电力系统自动化报告

电力系统及其自动化实验报告

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专业：电气工程及其自动化

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THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台认识THLZD-2 型电力系统综合自动化实验平台是一套集多种功能于一体的综合

型实验装置，展示了现代电能发出和输送全过程的工作原理。这套实验装置由THLZD-2 电力系统综合自动化实验台（简称“实验台”）、THLZD-2 电力系统综合自动化控制柜（简称“控制柜”）、无穷大系统和发电机组和三相可调负载箱等组成。

一、THLZD-2 型电力系统综合自动

化实验台包括以下单元：

1．输电线路单元：采用双回路输电线路，每回输电线路分两段，并设置有中间开关站，可以构成四种不同的联络阻抗。输电线路的具体结构如下图所示：

图1-3单机－无穷大系统电力网络结构图

输电线路分“可控线路”和“不可控线路”，在线路 XL4 上可设置故障，该线路为“可控线路”，其他线路不能设置故障，为“不可控线路”。

2．微机线路保护单元：采用TSL-300/01微机线路保护装置，主要实现线路保护和自动重合闸等功能，配合输电线路完成稳态非全相运行和暂态稳定等相关实验项目，使用说明见附录六。

3．控制方式选择单元：包括发电机组的运行方式、同期方式和励磁方式的选择，可通过调节实验台面板上的凸轮开关旋钮来实现不同的控制方式。

4．监测仪表单元：采用模拟式仪表，测量信号为交流信号。包括3只交流电压表、3只交流电流表、2 只频率表、1 只三相有功功率表、1 只三相无功功率表、1 只功率因数表和 1 只同期表。

5．指示单元：包括光字牌指示和并网指示。

二、THLZD-2型电力系统综合自动

化控制柜包括以下单元：

1．测量仪表单元：采用指针式测量仪表，包括2只直流电压表、2只直流电流表和1只交流电压表。可测量如下电量参数：原动机电枢电压，原动机电枢电流，发电机励磁电压，发电机励磁电流和单相电源电压（该电源为隔离电源）。各测量仪表的量程和精度等级见表 1-2 所示。

注：各仪表请不要超量程使用，以免损坏设备。2．原动机控制单元：包括原动机电源，ZKS-15型调速器和THLWT-3型微机调速装置。具

体功能如下：

⑴原动机电源：为 ZKS-15 型调速器提供电源。

（2）ZKS-15 型调速器：为原动机提供电枢电压和励磁电压，具有过流保护功能。

3．发电机励磁单元：包括励磁电源、THLCL-1型常规励磁装置、THLWL-3型微机励磁装置和波形观测孔。具体功能如下：

⑴励磁电源：为 THLCL-1 型常规励磁装置和 THLWL-3 型微机励磁装置功率

部分提供电源。

（发电机电压），

⑵THLCL-1 型常规励磁装置：采用 PI 调节；具有恒 U

g

（发电机额定电压）；具有最小、最大励磁电流值的限制。恒压精度为 0.5%U

gN

⑶ THLWL-3 型微机励磁装置：能够测量三相电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、励磁

实验一发电机组的起动与运转实验一、实验目的

1．了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。

2．熟悉发电机组中原动机（直流电动机）的基本特性。

3．掌握发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作

二、原理说明

在本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速系统用于调

整原动机的转速和输出的有功功率，励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。

图3-1-1 为调速系统的原理结构示意图，图3-1-2 为励磁系统的原理结构示意图。

图3-1-1 调速系统原理结构示意图

装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式送入THLWT-3 型微机调速装置，该装置将

转速信号转换成电压，和给定电压一起送入ZKS-15 型直流电机调速装置，采用双闭环来调节原

动机的电枢电压，最终改变原动机的转速和输出功率。

三、实验内容与步骤

1．发电机组起励建压

2．发电机组停机

3．发电机组并网

4．发电机组发出有功和无功功率

5．发电机组解列

6．发电机组组网运行

四、实验思考：

1．为什么发电机组送出有功和无功时，先送无功？

如果先送有功，工作特性曲线就会出现在第二象限，发电机吸收无功，产生无功缺额，电压下降，进入进相运行，使有功功率缺额，频率下降。会使定子端子过热，损坏绝缘。

2．为什么要求发电机组输出的有功和无功为0 时才能解列？

是为了保护断路器尽量带电流分闸维护系统稳定，不发生功率突变，保护发电机避免突然电负荷的冲击，如果有功负荷未减至0，解列时电磁制动力矩突然消失，在电机过剩力矩作用下引起机组超速，降有功为0 是防止发电机突然丢失电荷造成电机过速，降无功为0 是防止发电机瞬间过电压。

综上：按实验步骤可顺利完成发电机组的起励建压、并网、解列、停机等相关操作，实验现象与指导书中的描述一致，满足要求。

实验二励磁调节控制方式及其相互切换的实验

一、实验目的

1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；

2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；

3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；

4．了解微机励磁调节器的基本控制方式。

二、原理与说明

同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。