电子科技大学新能源与智能电网实验教学中心 电力系统分析实验 理论课：黄琦 实验课：陈峦 电子科技大学新能源与智能电网实验教学中心

实验内容安排 第一次课（电力系统综合自动化实验） 第二次课（电力系统监控实验） 2017/9/11 电力系统综合自动化实验平台认识 发电机组启动与运转 同步发电机准同期并列运行 单机带负荷实验 第二次课（电力系统监控实验） 电力系统监控实验平台认识 电力系统运行方式实验 电力系统潮流计算分析实验 电力系统调度运行实验 2017/9/11

电力系统综合自动化实验 安全操作规程 2017/9/11 1. 检测相序。 2．上电前，应做如下工作： 1. 检测相序。 2．上电前，应做如下工作： ⑴ 检查实验台、控制柜和发电机组间的电缆线是否正确可靠连接。 ⑵ 原动机的光电编码器与控制柜间的连线是否可靠连接。 ⑶ 实验台和控制柜间的通信线是否可靠连接。 3．上电后，实验前，检查微机准同期装置、微机励磁装置和微机线路保护装置的“系统设置”内的参数是否为实验要求的值。 4．实验过程中，单手操作；人体不可接触带电线路，如自耦调压器的输入、输出接线端。 5．发电机组在启动后，切勿推拉发电机组。 6．在进行发电机组与系统间的解列操作时，要注意零功率解列。 7. 实验结束后，检查自耦调压器和手动励磁旋钮是否向左调到最小。 2017/9/11

电力系统综合自动化实验 实验目的 熟悉电力系统综合自动化实验平台 熟悉并掌握发电机组起励建压，并网，解列和停机操作 加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件 了解和掌握单机带负荷运行方式的特点 2017/9/11

实验一：电力系统综合自动化实验平台认识 1.1 系统构成 电力系统综合自动化实验平台构成 2017/9/11

实验一：电力系统综合自动化实验平台认识 1.1系统构成：实验台 输电线路单元 监测仪表 控制方式选择 电源单元 外围设备接口 指示单元 微机线路保护 设置单元 单机－无穷大系统电力网络结构图 2017/9/11

实验一：电力系统综合自动化实验平台认识 1 .2 系统构成：控制柜 2017/9/11 测量仪表单元 准同期单元 发电机 励磁单元 原动机 控制单元 外围接口单元 电源单元 2017/9/11

实验一：电力系统综合自动化实验平台认识 1 .3 系统构成：无穷大系统 2017/9/11 所谓无穷大系统可以看作是内阻抗为零，频率、电压及其相位都恒定不变的一台同步发电机。 在本实验系统中，由于15kVA自耦调压器的容量远大于单台发电机组的容量，故由15kVA自耦调压器模拟无穷大系统。 2017/9/11

实验一：电力系统综合自动化实验平台认识 ● 无穷大系统的投入操作 ● 无穷大系统的切除操作 2017/9/11 1、 将控制柜“总电源”打到“OFF”位置。 2、 将自耦调压器原边电缆插头插入控制柜大四芯插座上。 3、将自耦调压器副边电缆插头插入实验台系统电源接入口。 4、将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。 5、控制柜上电：先总电源，再三相电源，最后单相电源；其次实验台上电：先 三相电源，再单相电源。 6、按下QF7“合闸”按钮，顺时针旋至实验的要求值后，切换显示系统电压， 如果三相对称，即完成无穷大电源的投入工作。 ● 无穷大系统的切除操作 ⑴ 检查系统与发电机组是否解列，未解列，禁止切除无穷大电源。 ⑵ 按下QF7分闸按钮 ⑶ 将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。 ⑷ 拔下自耦调压器原边和副边插头。 2017/9/11

实验一：电力系统综合自动化实验平台认识 1.4 系统构成：发电机组 Z4系列直流电动机： PN=3kW，UN=400V，nN=1500rpm 三相同步发电机： P N =2kW，cosΦ=0.8， UN =400V， nN =1500rpm 额定负载： P=2.0kw, Q=1.5kva 2017/9/11

实验一：电力系统综合自动化实验平台认识 1.5 系统构成：可调负载箱 2017/9/11

实验二：发电机组启动与运转 2.1 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。 2.1 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。 2017/9/11

