中国石油大学(华东)单机无穷大系统仿真报告
单机-无穷大系统实验实验报告
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库实验报告课程名称： 电力系统分析综合实验 指导老师： 成绩：__________________实验名称：__单机－无穷大系统实验______实验类型：________________同组学生姓名：__________一．实验目的了解和掌握三相对称稳态情况下，输电系统各种运行状态与运行参数的数值变化范围。
二．原理与说明通过本实验了解和掌握电力系统稳态对称运行特性，在巩固理论概念的同时掌握“数值概念”－如在典型运行方式下，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等。
三．实验项目和方法 1．机组手动启动和建压(1)在调速装置上检查“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。
将操作台上的“手动励磁”调节旋钮反时针旋到0；(2)合上操作台的“电源开关”，在调速装置、励磁调节器、微机准同期控制器上分别确认其“微机正常”灯为闪烁状态，在微机保护装置上确认“装置运行”灯为闪烁状态。
在调速装置上确认“并网”灯为熄灭状态，“输出0”、“停机”灯亮。
检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄； (3)按调速装置上的“模拟方式”按钮使“模拟方式”灯亮；(4)把操作台上“励磁方式”开关置于“手动励磁”位置，在励磁调节器上确认“它励”灯亮； (5)在励磁调节器上选择恒UF 运行方式，合上“励磁开关”； (6)把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置；(7)合上“系统开关”和线路开关“QF2、QF4、QF6”，检查系统电压接近额定值380V ；(8)合上“原动机开关”，再顺时针旋转调速装置上的指针电位器，当发电机旋转后，观察机组稳定情况，然后通过顺时针旋转指针电位器缓慢加速到额定转速；(9)顺时针调节操作台上的“手动励磁”旋钮增加励磁电压，在维持发电机为额定频率时，增加发电机电压为额定电压。
2．并网参照手动准同期（按准同期并列条件合闸）的方法进行并网操作。
中国石油大学（华东）仿真实训报告
中国石油大学（华东）仿真实训报告仿真实训实习报告姓名：靳朝卉学号：12091303班级：化工卓越1202实习时间：2015.07.25-2015.08.032015年8月2日一、实习简介。
名称：仿真实训时间：2015.07.25-2015.08.03大三暑假期间地点：工科楼A座仿真实训室介绍：我们在学校练习了化工仿真软件的实际操作，让我们为将来从事化工生产又更进一步奠定了厚实的基础，了解了化工生产的全自动化，认识化工生产软件DCS的模拟操作，虽然学习的时间很短，但是在将来的工作与学习中我们将会学到更多的关于实际应用的技能与技巧，为成为一个合格化工生产操作人员而不懈的努力，这是只是我们迈出的第一步。
在本次的仿真实训中我们主要学习练习了催化裂化装置的基本DCS操作。
二、实习目的。
1、理解催化裂化反应再生工段反应原理、工艺流程；2、了解各类工艺设备、控制仪表；3、学习生产中的事故现象分析、判断、处理方法；4、能进行本工段的各项操作。
三、实验仪器。
计算机、催化裂化反应仿真软件四、关于催化裂化生产装置。
催化裂化装置是重油变成轻质油品重要的一步，是炼油工业中重要的二次加工过程，是重油轻质化的重要手段。
它是原料油在适宜的温度、压力和催化剂存在的条件下，进行分解、异构化、氢转移、芳构化、缩合等一系列化学反应，原料油转化成气体、汽油、柴油等主要产品及油浆、焦炭的过程。
催化裂化具有轻质油收率高、汽油辛烷值较高、气体产品中烯烃含量较高等特点。
催化裂化生产主要包括：反应再生部分、分馏部分、吸收稳定部分。
催化裂化装置流程说明：混合原料油从装置外自吸进入原料油泵，经原料油换热器加热至200℃左右，分十路经原料油雾化喷嘴进入提升管反应器（R01）下部；自分馏部分来的回炼油和回炼油浆混合后同原料一起进入提升管反应器下部，与催化剂接触完成反应，反应油气与待生催化剂在提升管出口经三组粗旋风分离器进入沉降器六组单级旋风分离器，再进一步除去携带的催化剂细粉后，反应油气离开沉降器，进入分馏塔。
单机无穷大系统实验实验报告
单机-无穷大系统实验实验报告实验报告：单机-无穷大系统实验1.实验目的本实验主要探究单机无穷大系统的运行性能和稳定性。
通过实验数据的采集、处理和分析，理解单机无穷大系统的基本特性，为实际生产过程中的优化和控制提供理论支持。
2.实验原理单机无穷大系统是指只有一台发电机组，且其负荷可以无限增加直至达到系统最大承载能力的电力系统。
在实验过程中，通过控制发电机组的出力，使系统负荷逐渐增加，观察系统的运行状态和性能指标变化。
3.实验步骤（1）按照实验要求准备设备，包括发电机组、变压器、输电线路、测量仪器等。
（2）启动发电机组，逐渐增加出力，同时记录系统的电压、电流、功率等数据。
（3）继续增加发电机组的出力，直至系统达到最大承载能力，此时观察系统的运行状态和性能指标变化。
（4）逐渐减少发电机组的出力，观察系统恢复到正常运行状态的时间和性能指标变化。
（5）重复步骤2-4，对不同工况下的系统性能进行对比分析。
4.实验结果（1）当发电机组出力小于100MW时，系统运行稳定，各项性能指标正常。
（2）当发电机组出力在100MW至200MW之间时，系统仍然稳定，但会出现轻微的波动和震荡。
