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文檔簡介
1、THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺簡 介概 述THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺是一套集多種功能于一體的綜合型實驗裝置,展示了現(xiàn)代電能發(fā)出和輸送全過程的工作原理。這套實驗裝置由THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺(簡稱“實驗臺”)、THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜(簡稱“控制柜”)、無窮大系統(tǒng)和發(fā)電機組和三相可調負載箱等組成。一、THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺實驗臺包括以下單元:1.輸電線路單元:采用雙回路輸電線路, 每回輸電線路分兩段, 并設置有中間開關站, 可以構成四種不同的聯(lián)絡阻抗。輸電線路的具體結構如下圖所示:輸電線路分“可控線路”和“不可控線路”,在
2、線路XL4上可設置故障,該線路為“可控線路”,其他線路不能設置故障,為“不可控線路”?!安豢煽鼐€路”的操作操作“不可控線路”上的斷路器的“合閘”或“分閘”按鈕,可投入或切除線路。按下 “合閘”按鈕,紅色按鈕指示燈亮, 表示線路接通;按下“分閘”按鈕,綠色按鈕指示燈亮, 表示線路斷開?!翱煽鼐€路”的操作在“可控線路”上預設有短路點,并在該線路上裝有“微機線路保護裝置”,可實現(xiàn)過流保護,并具備自動重合閘,通過控制 QF4和QF6來實現(xiàn)。QF4和QF6上的兩組指示燈亮 或滅分別代表 QF4和QF6的A相、B相和C相的三個單相開關的合或分狀態(tài)。為了實現(xiàn)非全相運行和分相切除故障,QF4和QF6的分、合控
3、制與“不可控線路”上斷路器操作不同,區(qū)別如下:正常工作時,按下 QF4合閘按鈕,三個單相指示燈亮,而QF4紅色合閘按鈕燈不亮,手動分閘或微機線路保護裝置動作三相全跳時,綠色分閘指示燈亮,三個單相指示燈全滅; 當保護裝置跳開故障相時,故障相的指示燈滅。中間開關站的操作中間開關站是為了提高暫態(tài)穩(wěn)定性而設計的。不設中間開關站時,如果雙回路中有一回路發(fā) 生嚴重故障,則整條線路將被切除,線路的總阻抗將增大一倍,這對暫態(tài)穩(wěn)定是很不利的。設置了中間開關站,即通過開關 QF5的投入,在距離發(fā)電機側線路全長的 1/3處,將 雙回路并聯(lián)起來,XL4上發(fā)生短路,保護將 QF4和QF6切除,線路總阻抗也只增大 2/3
4、, 與無中間開關站相比,這將提高暫態(tài)穩(wěn)定性。中間開關站線路的操作同“不可控線路”。(4)短路故障的設置實驗臺面板右下方有短路類型設置模塊,由短路類型設置按鈕,設置短路持續(xù)時間用的數(shù)顯時間繼電器(量程為 099.99s)和短路投入按鈕組成。可以設置單相對地、兩相對地、 相間短路和三相短路故障。同時,通過實驗臺面板左下方有兩組波形觀測孔,可以觀測故障時的線路電壓和電流波形。以下舉例說明其使用。A相接地短路故障:按下 Sba和Sbo,設置A相接地短路故障;在時間繼電器( “短路 持續(xù)時間設定”)上設置實驗所需的短路持續(xù)時間;然后按下Si (即合上短路投入接觸器):使短路故障投入運行,同時短路持續(xù)時間
5、繼電器開始計時,如果微機線路保護裝置沒有投入工作或保護動作的延時時間比短路持續(xù)時間長,則短路運行經(jīng)過設定的短路持續(xù)時間后,短路投入接觸器斷開,使短路故障退出運行。短路持續(xù)時間繼電器下的清零按鈕作用:短路持續(xù)時間繼電器動作后,故障切除,如果此時按下此按鈕,計時值清零,故障再次投入。Si彈起時,按下該按鈕無效。2 .微機線路保護單元:采用TSL-300/01微機線路保護裝置, 主要實現(xiàn)線路保護和自動 重合閘等功能,配合輸電線路完成穩(wěn)態(tài)非全相運行和暫態(tài)穩(wěn)定等相關實驗項目,使用說明見附錄六。3.控制方式選擇單元:包括發(fā)電機組的運行方式、同期方式和勵磁方式的選擇,可通 過調節(jié)實驗臺面板上的凸輪開關旋鈕來
6、實現(xiàn)不同的控制方式。4 .監(jiān)測儀表單元:采用模擬式儀表,測量信號為交流信號。包括3只交流電壓表、3只交流電流表、2只頻率表、1只三相有功功率表、1只三相無功功率表、1只功率因數(shù)表和 1只同期表。同期表用于監(jiān)測斷路器 QF0兩側的壓差、頻差和相差;除同期表外,其他儀表測量如下電量參數(shù):發(fā)電機定子電壓、電流和頻率;輸電線路發(fā)電機側(送端)和無窮大系統(tǒng)側(受端)的有功功率、無功功率和功率因數(shù);開關站電壓; 無窮大系統(tǒng)側電壓和頻率。調節(jié)電壓表下方的凸輪開關,可實現(xiàn)線電壓顯示值和相電壓顯示值之間的切換;調節(jié)功率表下方凸輪開關, 可實現(xiàn)送端顯示值(包括有功功率、無功功率和功率因數(shù))和受端顯示值(包括有功功
