电力系统分析实验指导书
电力系统分析指导书
电力系统分析指导书电力系统分析实验指导书与实验报告班级：.学号：.姓名：.机械与电子工程学院2011.2实验一系统调差特性实验一、实验目的1.深入理解调差原理，掌握改变发电机电压调节特性斜率的方法。
2.多台机组在同一母线上并联运行时，无功功率分配与无功调节特性的关系。
3.理解调差系数的含义及其发电机外特性曲线。
二、原理与说明为了改变发电机外特性曲线，使并列运行的各台机组之间合理分配无功负荷，或者为了维持系统某一点电压恒定，在负荷变化时，要对电力网电压损耗进行补偿，因而设置了无功调差电路。
三、实验步骤系统电压调至380V,按照电力系统并列实验步骤，将发电机经变压器实验装置，输电线路实验装置和无穷大系统并列。
1.零调差实验1）设置微机励磁调节装置的“调差系数”为“0”，具体操作方法见附录2微机励磁装置使用说明。
2）降低系统电压来增加发电机无功输出。
可以通过调节与无穷大电源连接的三相自耦调压器来降低系统电压，记录端电压Ud和无功Q 数值于表1中。
2.正调差实验1）设置微机励磁调节装置的“调差系数”为“5”，具体操作方法见附录2微机励磁装置使用说明。
2）降低系统电压来增加发电机无功输出。
可以通过调节与无穷大电源连接的三相自耦调压器来降低系统电压，记录端电压Ud和无功Q 数值于表1中。
3.负调差实验1）设置微机励磁调节装置的“调差系数”为“-5”，具体操作方法见附录2微机励磁装置使用说明。
2）降低系统电压来增加发电机无功输出。
可以通过调节与无穷大电源连接的三相自耦调压器来降低系统电压，记录端电压Ud和无功Q 数值于表1中。
表1思考题：改变发电机电压调节特性斜率的方法？理解调差系数的含义？回答多台机组在同一母线上并联运行时，无功功率分配与无功调节特性的关系？实验二电力系统暂态稳定实验一、实验目的1. 通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使理论教学与实践结合，提高学生的感性认识；2. 学生通过实际操作，从试验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施。
电力系统分析实验指导书
3.1电力系统稳定性实验（一）3.1.1实验目的1)加深理解电力系统静态稳定的原理。
2)了解提高电力系统静态稳定的方法。
3.1.2原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。
一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。
因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。
实验用一次系统接线图如图3-1所示。
本实验系统是一种物理模型。
原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。
原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。
实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。
发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节装置来实现自动调节。
实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。
“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。
实验台上安装有TQDB-III多功能微机保护实验装置，可以用来测量电压、电流、功率和频率。
实验台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
图3-1一次系统接线图3.1.3实验项目与方法3.1.3.1负荷调节实验1)启动机组，满足条件后并网运行，并网后退出同期装置，并网步骤见“同步发电机准同期并列实验”。
2)将调速装置的工作方式设为“自动”，将励磁装置的工作方式设为“恒Ug”。
3)调节调速装置的增速减速按钮，可以调节发电机有功功率输出，调节励磁调节装置的增磁减磁按钮，可以调节发电机输出的无功功率。
4)将有功、无功减到零值作空载运行，记录空载励磁电流。
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电力系统分析实验指导书广东工业大学自动化学院电力工程系目录实验一电力系统分析综合程序PSASP概述2实验二一个简单电力系统的短路计算 4 实验三一个复杂电力系统的短路计算5实验四基于PSASP的电力系统潮流计算实验 7实验五基于PSASP的电力系统暂态稳定计算实验 8实验六基于PSASP的单机－无穷大系统稳定分析实验10实验一电力系统分析综合程序PSASP概述一．实验目的：了解用PSASP进行电力系统各种计算的方法。
二．PSASP简介：1．PSASP是一套功能强大，使用方便的电力系统分析综合程序，是具有我国自主知识产权的大型软件包。
2．PSASP的体系结构：报表、图形、曲线、其他工具潮流计算短路计算稳定分析静态安全分析电压稳定谐波分析等电网基础数据库固定模型库用户自定义模型库固定模型库第一层是：公用数据和模型资源库，第二层是应用程序包，第三层是计算结果和分析工具。
3．PSASP的使用方法：（以短路计算为例）1).输入电网数据，形成电网基础数据库及元件公用参数数据库，（后者含励磁调节器，调速器，PSS等的固定模型），也可使用用户自定义模型UD。
在此，可将数据合理组织成若干数据组，以便下一步形成不同的计算方案。
