同步发电机并车实验
一、 实验目的
1、 加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件；
2、 熟悉同步发电机准同期并列过程；
3、 观察、分析有关波形。
二、 原理与说明
将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理”，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一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。
正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。
手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点(同相点)时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。
自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。
三、 实验项目的、方法及过程
（1）机组启动与建压
1、 检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置；
2、 合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管在并网前显示发电机转速（左）和控制量（右），在并网后显示控制量（左）和功率角（右）。调速器上“并网”灯和“微机故障”灯均为熄灭状态，“输出零”灯亮；
3、 按调速器上的“微机方式自动/手动”按钮使“微机自动”灯亮；
4、 励磁调节器选择它励、恒UF运行方式，合上励磁开关；
5、 把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置；
6、 合上系统电压开关和线路开关QF1，QF3，检查系统电压接近额定值380V；
7、 合上原动机开关，按“停机/开机”按钮使“开机”灯亮，调速器将自动启动电动机到额定转速；
8、 当机组转速升到95%以上时，微机励磁调节器自动将发电机电压建压到与系统电压相等。
(一) 观察与分析整步电压，方波信号，三角波信号的波形
正弦整步电压
不同时刻的变频脉冲波形1
不同时刻的变频脉冲波形2
不同时刻的变频脉冲波形3
不同时刻的变频脉冲波形4
三角波线性整步电压信号
四．实验分析
1. 比较手动准同期和自动准同期的调整并列过程。
手动准同期并列过程是通过人观察旋转灯的旋转来判断发电机和电网是否满足并车条件，并通过调节发电机的转速及励磁使之满足，然后确定合闸发信装置发出合闸信号的时机。而自动准过同期的调整并列过程是通过自动装置来完成并车条件的判断和对发电机的调节。
2．分析合闸冲击电流的大小与哪些因素有关。
合闸冲击电流产生的根本原因是由于合闸时并列点两侧的电压的瞬时值不等。因此影响合闸冲击电流大小的因素有：①并列点两侧电压幅值；②合闸时并列点两侧打压的电压差；③合闸点两侧电压频率差。
3．分析正弦整步电压波形的变化规律。
正弦整步电压是并列点两侧电压差按滑差角频率周期性变化的正弦包络线。其幅值是并列点两侧电压幅值之和，角频率是两侧电压角频率之差。
4．滑差频率fs，开关时间tyq 的整定原则？
滑差频率是根据并列所允许的最大冲击电流和发合闸信号所采用的恒定越前量来整定的。即：
，开关时间
，其中tc为自动装置合闸信号输出回路的动作时间，tQF是并列断路器合闸动作时间。
五．思考题回答
1．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？
不能并列，因为相序不对时，并列点三相中至多只有一相保证相位相同，而其余两相存在着较大的相位差，并列时会产生较大的冲击电流。
2．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？
在使用自动准同期并列装置时，如果电压互感器的极性如果有一侧接反，根据自动准同期装置要在变压器二次侧电压差不多同相位时才会合闸，此时并列点两侧电压的实际相位差是接近180°，故在并列时会产生很大的冲击电流而使发电机损坏。
3．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？
准同期与自同期并列的本质差别是准同期需要检测同期条件，而自同期不需要。
首先要将励磁开关关掉，将发电机转速调至同步转速附近，然后将发电机与电网并列，最后给发电机加励磁。
4．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？
频率差变化时，正弦整步电压的滑差频率将变化。电压差变化时，正弦整步电压的幅值变化。
5．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？
这是存在合闸相角差的现象，其原因是由于滑差角频率很小，滑差周期时间很大，两侧电压的相角差到达允许范围用时较长。可以通过对发电机频率进行微调，稍微加大滑差角频率来解决。
六．实验结论
本实验用的是自动准同期合闸装置，装置的输入是来自发电机和系统两侧的电压，两个电压经装置做差运算得到正弦整步电压，正弦整步电压是一个正弦的包络信号，他包含了准同期并列装置所需检测的信息，如压差，频差，相角差等。但在利用正弦整步电压判定并列点两侧电压的相位差时需要考虑电压差的影响，为排除此影响根据每个基波周期的脉宽比脉冲，利用时域积分得到了较易判定合闸条件的线性三角波整步电压。
七．实验心得体会
本次实验过程中，老师给我们讲解了分析一种自动装置的方法，首先是要弄清其结构和功能，接下来弄清其输入输出，然后弄清其输入输出的技术要求，最后弄清整个装置的实现过程，这样分析的话，我们就对整个装置就有全面的把握了。我觉得掌握这样的分析方法很重要，以后在实际工作遇到问题我们可以更有条理的分析解决问题。
同步发电机励磁实验
一、 实验目的
1.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；
2.了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；
