电力系统实验指导书
第四章 电力系统功率特性和功率极限实验
一、实验目的
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
际及分析问题的能力。
二、原理与说明
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X d ∑和X q ∑，则发电机的功率特性为：
δδ2sin 2sin 2∑
∑∑
∑∑?-?+=
q d q d d q Eq X X X X U X U E P
当发电机装有励磁调节器时，发电机电势E q 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E 'q （或E '）恒定。这时发电机的功率特性可表示成：
δδ2sin 2sin 2∑∑∑∑∑?'-'?+''='q d
q d
d q
Eq X X X X U X U E P
或 δ'''='∑sin d
q E
X U E P
这时功率极限为
∑
'='d Em
X U
E P
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。
三、实验项目和方法
（一）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x）
在相同的运行条件下（即系统电压U x、发电机电势保持E q保持不变，即并网前U x=E q），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，填入表4-1中；
（6）输电线路为双回线，重复上述步骤，填入表4-2中。
表4-1 单回线
表4-2 双回线
注意：
（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。
2．发电机电势E q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E q不同时（E qU x）发电机的功一角特性曲线和功率极限。
实验步骤：
（1）输电线为单回线，并网前E q
（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4-3中；
（5）输电线为单回线，并网前E q>U x，重复上述步骤，填入表4-4中。
表4-3 单回线并网前E q
表4-4 单回线并网前E q>U x
（二）手动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定
给定初始运行方式，在增加发电机有功输出时，手动调节励磁保持发电机端电压恒定，测定发电机的功一角曲线和功率极限，并与无调节励磁时所得的结果比较分析，说明励磁调节对功率特性的影响。
实验步骤：
（1）单回线输电线路；
（2）发电机与系统并列后，使P=0，Q=0，δ=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4-5中。
表4-5 单回线手动调节励磁
表4-6 双回线手动调节励磁
（三）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。
1．微机自并励（恒流或恒压控制方式），实验步骤自拟；
表4-7 单回线微机自并励方式
表4-8 双回线微机自并励方式
2．微机它励（恒流或恒压控制方式），实验步骤自拟。
表4-9 单回线微机它励方式
表4-10 双回线微机它励方式
注意事项：
1．调速器处停机状态时，如果“输出零”灯不亮，不可开机；
2．实验结束后，通过励磁调节使无功输出为零，通过调速器调节使有功输出为零，解列之后按下调速器的停机按钮使发电机转速至零。跳开操作台所有开
关之后，方可关断操作台上的操作电源开关。
四、实验报告要求
1．根据实验装置给出的参数以及实验中的原始运行条件，进行理论计算。将计算结果与实验结果进行比较。
2．认真整理实验记录，通过实验记录分析的结果对功率极限的原理进行阐述。同时对理论计算和实验记录进行对比，说明产生误差的原因。并作出Uz(δ)，P(δ) Q(δ)特性曲线，对其进行描述。
3．分析、比较各种运行方式下发电机的功—角特性曲线和功率极限。五、思考题
1．功率角指示器的原理是什么？如何调节其零点？当日光灯供电的相发生改变时，所得的功角值发生什么变化？
2．多机系统的输送功率与功角δ的关系和简单系统的功—角特性有什么区别？
3．自并励和它励的区别和各自特性是什么？
4．自动励磁调节器对系统静态稳定性有何影响？
5．实验中，当发电机濒临失步时应采取哪些挽救措施才能避免电机失步？
第五章电力系统暂态稳定实验
一、实验目的
1．通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践结合，提高学生的感性认识。
2．学生通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施。
3．用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图，并进行分析。
二、原理与说明
电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否继续保持同步运行的问题。在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。
正常运行时发电机功率特性为：P1＝（Eo×Uo）×sinδ1/X1；
短路运行时发电机功率特性为：P2＝（Eo×Uo）×sinδ2/X2；
故障切除发电机功率特性为：P3＝（Eo×Uo）×sinδ3/X3；
对这三个公式进行比较，我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于δmax，δmax可由等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不同，同时切除故障线路不同也使X3不同，δmax也不同，使对故障切除的时间要求也不同。
同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电机功率特性中Eo增加，使δmax增加，相应故障切除的时间也可延长；由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸，使系统进入正常工作状态。这二种方法都有利于提高系统的稳定性。
三、实验项目与方法
（一）短路对电力系统暂态稳定的影响
1．短路类型对暂态稳定的影响
本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路，两相相间短路，两相接地短路和三相短路试验。
