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1、电力系统及其自动化实验报告学院：专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：THLZD-2 型电力系统综合自动化实验平台认识THLZD-2 型电力系统综合自动化实验平台是一套集多种功能于一体的综合型实验装置，展 示了现代电能发出和输送全过程的工作原理。这套实验装置由 THLZD-2电力系统综合自动化实验台（简称“实验台”）、THLZD-2电力系统 综合自动化控制柜（简称“控制柜”）、无穷大系统 和发电机组和三相可调负 载箱等组成。一、 THLZD-2 型电力系统综合自动化实验台包括以下单元：1输电线路单元：采用双回路输电线路，每回输电线路分两段，并设置有中间开关站，可 以构成四种不同的
2、联络阻抗。输电线路的具体结构如下图所示：发电机QFO图 1-3 单机 无穷大系统电力网络结构图输电线路分“可控线路”和“不可控线路”，在线路 XL4 上可设置故障， 该线路为“可控线 路”，其他线路不能设置故障，为“不可控线路”。2微机线路保护单元：采用 TSL-300/01 微机线路保护装置，主要实现线 路保护和自动重合 闸等功能，配合输电线路完成稳态非全相运行和暂态稳定等 相关实验项目，使用说明见附录六。3控制方式选择单元：包括发电机组的运行方式、同期方式和励磁方式的 选择，可通过调 节实验台面板上的凸轮开关旋钮来实现不同的控制方式。4监测仪表单元：采用模拟式仪表，测量信号为交流信号。包括
3、 3 只交流 电压表、 3 只交 流电流表、 2 只频率表、 1 只三相有功功率表、 1 只三相无功 功率表、 1 只功率因数表和 1 只同期表。5指示单元：包括光字牌指示和并网指示。二、 THLZD-2 型电力系统综合自动化控制柜包括以下单元：1测量仪表单元：采用指针式测量仪表，包括 2 只直流电压表、 2 只直 流电流表和 1 只交 流电压表。可测量如下电量参数：原动机电枢电压，原动 机电枢电流，发电机励磁电压，发电机 励磁电流和单相电源电压（该电源为隔 离电源）。各测量仪表的量程和精度等级见表 1-2 所示。注：各仪表请不要超量程使用，以免损坏设备。 2原动机控制单元：包括原动机电源，Z
4、KS-15型调速器和THLWT-3型微机调速装置。具体功能如下： 原动机电源：为 ZKS-15 型调速器提供电源。（2）ZKS-15 型调速器：为原动机提供电枢电压和励磁电压，具有过流保护 功能。3.发电机励磁单元：包括励磁电源、THLCL-1型常规励磁装置、THLWL-3型 微机励磁装 置和波形观测孔。具体功能如下： 励磁电源：为 THLCL-1 型常规励磁装置和 THLWL-3 型微机励磁装置功率 部分提供电源。THLCL-1型常规励磁装置：采用PI调节；具有恒U （发电机电压），g恒压精度为 0.5%U （发电机额定电压）；具有最小、最大励磁电流值的限制。 gN发电机组的起动与运转实验
5、THLWL-3 型微机励磁装置：能够测量三相电压、电流、有功功率、无功 功率、频率、功 率因数实验一一、实验目的1. 了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。2. 熟悉发电机组中原动机（直流电动机）的基本特性。3. 掌握发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作二、原理说明在本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速 系统用于调整原动机的转速和输出的有功功率，励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功 功率。图3-1-1 为调速系统的原理结构示意图，图 3-1-2 为励磁系统的原理结构示意 图。图3-1-1 调速系统原理结构示意图装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形
6、式送入THLWT-3型微机调速装置，该装置将转速信号转换成电压，和给定电压一起送入ZKS-15型直流电机调速装置，采用双闭环来调节原动机的电枢电压，最终改变原动机的转速和输出功率。1发电机组起励建压2发电机组停机3发电机组并网4发电机组发出有功和无功功率5发电机组解列6发电机组组网运行四、实验思考：1 为什么发电机组送出有功和无功时，先送无功？ 如果先送有功，工作特性曲线就会出现在第二象限，发电机吸收无功，产生 无功缺额，电压下降，进入进相运行，使有功功率缺额，频率下降。会使定 子端子过热，损坏绝缘。2 为什么要求发电机组输出的有功和无功为 0 时才能解列？是为了保护断路器尽量带电流分闸维护系
7、统稳定，不发生功率突变，保护发 电机避免突然电负荷的冲击，如果有功负荷未减至 0，解列时电磁制动力矩 突然消失，在电机过剩力矩作用下引起机组超速，降有功为 0 是防止发电机 突然丢失电荷造成电机过速，降无功为 0 是防止发电机瞬间过电压。 综上：按实验步骤可顺利完成发电机组的起励建压、并网、解列、停机等相关操 作，实验现象与指导书中的描述一致，满足要求。实验二 励磁调节控制方式及其相互切换 的实验一、实验目的1加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；2了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点； 3熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动 4了解微机励磁调节器的
