武大电气电力系统分析综合实验2实验报告

电力系统分析综合实验

实验报告

学院：电气工程学院

姓名：吕知彼

班级： 2013级3班

学号： 2013301610345

电力系统分析综合实验

吕知彼 2013301610345

一、实验目的

通过进入动模实验室了解电力系统各个元件的实物模型，知道其铭牌参数，再通过动手接线做实验熟悉电力系统发电机启动，自同期并网，调节发电机输出有功、无功功率，在动模监控室主站计算机上遥测、遥信、遥调，实现输电线路从2回线路到1回线路的操作。

二、实验内容

图21 电力系统分析综合试验原理图

1、实验步骤如下：

（1）根据图21在分布式电力系统物理仿真模拟屏上完成简单电力系统接线；

（2）在老师的带领下，我们熟悉了物理仿真模拟屏上各个元件的实物模型，例如发电机、变压器、线路阻抗、接触器、各个控制柜、测控

柜等。

（3）发电机启动：操作2#发电机控制柜上按钮，依次为“动力电源合”

（通过直流电动机带动发电机转子转速接近同步转速）→“励磁合”

（通过调节励磁调节励磁电压，使发电机电压接近无穷大系统系统

电压）→“开机”→观察发电机控制柜上发电机的机端电压、励磁

电流和转速等仪表指针变化；

观察仪表指针变化如下图：

（4）自同期并网：操作系统测控柜先按下电源合按钮，再按下系统合按钮投入1#无穷大系统→调整发电机的电压、频率接近无穷大系统的

电压、频率→按下发电机“励磁分”按钮→在线路开关测控柜按下

2Q合和3Q合按钮，实现动模设备室就地操作线路开关“合”→合

2#发电机测控柜开关，迅速按下“励磁合”按钮→系统稳定→测量

电压、电流、有功、无功、频率等；

测得电压、电流、有功、无功、频率等量如下图：

（5）通过按下发电机的“增速”、“增磁”按钮，使发电机并网后经两条输电线路输出2kW，0.5kVar功率，利用发电机控制柜的仿真控制

器液晶显示器，就地观察所调发电机输出有功的调节结果，以达到

所要求的并网传输功率；调节后输出功率如下图:

(6) 在动膜监控室监控主站计算上，用鼠标点击“实验平台主菜单”中

“遥测信息表”菜单下的“2Q3Q线路遥测表”菜单，进入“2Q3Q

线路遥测表”。在此观察2Q、3Q线路的有功和无功比，并根据观测

数据估计9L和10L输电线路阻抗比值；

观察结果如下图：

2Q有功：0.75kW 2Q无功：0 3Q有功：0.75kW 3Q无功：0

结论：图中我们可以看到9L和10L输电线路的三相有功功率相差

不大，基本一致，而且无功功率均为0，我们认为发电机发出的无

功功率分配在了变压器上，在输电线路上没有无功功率。根据

Z=S/I2=P/ I2，由于动模实验室没有对地电容和耦合电容，因此可

以计算出：

Z9/Z10=(P9/I92)/(P10/I102)≈1

（6）点击“2Q3Q线路遥测表”，进入“2Q3Q”遥信操作界面，将鼠标移至2Q或3Q设备符号的边框上，鼠标点击，待设备符号边框被选中

后，将鼠标移至边框上并点击右键，在右键菜单中，选择“遥控”

选项，点击进入2Q或3Q开关遥控操作界面，点击“分”按钮，然

后通过不断点击“确定”，实现所选定开关的遥控“分”操作，进

而实现输电线路2回线到1回线的切换操作；

输电线路变成1回线路后线路功率变化如下：

3Q有功：1.77kW 3Q无功：0

（7）通过按下发电机控制柜的“减磁”、“减速”按钮，将发电机输出的有功功率降到接近零，按下“关机”按钮，将发电机从系统中解列

出来，然后依次关闭1#无穷大系统的“电源分”、“系统分”按钮，开关控制柜的“2Q分”、“3Q分”按钮，从而将整个系统停下来，

实验也到此结束。

基于MATLAB的简单电力系统仿真实验

吕知彼 2013301610345

实验A：

两条线路的总有功功率：

两条线路的总无功功率：

Line1输送的无功功率：

Line2输送的有功功率：

Line2输送的无功功率：

实验B：

三相短路故障时，从故障前1s开始的线路1传输的有功波形：

三相短路故障时，从故障前1s开始的线路1传输的无功波形：

三相短路故障时，从故障前1s开始的线路1传输的电压波形：

三相短路故障时，短路故障时刻前0.2秒的三相线路电流波形：

三相短路故障时，短路故障时刻后0.5秒的三相线路电流波形：

A相接地短路故障时，从故障前1s开始的线路1传输的有功波形：

A相接地短路故障时，从故障前1s开始的线路1传输的无功波形：

A相接地短路故障时，从故障前1s开始的线路1传输的电压波形：

A相接地短路故障时，从故障前1s开始的线路1传输的电流波形：

A相接地短路故障时，短路故障时刻前0.2秒的三相线路电流波形：

分析：同步电机供电的电力系统发生突然三相短路的暂态过程中，短路电流包括两个分量：一个是周期分量，即稳态短路电流，它是短路电流中的强迫分量，其幅值决定于电源电势的幅值和电路参数；由于是同步电机供电的大功率电源供电，电源电压幅值基本恒定，电路参数也不变，所以在整个暂态过程中周

期分量的幅值是不衰减的。另一个是非周期分量或称为直流分量，它是短路电流中的自由分量，这个分量是为了在突然短路瞬间维持电感电路中的电流不突变而产生的，由于无外部电源支持和电路中存在电阻，它将以时间常数按指数规律衰减到零。当非周期电流衰减到零，表征暂态过程结束，电路进入稳定短路状态。故障切除后各相电压逐渐回到正常值。

而对于实验B，当A相发生接地短路时故障点A相电压降为零，非故障相即BC两相电压上升为线电压，其夹角大约为60度。A相短路电流最大，其次是B相和C相。故障切除后各相电压水平较原来升高，后趋于正常值。