✧文本支持环境：点击“数据”菜单项，执行“基础数据”和“公用参数”命令，可依次输入各电网元件的参数。
✧图形支持环境：在“编辑模式下”，利用工具箱，输入电网接线图。
作图时，若元件参数尚未输入，会自动弹出相关数据录入窗口，此时输入数据即可。
注意：两种环境下，均应先输入母线数据，再处理其他元件！！！2).方案定义：从基础数据库中抽取数据组，组合成不同方案，以确定电网的规模，结构和运行方式。
✧文本支持环境：点击“计算”菜单项，执行“方案定义”命令。
✧图形支持环境：“运行模式”下，点击“作业”菜单项，执行“方案定义”命令。
3）数据检查：对确定的电网结构进行检查，检查网架结构的合理性，计算规模是否超出范围。
电力系统分析综合性实验指导书
综合性实验指导书实验名称：《电力系统分析课程设计与实践》实验项目性质：理论计算，计算机仿真与验证。
所涉及课程：电力系统分析计划学时：两周一、实验目的1.培养学生独立分析问题、解决问题的能力。
2.掌握电力系统简单潮流、短路的手工计算方法。
3.掌握电力系统分析计算软件的使用方法。
4.利用电力系统分析计算软件，进行电力系统潮流、短路、小信号稳定性和暂态稳定性分析。
5.培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
二、实验内容1.电力系统潮流分布计算；（手算）2.电力系统三相短路起始次暂态电流的计算，短路后指定时刻短路电流周期分量的计算，任意支路故障电流和节点电压的计算；（手算）3.电力系统不对称短路时短路点故障相电流和非故障相电压的计算；任意支路故障电流和节点电压的计算；（手算）4.利用电力系统分析计算软件，进行电力系统潮流、短路计算；5.利用电力系统分析计算软件，进行电力系统小干扰稳定性和暂态稳定性分析；6.设计电力系统稳定性控制措施。
三、实验（设计）仪器设备和材料清单1.电力系统计算机仿真实验室；2.电力科学研究院电力系统综合计算程序（PSASP）；四、实验要求1.根据教学计划，为期二周，安排在《电力系统分析》课程之后；2.潮流、短路计算针对一个5机电力系统，要求完成全部的计算任务，并通过PSASP验证结果；3.稳定分析针对10机，39母线，19个负荷和46条支路的New England 测试系统，采用PSASP分析软件，要求：进行全面的小干扰稳定性分析，并针对弱阻尼振荡模式配置电力系统稳定器；进行N－1暂态稳定校验，并针对严重故障提出稳定控制措施。
五、实验步骤及结果测试1.潮流计算手工计算；2.短路计算手工计算；3.短路计算计算机仿真验证；4.小干扰稳定性分析；5.小干扰稳定性控制措施设计；6.暂态稳定性分析；7.暂态稳定性控制措施设计；8.撰写设计说明书。
六、考核形式1.纪律考核：学生组织出勤情况和工作态度等；2.书面考核：设计报告的完成质量、撰写水平等；3.现场考核：系统仿真的操作熟练程度；4.采用五级评分制。
电力系统分析实验指导书55
电力系统分析实验指导书目录第一部分 THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台 (2)简介 (2)第二部分实验的基本要求和安全操作说明 (9)第一章实验的基本要求 (9)第二章安全操作说明 (11)第三部分实验内容 (12)第一章发电机组的起动与运转实验 (12)第二章电力系统功率特性和功率极限实验 (17)第三章电力系统暂态稳定实验 (22)第一部分 THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台简介概述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1-1 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”。
⑴“不可控线路”的操作操作“不可控线路”上的断路器的“合闸”或“分闸”按钮，可投入或切除线路。
按下“合闸”按钮，红色按钮指示灯亮，表示线路接通；按下“分闸”按钮，绿色按钮指示灯亮，表示线路断开。
⑵“可控线路”的操作在“可控线路”上预设有短路点，并在该线路上装有“微机线路保护装置”，可实现过流保护，并具备自动重合闸，通过控制QF4和QF6来实现。
QF4和QF6上的两组指示灯亮或灭分别代表QF4和QF6的A相、B相和C相的三个单相开关的合或分状态。
为了实现非全相运行和分相切除故障，QF4和QF6的分、合控制与“不可控线路”上断路器操作不同，区别如下：正常工作时，按下QF4合闸按钮，三个单相指示灯亮，而QF4红色合闸按钮灯不亮，手动分闸或微机线路保护装置动作三相全跳时，绿色分闸指示灯亮，三个单相指示灯全灭；当保护装置跳开故障相时，故障相的指示灯灭。
电力系统分析（实验指导书）
电力系统分析 实验指导书安全注意事项：1、实验电压：500V，实验电流：4.2A，具有一定危险性。
2、实验过程中，人体不可接触带电线路，如自耦调压器的接线端、发电机的接线端等。
3、控制柜上的总电源只允许指导老师操作，其他人员不得自行开关。
控制柜上的所有组件必须经指导老师允许并严格按照指令进行操作。
4、实验台上的微机线路保护装置只允许指导老师操作，实验台上的其他组件必须经指导老师允许并严格按照指令进行操作。
第一节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、掌握其操作方法。
2、熟悉发电机组中的原动机（直流电动机）的基本特性。
3、掌握发电机组起励建压、解列、停机操作。
二、原理说明本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速系统用于设定原动机的转速（即发电机输出电压的频率）和有功功率，励磁系统用于调整发电机输出电压值和无功功率。
