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文本内容:
《调度自动化及远动原理》课程实验教学大纲目录
一、课程简介2
二、课程实验教学的目的、任务与要求2
三、实验方式与基本要求2
四、实验项目设置2
五、教材(讲义、指导书)3
六、实验报告要求3
七、考试(考核)方式3《调度自动化及远动原理》课程实验项目14《调度自动化及远动原理》课程实验项目26《调度自动化及远动原理》课程实验项目310《调度自动化及远动原理》课程实验项目413《调度自动化及远动原理》课程实验项目3
一、实验项目名称及实验项目编号电力系统功率特性和功率极限实验,0543243
二、课程名称及课程编号电力系统自动化,054324
三、实验目的通过木实验使学生初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法;加深理解功率极限的概念,在实验中体会各种提高功率极限J昔施的作用;通过对实验中各种现象的观察,结合所学的理论知识,培养理论结合实际及分析问题的能力
四、实验原理本实验是基于电气工程学科中的“提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限的原理”来设计的,通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现本实验的准备知识见教材的P192-220
五、实验内容所谓简单电力系统,一般是指发电机通过变压器、输电线路与无限大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统对于简单系统,如发电机至系统d轴和q轴总电抗分别为Xa和Xq£,则发电机的功率特性为E UU2l广Pf.=——sin J+——x——-sin2JX我2X亦,Xq£当发电机装有励磁调节器时,发电机电势与随运行情况而变化.根据一般励磁调节器的性能,可认为保sin28持发电机Eq(或F)恒定这时发电机的功率特性可表示成这时功率极限为EV从简单电力系统功率极限的表达式看,提高功率极限可以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现
六、实验方法与步骤
1.无调节励磁时功率特性和功率极限的测定
1.1网络结构变化对系统静态稳定的影响(改变X)
(1)输电线路为单回线;
(2)发电机与系统并列后,调节发电机使其输出的有功和无功功率为零
(3)功率角指示器调零;
(4)逐步增加发电机输出的有功功率,而发电机不调节励磁;
(5)观察并记录系统中运行参数的变化,填入表中;
(6)输电线路为双回线,重室上述步骤,填入表中
1.2发电机电势£q不同对系统静态稳定的影响
(1)输电线为单回线,并网前々々A;
(2)发电机与系统并列后,调节发电机使其输出有功功率为零;
(3)逐步增加发电机输出的有功功率,而发电机不调节励磁;
(4)观察并记录系统中运行参数的变化,填入表中;
(5)输电线为单I可线,并网前EqUx,重复上述步骤,填入表中
2.手动调节励磁时,功率特性和功率极限的测定
(1)单回线输电线路;
(2)发电机与系统并列后,使P=0,Q=0,6=0,校正初始值;
(3)逐步增加发电机输出的有功功率,调节发电机励磁,保持发电机端电压恒定或无功输出为零;
(4)观察并记录系统中运行参数的变化,填入表中
3.自动调节励磁时,功率特性和功率极限的测定将自动调节励磁装置接入发电机励磁系统,测定功率特性和功率极限,并将结果与无调节励磁和手动调节励磁时的结果比较,分析自动励磁调节器的作用
3.1微机自并励(恒流或恒压控制方式),实验步骤自拟;
3.2微机它励(恒流或恒压控制方式),实验步骤自拟
七、实验要求
1.实验报告要求写明实验名称、实验目的、详细的实验步骤、实验数据、计算结果和结论比较手动准同期和自动准同期的调整并列过程;分析合闸冲击电流的大小与哪些因素有关;分析正弦整步电压波形的变化规律;滑差频率f”开关时间5的整定原则?
