將轉(zhuǎn)速信號以脈沖的形式送入THLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置，該裝置將轉(zhuǎn)速

2、信號轉(zhuǎn)換成電壓，和給定電壓一起送入ZKS-15型直流電機(jī)調(diào)速裝置，采用雙閉環(huán)來調(diào)節(jié)原動機(jī)的電樞電壓，最終改變原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率。圖3-1-2 勵磁系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖發(fā)電機(jī)出口的三相電壓信號送入電量采集模塊1，三相電流信號經(jīng)電流互感器也送入電量采集模塊1，信號被處理后，計算結(jié)果經(jīng)485通信口送入微機(jī)勵磁裝置；發(fā)電機(jī)勵磁交流電流部分信號、直流勵磁電壓信號和直流勵磁電流信號送入電量采集模塊2，信號被處理后，計算結(jié)果經(jīng)485通信口送入微機(jī)勵磁裝置；微機(jī)勵磁裝置根據(jù)計算結(jié)果輸出控制電壓，來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1發(fā)電機(jī)組起勵建壓2發(fā)電機(jī)組停機(jī)3發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)4發(fā)電機(jī)組發(fā)出有功和無功功

3、率5發(fā)電機(jī)組解列6發(fā)電機(jī)組組網(wǎng)運(yùn)行 四、實(shí)驗(yàn)報告1簡述發(fā)電機(jī)組起勵建壓，并網(wǎng)，解列和停機(jī)的操作步驟。答，建壓 先將實(shí)驗(yàn)臺的電源插頭插入控制柜左側(cè)的大四芯插座。打開控制柜電源開關(guān)；再打開實(shí)驗(yàn)臺的開關(guān)。 將控制柜上的“原動機(jī)電源”開關(guān)旋到“開”的位置 按下THLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置面板上的“自動/手動”鍵，選定“自動”方式 按下THLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置面板上的“啟動”鍵 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近或略超過1500rpm時，可手動調(diào)整使轉(zhuǎn)速為1500rpm并網(wǎng) 首先投入無窮大系統(tǒng)，。打開控制柜的電源開關(guān)；再打開實(shí)驗(yàn)臺的開關(guān)。選“單回”。 合上斷路器QF7，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的手柄，逐漸增大輸出電壓，直到接近

4、發(fā)電機(jī)電壓。 投入同期表。將實(shí)驗(yàn)臺上的“同期表控制”旋鈕打到“投入”狀態(tài)。解列 將發(fā)電機(jī)組輸出的有功和無功減為0。 按下THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的斷路器QF0的“分閘”按鈕，將發(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)解列。然后發(fā)電機(jī)停機(jī)停機(jī) 減小發(fā)電機(jī)勵磁至0。 按下THLWT-3微機(jī)調(diào)速器裝置面板上的“停止”鍵。 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速減為0時，將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜面板上的“勵磁電源”打到“關(guān)”，“原動機(jī)電源”打到“關(guān)”。2為什么發(fā)電機(jī)組送出有功和無功時，先送無功？若先送有功太大可能導(dǎo)致失步3為什么要求發(fā)電機(jī)組輸出的有功和無功為0時才能解列？發(fā)電機(jī)解列前將有功和無功減到零，是為了：1，保護(hù)斷

5、路器，盡量不要帶電流分閘。2，維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定。不發(fā)生功率突變。3。保護(hù)發(fā)電機(jī)，避免突然甩負(fù)荷的沖擊實(shí)驗(yàn)三 手動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1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掌握手動準(zhǔn)同期的概念及并網(wǎng)操作方法，準(zhǔn)同期并列裝置的分類和功能。3熟悉同步發(fā)電機(jī)手動準(zhǔn)同期并列過程二、原理說明在滿足并列條件的情況下，只要控制得當(dāng)，采用準(zhǔn)同期并列方法可使沖擊電流很小且對電網(wǎng)擾動甚微，故準(zhǔn)同期并列方式是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的主要并列方式。準(zhǔn)同期并列要求在合閘前通過調(diào)整待并發(fā)電機(jī)組的電壓和轉(zhuǎn)速，當(dāng)滿足電壓幅值和頻率條件后，根據(jù)“恒定越前時間原理”，由運(yùn)行操作人員手動或由準(zhǔn)同期控制器自動選擇

6、合適時機(jī)發(fā)出合閘命令，這種并列操作的合閘沖擊電流一般很小，并且機(jī)組投入電力系統(tǒng)后能被迅速拉入同步。依并列操作的自動化程度，又可分為手動準(zhǔn)同期、半自動準(zhǔn)同期和全自動準(zhǔn)同期三種方式。正弦整步電壓是不同頻率的兩正弦電壓之差，其幅值作周期性的正弦規(guī)律變化。它能反映發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)間的同步情況，如頻率差、相角差以及電壓幅值差。線性整步電壓反映的是不同頻率的兩方波電壓間相角差的變化規(guī)律，其波形為三角波。它能反映電機(jī)組與系統(tǒng)間的頻率差和相角差，并且不受電壓幅值差的影響，因此得到廣泛應(yīng)用。手動準(zhǔn)同期并列，應(yīng)在正弦整步電壓的最低點(diǎn)（相同點(diǎn)）時合閘，考慮到斷路器的固有合閘時間，實(shí)際發(fā)出合閘命令的時刻應(yīng)提前一個相應(yīng)的