图1-1为调速系统的原理结构示意图，图1-2为励磁系统的原理结构示意图。
图1-1 调速系统原理结构示意图A、B、C为墙壁插头电源进线在控制柜中发电机图1-2 励磁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THLZD-2电力系统综合自动化控制柜（以下简称“控制柜”）中的THLWT-3型微机调速装置（以下简称“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（隐装于控制柜中），采用双闭环方式调节原动机的电枢电压，从而改变原动机的转速和输出功率。
发电机输出端的三相交流电压信号送入电量采集模块1，三相交流电流信号经电流互感器也送入电量采集模块1，信号被处理后，计算结果经RS485通信口送入THLWL-3型微机励磁装置（以下简称“微机励磁装置”）；发电机的直流励磁电压信号和直流励磁电流信号送入电量采集模块2，信号被处理后，计算结果也经RS485通信口送入微机励磁装置；微机励磁装置根据计算结果输出控制电压，来调节发电机的励磁电流。
电力系统基础实验指导书
电力系统基础实验指导书北京建筑大学建电系实验一一机—无穷大系统稳态运行方式实验一、实验目的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；不对称度运行对发电机的影响等。
二、预习与思考1、何为电压损耗和电压降落？2、影响简单电力系统静态稳定性的因素有哪些？3、提高电力系统静态稳定有哪些措施？三、实验原理电力系统稳态对称和不对称运动分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”，为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。
因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观的、易于形成的深刻记忆的手段之一。
实验用一次系统接线图如图2-1所示。
XL4A相QF6XL2 QF2C相A相C相系统开关发电机开关发电机QF5QF 3 XL3XL1 QF1本实验系统是一种物理模型。
原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的1特性与大型原动机是不相似的。
原动机输出功率的大小，可通过给定直流电枢电压来调节。
实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。
发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。
试验台的输电线路使用多个结成链形的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。
“无穷大”无线就是直接用实验室的交流电源，因此是由实际电力系统供电的，基本上符合“无穷大”母线的条件。
为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。
利用光电编码盘的脉冲信号测量交流发电机的转速，此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
电力系统稳态分析实验指导书-5.7
《电力系统稳态分析》实验指导书实验一、电力系统潮流程序的使用及简单电网潮流计算一、实验目的：掌握电力系统分析综合程序PSASP 的使用方法，并用PSASP 进行简单的电力系统的潮流计算。
二、实验设备：1. 计算机2. 电力系统分析综合程序（PSASP ），中国电力科学研究院研制开发，运行环境：Windows XP 操作系统 3. 软件狗 三、实验内容：通过对如图所示的电力系统的分析完成以下工作：1． 了解PSASP 基础数据的定义、内容、组织和建立及编辑的方法。
2． 掌握在文本和图形环境下进行系统建模的方法。
3． 掌握电力系统单线图的绘制及数据编辑的方法。
实验算例：在如图所示的电力系统中，已知条件如下： 变压器T ：SFT-40000/110，00200,10.5%,42,0.7%,s s T NP kW V P kW I k k ∆==∆===，线路AC 段：1150,0.27/,0.42/l km r km x km ==Ω=Ω； 线路BC 段：1150,0.45/,0.41/l km r km x km ==Ω=Ω；线路AB 段：1140,0.27/,0.42/l km r km x km ==Ω=Ω；各段线路的导纳均可略去不计；负荷功率：(2518),(3020)LD B LD D S j M V A S j M V A =+⋅=+⋅；母线D 的额定电压为10kV 。
节点A 为平衡节点，其余为PQ 节点。
计算系统的潮流分布。
A CDD四、实验方法1．在PSASP环境下对上述系统进行建模；2．照规定步骤完成全部计算内容。
五、实验步骤：1.在断开计算机电源的情况下，牢固安装好软件狗，启动计算机，点击“电力系统分析综合程序”，进入主界面。
2.初始化设置：1）创建数据目录：D:\PS_DATA\SC2000\；2）取S ；3）选择“文本支持环境”100M V AB3.原始数据输入：选择菜单“数据”→“基础数据”，按如下顺序输入：1）母线：定义“母线名”和“基准电压”；2）交流线：输入“编号”、“连接信息”、及“阻抗”参数；3）双绕组变压器：输入“编号”、“连接信息”、“连接方式”，其中编号不得与交流线编号重复；4）发电机及其调节器：选择母线名及母线类型5）负荷：选择母线名及母线类型，输入“负荷号”，在“负荷功率”中输入有功P和无功Q数据。
电力系统分析实验指导书