2.根据学生再实验过程中所掌握的理论知识、操作水平、动手能力和实验报告内容进行评分成绩按五个级次优秀、良好、中等、及格和不及格
八、场地、设备与器材实验设备电力系统综合自动化试验台实验仪器仪表及耗材电力系统综合自动化试验台及其配套挂件《调度自动化及远动原理》课程实验项目4
一、实验项目名称及实验项目编号电力系统调度自动化实验,0543244
二、课程名称及课程编号电力系统自动化,054324
三、实验目的通过本实验使学生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
四、实验原理本实验是基于电气工程学科中的“电力系统调度自动化基本原理”来设计的利用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□与上位机相联,实时显示电力系统的运行状况本实验的准备知识见教材的P235-269
五、实验内容“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
六、实验方法与步骤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
七、实验要求
1.实验报告要求写明实验名称、实验目的、详细的实验步骤、实验数据、计算结果和结论详细说明各种实验方案和实验步骤;认真整理实验记录;比较各项的实验数据,分析其产生的原因
2.根据学生再实验过程中所掌握的理论知识、操作水平、动手能力和实验报告内容进行评分成绩按五个级次优秀、良好、中等、及格和不及格
八、场地、设备与器材实验设备4套电力系统综合自动化试验台、1套电力系统微机监控试验台实验仪器仪表及耗材电力系统综合自动化试验台及电力系统微机监控试验台的数据联络线及相关挂件15课程名称调度自动化及远动原理课程编号056219英文名称DispatchingAutomationandRemote ControlPrinciple课程性质非独立设课课程属性专业应开实验学期第7学期学时学分课程总学时-一32实验学时一-8课程总学分一-2实验学分--0实验者类别本科生适用专业电气工程及其自动化先修课程《电气工程基础》、《自动控制原理》、《电机及拖动基础》、《发电厂电气设备》、《电气工程基础》
一、课程简介本课程主要讲述发电厂和变电所中使用的自动化装置详细讲述了自动并列的工作原理;同步发电机励磁自动控制系统的工作原理与运行特性;三相同步发电机并联运行时有功功率和无功功率的调节;励磁自动控制系统的动态特性及其对电力系统稳定运行的作用;同步发电机与系统负荷的功一频特性,系统频率一次和二次调整的准则与动态行为分析同步发电机在对称负载卜•的运行特性;电力系统自动低频减负荷装置的工作原理与实现方法;电网节点的电压与系统中的无功功率也源之间的关系;电网运行频率与系统中有功电源发电机之间的分布关系等
二、课程实验教学的目的、任务与要求通过本课程的教学,使学生对电力系统自动化系统的就地自动化装置有较为深刻的了解要求熟练掌握三相同步发电机投入电网并联运行的操作方法;掌握三相同步发电机并联运行时有功功率和无功功率的调节;掌握同步发电机在对称负载卜的运行特性;理解电网节点的电压与系统中的无功功率电源之间的关系,电网运行频率与系统中有功电源发电机之间的分布关系等
三、实验方式与基本要求本实验课程的课程性质为验证性实验;实验课程中验证、综合、设计所占的比例为253及开设方式学生自做,每组学生人数3-4人,指导教师人数2人等
四、实验项目设置实验实验实验实验实验每组人序号实验项目名称实验内容提要编号时数类型类别要求数三相交流同步电机的准同期丁•动准同期和自动准同期的调整并列1实所23313-4并网实验过程利用励磁控制系统对同步发电机进行’则金2同步发电机励磁控制实验23313-4二励磁调节电力系统功率特性和功率极3测试各种励磁方式卜.电力系统的功率2231限实验特性,验证各种提高功率极限的措施电网节点的电压与系统中的无功功率电源之间的关系,电网运行频率与系4斓3电力系统实时监控实验23313-4统中有功电源发电机之间的分布关系仔十8注熨般型
1.满42验班综钠.设制究‘
5.其他蚓的别
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五、教材(讲义、指导书)参考书商国才编.《电力系统自动化》,中国电力出版社,1999教材孟祥忠编.《电力系统自动化》,北京大学出版社,2006杨冠成编.《电力系统自动装置原理》,中国电力出版社,1995陈莹著.《电力系统自动化》,中国电力出版社,2004付周兴著.《电力系统自动化》,中国电力出版社,2006韩富春著.《电力系统自动化技术》,中国水利水电出版社,2004
六、实验报告要求
1.实验数据及图表齐全,报告工整规范
2.每次实验的基本工作原理及组成
3.实验系统要求的性能指标
4.对测试数据计算过程及得出的结论
5.实验研究的体会和收获
