成都理工電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、電力系統(tǒng)自動化報(bào)告學(xué)院：核技術(shù)與自動化學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：1班學(xué)號：201202060227姓名：徐茁夫指導(dǎo)老師：羅耀耀完成時(shí)間：2015年7月6日填寫說明1、適用于本科生所有的實(shí)驗(yàn)報(bào)告（印制實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊除外） ；2、專業(yè)填寫為專業(yè)全稱，有專業(yè)方向的用小括號標(biāo)明；3、格式要求： 用A4紙雙面打印（封面雙面打?。┗蛟?A4大小紙上用藍(lán)黑色水筆書寫。 打印排版：正文用宋體小四號，1.5倍行距，頁邊距采取默認(rèn)形式（上下2.54cm,左右2.54cm, 頁眉1.5cm，頁腳1.75cm）。字符間距為默認(rèn)值（縮放100%間距：標(biāo)準(zhǔn)）；頁碼用小五號字 底端居中。 具體要求：題目 （二號黑體居中

2、）； 摘要（“摘要”二字用小二號黑體居中，隔行書寫摘要的文字部分，小 4號宋體）； 關(guān)鍵詞（隔行頂格書寫“關(guān)鍵詞”三字，提煉 3-5 個(gè)關(guān)鍵詞，用分號隔開，小 4號黑體）； 正文部分采用三級標(biāo)題；第1章XX （小二號黑體居中，段前0.5行）1.1 XXXXX小三號黑體XXXXX（段前、段后0.5行）1.1.1 小四號黑體（段前、段后 0.5 行）參考文獻(xiàn) （黑體小二號居中，段前 0.5 行），參考文獻(xiàn)用五號宋體，參照參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則 （GB/T 77142005）。實(shí)驗(yàn)一：典型方式下的同步發(fā)電機(jī)起勵(lì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解同步發(fā)電機(jī)的幾種起勵(lì)方式，并比較它們之間的不同之處。2. 分析不同起勵(lì)

3、方式下同步發(fā)電機(jī)起勵(lì)建壓的條件。、原理說明同步發(fā)電機(jī)的起勵(lì)方式有三種：恒發(fā)電機(jī)電壓Ug方式起勵(lì)、恒勵(lì)磁電流Ie方式起勵(lì)和恒給定電壓UR方式起勵(lì)。其中，除了恒 UR方式起勵(lì)只能在他勵(lì)方式下有效外，其余兩種方式起勵(lì) 都可以分別在他勵(lì)和自并勵(lì)兩種勵(lì)磁方式下進(jìn)行。恒Ug方式起勵(lì)，現(xiàn)代勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通常有“設(shè)定電壓起勵(lì)”和“跟蹤系統(tǒng)電壓起勵(lì)”兩種起 勵(lì)方式。設(shè)定電壓起勵(lì)，是指電壓設(shè)定值由運(yùn)行人員手動設(shè)定，起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定在手動 設(shè)定的給定電壓水平上；跟蹤系統(tǒng)電壓起勵(lì)，是指電壓設(shè)定值自動跟蹤系統(tǒng)電壓，人工不能干預(yù)， 起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定在與系統(tǒng)電壓相同的電壓水平上，有效跟蹤范圍為85%- 115%額定

4、電壓；“跟蹤系統(tǒng)電壓起勵(lì)”方式是發(fā)電機(jī)正常發(fā)電運(yùn)行默認(rèn)的起勵(lì)方式，可以為準(zhǔn)同期并列操作 創(chuàng)造電壓條件，而“設(shè)定電壓起勵(lì)”方式通常用于勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)試試驗(yàn)。恒le方式起勵(lì)，也是一種用于試驗(yàn)的起勵(lì)方式，其設(shè)定值由程序自動設(shè)定，人工不能干預(yù)， 起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)電壓一般為 20%額定電壓左右。恒UR控制電壓）方式只適用于他勵(lì)勵(lì)磁方式，可以做到從零電壓或殘壓開始人工調(diào)節(jié)逐漸 增加勵(lì)磁而升壓，完成起勵(lì)建壓任務(wù)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟常規(guī)勵(lì)磁裝置起勵(lì)建壓在第一章實(shí)驗(yàn)已做過，此處以微機(jī)勵(lì)磁為主。1選定實(shí)驗(yàn)臺上的“勵(lì)磁方式”為“微機(jī)控制”，“勵(lì)磁電源”為“他勵(lì)”，微機(jī)勵(lì)磁裝置菜 單里的“勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式”為“恒 Ug”和“

