電力系統(tǒng)自動化實驗指導書

電力系統(tǒng)自動化

實驗指導書

鄭雪娜

電氣信息學院

2017年3月28日

實驗一直流系統(tǒng)介紹

一.實驗目的

1.加強理解整個系統(tǒng)直流電源部分具體供電工作原理;

2.掌握實際項目中讀國及識圖的方法;

3.學會繪制項目圖的具體方法。

二.實驗原理

直流系統(tǒng)是電力系統(tǒng)二次部分供電的核心部件，為二次設備提供245V（為合閘設

備儲能用）及220V（二次設備工作及控制電源）直流電。廠用電經過降壓后，送至直

流屏中的整流設備，將交流整流為245V直流電，并經過直流降壓設備將其降為220V

直流電后供給二次設備。

三.實驗內容和步驟

（一）直流系統(tǒng)布置圖識圖（如圖1.1)

（二）直流系統(tǒng)原理圖識圖（如圖1.2)

（三）直流系統(tǒng)接線圖識圖（如圖1.3和1.4)

（四）直流系統(tǒng)端子圖識圖（如圖1.5)

1.1直流系統(tǒng)布置圖

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1.2直流系統(tǒng)原理圖

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1.3直流系統(tǒng)接線圖1

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1.5直流系統(tǒng)端子圖

四.實驗報告要求

1.闡述交流接觸器KM1和KM2的具體接線和工作方式；

2.分析在實際直流系統(tǒng)屏中，FL1的具體位置；

3.分析各監(jiān)控屏之間的通訊方式是什么，如何實現互相通信?

實驗二同步發(fā)電機準同期并列實驗

一.實驗目的

1.加強理解同步發(fā)電機準同期并列原理，掌握準同期并列條件；

2.掌握微機準同期控制器及模擬式綜合整步表的使用方法；

3.熟悉同步發(fā)電機準同期并列過程；

4.觀察、分析有關波形。

二,實驗原理

將同步發(fā)電機并入電力系統(tǒng)的合閘操作通常采用準同期并列方式。準同期并列要求

在合閘前通過調整待并機組的電壓和轉速，當滿足電壓幅值和頻率條件后，根據“恒定

超前時間原理”，由運行操作人員手動或由準同期控制器自動選擇合適時機發(fā)出合閘命

令，這種并列的合閘沖擊電流一般很小，并且機組投入電力系統(tǒng)能被迅速拉入同步。根

據并列操作的自動化程度不同，又分為手動準同期、半自動準同期和全自動準同期三種

方式。

正弦整步電壓是不同頻率的兩正弦電壓之差，其幅值作周期性的正弦規(guī)律變化。它

能反映兩個待并系統(tǒng)間的同步情況，如頻率差、相角差以及電壓幅值差。線性整步電壓

反映的是不同頻率的兩方波電壓間相角差的變化規(guī)律，其波形為三角波。他能反映兩個

待并系統(tǒng)間的頻率差和相角差，并且不受電壓幅值差的影響，因此得到廣泛應用。

手動準同期并列，應在正弦整步電壓的最低點（同相點）時合閘，考慮到短路器的

固有合閘時間，實際發(fā)出合閘命令的時刻應提前一個相應的時間和角度。

自動準同期并列，通常采用恒定超前時間原理工作，這個超前時間可按短路器的合

閘時間整定。準同期控制器根據給定的允許壓差和允許頻差，不斷地檢查準同期條件是

否滿足，在不滿足要求時閉鎖合閘并且發(fā)出均壓均頻控制脈沖。當所有條件均滿足時,

在整定的超前時刻送出合閘脈沖。

三.實驗內容和步驟

（一）按原理圖及接線圖進行接線。

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圖2.1電壓進線圖

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▼斷路器分位

84054A02

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圖2.2斷路器狀態(tài)采集圖

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K/▼/▼增壓出口

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-0同期合閘輸出至繼?！?/p>

圖2.3微機繼電保護儀控制原理圖

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1013A153A16合閘輸入回路

圖24同期合閘輸出至35kV/10kV線路保護屏原理圖

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1分閘位置繼電器|

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圖2.5斷路器輸出控制原理圖（35kV/10kV線路保護屏）

