1、电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 1 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 第 1 讲实践教学目标1加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件；2掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法；3熟悉同步发电机准同期并列过程；4观察、分析有关波形。实践教学内容同步发电机准同期并列实验实践项目 1 手动准同期实验1按准同期并列条件合闸将“同期方式”转换开关置“手动”位置。在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，手动操作合闸按钮进行合闸。观察微机准同期控制器上显示的发电机频率和系统频率，相
2、应操作微机调速器上的增速或减速按钮进行调速，直至 “增速减速”灯熄灭。此时表示压差、频差均满足条件，观察整步表上旋转灯位置，当旋转至 0 位置前某一合适时刻时，即可合闸。观察并记录合闸时的冲击电流。2偏离准同期并列条件合闸实验分别在单独一种并列条件不满足的情况下合闸，记录功率表冲击情况：（1）电压差相角差条件满足，频率差不满足，在 fFfX 和 fFVX 和 VFfX fFVX VF=47Hz）,将“灭磁”按钮松开，发电机自动起励建压，记录起励后的稳定电压。起励完成后，操作增减磁按钮可以自由调整发电机电压。实践项目 2 控制方式及其相互切换1恒 UF 方式 选择它励恒 UF 方式，开机建压不并
3、网，改变机组转速 45HZ55HZ，记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角 的关系数据；表 2-1发电机频率 发电机电压 励磁电流 励磁电压 控制角电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 5 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 45Hz46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz53Hz54Hz55Hz2恒 IL 方式选择它励恒 IL 方式，开机建压不并网，改变机组转速 45HZ55HZ，记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角 的关系数据；表 2-2发电机频率 发电机电压 励磁电流 励磁电压 控制角45Hz46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz53H
4、z54Hz55Hz将系统电压恢复到 380V，并网带负荷。励磁调节器控制方式选择为恒 UF 方式，改变系统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角 ，无功功率的关系数据；表 2-3系统电压 发电机电压 发电机电流 励磁电流 控制角 有功功率 无功功率380V370V360V350V电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 6 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 390V400V410V将系统电压恢复到 380V，励磁调节器控制方式选择为恒 IL 方式，改变系统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角 ，无功功率的关系数据；表 2-4系统电压 发电机电压 发电机电流
5、励磁电流 控制角 有功功率 无功功率380V370V360V350V390V400V410V将系统电压恢复到 380V，励磁调节器控制方式选择为恒 方式，改变系统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角 ，无功功率的关系数据；表 2-5系统电压 发电机电压 发电机电流 励磁电流 控制角 有功功率 无功功率380V370V360V350V390V400V410V注意： 四种控制方式相互切换时，切 换前后运行工作点应重合。5负荷调节调节调速器的增速减速按钮，可以调节发电机输出有功功率，调节励磁调节器的增磁减磁按钮，可以调节发电机输出无功功率。由于输电线路比较长，当有功功率增到额定值时，功角
6、较大（与电厂机组相比） ，必要时投入双回线；当无功功率到额定值时，线路两端电压降落较大，但由于发电机电压具有上限限制，所以需要降低系统电压来使无功功率上升，必要时投入双回线。记录发电机额定运行时的励磁电流，励磁电压和控制角。将有功、无功减到零值作空载运行，记录发电机空载运行时的励磁电流，励磁电压和控制角。了解电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 7 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 额定控制角和空载控制角的大致度数，了解空载励磁电流与额定励磁电流的大致比值。表 2-6发电机状态 励磁电流 励磁电压 控制角 空载半负载额定负载实践项目 3 逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁实验灭磁是励磁