7、時間或角度。自動準(zhǔn)同期并列，通常采用恒定越前時間原理工作，這個越前時間可按斷路器的合閘時間整定。準(zhǔn)同期控制裝置根據(jù)給定的允許壓差和允許頻差，不斷地檢測準(zhǔn)同期條件是否滿足，在不滿足要求時，閉鎖合閘并且發(fā)出均壓、均頻控制脈沖。當(dāng)所有條件均滿足時，在整定的越前時間送出合閘脈沖。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟選定實(shí)驗(yàn)臺面板上的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機(jī)勵磁”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置；將“同期方式”旋鈕開關(guān)打到“手動”位置。微機(jī)勵磁裝置設(shè)置為“恒Ug”控制方式。1發(fā)電機(jī)組起勵建壓，使n=1485 rpm；Ug390V。（操作步驟見第一章）將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時針旋至最小。按

8、下QF7合閘按鈕，觀察實(shí)驗(yàn)臺上系統(tǒng)電壓表，順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕至顯示線電壓400V，然后按下QF1和QF3合閘按鈕。2在手動準(zhǔn)同期方式下，發(fā)電機(jī)組的并列運(yùn)行操作在這種情況下，要滿足并列條件，需要手動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi),相角差在零度前某一合適位置時，手動操作合閘按鈕進(jìn)行合閘。 將實(shí)驗(yàn)臺上的“同期表控制”旋鈕打到“投入”狀態(tài)。投入模擬同期表。觀察模擬式同期表中，頻差和壓差指針的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度，以及和相角差指針的旋轉(zhuǎn)方向。 按下微機(jī)調(diào)速裝置上的“”鍵進(jìn)行增頻，同期表的頻差指針接近于零；此時同期表的壓差指針也應(yīng)接近于零，否則，調(diào)節(jié)微機(jī)勵磁裝置。 觀察整步表上指針位置，當(dāng)相

9、角差指針旋轉(zhuǎn)至接近0度位置時（此時相差也滿足條件），手動按下QF0合閘，合閘成功后，并網(wǎng)指示燈閃爍蜂鳴。觀察并記錄合閘時的沖擊電流將并網(wǎng)前的初始條件調(diào)整為：發(fā)電機(jī)端電壓為410V， n=1515 rpm，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，注意觀察各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。3在手動準(zhǔn)同期方式下，偏離準(zhǔn)同期并列條件，發(fā)電機(jī)組的并列運(yùn)行操作本實(shí)驗(yàn)分別在單獨(dú)一種并列條件不滿足的情況下合閘，記錄功率表沖擊情況； 電壓差、相角差條件滿足，頻率差不滿足，在fgfs和fgfs時手動合閘，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)臺上有功功率表P和無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度大小，分別填入表3-3-5-1；注意：頻率差不要大于0.5Hz。 頻率差、相角差條件滿足，

10、電壓差不滿足，VgVs和VgVs時手動合閘，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)臺上有功功率表P和無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度大小，分別填入表3-3-5-1;注意：電壓差不要大于額定電壓的10。 頻率差、電壓差條件滿足，相角差不滿足，順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)時手動合閘，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)臺上有功功率表P和無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度大小，分別填入表3-3-5-1。注意：相角差不要大于30°。 表3-3-5-1 偏離準(zhǔn)同期并列條件并網(wǎng)操作時，發(fā)電機(jī)組的功率方向變化表 狀態(tài)參數(shù)fgfsfgfsVgVsVgVs順時針逆時針P（kW）Q（kVar） 發(fā)電機(jī)組的解列和停機(jī)。(見第一章)四、實(shí)驗(yàn)報告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)步

11、驟，詳細(xì)分析手動準(zhǔn)同期并列過程。答。先將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速，再加勵磁升到額定電壓。然后比較待并發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的電壓和頻率，在符合條件的情況下，即當(dāng)同步器指向“同期點(diǎn)”時（說明兩側(cè)電壓接近一致），合上該發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)接通的斷路器。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較滿足同期并列條件與偏離準(zhǔn)同期并列條件合閘時，對發(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)并列時的影響發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的同期條件保證了發(fā)電機(jī)投入到電網(wǎng)運(yùn)行時，沖擊電流比較小，減小系統(tǒng)對發(fā)電機(jī)組的沖擊迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，減小對電力系統(tǒng)的擾動實(shí)驗(yàn)四 自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1加深理解同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列原理，掌握準(zhǔn)同期并列條件。 2掌握自動準(zhǔn)同期裝置的工作原理及使用方法。3熟悉

