电力系统及自动化

实验报告书

实验名称： 电力系统综合自动化实训

专业班级： 114217402 学 号： 11421740218 姓 名： 杜文睿 联系电话： 18908382798 实验时间： 第15-16周

复杂电力系统运行方式实验

一、实验目的

1． 了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的网络结构和各种运行状态与运行参数值

变化范围。

2． 理论计算和实验分析，掌握电力系统潮流分布的概念。

3． 加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践相结合，提高学生

的感性认识。

二、原理与说明

现代电力系统电压等级越来越高，系统容量越来越大，网络结构也越来越复杂。仅用单机对无穷大系统模型来研究电力系统，不能全面反映电力系统物理特性，如网络结构的变化，潮流分布，多台发电机并列运行等等。

“PS-5G型电力系统微机监控实验台”是将五台“WDT-IIC或WDT-III型电力系统综合自动化实验台”的发电机组及其控制设备作为各个电源单元组成一个可变环型网络，如图3所示

此电力系统主网按500KV电压等级来模拟，MD母线为220KV电压等级，每台发电机按600MW机组来模拟，无穷大电源短路容量为6000MVA。

A站、B站相联通过双回400KM长距离线路将功率送入无穷大系统，也可将母联断开分

别输送功率。在距离100KM的中间站的母线MF经联络变压器与220KV母线MD相联，D站在轻负荷时向系统输送功率，而当重负荷时则从系统吸收功率（当两组大小不同的A，B负荷同时投入时）从而改变潮流方向。

C站，一方面经70KM短距离线路与B站相联，另一方面与E站并联经200KM中距离线路与无穷大母线MG相联，本站还有地方负荷。

此电力网是具有多个节点的环形电力网，通过投切线路，能灵活的改变接线方式，如切除XLC线路，电力网则变成了一个辐射形网络，如切除XLF线路，则C站、E站要经过长距离线路向系统输送功率，如XLC、XLF线路都断开，则电力网变成了T型网络等等。

在不改变网络主结构前提下，通过分别改变发电机有功、无功来改变潮流的分布，可以通过投、切负荷改变电力网潮流的分布，也可以将双回路线改为单回路线输送来改变电力网潮流的分布，还可以调整无穷大母线电压来改变电力网潮流的分布。

在不同的网络结构前提下，针对XLB线路的三相故障，可进行故障计算分析实验，此时当线路故障时其两端的线路开关QFC、QFF跳开（开关跳闸时间可整定）。

三、实验项目与方法

1．网络结构变化对系统潮流的影响

在相同的运行条件下，即各发电机的运行参数保持不变，改变网络结构，观察并记录系统中运行参数的变化，并将结果加以比较和分析。

实验方案同学们自己设计，并记录下各开关状态。 2．投 、切负荷对系统潮流的影响

在相同的网络结构下各发电机向系统输送一定负荷，投入各地方负荷LDA、LDB和LDC。观察并记录系统中运行参数的变化并将结果加以分析和比较。

网络结构和各发电机输出功率大小由同学们自己设计，并记录下各开关状态。

四、实验数据

1)网络结构变化前（QFA、QFB、QFC、QFF、QFH、QFI、QFO） U/W I/A P/W XLA 208.8 0 0 XLB 208.8 0 0 0 0 XLD 210.9 0.115 -0.022 -0.049 0.425 XLE 210.6 0.102 -0.025 -0.047 0.481 MC 0 0 0 0 0 MD 0 0 0 0 0 联络T 208.5 0.152 -0.039 -0.071 0.48 Q/Var 0 COS

0 2)网络结构变化后（QFA、QFB、QFC、QFH、QFI、QFO） U/W I/A P/W XLA 208.7 0.068 -0.004 XLB 208.4 0 0 0 0 XLD 210.6 0.115 -0.022 -0.048 0.432 XLE 210.6 0.102 -0.024 -0.047 0.470 MC 0 0 0 0 0 MD 0 0 0 0 0 联络T 208.7 0.152 -0.039 -0.072 0.481 Q/Var -0.023 COS 0.229 3)投地方负荷前的数据与上表一样