（3）当发电机组出力超过200MW时，系统稳定性逐渐变差，振荡幅度增大，甚至可能失稳。
（4）在系统达到最大承载能力后，继续增加发电机组的出力，会导致系统过载保护动作，从而中断系统供电。
5.实验总结通过本实验，我们得出以下结论：单机无穷大系统在一定范围内的发电机组出力下可以保持稳定运行，但当出力超过一定限制时，系统的稳定性会受到影响，甚至可能导致系统崩溃。
因此，在实际生产过程中，需要对发电机组的出力进行合理控制，避免系统过载，保证系统的稳定运行和安全生产。
此外，本实验也验证了理论知识在实际情况下的应用和局限性。
在实际工程中，还需要结合实际情况和多种因素来制定优化方案，并对可能存在的风险进行预测和防范。
Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建及系统故障仿真测试分析电气工程及其自动化毕业论文
摘要电力工业迅速发展，电力系统规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题，依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。
论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。
本文做的主要工作有：（1）Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建（2）系统故障仿真测试分析通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测，对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。
关键词电力系统；暂态稳定；MATLAB；单机—无穷大；AbstractWith the rapid development of power industry, the scale of power system is increasingly large and complex, all kinds of fault, to power plants and power plants and users in a variety of power equipment safety threat, and is likely to lead to the expansion of power system accident, from the technical and safety considering direct electricity experiment was carried out on the possibility is very small, urge electric power simulation are used to solve these problems, according to the power supply system of power grid power circuit model, as a result, paper use MATLAB dynamic simulation software Simulink has set up a simulation model for the single - infinite power system, can satisfy the needs of the running of a fault may encounter a variety of ways.Paper R2009b with MATLAB toolbox power system as a platform, through SimPowerSyetem set up power system in the operation of the common single - infinity system model, design the various kinds of short-circuit ground fault occurs in the system and simulation results of fault removed.The main work is :(1) Building this simulation system of single - infinite under Simulink(2) Fault simulation test analysis of systemThrough examples, if this method to the power system fault diagnosis, fast fault detection and diagnosis, automatic for improving the stability of power system has important significance.keywords：Single—infinite；SimPowerSyetem；Short circuit faults；Wavelettransform目录绪论 (1)第一章电力系统稳定性概述 (1)1.1 电力系统的静态稳定性 (1)1.2 电力系统的暂态稳定性 (1)第二章基于MATLAB的电力系统仿真 (3)2.1 电力系统稳定运行的控制 (3)2.2 MATLAB及SimPowerSystem简介 (3)2.3 配电网的故障现状及分析 (4)2.4 暂态稳定仿真流程 (5)第三章单机—无穷大暂态稳定仿真分析 (5)3.1 电力系统暂态稳定性分析 (6)3.1.1 引起电力系统大扰动的原因 (6)3.1.2 定性分析 (6)3.1.3 提高电力系统稳定性的措施 (8)3.2 单机—无穷大系统原理 (9)第四章Simulink下SimPowerSystem模型应用 (12)4.1 仿真模型的搭建 (12)4.2 运行效果仿真图 (13)4.2．