电力系统动模实验指导书

电力系统动模与自动化综合实验系统

电力系统动模部分实验指导书

信息科学与工程学院

中南大学

电力系统动模部分实验指导书

目 录

第一章 概述 ?????????????????????????1

一、电力系统组成及作用 ???????????????????????1 二、电力系统自动化 ?????????????????????????1 三、发电机动模实验台概述 ??????????????????????2 四、操作注意事项 ??????????????????????????6

第二章 发电机组的开机停机过程与自动控制 ???????????7

一、电路操作说明 ??????????????????????????7 二、开机停机过程 ??????????????????????????8

第三章 发电机的自动准同期并列 ????????????????9

一、准同期控制的原理 ????????????????????????9 二、微机自动准同期控制器 ??????????????????????9 三、准同期并列实验?????????????????????????11

第四章 同步发电机励磁控制系统????????????????20

一、励磁系统与励磁调节原理?????????????????????20 二、励磁控制系统实验????????????????????????21

第五章 电动机调速??????????????????????24

一、机组调速系统概述????????????????????????24 二、电动机调速实验?????????????????????????25

I

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第一章 概述

一、电力系统组成及作用

图1-1 电力系统组成

电 力 系 统 发 输电网电力用户辅助系统 配电网 电厂电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统（如图1-1所示）。输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重要组成部分。发电厂将一次能源转换成电能，经过电网将电能输送和分配到电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统(一般称为二次系统)。 二、电力系统自动化

电力系统是世界上最为复杂的人工系统之一，其安全、稳定、经济地运行是其它产

业正常发展，乃至社会稳定的基础。因此精确、有效的对电力系统进行控制是十分重要的。为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量，并有必要的调节手段。在正常负荷波动和调节有功、无功潮流时，均不应发生自发振荡。

电力系统自动化的主要目的是采取各种措施使系统尽可能运行在正常运行状态。在正常运行状态下，通过制定运行计划和运用计算机监控系统实时进行电力系统运行信息的收集和处理，在线安全监视和安全分析等，使系统处于最优的正常运行状态。 同时，在正常运行时，确定各项预防性控制，以对可能出现的紧急状态提高处理能力。

当电力系统一旦出现故障进入紧急状态后，则系统能够自动（也可手动）做出反应，采取控制措施。这些控制措施包括继电保护装置正确快速动作和各种稳定控制装置。通过紧急控制将系统恢复到正常状态或事故后状态。当系统处于事故后状态时，系统采取

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恢复措施，使其重新进入正常运行状态。

在现代化的电力系统中，随着计算机技术和网络通信技术的快速发展，电力系统自动化建设发展越加完善，尤其是在电力系统监控和电力调度自动化系统中，广泛采用了最新的计算机技术、通讯技术和图像处理等技术。借助当今计算机的强大快速综合处理能力，实施对大电网运行管理的计算机监控，实现对投入系统运行的发电厂（火力、水力等形式的发电厂）进行遥测、遥控、遥信、遥调（四遥技术），并进行统一的调度管理，密切监视大电网运行，使电力系统能够安全、经济、稳定的运行。 从八十年代以后，我国电网调度自动化系统发展非常迅速，整体功能和设备水平有很大程度提高，特别是从九十年代开始，电力调度自动化系统、电力监控系统，已从80年代的封闭式、集中式系统向开放式、分布式、集散式的集成系统发展，在保证电网安全、可靠、经济运行方面发挥了重要作用，已成为我国各级调度部门指挥电网稳定、可靠、长久运行不可缺少的重要方法和必要手段，同时也为我国的电力系统提供了稳定、可靠的解决方案。 三、发电机动模实验台概述

电力系统动模与自动化综合实验台是一个自动化的电力系统综合试验装置。该装置功能集成了发电机运行动态实验，发电机运行保护实验，线路保护实验，变压器保护，数字继电器保护曲线实验等。发电机动模实验装置主体是由电动机（作为该实验装置的原动机）、同步发电机、调速器、励磁器、PLC和触摸屏组成。无论从结构还是工作效果来看，它都可以说就是一个小型的发电厂。该装置能够反映现代电能的生产、传输和使用的全过程，体现现代电力系统自动化、信息化、数字化的特点，实现电力系统的检测、控制、监视、保护的自动化。这个适应新实验课程体系的公共实验平台，有利于提高学生创新思维与实践能力，更好地培养出高素质的复合型人才。