12、同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列過程。二、原理說明圖3-3-7-1 自動準(zhǔn)同期并列裝置的原理框圖自動準(zhǔn)同期并列裝置設(shè)置與半自動準(zhǔn)同期并列裝置相比，增加了頻差調(diào)節(jié)和壓差調(diào)節(jié)功能，自動化程度大大提高。微機(jī)準(zhǔn)同期裝置的均頻調(diào)節(jié)功能，主要實(shí)現(xiàn)滑差方向的檢測以及調(diào)整脈沖展寬，向發(fā)電機(jī)組的調(diào)速機(jī)構(gòu)發(fā)出準(zhǔn)確的調(diào)速信號，使發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)間盡快滿足允許并列的要求。微機(jī)準(zhǔn)同期裝置的均壓調(diào)節(jié)功能，主要實(shí)現(xiàn)壓差方向的檢測以及調(diào)整脈沖展寬，向發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)發(fā)出準(zhǔn)確的調(diào)壓信號，使發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)間盡快滿足允許并列的要求。此過程中要考慮勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù)，電壓升降平穩(wěn)后，再進(jìn)行一次均壓控制，以使壓差達(dá)到較小的數(shù)值，更有利于平穩(wěn)地進(jìn)行并

13、列。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟選定實(shí)驗(yàn)臺上面板的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機(jī)勵磁”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置；將“同期方式”旋鈕開關(guān)打到“自動”位置。微機(jī)勵磁裝置設(shè)置為“恒Ug”控制方式；“自動”方式。1發(fā)電機(jī)組起勵建壓，使n=1480rpm；Ug=400V。（操作步驟見第一章）2查看微機(jī)準(zhǔn)同期各整定項是否為附錄八中表4-8-2的設(shè)置（出廠設(shè)置）。如果不符，則進(jìn)行相關(guān)修改。然后，修改準(zhǔn)同期裝置中的整定項：“自動調(diào)頻”：投入； “自動調(diào)壓”：投入?！白詣雍祥l”：投入。3在自動準(zhǔn)同期方式下，發(fā)電機(jī)組的并列運(yùn)行操作在這種情況下，要滿足并列條件，需要微機(jī)準(zhǔn)同期裝置自動控制

14、微機(jī)調(diào)速裝置和微機(jī)勵磁裝置，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi)，相角差在零度前某一合適位置時，微機(jī)準(zhǔn)同期裝置控制合閘按鈕進(jìn)行合閘。 微機(jī)準(zhǔn)同期裝置的其他整定項（導(dǎo)前時間整定、允許頻差、允許壓差）分別按表3-3-7-1、3-3-7-2和3-3-7-3修改。注：QF0合閘時間整定繼電器設(shè)置為td（4060ms）。td為微機(jī)準(zhǔn)同期裝置的導(dǎo)前時間設(shè)置。微機(jī)準(zhǔn)同期裝置各整定項的設(shè)置方法可參考附錄四（微機(jī)準(zhǔn)同期裝置使用說明）、實(shí)驗(yàn)三（壓差、頻差和相差閉鎖與整定）等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 操作微機(jī)勵磁裝置上的增、減速鍵和微機(jī)勵磁裝置升、降壓鍵，Ug=410V，n=1515 rpm，待電機(jī)穩(wěn)定后，按下微機(jī)

15、準(zhǔn)同期裝置投入鍵。觀察微機(jī)準(zhǔn)同期裝置當(dāng)“升速”或“降速”命令指示燈亮?xí)r，微機(jī)調(diào)速裝置上有什么反應(yīng)；當(dāng)“升壓”或“降壓”命令指示燈亮?xí)r，微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)裝置上有什么反應(yīng)。微機(jī)準(zhǔn)同期裝置“升壓”、“降壓”、“增速”、“減速”命令指示燈亮?xí)r，觀察本記錄旋轉(zhuǎn)燈光整步表燈光的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度，以及發(fā)出命令時對應(yīng)的燈光的位置。微機(jī)準(zhǔn)同期裝置壓差、頻差、相差閉鎖與“升壓”、“降壓”、“增速”、“減速”燈的對應(yīng)點(diǎn)亮關(guān)系，以及與旋轉(zhuǎn)燈光整步表燈光的位置。注：當(dāng)一次合閘過程完畢，微機(jī)準(zhǔn)同期裝置會自動解除合閘命令，避免二次合閘 。此時若要再進(jìn)行微機(jī)準(zhǔn)同期并網(wǎng)，須按下“復(fù)位”按鈕。表3-3-7-1 微機(jī)準(zhǔn)同期裝置導(dǎo)前時間整定值與并網(wǎng)沖擊電流的關(guān)系導(dǎo)前時間設(shè)置td（s）0.10.30.5沖擊電流Im（A）表3-3-7-2 微機(jī)準(zhǔn)同期裝置允許頻差與并網(wǎng)沖擊電流的關(guān)系允許頻差fd（Hz）0.30.20.1沖擊電流Im（A）表3-3-7-3 微機(jī)準(zhǔn)同期裝置允許壓差與并網(wǎng)沖擊電流的關(guān)系允許壓差Ud（V）531沖擊電流Im（A）4發(fā)電機(jī)組的解列和停機(jī)。（見第一章）四、實(shí)驗(yàn)報告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析自動準(zhǔn)同期的工作原理及過程。答，原理準(zhǔn)同期并列是將未投入系統(tǒng)