固定短路地点，短路切除时间和系统运行条件，在发电机经双回线与“无穷大”电网联网运行时，某一回线发生某种类型短路，经一定时间切除故障成单回线运行。短路的切除时间在微机保护装置中设定，同时要设定重合闸是否投切。
在手动励磁方式下通过调速器的增（减）速按钮调节发电机向电网的出力，测定不同短路运行时能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率，并进行比较，分析不同故障类型对暂态稳定的影响。将实验结果与理论分析结果进行分析比较。P max为系统可以稳定输出的极限，注意观察有功表的读数，当系统出于振荡临界状态时，记录有功表读数，最大电流读数可以从YHB－Ⅲ型微机保护装置读出，具体显示为：
GL-???三相过流值
GA-???A相过流值
GB-???B相过流值
GC-???C相过流值
微机保护装置的整定值代码如下：
01：过流保护动作延迟时间
02：重合闸动作延迟时间
03：过电流整定值
04：过流保护投切选择
05：重合闸投切选择
另外，短路时间T D由面板上“短路时间”继电器整定，具体整定参数为表5-1。表5-1
微机保护装置的整定方法如下：同时按“△”“▽”进入整定值修改画面。进入整定值修改画面后，通过“△”“▽”选01整定项目，再按压触摸按钮“＋”或“－”选择当保护时间（s）；通过“△”“▽”选03整定项目，再按压触摸按钮“＋”或“－”选择当过电流保护值；通过“△”“▽”选04整定项目，再按压触摸按钮“＋”或“－”选择当过电流保护投切ON；通过“△”“▽”选05整定项目，再按压触摸按钮“＋”或“－”选择重合闸投切为OFF。（详细操作方法WDT－ⅢC综合自动化试验台使用说明书。）
注：同时按下“+”“—”按钮可以恢复到出厂默认值。
自动方式开机，建压，并网，待机组运行稳定后，在下面4种不同线路组合
下做各种短路试验，观察并记录短路发生时的最大有功P max和最大短路电流。
表5-2 短路切除时间t=0.5s
线路组合1：QF1＝1 QF2＝1 QF3＝1 QF4＝1 QF5=0 QF6＝1:
(0：表示对应线路开关断开状态1：表示对应线路开关闭合状态)
表5-3 短路切除时间t=0.5s
线路组合2：QF1＝0 QF2＝1 QF3＝0 QF4＝1 QF5=0 QF6＝1:
表5-4 短路切除时间t=0.5s
线路组合3：QF1＝1 QF2＝1 QF3＝0 QF4＝1 QF5=1 QF6＝1:
表5-5 短路切除时间t=0.5s
线路组合4：QF1＝0 QF2＝1 QF3＝1 QF4＝1 QF5=1 QF6＝1:
2．故障切除时间对暂态稳定的影响
固定短路地点，短路类型和系统运行条件，通过调速器的增速按钮增加发电机向电网的出力，在测定不同故障切除时间能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率，分析故障切除时间对暂态稳定的影响。
一次接线方式：QF1＝1 QF2＝1 QF3＝1
QF4＝1 QF5= 0 QF6＝1
表5-6 短路类型：
例：QF1＝0 QF2＝1 QF3＝1 QF4＝1 QF5=1 QF6＝1
（二）研究提高暂态稳定的措施
1．强行励磁
在微机励磁方式下短路故障发生后，微机将自动投入强励以提高发电机电势。观察它对提高暂态稳定的作用。
2．单相重合闸
在电力系统的故障中大多数是送电线路（特别是架空线路）的“瞬时性”
故障，除此之外也有“永久性故障”。
在电力系统中采用重合闸的技术经济效果，主要可归纳如下：
（1）提高供电可靠性；
（2）提高电力系统并列运行的稳定性；
（3）对继电保护误动作而引起的误跳闸，也能起到纠正的作用。
对瞬时性故障，微机保护装置切除故障线路后，经过延时一定时间将自动重合原线路，从而恢复全相供电，提高了故障切除后的功率特性曲线。同样通过对操作台上的短路按钮组合，选择不同的故障相。
通过调速器的增（减）速按钮调节发电机向电网的出力，观察它对提高暂态稳定的作用，观察它对提高暂态稳定的作用。
其故障的切除时间在微机保护装置中进行修改，同时要设定进行重合闸投切，并设定其重合闸时间。其操作步骤同上，不同的是在05整定项目时，按压触摸按钮“＋”或“－”选择投合闸投切on，并选02整定项目时，按压触摸按钮“＋”或“－”设定重合闸动作延时时间。瞬时故障时间由操作台上的短路时间继电器设定，当瞬时故障时间小于保护动作时间时保护不会动作；当瞬时故障时间大于保护动作时间而小于重合闸时间，能保证重合闸成功，当瞬时故障时间大于重合闸时间，重合闸后则认为线路为永久性故障加速跳开整条线路。
表5-7
（三）异步运行和再同步的研究
1．在发电机稳定异步运行时，观察并分析功率，发电机的转差，振荡周期及各表的读数变化的特点。
2．在不切除发电机的情况下，研究调节原动机功率，调节发电机励磁对振荡周期，发电机转差的影响，并牵入再同步。
注意事项：
1．在做单相重合闸实验时，进行单相故障操作的时间应该在接触器合闸10秒之后进行，否则，在故障发生时会跳三相，微机保护装置会显示“GL- ”，且不会进行重合闸操作。
2．实验结束后，通过励磁装置使无功至零，通过调速器使有功至零，解列之后按下调速器的停机按钮使发电机转速至零。跳开操作台所有开关之后，方可关断操作台上的电源关断开关，并断开其他电源开关。
3．对失步处理的方法如下：通过励磁调节器增磁按钮，使发电机的电压增大；如系统没处于短路状态，且线路有处于断开状态的，可并入该线路减小系统阻抗；通过调速器的减速按钮减小原动机的输入功率。
四、实验报告要求
1．整理不同短路类型下获得实验数据，通过对比，对不同短路类型进行定性分析，详细说明不同短路类型和短路点对系统的稳定性的影响。
2．通过试验中观察到的现象，说明二种提高暂态稳定的措施对系统稳定性作用机理。
五、思考题
1．不同短路状态下对系统阻抗产生影响的机理是什么？
2．提高电力系统暂态稳定的措施有哪些？
3．对失步处理的方法（注意事项3中提到）的理论根据是什么？自动重合闸装置对系统暂态稳定的影响是什么？