七、考试(考核)方式根据课堂表现、完成作业情况、实验操作与实验报告完成情况得出本实验课程的考核成绩成绩权值为课堂表现占10%,完成作业情况占10%,实验操作占40%,实验报告占40%单项考核采用百分制,实验总成绩采用五级记分制(优秀、良好、中等、及格、不及格)
八、使用说明
1.本大纲供电气工程及其自动化专业使用,亦使用于其他相近专业选修或辅修本课程的学生;
2.教学中,对电气工程专业的学生相对提高要求;
3.由于实际实验设备与大纲不完全一致,任课教师可根据具体情况,对大纲所规定的讲授内容和课时安排进行适当调整,但不得影响课程的基本体系;
4.本大纲内容较多,因课时有限,有些内容可通过任课教师演示完成制定人庞清乐审定人庞清乐批准人王永强批准日期
2013.8《调度自动化及远动原理》课程实验项目1
一、实验项目名称及实验项目编号三相交流同步电机的准同期并网实验,0543241
二、课程名称及课程编号电力系统自动化,054324
三、实验目的通过木实验使学生掌握三相同步发电机投入电网并联运行的操作方法
四、实验原理本实验是基于电气工程学科中的“恒定越前时间原理”来设计的,由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令,这种并列操作的合闸冲击电流很小,且机组投入电力系统后能迅速拉入同步本实验的准备知识见教材的P84-88
五、实验内容
1、用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行
2、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行
六、实验方法与步骤
1.实验前应复习准确同步法和自动同步法三相同步发电机投入电网并联运行的基本理论;预习本实验内容和操作步骤
2.手动准同期并列按准同期条件合闸
1.1将“同期方式”转换开关置“手动”位置在这种情况下,要满足并列条件,需要手动调节发电机电压、频率,直至电压差、频差在允许范围内,相角差在零度前某一合适位置时,手动操作合闸按钮进行合闸观察微机准同期控制器上显示的发电机电压和系统电压,相应操作微机励磁调节器上的增磁或减磁按钮进行调压,直至“压差闭锁”灯熄灭观察微机准同期控制器上显示的发电机频率和系统频率,相应操作微机调速器上的增速或减速按钮进行调速,直至“频差闭锁”灯熄灭此时表示压差、频差均满足条件,观察整步表.上旋转灯位置,当旋转至0°位置前某•合适时刻时,即可合闸观察并记录合闸时的冲击电流
1.2偏离准同期并列条件合闸实验分别在单独一种并列条件不满足的情况下合闸,记录功率表冲击情况
(1)电压差相角差条件满足,频率差不满足,在fF*和fFfx时手动合闸,观察并记录实验台上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小,分别填入表1;注意频率差不要大于
0.5HZo
(2)频率差相角差条件满足,电压差不满足,VFVX和VFVX时手动合闸,观察并记录实验台上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小,分别填入表1;注意电压差不要大于额定电压的10%.
(3)频率差电压差条件满足,相角差不满足,顺时针旋转和逆时针旋转时手动合闸,观察并记录实验台上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小,分别填入表1-1注意相角差不要大于30度
3.半自动准同期并列将“同期方式”转换开关置“半自动”位置,按下准同期控制器上的“同期”按钮即向准同期控制器发出同期并列命令,此时,同期命令指示灯亮,微机正常灯闪烁加快准同期控制器将给出相应操作指示信息,运行人员可以按这个指示进行相应操作调速调压方法同手动准同期当压差、频差条件满足时,整步表上旋转灯光旋转至接近0°位置时,整步表圆盘中心灯亮,表示全部条件满足,准同期控制器会自动发出合闸命令,“合闸出口”灯亮,随后DL灯亮,表示已经合闸同期命令指示灯熄,微机正常灯恢复正常闪烁,进入待命状态
4.全自动准同期并列将“同期方式”转换开关置“全自动”位置按下准同期控制器的“同期”按钮,同期命令指示灯亮,微机正常灯闪烁加快,此时,微机准同期控制器将自动进行均压、均频控制并检测合闸条件,一旦合闸条件满足即发出合间命令在全自动过程中,观察当“升速”或“降速”命令指示灯亮时,调速器上有什么反应;当“升压”或“降压”命令指示灯亮时,微机励磁调节器上有什么反应当一次合闸过程完毕,控制器会自动解除合闸命令,避免二次合闸;此时同期命令指示灯熄微机正常灯恢复正常闪烁
七、实验要求
1.实验报告要求写明实验名称、实验目的、详细的实验步骤、实验数据、计算结果和结论比较手动准同期和自动准同期的调整并列过程;分析合闸冲击电流的大小与哪些因素有关;分析正弦整步电压波形的变化规律;滑差频率f”开关时间%的整定原则?