7、率、無功功率和功率因數(shù))之間的切換。各測量儀表的量程和精度等級見表1-1。注:各儀表請不要超量程使用,以免損壞設備。5 .指示單元:包括光字牌指示和并網(wǎng)指示。光字牌指示包括四種指示:原動機啟動、跳閘信號、合閘信號和備用。具體功能如下:“原動機啟動”:打開控制柜上的“原動機電源”,“原動機啟動”光字牌被點亮;“跳閘信號”:微機線路保護裝置發(fā)出斷路器跳閘命令,斷路器跳閘成功后,“跳閘信號”光字牌被點亮;“合閘信號”:微機線路保護裝置發(fā)出重合閘命令,斷路器合閘成功后,“合閘信號”光字牌被點亮;“備用”:升級使用。 并網(wǎng)指示:當并網(wǎng)斷路器 QF0成功合閘后,發(fā)出聲光指示。表1-1序號儀表名稱量程精度1
8、發(fā)電機電壓表0450V (線電壓);0300V (線電壓)1.52發(fā)電機頻率表4555Hz2.53開關站電壓表0 450V1.54A相電流表05A1.55B相電流表05A1.56C相電流表05A1.57有功功率表0 4kW2.58無功功率0 3.6kVar2.59功率因數(shù)超前0.5滯后0.52.510系統(tǒng)頻率表4555Hz2.511系統(tǒng)電壓表0450V (線電壓);0300V (線電壓)1.512同期表頻差:-3+3Hz;壓差:-10+10V2.56 .設置單元:包括合閘時間設置、短路故障類型設置及短路時間設置。合閘時間設置采用數(shù)顯時間繼電器延時來模擬斷路器的合閘時間。延時時間范圍:099.9
9、9s。配合微機準同期裝置使用。短路故障類型設置詳見“ 1.輸電線路單元短路時間設置采用數(shù)顯時間繼電器延時來模擬短路故障持續(xù)時間。延時時間范圍:099.99s。7 .外圍設備接口單元:外設接口分布在實驗臺的兩側,如圖1-1所示,共有15個接口,具體說明如下:實驗臺左側實驗臺右側圖1-1實驗臺外設接口分布示意圖1左側圓孔:備用。2 送端母線接口(左側的黃、綠、紅和黑色強電護套座):分別對應發(fā)電機電壓的 A、B、C和N相,用于引出發(fā)電機電壓信號(僅做同步發(fā)電機特性實驗時用)。3 多機組網(wǎng)接口(左側 19芯航空插座):用于和THLDK-2型電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗平臺 的19芯航空插座的對接。4三芯插座:為其
10、他設備提供單相電源AC220V。5小四芯插座(額定電流 16A):為其他設備提供三相電源AC380V。6 發(fā)電機三相輸入接口(左側大四芯插座,額定電流25A):用于接入發(fā)電機的輸出電壓信號。7右側圓孔1:備用。8右側圓孔2:備用。9-受端母線接口 (右側的黃、綠、紅和黑色強電護套座):對應接入三相可調負載箱 (做 單機帶負載實驗時用)。10-右側19芯航空插座:用于和控制柜的19芯航空插座的對接。11-42芯航空插座:用于和控制柜的42芯航空插座的對接。12系統(tǒng)電源接入口(右側大四芯插座1,額定電流25A):用于接入自耦調壓器的副邊插頭。13-受端母線接口(右側大四芯插座2,額定電流25A):
11、用于接入自耦調壓器的原邊插頭(僅做單機帶負載實驗時,將自耦調壓器作為感性負載用)。14-RJ45 口 :發(fā)電機出口電量采集模塊的通信輸出口,用于和控制柜的左側 RJ45 口對接。15-DB9孔:備用。8.電源單元:包括手動勵磁電源和實驗臺電源手動勵磁電源在實驗臺右下方有一個單相調壓器,該調壓器用于給發(fā)電機手動勵磁提供電源,順時針增大,逆時針減小。實驗臺電源在實驗臺左側有兩個微型斷路器:三相電源(額定電流16A)和單相電源(額定電流10A)。操作時,先合三相總電源,再合單相電源。二、THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜控制柜包括以下單元:1 .測量儀表單元:采用指針式測量儀表,包括 2只直流
12、電壓表、2只直流電流表和1 只交流電壓表??蓽y量如下電量參數(shù): 原動機電樞電壓,原動機電樞電流,發(fā)電機勵磁電壓, 發(fā)電機勵磁電流和單相電源電壓(該電源為隔離電源)。各測量儀表的量程和精度等級見表1-2所示。注:各儀表請不要超量程使用,以免損壞設備。2 .原動機控制單元:包括原動機電源,ZKS-15型調速器和THLWT-3型微機調速裝置。 具體功能如下:3 原動機電源:為 ZKS-15型調速器提供電源。4 ZKS-15型調速器:為原動機提供電樞電壓和勵磁電壓,具有過流保護功能。5 THLWT-3型微機調速裝置:并網(wǎng)前,測量并調節(jié)原動機轉速;并網(wǎng)后,調節(jié)原動機的有功功率輸出,同時測量功角。表1-2
13、序號儀表名稱量程精度1原動機電樞電壓表0 500V1.52原動機電樞電流表010A或015A1.53發(fā)電機勵磁電壓表0 150V1.54發(fā)電機勵磁電流表05A1.55單相電源電壓表(交流)0 450V1.5注:未標注的儀表,測量信號為直流信號6 .發(fā)電機勵磁單元:包括勵磁電源、THLCL-1型常規(guī)勵磁裝置、THLWL-3型微機勵 磁裝置和波形觀測孔。具體功能如下:勵磁電源:為THLCL-1型常規(guī)勵磁裝置和 THLWL-3型微機勵磁裝置功率部分提供 電源。THLCL-1型常規(guī)勵磁裝置:采用 PI調節(jié);具有恒Ug (發(fā)電機電壓),恒壓精度為 0.5%UgN (發(fā)電機額定電壓);具有最小、最大勵磁電
14、流值的限制。THLWL-3型微機勵磁裝置:能夠測量三相電壓, 電流,有功功率,無功功率,頻率, 功率因數(shù),勵磁電壓和勵磁電流等電量參數(shù);具有恒給定電壓Ur、恒勵磁電流Ie、恒發(fā)電機電壓Ug、恒無功Q四種自動調節(jié)功能;具有定子過電壓保護、過勵限制、欠勵限制、伏 赫限制和強勵功能;采用液晶中文菜單操作;具有在線修改控制參數(shù)的功能。(4)波形觀測孔:用于觀測發(fā)電機勵磁回路同步信號波形、6路觸發(fā)脈沖波形和整流輸出波形。7 .準同期單元:包括THLWZ-2型微機準同期裝置。該裝置能實時顯示發(fā)電機和系統(tǒng) 的壓差和頻差;采用液晶中文菜單操作;具有在線整定和修改頻差、壓差允許值和導前時間 等參數(shù)的功能;具有波