1 改变故障模块中的短路类型 (13)4.2．2 改变系统中的元件参数(改变线路的电阻) (17)4.3 加入电容补偿器后的的仿真图 (18)4.4 小结 (22)第五章结论和展望 (22)参考文献 (24)致谢 (25)绪论随着电力系统规模不断扩大，系统发生故障的影响也越来越大，尤其大区域联网背景下的电力系统故障将会给经济、社会造成重大经济损失，因此保证电力系统安全稳定运行是电力生产的首要任务。
单机无穷大实验报告
单机⽆穷⼤实验报告单机—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。
⼆、实验内容与步骤1．实验准备（1）合上实验台断路器；（2）打开软件；（3）合上实验台上挂箱EAL-01 的“合闸”按钮（实验主界⾯的EAL-01 中的“合闸”按钮）。
2．实验步骤（1）单回路稳态对称运⾏实验①合上EAL-02 上的状态开关QF2、QF6、QF4、QFS，使系统运⾏在单回路状态下；②按照实验⼗进⾏启机、建压、并⽹；③通过调速器中的“加速”“减速”按钮改变原动机功率，通过励磁调节器中“增磁”、“减磁”；按钮改变发电机功率，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），在EAL-02 中右下⾓点击PV4 中（A、B、C 相）观察并记录线路⾸端电压值，点击PV1 中（A、B、C 相）观察记录线路末端电压值、点击PV3 中（A、B、C 相）观察记录线路开关站的电压值；④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。
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。
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"。
单机无穷大电力系统的数学模型
单机无穷大电力系统的数学模型（含原动机）1 单机无穷大系统（Single Machine Infinite Bus ，SMIB ）无穷大容量水库-单引水管道-水轮发电机组-无穷大容量电力系统，简称为简单水电系统。
2 单机无穷大系统数学模型2.1 水力系统-水轮机线性化模型2.1.1 水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。
水轮机导叶（水门）处的水压流量传递函数为h ()()()h s G s q s ∆=∆ （1） 式中 h ∆——水轮机工作水头的增量；q ∆——水轮机流量的增量。
设单引水管道水库取水口处水压恒定，则r w r h 2r 42()th 2T s T T G s s T s αα+⎛⎫=-⋅⋅+ ⎪⎝⎭ （2） 式中 w T ——水流惯性时间常数，s ； r T ——水击波反射时间常数，s ；α——水力摩擦阻力系数。
若不考虑水力摩擦阻力，即0α=，则式（2）可简化为w r h r 2()th 2T T G s s T ⎛⎫=-⋅ ⎪⎝⎭ （3） 由2th 12xx x ≈+，式（3）进一步简化为 w h 22r ()18T s G s T s =-+ （4） 式（4）为常用的水力系统弹性水击模型。
当引水管道较短时，近似取r 0T =，式（4）退化为刚性水击模型h w ()G s T s =- （5）2.1.2 水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时，可以采用稳态关系式表示力矩和流量的变化情况。
以水轮机额定运行参数为基准，混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为()m f ,,m y h ω=（6）()g ,,q y h ω=（7）式中 m m ——水轮机输出机械力矩，p.u.；q ——水轮机流量，p.u.；y ——水轮机导叶开度，p.u.；ω——水轮机机械转速，p.u.；h ——水轮机工作水头，p.u.。
将式（6）和（7）在工作点0附近线性化得m m m m 000my m ωmh m m m m y h y h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （8） 000qy q ωqh q q q q y h y h e y e e h ωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （9） 式中 my e 、mh e 、m ωe ——水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数；qy e 、qh e 、q ωe ——水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。
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前言在现实世界中，物理系统往往会受到各种不同的干扰，而不会保持完全稳态运行。
