成都理工電力系統(tǒng)實驗報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電力系統(tǒng)自動化報告學 院 : 核技術(shù)與自動化學院專 業(yè) : 電氣工程及其自動化班 級 : 1班學 號 : 7姓 名 : 徐茁夫指導老師 : 羅耀耀完成時間 : 2015年7月6日填寫說明1、 適用于本科生所有的實驗報告（印制實驗報告冊除外）；2、 專業(yè)填寫為專業(yè)全稱，有專業(yè)方向的用小括號標明；3、 格式要求： 用A4紙雙面打?。ǚ饷骐p面打印）或在A4大小紙上用藍黑色水筆書寫。 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）。字符間距為默認值（縮放100%，間距：標準）；頁碼用小五號字

2、底端居中。 具體要求：題目（二號黑體居中）；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個關(guān)鍵詞，用分號隔開，小4號黑體)； 正文部分采用三級標題；第1章 ××(小二號黑體居中，段前0.5行)1.1 ×××××小三號黑體×××××（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（黑體小二號居中，段前0.5行），參考文獻用五號宋體，參照參考文獻著錄規(guī)則（GB/T 77142005

3、）。實驗一：典型方式下的同步發(fā)電機起勵實驗一、實驗目的 了解同步發(fā)電機的幾種起勵方式，并比較它們之間的不同之處。 分析不同起勵方式下同步發(fā)電機起勵建壓的條件。二、原理說明同步發(fā)電機的起勵方式有三種：恒發(fā)電機電壓Ug 方式起勵、恒勵磁電流Ie 方式起勵和恒給定電壓UR 方式起勵。其中，除了恒UR 方式起勵只能在他勵方式下有效外，其余兩種方式起勵都可以分別在他勵和自并勵兩種勵磁方式下進行。恒Ug 方式起勵，現(xiàn)代勵磁調(diào)節(jié)器通常有“設(shè)定電壓起勵”和“跟蹤系統(tǒng)電壓起勵”兩種起勵方式。設(shè)定電壓起勵，是指電壓設(shè)定值由運行人員手動設(shè)定，起勵后的發(fā)電機電壓穩(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，是指電

4、壓設(shè)定值自動跟蹤系統(tǒng)電壓，人工不能干預，起勵后的發(fā)電機電壓穩(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%額定電壓；“跟蹤系統(tǒng)電壓起勵”方式是發(fā)電機正常發(fā)電運行默認的起勵方式，可以為準同期并列操作創(chuàng)造電壓條件，而“設(shè)定電壓起勵”方式通常用于勵磁系統(tǒng)的調(diào)試試驗。恒Ie 方式起勵，也是一種用于試驗的起勵方式，其設(shè)定值由程序自動設(shè)定，人工不能干預，起勵后的發(fā)電機電壓一般為20%額定電壓左右。恒UR(控制電壓)方式只適用于他勵勵磁方式，可以做到從零電壓或殘壓開始人工調(diào)節(jié)逐漸增加勵磁而升壓，完成起勵建壓任務(wù)。三、實驗內(nèi)容與步驟常規(guī)勵磁裝置起勵建壓在第一章實驗已做過，此處以微機勵磁為主。 選

5、定實驗臺上的“勵磁方式”為“微機控制”，“勵磁電源”為“他勵”，微機勵磁裝置菜單里的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒Ug”和“恒Ug 預定值”為400V。 參照第一章中的“發(fā)電機組起勵建壓”步驟操作。 觀測控制柜上的“發(fā)電機勵磁電壓”表和“發(fā)電機勵磁電流”表的指針擺動。 選定“微機控制”，“自勵”，“恒Ug”和“恒Ug 預定值”為400V。操作步驟同實驗1。 選定“微機控制”，“他勵”，“恒Ie”和“恒Ie 預定值”為1400mA。操作步驟同實驗1。 選定“微機控制”，“自勵”，“恒Ie” 和“恒Ie 預定值”為1400mA。操作步驟同實驗1。 選定“微機控制”，“他勵”，“恒UR” 和“恒UR 預定值

6、”為5000mV。操作步驟同實驗1。四、實驗報告 比較起勵時，自并勵和他勵的不同。答：他勵直流電機的 勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，永磁直流電機也可看作他勵直流電機。并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。他勵直流電動機起動時，必須先保證有磁場（即先通勵磁電流），而后加電樞電壓。否則在加勵磁電流之前，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） 比較各種起勵方式有何不同。答：他勵：一般用于機端電壓高于400V的發(fā)電機組。他勵是指利用外電源