15、形觀測孔,可觀察合閘脈沖相對于三角波的位置、發(fā)電機電壓波形、 系統(tǒng)電壓波形和矩形波波形等。8 .外圍設備接口單元:外設接口分布在控制柜的兩側,如圖 1-2所示,共有7個接口,控制柜左側控制柜右側圖1-2控制柜外設接口分布示意圖1-19芯航空插座:用于和實驗臺的右側19芯航空插座的對接。242芯航空插座:用于和實驗臺的42芯航空插座的對接。3、4大四芯插座1、2 (額定電流25A):用于接入自耦調壓器的原邊插頭和實驗臺的 電源插頭,二者可通用。9 轉速信號接口( DB9孔):接原動機的光電編碼器的輸出信號。6內部通信接口(左側 RJ45 口):用于和實驗臺的 RJ45 口對接。7、8右側RJ45
16、 口 1、2:其中一個用于和 THLDK-2型電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗平臺上對應 的通信口對接,另一個備用,二者可通用。10 電源單元:具有三個微型斷路器:總電源:三相電源(額定電流為 40A),實驗臺的電源受其控制;11 三相電源(額定電流為 16A);12 單相電源(額定電流為 10A)。操作順序:首先控制柜上電,上電順序:先總電源,之后三相電源,最后單相電源;其 次實驗臺上電,上電順序:先三相電源,再單相電源。三、無窮大系統(tǒng)所謂無窮大系統(tǒng)可以看作是內阻抗為零,頻率、電壓及其相位都恒定不變的一臺同步發(fā)電機。在本實驗系統(tǒng)中,由于 15kVA自耦調壓器的容量遠大于單臺發(fā)電機組的容量,故由 15kVA自
17、耦調壓器模擬無窮大系統(tǒng)。13 無窮大系統(tǒng)的投入操作:將控制柜“總電源”打到“ OFF”位置。 將自耦調壓器原邊電纜插頭插入控制柜大四芯插座上。將自耦調壓器副邊電纜插頭插入實驗臺系統(tǒng)電源接入口(右側大四芯插座1)上。(4)將自耦調壓器的旋鈕逆時針旋至最小。 控制柜上電:先總電源,再三相電源,最后單相電源;其次實驗臺上電:先三相電 源,再單相電源。(6)按下QF7 “合閘”按鈕,順時針旋至實驗的要求值后,切換顯示系統(tǒng)電壓,如果三相對稱,即完成無窮大電源的投入工作,否則,按下QF7分閘按鈕,檢查自耦調壓器原邊和副邊電壓是否正常。14 無窮大系統(tǒng)的切除操作: 檢查系統(tǒng)與發(fā)電機組是否解列,未解列,禁止切
18、除無窮大電源。按下QF7分閘按鈕 將自耦調壓器的旋鈕逆時針旋至最小。(4)拔下自耦調壓器原邊和副邊插頭。 四、發(fā)電機組和三相可調負載箱1 .發(fā)電機組簡介原動機有兩種:一種為 Z2系列電機,一種為 Z4系列電機,實驗效果相同。Z2 系列直流電動機: PN=2.2kW, Un=220V, nN=1500rpmZ4 系列直流電動機: PN=3kW, Un=400V, nN=1500rpm三相同步發(fā)電機:P n =2kW , COSD =0.8 , Un =400V , nN =1500rpm直流電動機和同步發(fā)電機經(jīng)聯(lián)軸器軟聯(lián)接后,固定在底盤上,機組的底盤裝有四個輪 子和四個螺旋式的支撐腳,構成可移動
19、式機組,方便移動。同時,發(fā)電機組還裝有光電編 碼器,功角測量裝置和其它配套件。2 .三相可調負載箱簡介采用柜式結構,配有腳輪可移動。包括阻性負載和感性負載。阻性負載包括一組 3X 1600Q/0.2A (0.1kW)板式電阻,兩組 3X 800O/0.4A (0.2kW) 板式電阻,一組 3X320 Q/1A (0.5kW)板式電阻和兩組 3X 160Q/2A 1kW 板式電阻,通過 開關投切可調節(jié)阻性負載的大小。感性負載由三個200mH的電感和自耦調壓器構成感性負載,通過開關投切可調節(jié)感性 負載的大小。發(fā)電機組的起動與運轉實驗、實驗目的1 . 了解微機調速裝置的工作原理和掌握其操作方法。2
20、.熟悉發(fā)電機組中原動機(直流電動機)的基本特性。3 .掌握發(fā)電機組起勵建壓,并網(wǎng),解列和停機的操作、原理說明在本實驗平臺中,原動機采用直流電動機模擬工業(yè)現(xiàn)場的汽輪機或水輪機,調速系統(tǒng)用于調整原動機的轉速和輸出的有功功率,勵磁系統(tǒng)用于調整發(fā)電機電壓和輸出的無功功率。圖3-1-1為調速系統(tǒng)的原理結構示意圖,圖3-1-2為勵磁系統(tǒng)的原理結構示意圖。THLWT-ES 微機調速裝置窗型直流電機調速裝置圖3-1-1調速系統(tǒng)原理結構示意圖裝于原動機上的編碼器將轉速信號以脈沖的形式送入THLWT-3型微機調速裝置,該裝置將轉速信號轉換成電壓,和給定電壓一起送入ZKS-15型直流電機調速裝置,采用雙閉環(huán)發(fā)電機出
21、口的三相電壓信號送入電量采集模塊1,三相電流信號經(jīng)電流互感器也送入電量采集模塊1,信號被處理后,計算結果經(jīng) 485通信口送入微機勵磁裝置;發(fā)電機勵磁交流 電流部分信號、直流勵磁電壓信號和直流勵磁電流信號送入電量采集模塊2,信號被處理后,計算結果經(jīng)485通信口送入微機勵磁裝置;微機勵磁裝置根據(jù)計算結果輸出控制電壓,來調節(jié)發(fā)電機勵磁電流。三、實驗內容與步驟1.發(fā)電機組起勵建壓先將實驗臺的電源插頭插入控制柜左側的大四芯插座(兩個大四芯插座可通用)。接著依次打開控制柜的“總電源”、“三相電源”和“單相電源”的電源開關;再打開實驗臺的 “三相電源”和“單相電源”開關。 將控制柜上的“原動機電源”開關旋到