第四章电力系统功率特性和功率极限实验一、实验目的1.初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法；2.加深理解功率极限的概念，在实验中体会各种提高功率极限措施的作用;3.通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合实际及分析问题的能力。
二、原理与说明所谓简单电力系统，一般是指发电机通过变压器、输电线路与无限大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。
如发电机至系统d轴和q轴总电抗分别为Xg和X q^，则发电对于简单系统，机的功率特性为：E q U U2X^-X qyP Eq sin。
亠sin 2q Xg 2 X d^ X q]当发电机装有励磁调节器时，发电机电势E q随运行情况而变化。
根据一般励磁调节器的性能，可认为保持发电机E q （或EJ恒定。
这时发电机的功率特性可表示成：P Eq=EqU sin—U X^"X^sin2-Xd^ 2 X d£ X q 送P E旦X d：这时功率极限为P E ZX d工随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限，从简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。
三、实验项目和方法(一)无调节励磁时功率特性和功率极限的测定1网络结构变化对系统静态稳定的影响(改变X)在相同的运行条件下(即系统电压U x、发电机电势保持E q保持不变，即并网前U x = E q),测定输电线单回线和双回线运行时，发电机的功一角特性曲线，功率极限值和达到功率极限时的功角值。
同时观察并记录系统中其他运行参数(如发电机端电压等)的变化。
将两种情况下的结果加以比较和分析。
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前
言
实践教学是高等教育结构中的重要组成部分，它承担着科学研究、知识创新、教学 改革和教书育人等学校的主体工作，它对于学生综合素质的培养具有不可替代的作用， 尤其是对于学生创新能力的培养，具有其独特的地位和作用。 本实验讲义根据加强实践教学环节、拓宽专业知识面的教学改革的需要而编写的专 业综合实验讲义，包含三个部分：电力系统综合实验守则、实验内容和附录。在电力系 统综合实实验守则中我们重点电工操作安全守则和学生操作注意事项，在实验内容这部 分，主要详细给出了每个实验的操作步骤、分析方法和实验要求等等。最后在附录部分 ， 就该实验中用到的设备做简单的说明，便于参考。 本讲义内容的编写是在该实验设备指导说明书的基础上进行必要的改进，以便于适 应学生的理解的同时力求深入浅出，理论联系实际，注重学生的动手能力，并且具有重 点突出，层次分明，逻辑性强，便于自学。 常秀莲 刘永强 2006-6-27
G S Δ U G US ΔU Δ
（2-1）
并列操作时，要求频率差、电压差和相位差三个条件必须同时满足。 2．准同期条件与冲击电流性质的关系： 为了将合闸电流限制在安全范围内，工程实用的允许偏差取值一般为：
长江大学电信学院自动化系电气工程课程组
四、 实验设备
WDT-III 电力系统综合自动化试验台
五、 实验原理
（一）同步发电机自动准同期控制 将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式， 同步发电 机准同期控制器，就是一种能够快速无扰动地将同步发电机投入到电力系统中（并网） 的自动装置。它是一种典型的自动操作（合闸）装置。 （二）准同期控制的理论问题 1．无扰动合闸与准同期并列条件 准同期控制器需要解决的关键技术问题是无扰动合闸。所谓有扰动，就是 指断路器合闸瞬间的合闸冲击电流不等于零。过大的合闸电流会产生大量热量使定子绕 组过热，使绝缘加速老化；过大的合闸电流还会产生危险的电动力，使定子绕组变形受 损；同时，合闸电流的有功分量还会产生有功功率冲击，对机组转轴施加过大的冲击力 矩，严重时会损坏同步发电机的联轴器；此外，过大的冲击电流对电力系统稳定也会产 生不利影响。所以必须严格控制合闸冲击电流，以延长发电机的使用寿命，避免意外事 故发生。 在工程实用上，理想并列条件难以满足。实际中只要合闸冲击电流被限制 在一定范围内，则不会产生任何不利影响，由此提出工程上实用的并列条件是：
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实验一PSASP概述及基础数据库一、实验目的了解PSASP的基础数据库以及用PSASP进行电力系统各种计算的方法。
二、PSASP概述PSASP (Power System Analysis Software Package) 是由中国电力科学研究院研发的一套功能强大、使用方便的电力系统分析综合程序。
主要用于电力系统规划设计人员确定经济合理、技术可行的规划设计方案；运行调度人员确定系统运行方式、分析系统事故、寻求反事故措施；科研人员研究新设备、新元件投入系统等新问题以及高等院校用于教学和研究。
基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持，PSASP可进行电力系统(输电、供电和配电系统)的各种稳态分析、故障分析及机电暂态分析计算。
1．PSASP的三层体系结构PSASP是一个资源共享、高度集成和开放的大型软件包，其结构分为三层，如下图所示：第一层是公用数据和摸型的的资源库，其中包括：（1）电网基础数据库：包括发电机、负荷、变压器、交直流线等电网基本元件，提供了各种分析计算的基本数据支持。
（2）固定模型库：包括发电机、负荷、调压器、调速器、PSS、直流输电、静止无功补偿器等模型，提供了电力系统常用的模型支持。