现将本实验装置各主要元件介绍如下： (a) 发电机组：

发电机组是由同在一个轴上的三相同步发电机（SN=2.5kV2A，UN=400V， Nn=1500r/min），模拟原动机用的是直流电动机（PN=2.2Kw，UN=220V）以及测速装置和功率角指示器组成。具体参数见电机铭牌。

直流电动机、同步发电机经弹性联轴器对轴联结后组装在一个活动底盘上构成可移动式机组。具有结构紧凑、占地少、移动轻便等优点，机组的活动底盘有四个螺旋式支脚和三个橡皮轮，将支脚旋下即可开机实验。 (b) 无穷大系统：

无穷大电源是由15kV2A的自耦变压器组成。通过调整自耦变压器的电压可以改变无穷大母线的电压。 同期装置：

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“准同期控制装置”它按恒定越前时间原理工作，主要特点如下：①可选择全自动准同期合闸；②可选择半自动准同期合闸；③可测定断路器的开关时间；④可测定合闸误差角；⑤可改变频率差允许值，电压差允许值，观察不同整定值时的合闸效果；⑥按定频调宽原理实验均频均压控制，自由整定均频均压脉冲宽度系数，自由整定均频均压脉冲周期；观察不同整定值时的均频均压效果；⑦可观察合闸脉冲相对于三角波的位置，测量越前时间和越前角度；⑧可自由整定越前（开关）时间；⑨输出合闸出口电平信号，供实验录波之用。

本实验采用 DZZB-502微机自动准同期装置，是新一代微机型数字式全自动并网装置，它采用80C196单片机为核心，以高精度的时标计算频差、相位差，以毫秒级的精度实现合闸提前时间，可实现快速全智能调频、调压。 (c) 主控制器及显示：

本实验装置选用西门子S7-200型PLC做为主控制器，由于电力系统综合实验装置的控制要求并不复杂，且输入、输出控制信号只是一些低压的开关量和少量的模拟量，因此只需选择具有逻辑运算、定时器、计数器和D/A模块等基本功能的PLC即可。西门子的S7-200 CPU226就是一款适合作为该实验装置主控制器的PLC。

触摸屏的规格要求不高，所选用的触摸屏必须与西门子PLC S7-226相匹配，即彼此能够实现通讯。因此选用威纶公司出品的MT-506T触摸屏能够满足要求。

图1-2 电力自动化综合实验装置基本结构

断路器 原动机 发电机 电网 调速器 励磁器 准同期 (d) 调速回路：

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原动机调速采用直流电动机调压调速，主回路为可控晶闸管三相桥式电路，晶闸管采用晶闸管智能控制模块，控制信号为0~10V。 (e) 励磁回路：

本装置可采用他励或自并励励磁方式，并可切换。

本装置基本结构如图1-2所示。自励接线图为图1-3，他励接线图为图1-4。

* 自励方式

图1-3 自并励可控硅励磁

* 他励方式

图1-4 有副励磁机的他励可控硅励磁

本实验装置原理框图如图1-5所示。

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电枢绕组执行机构自并励励磁绕组能耗制动灭磁装置MK辅机油气水工况辅机油气水运行控制～380V他励DLSCR55A/250V0～10V0～10VSCR30A/250V合闸脉冲PTPT温度水闸蝶阀分闸无穷大系统CTCT励磁变4UUabUxn计算回路准同期装置合闸停机起励22282整流变～380VIpIq减磁增磁减速加速高速计数单元A/DD/AA/DD/AA/DKpKiKddU/QT=40msKp-KiA/DIA/DIA/DA/DA/DKpKidf/PA/D机组控制与保护63-调速器6电流环PI+励磁控制器5(5,35,85,95,110,120)%图1-5 实验装置原理框图