3.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；
4.了解微机励磁调节器的基本控制方式；
5.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；
6.了解几种常用励磁限制器的作用；
7.掌握励磁调节器的基本使用方法。
二、 原理与说明
同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。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。
实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。
微机励磁调节器的控制方式有四种：恒UF（保持机端电压稳定）、恒IL（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α（保持控制角稳定）。其中，恒α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α小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90°，实现逆变灭磁。
电力系统稳定器――PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。
三、 实验项目及方法
不同α角（控制角）对应的励磁电压波形观测
1、 合上操作电源开关，检查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α运行方式：操作调节器面板上的“恒α”按钮选择为恒α方式，面板上的“恒α”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α，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。
四、 实验波形
α为 155度时的输出波形
α为 118.5度时的输出波形
α为89.7度时的输出波形
五、 思考题
1．三相可控桥对触发脉冲有什么要求？
六个晶闸管按顺序依次相隔60度触发，共阴极或共阳极的晶闸管依次相隔120度触发，同一相两极相隔180度触发。
六、 实验结论
整流装置中，触发角α对整流输出波形起着决定性的作用，随着α角的不断改变，输出波形也不断的改变。0°<α﹤90°时，处于整流工作状态，改变α角，可以调节发电机励磁电流; 在90°<α< 180°时，电路处于逆变工作状态，可以实现对发电机的自动灭磁。
七、 实验心得体会
本次实验过程中，老师给我们讲解了分析一种自动装置的方法，首先是要弄清其结构和功能，接下来弄清其输入输出，然后弄清其输入输出的技术要求，最后弄清整个装置的实现过程，这样分析的话，我们就对整个装置就有全面的把握了。我觉得掌握这样的分析方法很重要，以后在实际工作遇到问题我们可以更有条理的分析解决问题。
第二篇：电力系统自动装置试题
电力系统自动装置试题
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1.5分，共15分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
1.衡量电能质量的重要指标是( )
A.有功功率、无功功率 B.功率因数
C.电压、频率和波形 D.有功电度和无功电度
2.为防止断路器多次重合于永久性故障，重合闸装置接线中设置了( )
A.方向继电器 B.差动继电器
C.防跳继电器 D.阻抗继电器
3.我国电力系统220KV线路的故障类型中，有接近90%的故障是( )
A.三相短路 B.两相短路
C.单相接地短路 D.两相接地短路
4.准同步并列条件规定的允许电压差为不超过额定电压的( )
A. 3%～5% B. 5%～10%
C. 10%～15% D. 15%～20%
5.与正弦整步电压最小值所对应的相角差一定等于( )
A. 0度 B. 90度
C. 180度 D. 270度
6.具有正调差特性的同步发电机，当输出的无功电流增大时，机端电压( )
A.不变 B.增大
C.以上两条都有可能 D.减小
7.励磁绕组上的瞬时过电压，会( )
A.烧坏转子铁芯 B.危害系统运行的稳定性
C.危害励磁绕组绝缘 D.以上三项都有
8.自动励磁调节器的强励倍数一般取( )
A. 2—2.5 B. 2.5—3
C. 1.2—1.6 D. 1.6—2.0
9.在励磁调节器中，若电压测量采用12相桥式整流电路，则选频滤波电路的滤波频率应选为( )Hz
A. 50 B. 300
C. 600 D. 1200
10.机端并联运行的各发电机组的调差特性( )
A.可以为负 B.可以为零
C.必须为零 D.必须为正
第二部分 非选择题
二、名词解释(本大题共7小题，每小题2分，共14分)
11.瞬时性故障
12.准同步并列
13.正弦整步电压
14.自并励
15.强励倍数
16.自动低频减负载装置
17.电力系统经济运行
三、填空题(本大题共11小题，每小题1分，共11分)
18.备用电源和备用设备自动投入装置的动作时间的确定，是以使负荷的停电时间尽可能短为原则，以减少电动机的_______时间。
19.自动重合闸与继电保护的配合方式有两种，即_______和_______。
20.将同步发电机并入电力系统参加并列运行的操作称为_______。
21.自动准同步装置发降压脉冲时，必须同时闭锁_______脉冲。
22.三相全控桥式整流电路工作在整流状态是将输入的三相交流电压转换为_______。
23.在三相全控桥工作中，定义α为控制角，β为逆变角，β与α的关系是β=_______。
24.在励磁调节器中，综合放大单元的输出电压Uc就是_______单元的控制电压。
25.同步发电机励磁自动调节的作用之一：应在并联运行的发电机之间，合理分配_______。
26.电力系统发生有功功率缺额时，必然造成系统频率_______于额定值。
27.电力系统自动低频减负载装置一般分散安装在电力系统中相关的_______。
28.电力系统自动低频减负载装置首级动作频率一般不超过_______。
四、简答题(本大题共5小题，每小题4分，共20分)
29.双电源线路配置重合闸除满足基本要求外，还应考虑什么问题?为什么?
30.同步发电机准同步并列的实际条件是什么?
