电力系统功率特性和功率极限实验

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1、电力系统自动化设计报告设计课题：电力系统功率特性和功率极限试验专业班级：学生姓名：刘袁伟学生学号：指导教师：成绩：二○一一年四月4-4-一、设计目的1．初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法；2．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措施的作用；3．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二、设计要求通过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，在试验中体会各种提高功率极限措施的作用；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。三、方案

2、所需设备1．WDT-III电力系统综合自动化试验台四、设计原理（一）发电机的功率特性方程发电机输出的电磁功率和功率角的关系，称为发电机的功率特性。这是分析电力系统稳定性问题的一个重要方法。1．隐极式发电机的功率特性方程隐极式发电机的转子是对称的，因而它的纵轴同步电抗和横轴同步电抗是相等的，当不计各元件的电阻及对地导纳支路时，发电机至系统总电抗为Xd。①以空载电动势和同步电抗表示的功率特性方程当发电机与无限大容量母线相连时，母线电压U=定值，如果发电机有自动调节励磁装置，并保持Eq=定值，则式（5-1）中将只有一个变量——功率角，

3、可做出发电机的功率特性曲线，如图5-1所示。由图可见，发电机功率特性曲线为一正弦曲线，其最大值为称功率极限。功率角d在电力系统稳定问题的研究中占有特别重要的地位。它除了表示电动势和电压之间的相位差，即表征系统的电磁关系之外，还表示了各发电机转子之间的相对空间位置。d角随时间的变化描述了各发电机转子间的相对运动。如两个发电机电气角速度相同，则d角保持不变。如增大送端发电机的原动机功率，使PT1>PT0，则由于发电机转子上的转子平衡遭到破坏，发电机转子加速，发电机转子间的相对空间位置便要发生变化，功率角d增大，直至达到新的平衡点。②

4、以暂态电动势和暂态电抗表示的功率特性方程在分析暂态稳定或近似地分析某些有自动调节励磁装置的静态稳定时，往往以横轴暂态电动势和纵轴暂态电抗表示发电机。在这种情况下的功率特性方程为：当发电机与无限大容量母线相连时，U=定值，且发电机装有自动调节励磁装置，并能保持qE¢=定值。取不同的d值代入式（6-8）中，可绘制出这种情况下发电机的功率特性曲线.由于纵轴暂态电抗和其同步电抗不等，出现了一个按两倍功率角正弦sin2d4-4-变化的功率分量，一般称暂态磁阻功率。由于它的存在，使功率特性曲线发生了畸变，而使功率极限略有增加，并出现在功率角

5、大于90°处。2．凸极式发电机的功率特性方程如发电机为凸极机，则其纵轴和横轴同步电抗不相等。当不计各元件的电阻及对地导纳时，发电机至系统d轴总电抗为XdS，q轴总电抗为Xq。（二）简单电力系统的功率特性1．简单电力系统的功率特性方程所谓简单电力系统，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XdS和XqS，则发电机的功率特性为：当发电机装有励磁调节器时，发电机电势Eq随运行情况而变化。根据一般励磁调节器的性能，可认为保持发电机Eq

6、（或E¢）恒定。2．提高功率极限的措施随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而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，从简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以：①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②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③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。五、设计过程5．1无调节励磁时功率特性和功率极限的测定1．网络结构变化对系统静态稳定的影响（改变

7、x）在相同的运行条件下（即系统电压Ux、发电机电势保持Eq保持不变，即并网前Ux=Eq），测定输电线单回线和双回线运行时，发电机的功一角特性曲线，功率极限值和达到功率极限时的功角值。同时观察并记录系统中其他运行参数（如发电机端电压等）的变化。将两种情况下的结果加以比较和分析。实验步骤：（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（6）输电线路为双回线，重复上述步骤注意：

8、（1）有功功率应缓慢调节，每次调节后，需等待一段时间，观察系统是否稳定，以取得准确的测量数值。（2）当系统失稳时，减小原动机出力，使发电机拉入同步状态。4-4-2．发电机电势Eq不同对系统静态稳定的影响在同一接线及相同的系统电压下，测定发电机电势Eq不同时（Eq