7、對發(fā)電機進行起勵。自并勵：一般用于機端電壓低于或等于400V的發(fā)電機組。自并勵，又叫“自并激勵”，是利用發(fā)電機定子線圈的殘余電壓通過一定的技術(shù)方法整流后送回其轉(zhuǎn)子線圈，再對定子線圈進行相互激勵使發(fā)電機電壓在“自激勵”過程中不斷升高到設(shè)定值。五、實驗心得 滅磁的時候應該注意發(fā)電機的狀態(tài)，一定不能在并網(wǎng)的狀態(tài)下滅磁。實驗二：伏赫限制實驗一、實驗目的 1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)電機的端電壓與頻率的比值，其目的是防止發(fā)電機在空載、甩負荷和機組啟動期間，由于電壓升高或頻率降低使發(fā)電機勵磁電流增大，導致發(fā)電機鐵芯飽和而引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子過熱

8、。 已知公式： U=4.44KN1fBS 式中：U發(fā)電機的相電勢；N每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)； KN1繞組系數(shù)；B發(fā)電機的磁感應強度；S發(fā)電機鐵芯截面積 對于給定的發(fā)電機，N和S是常數(shù)，令 K=4.44NKN1S ，則 U/f =BK根據(jù)整定的最大允許伏赫比Bmax和當前頻率f，計算出當前允許的最高電壓Umax=Bmax·f,將其與當前發(fā)電機端電壓Ug比較，取兩者中間的最小值作為Uref進行調(diào)節(jié)Uref=min Uref ,Umax調(diào)節(jié)的結(jié)果必然是發(fā)電機端電壓Ug=Uref，即滿足U/fBmax,達到伏赫限制的目的?？紤]到機組并網(wǎng)運行時，比值U/f一般不會越限，故伏赫限制器解列運行時投入，

9、并網(wǎng)后退出。三、實驗內(nèi)容與步驟 合上控制柜上的所有電源開關(guān)；然后合上實驗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電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺面板上的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機控制”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置。 發(fā)電機組起勵建壓，使原動機轉(zhuǎn)速為1500rmp，發(fā)電機電壓為420V。 設(shè)置THLWL-3微機勵磁裝置的“伏赫限制系數(shù)”為“8595”。 按下THLWL-3微機調(diào)速裝置上的“” 鍵或“”鍵，調(diào)節(jié)發(fā)電機組頻率下降至45 Hz，每間隔1Hz記錄發(fā)電機電壓，直到伏赫限制燈亮（伏赫限制動作），記錄此時的發(fā)電機電壓和頻

10、率。記錄相關(guān)數(shù)據(jù)在表3-2-5-1中。表3-2-5-1 發(fā)電機頻率f（Hz） 50 49 48 47 機端電壓Ug（V） 419.6 416.6 416.3 415.7 發(fā)電機組停機。四、實驗心得 這次實驗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)電機在空載、甩負荷和機組啟動期間，由于電壓升高或頻率降低使發(fā)電機勵磁電流增大，導致發(fā)電機鐵芯飽和引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子過熱。這能有效快速保護電機及機組的正常運行，但理解理論有點復雜，需要通過實驗來理解，但也要認真將其掌握。實驗三：勵磁調(diào)節(jié)器控制方式及其相互切換實驗一、實驗目的 了解微機勵磁調(diào)節(jié)器的幾種控制方式及其各自特點。 通過實驗理解勵磁調(diào)節(jié)器無

11、擾動切換的重要性。二、原理說明勵磁調(diào)節(jié)器具有四種控制方式：恒發(fā)電機電壓Ug，恒勵磁電流Ie，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Ie 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)/ dt 2-3-2其中：u(t)調(diào)節(jié)計算的輸出； 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，故對上述兩個方程離散化，當采樣周期

12、T 很小時，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 e(i) + TD /Te(n) - e(n -1)+ u0 2-3-3式中：u0偏差為0 時的初值。則第n-1 次采樣的調(diào)節(jié)量為：u(n -1) = KPe(n -1) +T /TI e(i) + TD /Te(n -1) - e(n - 2)+ u0 2-3-4每種控制方式對應一套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)響應速度快，減小誤差，偏大，振蕩次數(shù)變多，調(diào)節(jié)時間加長，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

13、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)時間縮短，偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間加長。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、實驗準備以下內(nèi)容均由THLWL-3 微機勵磁裝置完成，勵磁采用“它勵”；系統(tǒng)與發(fā)電機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)；然后合上實驗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） 選定實驗臺面板上的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機控制”位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置。 使實驗臺上的線路開關(guān)QF1，QF3，QF2，QF6，QF7 和QF4 處

