单机-无穷大系统稳态运行实验、电力系统暂态稳定实验电力系统分析实验报告
电力系统暂态稳定性分析
电力系统暂态稳定性分析电力系统是现代社会中不可或缺的重要基础设施之一。
而在实际应用中，电力系统的暂态稳定性显得尤为重要。
因为只有通过对电力系统暂态稳定性的合理分析和控制，才能保证电网可靠稳定地运行。
一、电力系统暂态稳定性的定义和意义电力系统的暂态稳定性是指在外部扰动下，系统输出电压、频率等瞬态量能够快速、准确地恢复到稳态，并保持稳态运行的能力。
在电力系统中，如果发生负荷突增或存在故障等不良输入，可能会破坏电网的暂态稳定性，引发电力系统崩溃，严重时可能会导致系统停电，造成重大损失。
因此，电力系统暂态稳定性的分析与控制是保证电网安全稳定运行的重要手段。
二、电力系统暂态稳定性分析方法电力系统暂态稳定性分析主要通过进行暂态稳定裕度计算来判断电网的稳定性强度。
暂态稳定裕度是指电网从瞬态到稳态的过渡过程中的最大幅值比率，反映系统的动态响应能力的强度。
根据动力系统和电力系统的基本理论，可以通过等效电路模型对电力系统的暂态响应进行分析。
常见的电力系统暂态稳定性分析方法有以下几种：1、经典暂态稳定性分析法经典暂态稳定性分析法主要应用于简单的电气传输系统，适用于该系统中断、恢复稳定及系统响应分析。
经典暂态稳定性分析法的基本思想是将系统分为电源、传输线路和负荷三个基本部分，通过分析动态电路的等效模型建立系统的微分方程，并求解这些微分方程，从而得到系统的暂态稳定裕度。
2、现代稳定性分析法现代稳定性分析法采用全电网范围内的时域仿真方法，利用电力系统的数字仿真技术对电力系统暂态稳定性进行计算分析。
广泛应用于电网大规模短路和断电故障事故分析，可有效预测事故发展情况。
3、直接暂态分析法直接暂态分析法是通过求解电力系统暂态变化过程中的微分方程，推导系统的响应情况，对系统的暂态稳定性进行判断，主要用于分析输电线路和变电站的暂态稳定。
三、电力系统暂态稳定性控制为保障电力系统的暂态稳定性，需要对系统进行控制，研究电网暂态稳定性的控制技术是保障电网安全稳定运行的关键。
单机—无穷大系统稳态运行实验
单机—无穷大系统稳态运行实验单机—无穷大系统稳态运行实验一、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；不对称运行对发电机的影响等。
二、实验器材本次实验的平台为型电力系统综合自动化教学试验台。
综合自动化实验教学系统由发电机组、实验操作台、无穷大系统等3部分组成。
实验操作台是由输电线路单元、微机线路保护单元、功率调节与同期单元、仪表测量与短路故障模拟单元等组成。
面板上有四部分装置，分别为“YHB-A型微机保护装置”“TGS-03B微机调速装置”“HGWT-03微机准同期控制器”“WL-04B微机励磁调节器”。
实验台面板上方共十三块指针式电表，分别指示“原动机电压”，原动机电流“发电机电压”“发电机频率”“开关电站电压”“A相电流”“B相电流”“C 相电流”“有功功率”“无功功率”“系统电压”“励磁电流”“励磁电压”。
三、实验原理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器来实现自动调节。
实验台的输电线路是用用多个结成链型的电抗线圈来模拟，其电抗只满足相似条件。
“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由市级电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。
实验面板接线图如下图一次系统接线图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”。
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。
电力系统分析实验报告
电力系统分析理论试验汇报一．单机—无穷大系统稳态运行试验（一）、试验目旳1．理解和掌握对称稳定状况下，输电系统旳多种运行状态与运行参数旳数值变化范围；2．理解和掌握输电系统稳态不对称运行旳条件；不对称度运行参数旳影响；不对称运行对发电机旳影响等。
（二）、原理与阐明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包括许多理论概念之外，尚有某些重要旳“数值概念”。
为一条不一样电压等级旳输电线路，在经典运行方式下，用相对值表达旳电压损耗，电压降落等旳数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值与否对旳旳参数根据。
因此，除了通过结合实际旳问题，让学生掌握此类“数值概念”外，试验也是一条很好旳、更为直观、易于形成深刻记忆旳手段之一。
试验用一次系统接线图如图2所示。
图2 一次系统接线图本试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，它们旳特性与大型原动机是不相似旳。
原动机输出功率旳大小，可通过给定直流电动机旳电枢电压来调整。
试验系统用原则小型三相似步发电机来模拟电力系统旳同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以当作是一种具有特殊参数旳电力系统旳发电机。