線路保護控制回路端子

內部配線1CD（右）P1路標號電纜標號

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控制電源正

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13

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16

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合閘出口

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19

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分閘出口

O21

22

23永跳輸入141

24閉鎖合間繼電器143

25禁止操作監(jiān)視145

26閉鎖分閘繼電器147

27

028102

929控制電源負

O30

圖2.6線路保護控制回路端子圖（35kV/10kV線路保護屏）

自動準同期信號、出口端子

H動準同期電壓端子

內部配維4YD（左）附88標號電纜標號

回路標號電觀標號

內部配線4UD（左）?1701

4nb?.-11TQMa接至UD92

機竭電壓13公共端

2TQMb接至UD

3

4|TQMa'接至UDO5

京統(tǒng)電壓

51TQ*db*接至UD6預報告警出口703

7保護動作信號706

8裝置失電信號707

9

10

11

向期臺儲輸出

12

13

二次電壓端子排電壓出口

14

15

設備標號網路標號UD（左）內部配錢減壓出口

16

A621屏內轉接17

漕速出口

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減速出a

B62191?屏內轉接4n3*1020

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C621屏內轉接自動準同期開入量端子

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母發(fā)電壓

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N620$11屏內轉接918401

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93開關■輸入正

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8田欽同期消入8407

0189外部同期申請8409

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10手動增壓8411

2011手動減壓8413

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/\屏內轉接12手動增速8415

機端電東02213手動版S8417

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024IS開入108421

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系統(tǒng)電壓02617開入12842S

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<>2819開入148429

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21開入168433

22投檢修狀態(tài)8435

23信號復歸843742PA-14

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26

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§29

開關■處入負

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圖2.7同期合閘接線端子圖

（二）打開微機繼電保護測試儀中的準同期模塊用于測試同期裝置的動作電壓、動

作頻率、動作角度以及進行自動準同期調整試驗。

1.界面說明

（1）使用本程序，測試儀只輸出電壓值，不輸出電流值。一般系統(tǒng)側選UA,待

并側選UB,開入量端子1—8任選一個?？蛇x【手動試驗】或【自動試驗】。自動準同

期調整只有【自動試驗】方式。

（2）同期裝置動作的基本條件

當待并側與系統(tǒng)側的頻率基本相等、電壓幅值基本相等以及角度差小于一定值，同