电力系统频率及有功功率的自动调节 摘要 在现实中系统功率并不是一个恒定的值，而是随时变化的，在系统中，每时每刻发电功 率和用电功率基本平衡。而功率又是影响频率的主要因素，当发电功率与用电功率平衡时，频率基本稳定，当发电功率大于用电功率时系统频率则上升，反之则下降，所以系统对有功 功率和频率进行调整。本文研究了电力系统频率及有功功率的自动调节进行了详细的研究与论证。 关键词：频率有功功率自动调节 第一章频率和有功功率自动控制的必要性 1电力系统频率控制的必要性A频率对电力用户的影响 （1）电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化,这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量”甚至会出现次品和废品。 （2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能，频率过低时有 些设备甚至无法工作。这对一些重要工业和国防是不能允许的。 （3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低，导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行。 B频率对电力系统的影响 （1）频率下降时，汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿命，重则可能产生裂纹。对于额定频率为50Hz的电力系统，当频率低到45Hz附近时，某些汽轮机的叶片可能因发生共振而断 裂，造成重大事故。（次同步谐振，1970、1971年莫哈维电厂790MV机组的大轴损坏事故） （2）频率下降到47-48HZ时，火电厂由异步电动机驱动的辅机（如送风机、送煤机）的出力随之下降，从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时制止，就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度。这种现象称为频率雪崩。出现频率雪崩会造 成大面积停电，甚至使整个系统瓦解。 （3）在核电厂中，反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值时，冷却介质泵即自动跳开，使反应堆停止运行。 （4）电力系统频率下降时，异步电动机和变压器的励磁电流增加，使无功消耗增加，引起系统 电压下降，频率下降还会引起励磁机出力下降，并使发电机电势下降，导致全系统电压水平降
6．调试图所示晶闸管电路，在断开负载R d测量输出电压U d是否可调时，发现电压表读数不正常，接上R d后一切正常，请分析为什么？ 习题2图 解：当S断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管门极加触发信号，此时流过晶闸管阳极电流仍小于擎住电流，晶闸管无法导通，电流表上显示的读数只是管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值，所以此读数不准。在S合上以后，Rd介入电路，晶闸管能正常导通，电压表的读数才能正确显示。 7．画出图1-35所示电路电阻R d上的电压波形。 图1-35 习题3图 解： 8．画出单相半波可控整流电路，当 =60°时，以下三种情况的d u、T i及T u的波形。 1）电阻性负载。 2）大电感负载不接续流二极管。 3）大电感负载接续流二极管。 解：（1）波形如图
（a ）电阻性负载波形图 （b ）电感性负载不接续流二极管 1. （c ）电感性负载接续流二极管将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电直 接( 供给 非电源 负载 )的过程称为无源逆变。 2. 在晶闸管有源逆变电路中，绝对不允许两个电源电动势( 反极性串 联 )相连。 3. 单相全控桥电阻性负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为( C ) A. U 2 B.2U 2 C. U 2 D. U 2 三相半波可控整流电路中三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差 （ 120° ）。
4.双窄脉冲触发是在触发某一号晶闸管时，触发电路同时给 ( 前)一号晶闸管补一个脉冲。 5.晶闸管是四层三端器件，三个引出电极分别为：阳极、阴极和 （门）极。 6.将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电直接( 供给非电源 负载)的过程称为无源逆变。 7.在晶闸管有源逆变电路中，绝对不允许两个电源电动势( 反极性串 联)相连。 8.电力电子器件是直接用于主电路中，实现（电能）的变换或控 制的电子器件。 9.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流( 连 续) 10.在电力电子电路中GTR工作在开关状态, 在开关过程中，在（截止 区）和（饱和区）之间过渡时，要经过放大区。 11.根据（面积等效原理），SPWM控制用一组（等 幅不等宽）的脉冲来等效一个（正弦波）。 12.斩波电路有三种控制方式：（:脉冲宽度调制）、 （脉冲频率调制）和（混合型）。其中最常用的控制方式是：（脉冲宽度调制）。 11、电力电子电能变换的基本类型：（AC/AC）、（AC/DC）、（DC/DC）、（DC/AC）。 13.抑制过电压的方法之一是用（电容）吸收可能产生过电压的能 量，并用（电阻）将其消耗。 14.把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为( 触发 角)。 15.为了保证晶闸管可靠与迅速地关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，加 一段时间的( 反向)电压。 16.单相半波可控整流电路，当电感性负载接续流二极管时，控制角的移相范围 为( 0~ 180 )。 17.由于电路中共阴极与共阳极组换流点相隔60。，所以每隔60。有一次
电压源与电流源的等效变换 一、实验目的 1、加深理解电压源、电流源的概念。 2、掌握电源外特性的测试方法。 二、原理及说明 1、电压源是有源元件，可分为理想电压源与实际电压源。理想电压源在一定的电流 范围内，具有很小的电阻，它的输出电压不因负载而改变。而实际电压源的端电压随着电流变化而变化，即它具有一定的内阻值。理想电压源与实际电压源以及它们的伏安特性如图4-1所示(参阅实验一内容)。 2、电流源也分为理想电流源和实际电流源。 理想电流源的电流是恒定的，不因外电路不同而改变。实际电流源的电流与所联接的电路有关。当其端电压增高时，通过外电路的电流要降低，端压越低通过外电路的电 并联来表示。图4-2为两种电流越大。实际电流源可以用一个理想电流源和一个内阻R S 流源的伏安特性。
3、电源的等效变换 一个实际电源，尤其外部特性来讲，可以看成为一个电压源，也可看成为一个电流源。两者是等效的，其中I S=U S/R S或 U S=I S R S 图4-3为等效变换电路，由式中可以看出它可以很方便地把一个参数为U s 和R s 的 电压源变换为一个参数为I s 和R S 的等效电流源。同时可知理想电压源与理想电流源两者 之间不存在等效变换的条件。 三、仪器设备 电工实验装置： DG011、 DG053 、 DY04 、 DYO31 四、实验内容 1、理想电流源的伏安特性 1)按图4-4(a)接线，毫安表接线使用电流插孔，R L 使用1KΩ电位器。 2)调节恒流源输出，使I S 为10mA。， 3)按表4-1调整R L 值,观察并记录电流表、电压表读数变化。将测试结果填入表4-1中。 2、实际电流源的伏安特性 按照图4-4(b)接线，按表4-1调整R L 值，将测试的结果填入表4-1中。