转速检测3PLC（CPU226+EM235+EM235+EM223）COM2COM1RS485通信调度工作站/服务器LAN1通讯控制器CDTCDTRTUGPS当地监控机2调试下载口COM23COM1遥测遥信遥控遥调遥视管理：经济调度运行控制：自动发电控制AGCMT506T触摸屏GPS电站综合自动化自动发电控制AGC负荷分配PLC开发、调试实验室LAN100M去其他实验台位水闸水阀蝶

～220VSCR半控模块30A/250V

励磁绕组升压变压器CT励磁给定M－2.2kW 1500rpm2kW 1500rpm400V / 3.61AExc: 56V / 3.54A220V/12.5AExc:220V/ APGG～断路器 电力系统动模部分实验指导书

1000pr5

A/D参数显示开机停机参数整定趋势曲线 电力系统动模部分实验指导书

四、操作注意事项：

1、实验前必须仔细阅读《电力系统动模部分实验指导书》，熟悉电力系统动模与自动化实验系统的各个部件和仪表的操作使用后方可进行实验。

2、实验电流较大时，不得长期工作，尤其是系统的信号源――测试仪。 3、接线完毕后，要由另一人检查线路。

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第二章 发电机组的开机停机过程与自动控制

一、电路操作说明

发电机动模实验所涉及的电路图如下：

图2-1 电力系统动模实验涉及的面板图

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图2-1中各元件对应：

1#PT检测机端电压， 2#PT检测系统电压，

1~8CJ对应面板上1~8QF，系线路中各断路器， 1~12L用于模拟高压输电线路电感，

11~13FU，交流保险管，用于线路过流保护，

DK14系屏后右下方空气开关，只在做本实验时使用， T变压器为自藕变压器，用于调压调相。

发电机及原动机接线如下：

图2-2 接线图

二、开机/停机过程

随着自动化技术的发展，电力系统必然走向只能化的潮流。本实验系统可以形象的演示发电站

机组发电到并网的全过程。下面以水电站为例子介绍一下机组开停机过程。 1、 开机过程

当开机条件具备时（断路器跳位，无电气故障等），若按下开机指令，启动调速器（如果调速器启动失败，则跳出开机过程）。当调速器升速至95%额定转速，若灭磁开关合闸，励磁装置合起

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无穷大电源开关。遇到紧急情况，可以立即按下实验台上的紧急刹车按钮。切断操作电源开关。

5) 实验报告要求

(a) 比较手动准同期和自动准同期的调整并列过程；

(b) 分析合闸冲击电流的大小与哪些因素有关； (c) 分析正弦整步电压波形的变化规律； (d) 滑差频率fs，开关时间tyq的整定原则。

6) 思考题

(a) 相序不对(如系统侧相序为A、B、C、为发电机侧相序为A、C、B，能否并列？为什么？ (b) 电压互感器的极性如果有一侧(系统侧或发电机侧)接反，会有何结果？

(c) 准同期并列与自同期并列，在本质上有何差别？如果在这套机组上实验自同期并列，应如何操作？

(d) 合闸冲击电流的大小与哪些因素有关？频率差变化或电压差变化时，正弦整步电压的变化规律如何？

(e) 当两侧频率几乎相等，电压差也在允许范围内，但合闸命令迟迟不能发出，这是一种什么现象？应采取什么措施解决？

(f) 在fF> fX 或者fF VX 或者VF< VX 下并列，机端有功功率表及无功功率表的指示有何特点？为什么？

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四、附录一

表3-1

fF>fX fFVX VF

序号 参数 名称 1 试验 投运 取值范围 FFFF、0000 “FFFF”表示处于投运状态，“0000”表示处于试验状态。 基本单位 右侧指示灯 显示内容 “投运指示”灯稳定发亮，表示装置处于投运状态，此灯不亮，表示处于试验状态，无合闸输出。闪烁表示处于该参数设置状态。 数码块显示内容 在系统频率窗口显示FFFF或0000 操作说明 在非参数设置状态，按“参数”键一次，此时“投运指示”灯闪动，在系统频率窗口显示“FFFF”或“0000”，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。 2 自动 调频 FFFF、0000 “FFFF”表示自动调频状态，“0000”表示调频功能取消。