31.对发电机强励的基本要求是什么?
32.励磁调节器静特性的调整包括哪两项调节?
33.简述自动低频减负荷装置的动作频率级差的一种确定原则。
五、分析题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)
34.请画出三相全控桥式整流电路的接线图，哪些晶闸管为共阳极组，哪些为共阴极组?
35.试分析当发电机投入或退出系统运行时，应如何调整其外特性。
六、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)
36.已知：接入某自动准同步装置的发电机电压ug=104sin(315t)伏，系统电压
usys=105sin(314t+
)伏。
(1)试画出t=0时电压矢量图；
(2)计算相角差首次等于零时的t；
(3)若整定导前时间tad=0.2秒，计算合闸命令发出时刻的t和对应的导前角；
(4)若准同步装置、断路器等各种误差时间之和最大为0.03秒，计算最大合闸误差角。
37.某系统负荷总量为15000MW，有功缺额600MW，负荷调节效应系数K=2，希望切除负荷后系统频率恢复到49.5Hz，计算应切除负荷量。
电力系统自动装置试题参考答案
1.C 2.C 3.C 4.B 5.A
6.D 7.C 8.D 9.D 10.D
11.当故障线路由继电保护动作与电源断开后，如果故障点经过去游离，电弧熄灭，绝缘可以自动恢复，故障随即自动消除，则称此类故障为瞬时性故障(或暂时性故障)。这时，如果重新使断路器合闸，往往能够恢复供电。
12.在同步发电机的电压幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率和相位均接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作，称这种并列为准同步并列。
13.滑差电压经整流滤波电路处理后得到的滑差电压包络线即正弦整步电压。
14.由发电机机端直接经励磁变压器引出电源供给发电机自身励磁的励磁方式。
15.强励时，实际能达到的励磁最高电压UEmax与额定励磁电压UE.N的比值，称为强励倍数KHSE，即KHSE=
。
16.当电力系统发生有功功率缺额引起系统频率大幅度下降时，按频率下降的不同程度自动断开相应的非重要负荷，阻止频率下降，并且频率迅速恢复到某期望值，这种安全自动装置称为自动低频减负载装置。
17.在满足频率质量的前提下，应使发电成本最小，按经济原则在发电厂和发电厂机组之间分配有功负荷。
三、填空题(本大题共11小题，每小题1分，共11分)
18.自起动 19.重合闸前加速，重合闸后加速 20.并列 21.升压 22.直流电压 23.180°-α
24.移相触发 25.无功负荷 26.低 27.发电厂和变电所 28.49.1Hz
四、简答题(本大题共5小题，每小题4分，共20分)
29.在双电源线路采用自动重合闸时，除了需满足基本要求外，还需考虑以下问题：
(1)故障点的断电问题：为了使重合闸动作有可能成功，要保证在两侧断路器确实都已经跳开使故障点断电后，给故障点足够的电弧熄灭和去游离时间，再进行两侧断路器的重合。
(2)同步问题：当线路故障断路器跳开后，系统被分为两部分时，后重合侧应考虑两侧电源是否处于同步状态或是否允许非同步合闸问题。
30.并列点两侧：
(1)电压幅值差不超过额定电压的5%～10%；
(2)电压的频率差不超过额定频率的0.2～0.5%；
(3)电压相位差不超过5度。
31.(1)强励顶值电压高；(2)励磁系统响应速度快；
32.励磁调节器的静特性的调整包括调差系数调整和外特性的平移。
33.(1)级差强调选择性：要求AFL前一级动作之后，若不能制止频率的继续下降，后一级才能动作。
(2)级差不强调选择性：要求减小级差，AFL前一级动作后，允许后一级或两级无选择性动作，即不注重每两级之间是否具有选择性。
五、分析题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)
34.(1)三相全控桥式整流电路接线图。
(2)VS01、VS03、VS05为共阴极组
VS02、VS04、VS06为共阳级组。
35.设系统电压为Usys，外特性曲线3与UG轴相交于Usys。
发电机投入运行时，只要使它的外特性处于3的位置，待机组并入系统后再进行向上移动特性的操作，使无功电流逐渐增加到运行要求值；
发电机退出运行时，只需将其外特性向下移动到3的位置，机组就可平稳退出运行，不会发生无功功率的突变。
六、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)
36.解：(1)已知ug的幅值等于104v，usys的幅值等于105v,t=0时，ug的相角为0，usys的相角等于，据此画出电压矢量图如下：
(2)相角差=0，即315t-(314t+)=0，则t=(秒)
(3)合闸命令发出时刻t导前同相点0.2秒，即t=-0.2(秒)
导前角=滑差角频率×导前时间=(315-314)×0.2=0.2(弧度)
(4)合闸误差角=合闸误差时间×滑差角频率=0.03×(315-314)=0.03弧度
37.△f*=
=0.01
Pcut=
=306.12MW