电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为 1％～2％。因此励磁损耗为 0/100Ty TN Q I S = (Mvar) (5-1-1) 另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S = (Mvar) (5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综
电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为1％～2％。因此励 磁损耗为 0/100Ty TN Q I S V (Mvar)(5-1-1)
另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约 为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S V (Mvar)(5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综合负荷的电压静态
1、串联谐振回路和并联谐振回路哪个呈现的阻抗大？ 答：串联谐振回路阻抗最小，并联谐振回路阻抗最大。 2、现用电压表和电流表分别测量高阻抗和低阻抗，请问为保证精确度，这两块表该如何接线？ 答：对低阻抗的测量接法：电压表应接在靠负荷侧。对于高阻抗的测量接法：电流表应接在靠负荷侧 3、大接地电流系统、小接地电流系统的划分标准是什么？ 答：大接地电流系统、小接地电流系统的划分标准是依据系统的零序电抗X0与正序电抗X1的比值。我国规定： X0/X1≤4～5的系统属于大接地电流系统， X0/X1>4～5的系统属于小接地电流系统。 4、什么叫大接地电流系统？ 答：电力系统中零序电抗X0与正序电抗X1的比值X0/X1≤4～5的系统属于大接地电流系统。通常，中性点直接接地的系统均为大接地电流系统。 5、什么叫小接地电流系统？ 答：电力系统中零序电抗X0与正序电抗X1的比值X0/X1>4～5的系统属于小接地电流系统。通常，中性点不接地或经消弧线圈接地的系统均为小接地电流系统。 6、我国电力系统中性点接地方式有哪几种？ 答：有三种；分别是：直接接地方式（含经小电阻、小电抗接地）、经消弧线圈接地方式、不接地方式（含经间隙接地）。 7、什么是消弧线圈的过补偿？ 答：中性点装设消弧线圈后，补偿后的感性电流大于电容电流，或者说补偿的感抗小于线路容抗，电网以过补偿方式运行。 8、小接地电流系统当发生一相接地时，其它两相的电压数值和相位发生什么变化？ 答：其它两相电压幅值升高倍，超前相电压再向超前相移30°，而落后相电压再向落后相移30°。 9、小电流接地系统中，中性点装设的消弧线圈以欠补偿方式运行，当系统频率降低时，可能导致什么后果？ 答：当系统频率降低时，可能使消弧线圈的补偿接近于全欠补偿方式运行，造成串联谐振，引起很高的中性点过电压，在补偿电网中会出现很大的中性点位移而危及绝缘。 10、为什么在小接地电流系统中发生单相接地故障时，系统可以继续运行1～2h？
电力系统自动化报告 学院: 核技术与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 1班 学号: 201202060227 姓名: 徐茁夫 指导老师: 罗耀耀 完成时间: 2015年7月6日
填写说明 1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）； 2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明； 3、格式要求： ①用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。 ②打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右2.54cm， 页眉1.5cm，页脚1.75cm）。字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）；页码用小五号字底端居中。 ③具体要求： 题目（二号黑体居中）； 摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）； 关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)； 正文部分采用三级标题； 第1章××(小二号黑体居中，段前0.5行) 1.1 ×××××小三号黑体×××××（段前、段后0.5行） 1.1.1小四号黑体（段前、段后0.5行） 参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T 7714－2005）》。
实验一：典型方式下的同步发电机起励实验 一、实验目的 ⒈了解同步发电机的几种起励方式，并比较它们之间的不同之处。 ⒉分析不同起励方式下同步发电机起励建压的条件。 二、原理说明 同步发电机的起励方式有三种：恒发电机电压Ug 方式起励、恒励磁电流Ie 方式起励和恒给 定电压UR 方式起励。其中，除了恒UR 方式起励只能在他励方式下有效外，其余两种方式起励 都可以分别在他励和自并励两种励磁方式下进行。 恒Ug 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”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 设定的给定电压水平上；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，可以为准同期并列操作 创造电压条件，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。 恒Ie 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。 恒UR(控制电压)方式只适用于他励励磁方式，可以做到从零电压或残压开始人工调节逐渐 增加励磁而升压，完成起励建压任务。 三、实验内容与步骤 常规励磁装置起励建压在第一章实验已做过，此处以微机励磁为主。 ⒈选定实验台上的“励磁方式”为“微机控制”，“励磁电源”为“他励”，微机励磁装置菜 单里的“励磁调节方式”为“恒Ug”和“恒Ug 预定值”为400V。 ⑴参照第一章中的“发电机组起励建压”步骤操作。 ⑵观测控制柜上的“发电机励磁电压”表和“发电机励磁电流”表的指针摆动。 ⒉选定“微机控制”，“自励”，“恒Ug”和“恒Ug 预定值”为400V。 操作步骤同实验1。 ⒊选定“微机控制”，“他励”，“恒Ie”和“恒Ie 预定值”为1400mA。 操作步骤同实验1。 ⒋选定“微机控制”，“自励”，“恒Ie”和“恒Ie 预定值”为1400mA。 操作步骤同实验1。 ⒌选定“微机控制”，“他励”，“恒UR”和“恒UR 预定值”为5000mV。 操作步骤同实验1。 四、实验报告 ⒈比较起励时，自并励和他励的不同。 答：他励直流电机的励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，永磁直流电机也可看作他励直流电机。并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。他励直流电动机起动时，必须先保证有磁场（即先通励磁电流），而后加电枢电压。否则在加励磁电流之前，电枢中一直为起动电流（或理解为电能只以电枢绕组中热量的形式释放）