发电机旳励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调整，也可以切换到台上旳微机励磁调整器来实现自动调整。
试验台旳输电线路是用多种接成链型旳电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。
“无穷大”母线就直接用试验室旳交流电源，由于它是由实际电力系统供电旳，因此，它基本上符合“无穷大”母线旳条件。
为了进行测量，试验台设置了测量系统，以测量多种电量（电流、电压、功率、频率）。
为了测量发电机转子与系统旳相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。
此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
（三）、试验环节：1、开机环节：⑴进行冷检查，确定无误后启动发电机电源进行热检查，确定之后再进行下列环节；⑵启动励磁开关，励磁开机；⑶开机（手动调整励磁旋钮）；⑷使发电机工作，并调整调速旋钮，使发电机旳功角指示器由一种角变成几种角（试验中旳功角指示器有四个角，表达电机为四极电机，p=2，额定转速为1500r/min ；8个角对应旳转速为1500r/min，当功角指示器旳几种角不稳定期，表达额定转速也许不小于或不不小于额定转速，此时应尽量调整调速器使转速为额定转速）；⑸加励磁，调整机端电压与系统相似（本试验为380V）；⑹进行投切操作，在操作时，由于有延误，因此应保留一种小余量，保证准时精确地投入系统；此时应调整原动机，当转动不太快，角度在0到5度时投入；2、关机环节：⑴调整调速器使输出功率（有功）P降为0；⑵调整励磁使励磁电流If降为0，虽然无功降为0；⑶此时会发既有功又增大了，因此应继续调整调速器使有功降为0；⑷解联（断开电机并网断路器）；⑸调整励磁使电压U降为0；⑺调整调速器使转速降为0；⑻退出开机再关闭励磁。
电力系统暂态分析 电力系统静态稳定
第七章 电力系统静态稳定电力系统静态稳定：指电力系统受到小干扰后，不发生自发振荡或非同期失步，自动恢复到起始运行状态的能力。
实际上就是确定系统在某个运行稳态能否保持的问题。
第一节 简单系统的静态稳定简单系统：单机-无穷大系统隐极机：δϕsin Re cos∑=+=⎥⎦⎢⎣•==d q q q d d q E x I U I U I E UI P功角特性曲线为：● 转子运动方程：E T J P P dtd T -=220δω 在PT=PE 的点，功率平衡，速度不变 ● a 、b 两点为功率平衡点， a 为稳定平衡点，b 为不稳定平衡点。
∴ 在功角特性曲线上升段的运行点是静态稳定运行点，在下降段的运行点是不稳定运行点。
静态稳定判据：0>δd dP E静态稳定极限点：0=δd dPE ，其对应的功率称为静态稳定极限功率sl P其对应的功率角称为静态稳定极限功率角δsl简单系统：P sl =P max有功功率储备系数：%15%1000>⨯-=P P P k sl p 第二节 负荷的静态稳定本节中介绍转矩（有功功率）的方法，类似异步机起动的分析； 另有电压稳定的分析方法。
第三节 小干扰法分析简单系统的静态稳定分析简单系统的静态稳定⑴简单系统、简单网络：定子绕组方程可用功角特性表示 ⑵不考虑调速器和原动机方程，PT = P0 = 常数 ⑶不考虑励磁调节系统，if = 常数，Eq 恒定 列状态变量偏移量的线性方程状态方程：)sin (1)1(0δωωωδ∑-=-=d q T J x U E P T dt d dtd小干扰，δδδ∆+=0， ωωω∆+=0则)sin(0δδ∆+=∑d q E x U E P+∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑222000!21sin δδδδδδδd P d d dP x U E E E d q δδδδ∆⎪⎭⎫⎝⎛+=∑0sin d dP x U E E d q 忽略高次项，线性化E P P ∆+=0∴ δδωωωδδ∆⎪⎭⎫⎝⎛-=∆∆=∆010d dP T dt d dtd E J矩阵形式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆ωδδωωδδ01000d dP T E J 根据特征根判断系统的稳定性系数矩阵的特征根为：002,1δδωλ⎪⎭⎫ ⎝⎛-±=d dP T E J 当00<⎪⎭⎫ ⎝⎛δδd dP E ，2,1λ为实根，则ωδ∆∆,单调增，发电机非同期失步；当00>⎪⎭⎫⎝⎛δδd dP E，2,1λ为一对虚根，则ωδ∆∆,等幅振荡，发电机在阻尼作用下减幅振荡。
单机-无穷大系统稳态运行实验、电力系统暂态稳定实验电力系统分析实验报告
单机—无穷大系统稳态运行实验一、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；不对称对运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。