5、恒Ug預(yù)定值”為400V。參照第一章中的“發(fā)電機(jī)組起勵(lì)建壓”步驟操作。 觀測控制柜上的“發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓”表和“發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流”表的指針擺動。2選定“微機(jī)控制”,“自勵(lì)”,“恒ug”操作步驟同實(shí)驗(yàn)1。3.選定“微機(jī)控制”,“他勵(lì)”,“恒le操作步驟同實(shí)驗(yàn)1。4.選定“微機(jī)控制”,“自勵(lì)”,“恒le ”操作步驟同實(shí)驗(yàn)1。5.選定“微機(jī)控制”,“他勵(lì)”,“恒UF”操作步驟同實(shí)驗(yàn)1。和“恒Ug預(yù)定值”為400V。和“恒le預(yù)定值”為1400mA和“恒le預(yù)定值”為1400mA和“恒UR預(yù)定值”為5000mV四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1比較起勵(lì)時(shí)，自并勵(lì)和他勵(lì)的不同。答：他勵(lì)直流電機(jī)的 勵(lì)磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，

6、而由其他直流電源對勵(lì)磁繞組供電的直流電機(jī)稱為他勵(lì)直流電機(jī)，永磁直流電機(jī)也可看作他勵(lì)直流電機(jī)。并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，作為并勵(lì)電動機(jī)來說，勵(lì)磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵(lì)直流電動機(jī)相同。他勵(lì)直流電動機(jī)起動時(shí)， 必須先保證有磁場（即先通勵(lì)磁電流），而后加電樞電壓。否則在加勵(lì)磁電流之前，電樞中一直為起動電流（或理解為電能只以電樞繞組 中熱量的形式釋放）答：他勵(lì)：一般用于機(jī)端電壓高于400V的發(fā)電機(jī)組。他勵(lì)是指利用外電源對發(fā)電機(jī)進(jìn)行起勵(lì)。自并勵(lì)：一般用于機(jī)端電壓低于或等于400V的發(fā)電機(jī)組。自并勵(lì)，又叫“自并激勵(lì)”，是利用發(fā)電機(jī)定子線圈的殘余電壓通過一定的技術(shù)方法整流后送回

7、其轉(zhuǎn)子線圈，再對定子線圈進(jìn)行相互激勵(lì)使發(fā)電機(jī)電壓在“自激勵(lì)”過程中 不斷升高到設(shè)定值。五、實(shí)驗(yàn)心得滅磁的時(shí)候應(yīng)該注意發(fā)電機(jī)的狀態(tài)，一定不能在并網(wǎng)的狀態(tài)下滅磁實(shí)驗(yàn)二：伏赫限制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解伏赫限制的意義。2 熟悉伏赫限制的工作原理。二、原理說明V/Hz (伏/赫)限制就是限制發(fā)電機(jī)的端電壓與頻率的比值，其目的是防止發(fā)電機(jī)在空載、甩負(fù) 荷和機(jī)組啟動期間，由于電壓升高或頻率降低使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流增大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)鐵芯飽和而引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過熱。已知公式： U=4.44KN1fBS式中：U發(fā)電機(jī)的相電勢；N每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)；KN1繞組系數(shù)；B發(fā)電機(jī)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；S發(fā)電機(jī)鐵芯截面積對于給定的發(fā)電機(jī)

8、，N和S是常數(shù)，令K=4.44NKN1S，貝U U/f =BK根據(jù)整定的最大允許伏赫比Bmax和當(dāng)前頻率f，計(jì)算出當(dāng)前允許的最高電壓 Umax=Bmaxf,將其與當(dāng) 前發(fā)電機(jī)端電壓Ug比較，取兩者中間的最小值作為 Uref進(jìn)行調(diào)節(jié)Uref=min Uref ,Umax調(diào)節(jié)的結(jié) 果必然是發(fā)電機(jī)端電壓 Ug=Uref，即滿足U/f <Bmax達(dá)到伏赫限制的目的。考慮到機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)， 比值U/f 一般不會越限，故伏赫限制器解列運(yùn)行時(shí)投入，并網(wǎng)后退出。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 合上控制柜上的所有電源開關(guān)；然后合上實(shí)驗(yàn)臺上的所有電源開關(guān)。合閘順序：先總開關(guān)，后三相開關(guān)，再單相開關(guān)。選定THLZD-2電

9、力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺面板上的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵(lì)磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機(jī)控制”位置；將“勵(lì)磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵(lì)”位置。 發(fā)電機(jī)組起勵(lì)建壓，使原動機(jī)轉(zhuǎn)速為 1500rmp,發(fā)電機(jī)電壓為420V。 設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置的“伏赫限制系數(shù)”為“8595”。 按下THLWL-3微機(jī)調(diào)速裝置上的“ + ” 鍵或“”鍵，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組頻率下降至45 Hz，每間隔1Hz記錄發(fā)電機(jī)電壓，直到伏赫限制燈亮(伏赫限制動作)，記錄此時(shí)的發(fā)電機(jī)電壓和頻 率。記錄相關(guān)數(shù)據(jù)在表3-2-5-1中。表 3-2-5-1發(fā)電機(jī)頻率f (Hz) 50494847機(jī)端電壓 Ug(V)419.6 416.6416.3

