1、第第 15 章章 电力系统稳定控制电力系统稳定控制15.1 电力系统稳定控制实验要求 认真预习实验，保证在进实验室前，要掌握电力系统稳定控制实验基础知识，熟悉电力系统稳定控制实验软件环境。要有一份详细的预习报告，预习报告必须认真写，须包含自己设计的实验电路。不得有相同的或者复印的预习报告。如果没有预习报告、预习报告雷同或者复印预习报告，则报告相同的同学都不得进入实验室做实验，回去重新预习，以后约时间做实验。 实验过程中要认真记录数据和实验中出现的问题，积极思考实验中的问题，可以讨论，但不能大声喧哗，不得做与实验无关的事情，更不得在实验室玩游戏。 实验报告要认真写，要写出调试过程的问题，分析问题
2、原因，和如何解决问题，不得抄袭。 保持实验室卫生，不得在实验室里乱丢弃垃圾。实验结束后，把实验桌周围的垃圾打扫干净。15.2 电力系统稳定控制实验内容15.2.1 电力系统功率特性分析实验1. 实验目的 加深理解电力系统稳定运行和失去稳定的过程； 掌握各种运行方式的功率特性，加深对功率极限的理解； 掌握各种运行方式的功率特性对系统稳定的影响。2. 实验内容 观察电力系统稳定运行和失稳过程； 绘制功率特性，求取功率极限； 不同运行方式下潮流分布的比较分析。3. 实验使用工程文件及参数工程文件名：电力系统功率分析实验输入参数（如图 15-1）：G1：300+j180MVA（PQ 节点）变压器 B1
3、：Sn=360MVA，变比=18/110 电气信息类实验指导书344KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器 B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源 S：Un=18 KV（平衡节点） ；线路 L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。4. 实验方法和步骤 电力系统稳定运行和失去稳定的过程打开名为“电力系统功率分析实验”的工程文件，该工程中有一个双回线网络，并带有一个三相故障点，模拟系统在发生
4、故障后的失稳现象。系统网络结构图如图 15-1 所示，输入给定参数，完成实验系统建立。图 15-1 双回线网络结构图运行仿真，在输出图页上观察故障前系统稳定运行时的电压、电流波形，以及在发生故障后，系统失稳状态的电压、电流波形。将电压电流波形记录下来，并大致标明稳定运行和失稳状态的阶段。 功率特性实验无励磁调节时的功率特性设置不同的功角，运行仿真，测量发电机的输出功率，结果填入表 15-1，并利用实验结果在图 15-2 中绘制功率特性曲线，求出功率极限。表 15-1 无励磁调节功率记录表01203405607809P第 15 章 电力系统稳定控制 345P图 15-2 功率特性曲线保持 恒定的
5、功率特性qE设置不同的功角，运行仿真，测量发电机的输出功率，结果填入表 15-2，并利用实验结果在图 15-3 中绘制功率特性曲线，求出功率极限。 P图 15-3 功率特性曲线表 15-2 保持 恒定的功率记录表qE01203405607809P5. 思考题 什么叫做电力系统失稳现象？什么情况下电力系统会失稳？电气信息类实验指导书346 什么叫做功角特性？发电机励磁对功率特性有什么影响？对功率极限有什么影响？ 功角特性曲线和电力系统稳定有什么影响？15.2.2 静态稳定分析实验1. 实验目的 进一步认识功率极限、储备系数对电力系统静态稳定的影响； 掌握运行方式对电力系统静态稳定的影响； 握励磁
6、调节对电力系统静态稳定的影响。2. 实验内容 功率极限、储备系数对电力系统静态稳定的影响实验； 运行方式对电力系统静态稳定的影响实验； 励磁调节对电力系统静态稳定的影响实验。3. 实验使用工程文件及参数 工程文件名：静态稳定分析实验 1，输入参数（如图 15-4）：G1：300+j180MVA（PQ 节点）变压器 B1：Sn=360MVA，变比=18/110 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器 B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源 S：Un=18 K
7、V（平衡节点） ；线路 L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。 工程文件名：静态稳定分析实验 2，输入参数（如图 15-5）：G1：300+j180MVA（PQ 节点）变压器 B1：Sn=360MVA，变比=18/110 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器 B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源 S：Un=18 KV（平衡节点） ；线路 L1：长度：100km，电阻：0.02/km
8、，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410 -6S/km。第 15 章 电力系统稳定控制 3474. 实验方法和步骤 发电机电压变化对静态稳定极限的影响实验打开名为“静态稳定分析实验 1”的工程文件，该工程中带有一个双回线网络，系统结构图如图 15-4 所示。输入给定参数，完成实验系统建立。图 15-4 双回路网络结构图将发电机的 P 设置成 0，调节发电机和无穷大系统电压都为 18KV，运行仿真，在监控图页上不断增加发电机的有功功率，直至发电机失步，在增加发电机有功功率过程中，要记录 P 在不同点时的 P 值和其它电量值，并求出稳态极限值。将发电机的 P 设置成 0，保持系统电压不变，将
