电力拖动自动控制系统实验指导书
实验一晶闸管直流调速系统环节特性的测定实验
一、实验目的
掌握晶闸管直流调速系统环节特性的测定方法
二、实验内容
1、测定晶闸管触发电路及整流装置特性Ud＝f（Ug）或Ud＝f（Uct）；
2、测定测速发电机特性U TG＝f（n）；
四、实验原理及接线图
实验接线原理图
1、测定出晶闸管整流电路输出电压Ud、移相控制电压Uct，便可得到晶闸管触发及整流特性
Ud＝f（Ug）或Ud＝f（Uct）；
2、测定出测速发电机的输出U TG，电动机的转速n，即可得到测速发电机特性U TG＝f（n）；
3、由Ud＝f（Ug）或Ud＝f（Uct）曲线可求得晶闸管整流装置的放大倍数曲线Ks＝f(Ug)，求Ks可
用公式Ks ＝
Ug
Ud
??求得。五、实验方法与步骤
将电动机加额定励磁，使其空载运行，逐渐增加控制电压Ug(Uct)，分别读取对应的Ug 、U TG 、Ud 、n 的数值若干组，即可描绘出特性曲线Ud ＝f （Ug ）及U TG ＝f （n ），由Ud ＝f （Ug ）或Ud ＝f （Uct ）曲线可求得晶闸管整流装置的放大倍数曲线Ks ＝f(Ug)，求Ks 可用公式Ks ＝
Ug
Ud
??求得。六、数据记录与处理
将数据记录于下表，并绘出Ud ＝f （Ug ）、U TG ＝f （n ）、Ks ＝f(Ug)三条曲线；
七、注意事项
1、给定单元的RP1从最小值处调起，每次停机前将RP1调回到最小值；
2、由于电动机电枢回路、励磁回路未串接电阻，不要接短路；
3、因U TG 、Ug(Uct)的数值较小，用万用表的直流电压10V 或50V 档测量。
4、由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。 八、思考题
比较三条曲线，各曲线有什么特点，为什么？
实验二 晶闸管直流调速系统主要单元的测试
一、实验目的
熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求，学会按要求调试各单元 二、实验内容
1、速度调节器的调试；
2、电流调节器的调试；
3、“零电平检测”及“转矩极性鉴别”单元的调试； 4 、反号器的调试；
5、逻辑控制单元的调试； 三、实验所需挂件及附件
四、实验原理及接线图
在直流调速系统中，往往采用闭环控制，需要对电流、转速等信号进行反馈，以便稳速和限流，需要用到速度调节器和电流调节器，在可逆调速系统中，在电动机改变转向时，要对电枢电流、转矩极性进行鉴别，通过逻辑控制电路控制正、反桥电路的切换，以防止正、反桥同时工作，避免正、反桥之间出现环流，损坏电源，故要将“零电平检测”、“转矩极性鉴别”、“反号器”、“逻辑控制单元”状态调节好。
各单元原理图如下：
速度调节器原理图
电流调节器原理图
零电平检测单元原理图
转矩极性鉴别单元原理图
转矩极性鉴别输入输出特性零电平检测输入输出特性
速度变换单元
反号器原理图
电压给定原理图
电流反馈与过流保护原理图
五、实验方法与步骤
将DJDK04挂件的十芯电源线与控制屏连接，打开电源，即可开始实验。
1、速度调节器的调试；
（1）调节器调零
将DJDK04中的“速度调节器”单元的所有输入端（1、2、3脚）接地，用导线将“5”、“6”
脚短接，使“速度调节器”成为P（比例）调节器，调节面板上的调零电位器RP1，用万用表的毫伏档（若无，用0.25V档）测量速度调节器“6”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。
（2）调整输出正、负限幅值
把“5”、“6”短接线去掉，使调节器成为PI（比例积分）调节器，然后将DJDK04的给定输出端Ug接到速度调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP3，观察输出电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP2，观察调节器输出正电压的变化；
（3）测定输入输出特性
再将反馈网络中的电容短接（将“5”、“6”端短接），使速度调节器成为P（比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正、负电压测出相应的电压，直至输出达到限幅值，并画出曲线。
（4）观察PI特性
拆除“5”、“6”短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。
2电流调节器的调节
（1）调节器调零
将DJDK04中的“电流调节器”单元的所有输入端（1～7脚）接地，用导线将“9”、“10”