8、基本控制方式。二、原理与说明同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同 步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控 制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。 实验用的励磁控制系统示意图如图 1 所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励 和它励。同歩发电机fl实验项目箱方法至毙曲机机地KM2RMKM3W1O4B33L 儼机谢KM4肉幷凰（）不同a角（控制角）对应的励磁电压波形观测表 2-1励磁电流Ifd0.0A0.5A1.5A2.5A显示控制角a120。86.662.7338.49励磁电压Ufd014.3238.1
9、63.4交流输入电压UAC62.762.261.460.8由公式计算的a12086.662.7338.49示波器读出的a120846642计算公式：Ud=1.35UacCOSa(OWa Wn /3)（二）控制方式及其相互切换1恒 UG=4OOV表 2-2发电机频率发电机电压（V）励磁电流（A）励磁电压（V）给定电压（V）45Hz398.21.70240.854.4446Hz400.91.62839.824.5147Hz401.71.51238.204.6148Hz400.01.43336.574.7049Hz401.51.33335.474.7750Hz400.81.25034.004.855
10、1Hz401.31.17632.974.9252Hz400.61.10631.74.9953Hz400.71.05730.925.0554Hz400.61.00630.055.1155Hz400.70.95929.375.17测试结论：由测试数据可知，整定励磁调节方式为恒Ug=400V时，当发电机频 率在505Hz范围内变化时，励磁调节器可将发电机电压恒定在400 2V的范围 内，即实现了恒 UG=400V 的功能，满足要求。2恒 IL=2A选择它励恒IL方式，开机建压不并网，改变机组转速45Hz55Hz，记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角a的关系数据。 表 2-3发电机频率发电机电压（V
11、）励磁电流（A）励磁电压（V）给定电压（V）45Hz419.31.99346.224.1046Hz428.61.99246.574.0847Hz437.51.99346.654.0748Hz447.82.00047.024.0649Hz456.21.99447.104.0550Hz465.71.99647.254.0551Hz474.61.99547.274.0552Hz484.21.99847.304.0553Hz493.11.99447.374.0454Hz502.32.00047.454.0455Hz512.11.99947.574.03测试结论：由测试数据可知，整定励磁调节方式为恒 I
12、L=2A 后，当发电机频率 在505Hz范围内变化时，励磁调节器可将励磁电流恒定在20.01A的范围内， 即实现了恒IL=2A的功能，故认为满足要求。3恒 Ug=3V表 2-4序号发电机频率(Hz)发电机电压(V)励磁电 流(A)励磁电 压(V)给定电压(V)145.0461.62.69661.202.99246.0470.32.67061.302.99347.0479.72.65561.372.98448.0489.22.64661.472.99549.0498.82.63161.452.99650.0507.92.61061.252.99751.0518.12.61761.402.9885
13、2.0527.32.60161.372.99953.0537.22.60661.522.991054.0547.22.60361.422.991155.0557.32.60161.652.99测试结论：由测试数据可知，整定励磁调节方式为恒Ug=3V后，当发电机频率 在 505Hz 范围内变化时，励磁调节器可将给定电压恒定在 30.015V 的范围 内，即实现了恒 Ug=3V 的功能，故认为满足要求。4 恒 Q=0569Kvar表 2-5序 号系统电压(V)发电机 电压(V)发电机 电流(A)励磁 电流(A)给定电压(V)有功功率(kW)无功 功率 (kVar)1380454.01.002.1603.850.5350.5992370445.01.032.0523.970.5500.6003360434.51.061.9664.080.5740.5964350427.31.101.8834.160.5730.6035390460.00.972.2313.770.5160.5866400465.00.931.2663.650.5070.5697410476.00.872.4003.420.4740.566测试结论：由测试数据可知，整定励磁调节方式为恒 Q=0.569Kvar 后，当系统
