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1、电力系统自动化实验报告学院：核技术与自动化工程学院专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：顾民时间：1实验一 自动准同期条件测试实验一、实验目的1掌握实验设备和仪器的使用方法，深入理解准同期条件。2掌握准同期条件的测试方法。3熟悉脉动电压的特点。二、原理说明早期的准同期装置是利用脉动电压这一特性进行工作的。所谓脉动电压是指待并发电机的电 压 Ug 和系统电压 US 之间的电压差，通常用Ud来表示。发电机电压和系统电压的瞬时值，可用下式表示：ug U g. m sin( g t(1) )us U s. m sin(st(2) )3-3-1-1g.m、 Us.m为发电机和系统电压的幅值
2、；1、 2为发电机电压和系统电3-3-1-2 式中： U设 U g. ms. mm ，从式 3-3-1-1和 3-3-1-2可得脉动电压：压的初相。UUudug - us2Um sin(g t1 ) / 2 -(st2)/2cos(g t1)/2( st2)/2若初始相角120 ，则式 3-3-1-3可简化为 :ud2Um sin(g - s )t / 2cos( gs )t / 2脉动电压 ud 随时间变化的轨迹示于图 3-3-1-1 。令 U d .m2Um sin(g -s )t / 2 为脉动电压 ud 的幅值，则udU d .m cos(gs ) t / 2令 d= g-s，式中 d
3、 为滑差角速度，则3-3-1-33-3-1-5 d2Um sin(d t ) / 2 图 3-3-1-1脉动电压变化轨迹关于脉动电压的概念还可以用相量来描述。图3-3-1-2是滑差电压相量图。图中用 U g和Us表示发电机电压和系统电压的相量，dUg和Us之当 不等于零时，间的相角 差（滑差） =dU s为参考相量保持不动，则t，将随时间 t 不断改变。假定以Ug 将以角速度 d作逆时针旋转。因而脉动电压Ud 的瞬时值也在不断变化2脉动电压不仅反映 U g 和 Us 的相角差特性， 而且与它们的幅值有关， 所以可以利用自动装置 检测滑差电压， 判断准同期并网条件， 完成发电机组的准同期并网操作
4、。 因此研究滑差电压的特 性是非常必要的。三、实验内容与步骤根据发电机电压信号和系统电压信号测试准同期条件,当电压幅值和频率有变化时，观测脉动电压 U d 波形的变化。实验步骤如下：实验准备：选定实验台上面板的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“手动”位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“自动”位置。1发电机组起励建压，使发电机端电压为400V （操作步骤见第一章）2检查微机准同期各整定项是否为附录八中表4-8-2 的设置 （出厂设置）。如果不符，则进行相关修改。3波形测试 在综合自动化控制柜上安放双踪数字示波器，电源接在示波器位置平架后部的单相电源
5、插座上（已经通过隔离变压器隔离市电），将一个探头的正极接入“发电机电压”测试孔，负极接入“参考地”测试孔，另一个探头的正极接入“系统电压”测试孔，观测系统和发电机电压波形，以及二者相位差的变化，记录实验波形。 上述实验完成后，将示波器一路探头拔下，将另一路探头的正极接入“发电机电压”测试孔上，负极接入“系统电压”测试孔，此时示波器观测的波形为脉动电压波形。 按下 THLWL-3 型微机调速装置上的“”键和“”键，调节转速，使 n=1470 rpm；调节实验台上的“手动调压”旋钮，调节励磁，使 Ug=390V ，此时按下微机准同期装置面板上的“投入”键， 通过双踪数字示波器可观测到脉动电压波形。
6、 待波形稳定后，捕捉一个周期内完整的脉动电压波形，测量脉动电压的频率，将其与当前频差比较，确定两者的关系。观察脉动电压幅值达到最小值的时刻所对应的整步表指针位置和微机准同期装置旋转灯灯光位置。 根据捕捉到的波形，绘制脉动电压波形图。注：微机准同期装置测量的系统电压和发电机电压均为经过电压互感器后的电压，电压互感器变比 400： 1004数据全部记录完成后，发电机组停机（见第一章）5相电源”和“总电源”（空气开关向下扳至OFF。）将示波器的各探头从准同期装置上拔下，再拔掉实电源插头，整理好示波器，以备下次使验3台和控制实验心得：通过此次实验，使我对电力系统自动化有了一定的感性和理性认识，同时对自