二、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”。
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、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2所示。
图2 一次系统接线图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器来实现自动调节。
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。
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）。
为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。
此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
三、实验项目和方法1．单回路稳态对称运行实验1.1实验操作步骤(1)检查与运行状态的调整①合上电源前，先检查各模拟仪表仪器的指针是否归零。
②合上状态开关QF2、QF6、QF4、QFS，使系统运行在单回路状态下；并检查个数字仪器仪表是否正常。
电力系统暂态稳定性试验
电力系统暂态稳定性实验
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。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。 四)原始计算数据、所应用的公式 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 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 故障切除时发电机功率特性为：P3＝（Eo×Uo）×sinδ3/X3
若短路类型拨码开关打到“瞬时”位，按“三相短路”及“两相短 路”按钮的时间应超过保护动作时间0.5s；若打到“永久”位，只需 按一下短路按钮即可，但注意应在保护跳闸后重新打到“瞬时”位！
谢 谢！
(kW)
双回线运行方式 0．45
最大短路电流（A） 2.7
单回线运行方式 0.45
2.3
(kW)
双回线运行方式 0.45 单回线运行方式 0.45
最大短路电流 （A）
3.26
2.68
电力系统暂态稳定性实验
七)实验结果和实验现象的分析讨论
如右图示之，假定发电机功率特性的初始 工作点在曲线1的a点，短路发生后过渡到 功率特性曲线3的b点，由于惯性的作用， 发电机转速此时维持不变，功角δ仍为δ0， 其后因为输出的电磁功率减小，即由P1 变至P3，因而发电机转子开始加速，对 应功角δ开始增大；当功角δ增大δ1时故 障切除，功角特性由曲线3的c点过渡到功 率特性曲线2的e点，虽然输出的电磁功率 增大，即由P3变至P2，但由于惯性的作 用，发电机转速依然继续增加，直至沿着 功率特性曲线2加速到f点，对应功角δ增 大到δ2。由于此时输出的电磁功率大于原 动机的输入（机械）功率，发电机功角再 沿着功率特性曲线2回调减速，经过反复 振荡，最后稳定在功率特性曲线2的g点。 发电机的暂态稳定性起决于加速面积 Sabcd是否小于或等于减速面积Sefd；显 然，当故障发生后切除较慢时，δ1将增大， 加速面积Sabcd将增大，如果形成加速面 积Sabcd大于减速面积Sefd，将产生加速 倍增，整个机组将失去稳定。
电力系统及自动化实验指导书
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①微机自并励（恒流或恒压控制方式）： ②微机他励（恒流或恒压控制方式）： （4）实验报告要求 1.3 电力系统暂态稳定实验 （1）实验目的 （2）实验原理
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3）单回路稳态非全相运行实验 （4）实验报告要求 1.2 电力系统功率特性和功率极限实验 （1）实验目的 （2）实验原理
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• （3）实验内容 • 1）无调节励磁时，功率特性和功率极限的 测定 • 2）手动调节励磁时，功率特性和功率极限 的测定 • 3）自动调节励磁时，功率特性和功率极限 的测定
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图2.1 DL系列电流继电器
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• （3）实验内容 • 1）电流继电器特性实验 • 2）电压继电器特性实验
图2.2 电流继电器动作电流值测试实验原理图
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• 2）根据负荷大小不同时的不同转速，绘出 转速和有功功率的关系曲线（见图1.3）， 计算出原动机的调差系数。 • 3）分析、比较在负荷相同而调速器在不同 的运行方式时，转速有什么不同？为什么？