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“自动调频”灯稳定发亮，表示装置处于自动调频状态，此灯不亮，表示不自动调频。闪烁表示处于该参数设置状态。 在系统频率窗口显示FFFF或0000 在非参数设置状态，按“参数”键二次，此时“自动调频”灯闪动，在系统频率窗口显示“FFFF”或“0000”，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则 电力系统动模部分实验指导书 退出参数设置状态。 3 自动 调压 FFFF、0000 “FFFF”表示自动调压状态，“0000”表示调压功能取消。 “自动调压”灯稳定发亮，表示装置处于自动调压状态，此灯不亮，表示不自动调压。闪烁表示处于该参数设置状态。 在系统频率窗口显示FFFF或0000 在非参数设置状态，按“参数”键三次，此时“自动调压”灯闪动，在系统频率窗口显示“FFFF”或“0000”，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。 4 导前 时间 50～300ms 10ms “导前时间”灯闪烁表示处于导前时间设置状态。 在系统频率窗口显示现在装置设定的导前在非参数设置状态，按“参数”键四次，此时“导前时间”灯闪动，在系统频率窗口显示当前设定的导前时间数值，按时间数值。 “增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。。 5 频差 设置 0.05～0.5Hz 0.01Hz “频差设置”灯闪烁表示处于频差设置状态。 在系统频率窗口显示现在装置设定的频差数值。 在非参数设置状态，按“参数”键五次，此时“频差设置”灯闪动，在系统频率窗口显示当前设定的频差，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。 16

电力系统动模部分实验指导书 5 压差 设置 1～10% 1% “压差设置”灯闪烁表示处于压差设置状态。 在系统频率窗口显示现在装置设定的压差数值。 在非参数设置状态，按“参数”键六次，此时“压差设置”灯闪动，在系统频率窗口显示当前设定的频差，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。 6 系统PT电压修正 ±6% 0．1% “系统PT电压”灯闪烁表示处于系统PT电压修正状态。 在系统频率窗口显示现在系统PT电压，在待并频率窗口显示待并侧PT电压。 在非参数设置状态，按“参数”键七次，此时“系统PT电压”灯闪动，在系统频率窗口显示当前系统PT电压，按“增”“减”改变电压值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。 7 待并PT电压修正 ±6% 0．1% “待并PT电压”灯闪烁表示处于待并侧PT电压修正状态。 在系统频率窗口显示现在系统PT电压，在待并频率窗口显示待并侧PT电压。 在非参数设置状态，按“参数”键八次，此时“待并PT电压”灯闪动，在待并频率窗口显示当前待并侧PT电压，按“增”“减”改变电压值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。 17

电力系统动模部分实验指导书 8 波特率设置 1200、2400、4800、9600 “波特率设置”灯闪烁表示处于波特率设置状态。 在系统频率窗口显示现在装置的波特率。 在非参数设置状态，按“参数”键九次，此时“波特率设置”灯闪动，在系统频率窗口显示装置当前波特率，按“增”“减”改变波特率的值，按“确认”一次进行保存，再按“参数”键，进入第一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。波特率设置好后需重新切换装置电源方能生效。 9 查看合闸实际动作时间，装置当前设置的参数值 在“系统频率”窗口显示开关实际的动作时间，在“待并”频率窗口显示当前设定的动作时间，在“系统PT电压”窗口显示设定的频差，在“待并PT电压”窗口显示设定的压差。

