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1、实验1 发电机组的起动与运转实验（准备实验）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1-1为调速系统的原理结构示意图，图1-2为励磁系统的原理结构示意图。图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-1
2、5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。图1-2 励磁系统的原理结构示意图发电机出口的三相电压信号送入电量采集模块1，三相电流信号经电流互感器也送入电量采集模块1，信号被处理后，计算结果经485通信口送入微机励磁装置；发电机励磁交流电流部分信号、直流励磁电压信号和直流励磁电流信号送入电量采集模块2，信号被处理后，计算结果经485通信口送入微机励磁装置；微机励磁装置根据计算结果输出控制电压，来调节发电机励磁电流。三、实验内容与步骤1发电机组起励建压 先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座（两个大四芯插座可通用）。接着依次打开控制柜的“总电源
3、”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。 将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，实验台上的“原动机启动”光字牌点亮，同时，原动机的风机开始运转，发出“呼呼”的声音。 按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“自动”方式，开机默认方式为“自动方式”。 按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪烁，表示发电机组正在启动。当发电机组转速上升到1500rpm时，THLWT-3型微机调速装置面板上的增速灯熄灭，启动完成。 当发电机转速接近或略超过1500rpm时，可手动调整使转速为150
4、0rpm，即：按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“手动”方式，此时“手动”指示灯会被点亮。按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“”键或“”键即可调整发电机转速。 发电机起励建压有三种方式，可根据实验要求选定。一是手动起励建压；一是常规起励建压；一是微机励磁。发电机建压后的值可由用户设置，此处设定为发电机额定电压400V，具体操作如下： 手动起励建压1) 选定“励磁调节方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁调节方式”旋钮旋到“手动调压”，“励磁电源”旋钮旋到 “他励”。2) 打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电源”打到“开”。3) 建压。调节实验台上的“手动调压”
5、旋钮，逐渐增大，直到发电机电压（线电压）达到设定的发电机电压。 常规励磁起励建压1) 选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“常规控制”，“励磁电源”旋钮旋到 “自并励”或“他励”。2) 重复手动起励建压步骤3) 励磁电源为“自并励”时，需起励才能使发电机建压。先逐渐增大给定，可调节THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大到3.5V左右，按下THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“起励”按钮然后松开，可以看到控制柜上的“发电机励磁电压”表和“发电机励磁电流“表的指针开始摆动，逐渐增大给定，直到发电机电压达到设定的发电机电压。4) 励磁电源为“他
6、励”时，无需起励，直接建压。逐渐增大给定，可调节THLCL-2常规励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压达到设定的发电机电压。 微机励磁起励建压1) 选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“微机控制”，“励磁电源”旋钮旋到 “自并励”或“他励”。2) 检查THLWL-3微机励磁装置显示菜单的“系统设置”的相关参数和设置。具体如下：“励磁调节方式”设置为实验要求的方式，此处为“恒Ug”。“恒Ug预定值”设置为设定的发电机电压，此处为发电机额定电压。“无功调差系数”设置为“+0”具体操作见THLWL-3微机励磁装置使用说明书。3) 按下THLWL-3微
7、机励磁装置面板上的“启动”键，发电机开始起励建压，直至THLWL-3微机励磁装置面板上的“增磁”指示灯熄灭，表示起励建压完成。2发电机组停机 减小发电机励磁至0。 按下THLWT-3微机调速器装置面板上的“停止”键。 当发电机转速减为0时，将THLZD-2电力系统综合自动化控制柜面板上的“励磁电源”打到“关”，“原动机电源”打到“关”。实验2 电力系统实时监控一、实验目的1、掌握电力系统监控的内容和方法。2、理解电力系统监控系统的重要性。二、原理说明SCADA系统：计算机与相应的远动装置及通信设备组成的系统，主要用来完成电力系统运行状态的监视（包括信息的收集、处理和显示）、远距离开关操作、自动