22、“開”的位置,此時,實驗臺上的“原動機 啟動”光字牌點亮,同時,原動機的風機開始運轉,發(fā)出“呼呼”的聲音。 按下THLWT-3型微機調速裝置面板上的“自動 /手動”鍵,選定“自動”方式,開 機默認方式為“自動方式”。(4)按下THLWT-3型微機調速裝置面板上的“啟動”鍵,此時,裝置上的增速燈閃爍, 表示發(fā)電機組正在啟動。當發(fā)電機組轉速上升到1500rpm時,THLWT-3型微機調速裝置面板上的增速燈熄滅,啟動完成。 當發(fā)電機轉速接近或略超過 1500rpm時,可手動調整使轉速為1500rpm,即:按下THLWT-3型微機調速裝置面板上的“自動/手動”鍵,選定“手動”方式,此時“手動”指示燈會
23、被點亮。按下 THLWT-3型微機調速裝置面板上的“ + ”鍵或“”鍵即可調整發(fā)電 機轉速。(6)發(fā)電機起勵建壓有三種方式,可根據(jù)實驗要求選定。一是手動起勵建壓;一是常規(guī) 起勵建壓;一是微機勵磁。發(fā)電機建壓后的值可由用戶設置,此處設定為發(fā)電機額定電壓 400V,具體操作如下:手動起勵建壓1)選定“勵磁調節(jié)方式”和“勵磁電源”。將實驗臺上的“勵磁調節(jié)方式” 旋鈕旋到“手 動調壓”,“勵磁電源”旋鈕旋到“他勵”。2)打開勵磁電源。將控制柜上的“勵磁電源”打到“開”。3)建壓。調節(jié)實驗臺上的“手動調壓”旋鈕,逐漸增大,直到發(fā)電機電壓(線電壓) 達到設定的發(fā)電機電壓。常規(guī)勵磁起勵建壓1)選定“勵磁方式
24、”和“勵磁電源”。將實驗臺上的“勵磁方式”旋鈕旋到“常規(guī)控制”, “勵磁電源”旋鈕旋到“自并勵”或“他勵”。2)重復手動起勵建壓步驟3)勵磁電源為“自并勵”時,需起勵才能使發(fā)電機建壓。先逐漸增大給定,可調節(jié) THLCL-2常規(guī)可控勵磁裝置面板上的“給定輸入”旋鈕,逐漸增大到3.5V左右,按下THLCL-2常規(guī)可控勵磁裝置面板上的“起勵”按鈕然后松開,可以看到控制柜上的“發(fā)電 機勵磁電壓”表和“發(fā)電機勵磁電流“表的指針開始擺動,逐漸增大給定,直到發(fā)電機電壓 達到設定的發(fā)電機電壓。4)勵磁電源為“他勵”時,無需起勵,直接建壓。逐漸增大給定,可調節(jié) THLCL-2 常規(guī)勵磁裝置面板上的“給定輸入”旋
25、鈕,逐漸增大,直到發(fā)電機電壓達到設定的發(fā)電機電壓。微機勵磁起勵建壓1)選定“勵磁方式”和“勵磁電源”。將實驗臺上的“勵磁方式”旋鈕旋到“微機控制”, “勵磁電源”旋鈕旋到“自并勵”或“他勵”。2)檢查THLWL-3微機勵磁裝置顯示菜單的“系統(tǒng)設置”的相關參數(shù)和設置。具體如下:“勵磁調節(jié)方式”設置為實驗要求的方式,此處為“恒Ug”?!昂鉛g預定值”設置為設定的發(fā)電機電壓,此處為發(fā)電機額定電壓。“無功調差系數(shù)”設置為“+0”具體操作見THLWL-3微機勵磁裝置使用說明書。3)按下THLWL-3微機勵磁裝置面板上的“啟動”鍵,發(fā)電機開始起勵建壓,直至 THLWL-3微機勵磁裝置面板上的“增磁”指示燈
26、熄滅,表示起勵建壓完成。2.發(fā)電機組停機減小發(fā)電機勵磁至 0。按下THLWT-3微機調速器裝置面板上的“停止”鍵。 當發(fā)電機轉速減為 0時,將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜面板上的“勵磁 電源”打到“關”,“原動機電源”打到“關”。3 .發(fā)電機組并網(wǎng) 首先投入無窮大系統(tǒng), 具體操作參見第一部分“無窮大系統(tǒng)”,將實驗臺上的“發(fā)電 機運行方式”切至“并網(wǎng)”方式。打開控制柜的“總電源”、“三相電源”和“單相電源”的電源開關;再打開實驗臺的“三相電源”和“單相電源”開關。 發(fā)電機與系統(tǒng)間的線路有“單回”和“雙回”可選。根據(jù)實驗要求選定一種,此處 選“單回”。單回:斷路器 QF1和QF3 (或者
27、QF2、QF4和QF6)處于“合閘”狀態(tài),其他 處斷路器處于“分閘”狀態(tài);雙回:斷路器QF1、QF2、QF3、QF4和QF6處于“合閘”狀態(tài),其他處斷路器處于“分閘”狀態(tài)。 合上斷路器QF7,調節(jié)自耦調壓器的手柄,逐漸增大輸出電壓,直到接近發(fā)電機電 壓。(4)投入同期表。將實驗臺上的“同期表控制”旋鈕打到“投入”狀態(tài)。 發(fā)電機組并網(wǎng)有三種方式, 可根據(jù)實驗要求選定。 一是手動并網(wǎng);一是半自動并網(wǎng); 一是自動并網(wǎng)。為了保證發(fā)電機在并網(wǎng)后不進相運行,并網(wǎng)前應使發(fā)電機的頻率和電壓略大于系統(tǒng)的頻率和電壓。手動并網(wǎng)所謂“手動并網(wǎng)”,就是手動調整頻差和壓差,滿足條件后,手動操作并網(wǎng)斷路器實現(xiàn) 并網(wǎng)。1)選
28、定“同期方式”。將實驗臺上的“同期方式”旋鈕旋到“手動”狀態(tài)。2)觀測同期表的指針旋轉。同期時,以系統(tǒng)為基準,fg fs時同期表的相角指針順時針旋轉,頻率指針轉到“ +”的部分;UgUs時壓差指針轉到“ +”。反之相反。fg和Ug表 示發(fā)電機頻率和電壓;fs和Us表示系統(tǒng)頻率和電壓。根據(jù)同期表指針的位置, 手動調整發(fā)電機的頻率和電壓,直至頻率指針和壓差指針指向“0”位置。表示頻率差和壓差接近于“0”,此時相角指針轉動緩慢,當相角指針轉至中央刻度時,表示相角差為“ 0”,此時按下斷路器 QF0的“合閘”按鈕。完成手動并網(wǎng)。半自動并網(wǎng)所謂“半自動并網(wǎng)”,就是手動調整頻差和壓差至滿足條件后,系統(tǒng)自動