在装置合闸完成后，按“确认” 即可。 18

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表3-3

fF>fX fF

频差允许值△f（Hz） 冲击电流Im（A）

表3-5 压差允许值△V（V） 冲击电流Im（A）

5 4 3 2 0.4 0.3 0.2 0.1 VF>VX VF

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第四章 同步发电机励磁控制系统

一、 励磁系统与励磁调节原理

微机励磁调节器与传统的模拟式励磁调节器一样，也要实现同步发电机的外特性。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。如图4-1所示，外特性曲线是具有一定斜率δ（调差系数）和一定给定电压Ug（等于空载机端电压）的一条直线。Uf代表发电机机端电压，Iw代表发电机输出无功电流。Uf与Iw的交点必须落在外特性曲线上。在一定Uf下，增大或减小Ug可使曲线平行上移或下移，从而增大或减小无功电流。Ug不变时，机端电压波动，要引起无功电流的波动，Uf升高Iw要减小，Uf降低Iw要增大。 UfUgUc0IwcIw图4-1 按给定电压运行的发电机的外特性曲线 发电机无功电流的改变是通过调节发电机转子的励磁电流来实现的。 下面我们以可控硅静止励磁方式来介绍WLT-A型微机励磁调节器的工作原理。 WLT-A型微机励磁调节器用于可控硅静止励磁方式的原理框图如图4-2所示。 KPKIKdLQUgPID计算FC.TUce触发脉冲形成脉冲放大UtUCLBP.T调差计算无功电流计算无功电流测量单元图4-2 WLT-A微机励磁调节器原理框图 图中示出了按给定发电机外特性进行调节的闭环系统。由发电机机端电压互感器P.T和定子电

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流互感器C.T来的信号，经无功电流测量单元变换和无功电流计算单元计算，得到发电机机端电压和无功电流的对应值Uf和Iw。调差计算是使系统静态特性具有一定的调差率，即满足图1的曲线。调差计算输出与Uf及给定电压Ug比较，得到偏差值e = Ug - Uf - δIw（式中δ为调差系数），PID调节的目的是e趋于0。根据PID计算输出值的大小来改变可控硅的控制角。当触发脉冲的控制角减小时，输出到发电机励磁线圈的电流就增大，反之则减小。

为了解决响应的快速性与调节的稳定性之间的矛盾，本调节器采用了变增益的PID调节规律。实践证明，效果良好。

PID计算算式为：△Yk=Kb〔KP ( ek - ek-1) +Ki ek +Kd ( ek -2ek-1 +ek-2)〕，式中△Yk为输出增量，KP、Ki、Kd分别为比例、积分和微分系数，Kb为变增益因子（为ek的函数），ek、ek-1、ek-2分别为本次、上一次和上二次的偏差值。

输出算式为：Yk = Yk-1+△Yk, 式中Yk, Yk-1分别为本次和上一次的输出。

微机励磁调节器的调节算法相当于模拟型励磁调节器的综合放大单元，但性能大大优于后者。它决定了励磁调节器的性能指标。由于采用上述的变增益算法，调节器的调节特性对于对象参数的变化不敏感，现场调试时，易获得较好的动态特性。为了便于现场修改PID参数，设置了一只8位地址开关，用于选择预先存储在程序存储器中的PID参数。PID参数共有256种组合，可任意组合。

微机励磁调节器是一种全数字式的调节器。由于机端电压、无功电流、励磁电流等通过A/D转换器转换成数字量，电压给定值Ug、励磁电流给定值Ilg等采用数字式方式给定。因此，给定值增减准确，且可方便地实现恒电压、恒励磁电流两种运行方式之间互相跟踪，做到运行中无波动切换运行方式。相比之下，模拟式励磁调节器用电位器设定给定值，由于存在磨损，会造成给定值增减不平滑，甚至出现跳跃。

二、励磁控制系统实验

1、同步发电机起励实验

同步发电机的起励有三种：恒UF方式起励，恒α方式起励和恒IL方式起励。其中，除了恒α方式起励只能在它励方式下有效外，其余两种方式起励都可以分别在它励和自并励两种励磁方式下进行。

恒UF方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪系统电压起励”的两种起励方式。设定电压起励，是指电压设定值由运行人员手动设定，起励后的发电机电压稳定在手动设定的电压水平上；跟踪系统电压起励，是指电压设定值自动跟踪系统电压，人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟踪范围为85%～115%额定电压；“跟踪系统电压起励”方式是发电机正常发电运行默认的起励方式，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。

恒IL 方式起励，也是一种用于试验的起励方式，其设定值由程序自动设定，人工不能干预，起励后的发电机电压一般为20%额定电压左右；只适用于它励励磁方式，可以做到从零电压或残压开始由人工调节逐渐增加励磁，完成起励建压任务。

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该实验系统主要用到恒α方式起励。 恒α方式起励步骤：

1）调节机组转速至1500r/min。设定电压给定为220V；

2）将“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，投入“励磁开关”； 3）将触摸屏上的“灭磁”按钮按下，表示处于灭磁位置； 4）按下建压键； 5）启动机组；