14、于“合閘”狀態(tài)，QF5處于“分閘”狀態(tài)。1恒Ug 方式 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒Ug”，具體操作如下：進入主菜單，選定“系統(tǒng)設(shè)置”，接著按下“確認”鍵，進入子菜單，然后不斷按下“”鍵，翻頁找到子菜單“勵磁調(diào)節(jié)方式”，再次按下“確認”鍵。最后按下“”鍵，選擇“恒Ug”方式。1 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“恒Ug 預定值”為“400V”，具體操作同上。 發(fā)電機組起勵建壓（操作見第一章），使原動機轉(zhuǎn)速為1500rmp，發(fā)電機電壓為額定電壓400V。 發(fā)電機組不并網(wǎng)，通過調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓的頻率，頻率變化在45Hz55Hz 之間，頻率數(shù)值可從THLW

15、L-3 微機勵磁裝置讀取。具體操作：按下THLWT-3 微機調(diào)速裝置面板上的“”鍵或“”鍵來調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速。 從THLWL-3 微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、勵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)電機頻率fg（Hz）發(fā)電機低電壓Ug（V）勵磁電流Il（A）勵磁電壓Ug（V）147.0400.41.3473.98248.0401.61.2974.04349.0400.61.2414.10450.0400.21.1884.16551.0399.91.134.23652.0399.51.0954.28753.0400.21.0604.332恒Ie 方式 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁

16、裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒Ie”，具體操作同恒Ug 方式實驗步驟 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“恒Ie 預定值”為“1400mA”， 具體操作同恒Ug 方式實驗步驟。 重復恒Ug 方式實驗步驟、，從THLWL-3 微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、勵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 序號發(fā)電機頻率fg（Hz）發(fā)電機電壓Ug（V）勵磁電流Ie（A）勵磁電壓Ue（V）147.0401.11.3933.88248.0411.51.3863.89349.0420.81.3833.89450.0428.61.3293.89551.0437.11.3843.88652

17、.0445.81.3813.88753.0455.61.3993.883恒UR 方式 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒UR”，具體操作同恒Ug 方式實驗步驟 設(shè)置THLWL-3 微機勵磁裝置的“恒UR 預定值”為“4760mV”， 具體操作同恒Ug 方式實驗步驟。 重復恒Ug 方式實驗步驟、，從THLWL-3 微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、勵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1 重復恒Ug 方式實驗步驟、和。（2） 發(fā)電機組與系統(tǒng)并網(wǎng)。（具體操作見實驗一）（3） 并網(wǎng)后，通過調(diào)節(jié)調(diào)速裝置使發(fā)電機組發(fā)出一定的有功，通過調(diào)節(jié)勵磁或系統(tǒng)電壓使發(fā)電機

18、組發(fā)出一定的無功。要求保證發(fā)電機功率因數(shù)為0.8。具體操作如下：按下THLWT-3 微機調(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 微機勵磁裝置面板上的“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 微機勵磁裝置讀取發(fā)電機電壓、勵磁電流、給定電壓和無功功率數(shù)值并記錄于表3-2-3-4 中。序號發(fā)電機頻率fg（Hz）發(fā)電機電壓Ug（V）勵磁電流Ie（A）勵磁電壓Ue（V）147.0277.20.7124.

19、75248.0282.607154.75349.0289.70.7174.75450.0296.80.7184.75551.030090.7144.75652.0306.70.7154.75753.0312.40.7104.75表3-2-3-4：序號系統(tǒng)電壓Us（V）發(fā)電機電壓Ug（V）發(fā)電機電流Ig（A）勵磁電流Ie（A）勵磁電壓UR（V）有功功率P（kW）無功功率Q（kVar）1380406.61.0011.54544.200.5620.4602370393.61.0341.44142250.5670.4463360384.81.0771.39241.320.5850.4374350376

20、.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，切換前后運行工作點應重合。5負荷調(diào)節(jié) 設(shè)置子菜單“勵磁調(diào)節(jié)方式”為“恒Ug”方式，操作參照恒Ug 方式實驗步驟。 將系統(tǒng)電壓調(diào)到300V（調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器到300V），發(fā)電機組并網(wǎng)，具體操作參照第一章。 調(diào)節(jié)發(fā)電機發(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 微機調(diào)速裝置面板上的“”鍵或