脚短接，使“电流调节器”成为P（比例）调节器，调节面板上的调零电位器RP4，用万用表的毫伏档（若无，用0.25V档）测量速度调节器“10”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。
（2）调整输出正、负限幅值
把“9”、“10”短接线去掉，使调节器成为PI（比例积分）调节器，然后将DJDK04的给定输出端Ug 接到电流调节器的“4”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，观察输出电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，观察调节器输出正电压的变化；
（3）测定输入输出特性
再将反馈网络中的电容短接（将“9”、“10”端短接），使速度调节器成为P（比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正、负电压测出相应的电压，直至输出达到限幅值，并画出曲线。
（4）观察PI特性
拆除“9”、“10”短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。
3、“零电平检测”单元的调试
测定“零电平检测”单元的环宽，要求其环宽为0.4～0.6V；调节RP1，使回环沿纵坐标右侧偏离0.2V，即环从0.4到0.6V。
“零电平检测”单元的具体调试方法
（1）调节给定Ug，使“零电平检测”单元的“1”脚约加0.6V电压，调节电位器RP1，恰好使“2”端输出从“1”跃变为“0”。
（2）慢慢减小给定，当“零电平检测”的“2”端从“0”跃变为“1”时，检测“零电平检测”的“1”端应为0.2V左右，否则应调整电位器。
（3）根据测得的数据，画出“零电平检测”单元的输入输出特性（回环）
4、“转矩极性鉴别”单元的调试
测定“转矩极性鉴别”单元的环宽，要求环宽为0.4～0.6V，记录高电平值，调节单元中的RP1使特性满足要求。“转矩极性鉴别”要求的环宽从－0.25到0.25V。
“转矩极性鉴别”单元的具体调试方法
（1）调节给定Ug，使“转矩极性鉴别”的“1”脚得到约0.25V电压，调节电位器RP1，恰好使“2”端从“高电平”跃变为“低电平”。
（2）调节负给定从0V调起，当转矩极性鉴别器的“2”从“低电平”跃变为“高电平”时，检测转矩极性鉴别器的“1”端应为－0.25V左右，否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端的输入正、负电压的绝对值基本相等。
5、反号器的调试
测定输入输出比例，输入端加入＋5V电压，调节RP1使输出端输出为－5V。
六、实验报告
1、画出“速度调节器”、“电流调节器”、“零电平检测”、“转矩极性鉴别”的输入输出特性曲线。
2、简述各控制单元的调试要点。
实验三转速单闭环不可逆直流调速系统实验
一、实验目的
1、了解单闭环直流调速系统的原理组成及个主要部件的原理；
2、掌握晶闸管直流调速系统的基本特性；
3、认识闭环反馈控制系统的基本特性。
二、实验内容
1、Uct不变时直流电动机开环特性的测定；
2、转速单闭环直流调速系统特性的测定。
四、实验原理及接线图
转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“转速变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压Uct，控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。
实验接线原理图
五、实验方法与步骤
1、Uct不变时的直流电动机开环外特性的测定
（1）按接线图分别接好主回路和控制回路，Ug直接接Uct，直流发电机接D42上的负载电阻R，Ld ＝200mH，将给定的输出调到零。
（2）电动机加励磁、起动，Ug从0V起逐渐增加，使n＝1200rpm。
（3）改变负载电阻R，使Id从Ied到空载即可测出Uct不变时，n＝f（Id）的外特性。通过调节
R和Ug，将电动机转速调为1200rpm，电枢电流调为1.2A（额定值），随后保持Uct不变，逐渐增大R，电枢电流将下降，转速上升，每调节一次，记录Id、n于下表中
2、转速单闭环直流调速系统
（1）转速反馈系数的整定
Ug接Uct，Ld＝200mH，调节Ug为0，加励磁、起动，Ug从0V调起，使n＝1500rpm，调“速度变换”单元上的RP1，使得该转速时，1、3端电压Ufn＝6V，则2、3端电压为 1.3V，
α。
1500
/
3.1=
=
009
rpm
.0
V
rpm
V/