4)投地方负荷后(QFA、QFB、QFC、QFH、QFI、QFO、QFG、LDA） U/W I/A P/W XLA 203.1 0.064 -0.004 XLB 202.9 0 0 0 0 XLD 210.2 0.725 -0.343 -0.267 0.788 XLE 210.3 0.702 -0.341 -0.264 0.790 MC MD 204.0 1.29 0.622 0.403 0.839 联络T 202.9 1.355 -0.669 -0.467 0.820 Q/Var -0.021 COS

0.230 注意：LDA负荷的性质可以通过台后三刀三掷开关切换。即纯电阻负荷，感性负荷，纯电感负荷。

五、思考题

1.影响电力系统静态稳定性的因素有哪些？ 静态稳定就是热稳定，主要和线路的潮流以及线路的热稳定极限有关，改变系统电压和阻抗也能影响电力系统静态稳定。

2.如果提高电力系统的静态稳定性？

1)减少系统各元件的电抗，减小发电机和变压器的电抗，减少线路电抗 2)提高系统电压水平 3)改善电力系统的结构 4)采用串联电容器补偿 5)采用自动调节装置 6)采用直流输电。

在电力系统正常运行中，维持和控制母线电压是调度部门保证电力系统稳定运行的主要和日常工作

3.提高电力系统的暂态稳定的措施有哪些？ 1)继电保护实现快速切除鼓掌

2)线路采用自动重合闸 3)采用快速励磁系统 4)发电机增加强励倍数 5)汽轮机快速关闭汽门 6)发电机电气制动

7)变压器中性点经小电阻接地 8)长线路中间设置开关站

六、心得体会

电力系统调度自动化实验

一、实验目的

了解电力系统自动化的遥测，遥信，遥控，遥调等功能 了解电力系统调度的自动化

二、原理与说明

电力系统是由许多发电厂，输电线路和各种形式的负荷组成的。由于元件数量大，接线复杂，因而大大地增加了分析计算的复杂性。作为电力系统的调度和通信中心担负着整个电力网的调度任务，以实现电力系统的安全优质和经济运行的目标。

“PS—5G型电力系统微机监控实验台”相当于电力系统的调度和通信中心。针对5个发电厂的安全、合理分配和经济运行进行调度，针对电力网的有功功率进行频率调整，针对电力网的无功功率的合理补偿和分配进行电压调整。 微机监控实验台对电力网的输电线路、联络变压器、负荷全采用了微机型的标准电力监测仪，可以现地显示各支路的所有电气量。开关量的输入、输出则通过可编程控制器来实现控制，并且各监测仪和PLC通过RS-485通信口与上位机相联，实时显示电力系统的运行状况。

所有常规监视和操作除在现地进行外，均可以在远方的监控系统上完成，计算机屏幕显示整个电力系统的主接线的开关状态和潮流分布，通过画面切换可以显示每台发电机的运行状况，包括励磁电流、励磁电压、通过鼠标的点击，可远方投、切线路或负荷，还可以通过鼠标的操作增、减有功或无功功率，实现电力系统自动化的遥测、遥信、遥控、遥调等功能。运行中可以打印实验接线图、潮流分布图、报警信息、数据表格以及历史记录等。

三、实验项目和方法

1． 电力网的电压和功率分布实验 2． 电力系统有功功率平衡和频率调整实验 3． 电力系统无功功率平衡和电压调整实验。

同学们自己设计实验方案，拟定实验步骤以及实验数据表格。

四、实验数据

1、并网后空载运行控试验台测量数据 A相 U/V I/A P/W Q/Var COS XLA 208.9 0.121 -0.061 -0.030 0.883 XLB 208.8 0.136 -0.066 -0.025 0.926 XLC 207.5 0.209 0.123 0.038 0.956 XLD 211.4 0.185 -0.087 -0.068 0.792 XLE 211.3 0.175 -0.087 -0.070 0.781 XLF 211.4 0.437 -0.194 -0.142 0.819 MC 209.3 0 0 0 0 MD 212.6 0 0 0 0 联络 209.3 0.157 -0.040 -0.073 0.485 并网后空载运行发电机组实验测量数据 F/HZ 49.9 U/V 94.6 P/W 0 Q/Var 0 励磁 I/A 2.0 励磁 U/V 34