8、发电控制及经济运行，以及制表和统计功能。调度（控制）中心分层结构如下：1、集中控制当被控发电厂和变电所数量较少时，一般可采取由中心调度所对变电所（厂）的直接控制，即：SCADA主站系统与变电站自动化系统之间直接进行上下通信，并完成各项远动任务。这种情况下，调度员将直接面对变电所进行远动操作。2、分层（级）控制如果地区被控变电所（厂）的数量较多时，宜采用中心调度所地区调度所变电站控制中心（厂）分层控制结构。控制方式是先由中心调度所的调度员对所值班员下达操作命令，然后再由地区调度所操作变电所实施远动操作。本实验平台上，同时对5台发电机组和1台联络变压器进行监控，所以在控制层次结构上采用集中控制方式
9、。电力调度中心由以下系统组成：（1）信息收集和执行系统：在本实验平台中，各发电厂的励磁控制器和调速器，线路上的智能监测仪作为远动终端RTU，把各种信息进行处理和加工，发送到调度中心（工控机）。调度中心发出调节、控制命令，直接控制各发电厂的励磁控制器和调速器，和PLC，完成调节功率、改变线路等操作。（2）系统处理分析系统：本实验平台上，以工业控制计算机（上位机）为核心，“电力系统监控及运行管理系统”为软件系统，对收集到的信息进行处理、加工、分析和计算电力系统的运行状态，为运行人员进行控制和决策提供依据。本实验平台上，SCADA系统的监视功能有：以图、表显示的方式，直观反映系统的运行状况；显示主接
10、线图；显示各运行参数的曲线；对系统实时运行参数的列表显示；对系统历史数据的记录；报表打印；自动记录故障发生时间和恢复时间。 “THLDK-2电力系统监控及运行管理系统”上位机软件，模拟调度现场中各中信息处理方式，可以通过对电力系统中全面信息的集中监控，完成信息监测和处理，并提供各类数据表格和图形，进行正确的统一调度。通过本实验可全面了解整个SCADA系统的结构和运行过程。三、实验内容与步骤1、“THLDK-2电力系统监控及运行管理系统”上位机软件的运行投入“操作电源”（向上扳至ON），启动电脑及显示器、打印机，运行上位机软件。使用步骤见光盘软件使用说明书。2、无穷大系统的调整以及电力网的组建1
11、）逆时针调整自耦调压器把手至最小，投入“操作电源”之后，投入“无穷大系统电源”，合闸QF19，接通8#母线，再合闸QF18 ，顺时针调整自耦调压器把手至400V。 联络变压器的分接头选择为UN。2）依次合闸QF18QF17QF16QF15QF14QF10QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7，观察1#5#母线电压为400V左右。3、各发电机组的启动和同期运行分别起动1#、4#、5#发电机组，控制方式：手动励磁，他励，恒压控制方式，n=1500rpm，UG=400V。此时，通过1#发电厂的自动准同期装置，将1#发电厂并入无穷大系统，1#发电机组的并网后，手动调节微机调速装置和微机励磁装置，发
12、出一定的有功功率和无功功率。完成1#发电机组的并网运行。然后按同样操作，依次完成4#、5#发电机组的并网运行，发出一定的功率。网络结构如图3-1所示。图3-1 实时监控电力网络结构4、监控系统软件的运行控制操作上位机软件，完成断路器的分、合闸操作，打印各类电力系统参数曲线、数据表、棒图，调节发电机的有功功率和无功功率，对软件的各个界面了解功能、并能熟练操作“THLDK-2电力系统监控及运行管理系统”。5、各发电机组的解列和停机通过“THLDK-2电力系统监控及运行管理系统”，调节1#发电厂发出的有功功率和无功功率为0，按下监控实验台的QFG1“分闸”按钮，在完成1#发电厂的解列操作后，进行1#
13、发电机组的停机操作。然后按同样操作，依次完成4#、5#发电机组的解列和停机操作。四、实验报告1、叙述“THLDK-2电力系统监控及运行管理系统”上位机软件的主要功能，及在整个电力系统中的作用。2、对实验数据和曲线进行归类整理，并能对电力系统数据进行分析。实验3 电力系统潮流计算分析实验一、实验目的1、熟悉电力系统潮流分布的典型结构，2、熟悉电力系统潮流分布变化时，对电力系统的影响，3、根据电力系统潮流分布的结果，能够分析各节点的特点。二、原理说明潮流计算是研究和分析电力系统的基础。它主要包括以下内容：（1）电流和功率分布计算。（2）电压损耗和各节点电压计算。（3）功率损耗计算。无论进行电力系统
14、的规划设计，还是对各种运行状态的研究分析，都须进行潮流计算。电力系统日常运行的潮流计算其实是对运行方式的调整从而制定合理的运行方式。潮流计算的方法有手算的解析计算法和电子计算机计算法。在本实验平台中通过模拟电力系统运行结构取得各中原始数据，可根据线路形式以及参数初步进行潮流计算分析。但可能系统中一些设备原器件的非线性，造成理论计算和实际运行数据不符合，但基本在误差范围以内的，可作为全面分析实验中各中现象的理论依据。电力系统潮流控制，包含有功潮流控制和无功潮流控制。电力网络中，各种结构都有自身的特点，因此潮流控制对电力系统安全与稳定、电力系统经济运行均具有重要意义。THLDK-2电力系统监控实验
15、平台上，根据电力网络中典型潮流结构特点，提供了7种网络结构进行分析。实验过程中，构建一个电力网络，增加或减少某些机组的有功出力和无功出力，在保持系统各节点电压在允许范围内的前提下，改变系统支路的有功潮流和无功潮流。可以研究某一单一网络结构，或者多中网络结构的互相变化，观察电力系统潮流的变化。实验过程中，要运行“THLDK-2电力系统监控及运行管理系统”上位机软件，完成各种潮流分布中功率数值和方向变化，各母线电压的变化，最后数打印各中数据和图形，加以分析。在本实验平台上，实验人员要首先分析并熟悉各种网络结构的特点，了解可能出现的变化规律，然后在实验中潮流控制时，各发电机的功率应该缓慢调节，待系统稳定后，再进行下一步调整，还应整体把握各发电机的出力，以及各母线电压的变化，始终保证整个网络的稳定安全运行。注意：实验过程中调节功率时，务必保证监控台上线路中的电流不超过5A！潮流分析实验中，如果1#发电机与2#发电机的出口母线，通过断路器QF1连通，或者，3#发电机与4#发电机的出口母线通过断路器QF6连通，则1#、2#、3#和4#发电机的调差系数设置为+10，这样并列运行的机组才能合理分配无功功率，保证系统稳定运行。