7、系统保护不可或缺的部分。由于发电机转子是一个大电感，当正常或故障停机时，转子中贮存的能量必须泄放，该能量泄放的过程就是灭磁过程。灭磁只能在空载下进行（发电机并网状态灭磁将会导致失去同步，造成转子异步运行，感应过电压，危及转子绝缘） 。三相全控桥当触发控制角大于90时，将工作在逆变状态下。本实验的逆变灭磁就是利用全控桥的这个特点来完成的。1逆变灭磁步骤：（1）选择“微机自励” 励磁方式或者“ 微机它励”方式，励磁控制方式采用“ 恒 UF”；（2）启动机组，投入励磁并起励建压，增磁，使同步发电机进入空载额定运行；（3）按下“灭磁” 按钮，灭磁指示灯亮，发电机执行逆变灭磁命令，注意观察励磁电流表和励
8、磁电压表的变化以及励磁电压波形的变化。2跳灭磁开关灭磁实验步骤：（1）选择微机自并励励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采用恒 UF；（2）启动机组，投入励磁并起励建压，同步发电机进入空载稳定运行；（3）直接按下“励磁开关” 绿色按钮跳开励磁开关，注意观察励磁电流表和励磁电压表的变化。以上试验也可在它励励磁方式下进行。实践项目 4 伏赫限制实验单元接线的大型同步发电机解列运行时，其机端电压有可能升得较高，而其频率有可能降得较低。如果其机端电压 UF 与频率 f 的比值 B=UF/f 过高，则同步发电机及其主变压器的铁芯就会饱和，使空载激磁电流加大，造成发电机和主变过热。因此有必要对 UF
9、/f 加以限制。伏赫限制器工作原理就是：根据整定的最大允许伏赫比 Bmax 和当前频率，计算出当前允许的最高电压 UFh=Bmax*f，将其与电压给定值 Ug比较，取二者中较小值作为计算电压偏差的基准 Ub，由此调节的结果必然是发电机电压 UFU Fh。伏赫限制器在解列运行时投入，并网后退出。实验步骤：（1）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采用“恒 UF”；（2）启动机组，投入励磁起励建压，发电机稳定运行在空载额定以上；（3）调节原动机减速按钮，使机组从额定转速下降，从 50Hz44Hz ；（4）每间隔 1Hz 记录发电机电压随频率变化的关系数据；（5）根据试验数据描
10、出电压与频率的关系曲线，并计算设定的 Bmax 值（用限制动作后的数据计算，伏赫限制指示灯亮表示伏赫限制动作） 。做本实验时先增磁到一个比较高的机端电压后再慢慢减速。表 2-7发电机频率 f 50Hz 49 Hz 48 Hz 47 Hz 46 Hz 45 Hz 44 Hz机端电压 UF电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 8 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 实践项目 5 调差实验1调差系数的测定在微机励磁调节器中使用的调差公式为（按标么值计算）UB=UgKQ*Q，它是将无功功率的一部分叠加到电压给定值上（模拟式励磁调节器通常是将无功电流的一部分叠加在电压测量值上，效果等同）
11、 。实验步骤：（1）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采用“恒 UF”；（2）启动机组，投入励磁；（3）满足条件后并网，稳定运行；（4）用降低系统电压的方法以增加发电机无功输出，记录一系列 UF、Q 数据；（5）作出调节特性曲线，并计算出调差系数；表 2-8发电机机端电压 UF 发电机无功输出 Q123452零调差实验设置调差系数0，实验步骤同 1。用降低系统电压的方法以增加发电机无功输出，记录一系列 UF、Q 数据，作出调节特性曲线。3正调差实验设置调差系数4%，实验步骤同 1。用降低系统电压的方法以增加发电机无功输出，记录一系列 UF、Q 数据，作出调节特性曲线。4
12、负调差实验设置调差系数4%，实验步骤同 1。用降低系统电压的方法以增加发电机无功输出，记录一系列 UF、Q 数据，作出调节特性曲线。表 2-9K=0 K=+4% K=4%QUFO电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 9 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 UF Q UF Q UF Q第 3 讲实践教学目标1了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。实践教学内容一机无穷大系统稳态运行方式实验实践项目 1 单回路稳态对称运行实验实验用一次系统接线图如图 3-
13、1 所示。图 3-1 一次系统接线图在本实验中，原动机采用手动模拟方式开机，励磁采用手动励磁方式，然后启机、建压、并网后调整发电机电压和原动机功率，使输电系统处于不同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等） ，观察记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点及数值范围，为电压损耗、电压降落、沿线电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。实践项目 2 双回路对称运行与单回路对称运行比较实验按 实 验 1 的 方 法 进 行 实 验 2 的 操 作 ， 只 是 将 原 来 的 单 回 线 路 改 成 双 回 路
14、 运 行 。将实验 1 的结果与实验 2进行比较和分析。表 3-1P Q I UF UZ U U 单回路电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 10 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 双回路注：U Z 中间开关站电压；U 输电线路的电压损耗； 输电线路的电压降落实践项目 3 单回路稳态非全相运行实验确定实现非全相运行的接线方式，断开一相时，与单回路稳态对称运行时相同的输送功率下比较其运行状态的变化。具体操作方法如下：（1）首先按双回路对称运行的接线方式（不含 QF5） ；（2）输送功率按实验 1 中单回路稳态对称运行的输送功率值一样；（3）微机保护定值整定：动作时间 0 秒，重