（3）用户自定义模型库：由用户自定义(UD)方式建立的各种元件模型构成，用以扩充PSASP 的模型功能支持。
（4）用户程序库：由用户程序接口(UPI)方式实现的一些模型和功能程序构成，用以支持PSASP 运行。
第二层是基于资源库的应用程序包，在电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持下，可进行各种计算分析。
其中包括：（1）稳态分析：潮流计算、网损分析、最优潮流和无功优化、静态安全分析、谐波分析、静态等值等；（2）故障分析：短路计算、复杂故障计算、继电保护整定计算等；（3）机电暂态分析：暂态稳定计算、直接法暂态稳定计算、电压稳定计算、小干扰稳定计算、动态等值、马达起动、控制系统参数优化与协调、电磁-机电暂态分析的次同步谐振计算等。
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电力系统分析实验指导书郑州科技学院电气工程及其自动化教研室编目录实验一生成节点导纳矩阵的matlab程序设计 (1)实验二支路追加法生成节点阻抗矩阵的matlab程序设计 (5)实验三牛顿-拉夫逊法电力系统潮流计算的matlab程序设计 (13)实验四简化模型的静态稳定计算的matlab程序设计 (24)实验五短路电流计算程序的实现 (31)实验一 生成节点导纳矩阵的matlab 程序设计一、实验目的：本实验通过对生成节点导纳矩阵的编程与调试，获得复杂电力系统的节点导纳矩阵，为电力系统的潮流计算程序编制打下基础。
通过实验教学加深学生对节点导纳矩阵计算方法的理解，掌握变压器为非标准变比时的修正方法，熟悉MATLAB 软件的使用方法，提高编制调试计算机程序的能力。
二、实验器材：计算机、软件（已安装应用软件MA TLAB 等）、移动存储设备（学生自备，软盘、U 盘等）。
三、实验内容：1.节点导纳矩阵的形成节点导纳矩阵的对角元),...2,1(n i Y ii =称自导纳，自导纳ii Y 是节点i 以外的所有节点都接地，由节点i 向整个网络看到而得到的导纳。
在节点i 加上单位大小的电压（1=iU 的电压）时，由节点i 流向网络的电流就等于节点i 的自导纳i j U iiii jU IY ≠==,0通过计算不难发现，ii Y 就等于与节点i 连接的所有支路导纳的和。
节点导纳矩阵的非对角元),...2,1,...2,1(j i n j n i Y ij ≠==；；称互导纳，即把节点j 以外的节点全接地，而在节点j 加以单位电压时，由节点i 流向j 的电流加上负号的值。
j k U jiij kU I Y ≠==,0同样，ij Y 其实就是连接节点i 和节点j 支路的导纳值再加上负号。
显然，ji ij Y Y =。
而且，如节点i ，j 之间没有直接联系，也不计两支路之间，例如两相邻电力线路之间的互感时，0==ji ij Y Y 。
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3。
1 电力系统稳定性实验（一）3。
1。
1 实验目的1）加深理解电力系统静态稳定的原理.2) 了解提高电力系统静态稳定的方法.3。
1.2 原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念"。
一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗,电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据.因此，除了通过结合实际的问题,让学生掌握此类“数值概念"外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。
实验用一次系统接线图如图3—1所示。
本实验系统是一种物理模型。
原动机采用直流电动机来模拟,当然,它们的特性与大型原动机是不相似的。
原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。
实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。
发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节装置来实现自动调节。
实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。
“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源,因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大"母线的条件.实验台上安装有TQDB—III多功能微机保护实验装置，可以用来测量电压、电流、功率和频率。
实验台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
图3—1 一次系统接线图3。
1.3 实验项目与方法3。
1。
3。
1 负荷调节实验1）启动机组，满足条件后并网运行，并网后退出同期装置，并网步骤见“同步发电机准同期并列实验"。
2) 将调速装置的工作方式设为“自动”,将励磁装置的工作方式设为“恒Ug”.3）调节调速装置的增速减速按钮，可以调节发电机有功功率输出,调节励磁调节装置的增磁减磁按钮，可以调节发电机输出的无功功率。
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电力系统分析基础实验指导--220KV变电站实训前言：本实验实训旨在将学生所学电力系统分析基础等课程的理论，专业知识和操作技能在某中型变电站进行综合性应用，以达到理论与实际应用相结合，全面提升学生的实际操作技能和专业素质，以适应电力系统供变电岗位工作的需要。