电力系统实验报告
电力系统实验报告篇一：电力系统实验报告单机无穷大系统稳态实验：一、整理实验数据，说明单回路送电和双回路送电对电力系统稳定运行的影响，并对实验结果进行理论分析：实验数据如下:由实验数据，我们得到如下变化规律：（1）保证励磁不变的情况下，同一回路，随着有功输出的增加，回路上电流也在增加，这是因为输出功率P=UIcos Φ，机端电压不变所以电流随着功率的增加而增加；（2）励磁不变情况下，同一回路，随着输出功率的增大，首端电压减小，电压损耗也在减小，这是由于输出功率的增大会使发电机输出端电压降低，在功率流向为发电机到系统的情况下，即使电压虽好降低有由于电压降落的横向分量较小，所以电压降落近似为电压损耗；（3）出现电压降落为负的情况是因为系统倒送功率给发电机的原因。
单回路供电和双回路供电对电力系统稳定性均有一定的影响，其中双回路要稳定一些，单回路稳定性较差。
二、根据不同运行状态的线路首、末端和中间开关站的实验数据、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点和变化范围。
由实验数据，我们可以得到如下结论：（1）送出相同无功相同有功的情况下：单回路所需励磁电压比双回路多，线路电流大小相等，单回路的电压损耗比双回路多；（eg.P=1,Q=0.5时）（2）送出相同无功的条件下，双回路比单回路具有更好的静态稳定性，双回路能够输送的有功最大值要多于单回路；发生这些现象的原因是：双回路电抗比单回路小，所以所需的励磁电压小一些，电压损耗也要少一些，而线路电流由于系统电压不改变；此外，由于电抗越大，稳定性越差，所以单回路具有较好的稳定性。
三、思考题：1、影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？答：由静稳系数SEq=EV/X，所以影响电力系统静态稳定性的因素主要是：系统元件电抗，系统电压大小，发电机电势以及扰动的大小。
2、提高电力系统静态稳定有哪些措施？答：提高静态稳定性的措施很多，但是根本性措施是缩短"电气距离"。
单机无穷大系统的直接法暂态稳定分析
Vc 作为系统稳定度的定量描述，从而对事故严重
性排队，以便作动态安全分析，实际应用中使用的是规格化的 稳定度 Vn ，通常定义 V Vcr Vc n
2安全 1 ~ 2预警 Vn 0.5 ~ 1警告 0 ~ 0.5严重警告 0潜在危机
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3
1 总能量 V mv 2 mgh 0 。 2
滚球系统在无扰动时，球位于稳 定平衡点(SEP)；受扰后，小球在扰 动结束时位于高度h处 (以SEP为参考 点)，并具有速度v，
图1 滚球系统稳定原理
若小球与壁有摩擦力，则受扰 后能量在摩擦力作用下逐步减少； 设小球所在容器的壁高为H (以SEP为 参考点)，当小球位于壁沿上，且速 度为零时(即处于不稳定平衡状态)， 相应的势能为mgH，称此位置为不 稳定平衡点(UEP)，相应的势能为系 统临界能量 Vcr ，即 Vcr m gH
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V VCr ; 小球最终将滚出容器，而失去稳定性 当 V VCr ; 临界状态 V V ; 在摩擦力作用下，最终静止于SEP。 Cr
对于一个实际系统要解决两个关键问题： 一是对于一个实际系统如何构造一个合理的暂态能量函 数，它的大小应能正确地反映系统失去稳定的严重性； 二是如何确定和系统临界稳定相对应的函数值，即临界 能量，从而可通过对扰动结束时暂态能量函数值和临界 值的比较来判别稳定性。
Vcr
当Vc Vcr ，即图3中面积(A+B)<面积(B+C)，则系统 第一摆稳定； 反之若Vc Vcr ，则系统不稳定；
电力系统分析综合实验五：电力系统暂态稳定实验
课程名称： 电力系统分析综合实验 指导老师： 成绩： 实验名称： 电力系统暂态稳定实验 实验类型： 同组同学： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的和要求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措施3. 用数字式记忆示波器测出短路时电流的非周期分量波形图，并进行分析 二、实验内容和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：11001sin X U E P δ=；短路运行时发电机功率特性为：22002sin X U E P δ=；故障切除发电机功率特性为；33003sin X U E P δ=；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、主要仪器设备（1）WL-04B 微机励磁调节器；（2）HGWT-03B 微机准同期控制器； （3）TSG-03B 微机调速装置 （4）微机保护装置； （5）模拟实验台 四、操作方法与实验步骤1. 单回路稳态非全相运行实验首先按照稳态对称运行实验中运行方式1的线路开关状态进行线路开关的合闸和分闸，调整发电机输出的有功、无功功率与稳态对称运行实验时一致，然后按以下步骤进行实验，比较其运行状态的变化。