9、发电机电压调整成 17.6KV，重新运行仿真，在监控图页上不断增加发电机的有功功率，直至发电机失步，在增加发电机有功功率过程中，要记录 P 在不同点时的 P 值和其它电量值，并求出稳态极限值。将发电机的 P 设置成 0，保持系统电压不变，将发电机电压调整成 18.4KV，重新运行仿真，在监控图页上不断增加发电机的有功功率，直至发电机失步，在增加发电机有功功率过程中，要记录 P 在不同点时的 P 值和其它电量值，并求出稳态极限值，将以上实验结果填入表 15-3。表 15-3 不同电压时稳态极限值的记录表静态极限 1 2 3 4 518KV17.6KV18.4KV 运行方式对静态稳定极限的影响实验
10、打开名为“静态稳定分析实验 2”的工程文件。该工程与“静态稳定分析实验 1”相比，线路由双回改成单回，结构图如图 15-5 所示。重复以上实验 内容，并将结果进行比较，填入表 15-4。图 15-5 单回路的结构图电气信息类实验指导书348表 15-4 不同电压时稳态极限值的记录表静态极限 1 2 3 4 5双回线单回线 励磁调节对静态稳定极限的影响实验将发电机的 P 设置成 0，保持系统电压和发电机电压不变，设置自动调节器的放大倍数为 6，重新运行仿真，在监控图页上不断增加发电机的有功功率，直至发电机失步，在增加发电机有功功率过程中，要记录 P 在不同点时的 P 值和其它电量值，并求出稳态极
11、限值。将结果填入表 15-5。表 15-5 不同励磁时稳态极限值的记录表静态极限 1 2 3 4 5无励磁有励磁5. 思考题 电力系统的静态稳定的概念是什么？ 电力系统静态稳定受那些因素影响？静稳态极限与哪些因素有关？ 提高静态稳定极限的措施是什么？ 通过理论计算稳定极限，分析与实验误差的原因。15.2.3 暂态稳定分析实验1. 实验目的 进一步认识电力系统暂态失稳过程，学会绘制摇摆曲线； 掌握影响电力系统暂态稳定的因素，掌握故障切除时间（角）对电力系统暂态稳定的影响； 掌握提高电力系统暂态稳定的方法。2. 实验内容 电力系统暂态失稳实验； 故障类型和故障切除时间对电力系统暂态稳定的影响实验；
12、 提高电力系统暂态稳定性实验。3. 实验使用工程文件及参数 工程文件名：暂态稳定分析实验，输入参数（如图 15-6）：G1：300+j180MVA（PQ 节点）变压器 B1：Sn=360MVA，变比=18/110 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；第 15 章 电力系统稳定控制 349变压器 B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源 S：Un=18 KV（平衡节点） ；线路 L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2
13、.7410-6S/km。 工程文件名：电力系统暂态稳定因素实验，输入参数（如图 15-9）G1：300+j180MVA（PQ 节点）变压器 B1：Sn=360MVA，变比=18/110 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器 B2：Sn=360MVA，变比=110/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源 S：Un=18 KV（平衡节点） ；线路 L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。4. 实验方法和步骤 电力系统暂态失稳实验
14、打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件。该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，模拟电力系统发生故障后的暂态失稳现象。网络结构图如图 15-6 所示，输入给定参数，完成实验系统建立。图 15-6 带故障点双回路网络结构图运行仿真，在输出图页上观察故障前系统稳定运行时的电压、电流波形，以及在发生故障后，系统失稳状态的电压、电流波形，并将电压电流波形记录到图 15-7 和图 15-8。电气信息类实验指导书350图 15-7 故障前稳定运行时波形图图 15-8 故障失稳运行时波形图 故障类型对电力系统暂态稳定的影响实验的实验模型中，在故障点设置不同类型短路，运行仿真，观察结果，填入表 15-6
15、中。表 15-6 不同电压时稳态极限值的记录表单相短路 两相短路 两相接地短路 三相短路瞬时故障重合闸成功瞬时故障重合闸不成功或永久故障 故障切除时间对电力系统暂态稳定的影响实验打开名为“电力系统暂态稳定因素实验”的工程文件，该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，网络结构图如图 15-9 所示，输入给定参数，完成实验系统建立。将发电机的有功功率 P 设置为 0，调整系统电压和发电机电压为 18KV，自动励磁调节器的放大倍数为 1，故障持续时间为 0.5 秒。第 15 章 电力系统稳定控制 351图 15-9 双回路带故障的结构图a 运行仿真，在监控图页上不断改变发电机的输出功率，通过短路
16、故障来得出暂态稳定极限。分别进行以下类型的故障：单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路，分别求出相应的暂态稳定极限。b 将故障持续时间改为 1.0 秒，重复 a 的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。c 将故障地点改为线路末端，重复 a 的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。d 将发电机 P 为 0 时的发电机电压调整成 17.2KV，重复 a 的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。将以上实验 a、b、c 、d 所得的暂态稳定极限填入表 15-7 中。表 15-7 暂态稳态极限值的记录表单相接地 两相短路 两相接地 三相短路abcd顺序排列 同一步骤： 同一故障：结论5. 思考题 什么叫电力系统暂态稳定？暂态稳定极限和哪些因素有关？ 用实验结果说明故障切除时间（角）对系统暂态稳定性的影响。