但在理论分析中，了解无穷大系统在稳态运行时的性质，能够为我们提供更深入的理解和研究工具。
本文将介绍如何在单机上模拟无穷大系统的稳态运行，并使用实验证明其正确性。
实验原理无穷大系统是一个由大量相互作用的粒子组成，具有强烈的时间和空间关联性，并在系统内部形成大量复杂的局部结构。
例如，液体是一种包含大量分子的系统。
在统计力学中，我们可以通过将系统分解为许多子系统（即单个分子）来描述这些相互作用。
这些子系统之间的统计规律随着系统的规模而变得越来越准确，直到系统趋近于无穷大，统计模型在固定体积和温度下可以达到稳态，此时我们可以通过模拟来研究系统的性质。
本次实验目标是通过模拟稳态运行来研究一个二维自由膨胀气体的性质。
在稳态下，气体的温度、压力、能量分布等参数不随时间变化，而遵循一定的统计规律。
我们可以使用分子动力学模拟，即在一定的时间间隔内，模拟每个分子受到外力、碰撞等因素的影响，从而计算出气体的宏观性质。
在本次实验中，我们将使用以下的分子动力学算法：1. 初始化粒子的位置及速度。
2. 计算每个分子受到的作用力和加速度。
3. 根据初始位置、速度、加速度来更新粒子的位置和速度。
4. 重复步骤 2-3 直到达到统计稳定状态。
具体的模拟过程如下：1. 定义模拟区域和初始粒子数。
将模拟区域分解成小间隔，每个间隔的大小为每个分子的直径，约为 1 像素。
程序可以自动调整模拟区域大小，以适应不同数量级的粒子数。
2. 初始化粒子的位置和速度，随机获得 x 方向和 y 方向的速度，速度的大小根据系统温度和分子质量来计算（Boltzmann 分布）。
3. 计算每个分子受到的作用力和加速度，分别受到周围分子和边界的作用。
4. 求解更新后的位置和速度。
由于时间步长很短，所以可以近似认为分子在这一步中是匀速运动。
5. 计算宏观参数，如温度、压力、能量分布等。
单机无穷大电力系统的数学模型(含原动机)
单机无穷大电力系统的数学模型（含原动机）1 单机无穷大系统（Single Machine Infinite Bus，SMIB）无穷大系统无穷大容量水库-单引水管道-水轮发电机组-无穷大容量电力系统，简称为简单水电系统。
系统2 单机无穷大系统数学模型2.1 水力系统-水轮机线性化模型 2.1.1 水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。
水轮机导叶（水门）处的水压流量传递函数为h ()()()h s G s q s ∆=∆ （1）式中 h ∆——水轮机工作水头的增量；q ∆——水轮机流量的增量。
设单引水管道水库取水口处水压恒定，则rw r h 2r 42()th 2T s T T G s s T s αα+⎛⎫=-⋅⋅+ ⎪⎝⎭ （2）式中 w T ——水流惯性时间常数，s ； r T ——水击波反射时间常数，s ；α——水力摩擦阻力系数。
若不考虑水力摩擦阻力，即0α=，则式（2）可简化为w rh r 2()th 2T T G s s T ⎛⎫=-⋅⎪⎝⎭ （3）由2th 12xx x ≈+，式（3）进一步简化为 w h 22r ()18T sG s T s=-+ （4） 式（4）为常用的水力系统弹性水击模型。
当引水管道较短时，近似取r 0T =，式（4）退化为刚性水击模型h w ()G s T s =- （5）2.1.2 水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时，可以采用稳态关系式表示力矩和流量的变化情况。
以水轮机额定运行参数为基准，混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为()m f ,,m y h ω= （6）()g ,,q y h ω= （7）式中 m m ——水轮机输出机械力矩，p.u.；q ——水轮机流量，p.u.；y ——水轮机导叶开度，p.u.；ω——水轮机机械转速，p.u.；h ——水轮机工作水头，p.u.。
将式（6）和（7）在工作点0附近线性化得m m mm 000my m ωmh m m m m y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （8）000qy q ωqh q q q q y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （9）式中 my e 、mh e 、m ωe ——水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数；qy e 、qh e 、q ωe ——水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。
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。
石油大学华东单机无穷大系统仿真分析报告
石油大学华东单机无穷大系统仿真分析报告The pony was revised in January 2021题目：单机无穷大系统仿真专业班级：电气班组号： 20 组组员：）摘要所谓单机无穷大系统是指一台发电机G经升压变压器T1、线路L、降压变压器T2与无穷大系统S相连或类似形式的系统，它是稳定计算中常用到的一种系统，称作简单系统。
ETAP是电力电气分析、电能管理的综合分析软件系统的简称。
电气分析计算软件，能为发电、输配电和工业电力电气系统的规划、设计、分析、计算、运行、模拟提供全面的分析平台和解决方案·ETAP是美国OTI集团公司研发生产的电力及电气系统综合计算分析软件和实时在线控制、智能电网系统产品。