2.根据学生再实验过程中所掌握的理论知识、操作水平、动手能力和实验报告内容进行评分成绩按五个级次优秀、良好、中等、及格和不及格
八、场地、设备与器材实验场地电力系统自动化实验室实验设备电力系统综合自动化试验台、数据联络线及配套挂件《调度自动化及远动原理》课程实验项目2
一、实验项目名称及实验项目编号同步发电机励磁控制实验,0543242
二、课程名称及课程编号电力系统自动化,054324
三、实验目的通过木实验使学生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;了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点;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了解微机励磁调节器的基本控制方式了解电力系统稳定器的作用观察强励现象及其对稳定的影响;了解几种常用励磁限制器的作用;掌握励磁调节器的基本使用方法
四、实验原理本实验是基于电气工程学科中的励磁控制系统的基本原理而设计的,由励磁调节装置实现电力系统的稳定电压、合理分配无功功率和提高稳定性的功能本实验的准备知识见教材的PU8-154
五、实验内容微机励磁调节器的控制方式有四种恒5(保持机端电压稳定)、恒h(保持励磁电流稳定)、恒Q(保持发电机输出无功功率稳定)和恒a(保持控制角稳定)其中,恒a方式是一种开环控制方式,只限于它励方式下使用同步发电机并入电力系统之前,励磁调节装置能维持机端电压在给定水平当操作励磁调节器的增减磁按钮,可以升高或降低发电机电压;当发电机并网运行时,操作励磁调节器的增减磁按钮,可以增加或减少发电机的无功输出,其机端电压按调差特性曲线变化发电机正常运行时,三相全控桥处于整流状态,控制角a小于90°;当正常停机或事故停机时,调节器使控制角a大于90°,实现逆变灭磁
六、实验方法与步骤
1.不同a角(控制角)对应的励磁电压波形观测
(1)合上操作电源开关,检杳实验台上各开关状态各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄;
(2)励磁系统选择它励励磁方式操作“励磁方式开关”切到“微机它励”方式,调节器面板“它励”指示灯亮;
(3)励磁调节器选择恒a运行方式操作调节器面板上的“恒a”按钮选择为恒a方式,面板上的“恒a”指示灯亮;
(4)合上励磁开关,合上原动机开关;
(5)在不启动机组的状态下,松开微机励磁调节器的灭磁按钮,操作增磁按钮或减磁按钮即可逐渐减小或增加控制角a,从而改变三相全控桥的电压输出及其波形.
(6)调节控制角大于90度但小于120度,观察全控桥输出电压波形,与课本所画波形有何不同?为什么?
(7)调节控制角大于120度,观察全控桥输出电压波形,与课本所画波形有何不同?为什么?