6）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。

2、灭磁实验

灭磁是励磁系统保护不可或缺的部分。由于发电机转子是一个大电感，当正常或故障停机时，转子中贮存的能量必须泄放，该能量泄放的过程就是灭磁过程。灭磁只能在空载下进行（发电机并网状态灭磁将会导致失去同步，造成转子异步运行，感应过电压，危及转子绝缘）。三相全控桥当触发控制角大于90°时，将工作在逆变状态下。本实验的逆变灭磁就是利用全控桥的这个特点来完成的。

1）逆变灭磁步骤：

（a）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采用“恒UF”； （b）启动机组，投入励磁并起励建压，增磁，使同步发电机进入空载额定运行；

（c）按下“灭磁”按钮，灭磁指示灯亮，发电机执行逆变灭磁命令，注意观察励磁电流表和励磁电压表的变化以及励磁电压波形的变化。

2）跳灭磁开关灭磁实验步骤：

（a）选择微机自并励励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采用恒UF； （b）启动机组，投入励磁并起励建压，同步发电机进入空载稳定运行；

（c）直接按下“励磁开关”绿色按钮跳开励磁开关，注意观察励磁电流表和励磁电压表的变化。 以上试验也可在它励励磁方式下进行。 3、实验报告要求

（a）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； （b）比较各项的实验数据，分析其产生的原因。 （c）分析励磁调节器、空载实验的各项测试结果。 （d）分析励磁调节器、负载实验的各项测试结果。 4、思考题

（a）三相可控桥对触发脉冲有什么要求？

（b）为什么在恒α 方式下，必须手动“增磁”才能起励建压？

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（c）比较恒UF 方式起励、恒IL 方式起励和恒α 方式起励有何不同？ （d）逆变灭磁与跳励磁开关灭磁主要有什么区别？ （e）为什么在并网时不需要伏赫限制？

（f）比较在它励方式下强励与在自并励下强励有什么区别？ （j）比较在它励方式下逆变灭磁与在自并励下逆变灭磁有什么差别？

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第5章 电动机调速

一、机组调速系统概述

并列运行的每一台发电机组的转速与系统频率的关系为：

f=P*n/60

式中P——发电机组转子极对数 n——发电机组的转数（r/min） f——电力系统频率（Hz）

显然，电力系统的频率控制实际上就是调节发电机组的转速。而发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。

发电机组的调速原理：由上可知，发电机组的转速调整由原动机的调速系统实现，故发电机组的调速系统可以设计为典型的双闭环调速系统。其原理框图如下所示：

图5-1 双闭环PID调速系统框图

本实验装置采用PLC作为主控制器，将PID控制器离散化由PLC来实现，具体方案如下图所示：

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电力系统动模部分实验指导书 晶闸管控制信号电枢电流光电编码盘滤波模块高速计数单元T=40msA/DD/AKpKiKpKidf/P-调速器+-电流环PI升降速信号PLC（CPU226+EM235+EM235+EM223）图3-2 双闭环控制器原理图 二、电动机调速实验

1、实验内容 熟悉系统开机过程。

加深对双闭环调速系统的理解。

观察双闭环调速系统各个参数对调速过程的影响。 2、实验步骤

按3.1节所述顺序实现开机过程。

进入触摸屏“主页”界面，点击调速按钮，进入调速界面。

图5-3 触摸屏主页

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图5-4 调速界面

点击转速设定后的方框，设定速度。 设定PID参数，点击确定按钮。

点击加速（减速）按钮，电动机开始升（降）速，投入设定值。 点击“投入”按钮，将电动机投入运行。

电机图上方的趋势图，可以实时显示转速调节曲线。

重复上面步骤，整定出几组PID参数，并将结果记录到下表中。要求电动机可以平稳无超调快速启动。

图5-5 转速趋势窗口

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表5-1 实验数据

转速给定(r/min) Kp Ki Kd 超调量（%）

3、思考题

（a）为什么原动机采用？

（b）电机调速方法主要有哪几种？

（c）为什么在该实验机组中选用额定转速为1500r/min的直流电动机作为机组的原动机？

调节时间（S） 27

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/35vo.html