本次设计我们通过ETAP软件对单机无穷大系统进行仿真实验，通过实验室对单机无穷大系统参数的测量，在ETAP软件中对系统稳定性进行分析和测试，同时提出并验证提高系统稳定性的措施。
abstractCalled single machine infinite bus system is refers to a generator g the step-up transformer T1, line L, step-down transformer T2 and infinity system s connected or similar forms of the system, it is commonly used in the stability calculation to a system, called simple system. ETAP is a comprehensive analysis software system for power electrical analysis and power management.Electrical analysis calculation software and can for the power generation, transmission distribution, and industrial power electrical system planning, design, analysis, calculation and operation, simulations provide comprehensive analysis platform and solutions, ETAP is analysis software and real-time online control in calculation of integrated corporation in the United States OTI R & D and production of electric power and electric system, smart grid system products. This design we through the ETAP software on a single machine infinite bus system of simulation experiment, through the laboratory measurement of the parameters of the single machine infinite bus system and in the ETAP software on the stability of the system of analysis and testing, also proposed and validated measures to improve the stability of the system.关键词：单机无穷大系统 ETAP 电力系统仿真系统稳定性前言本次实验我们通过对单机无穷大系统的ETAP仿真，完成单机无穷大系统稳定性的测试与探究，从而提出并验证提高系统稳定性的措施。
单机无穷大电力系统的数学模型
单机无穷大电力系统的数学模型（含原动机）1 单机无穷大系统（Single Machine Infinite Bus，SMIB）无穷大系统无穷大容量水库-单引水管道-水轮发电机组-无穷大容量电力系统，简称为简单水电系统。
水库系统水轮机发电机变压器2 单机无穷大系统数学模型2.1 水力系统-水轮机线性化模型 2.1.1 水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。
水轮机导叶（水门）处的水压流量传递函数为h ()()()h s G s q s ∆=∆ （1）式中 h ∆——水轮机工作水头的增量；q ∆——水轮机流量的增量。
设单引水管道水库取水口处水压恒定，则rw r h 2r 42()th 2T s T T G s s T s αα+⎛⎫=-⋅⋅+ ⎪⎝⎭ （2）式中 w T ——水流惯性时间常数，s ； r T ——水击波反射时间常数，s ；α——水力摩擦阻力系数。
若不考虑水力摩擦阻力，即0α=，则式（2）可简化为w rh r 2()th 2T T G s s T ⎛⎫=-⋅⎪⎝⎭ （3）由2th 12xx x ≈+，式（3）进一步简化为 w h 22r ()18T sG s T s=-+ （4） 式（4）为常用的水力系统弹性水击模型。
当引水管道较短时，近似取r 0T =，式（4）退化为刚性水击模型h w ()G s T s =- （5）2.1.2 水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时，可以采用稳态关系式表示力矩和流量的变化情况。
以水轮机额定运行参数为基准，混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为()m f ,,m y h ω= （6）()g ,,q y h ω= （7）式中 m m ——水轮机输出机械力矩，p.u.；q ——水轮机流量，p.u.；y ——水轮机导叶开度，p.u.；ω——水轮机机械转速，p.u.；h ——水轮机工作水头，p.u.。