29、操作并網(wǎng)斷路 器實現(xiàn)并網(wǎng)。1)選定“同期方式”。將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺上的“同期方式”旋鈕 旋到“半自動”狀態(tài)。2)檢查THLWZ-2微機準同期裝置的系統(tǒng)設置菜單的“系統(tǒng)設置”的相關參數(shù)和設置。 具體如下:“導前時間”設置為 200ms“允許頻差”設置為 0.3Hz“允許壓差”設置為 2V“自動調頻”設置為“退出”“自動調壓”設置為“退出”“自動合閘”設置為“投入”上述的設置操作可參見附錄八,同時,還需設置合閘時間,即設定 THLZD-2電力系統(tǒng) 綜合自動化實驗臺上的“ QF0合閘時間設定”為 0.11 s0.12s (考慮控制回路繼電器的動作 時間),該時間繼電器的顯示格式
30、為00.00s。如實驗中對上述參數(shù)沒有要求,為了延長設備的壽命,一律按上述設置設定。3)投入微機準同期。按下 THLWZ-2微機準同期裝置面板上的“投入”鍵。4)根據(jù)THLWZ-2微機準同期顯示的值,手動調整頻差和壓差,滿足條件后,自動并 網(wǎng)。自動并網(wǎng)所謂“自動并網(wǎng)”,就是自動調整頻差和壓差,滿足條件后,自動操作并網(wǎng)斷路器,實 現(xiàn)并網(wǎng)。1)選定“同期方式”。將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺上的“同期方式”旋鈕 旋到“自動”狀態(tài)。2)檢查THLWZ-2微機準同期裝置的系統(tǒng)設置內顯示菜單的“系統(tǒng)設置”的相關參數(shù) 和設置。具體如下:“導前時間”設置為 200ms“允許頻差”設置為 0.3Hz
31、“允許壓差”設置為 2V“自動調頻”設置為“投入”“自動調壓”設置為“投入”“自動合閘”設置為“投入”上述設置的操作可參見附錄八,同時,還需設置合閘時間,即設定 THLZD-2電力系統(tǒng) 綜合自動化實驗臺上的“ QF0合閘時間設定”為 0.11 s0.12s (考慮控制回路繼電器的動作 時間),該時間繼電器的顯示格式為00.00s。如實驗中對上述參數(shù)沒有要求,為了延長設備的壽命,一律按上述設置設定。3)投入微機準同期。按下 THLWZ-2微機準同期裝置面板上的“投入”鍵。4)檢查THLWT-3微機調速裝置和 THLWL-3微機勵磁裝置是否處于 “自動”狀態(tài),如 果不是,調整到“自動”狀態(tài),操作可
32、參見THLWT-3微機調速裝置使用說明書和 THLWL-3 微機勵磁裝置使用說明書。5)滿足條件后,并網(wǎng)完成。6)退出同期表。將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺上的“同期表控制”旋鈕打到“退出”狀態(tài)。4 .發(fā)電機組發(fā)出有功和無功功率 調節(jié)勵磁裝置,調整發(fā)電機組發(fā)出的無功,使 Q=0.75kVar, PF=0.8。具體操作: 手動勵磁:調節(jié) THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺上的“手動調壓”旋鈕,逐 步增大勵磁,直到達到要求的無功值。 常規(guī)勵磁:調節(jié) THLCL-2常規(guī)可控勵磁裝置面板上的“給定輸入”旋鈕,逐步增 大給定,直至達到要求的無功值 微機勵磁:多次按下 THLWL-3微機勵磁
33、裝置面板上的“ + ”鍵,逐步增大勵磁, 直至達到要求的無功值。調節(jié)調速器,調整發(fā)電機組發(fā)出的有功,具體操作:多次按下THLWT-3微機調速裝置“ +”鍵,逐步增大發(fā)電機有功輸出,使 P=1kW。5 .發(fā)電機組解列 將發(fā)電機組輸出的有功和無功減為0。具體操作:多次按下THLWT-3微機調速裝置“”鍵,逐步減少發(fā)電機有功輸出,直至有功接近0。 調節(jié)勵磁,減小無功。多次按下THLWL-3微機勵磁裝置面板上的“”鍵,逐步減少發(fā)電機無功輸出,直至無功接近于0。備注:在調整過程中,注意不要讓發(fā)電機進相。按下THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺上的斷路器QF0的“分閘”按鈕,將發(fā)電機組和系統(tǒng)解列。然后發(fā)
34、電機停機,具體參照實驗內容“2.發(fā)電機組停機”。6 .發(fā)電機組組網(wǎng)運行該功能是配合THLDK-2電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗臺而設定的。將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺上的“發(fā)電機運行方式”切至“聯(lián)網(wǎng)”方 式。 將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺左側的電纜插頭接入THLDK-2電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗臺。重復實驗1發(fā)電機組起勵建壓步驟。(4)采用手動并網(wǎng)方式,將發(fā)電機組并入THLDK-2電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗臺上的電力網(wǎng)。具體操作參見THLDK-2電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗指導書。四、實驗報告1 .簡述發(fā)電機組起勵建壓,并網(wǎng),解列和停機的操作步驟。2 .為什么發(fā)電機組送出有功和無功時,先送無功?3 .為什么要求發(fā)電