单机对无穷大系统稳态运行方式实验
单机对无穷大系统稳态运行方式实验：1.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。
2本实验系统是物理模型，原动机采用直流电动机模拟，原动机的输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节；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，发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动调节，也可切换到台上的微机励磁调节器实现自动调节；输电线路由多个结成链型的电抗线圈来模拟，无穷大母线直接由实验室交流电源提供。
3为测量发电机转子与系统的功率角，装设了闪光测角装置。
4实验内容：①单回路稳态对称运行实验，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，观察各参数②将上步单回线改为双回线运行。
③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进行运行状态的比较。
操作方式：1按双回路对称运行接线方式2输送功率按单回路稳态对称运行的输送功率值3微机保护定值整定4选择单相故障相5进行单相短路故障，此时危机保护切除故障相，准备重合闸，迅速跳开QF1/QF3，观察三相电流与电压6，100”后重合闸成功。
多台发电机对无穷大系统稳态运行方式实验：1此环形电力网具有多个节点，通过投切线路灵活改变接线方式，XLC/XLF线路都断开，则电力网变成T型网络。
2在不改变网络主结构的前提下，通过分别改变发电机有功、无功来改变潮流分布，可以通过投切负荷来实现，也可以将双回路线改为单回路线输送来实现，还可以调整无穷大母线电压来改变潮流分布。
电力系统实时监控实验：1电力系统自动化有遥测、遥信、遥控、遥调等功能2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，作为电力系统的调度和通信中心担负着整个电力网络的调度问题，以实现电力系统的安全优质和经济运行的目标。
电力系统及自动化综合实验指导书1
第三章一机—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；不对称运行对发电机的影响等。
二、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”。
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、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2所示。
图2 一次系统接线图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器来实现自动调节。
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。
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）。
为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。
此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
三、实验项目和方法1．单回路稳态对称运行实验在本章实验中，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。
实验一电力系统暂态稳定性实验
实验一电力系统暂态稳定性实验•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。
•二)实验内容•发电机经双回线或单回线与“无穷大”电网联网运行时，线路上发生某种类型短路，测试短路类型和短路切除时间对系统暂态稳定的影响。
三)原理与说明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器来实现自动调节。
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。
•四)原始计算数据、所应用的公式•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••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•故障切除时发电机功率特性为：P3＝（Eo×Uo）×sinδ3/X3•五)实验项目与方法一）机组启动与建压及并网（1）检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置；（2）合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。