15、合闸时间 100 秒；（4）在故障单元，选择单相故障相，整定故障时间为 0t100；（5）进行单相短路故障，此时微机保护切除故障相，准备重合闸，这时迅速跳开“QF1”、 “QF3”开关，即只有一回线路的两相在运行。观察此状态下的三相电流、电压值与实验 1 进行比较；（6）故障 100以后，重合闸成功，系统恢复到实验 1 状态。表 3-2UA UB UC IA IB IC P Q S全相运行值非全相运行值第 4 讲 实践教学目标1 了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的网络结构和各种运行状态与运行参数值变化范围。2 理论计算和实验分析，掌握电力系统潮流分布的概念。3 加深对电力系统暂态稳定内容的理
16、解，使课堂理论教学与实践相结合，提高学生的感性认识。实践教学内容电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 11 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 复杂电力系统运行方式实验实践项目 1 网络结构变化对系统潮流的影响现代电力系统电压等级越来越高，系统容量越来越大，网络结构也越来越复杂。仅用单机对无穷大系统模型来研究电力系统，不能全面反映电力系统物理特性，如网络结构的变化，潮流分布，多台发电机并列运行等等。“PS5G 型电力系统微机监控实验台”是将五台“WDT型电力系统综合自动化实验台”的发电机组及其控制设备作为各个电源单元组成一个可变环型网络，如图 4-1 所示G-EG-AW-KMD
17、FMGBC性-图 4-1 多机系统网络结构图此电力系统主网按 500KV 电压等级来模拟，MD 母线为 220KV 电压等级，每台发电机按 600MW 机组来模拟，无穷大电源短路容量为 6000MVA。在相同的运行条件下，即各发电机的运行参数保持不变，改变网络结构，观察并记录系统中运行参数的变化，并将结果加以比较和分析。实验方案同学们自己设计，并记录下各开关状态。表 4-1 网络结构变化前G-A G-B G-C G-D G-E MC MDUIPQ电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 12 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 COSQFA QFC QFD QFG QFH QFI
18、QFJUI P Q COS表 4-2 网络结构变化后G-A G-B G-C G-D G-E MC MDUIPQCOSQFA QFC QFD QFG QFH QFI QFJUI P Q COS实践项目 2 投、切负荷对系统潮流的影响在相同的网络结构下各发电机向系统输送一定负荷，投入各地方负荷 LDA、LD B 和 LDC。观察并记录系统中运行参数的变化并将结果加以分析和比较。网络结构和各发电机输出功率大小由同学们自己设计，并记录下各开关状态。表 4-3 投地方负荷前G-A G-B G-C G-D G-E MC MDUIPQCOSQFA QFC QFD QFG QFH QFI QFJU电气工程实践
19、电力系统工程实践授课教案第 13 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 I P Q COS表 4-4 投地方负荷后G-A G-B G-C G-D G-E MC MDUIPQCOSQFA QFC QFD QFG QFH QFI QFJUI P Q COS注： LDA负荷的性质可以通过台后三刀三掷开关切换。即纯电阻负荷，感性负荷， 纯电感负荷。第 5 讲实践教学目标1 了解电力系统自动化的遥测，遥信，遥控，遥调等功能2 了解电力系统调度的自动化实践教学内容实践项目 电力系统调度自动化实验电力系统是由许多发电厂，输电线路和各种形式的负荷组成的。由于元件数量大，接线复杂，因而大大地增加了分
20、析计算的复杂性。作为电力系统的调度和通信中心担负着整个电力网的调度任务，以实现电力系统的安全优质和经济运行的目标。“PS5G 型电力系统微机监控实验台”相当于电力系统的调度和通信中心。针对 5 个发电厂的安全、合理分配和经济运行进行调度，针对电力网的有功功率进行频率调整，针对电力网的无功功率的合理补偿和分配进行电压调整。微机监控实验台对电力网的输电线路、联络变压器、负荷全采用了微机型的标准电力监测仪，可以现地显示各支路的所有电气量。开关量的输入、输出则通过可编程控制器来实现控制，并且各监测仪和 PLC 通过 RS-485 通信口与上位机相联，实时显示电力系统的运行状况。所有常规监视和操作除在现
21、地进行外，均可以在远方的监控系统上完成，计算机屏幕显示整个电力系统的主接线的开关状态和潮流分布，通过画面切换可以显示每台发电机的运行状况，包括励磁电流、励磁电压、通过鼠标的点击，可远方投、切线路或负荷，还可以通过鼠标的操作增、减有功或无电气工程实践电力系统工程实践授课教案第 14 页 共 2 页黑龙江科技学院 电气与信息工程学院 功功率，实现电力系统自动化的遥测、遥信、遥控、遥调等功能。运行中可以打印实验接线图、潮流分布图、报警信息、数据表格以及历史记录等。1 电力网的电压和功率分布实验2 电力系统有功功率平衡和频率调整实验3 电力系统无功功率平衡和电压调整实验。同学们自己设计实验方案，拟定实验步骤以及实验数据表格。