实验二：发电机组启动与运转 2.2 实验原理 调速系统原理结构示意图 2017/9/11

实验二：发电机组启动与运转 2.2 实验原理 励磁系统的原理结构示意图 2017/9/11

实验二：发电机组启动与运转 2.3 实验步骤 起励建压 发电机组停机 2017/9/11 ●总电源、三相电源、单相电源 2.3 实验步骤 起励建压 发电机组停机 ●总电源、三相电源、单相电源 ●原动机启动:1500rpm ●起励建压：手动、常规、微机三种方式 ●灭磁：减小发电机励磁接近0 ●调速器：停止原动机，转速为0 ●励磁电源和原动机电源关 2017/9/11

实验二：发电机组启动与运转 2.3 实验步骤 发电机组并网 发出有功和无功 发电机组解列 2017/9/11 ①投入无穷大系统 2.3 实验步骤 发电机组并网 发出有功和无功 发电机组解列 ①投入无穷大系统 ②选择和建立单回路或双回路 ③投入同期表 ④手动/自动/半自动并网 ①调节调速器，改变发电机发出的有功功率 ②调节励磁装置，改变发电机的无功功率 注意：零功率解列！！ 2017/9/11

？ 实验二：发电机组启动与运转 2.4 思考题 1．简述发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作步骤。 2．为什么发电机组送出有功和无功时，先送无功？ 3．为什么要求发电机组输出的有功和无功为0时才能解列？ 2017/9/11

实验三：同步发电机准同期并列运行 3.1 实验目的 1．加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件。 3.1 实验目的 1．加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件。 2．掌握手动、半自动、自动准同期的概念及并网操作方法。 3．熟悉同步发电机手动、半自动、自动准同期并列过程。 2017/9/11

实验三：同步发电机准同期并列运行 3.2 实验原理 待并发电机并列运行的条件： 相序、压差、频差、相差。 2017/9/11

实验三：同步发电机准同期并列运行 3.3 实验步骤：手动准同期 状态设置 起励建压 手动并网 ● 投入同期表 ● 微机励磁 ● 他励 ● 手动同期 ● 恒Ug控制 ● n=1485 rpm ● Ug＝390V ● 投入无穷大系统，调压器电压设置400V ● 投入同期表 观察指针偏转方向和偏转角度 ● 调节励磁和转速，使压差和频差满足条件 ● 手动合闸 2017/9/11

“自动调频”：投入； “自动调压”：投入。“自动合闸”：投入。 实验三：同步发电机准同期并列运行 3.3 实验步骤：自动准同期 状态 设置 微机励磁、他励、自动同期、恒Ug控制 起励 建压 n=1480 rpm；Ug＝400V。投入无穷大系统 同期表 整定项 “自动调频”：投入； “自动调压”：投入。“自动合闸”：投入。 调整电压 和频率 投入同期表 自动判断，满足条件合闸 2017/9/11

实验三：同步发电机准同期并列运行 3.4 思考题 1．根据实验内容分析自动准同期的工作原理及过程。 2．通过实验，分析自动准同期、半自动准同期与手动准同期的异同点。 2017/9/11

实验四：单机带负荷实验 4.1 实验目的 1．了解和掌握单机带负荷运行方式的特点。 2．通过独立电力网与大电力系统的分析比较实验进一步理解系统稳定概念 2017/9/11

实验四：单机带负荷实验 4.2 实验原理 单机带负荷运行方式与单机对无穷大系统运行方式有着截然不同的概念，单机对无穷大系统在稳定运行时，发电机的频率与无穷大频率一样，它是受大系统的频率牵制，随系统的频率变化而变化，发电机的容量只占无穷大系统容量的很小一部分。 而单机带负荷它是一个独立电力网。发电机是唯一电源，任何负荷的投切都会引起发电机的频率和电压变化（原动机的调速器，发电机的励磁调节器均为有差调节）。此时，也可以通过二次调节将发电机的频率和电压调至额定值。 2017/9/11

实验四：单机带负荷实验 4.2 实验原理 2017/9/11 阻性负载： 3×1600Ω/0.2A（0.1kW）1组； 3×800Ω/0.4A（0.2kW）2组; 3×320Ω/1A（0.5kW） 1组； 3×160Ω/2A （1kW）2组； 通过开关投切可以改变阻性负载的大小； 感性负载： 由三个200mH的电感和自耦调压器构成 通过调节调压器手柄可调节感性负载的大小。 2017/9/11

