四川大學(xué)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、可編輯修改WORD版本可編輯修改WORD版本 5/5可編輯修改WORD版本四川大學(xué)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)報(bào)告 . 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院 : 電氣信息學(xué)院 專業(yè) : 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) : 102班 學(xué)號(hào) : 1143031233 姓名 : 楊寧 老師：肖先勇 同步發(fā)電機(jī)并車實(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、熟悉同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列過程； 3、觀察、分析有關(guān)波形。 二、原理與說明 將同步發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)的合閘操作通常采用準(zhǔn)同期并列方式。準(zhǔn)同期并列要求在合閘前通過調(diào)整待并機(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(shí)

2、間原理”，由運(yùn)行操作人員手動(dòng)或由準(zhǔn)同期控制器自動(dòng)選擇合適時(shí)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。根據(jù)并列操作的自動(dòng)化程度不同，又分為手動(dòng)準(zhǔn)同期、半自動(dòng)準(zhǔn)同期和全自動(dòng)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。它能反映兩個(gè)待并系統(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。它能反映兩個(gè)待并系統(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(dòng)準(zhǔn)同期并列，應(yīng)在正弦整步電壓的最低點(diǎn)(同相點(diǎn))時(shí)合閘，考慮到斷

3、路器的固有合閘時(shí)間，實(shí)際發(fā)出合閘命令的時(shí)刻應(yīng)提前一個(gè)相應(yīng)的時(shí)間或角度。 自動(dòng)準(zhǔn)同期并列，通常采用恒定越前時(shí)間原理工作，這個(gè)越前時(shí)間可按斷路器的合閘時(shí)間整定。準(zhǔn)同期控制器根據(jù)給定的允許壓差和允許頻差，不斷地檢查準(zhǔn)同期條件是否滿足，在不滿足要求時(shí)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(shí)，在整定的越前時(shí)刻送出合閘脈沖。 三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、方法及過程 (一)機(jī)組啟動(dòng)與建壓 1、檢查調(diào)速器上“模擬調(diào)節(jié)”電位器指針是否指在0位置，如不在則應(yīng)調(diào)到0 位置； 2、合上操作電源開關(guān)，檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各開關(guān)狀態(tài)：各開關(guān)信號(hào)燈應(yīng)綠燈亮、紅燈 熄。調(diào)速器面板上數(shù)碼管在并網(wǎng)前顯示發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（左）和控制量（右），在

4、并網(wǎng)后顯示控制量（左）和功率角（右）。調(diào)速器上“并網(wǎng)”燈和“微機(jī)故障” 燈均為熄滅狀態(tài)，“輸出零”燈亮； 3、按調(diào)速器上的“微機(jī)方式自動(dòng)/手動(dòng)”按鈕使“微機(jī)自動(dòng)”燈亮； 4、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選擇它勵(lì)、恒UF運(yùn)行方式，合上勵(lì)磁開關(guān)； 5、把實(shí)驗(yàn)臺(tái)上“同期方式”開關(guān)置“斷開”位置； 6、合上系統(tǒng)電壓開關(guān)和線路開關(guān)QF1，QF3，檢查系統(tǒng)電壓接近額定值380V； 7、合上原動(dòng)機(jī)開關(guān)，按“停機(jī)/開機(jī)”按鈕使“開機(jī)”燈亮，調(diào)速器將自動(dòng)啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)到額定轉(zhuǎn)速； 8、當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升到95%以上時(shí)，微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)將發(fā)電機(jī)電壓建壓到與系統(tǒng) 電壓相等。 (二)觀察與分析整步電壓，方波信號(hào)，三角波信號(hào)的波形 正弦整步電

5、壓 脈寬比方波信號(hào) 三角波線性整步電壓信號(hào) 四實(shí)驗(yàn)分析 1. 比較手動(dòng)準(zhǔn)同期和自動(dòng)準(zhǔn)同期的調(diào)整并列過程。 手動(dòng)準(zhǔn)同期并列過程是通過人觀察旋轉(zhuǎn)燈的旋轉(zhuǎn)來判斷發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)是否滿足并車條件，并通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及勵(lì)磁使之滿足，然后確定合閘發(fā)信裝置發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)機(jī)。而自動(dòng)準(zhǔn)過同期的調(diào)整并列過程是通過自動(dòng)裝置來完成并車條件的判斷和對(duì)發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)。 2分析合閘沖擊電流的大小與哪些因素有關(guān)。 合閘沖擊電流產(chǎn)生的根本原因是由于合閘時(shí)并列點(diǎn)兩側(cè)的電壓的瞬時(shí)值不等。因此影響合閘沖擊電流大小的因素有：并列點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值；合閘時(shí)并列點(diǎn)兩側(cè)打壓的電壓差；合閘點(diǎn)兩側(cè)電壓頻率差。 3分析正弦整步電壓波形的變化規(guī)律。 正