第五章 电力系统有功功率和频率调整 第一节 电力系统中有功功率的平衡 一、有功功率负荷的变动和调整控制 L L G P P P ?∑+∑=∑ 如图5－1中所示，负荷可以分为三种。第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有很大的偶然性。第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷。第三种变动幅度最大，周期也最长，这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。第三种负荷基本上可以预计。 据此，电力系统的有功功率和频率调整大体上也可分为一次、二次、三次调整三种。一次调整或频率的一次调整指由发电机组的调速器进行的、对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。二次调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。三次调整实际上就是按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。 二、有功功率电源和备用容量 装机容量——所有发电设备容量总和。 电源容量——可投入使用的容量之和。 备用容量——系统电源容量减去最大发电负荷（包括网损、负荷、厂用电等）。
系统备用容量可分为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用等。 所谓热备用运转中的发电设备可能发的最大功率与系统发电负荷之差。冷备用则指未运转的发电设备可能发的最大功率。 负荷备用是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用。 事故备用是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。 检修备用是使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。 电力工业是线性工业，除满足当前负荷的需要设置上述备用外，还应计及负荷超计划增长而设置一定的备用。这种备用就称国民经济备用。 具备了备用容量，才可能谈论它们在系统中各发电设备和发电厂之间的最优分配以及系统的频率调整问题。 第二节电力系统中有功功率的最优分配 一、有功功率最优分配 电力系统中有功功率的分配有两个主要内容，即有功功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配。 有功功率电源的最优组合是指系统中发电设备或发电厂的合理组合，也就是通常所说谓的合理开停。 有功功率负荷的最优分配是指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。最常用的是按所谓等耗量微增率准则分配。 二、最优分配负荷时的目标函数和约束条件 1．耗量特性 电力系统中有功功率负荷合理分配的目标是在满足一定约束条件的前提下，尽可能节约消耗的一次能源。因此，必须先明确发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设备输入与输出的关系。这关系称耗量特性，如图5－2所示。 耗量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值，即单位时间内输入能量与输 μ。耗量特性曲线上某点切线的斜率称耗量微增出功率之比称比耗量μ。P F/ =
1有功功率——在交流电能的发输用过程中，用于转换成电磁形式的那部分能量叫做有功 2无功功率——在交流电能的发输用过程中，用于电路内电磁场交换的那部分能量叫做无功 3电力系统——由发电机、配电装置、升压和降压变电所、电力线路及电能用户所组成的整体称为电力系统。中性点位移：在三相电路中，电源电压三相负载对称的情况下，如果三相负荷也对称，那么不管有无中性点，中性点的电压均为零。但如果三相负载不对称，且无中性线或中性线阻抗较大，那么中性点就会出现电压，这种现象称为中性点位移现象。 4操作过电压——因断路器分合操作及短路或接地故障引起的暂态电压升高，称为操作过电压； 5谐振过电压——因断路器操作引起电网回路被分割或带铁芯元件趋于饱和，导致某回路感抗和容抗符合谐振条件，可能引起谐振而出现的电压升高，称为谐振过电压。 6电气主接线——主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送方式和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。 7双母线接线——它具有两组母线：工作母线I和备用母线l。每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别接至两组母线，母线之间通过母线连络断路器(简称母联)连接，称为双母线接线。 8一个半断路器接线——每两个元件(出线或电源)用三台断路器构成一串接至两组母线，称为一个半断路器接线，又称3/2接线。 9厂用电——发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理等辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。 10厂用电率——厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之一。 11经常负荷——每天都要经常连续运行使用的电动机；． 12不经常负荷——只在检修、事故或机炉起停期间使用的负荷；’’ 13连续负荷——每次连续运转2h以上的负荷； 14短时负荷——每次仅运转10—120min的负荷；： 15断续负荷——反复周期性地工作，其每一周期不超过10min的负荷。 16电动机的自起动——厂用系统中正常运行的电动机，“当其供电母线电压突然消失或显著