（2）将给定输出Ug接速度调节器3端，“速度变换”输出接“速度调节器”2端，速度调节器输出Usc接Uct，此时转速反馈应为正电压，发电机接R，调Ug为零。
（3）发电机先轻载，Ug从0V调起，使n＝1200rpm。
（4）调节R，使Id从小到大，直至Ied，测出Id、n，即可测出系统静态特性曲线n＝f（Id），并记录数据于下表：
六、实验报告
根据所测数据分别作出Uct、Ud不变时，电动机开环外特性曲线及转速闭环调速系统静态特性曲线
七、注意事项
1、Ug接Uct，给定为正电压。
2、发电机所接电阻R应将D42上每组两个900Ω电阻并联使用。
3、调节R时，要慢慢旋转调节旋钮，特别是电动机电枢电流接近Ied时，这时，R已很小，防止用力过大，将R调到0造成发电机电枢短路。
4、注意电动机的转向，应使转速输出信号，红色插孔为正极，黑色插孔为负极，与“转速变换”上插孔连接时，应“红”接“红”、“黑”接“黑”。
八、思考题
1、P调节器和PI调节器在直流调速系统中的作用有什么不同？
2、实验中，如何确定转速反馈的极性并把转速反馈正确地接入系统中？
3、改变“速度调节器”的电阻、电容参数，对系统有什么影响？
实验四电流单闭环不可逆直流调速系统
一、实验目的
1、了解电流单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理；
2、掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程；
3、认识闭环反馈控制系统的基本特性。
二、实验内容
1、电流反馈系数的整定；
2、电流单闭环调速系统静态特性的测定；
三、实验所需挂件及附件
四、实验原理及接线图
电流单闭环实验是将反映电流变化的电流互感器输出信号经整流在采样电阻上得到的电压信号作为
反馈信号，加到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压Uct，控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了电流负反馈闭环系统。
实验接线原理图
五、实验方法与步骤
1、电流反馈系数的整定
（1）直接将“给定”Ug接DJK02上的Uct，整流桥输出端接电阻负载R，负载电阻放在最大值，Ug 调到零。
（2）启动，Ug从0V调起，使Ud升高至220V，减小R的值，调节“电流反馈与过流保护”单元上的电位器RP1，使Id＝1.3A时，2端I f的电流反馈电压Ufi＝6V，这时的电流反馈系数β＝Ufi／Id＝4.615V/A。
2、电流单闭环直流调速系统静态特性的测定；
（1）按图接线，Ug为负给定，电流反馈为正电压，将“电流调节器”接成PI调节器，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02的200mH，将给定输出调到零。
（2）直流发电机先轻载，从零开始逐渐调大“给定”电压Ug，使电动机转速接近1200rpm。
（3）调节发电机负载电阻，使阻值从大到小，直至n＝500rpm，即可测出系统静态特性，曲线
n＝f（Id）。
数据记录
在试验报告上作出系统静态特性曲线。
七、注意事项
1、注意给电机加励磁；
2、当可变电阻R阻值已调到较小时，要调的慢一些；
3、电枢电流值不要超过额定值。
八、思考题
1、电流反馈信号缺失对系统有什么影响？
2、电流反馈信号过大或过小会出现什么现象？
实验五双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验
一、实验目的
1、了解双闭环不可逆直流调速系统的原理、组成；
2、掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
二、实验内容
1、各控制单元调试；
2、整定电流反馈系数β，转速反馈系数α；
3、测定高转速时系统闭环静态特性n＝f（Id）；
4、闭环控制特性n＝f（Ug）的测定；
四、实验原理与接线图
双闭环直流调速系统是由电流和转速两个调节器进行综合调节,可获得良好的静\动态性能(两个调节器均采用PI调节器),由于调整系统的主要参数为转速,故将转速环作为主环放在外面,电流环作为副环放在里面,这样可以抑制电网扰动对转速的影响，从而实现比较理想的调速效果。
实验接线原理图
五、实验方法与步骤
1、速度调节器调试
（1）速度调节器调零将速度调节器所有输入端端接并接地，用万用表毫伏档测其输出，调节本单元的电位器RP1，将输出调为零。
（2）在速度调节器3端输入＋5V，调节本单元电位器RP3，将输出调为－6V；
2、电流调节器调试