将式（6）和（7）在工作点0附近线性化得m m mm 000my m ωmh m m m m y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （8）000qy q ωqh q q q q y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （9）式中 my e 、mh e 、m ωe ——水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数；qy e 、qh e 、q ωe ——水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。
电力系统分析综合实验二(2)：单机-无穷大系统
课程名称：电力系统分析综合实验指导老师：成绩：实验名称：单机-无穷大系统实验类型：同组学生姓名：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、实验目的和要求了解和掌握三相对称稳态情况下，输出系统各种运行状态参数的变化范围二、实验内容和原理通过本实验了解和掌握电力系统稳态对称运行特性，在巩固理论概念的同时掌握“数值概念”－如在典型运行方式下，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等。
三、操作方法和实验步骤1.机组手动启动和建压（1）在调速装置上检查“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。
将操作台上的“手动励磁”调节旋钮反时针旋到0；（2）合上操作台的“电源开关”，在调速装置、励磁调节器、微机准同期控制器上分别确认其“微机正常”灯为闪烁状态，在微机保护装置上确认“装置运行”灯为闪烁状态。
在调速装置上确认“并网”灯为熄灭状态，“输出0”、“停机”灯亮。
检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄；（3）按调速装置上的“模拟方式”按钮使“模拟方式”灯亮；（4）把操作台上“励磁方式”开关置于“手动励磁”位置，在励磁调节器上确认“它励”灯亮；（5）在励磁调节器上选择恒UF运行方式，合上“励磁开关”；（6）把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置；（7）合上“系统开关”和线路开关“QF2、QF4、QF6”，检查系统电压接近额定值380V；（8）合上“原动机开关”，再顺时针旋转调速装置上的指针电位器，当发电机旋转后，观察机组稳定情况，然后通过顺时针旋转指针电位器缓慢加速到额定转速；（9）顺时针调节操作台上的“手动励磁”旋钮增加励磁电压，在维持发电机为额定频率时，增加发电机电压为额定电压。
2.并网请参照第三章中的手动准同期（按准同期并列条件合闸）的方法进行并网操作。
单机无穷大系统仿真分析
������������
������������
数据可以近似求解出阻尼系数 D 与惯性常数������的值。
������������ = ������������ ∗ ������������ 原动机参数
������������
=������������
*������������
������������
1、首先，通过 transient stability analysis 模块来仿真分析，我们将事件如下 设置：
事件
时间（s）
元件
动作/故障
故障发生
0.5
Bus2
三相故障
切除故障
0.7
CB4、CB5
OPEN
画出电机的功角波形； 2、通过电机功角的稳定性就可以知道我们的故障切除时间选择.
当我们得到这样的波形时，发现系统不稳定，那么我们就要减小故障切除时 间，重新画发电机的功角波形。
关键词 ：电力系统，建模仿真，ETAP，单机—
With the rapid development of power industry, an increasingly large scale and complex power system, all kinds of fault will give power plants and power plants and users in a variety of power equipment safety threat, and is likely to lead to the expansion of power system accidents.Electricity experiment was carried out directly from technology and safety considerations possibility is very small, pressing for electric power simulation are used to solve these problems according to the power supply system of power grid power circuit model.So papers use ETAP 12.6.0 software has set up a simulation model for the single - infinite power system, can satisfy the power grid in terms of its likely to encounter a variety of fault operation needs.