2.同步发电机起励实验恒5方式起励步骤
2.1
(1)将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式,投入“励磁开关”;
(2)按下“恒5”按钮选择恒5控制方式,此时恒5指示灯亮;
(3)将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下,此时火磁指示灯亮,表示处于火磁位置;
(4)启动机组;
(5)当转速接近额定时,(频率247Hz),将“灭磁”按钮松开,发电机起励建压注意观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化(看励磁电流表和电压表)录波,观察起励曲线,测定起励时间,上升速度,超调,振荡次数,稳定时间等指标,记录起励后的稳态电压和系统电压改变系统电压,重复起励(无需停机、开机,只需灭磁、解除灭磁),观察记录发电机电压的跟踪精度和有效跟踪范围以及在有效跟踪范围外起励的稳定电压按下灭磁按钮并断开励磁开关,将“励磁方式开关”改切到“微机它励”位置,恢复投入“励磁开关”本励磁调节器将它励恒5运行方式下的起励模式设计成“设定电压起励”方式,起励前允许运行人员手动借助增减磁按钮设定电压给定值,选择范围为0〜110%额定电压用灭磁和解除灭磁的方法,重复进行不同设定值的起励试验,观察起励过程,记录设定值和起励后的稳定值恒方式起励步骤
3.2II
(1)将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式或者“微机它励”方式,投入“励磁开关”;
(2)按下“恒按钮选择恒li控制方式,此时恒li指示灯亮
(3)将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下,此时灭磁指示灯亮,表示处于灭磁位置
(4)启动机组;
(5)当转速接近额定时(频率>=47Hz),将“灭磁”按钮松开,发电机自动起励建压,记录起励后的稳定电压起励完成后,操作增减磁按钮可以自由调整发电机电压恒方式起励步骤
4.3a
(1)将“励磁方式开关”切到“微机它励”方式,投入“励磁开关”;
(2)按下恒a按钮选择恒a控制方式,此时恒a指示灯亮;
(3)将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下,此时灭磁指示灯亮,表示处于灭磁位置;
(4)启动机组;
(5)当转速接近额定时(频率>=47Hz),将“灭磁”按钮松开,然后手动增磁,直到发电机起励建压;
(6)注意比较恒a方式起励与前两种起励方式有何不同
3.控制方式及其相互切换恒5方式
3.1选择它励恒5方式,开机建压不并网,改变机组转速45Hz〜55HZ,记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角a的关系数据;恒.方式
3.2h选择它励恒h.方式,开机建压不并网,改变机组转速45Hz〜55HZ,记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角a的关系数据;恒方式
3.3a选择它励恒a方式,开机建压不并网,改变机组转速45Hz〜55HZ,记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角a的关系数据恒方式
3.4Q选择它励恒5方式,开机建压,并网后选择恒Q方式(并网前恒Q方式非法,调节器拒绝接受恒Q命令),带一定的有功、无功负荷后,记录下系统电压为380V时发电机的初始状态,注意方式切换时,要在此状态下进行改变系统电压,记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角a,无功功率的关系数据;将系统电压恢复到380V,励磁调节器控制方式选择为恒5方式,改变系统电压,记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角a,无功功率的关系数据;将系统电压恢复到380V,励磁调节器控制方式选择为恒h方式,改变系统电压,记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角a,无功功率的关系数据;将系统电压恢复到380V,励磁调节器控制方式选择为恒a方式,改变系统电压,记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角a,无功功率的关系数据;负荷调节
3.5调节调速器的增速减速按钮,可以调节发电机输出有功功率,调节励磁调节器的增磁减磁按钮,可以调节发电机输出无功功率由于输电线路比较长,当有功功率增到额定值时,功角较大(与电厂机组相比),必要时投入双回线;当无功功率到额定值时,线路两端电压降落较大,但由于发电机电压具有上限限制,所以需要降低系统电压来使无功功率上升,必要时投入双回线记录发电机额定运行时的励磁电流,励磁电压和控制角将有功、无功减到零值作空载运行,记录发电机空载运行时的励磁电流,励磁电压和控制角了解额定控制角和空载控制角的大致度数,了解空载励磁电流与额定励磁电流的大致比值
七、实验要求
1.实验报告要求写明实验名称、实验目的、详细的实验步骤、实验数据、计算结果和结论分析比较各种励磁方式和各种控制方式对电力系统安全运行的影响;比较各项的实验数据,分析其产生的原因;分析励磁调节器、空载实验的各项测试结果;分析励磁调节器、负载实验的各项测试结果
2.根据学生再实验过程中所掌握的理论知识、操作水平、动手能力和实验报告内容进行评分成绩按五个级次优秀、良好、中等、及格和不及格
八、场地、设备与器材实验设备电力系统综合自动化试验台、电力系统微机监控试验台实验仪器仪表及耗材电力系统综合自动化试验台及电力系统微机监控试验台的数据联络线及配套挂件。