35、機組輸出的有功和無功為0時才能解列?手動準同期并網(wǎng)實驗、實驗目的1 .加深理解同步發(fā)電機準同期并列運行原理,掌握準同期并列條件。2 .掌握手動準同期的概念及并網(wǎng)操作方法,準同期并列裝置的分類和功能。3 .熟悉同步發(fā)電機手動準同期并列過程、原理說明在滿足并列條件的情況下,只要控制得當,采用準同期并列方法可使沖擊電流很小且對電網(wǎng)擾動甚微,故準同期并列方式是電力系統(tǒng)運行中的主要并列方式。準同期并列要求在合閘前通過調整待并發(fā)電機組的電壓和轉速,當滿足電壓幅值和頻率條件后,根據(jù)“恒定越前時間原理”,由運行操作人員手動或由準同期控制器自動選擇合適時機發(fā)出合閘命令,這種并列操作的合閘沖擊電流一般很小,并且機
36、組投入電力系統(tǒng)后能被迅速拉入同步。依并列操作的自動化程度, 又可分為手動準同期、 半自動準同期和全自動準同期三種方 式。正弦整步電壓是不同頻率的兩正弦電壓之差,其幅值作周期性的正弦規(guī)律變化。它能反映發(fā)電機組與系統(tǒng)間的同步情況,如頻率差、相角差以及電壓幅值差。 線性整步電壓反映的是不同頻率的兩方波電壓間相角差的變化規(guī)律,其波形為三角波。它能反映電機組與系統(tǒng)間的頻率差和相角差,并且不受電壓幅值差的影響,因此得到廣泛應用。手動準同期并列,應在正弦整步電壓的最低點(相同點)時合閘,考慮到斷路器的固有合閘時間,實際發(fā)出合閘命令的時刻應提前一個相應的時間或角度。自動準同期并列,通常采用恒定越前時間原理工作
37、,這個越前時間可按斷路器的合閘時間整定。準同期控制裝置根據(jù)給定的允許壓差和允許頻差,不斷地檢測準同期條件是否滿足,在不滿足要求時,閉鎖合閘并且發(fā)出均壓、均頻控制脈沖。當所有條件均滿足時,在整定的越前時間送出合閘脈沖。 三、實驗內容與步驟選定實驗臺面板上的旋鈕開關的位置:將“勵磁方式”旋鈕開關打到“微機勵磁”位置;將“勵磁電源”旋鈕開關打到“他勵”位置;將“同期方式”旋鈕開關打到“手動”位置。微機勵磁裝置設置為“恒 Ug”控制方式。 g1 .發(fā)電機組起勵建壓,使 n=1485 rpm; Ug=390V。(操作步驟見第一章)將自耦調壓器的旋鈕逆時針旋至最小。按下QF7合閘按鈕,觀察實驗臺上系統(tǒng)電壓
38、表,順時針旋轉旋鈕至顯示線電壓400V,然后按下 QF1和QF3合閘按鈕。2 .在手動準同期方式下,發(fā)電機組的并列運行操作在這種情況下,要滿足并列條件,需要手動調節(jié)發(fā)電機電壓、頻率,直至電壓差、頻差 在允許范圍內,相角差在零度前某一合適位置時,手動操作合閘按鈕進行合閘。將實驗臺上的“同期表控制”旋鈕打到“投入”狀態(tài)。投入模擬同期表。觀察模擬 式同期表中,頻差和壓差指針的偏轉方向和偏轉角度,以及和相角差指針的旋轉方向。 按下微機調速裝置上的“ + ”鍵進行增頻,同期表的頻差指針接近于零;此時同期 表的壓差指針也應接近于零,否則,調節(jié)微機勵磁裝置。觀察整步表上指針位置,當相角差指針旋轉至接近0度位
39、置時(此時相差也滿足條件),手動按下 QF0合閘,合閘成功后,并網(wǎng)指示燈閃爍蜂鳴。觀察并記錄合閘時的沖擊 電流將并網(wǎng)前的初始條件調整為:發(fā)電機端電壓為410V, n=1515 rpm,重復以上實驗,注意觀察各種實驗現(xiàn)象。3 .在手動準同期方式下,偏離準同期并列條件,發(fā)電機組的并列運行操作本實驗分別在單獨一種并列條件不滿足的情況下合閘,記錄功率表沖擊情況; 電壓差、相角差條件滿足,頻率差不滿足,在fgfs和fgVfs時手動合閘,觀察并記錄實驗臺上有功功率表 P和無功功率表 Q指針偏轉方向及偏轉角度大小,分別填入表3-3-5-1 ;注意:頻率差不要大于 0.5Hz。 頻率差、相角差條件滿足,電壓差
40、不滿足,VgVs和VgVs時手動合閘,觀察并記錄實驗臺上有功功率表 P和無功功率表 Q指針偏轉方向及偏轉角度大小,分別填入表 3-3-5-1;注意:電壓差不要大于額定電壓的10%。頻率差、電壓差條件滿足,相角差不滿足,順時針旋轉和逆時針旋轉時手動合閘, 觀察并記錄實驗臺上有功功率表P和無功功率表Q指針偏轉方向及偏轉角度大小,分別填入表3-3-5-1。注意:相角差不要大于30。表3-3-5-1偏離準同期并列條件并網(wǎng)操作時,發(fā)電機組的功率方向變化表狀態(tài) 參數(shù),fg fsfg V fsVg VsV g V Vs順時針逆時針P (kW)Q (kVar)(4)發(fā)電機組的解列和停機。(見第一章)四、實驗報
41、告1 .根據(jù)實驗步驟,詳細分析手動準同期并列過程。2 .根據(jù)實驗數(shù)據(jù),比較滿足同期并列條件與偏離準同期并列條件合閘時,對發(fā)電機組 和系統(tǒng)并列時的影響。半自動準同期并網(wǎng)實驗一、實驗目的1 .加深理解同步發(fā)電機準同期并列原理,掌握準同期并列條件。2 .掌握半自動準同期裝置的工作原理及使用方法。3 .熟悉同步發(fā)電機半自動準同期并列過程。二、原理說明為了使待并發(fā)電機組滿足并列條件,完成并列自動化的任務,自動準同期裝置需要滿足以下基本技術要求:1 .在頻差及電壓差均滿足要求時,自動準同期裝置應在恒定越前時間瞬間發(fā)出合閘信 號,使斷路器在 定=0時閉合。2 .在頻差或電壓差有任一滿足要求時,或都不滿足要求