电路分析实验报告
实验报告（二、三） 一、实验名称实验二KCL与KVL的验证 二、实验目的 1.熟悉Multisim软件的使用； 2.学习实验Multisim软件测量电路中电流电压； 3.验证基尔霍夫定理的正确性。 三、实验原理 KCL为任一时刻，流出某个节点的电流的代数和恒等于零，流入任一封闭面的电流代数和总等于零。且规定规定：流出节点的电流为正，流入节点的电流为负。 KVL为任一时刻，沿任意回路巡行，所有支路电压降之和为零。且各元件取号按照遇电压降取“+”，遇电压升取“-”的方式。沿顺时针方向绕行电压总和为0。电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各元件电压降的代数和。 四、实验内容 电路图截图：
1.验证KCL： 以节点2为研究节点，电流表1、3、5的运行结果截图如下： 由截图可知，流入节点2的电流为2.25A，流出节点2 的电流分别为750mA和1.5A。2.25=0.75+1.5。所以，可验证ＫＣＬ成立。 ２.验证ＫＶＬ： 以左侧的回路为研究对象，运行结果的截图如下：
由截图可知，Ｒ３两端电压为２２.５Ｖ，Ｒ１两端电压为７.５Ｖ，电压源电压为３０Ｖ。２２.５＋７.５－３０＝０。所以，回路电压为０，所以，可验证ＫＶＬ成立。 一、实验名称实验三回路法或网孔法求支路电流（电压） 二、实验目的 1.熟悉Multisim软件的使用； 2.学习实验Multisim软件测量电路中电流电压； 3.验证网孔分析法的正确性。 三、实验原理 为减少未知量(方程)的个数，可以假想每个回路中有一个回路电流。若回路电流已求得，则各支路电流可用回路电流线性组合表示。这样即可求得电路的解。回路电流法就是以回路电流为未知量列写电路方程分析电路的方法。网孔电流法就是对平面电路，若以网孔为独立回
漫谈电力系统无功功率 目前世界范围内掀起环境保护的热潮，电力系统是一种的特定环境，公用电网中出现的无功功率，是电网本身的运行规律所决定，但它给电网运行带来了许多麻烦。无功功率是一种既不能作有功，但又会在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率。 在实际电力系统中，异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流；电力电子装置大多数功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。因此，无功功率补偿(以下简称无功补偿)就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一，这也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正在受到越来越多的关注。 设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法，目前在国内外均获广泛应用。电容器与网络感性负荷并联，以并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点，但其阻抗是固定的，故不能跟踪负荷无功需求的变化，即不能实现对无功功率的动态补偿。 随着电力系统的发展，要求对无功功率进行动态补偿，从而产生了同步调相机(Synchronous Condenser--SC)。它是专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的情况下，能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率。自20世纪2、30年代以来的几十年中，同步调相机在电力系统中作为有源的无功补偿曾一度发挥着主要作用，所以被称为传统的无功动态补偿装置。然而，由于它是旋转电机，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，而且响应速度慢，难以满足快速动态补
偿的要求。 20世纪70年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置(Static Var Compensator--SVC)所取代，目前有些国家已不再使用同步调相机。早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器(Saturated Reactor--SR)型的，1967年英国GEC公司制成了世界上第一批该型无功补偿装置。饱和电抗器比之同步调相机具有静止、响应速度快等优点；但其铁芯需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声还是很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据主流。电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，将晶闸管的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台。1977年美国GE公司首次在实际电力系统中演示运行了晶闸管的静止无功补偿装置。1978年此类装置投入实际运行。随后，世界各大电气公司都竟相推出了各具特色的系列产品。近10多年来，占据了静止无功补偿装置的主导地位。于是静止无功补偿装置(SVC)成了专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器(Thyristor ontrolled Reactor--TCR)和晶闸管投切电容器(Thyistor Switched Capactor--TSC)，以及这两者的混合装置(TCR+TSC)，或者TCR与固定电容器(Fixed Capacitor--FC)或机械投切电容器(Mechanically Switched Capacitor--MSC)混合使用的装置(即TCR+FC、TCR+MSC)等。随着电力电子技术的进一步发展，20世纪80年代以来，一种更为先进的静止型无功补偿装置出现了，这就是采用自换相变流电路的无功补偿，有人称为静止无功发生器(Static Var Generator--SVG)，也有人称其为高级静止无功补偿器(Advanced Static Var Compensator--ASVC)或静止调相器