220KV变电站仿真软件简介：220KV综合自动化系统仿真变电站配置有计算机及220KV变电站仿真软件，可实现变电站正常操作，并可设置变电站常见故障。
仿真软件中分别设立了一次设备区、电气主接线（监控）、保护配置、故障设置等介面，学生可以通过以上介面，方便地点击进入主控室和各个操控现场，用计算机实现变电站的监视控制和各项操作。
1、实验一：220KV变电站电气主接线认识(一）内容：1）熟悉变电站的整体构成，设备布置，电压等级及在系统中作用；2）理解变电站电气主接线的接线方式以及各配电设备构成及作用；3）.了解变电站“五防系统”的功能及配置；（二）要求：1）．熟悉变电站的作用,构成和功能；2）．理解变电站电气主接线的形式和正常运行方式；（三）步骤：预习：附件：一次主接线图讲解.ppt,电气设备的四种典型状态.doc，实验步骤：1）、打开我的电脑→E区→教学资料录像→变电站配电装置→播放。
学习录像1，变电站配电装置讲解，了解变电站的任务、类型、组成、布置、安装等等。
2）打开程序→db Xinan-Simc，进入虚拟220KV变电站，运用220KV变电站仿真软件，理解一个220KV枢纽变电站的整体构成、设备结构和布置、其主要电压等级以及连接和各自的作用。
3）认识电气主接线图、配电装置平面图和断面图。
4) 分析该变电站220KV、110KV以及35KV的电气主接线的接线方式。
5）分析正常运行时220KV、110KV以及35KV的运行方式。
6) 分析2201、2202、2312、2514的运行状态；1150、1160以及3571各种运行情况。
7）分析变电站的中性点运行方式。
《电力系统》实验指导书
《电力系统》实验指导书常州工学院实验平台认识一：WDT-ⅢC型电力系统综合自动化试验装置简介电力系统综合自动化实验台是一个自动化程度很高的多功能实验平台，它由发电机组、实验操作台、无穷大系统等设备组成。
如附图1-1所示，发电机与无穷大之间采用双回路输电线路，并设有中间开关站，通过中间开关站和单回、双回线路的组合，使发电机与无穷大系统之间可构成四种不同联络阻抗，供系统实验分析比较时使用（如实验二图2所示）。
图1-1 电力系统综合自动化试验台外形图1．发电机组它是由同在一个轴上的三相同步发电机（S N=2.5kV A，V N=400V ，n N=1500r.p.m ），模拟原动机用的直流电动机（P N=2.2 kW，V N=220V ）以及测速装置和功率角指示器组成。
直流电动机、同步发电机经弹性联轴器对轴联结后组装在一个活动底盘上构成可移动式机组。
具有结构紧凑、占地少、移动轻便等优点，机组的活动底盘有四个螺旋式支脚和三个橡皮轮，将支脚旋下即可开机实验。
2．试验操作台它是由输电线路及保护单元、功率调节和同期单元，仪表测量和短路故障模拟单元等组成。
输电线路采用具有中间开关站的双回路输电线路模型，并对其中一段线路设有“YHB-A微机保护装置”，此线路的过流保护还具有单相自动重合闸功能。
功率调节和同期单元，由“TGS-03B微机调速装置”、“WL-04B微机励磁调节器”、“HGWT-03B微机准同期控制器”等微机型的自动装置和其相对应的手动装置组成。
仪表测量和短路故障模拟单元由各种测量表计及其切换开关、各种带灯操作按钮以及观测波形用的测试孔和各种类型的短路故障操作等部分组成。
在做电力系统试验时，全部的操作均在试验操作屏台上进行。
3．无穷大系统无穷大电源是由15kV A的自耦调压器组成。
通过调整自耦调压器的电压可以改变无穷大母线的电压。
试验操作台的“操作面板”上有模拟接线图、操作按钮和切换开关以及指示灯和测量仪表等。
电力系统稳态分析实验指导书
电力系统稳态分析实验指导书目录实验一单机－无穷大系统稳态运行方式实验 (2)1.1 实验目的 (2)1.2 原理说明 (2)1.3 实验内容与步骤 (3)实验二电力系统潮流计算分析实验 (6)2.1 实验目的 (6)2.2 原理说明 (6)2.3 实验内容与步骤 (6)实验三电力系统有功功率—频率特性实验 (11)3.1实验目的 (11)3.2 原理说明 (11)3.3 实验内容与步骤 (13)实验四电力系统无功功率—电压特性实验 (18)4.1 实验目的 (18)4.2 原理说明 (18)4.3 实验内容与步骤 (19)实验一单机－无穷大系统稳态运行方式实验1.1 实验目的1．熟悉远距离输电的线路基本结构和参数的测试方法。
2．掌握对称稳定工况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围。
3．掌握输电系统稳态不对称运行的条件、参数和不对称运行对发电机的影响等。
1.2 原理说明单机－无穷大系统模型，是简单电力系统分析的最基本，最主要的研究对象。
本实验平台建立的是一种物理模型，如下图1-1所示。
图1-1 单机－无穷大系统示意图发电机组的原动机采用国标直流电动机模拟，但其特性与电厂的大型原动机并不相似。
发电机组并网运行后，输出有功功率的大小可以通过调节直流电动机的电枢电压来调节（具体操作必须严格按照调速器的正确安全操作步骤进行！可参考《微机调速装置基本操作实验》）。
发电机组的三相同步发电机采用的是工业现场标准的小型发电机，参数与大型同步发电机不相似，但可将其看作一种具有特殊参数的电力系统发电机。
实验平台给发电机提供了三种典型的励磁系统：手动励磁、常规励磁和微机励磁系统，可以通过实验台的转换开关切换（具体操作必须严格按照励磁调节装置的正确安全操作步骤进行！实验平台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。