2、孤岛运行时中控试验台测量数据 A相 U/V I/A P/W Q/Var COS F/HZ 49.8 3、孤岛运行加LDC时中控试验台测量数据 A相 U/V I/A P/W Q/Var COS F/HZ 49.4 XLA 205.6 0 0.007 0.008 0.636 XLB 205.5 0.056 0.012 0.020 0.516 U/V 94.3 XLC 204.4 0.163 -0.038 -0.070 0.484 P/W 0.48 XLD 205.9 0 0 0 0 XLE 205.7 0 0 0 0 Q/Var 0.41 XLF 205.7 0.054 0.003 0.010 0.327 MC 206.3 1.053 0.482 0.441 0.737 励磁 I/A 2.5 MD 208.8 0 0 0 0 联络 205.1 0.152 -0.039 -0.07 0.492 励磁 U/V 45 XLA 206.5 0 0.007 0.008 0.620 XLB 206.3 0.056 0.012 0.021 0.512 U/V 94.5 XLC 205.1 0.163 -0.038 -0.071 0.476 P/W 0 XLD 206.5 0 0 0 0 XLE 206.4 0 0 0 0 Q/Var 0 XLF 206.5 0.054 0.004 0.010 0.370 MC 206.9 0 0 0 0 励磁 I/A 2.1 MD 206.5 0 0 0 0 联络 206.9 0.152 -0.039 -0.071 0.490 励磁 U/V 38 孤岛运行时中控发电机组测量数据

孤岛运行加LDC时发电机组测量数据

4、手动调频(恒压空载)时中控试验台测量数据 A相 U/V I/A P/W Q/Var COS F/HZ 49.7

XLA 206.0 0 0.007 0.008 0.672 XLB 206.0 0.055 0.012 0.021 0.512 U/V 94.5 XLC 205.1 0.164 -0.038 -0.071 0.476 P/W 0 XLD 206.1 0 0 0 0 XLE 206.2 0 0 0 0 Q/Var 0.1 XLF 206.7 0.054 0.003 0.010 0.351 MC 206.7 0 0 0 0 励磁 I/A 2.2 MD 209.6 0 0 0 0 联络 205.3 0.152 -0.039 -0.070 0.491 励磁 U/V 39 手动调频（恒压空载）时发电机组测量数据 5、手动调频（投入LDA未调之前）时中控试验台测量数据 A相 U/V I/A P/W Q/Var COS F/HZ 47.48 XLA 203.4 0.481 0.239 0.165 0.821 XLB 203.5 0.528 0.282 0.190 0.828 U/V 94.3 XLC 202.5 1.079 -0.528 -0.381 0.810 P/W 0.6 XLD 203.7 0.192 -0.081 -0.060 0.801 XLE 203.9 0.180 -0.080 -0.059 0.803 Q/Var 0.41 XLF 203.9 0.374 0.162 0.119 0.805 MC 206.6 0 0 0 0 励磁 I/A 2.8 MD 201.8 1.241 0.630 0.390 0.850 联络 201.4 1.375 -0.679 -0.467 0.824 手动调频（投入LDA未调之前）时发电机组测量数据 励磁 U/V 52