時滿足這三個條件時，同期裝置立即發(fā)出合閘信號。

（3）測試項目

a.測試動作電壓

系統(tǒng)側電壓UA=100V,相位0。，頻率50Hz。系統(tǒng)側參數是恒定值。設待并側電壓

UB=90V,相位0。，頻率50Hz?？梢钥闯鲋挥蟹挡坏?，其他兩項滿足條件，采用手

動或自動方式遞增UB相幅值，當其接近UA相幅值時，同期裝置動作，程序記錄此時

的UB幅值為動作電壓值。

b.測試動作頻率

系統(tǒng)側電壓UA=100V,相位0。，頻率50Hz。系統(tǒng)側參數是恒定值。設待并側電壓

UB=100V,相位0。，頻率49Hz?？梢钥闯鲋挥蓄l率不等，其他兩項滿足條件，采用【手

動試驗】或【自動試驗】方式遞增UB相的頻率，當其接近UA相的頻率時，同期裝置

動作，程序記錄此時UB的頻率值作為動作頻率值c

c測試動作相位

系統(tǒng)側電壓UA=100V,相位0。，頻率50Hzo系統(tǒng)側參數是恒定值。設待并側

電壓UB=100V,相位340。，頻率50Hz?？梢钥闯鲋挥邢辔徊坏龋渌麅身棟M足條件,

采用手動或自動方式遞增UB的相位，當其接近UA的相位值時，同期裝置動作，程序

記錄此時UB的相位值作為動作相位值。

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d.自動準同期調整

如右圖所示，兩側只有相位相等，其他

條件不滿足同期條件，所不同的是變化頻率和變化幅值的命令不是由程序來控制，而

是由同期裝置的開出量來控制。通過將其接入測試儀的開入量來發(fā)出改變頻率和幅值

的命令。程序定義測試儀的開入量端子5為增頻，開入量端子6為減頻，開入量端子

7為增壓，開入量端子8為減壓。動作接點可選開入量端子1-4中的任意一個，當滿

足同期條件時，測試儀記錄動作頻率和動作電壓。

2.接線方式-如圖所示：

（三）注意事項

進行同期試驗測試時，開始應按下同期裝置的啟動按鈕，同期裝置才能進入等待同

期狀態(tài)。試驗前，請先查找裝置上的同期啟動信號輸入端子，引出兩根線，并先把它

們短接，以啟動同期裝置，然后再開始試驗。

另外，有些同期裝置能設置同期時間，做試驗時，如果同期過程超過該時間，裝置

將閉鎖本次同期合閘，同時發(fā)出告警信號。如果要繼續(xù)做試驗，則應再次按下同期啟

動按鈕，或將上述兩根線短接，以再次啟動同期裝置。

四.實驗報告要求

1.比較手動準同期和自動準同期的調整并列過程；

2.分析合閘沖擊電流的大小與哪些因素有關；

3.分析正弦整步電壓波形的變化規(guī)律；

4.滑差頻率工，開關時間的的整定原則？

實驗三電力系統(tǒng)低頻/低壓減載實驗

一.實驗目的

1.加強理解低頻減載原理，掌握低頻減載動作條件;

2.理解低壓減載原理，掌握壓頻減載動作條件；

3.熟悉電力系統(tǒng)甩負荷過程;

二.實驗原理

當系統(tǒng)發(fā)生嚴重功率缺額時候，自動低頻減載裝置的任務就是迅速斷開相應數量的用戶的負荷，

時系統(tǒng)的頻率在不低于某一允許值的情況下，達到有功功率的平衡，以確保電力系統(tǒng)安全允許，防止

事故的擴大。

最大功率缺額的確定：

在電力系統(tǒng)中，自動低頻減載裝置是用來應付嚴重功率缺額事故的重要措施之一，它通過切除負

荷功率（通常是比較不重要的負荷）的辦法來制止系統(tǒng)頻率的下降，藉以取得逐步恢復系統(tǒng)正常工作

的條件。因此，必須考慮即使系統(tǒng)發(fā)生最嚴重事故的情況下，即出現最大的可能功能缺額的情況下，

接至低頻減載裝置的用戶功率量也能使系統(tǒng)頻率恢復在可運行的水平，以避免系統(tǒng)事故的擴大?？梢?，

確定系統(tǒng)事故情況下的最大可能功率缺額，以及接入自動低頻減載裝置的相應的功率值，是保證系統(tǒng)

安全允許的重要措施。確定系統(tǒng)中可能發(fā)生的功率缺額涉及到對系統(tǒng)事故的設想，為此應作具體分析。

一般應該根據不利的允許方式下發(fā)生故障時.，實際可能發(fā)生的最大功率缺額來考慮，例如按系統(tǒng)中斷

最大機組或某一電廠來考慮，如果系統(tǒng)有可能解列成幾個子系統(tǒng)（即兒個部分）運行時，還必須考慮

各子系統(tǒng)可能發(fā)生的最大功率缺額。

自動低頻減載裝置是針對事故情況的一種反故障措施，并不要求系統(tǒng)頻率恢復至額定值，一般希

望它的恢復頻率fh低于額定值，約為49.5?50HZ之間，所以接到低頻減載裝置最大可能的斷開功率

△PLmax可小于最大功率缺額△Phmax。設正常允許時候系統(tǒng)負荷為PLC，額定頻率與恢復頻率fh之差

則有：

Ap_△片rmax/A,—sAP—△々max一勺田,產也

七-A2max1-KLh，