42、時,雖然恒定越前時間到達,自動準同期裝置不發(fā)出合閘信號3 .在完成上述兩項基本技術要求后,自動準同期裝置要具有均壓和均頻的功能。如果 頻差滿足要求,是發(fā)電機的轉速引起的,此時自動準同期裝置要發(fā)出均頻脈沖,改變發(fā)電機組的轉速。如果電壓差不滿足要求,是發(fā)電機的勵磁電流引起的,此時自動準同期裝置要發(fā)出均壓脈沖,改變發(fā)電機的勵磁電流的大小。同步發(fā)電機的自動準同期裝置按自動化程度可分為:半自動準同期并列裝置和自動準同期并列裝置。半自動準同期并列裝置沒有頻差調節(jié)和壓差調節(jié)功能。并列時,待并發(fā)電機的頻率和電壓由運行人員監(jiān)視和調整,當頻率和電壓都滿足并列條件時,并列裝置就在合適的時間發(fā)出合閘信號。它與手動并列
43、的區(qū)別僅僅是合閘信號由該裝置經(jīng)判斷后自動發(fā)出,而不是由運行人員手動發(fā)出。 三、實驗內容與步驟選定實驗臺面板上的旋鈕開關的位置:將“勵磁方式”旋鈕開關打到“微機勵磁”位置;將“勵磁電源”旋鈕開關打到“他勵”位置;將“同期方式”旋鈕開關打到“半自動”位置。微機勵磁裝置設置為“恒 Ug”控制方式;“手動”方式。1 .發(fā)電機組起勵建壓,使 n=1480rpm ; Ug=400V。(操作步驟見第一章)2 .查看微機準同期的各整定項是否為附錄八中表4-8-2的設置(出廠設置)。如果不符,則進行相關修改。然后,修改準同期裝置中的整定項:“自動調頻”:退出?!白詣诱{壓”:退出。“自動合閘”:投入。注:QF0合
44、閘時間整定繼電器設置為 td- (4060ms)。td為微機準同期裝置的導前時間 設置,出廠設置為 100ms,所以時間繼電器設置為 4060ms3 .在半自動準同期方式下,發(fā)電機組的并列運行操作在這種情況下,要滿足并列條件,需要手動調節(jié)發(fā)電機電壓、頻率,直至電壓差、頻差 在允許范圍內,相角差在零度前某一合適位置時,微機準同期裝置控制合閘按鈕進行合閘。觀察微機準同期裝置壓差閉鎖和升壓和降壓指示燈的變化情況。升壓指示燈亮,相 應操作微機勵磁裝置上的“ 十 ”鍵進行升壓,直至“壓差閉鎖”燈熄滅;降壓指示燈亮,相 應操作微機勵磁裝置上的”鍵進行降壓,直至“壓差閉鎖”燈熄滅。此調節(jié)過程中,觀 察并記錄
45、觀察并記錄壓差減小過程中,模擬式同期表中,電壓平衡表指針的偏轉方向和偏轉角度的大小的變化情況。 觀察微機準同期裝置頻差閉鎖和加速和減速指示燈的變化情況。加速指示燈亮,相 應操作微機調速裝置上的“ + ”鍵進行增頻,直至“頻差閉鎖”燈熄滅;減速指示燈亮,相 應操作微機勵磁裝置的“-”鍵進行減頻,直至“頻差閉鎖”燈熄滅。此調節(jié)過程中,觀察 并記錄觀察并記錄頻差減小過程中,模擬式同期表中,頻差平衡表指針的偏轉方向和偏轉角度的大小的變化,以及相位差指針旋轉方向及旋轉速度情況?!皦翰铋]鎖”和“頻差閉鎖”燈熄滅,表示壓差、頻差均滿足條件,微機裝置自動 判斷相差也滿足條件時,發(fā)出 QF0合閘命令,QF0合閘
46、成功后,并網(wǎng)指示燈閃爍蜂鳴。觀 察并記錄合閘時的沖擊電流。將并網(wǎng)前的初始條件調整為:發(fā)電機端電壓為410V, n=1515 rpm,重復以上實驗,注意觀察各種實驗現(xiàn)象。(4)發(fā)電機組的解列和停機。(見第一章)四、實驗報告1 .根據(jù)實驗步驟,詳細分析半自動準同期并列過程。2 .通過實驗過程,分析半自動準同期與手動準同期的異同點自動準同期并網(wǎng)實驗、實驗目的1 .加深理解同步發(fā)電機準同期并列原理,掌握準同期并列條件。2 .掌握自動準同期裝置的工作原理及使用方法。3 .熟悉同步發(fā)電機準同期并列過程。、原理說明圖3-3-7-1自動準同期并列裝置的原理框圖自動準同期并列裝置設置與半自動準同期并列裝置相比,
47、增加了頻差調節(jié)和壓差調節(jié)功能,自動化程度大大提高。微機準同期裝置的均頻調節(jié)功能,主要實現(xiàn)滑差方向的檢測以及調整脈沖展寬,向發(fā)電機組的調速機構發(fā)出準確的調速信號,使發(fā)電機組與系統(tǒng)間盡快滿足允許并列的要求。微機準同期裝置的均壓調節(jié)功能,主要實現(xiàn)壓差方向的檢測以及調整脈沖展寬,向發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)發(fā)出準確的調壓信號,使發(fā)電機組與系統(tǒng)間盡快滿足允許并列的要求。此過程中要考慮勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù),電壓升降平穩(wěn)后,再進行一次均壓控制,以使壓差達到較小的數(shù)值,更有利于平穩(wěn)地進行并列。 三、實驗內容與步驟選定實驗臺上面板的旋鈕開關的位置:將“勵磁方式”旋鈕開關打到“微機勵磁”位置;將“勵磁電源”旋鈕開關打到“他勵
48、”位置;將“同期方式”旋鈕開關打到“自動”位置。微機勵磁裝置設置為“恒 Ug”控制方式;“自動”方式。1 .發(fā)電機組起勵建壓,使 n=1480rpm ; Ug=400V。(操作步驟見第一章)2 .查看微機準同期各整定項是否為附錄八中表4-8-2的設置(出廠設置)。如果不符,則進行相關修改。然后,修改準同期裝置中的整定項:“自動調頻”:投入;“自動調壓”:投入?!白詣雍祥l”:投入。3 .在自動準同期方式下,發(fā)電機組的并列運行操作在這種情況下,要滿足并列條件,需要微機準同期裝置自動控制微機調速裝置和微機勵 磁裝置,調節(jié)發(fā)電機電壓、頻率,直至電壓差、頻差在允許范圍內,相角差在零度前某一合 適位置時,