（1）电流调节器调零将电流调节器所有输入端短接接地，用万用表毫伏档测量其输出，调节电流调节器上的电位器RP4，将输出调为零。
（2）在电流调节器4端输入－6V，调节其上的电位器RP1将输出调为＋9V；
3、调节电流反馈系数，晶闸管桥路输出电流为1.3A时，调节本单元的电位器RP1使“电流反馈与过流保护”单元2端输出电压为＋6V；
4、调节转速反馈系数，在n＝1500rpm时，调节转速变换单元上的RP1，使3端输出U fn＝－2V（2、3端之间电压）；
5、特性测试
（1）按图接线，Ug为正给定，转速反馈信号为负电压，电流反馈信号U If为正电压，将电机先轻载，调Ug使电机转速n＝1200rpm，然后调节发电机负载电阻R，增大Id直至Ied，记录n、Id记录于下表，根据所测数据作静态曲线n＝f（Id）
（3）调节Ug及R，使Id＝Ied，n＝1200rpm，逐渐降低Ug，记录Ug和n，测出该调速系统的控制特性n＝f（Ug）
六、实验报告
1、在实验报告上根据所测数据作出调速系统在n＝1200rpm的静态曲线n＝f（Id）；
2、作出起始条件为Id＝Ied，N＝1200rpm的控制特性曲线n＝f（Ug）
七、注意事项
1、转速反馈为负反馈，应将转速信号接成负电压信号；
2、电流反馈为负反馈，应将电流反馈信号接为正电压信号；
3、电流调节器限幅值应根据不同实验台调节，若输出＋9V过大，可降低输出；
4、调节R时，要慢慢旋转，特别当R值较小时，跟要慢些。
八、思考题
1、为什么双闭环直流调速系统中使用的调节器均为PI调节器？
2、转速负反馈的极性如果接反会产生什么现象？
3、双闭环直流调速系统中哪些参数的变化会引起电动机转速的改变？哪些参数的变化会引起电动机最大电流的变化？
实验六开环三相异步电动机调压调速系统实验
一、实验目的
1、了解并熟悉开环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成；
二、实验内容
1、测定三相绕线式异步电动机转子串电阻时的机械特性；
四、实验原理与接线图
对于三相转子绕线式异步电动机，在转子中串入适当电阻后可使机械特性变软其调速范围有所扩大，但在负载或电网电压波动的情况下，其转速波动严重，所以在异步电动机调压调速电路中采用双闭环调速系统。
双闭环三相异步电机调压调速系统的主电路有三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机组成。控制部分有“电流调节器”、“速度变换”、“触发电路”、“正桥功放”等组成。整个调速系统采用了速度、电流两个反馈控制环。
实验接线原理图
五、实验方法与步骤
1、机械特性的测定
（1）给定Ug 直接接Uct 。
（2）电机先轻载，调Ug 使电动机定子相电压为Ue ＝220V ，然后调节R ，记录U G 、I G 、n ，计算
n p R I U I T a G G G /)(55.902
++=，记录数据于下表：
六、实验报告
1、画出调速系统的开环机械特性曲线； 七、注意事项
1、发电机电枢电阻Ω=21a R ，机组空载损耗50=p W ；
2、电动机转子引出线与转子附加电阻箱引出线要对应相接。 八、思考题
1、若电动机反转如何解决？
2、如果有一路触发脉冲不正常，电动机能正常运行吗？
实验七 双闭环三相异步电动机调压调速系统实验
一、实验目的
1、了解转子串电阻三相绕线式电动机在调节定子电压时的机械特性； 二、实验内容
1、测定双闭环交流调压调速系统的静态特性；
对于三相转子绕线式异步电动机，在转子中串入适当电阻后可使机械特性变软其调速范围有所扩大，但在负载或电网电压波动的情况下，其转速波动严重，所以在异步电动机调压调速电路中采用双闭环调速系统。双闭环三相异步电机调压调速系统的主电路有三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机组成。控制部分有“电流调节器”、“速度变换”、“触发电路”、“正桥功放”等组成。整个调速系统采用了速度、电流
两个反馈控制环。
实验接线原理图
五、实验方法与步骤 1、单元调试
（1）速度调节器调零；调整正、负限幅值，要求输入U i ＝±5V ，输出U 0＝±6V 。 （2）电流调节器调零；调整正、负限幅值，要求输入U i ＝±6V ，输出U 0＝±9V 。 （3）电流反馈系数整定，要求电机定子相电流Ie ＝1A ，电流反馈信号U If ＝6V 。
（4）转速反馈系数整定，要求电机转速n ＝1300rpm 时，转速变换3端输出U fn ＝—2V 。
2、系统调试 将系统接成闭环调速电路，加给定、减给定；加、减负载，观察系统运行是否正常。
3、系统闭环特性的测定