调速器面板上数码管显示发电机频率，调速器上“微机正常”灯和“电源正常”灯亮；（3）把微机调速装置上的“微机方式自动/手动”按钮松开，合上“模拟方式”按钮使“模拟方式”黄灯亮；（4）按下“电源开关”按钮，此时顺时针缓慢旋转电位器,模拟控制量开始缓慢增加，直至原动机转速达到额定；（5）励磁调节器选择“微机它励”方式，励磁调节器选择恒Uf方式运行，再合上励磁开关；（6）调节“增磁”/“减磁”按钮使数码显示管上Ug参数为340，松开“灭磁”按钮，使发电机电压达到340V；（7）合上系统电压开关和线路开关QF1，QF3，检查系统电压接近额定值340V；（8）选择实验台上“同期方式”为“微机全自动同期”档；（9）然后按下“同期命令”按钮，等待微机自动并网。
单机-无穷大系统稳态运行实验、电力系统暂态稳定实验电力系统分析实验报告
单机—无穷大系统稳态运行实验一、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；不对称对运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。
二、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”。
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、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2所示。
图2 一次系统接线图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器来实现自动调节。
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。
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）。
为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。
此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
三、实验项目和方法1．单回路稳态对称运行实验1.1实验操作步骤(1)检查与运行状态的调整①合上电源前，先检查各模拟仪表仪器的指针是否归零。
②合上状态开关QF2、QF6、QF4、QFS，使系统运行在单回路状态下；并检查个数字仪器仪表是否正常。
实验二电力系统暂态稳定分析
实验⼆电⼒系统暂态稳定分析实验⼆电⼒系统暂态稳定分析⼀、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。
⼆、实验原理电⼒系统的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。
在故障发⽣时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，可⽤于提⾼系统的稳定性。
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。
这两种⽅法都有利于提⾼系统的稳定性。
暂态稳定是指电⼒系统在某个运⾏情况下突然受到⼤的⼲扰后，能否经过暂态过程达到新的稳态运⾏状态或则恢复到原来的状态。
这⾥所谓的⼤⼲扰是相对⼩⼲扰来说的，⼀般指短路故障，突然断开线路或则发电机等。
如果收到⼲扰后系统能够回到稳态运⾏，就说系统在这种运⾏情况下是暂态稳定。
反之，各发电机组转⼦间⼀直有相对运动，相对⾓不断变化，系统的功率、电流、电压都不断振荡，导致系统不能继续运⾏下去，则称系统在这种运⾏情况下不能保持暂态稳定。
⼀个系统的暂态稳定情况和系统原来的运⾏⽅式及⼲扰⽅式有关，同⼀个系统在某个运⾏⽅式下和某种⼲扰下系统是暂态稳定，⽽在另⼀个运⾏⽅式和另外⼀种⼲扰下它也可能是不稳定的。
⼲扰最严重的是三相短路故障，单相接地故障⽐较多。
系统的暂态时间有些可以在1S内都失去同步，有些可以维持⼏分钟。
模拟电⼒系统暂态稳定性实验接线图⼀般采⽤发电机-变压器-双回线路-⽆穷⼤系统。
以下我们来分析⼀下发电机在正常运⾏-短路故障-故障切除三种状态下功率特性曲线。
如下图：原动机输出的机械功率⽤PT表⽰，发电机向系统送的电磁功率⽤P0表⽰。
正常运⾏的时候PT= P0。
假设不计故障之后⼏秒钟调速器的作⽤，机械功率始终保持P0，图中a表⽰发电机正常运⾏点在曲线PⅠ上，发⽣短路后功率特性降为PⅡ，由于转⼦的惯性，转⼦⾓度不会⽴刻变化，运⾏点有a变⾄b点，电磁功率显著减⼩，⽽原动机PT 不变，三相短路时PⅡ曲线越低，此时将加速，其相对速度和相对⾓度（同步）增加，有b点向c点移动，如果故障⼀直存在，则始终存在过剩功率，发电机⼀直加速，直到系统失去同步。
电力系统自动化实验
置；发电机励磁交流电流部分信号、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，计算结果经 485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 节发电机励磁电流。
图2 励磁系统的原理结构示意图
2．为什么发电机组送出有功和无功时，先送无 功？