6、手动调频（投入LDA 调之后）时中控试验台测量数据 A相 U/V I/A P/W Q/Var COS F/HZ 49.9 XLA 204.4 0.473 0.234 0.166 0.818 XLB 204.3 0.519 0.275 0.190 0.822 U/V 95.1 XLC 202.6 1.054 -0.515 -0.378 0.805 P/W 0.6 XLD 204.1 0.188 -0.079 -0.060 0.798 XLE 204.6 0.177 -0.078 -0.058 0.798 Q/Var 0.4 XLF 204.6 0.369 0.159 0.119 0.802 MC 207.7 0 0 0 0 励磁 I/A 2.5 MD 202.6 1.221 0.615 0.400 0.838 联络 202.3 1.353 -0.666 -0.497 0.817 手动调频（投入LDA 调之后）时发电机组测量数据

励磁 U/V 46

7、手动调压调频（投LDC 两者都不调）时中控试验台测量数据 A相 U/V I/A P/W Q/Var COS F/HZ 48.37

XLA 187.3 0 0 0 0 XLB 187.2 0 0.009 0.006 0.830 U/V 85.6 XLC 186.4 0.141 -0.032 -0.053 0.523 P/W 0.4 XLD 187.9 0 0 0 0 XLE 187.4 0 0 0 0 Q/Var 0.4 XLF 189.5 0 0 0 0 MC 188.3 0.971 0.410 0.367 0.745 励磁 I/A 2.2 MD 190.3 0 0 0 0 联络 187.3 0.128 -0.033 -0.052 0.542 励磁 U/V 40 手动调压调频（投LDC 两者都不调）时后发电机组测量数据 8、手动调压调频（投入LDC 调压）时中控试验台测量数据 A相 U/V I/A P/W Q/Var COS F/HZ 47.8 XLA 205.6 0.075 0.006 0.012 0.414 XLB 205.3 0.063 0.013 0.016 0.500 U/V 94.2 XLC 204.3 0.177 -0.039 -0.076 0.459 P/W 0.43 XLD 205.7 0 0 0 0 XLE 205.6 0 0 0 0 Q/Var 0.41 XLF 205.7 0.058 0.003 0.011 0.310 MC 206.2 1.073 0.497 0.441 0.749 励磁 I/A 2.7 MD 208.6 0 0 0 0 联络 205.8 0.167 -0.039 -0.078 0.453 励磁 U/V 51 手动调压调频（投入LDC 调压）时发电机组测量数据

9、手动调压调频（投入LDC 调频） 时中控试验台测量数据 A相 U/V I/A P/W Q/Var COS F/HZ 49.89 XLA 205.5 0 0.006 0.014 0.447 XLB 205.8 0.056 0.012 0.013 0.684 U/V 94.8 XLC 205.3 0.162 -0.038 -0.069 0.493 P/W 0.41 XLD 206.4 0 0 0 0 XLE 205.9 0 0 0 0 Q/Var 0.41 XLF 206.7 0.053 0.003 0.010 0.351 MC 207.0 1.055 0.483 0.444 0.735 励磁 I/A 2.5 MD 208.7 0 0 0 0 联络 205.7 0.151 -0.039 -0.069 0.493 励磁 U/V 47 手动调压调频（投入LDC 调频） 时发电机组测量数据 五、思考题

1、电力系统无功功率补偿有哪些措施？为了保证电压质量采取了哪些调压手段？

(1)同步调相机。同步调相机属于早期无功补偿装置的典型代表，它不仅能补偿固定的无功

功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。

（2）并补装置。并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置，但电容补偿只能补偿固定的无功，电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节，不能实现无功的平滑无级的调节。

(3)并联电抗器。目前所用电抗器的容量是固定的，除吸收系统容性负荷外，用以抑制过电压。

无功补偿：在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不

可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。无功补偿可以收到下列的效益：①提高用户的功率因数,从而提高供电设备的利用率;②减少电力网络的有功损耗；③合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；④在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；⑤装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。 2、何为发电机的一次调频、二次调频？

一次调频：是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力，随频率变化而自动进行频率调整。

二次调频：是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时,一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式。二次调频分为手动调频及自动调频。 3、电力系统经济运行的基本要求？

在电力系统保证正常运行，保证电能质量的前提下，尽量提高电能生产和输送的效率，降低供电成本。

六、心得体会