10、 415.7發(fā)電機(jī)組停機(jī)。四、實(shí)驗(yàn)心得這次實(shí)驗(yàn)讓我們掌握了伏赫限制的作用和原理，通過伏赫限制防止發(fā)電機(jī)在空載、 甩負(fù)荷和機(jī)組啟動期間，由于電壓升高或頻率降低使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流增大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)鐵芯飽和引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過熱。這能有效快速保護(hù)電機(jī)及機(jī)組的正常運(yùn)行，但理解理論有點(diǎn)復(fù)雜，需要通過實(shí)驗(yàn)來理解，但也要認(rèn)真實(shí)驗(yàn)三：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制方式及其相互切換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的幾種控制方式及其各自特點(diǎn)。2. 通過實(shí)驗(yàn)理解勵(lì)磁調(diào)節(jié)器無擾動切換的重要性。二、原理說明勵(lì)磁調(diào)節(jié)器具有四種控制方式：恒發(fā)電機(jī)電壓 Ug,恒勵(lì)磁電流le,恒給定電壓UR和 恒無功Q。其中，恒UR為開環(huán)控制，而恒Ug，恒l

11、e和恒Q三種控制方式均采用PID控 制，PID控制原理框圖如圖2-3-1所示，系統(tǒng)由PID控制器和被控對象組成，PID算 法可表示為：e(t) = r(t) -c(t)2-3-1u(t) = KPe(t) + 1/TI / e(t)dt +TD de(t)/ dt2-3-2其中：u(t)調(diào)節(jié)計(jì)算的輸出；KP比例增益；TI 積分常數(shù)；TD微分常數(shù)。因上述算法用于連續(xù)模擬控制,而此處采用采樣控制,故對上述兩個(gè)方程離散化,當(dāng) 采樣周期 T 很小時(shí),用一階差分代替一階微分,用累加代替積分,則第 n 次采樣的調(diào) 節(jié)量為：u(n) = KPe(n) +T /TI 藝e(i) + TD /Te(n) - e

12、(n -1) + u02-3-3式中：u0偏差為0時(shí)的初值。則第n-1次米樣的調(diào)節(jié)量為：u(n -1) = KPe(n -1) +T /TI 藝 e(i) + TD /T&n -1) - e(n - 2)+ u02-3-4聲式2-3-J和2-3-4式相減，得増就型PD算法，表示臉如)二 “3卜 ”0?-1)二_ n _23»KP)- e(fi 1)+K風(fēng)D+Kd2e(w -1)4 e(w - 2)式中：Kf比例系數(shù)；Ki-積分系數(shù)Kj -Kp:&r徹分系數(shù).2T每種控制方式對應(yīng)一套PID參數(shù)(KP KI和KD)，可根據(jù)要求設(shè)置，設(shè)置原則：比例 系數(shù)加大，系統(tǒng)響應(yīng)速度快

13、，減小誤差，偏大，振蕩次數(shù)變多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長，太大， 系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定；積分系數(shù)加大，可提高系統(tǒng)的無差度，偏大，振蕩次數(shù)變多；微分 系數(shù)加大，可使超調(diào)量減少，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間加長。 為了保證各控制方式間能無擾動的切換，本裝置采用了增量型PID算法。三、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備以下內(nèi)容均由THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置完成，勵(lì)磁采用“它勵(lì)”；系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組間的 線路采用雙回線。具體操作如下：(1) 合上控制柜上的所有電源開關(guān)；然后合上實(shí)驗(yàn)臺上的所有電源開關(guān)。合閘順序：先總開關(guān)，后三相開關(guān)，再單相開關(guān)。(2) 選定實(shí)驗(yàn)臺面板上的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵(lì)磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機(jī) 控制”位置；將“

14、勵(lì)磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵(lì)”位置。使實(shí)驗(yàn)臺上的線路開關(guān)QF1, QF3, QF2, QF6, QF7和QF4處于“合閘”狀態(tài)， QF5處于“分閘”狀態(tài)。1. 恒Ug方式設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置的“勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式”為“恒 Ug”，具體操作如下：進(jìn) 入主菜單，選定“系統(tǒng)設(shè)置”，接著按下“確認(rèn)”鍵，進(jìn)入子菜單，然后不斷按下“” 鍵，翻頁找到子菜單“勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式”，再次按下“確認(rèn)”鍵。最后按下“+”鍵， 選擇“恒Ug”方式。 設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置的“恒Ug預(yù)定值”為“400V”，具體操作同上。 發(fā)電機(jī)組起勵(lì)建壓（操作見第一章），使原動機(jī)轉(zhuǎn)速為 1500rmp,發(fā)電機(jī)電壓為額 定電壓40