电力系统实验报告 实验名称：简单电力系统的短路计算 实验人：王新博 学号：20091141003 指导教师：赵宏伟 实验日期：2012-5-4 一、实验目的：掌握用PSCAD进行电力系统短路计算的方法。 二、实验原理 在电力系统三相短路中，元件的参数用次暂态参数代替，画出电路的等值电路，短路电流的计算即相当于稳态短路电流计算。单相接地，两相相间，两相接地短路时的短路电流计算中，采用对称分量法将每相电流分解成正序、负序和零序网路，在每个网络中分别计算各序电流，每种短路类型对应了不同的序网连接方式，形成了不同复合序网，再在复合序网中计算短路电流的有名值。在并且在短路电流计算中，一般只需计算起始次暂态电流的初始值。 三、实验内容及步骤 图示电力系统， G T 已知：发电机：Sn=60MV A,Xd”=0.16,X2=0.19 ; 变压器：Sn=60MV A,Vs%=10.5 ; 1)试计算f点三相短路，单相接地，两相相间，两相接地短路时的短路电流 有名值。 2)若变压器中性点经30Ω电抗接地，再作1）。 3)数据输入 4)方案定义
5)数据检查 6)作业定义 7)执行计算 8)输出结果 四、实验结果与分析（包括实验数据记录、程序运行结果等） 1、手算过程： 1）、三相短路短路电流有名值（有接地电抗）： 2）、三相短路短路电流有名值（无接地电抗）： 3）、单相接地短路电流有名值（有接地电抗）： 4）、单相接地短路电流有名值（无接地电抗）： 5）、两相相间短路电流有名值（有接地电抗）： 6）、两相相间短路电流有名值（无接地电抗）： 7）、两相接地短路时短路电流有名值（有接地电抗）： 8）、两相接地短路时短路电流有名值（无接地电抗）： 2、通过PSCAD仿真所得结果为： 1）、三相短路（有接地电抗）：
电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示 式中 S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。 由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。 无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 采用并联电容器进行无功补偿的主要作用： 1、提高功率因数 如图2所示图中
P——有功功率 S1——补偿前的视在功率 S2——补偿后的视在功率 Q1——补偿前的无功功率 Q2——补偿后的无功功率 φ1——补偿前的功率因数角 φ2——补偿后的功率因数角 由图示可以看出，在有功功率P一定的前提下，无功功率补偿以后(补偿量Qc＝Q1-Q2)，功率因数角由φ1减小到φ2，则cosφ2＞cosφ1提高了功率因数。 2、降低输电线路及变压器的损耗 三相电路中，功率损耗ΔP的计算公式为 式中 P——有功功率，kW； U——额定电压，kV； R——线路总电阻，Ω。 由此可见，当功率因数cosφ提高以后，线路中功率损耗大大下降。 由于进行了无功补偿，可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路的供电能力增加，减小损耗。 例：某县电力公司某配电所，2005年1月～2月份按实际供售电量情况进行分析。该站1～2月份，有功供电量152.6万kW·h，无功供电量168.42万kvar·h，售电量133.29万kW·h，功率因数0.67，损耗电量19.31万kW·h，线损率12.654%。装设电容器进行无功补偿后，如功率因数由原来的0.67提高到0.95 时， (1)可降低的线路损耗
电力系统名词解释 1 简介 在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率（P ），一种是无功功率（Q ）。它 们的矢量和为视在功率（S ），S ＝22Q P + 。 有功功率――保持用电设备正常运行所需的电功率，即将电能转换为其它形式的能量（如：机械能、 热能、光能等等） 无功功率――用于电路内电场和磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的功率（如：电 动机的转子磁场、变压器原边产生的磁场、交流接触器等），由于它不对外做功，才被称之为“无功”。 无功对电力系统的影响： a) 降低发电机有功功率的输出。（发、输、变、配及用电设备的额定容量指的是视在功率） b) 降低输、变电设备的供电能力。 c) 造成电路电压损失增大和电能损耗的增加。 d) 造成低功率因数运行和电压下降，使电气容量得不到充分的发挥。 功率因数――电网中的电力负荷如：电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电 感性负载的电压和电流的相量间存在一个相位差，通常用相位角 ?的余弦cos ?来表示，cos ?称为功 率因数，又叫力率。 一次二次回路――对于电气设备，如发电机、电动机、变压器、断路器、隔离开关、接触器、电动 机起动装置等，都同时具有两种接线，一种是与电源连接的主回路，它是把电网的电流接到设备上做功的主体元件，输送的是大电流；另一种是主体元件的辅助电路，如监察测量仪表、控制及信号装置、继电保护装置、自动控制及监测或反馈装置、远动装置等，这些装置一般是由互感器、蓄电池组、低压电源继电器、插件、供电装置等组成，它们的工作状态及逻辑功能决定着主体元件的工作状态并监控主体元件，这些装置使用低电压、小电流却控制着主回路的高电压、大电流。我们把这些装置的接线称为二次接线或二次回路、辅助回路，而把主体元件的主回路称为一次接线或一次回路、主回路。二次回路用于监视测量仪表，控制操作信号，继电器和自动装置的全部低压回路均称二次回路，二次回路依电源及用途可分为以下几种回路：（ 1 ）电流回路；（ 2 ）电压回路；（ 3 ）操作回路；（ 4 ）信号回路。对于电力系统中的高压成套配电设备，二次回路通常使用直流220V 或110V 作为其工作电源，一般电力系统中的低压成套配电设备，则使用交流220或380V （直接从主回路上取电源）作为工作电源。另外，对于发电厂的高低压配电设备，由于其设备的运行重要性，一般都使用直流220V 或110V 作为其工作电源。
五邑大学 电力系统分析理论 实验报告 院系 专业 学号 学生姓名 指导教师
实验一仿真软件的初步认识 一、实验目的： 通过使用PowerWorld电力系统仿真软件，掌握电力系统的结构组成，了解电力系统的主要参数，并且学会了建立一个简单的电力系统模型。学会单线图的快捷菜单、文件菜单、编辑菜单、插入菜单、格式菜单、窗口菜单、仿真控制等菜单的使用。 二、实验内容： （一）熟悉PowerWorld电力系统仿真软件的基本操作 （二）用仿真器建立一个简单的电力系统模型： 1、画一条母线，一台发电机； 2、画一条带负荷的母线，添加负荷； 3、画一条输电线，放置断路器； 4、写上标题和母线、线路注释； 5、样程存盘； 6、对样程进行设定、求解； 7、加入一个新的地区。 三、电力系统模型： 按照实验指导书，利用PowerWorld软件进行建模，模型如下： 四、心得体会： 这一次试验是我第一次接触PWS这个软件，刚开始面对一个完全陌生的软件，我只能听着老师讲解，照着试验说明书，按试验要求，在完成试验的过程中一点一点地了解熟悉这个软件。在这个过程中也遇到了不少问题，比如输电线的画法、断路器的设置、仿真时出现错误的解决办法等等，在试验的最后，通过请教老师同学解决了这些问题，也对这个仿真软件有了一个初步的了解，为以后的学习打了基础。在以后的学习中，我要多点操作才能更好地熟悉这个软件。