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Called single machine infinite bus system is refers to a generator g the step-up transformer T1, line L, step-down transformer T2 and infinity system s connected or similar forms of the system, it is commonly used in the stability calculation to a system, called simple system. ETAP is a comprehensive analysis software system for power electrical analysis and power management. Electrical analysis calculation software and can for the power generation, transmission distribution, and industrial power electrical system planning, design, analysis, calculation and operation, simulations provide comprehensive analysis platform and solutions, ETAP is analysis software and real-time online control in calculation of integrated corporation in the United States OTI R & D and production of electric power and electric system, smart grid system products. This design we through the ETAP software on a single machine infinite bus system of simulation experiment, through the laboratory measurement of the parameters of the single machine infinite bus system and in the ETAP software on the stability of the system of analysis and testing, also proposed and validated measures to improve the stability of the system.
7.仿真模型调试：
7.1单机无穷大系统极限传输功率：
7.2单机无穷大系统临界切除时间：
通过二分法确定临界切除时间，当系统波形等幅震荡时，为临界稳定。
临界震荡波形：
7.3提高单机无穷大系统稳定性措施：
7.3.1重合闸提系统稳定性
工作过程：如果t0故障，t1切除故障，t2重合闸:瞬时性故障，合闸成功;永久性故障，合闸失败，T3永久性切除故障
将并网断路器分闸，用手机连拍对THLWT-3速度变化进行记录。经计算和网络查证，手机连拍两张图片之间的时间为0.1S（IPhone6）。
3.5发电机组解列
（a）减小发电机励磁至0。
（b）按下THLWT-3微机调速器装置面板上的“停止”键。
（c）当发电机转速减为0时，将THFMDZ-1电力系统综合自动化控制柜面板上的“励磁电源”打到“关”，“原动机电源”打到“关”。
无重合闸：
有重合闸：
7.3.2提高临界切除时间提高系统稳定性：
工作过程：tcr0↑→在相同切除时刻下，减速面积SB越比加速面积大
提高临界切除时间0.7S波形
提高临界切除时间0.9s波形
提高临界切除时间1.3s波形
7.3.3电气制动提高系统稳定性：
工作过程：Pe↑→减速面积SB↑，加速面积SA↓
7.3.4并联电容补偿提高系统稳定性：
8.3模型仿真：
在模型仿真的过程中，我们遇到的第一个问题是，在运用ETAP稳态分析测量临界切除角时，临界切除时间一开始出来的图像短路之后并没有现象，反倒是断开断路器后开始震荡，后来发现是中间母线没有连接进去，导致设置母线三相短路没有效果。在提高稳定性措施的验证过程中，开始我们对重合闸进行验证，在验证过程中一开始取的时间间隔比较小，现象不明显，一直以为是测试过程或者参数设置有问题，后来试着增大时间间隔，得到了预期的效果。之后在验证并联电容补偿时，一开始选器件选了一个普通电容然后接地，然后发现出来的图像不正确而且不能设置参数，经过和其他同学的讨论，发现是由于器件选择错误，电容应该选择接地电容而不是普通电容，之后换上接地电容后，测试得以成功完成。