15、0V。 發(fā)電機(jī)組不并網(wǎng)，通過調(diào)節(jié)原動機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的頻率，頻率變化在 45Hz55Hz之間，頻率數(shù)值可從THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置讀取。具體操作：按下 THLWT-3微機(jī)調(diào)速裝置面板上的“ + ”鍵或“”鍵來調(diào)節(jié)原動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 從THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置讀取發(fā)電機(jī)電壓、 勵(lì)磁電流和給定電壓的數(shù)值并記錄到 表表 3-2-3-1序號發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)低電壓勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓fg ( HZ )Ug (V)II (A)Ug (V)147.0400.41.3473.98248.0401.61.2974.04349.0400.61.2414.10450.0400.21.1884.16551.0399

16、.91.134.23652.0399.51.0954.28753.0400.21.0604.332. 恒Ie方式設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置的“勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式”為“恒le”，具體操作同恒Ug方式實(shí)驗(yàn)步驟 設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置的“恒le預(yù)定值”為“ 1400mA”，具體操作同恒Ug方式實(shí)驗(yàn)步驟 。重復(fù)恒Ug方式實(shí)驗(yàn)步驟、，從THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置讀取發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁電流和給定電壓的數(shù)值并記錄于表3-2-3-2中表 3-2-3-2序發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)電壓勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓號fg (Hz)Ug (V)Ie (A)Ue (V)147.0401.11.3933.88248.0411.51.38

17、63.89349.0420.81.3833.89450.0428.61.3293.89551.0437.11.3843.88652.0445.81.3813.88753.0455.61.3993.883. 恒UR方式 設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置的“勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式”為“恒UR” ,具體操作同恒Ug方 式實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置的“恒UR預(yù)定值”為“ 4760mV”，具體操作同恒 Ug方式實(shí)驗(yàn)步驟。 重復(fù)恒Ug方式實(shí)驗(yàn)步驟、，從THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置讀取發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì) 磁電流和給定電壓的數(shù)值并記錄于表 3-2-3-3中。4. 恒Q方式 重復(fù)恒Ug方式實(shí)驗(yàn)步驟 、和。(2) 發(fā)電

18、機(jī)組與系統(tǒng)并網(wǎng)。(具體操作見實(shí)驗(yàn)一)(3) 并網(wǎng)后，通過調(diào)節(jié)調(diào)速裝置使發(fā)電機(jī)組發(fā)出一定的有功，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁或系統(tǒng)電壓使發(fā)電機(jī)組發(fā)出一定的無功。要求保證發(fā)電機(jī)功率因數(shù)為0.8。具體操作如下：按下THLWT-3微機(jī)調(diào)速裝置面板上的“ + ”鍵或“”鍵來增大或減小有功功率；降低15kVA自耦調(diào)壓器的電壓，使發(fā)電機(jī)發(fā)出一定的無功功率。（4）選擇“恒Q”方式，具體操作如下：按下THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置面板上的“恒 Q”鍵。（注：并網(wǎng)前按下“恒Q”鍵是非法操作，裝置將視該操作為無效操作。） 改變系統(tǒng)電壓，從THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置讀取發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁電流、給定電壓 和無功功率數(shù)值并記錄于表3-2-3-

19、4中。序發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)電壓勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓號fg( Hz)Ug（ V）Ie (A)Ue (V)147.0277.20.7124.75248.0282.60. 7154.75349.0289.70.7174.75450.0296.80.7184.75551.0300. 90.7144.75652.0306.70.7154.75753.0312.40.7104.75表 3-2-34序號系統(tǒng)電發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電勵(lì)磁電有功功率無功功率壓電壓Ug電流lg流壓P (kW)Q (kVar)Us (V)(V)(A)Ie (A)UR (V)1380406.61.0011.54544.200.5620.4602

20、370393.61.0341.44142. 250.5670.4463360384.81.0771.39241.320.5850.4374350376.71.0761.35640.520.5750.4465390413.80.9841.55244.350.5650.4446400420.90.9981.60345.370.5750.4507410425.50.9951.61045.400.5790.420注：四種控制方式相互切換時(shí)，切換前后運(yùn)行工作點(diǎn)應(yīng)重合5. 負(fù)荷調(diào)節(jié)設(shè)置子菜單“勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式”為“恒 Ug ”方式，操作參照恒Ug方式實(shí)驗(yàn)步驟 將系統(tǒng)電壓調(diào)到300V (調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器到300V)，發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)，具體操作參照 第一章。 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功和無功到額定值，即：P=2kW,Q=1.5kVar。調(diào)節(jié)有功，即按下 THLWT-3微機(jī)調(diào)速裝置面板上的“ + ”鍵或“”鍵來增大或減小有功功率；調(diào)節(jié)無 功，即按下THLWL-3微