6、弦整步電壓是并列點(diǎn)兩側(cè)電壓差按滑差角頻率周期性變化的正弦包絡(luò)線。其幅值是并列點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值之和，角頻率是兩側(cè)電壓角頻率之差。 4滑差頻率f s ，開關(guān)時(shí)間t yq 的整定原則？ 滑差頻率是根據(jù)并列所允許的最大沖擊電流和發(fā)合閘信號(hào)所采用的恒定越前量來整定的。即：ey sy s sy c QF 2=f t t =?+?，開關(guān)時(shí)間yQ c QF t t t =+，其中t c 為自動(dòng)裝置合閘信 號(hào)輸出回路的動(dòng)作時(shí)間，t QF 是并列斷路器合閘動(dòng)作時(shí)間。 五思考題回答 1相序不對(duì)(如系統(tǒng)側(cè)相序?yàn)锳 、B 、C 、為發(fā)電機(jī)側(cè)相序?yàn)锳 、C 、B)，能否并列？為什么？ 不能并列，因?yàn)橄嘈虿粚?duì)時(shí)，并列點(diǎn)三相中

7、至多只有一相保證相位相同，而其余兩相存在著較大的相位差，并列時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流。 2電壓互感器的極性如果有一側(cè)(系統(tǒng)側(cè)或發(fā)電機(jī)側(cè))接反，會(huì)有何結(jié)果？ 在使用自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置時(shí)，如果電壓互感器的極性如果有一側(cè)接反，根據(jù)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置要在變壓器二次側(cè)電壓差不多同相位時(shí)才會(huì)合閘，此時(shí)并列點(diǎn)兩側(cè)電壓的實(shí)際相位差是接近180，故在并列時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流而使發(fā)電機(jī)損壞。 3準(zhǔn)同期并列與自同期并列，在本質(zhì)上有何差別？如果在這套機(jī)組上實(shí)驗(yàn)自同期并列，應(yīng)如何操作？ 準(zhǔn)同期與自同期并列的本質(zhì)差別是準(zhǔn)同期需要檢測(cè)同期條件，而自同期不需要。 首先要將勵(lì)磁開關(guān)關(guān)掉，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至同步轉(zhuǎn)速附近，然后將發(fā)電機(jī)與

8、電網(wǎng)并列，最后給發(fā)電機(jī)加勵(lì)磁。 4頻率差變化或電壓差變化時(shí)，正弦整步電壓的變化規(guī)律如何？ 頻率差變化時(shí)，正弦整步電壓的滑差頻率將變化。電壓差變化時(shí)，正弦整步電壓的幅值變化。 5當(dāng)兩側(cè)頻率幾乎相等，電壓差也在允許范圍內(nèi)，但合閘命令遲遲不能發(fā)出，這是一種什么現(xiàn)象？應(yīng)采取什么措施解決？ 這是存在合閘相角差的現(xiàn)象，其原因是由于滑差角頻率很小，滑差周期時(shí)間很大，兩側(cè)電壓的相角差到達(dá)允許范圍用時(shí)較長(zhǎng)?？梢酝ㄟ^對(duì)發(fā)電機(jī)頻率進(jìn)行微調(diào)，稍微加大滑差角頻率來解決。 六實(shí)驗(yàn)結(jié)論 本實(shí)驗(yàn)用的是自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘裝置，裝置主要有輸入單元、CPU單元、輸出單元、顯示單元、電源單元組成。裝置的輸入時(shí)來自發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)兩側(cè)的電壓，

9、兩個(gè)電壓經(jīng)裝置做差運(yùn)算得到正弦整步電壓，正弦整步電壓是一個(gè)正弦的包絡(luò)信號(hào)，他包含了準(zhǔn)同期并列裝置所需檢測(cè)的信息，如壓差，頻差，相角差等。但在利用正弦整步電壓判定并列點(diǎn)兩側(cè)電壓的相位差時(shí)需要考慮電壓差的影響，為排除此影響根據(jù)每個(gè)基波周期的脈寬比脈沖，利用時(shí)域積分得到了較易判定合閘條件的線性三角波整步電壓。 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.加深理解同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)原理和勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本任務(wù)； 2.了解自并勵(lì)勵(lì)磁方式和它勵(lì)勵(lì)磁方式的特點(diǎn)； 3.熟悉三相全控橋整流、逆變的工作波形；觀察觸發(fā)脈沖及其相位移動(dòng)； 4.了解微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本控制方式； 5.了解電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的作用；觀察強(qiáng)勵(lì)現(xiàn)象及