3．为什么要求发电机组输出的有功和无功为0 时才能解列？
实验二 不同控制角对应的励磁 电压波形实验
一、实验目的
1．加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原 理。
2．观察三相桥式全控整流、逆变的各点工作波形。 3．了解移相触发电路的特性和工作原理。 4．观察触发脉冲及其相位的移动范围
实验一 发电机组的起动与运转实验
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
3．发电机组并网
① 手动并网
所谓“手动并网”，就是手动调整频差和压差，满足条 件后，手动操作并网断路器实现并网。
1) 选定“同期方式”。将实验台上的“同期方式”旋钮 旋到“手动”状态。
2) 观测同期表的指针旋转。同期时，以系统为基准，fg > fs 时同期表的相角指针顺时针旋转，频率指针转到“+” 的部分；Ug>Us 时压差指针转到“+”。反之相反。fg和 Ug表示发电机频率和电压；fs 和Us表示系统频率和电压。
电力系统暂态稳定实验
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、实验原理与说明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、实验项目与方法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。
实验八 单机-无穷大系统稳态运行方式实验
实验八单机－无穷大系统稳态运行方式实验一、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。
二、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3-4-1所示。
图3-4-1 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。
实验平台提供的测量仪表可以方便的测量（电压，电流，功率，功率因数，频率）。
QSZTQ-II（微机准同期系统）上有功角显示，便于直接观察功角变化。
三、实验设备四、实验内容与步骤1. 合上总电源开关，合上主电源源开关，输电线路选择XL1和XL3（即闭合QF1、QF3和QF5，灯为红色），调节三相调压器，主控屏系统电压表显示380V，发电机组启机，建压，通过可控线路单回路并网输电。
3. 打开QSTSXT-II(微机调速系统)和QSLCXT-II(微机励磁系统)电源开关；微机调速系统选择电压闭环，“给定电压”通过软件盘给定170V左右电压，点击“启动”按钮，使电机运行起来，转速达到1500转左右，如果达不到通过“＋”键或“－”键，使电机转速为1500转左右。
电力系统分析-电力系统暂态稳定性
c 1 Wa Aacde ( P0 PII )d T j 2 0 2
（不考虑系统阻尼）不平衡转矩所做功对应发电机转子获得的动能，致Δω上升， 称Aacde为系统的加速面积。 故障被切除后，在运行点向右侧行进过程中，不平衡转矩所做功(负值)为：
Aefgh
max
第十章 电力系统暂态 稳定性
暂态稳定性的初步概念与基本假设
• 电力系统受大扰动后各发电机能否保持同步运行的问题，乃是暂态稳 定研究的内容。一般大扰动包括：1）负荷突然变化，投入切除大容 量用户； 2）切除投入电力系统主要元件（发电机，线路，变压器）； 3）发生短路故障
•
如果不考虑发电机的电磁暂态过程和励磁调节作用，假定Eq保持不变，则切除 一条线路后线路电抗增大， X d II >X d I ，因而PII的幅值比PI的幅值要小
jX d
U E0 sin XI X T1 0.5 X L X T2 XI Xd PI PmI sin
故障前
E
jX T1
jX L
jX T2
U
U E0 PII PmII sin sin X II
X II X I
故障中 E
大扰动后的电力系统暂态过程实际上非常复杂，不仅包含上述机电暂态过程， 还将包含众多控制设备的作用。
电力系统暂态过程的持续时间不管多长，最后将有两种结局： 一种结局：各发电机转子之间的相对角位移随时间不断衰减，最后消失，系统 过渡到一个新的稳定运行状态(平衡状态)，各发电机在新的平衡态下保持同步运 行，并能保证系统中关键的电气量在合理和可接受的范围内，此时称电力系统 是暂态稳定的。 另一种结局是，部分发电机相对于系统中其他发电机的角度差持续拉大，最终 导致这些发电机与其他发电机失去同步(情形一)；或者系统中一些关键节点的电 压持续偏低，无法保证其所联电气设备正常运行(情形二)。两种情形均表明电力 系统在经历暂态之后，无法重新回到稳定运行状况，称此时系统出现了暂态失稳， 其中情形一常被称暂态功角失稳，而情形二则称为暂态电压失稳。 当系统出现暂态功角失稳时，一些发电机与系统中的其他发电机无法保持同步， 导致这些发电机的输入功率、电流、电压等发生大幅度摇摆，进一步导致一些受 影响的发电机和负荷被切除，严重时甚至会导致系统解列或瓦解。 当系统中出现暂态电压失稳时，往往会导致一些电气设备会因为低电压、潮流越 限而被切除，由此可能引发系统潮流的大范围转移而引发系统的连锁故障。