实验四：单机带负荷实验 4.3 实验接线 实验台的右侧面留有本地负荷的接口，即三相带中性线的强电护套座。实验平台通电前，将三相自耦调压器原副边电缆解下，用实验平台配套设备中的强电实验连接线将三相自耦调压器的原边接入右侧面强电护套座，副边接入三相可调负载箱的电感性负载，通过调压器调节电感负载的大小。三相可调电阻性负载与调压器的原边并联接入。 2017/9/11

实验四：单机带负荷实验 4.4 实验步骤——独立系统特性实验 2017/9/11 发电机组 起励建压 接线 状态设置 独立系统 特性测试 发电机组 起励建压 启动原动机和 调速装置，使 n=1500rpm， 调节常规励磁 ，使Ug=400V 接线 将感性负载和阻性负载并联接入，经老师检查后方可通电实验。 状态设置 ● 单机运行 ● 常规励磁 ● 他励 ● 手动同期 独立系统 特性测试 改变有功和无功 负载的大小，但 保持负载功率因 数为0.8不变，记 录实验数据。 建立双回路 合上输电线路的 所有断路器，发 电机通过两回线 送电到负载 改变输电线路为单回路，重复实验步骤。 2017/9/11

实验四：单机带负荷实验 2017/9/11 双回线 单回线 参数 线路结构 R P1 COSΦ1 P2 UTr URe IA n

实验四：单机带负荷实验 4.5 实验步骤——投切负荷实验（选作） 2017/9/11 ⑴ 同上实验步骤1 ⑵ 采用双回线送电：先合上QF0、QF1、QF2和QF6，然后同时合上QF3、QF4， 观察发电机机组的振荡过程。待系统稳定运行后，观察机组转速和受端电压的 变化。分析比较投入负载分别为纯阻性，纯感性，阻感性。 ⑶ 在发电机组带额定负荷的情况下，分别切除不同性质的负荷，观察机组转速 和受端电压的变化，分析比较不同性质负荷时对系统的影响。 2017/9/11

实验四：单机带负荷实验 4.6 实验步骤——甩负荷实验（选作） 2017/9/11 ⑷ 甩负载实验 在发电机双回线输电带阻感性负载后，同时断开QF3、QF4，使发电机组突甩 负荷，观察机组转速和送、受端电压的变化。 ⑸ 实验结束后，通过调节励磁使无功至零，通过调速器使有功至零，然后将 发电机与系统解列，解列之后按下调速器的停机按钮使发电机转速至零，跳 灭磁开关。依次断开实验台的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”以 及控制柜的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”（空气开关向下扳至 OFF）。 2017/9/11

实验四：单机带负荷实验 4.7 思考题 2017/9/11 1．根据实验数据，结合教材，分析受端电压和功率随负载阻抗的变化规律。 2．根据负载大小不同时转速的不同，绘出转速和有功功率的关系曲线。 3．分析比较投切不同性质负载对转速和受端电压的影响。 4．单机带负载与单机无穷大系统有什么不同？ 2017/9/11

● 复习《电力系统分析》中潮流计算方法，有功功率——频率特性、无功功 率——电压特性相关知识。 电力系统综合自动化实验 下次实验准备： ● 复习《电力系统分析》中潮流计算方法，有功功率——频率特性、无功功 率——电压特性相关知识。 ● 下次上课时提交本次实验的实验报告。 要求：电子科技大学实验报告纸，手写； 内容包括：实验目的、 准同期并列实验和单机带负荷实验简要步骤、 单机带负荷实验数据 选作思考题。 2017/9/11

电力系统综合自动化实验 实验选作思考题： 2017/9/11 1．简述发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作步骤。 2．为什么发电机组送出有功和无功时，先送无功？ 3．为什么要求发电机组输出的有功和无功为0时才能解列？ 4、根据实验内容分析自动准同期的工作原理及过程。 5、通过实验，分析自动准同期、半自动准同期与手动准同期的异同点。 6．根据实验数据，结合教材，分析受端电压和功率随负载阻抗的变化规律。 7．根据负载大小不同时转速的不同，绘出转速和有功功率的关系曲线。 8．分析比较投切不同性质负载对转速和受端电压的影响。 9．单机带负载与单机无穷大系统有什么不同？ 2017/9/11

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