10、其對(duì)穩(wěn)定的影響； 6.了解幾種常用勵(lì)磁限制器的作用； 7.掌握勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本使用方法。 二、原理與說明 同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩部分組成，它們和同步發(fā)電機(jī)結(jié)合在一起就構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，稱為勵(lì)磁控制系統(tǒng)。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的三大基本任務(wù)是：穩(wěn)定電壓，合理分配無功功率和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。 圖1 勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意圖 實(shí)驗(yàn)用的勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示。可供選擇的勵(lì)磁方式有兩種：自并勵(lì)和它勵(lì)。當(dāng)三相全控橋的交流勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，構(gòu)成自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。而當(dāng)交流勵(lì)磁電源取自380V市電時(shí)，構(gòu)成它勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。兩種勵(lì)磁方式的可控整流橋均是由微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制的，觸發(fā)脈

11、沖為雙脈沖，具有最大最小角限制。 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的控制方式有四種：恒UF（保持機(jī)端電壓穩(wěn)定）、恒IL（保持勵(lì)磁電流穩(wěn)定）、恒Q（保持發(fā)電機(jī)輸出無功功率穩(wěn)定）和恒（保持控制角穩(wěn)定）。其中，恒方式是一種開環(huán)控制方式，只限于它勵(lì)方式下使用。 同步發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)之前，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置能維持機(jī)端電壓在給定水平。當(dāng)操作勵(lì) 磁調(diào)節(jié)器的增減磁按鈕，可以升高或降低發(fā)電機(jī)電壓；當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，操作勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的增減磁按鈕，可以增加或減少發(fā)電機(jī)的無功輸出，其機(jī)端電壓按調(diào)差特性曲線變化。 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，三相全控橋處于整流狀態(tài)，控制角小于90；當(dāng)正常停機(jī)或事故停機(jī)時(shí)，調(diào)節(jié)器使控制角大于90，實(shí)現(xiàn)逆變滅磁。 電力系

12、統(tǒng)穩(wěn)定器PSS是提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能的經(jīng)濟(jì)有效方法之一，已成為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本配置；勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)，有助于提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性；勵(lì)磁限制器是保障勵(lì)磁系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，常見的勵(lì)磁限制器有過勵(lì)限制器、欠勵(lì)限制器等。 三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及方法 不同角（控制角）對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓波形觀測(cè) 1、合上操作電源開關(guān)，檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各開關(guān)狀態(tài)：各開關(guān)信號(hào)燈應(yīng)綠燈亮、紅燈熄； 2、勵(lì)磁系統(tǒng)選擇它勵(lì)勵(lì)磁方式：操作“勵(lì)磁方式開關(guān)”切到“微機(jī)它勵(lì)”方式，調(diào)節(jié) 器面板“它勵(lì)”指示燈亮； 3、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選擇恒運(yùn)行方式：操作調(diào)節(jié)器面板上的“恒”按鈕選擇為恒 方式，面板上的“恒”指示燈亮； 4、合上勵(lì)磁開關(guān)，合上原動(dòng)機(jī)開關(guān)； 5、在不啟動(dòng)機(jī)組的狀態(tài)下，松開微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的滅磁按鈕，操作增磁按鈕或減磁按 鈕即可逐漸減小或增加控制角，從而改變?nèi)嗳貥虻碾妷狠敵黾捌洳ㄐ巍Ｋ?、?shí)驗(yàn)波形 為 120度時(shí)的輸出波形 為 90度時(shí)的輸出波形 為 60度時(shí)的輸出波形 五、思考題 1三相可控橋?qū)τ|發(fā)脈沖有什么要求？ 六個(gè)晶閘管按順序依次相隔60度觸發(fā)，共陰極或共陽(yáng)極的晶閘管依次相隔120度觸發(fā)，同一相兩極相隔180度觸發(fā)。 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 整流裝置中，觸發(fā)角對(duì)整流輸出波形起著決定性的作用，隨著角的不斷改變，輸出波形也不斷的改變。090時(shí)，處于整流工作狀態(tài)，改變角，可