7、动准同期并列的操作步骤和需要调节的参数和方法，更加深入掌握了准同期并列的条件，为之后的实验打下了基础，实践与理论相结合，让我们对电力系统自动化有更深该的认识。实验二典型方式下的同步发电机起励实验一、实验目的 了解同步发电机的几种起励方式，并比较它们之间的不同之处。 分析不同起励方式下同步发电机起励建压的条件。二、原理说明同步发电机的起励方式有三种：恒发电机电压U g 方式起励、恒励磁电流Ie 方式起励和恒给定电压 UR 方式起励。其中，除了恒 U R 方式起励只能在他励方式下有效外，其余两种方式起励都可以分别在他励和自并励两种励磁方式下进行。恒 Ug 方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起
8、励”和“跟踪系统电压起励”两种起励方式。 设定电压起励， 是指电压设定值由运行人员手动设定， 起励后的发电机电压稳定在手动设定的给定电压水平上； 跟踪系统电压起励， 是指电压设定值自动跟踪系统电压， 人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟踪范围为85% 115%额定电压；“ 跟踪系统电压起励”方式是发电机正常发电运行默认的起励方式，可以为准同期并列操作创造电压条件，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。恒 I e 方式起励，也是一种用于试验的起励方式，其设定值由程序自动设定，人工不能干预，起励后的发电机电压一般为 20%额定电压左右。恒 UR(控制
9、电压 )方式只适用于他励励磁方式， 可以做到从零电压或残压开始人工调节逐渐增加励磁而升压，完成起励建压任务。三、实验内容与步骤 常规励磁装置起励建压在第一章实验已做过，此处以微机励磁为主。选 参照第一章中的“发电机组起励建压”步骤操作。定 观测控制柜上的“发电机励磁电压”表和“发电机励磁电流”表的指针摆动。实 选定“微机控制”“，自励”“，恒 Ug”和“恒 U g 预定值”为 400V 。 操作步骤同实验4台上的“验 1。 选定“微机控制”“，他励”“，恒 Ie”和“恒 I e 预定值”为 1400mA 。 操作步骤同实验 1。 选定“微机控制”“，自励”“，恒 Ie” 和“恒 I e 预定值
10、”为 1400mA 。 操作步骤同实验 1。 选定“微机控制”“，他励”“，恒UR” 和“恒 U R 预定值”为 5000mV 。 操作步骤同实验 1。实验心得：通过对每次的分组合作，不但让我们清楚了同步发电机的起励方式和需要的条件，了解了起励的步骤和调节参数，同时对于我们团队协作得到了很大的提高。实验三励磁调节器控制方式及其相互切换实验一、实验目的 了解微机励磁调节器的几种控制方式及其各自特点。 通过实验理解励磁调节器无扰动切换的重要性。二、原理说明励磁调节器具有四种控制方式：恒发电机电压U g，恒励磁电流 Ie，恒给定电压 UR 和恒无功Q。其中，恒UR 为开环控制， 而恒 Ug，恒I e
11、 和恒 Q 三种控制方式均采用 PID 控制，PID 控制原理框图如图 2-3-1所示，系统由 PID控制器和被控对象组成， PID 算法可表示为：e(t)r(t) - c(t)u(t)K P e(t)1/ TIe(t)dt TDde(t) / dt其中： u( t ) 调节计算的输出；K 比例增益；T 积分常数；PIT 微分常数。D2-3-12-3-2因上述算法用于连续模拟控制， 而此处采用采样控制， 故对上述两个方程离散化， 当采样周 期 T 很小时，用一阶差分代替一阶微分，用累加代替积分，则第n次采样的调节量为：u n)Ken)TTe( i )(P(/ I式中： u0偏差为 0时的初值。则第 n-1 次采样的调节量为：u(n -1)K P e(n -1) T / TIe(i )TD / Te(n) - e(n -1)u0TD / T e(n -1) - e( n - 2)u0