3.6参数测量表格：
4.仿真参数计算：
4.1 参数计算：
=
4.2 参数计算：
sin
4.3H参数计算：
4.4参数计算表：
5.系统模型搭建：
6.参数输入设置：
6.1发电机参数设置
6.2母线3参数设置
6.3阻抗5.6参数设置
6.4断路器10参数设置
6.5母线6参数设置
6.6母线9参数设置
6.7无穷大系统参数设置
（c）按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“自动”方式，开机默认方式为“自动方式”。
（d）按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪烁，表示发电机组正在启动。当发电机组转速上升到1500rpm时，THLWT-3型微机调速装置面板上的增速灯熄灭，启动完成。
接着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。根据同期表指针的位置，手动调整发电机的频率和电压，直至频率指针和压差指针指向“0”位置。表示频率差和压差接近于“0”，此时相角指针转动缓慢，当相角指针转至中央刻度时，表示相角差为“0”，此时按下断路器QF0的“合闸”按钮。完成手动并网。
对比分析各种措施效果
2.参数测量方案：
2.1功角测量
测量方案：先测出机端电压，电流，功率因数。并将发电机空载运行，测出空载电动势。由相量图算出jXqI，之后由余弦定理算出功角。
2.2发电机转子运动方程中的H、D、Eq、Us等参数（假设D忽略）
测量方案：
（a）由公式（Pm- -Pe）Wn/TJ=dw/dt
（b）选定选“单回”。即断路器QF1和QF3处于“合闸”状态，其他处断路器处于“分闸”状态；
（c）合上断路器QF7，调节自耦调压器的手柄，逐渐增大输出电压，直到接近发电机电压。
（d）投入同期表。将实验台上的“同期表控制”旋钮打到“投入”状态。
（e）选择手动并网方式；
首先选定“同期方式”。将实验台上的“同期方式”旋钮旋到“手动”状态。
测量工具：存储示波器，电压探头，电流探头
1.2单机无穷大系统仿真模型建模
根据测试的参数在ETAP中建立单机无穷大系统仿真模型
1.3单机无穷大系统稳定性分析与测试
仿真确定单机无穷大系统极限传输功率
仿真确定单机无穷大系统临界切除时间
在自动化系统平台上验证仿真结果
1.4提高单机无穷大系统稳定性措施
仿真至少4种验证提高单机无穷大系统稳定性措施的效果
3.仿真参数测量：
3.1发电机组的起励建压，记录Ug、Ig、Eq、I、Us
（a）先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座（两个大四芯插座可通用）。接着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。
（b）将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，实验台上的“原动机启动”光字牌点亮，同时，原动机的风机开始运转，发出“呼呼”的声音。
Ug,Us都可以测出， 可以由实验台直接读取，Pm为原动机驱动电动机的驱动功率，Pm=UI直接求取。通过甩负荷的方法，让电机强制脱网，惯性系统，电机输出机械功率Pm不变，由 以及公式 可以算出H。
（b）并网过程中，功角会不断变化，由示波器观测UG，US之间的相位差，即为功角。记录下不同时刻的功角，绘制功角曲线，通过Excel或者Matlab绘制曲线，求其二次导。然后通过公式（Pm- -Pe）Wn/TJ=dw/dt求出PD，但在实际测量过程中，由于UG的波形比较难以测量，所以未能实现。之后我们小组通过用手机连拍的方式，每0.125s拍摄一张转速的照片，然后再进行求导，通过公式算得PD。
3.3调整功率因数 ，记录有功功率和无功功率
采用手动励磁方式，调节THFMDZ-1电力系统综合自动化实验台上的“手动调压”旋钮，逐步增大励磁，使 。
调节调速器，调整发电机组发出的有功，具体操作：多次按下THLWT-3微机调速装置“+”键，逐步增大发电机有功输出。
3.4进行退网甩负荷实验，记录转速变化
题目：单机无穷大系统仿真
专业班级：电气班
组 号：20 组
组 员：
）
摘要
所谓单机无穷大系统是指一台发电机G经升压变压器T1、线路L、降压变压器T2与无穷大系统S相连或类似形式的系统，它是稳定计算中常用到的一种系统，称作简单系统。ETAP是电力电气分析、电能管理的综合分析软件系统的简称。电气分析计算软件，能为发电、输配电和工业电力电气系统的规划、设计、分析、计算、运行、模拟提供全面的分析平台和解决方案·ETAP是美国OTI集团公司研发生产的电力及电气系统综合计算分析软件和实时在线控制、智能电网系统产品。本次设计我们通过ETAP软件对单机无穷大系统进行仿真实验，通过实验室对单机无穷大系统参数的测量，在ETAP软件中对系统稳定性进行分析和测试，同时提出并验证提高系统稳定性的措施。