“无穷大系统”采用大功率三相自耦调压器，三相自耦调压器的容量远大于发电机的容量，可近似看作无穷大电源，并且通过调压器可以方便的模拟系统电压的波动。
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电力系统分析实验指导书实验一、 电力系统功率特性和功率极限实验（一）实验目的1、初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法；2、加深理解功率极限的概念，在实验中体会各种提高功率极限措施的作用；3、通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合实际及分析问题的能力。
（二）原理所谓简单电力系统，一般是指发电机通过变压器、输电线路与无限大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。
对于简单系统，如发电机至系统d 轴和q 轴总电抗分别为X d ∑和X q ∑，则发电机的功率特性为：δδ2sin 2sin 2∑∑∑∑∑⋅-⨯+=q d q d d q Eq X X X X U X U E P当发电机装有励磁调节器时，发电机电势E q 随运行情况而变化。
根据一般励磁调节器的性能，可认为保持发电机E 'q （或E '）恒定。
这时发电机的功率特性可表示成：δδ2sin 2sin 2∑∑∑∑∑⋅'-'⨯+''='q d q dd qEq X X X X U X U E P或 δ'''='∑sin dq EX U E P这时功率极限为∑'='d EmX UE P 随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限，从简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。
（三）实验内容1、无调节励磁时功率特性和功率极限的测定（1）网络结构变化对系统静态稳定的影响（改变x）在相同的运行条件下（即系统电压U x、发电机电势保持E q保持不变，即并网前U x=E q），测定输电线单回线和双回线运行时，发电机的功一角特性曲线，功率极限值和达到功率极限时的功角值。
同时观察并记录系统中其他运行参数（如发电机端电压等）的变化。
将两种情况下的结果加以比较和分析。
实验步骤：①输电线路为单回线；②发电机与系统并列后，调节发电机使其输出的有功和无功功率为零；③功率角指示器调零；④逐步增加发电机输出的有功功率，而发电机不调节励磁；⑤观察并记录系统中运行参数的变化，填入表1-1中；⑥输电线路为双回线，重复上述步骤，填入表1-2中。
表1-1 单回线表1-2 双回线1．有功功率应缓慢调节，每次调节后，需等待一段时间，观察系统是否稳定，以取得准确的测量数值。
2．当系统失稳时，减小原动机出力，使发电机拉入同步状态。
（2）发电机电势E q不同对系统静态稳定的影响在同一接线及相同的系统电压下，测定发电机电势E q不同时（E q<U x或E q>U x）发电机的功一角特性曲线和功率极限。
实验步骤：①输电线为单回线，并网前E q<U x；②发电机与系统并列后，调节发电机使其输出有功功率为零；③逐步增加发电机输出的有功功率，而发电机不调节励磁；④观察并记录系统中运行参数的变化，填入表1-3中；⑤输电线为单回线，并网前E q>U x，重复上述步骤，填入表1-4中。
2、手动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定给定初始运行方式，在增加发电机有功输出时，手动调节励磁保持发电机端电压恒定，测定发电机的功一角曲线和功率极限，并与无调节励磁时所得的结果比较分析，说明励磁调节对功率特性的影响。
实验步骤：（1）单回线输电线路；（2）发电机与系统并列后，使P=0，Q=0，δ=0，校正初始值；（3）逐步增加发电机输出的有功功率，调节发电机励磁，保持发电机端电压恒定或无功输出为零；（4）观察并记录系统中运行参数的变化，填入表1-5中。
表1-5 单回线手动调节励磁3、自动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定将自动调节励磁装置接入发电机励磁系统，测定功率特性和功率极限，并将结果与无调节励磁和手动调节励磁时的结果比较，分析自动励磁调节器的作用。
（1）微机自并励（恒流或恒压控制方式），实验步骤自拟；表1-8 双回线微机自并励方式（2）微机它励（恒流或恒压控制方式），实验步骤自拟。
1．调速器处停机状态时，如果“输出零”灯不亮，不可开机；2．实验结束后，通过励磁调节使无功输出为零，通过调速器调节使有功输出为零，解列之后按下调速器的停机按钮使发电机转速至零。
跳开操作台所有开关之后，方可关断操作台上的操作电源开关。
4、实验报告要求1、根据实验装置给出的参数以及实验中的原始运行条件，进行理论计算。
将计算结果与实验结果进行比较。
2、认真整理实验记录，通过实验记录分析的结果对功率极限的原理进行阐述。
同时对理论计算和实验记录进行对比，说明产生误差的原因。
并作出Uz(δ)，P(δ) Q(δ)特性曲线，对其进行描述。
3、分析、比较各种运行方式下发电机的功—角特性曲线和功率极限。
（五）思考题1、功率角指示器的原理是什么？如何调节其零点？当日光灯供电的相发生改变时，所得的功角值发生什么变化？2、多机系统的输送功率与功角δ的关系和简单系统的功—角特性有什么区别？3、自并励和它励的区别和各自特性是什么？4、自动励磁调节器对系统静态稳定性有何影响？5、实验中，当发电机濒临失步时应采取哪些挽救措施才能避免电机失步？实验二、电力系统暂态稳定实验（一）实验目的1、通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践结合，提高学生的感性认识。