实验二电力系统潮流分析入门 一、实验目的 通过对具体样程的分析和计算，掌握电力系统潮流计算的方法；在此基础上对系统的运行方式、运行状态、运行参数进行分析；对偶发性故障进行简单的分析和处理。 二、实验内容 本次实验主要在运行模式下，对样程进行合理的设置并进行电力系统潮流分析。 选择主菜单的Case Information Case Summary项，了解当前样程的概况。包括统计样程中全部的负荷、发电机、并联支路补偿以及损耗；松弛节点的总数。进入运行模式。从主菜单上选择Simulation Control，Start/Restart开始模拟运行。运行时会以动画方式显示潮流的大小和方向，要想对动画显示进行设定，先转换到编辑模式，在主菜单上选择Options，One-Line Display Options，然后在打开的对话框中选中Animated Flows Option选项卡，将Show Animated Flows复选框选中，这样运行时就会有动画显示。也可以在运行模式下，先暂停运行，然后右击要改变的模型的参数即可。 三、电力系统模型
第四章 电力系统的无功功率平衡和电压调整 例4-1 某变电站装设一台双绕组变压器，型号为SFL-31500/110，变比为110±2×2.5%/38.5kV ，空载损耗△P 0=86 KW ，短路损耗△P K =200KW ，短路电压百分值U k %=10.5，空载电流百分值I 0%=2.7。变电站低压侧所带负荷为S MAX =20+j10MV A ，S MIN =10+j7MV A ，高压母线电压最大负荷时为102KV ，最小负荷时为105KV ，低压母线要求逆调压，试选择变压器分接头电压。 解 计算中略去变压器的励磁支路、功率损耗及电压降落的横分量。 变压器的阻抗参数 R T =（△P K U N 2）/（1000S N 2）=（200×1102）/（1000×31.52）=2.44（Ω） X T =（U K %U N 2）/（100S N ）=（10.5×1102）/（100×31.5）=40.3（Ω） 变压器最大、最小负荷下的电压损耗为 △ U Tmax = max max 1max 20 2.441040.3 4.43()102T T P R Q X KV U +?+?== △ U Tmin =min min 1min 10 2.44740.3 2.92()105 T T P R Q X KV U +?+?== 变压器最大、最小负荷下的分接头电压为 U 1tmax =(U 1max －△U tmax ) 22max N U U =(102－4.43)38.535105%?=102.2(kV) U 1tmin =(U 1min －△U tmin )22min N U U =(105－2.92) ×38.535 =112.3(kV) U 1t =(102.2+112.3)/2=107.25(kV) 选择与最接近的分接头为110－2.5%即分接头电压为107.25KV 。此时，低压母线按所选分接头电压计算的实际电压为
额定电压：电力系统中的发电、输电、配电和用电设备都是按一定标准电压设计和制造的，在这以标准下运行，设备的技术性能和经济指标将达到最好，这一标准电压称之为额定电压。 2. 分裂导线：引致损失发生或者增加损失程度的条件。 3. 负荷：电力系统中用电设备所消耗的功率的总和。 4. 变压器的变比：三相电力系统计算中，变压器的变比指两侧绕组空载线电压的比值s。 5. 标幺值：电力系统计算中，阻抗、导纳、电压、电流及功率用相对值表示，并用于计算，这种运算形式称为标幺制。一个物理量的标么值是指该物理量的实际值与所选基准值的比值。 6. 电压降落：网络元件的电压降落是指元件始末两端电压的相量差，是相量。 7. 电压偏移：线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差，是标量。 8. 电压损耗：两点间电压绝对值之差，是标量。 9. 输电效率：线路末端输出的有功功率与线路始端输入的有功功率的比值，常用百分值表示。 10. 最大负荷利用小时数：如果负荷始终等于最大值Pmax，经过Tmax小时后所消耗的电能恰好等于全年的用电量，Tmax称之为最大负荷利用小时数。 11. 最大负荷损耗时间τ：如果线路中输送的的功率一直保持为最大负荷功率Smax，在τ小时内的能量损耗恰等于线路全年的实际电能损耗，则称τ为最大负荷损耗时间。 12. PQ节点：这类节点的有功功率和无功功率是给定的，节点电压的幅值和相位是待求量。通常变电所都是这一类型的节点 13. PV节点：这类节点的有功功率和电压幅值是给定的，节点的无功功率和电压的相位是待求量。 14. 平衡节点：它的电压幅值和相位已给定，而其有功功率和无功功率是待求量。 15. 耗量微增率：耗量特性曲线上某点切线的斜率，表示在该点的输入增量与输出增量之比。 16. 等耗量微增率准则：按耗量微增率相等的原则在各机组间分配负荷，可使消耗的一次能源最少。 17. 电源有功功率静态频率特性：发电机组的原动机机械功率与角速度或频率的关系。 18. 单位调节功率：发电机组有功功率特性曲线的斜率称为发电机的单位调节功率。KG＝－ΔP/Δf 19. 频率的一次调整：对于负荷变动幅度小，周期较短而引起的频率变化进行的调整称为频率的一次调整，采用发电机组上装设的调速系统完成. 20. 频率的二次调整：对于负荷变动较大、周期较长引起的频率偏移进行调整。采用发电机组上装设的调频系统完成。 21. 无差调节：无差调节是指负荷变动时，经过自动调速系统的调整作用，原动机的转速或频率能够恢复为初值的调节。 22. 有差调节：有差调节是指负荷变动时，经过自动调速系统的调整作用，原动机的转速或频率不能恢复为初值的调节。 23. 有功功率平衡：电源发出的有功功率应满足负荷所消耗的有功功率和传送电功率时在网络中损耗的有功功率之和。电源所发出的有功功率应能随负荷、网络损耗的增减二相应调整变化，才可保证整个系统的有功功率平衡。 24. 无功功率平衡：电力系统无功功率平衡的基本要求是：系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和。25. 同步调相机：同步调相机相当于空载运行的同步电动机。在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率起无功电源的作用；在欠励磁运行时，它从系统吸取感性无功功率起无功负荷作用。 26. 电压中枢点：指某些能反映系统电压水平的主要发电厂或变电所母线。 27. 逆调压：在大负荷时，线路的电压损耗也大，如果提高中枢点电压，就可以抵偿掉