49、微機準同期裝置控制合閘按鈕進行合閘。 微機準同期裝置的其他整定項(導前時間整定、允許頻差、允許壓差)分別按表3-3-7-1 , 3-3-7-2, 3-3-7-3 修改。注:QF0合閘時間整定繼電器設置為td- (4060ms)。td為微機準同期裝置的導前時間設置。微機準同期裝置各整定項的設置方法可參考附錄四(微機準同期裝置使用說明)、實驗三(壓差、頻差和相差閉鎖與整定)等實驗內容。Ug=410V , n=1515操作微機勵磁裝置上的增、減速鍵和微機勵磁裝置升、降壓鍵,rpm,待電機穩(wěn)定后,按下微機準同期裝置投入鍵。觀察微機準同期裝置當“升速”或“降速”命令指示燈亮時,微機調速裝置上有什么反 應
50、;當“升壓”或“降壓”命令指示燈亮時,微機勵磁調節(jié)裝置上有什么反應。微機準同期裝置“升壓”、“降壓”、“增速”、“減速”命令指示燈亮時,觀察本記錄旋轉燈光整步表燈光的旋轉方向、旋轉速度,以及發(fā)出命令時對應的燈光的位置。微機準同期裝置壓差、頻差、相差閉鎖與“升壓”、“降壓”、“增速”、“減速”燈的對應點亮關系,以及與旋轉燈光整步表燈光的位置。注:當一次合閘過程完畢,微機準同期裝置會自動解除合閘命令,避免二次合閘。此時若要再進行微機準同期并網(wǎng),須按下“復位”按鈕。表3-3-7-1 微機準同期裝置導前時間整定值與并網(wǎng)沖擊電流的關系導前時間設置td (s)0.10.30.5沖擊電流Im (A)表3-3
51、-7-2微機準同期裝置允許頻差與并網(wǎng)沖擊電流的關系允許頻差fd (Hz)0.30.20.1沖擊電流Im (A)表3-3-7-3微機準同期裝置允許壓差與并網(wǎng)沖擊電流的關系允許壓差Ud (V)531沖擊電流Im (A)4 .發(fā)電機組的解列和停機。(見第一章)四、實驗報告1 .根據(jù)實驗內容分析自動準同期的工作原理及過程。2 .分析以下參數(shù)改變對自動準同期并列的影響:導前時間、允許頻差和允許壓差。3 .通過實驗,分析自動準同期、半自動準同期與手動準同期的異同點。單機-無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方式實驗、實驗目的1 .熟悉遠距離輸電的線路基本結構和參數(shù)的測試方法。2 .掌握對稱穩(wěn)定工況下,輸電系統(tǒng)的各種運行狀態(tài)
52、與運行參數(shù)的數(shù)值變化范圍。3.掌握輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不對稱運行的條件、參數(shù)和不對稱運行對發(fā)電機的影響等。、原理說明單機-無窮大系統(tǒng)模型, 是簡單電力系統(tǒng)分析的最基本,最主要的研究對象。 本實驗平臺建立的是一種物理模型,如下圖3-4-1所示。圖3-4-1單機一無窮大系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)開關無究大系第發(fā)電機組的原動機采用國標直流電動機模擬,但其特性與電廠的大型原動機并不相似。發(fā)電機組并網(wǎng)運行后, 輸出有功功率的大小可以通過調節(jié)直流電動機的電樞電壓來調節(jié)(具體操作必須嚴格按照調速器的正確安全操作步驟進行!可參考微機調速裝置基本操作實驗)。發(fā)電機組的三相同步發(fā)電機采用的是工業(yè)現(xiàn)場標準的小型發(fā)電機,參數(shù)與大型同步發(fā)
53、電機不相似,但可將其看作一種具有特殊參數(shù)的電力系統(tǒng)發(fā)電機。實驗平臺給發(fā)電機提供了三種典型的勵磁系統(tǒng):手動勵磁、常規(guī)勵磁和微機勵磁系統(tǒng),可以通過實驗臺的轉換開關切換(具體操作必須嚴格按照勵磁調節(jié)裝置的正確安全操作步驟 進行!可參考微機勵磁裝置基本操作實驗)。實驗平臺的輸電線路是用多個接成鏈型的電抗線圈來模擬,其電抗值滿足相似條件?!盁o窮大系統(tǒng)”采用大功率三相自耦調壓器, 三相自耦調壓器的容量遠大于發(fā)電機的容量,可近似看作無窮大電源,并且通過調壓器可以方便的模擬系統(tǒng)電壓的波動。實驗平臺提供的測量儀表可以方便的測量(電壓,電流,功率,功率因數(shù),頻率)并可 通過切換開關顯示受端和送端的P, Q, co
54、s。發(fā)電機組裝設了功角測量裝置,通過頻閃燈可以直觀,清晰的觀測功角(使用前請仔細閱讀附錄一 “功角指示裝置原理說明”,注:由于功角指示的指針相對于頻閃燈的發(fā)光靜止,但實際是在高速運轉,切勿用手觸摸?。€可通過微機調速裝置測來測量功角。 三、實驗內容與步驟開電源前,調整實驗臺上的切換開關的位置,確保三個電壓指示為同一相電壓或線電壓;發(fā)電機運行方式為并網(wǎng)運行;發(fā)電機勵磁方式為常規(guī)勵磁,他勵;并網(wǎng)方式選擇手動同期。1 .單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗發(fā)電機組自動準同期并網(wǎng)操作輸電線路選擇XL2和XL4 (即QF2和QF4合閘),系統(tǒng)側電壓 Us=300V,發(fā)電機組啟 機,建壓,通過可控線路單回路并網(wǎng)輸電。 調節(jié)調速裝置的增、減速鍵,調整發(fā)電機有功功率;調節(jié)常規(guī)勵
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