2、学生通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施3、用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图，并进行分析。
（二）原理电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否继续保持同步运行的问题。
在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。
正常运行时发电机功率特性为：P1＝（Eo×Uo）×sinδ1/X1；短路运行时发电机功率特性为：P2＝（Eo×Uo）×sinδ2/X2；故障切除发电机功率特性为：P3＝（Eo×Uo）×sinδ3/X3；对这三个公式进行比较，我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。
而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于δmax，δmax可由等面积原则计算出来。
本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不同，同时切除故障线路不同也使X3不同，δmax也不同，使对故障切除的时间要求也不同。
同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电机功率特性中Eo增加，使δmax增加，相应故障切除的时间也可延长；由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸，使系统进入正常工作状态。
这二种方法都有利于提高系统的稳定性。
（三）实验内容1、短路对电力系统暂态稳定的影响（1）短路类型对暂态稳定的影响本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路，两相相间短路，两相接地短路和三相短路试验。
固定短路地点，短路切除时间和系统运行条件，在发电机经双回线与“无穷大”电网联网运行时，某一回线发生某种类型短路，经一定时间切除故障成单回线运行。
短路的切除时间在微机保护装置中设定，同时要设定重合闸是否投切。
在手动励磁方式下通过调速器的增（减）速按钮调节发电机向电网的出力，测定不同短路运行时能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率，并进行比较，分析不同故障类型对暂态稳定的影响。
将实验结果与理论分析结果进行分析比较。
P max为系统可以稳定输出的极限，注意观察有功表的读数，当系统出于振荡临界状态时，记录有功表读数，最大电流读数可以从YHB－Ⅲ型微机保护装置读出，具体显示为：GL-⨯⨯⨯三相过流值；GA-⨯⨯⨯A相过流值；GB-⨯⨯⨯B相过流值；GC-⨯⨯⨯C相过流值。
微机保护装置的整定值代码如下：01：过流保护动作延迟时间；02：重合闸动作延迟时间；03：过电流整定值；04：过流保护投切选择；05：重合闸投切选择。
另外，短路时间T D由面板上“短路时间”继电器整定，具体整定参数为表2-1。
表2-1(0：表示对应线路开关断开状态1：表示对应线路开关闭合状态)表2-5 短路切除时间t=0.5s 短路类型：三相短路（2）故障切除时间对暂态稳定的影响固定短路地点，短路类型和系统运行条件，通过调速器的增速按钮增加发电机向电网的出力，在测定不同故障切除时间能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率，分析故障切除时间对暂态稳定的影响。
一次接线方式：QF1＝1 QF2＝1 QF3＝1QF4＝1 QF5= 0 QF6＝1表3-16 短路类型：例：QF1＝0 QF2＝1 QF3＝1 QF4＝1 QF5=1 QF6＝1QF1＝1 QF2＝1 QF3＝0 QF4＝1 QF5=1 QF6＝12、研究提高暂态稳定的措施（1）强行励磁在微机励磁方式下短路故障发生后，微机将自动投入强励以提高发电机电势。
观察它对提高暂态稳定的作用。
（2）单相重合闸在电力系统的故障中大多数是送电线路（特别是架空线路）的“瞬时性”故障，除此之外也有“永久性故障”。
在电力系统中采用重合闸的技术经济效果，主要可归纳如下：①大提高供电可靠性；②高电力系统并列运行的稳定性；③对继电保护误动作而引起的误跳闸，也能起到纠正的作用。
对瞬时性故障，微机保护装置切除故障线路后，经过延时一定时间将自动重合原线路，从而恢复全相供电，提高了故障切除后的功率特性曲线。
同样通过对操作台上的短路按钮组合，选择不同的故障相。
通过调速器的增（减）速按钮调节发电机向电网的出力，观察它对提高暂态稳定的作用，观察它对提高暂态稳定的作用。
其故障的切除时间在微机保护装置中进行修改，同时要设定进行重合闸投切，并设定其重合闸时间。
其操作步骤同上，不同的是在05整定项目时，按压触摸按钮“＋”或“－”选择投合闸投切on，并选02整定项目时，按压触摸按钮“＋”或“－”设定重合闸动作延时时间。
瞬时故障时间由操作台上的短路时间继电器设定，当瞬时故障时间小于保护动作时间时保护不会动作；当瞬时故障时间大于保护动作时间而小于重合闸时间，能保证重合闸成功，当瞬时故障时间大于重合闸时间，重合闸后则认为线路为永久性故障加速跳开整条线路。
1．在做单相重合闸实验时，进行单相故障操作的时间应该在接触器合闸10秒之后进行，否则，在故障发生时会跳三相，微机保护装置会显示“GL- ”，且不会进行重合闸操作。
2．实验结束后，通过励磁装置使无功至零，通过调速器使有功至零，解列之后按下调速器的停机按钮使发电机转速至零。