（1）调节Ug ，是n ＝1200rpm ，I G 从轻载调到I G ＝1.1A ，记录U G 、I G 、n ，测静态特性n ＝f （T ）
六、实验报告
1、画出闭环调速系统的静态特性曲线； 七、注意事项
1、转速反馈、电流反馈均为负反馈；
2、发电机电枢电阻Ω=21a R ，机组空载损耗50=p W ；
3、电动机转子引出线与转子附加电阻箱引出线要对应相接。 八、思考题
1、调节Ug ，能将电动机转速提高到1500rpm 以上吗？为什么？
第四次作业教材第95页2-5题、2-7题2-8题。教材第95页2-5题、2-7题2-8题。
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: 2011060505班 学号: 3201106050504 姓名: ~~~~~~ 指导老师: 顾民 完成时间: 2014年4月30日
电力系统自动化实验报告 实验一发电机组的启动与运转实验 一、实验目的: 1．了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。 2．熟悉发电机组中原动机（直流电动机）的基本特性。 3．掌握发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作。 二、原理说明: 在本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速系统用于调整原动机的转速和输出的有功功率，励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。 THLZD-2型电力系统综合自动化实验台输电线路的具体结构如下图所示： 调速系统的原理结构图：
励磁系统的原理结构示意图 三、 实验内容与步骤： 1．发电机组起励建压
接着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。 ⑵将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，实验台上的“原动机启动”光字牌点亮，同时，原动机的风机开始运转，发出“呼呼”的声音。 ⑶按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“自动”方式，开机默认方式为“自动方式”。 ⑷按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪烁，表示发电机组正在启动。当发电机组转速上升到1500rpm 时，THLWT-3 型微机调速装置面板上的增速灯熄灭，启动完成。 ⑸当发电机转速接近或略超过1500rpm 时，可手动调整使转速为1500rpm，即：按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“手动”方式，此时“手动”指示灯会被点亮。按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“＋”键或“－”键即可调整发电机转速。 ⑹发电机起励建压有三种方式，可根据实验要求选定。一是手动起励建压；一是常规起励建压；一是微机励磁。发电机建压后的值可由用户设置，此处设定为发电机额定电压400V，具体操作如下： ①手动起励建压 1) 选定“励磁调节方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁调节方式”旋钮旋到“手动 调压”，“励磁电源”旋钮旋到“他励”。 2) 打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电源”打到“开”。 3) 建压。调节实验台上的“手动调压”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压（线电压）达到设定的发电机电压。
电力系统自动化技术专业介绍 电力系统自动化是电力系统一直以来力求的发展方向，它包括：发电控制的自动化（AGC已经实现，尚需发展），电力调度的自动化（具有在线潮流监视，故障模拟的综合程序以及SCADA系统实现了配电网的自动化，现今最热门的变电站综合自动化即建设综自站，实现更好的无人值班，DTS即调度员培训仿真系统为调度员学习提供了方便），配电自动化(DAS已经实现，尚待发展)。 电力系统自动化automation of power systems 对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效能。 发展过程20世纪50年代以前，电力系统容量在几百万千瓦左右，单机容量不超过10万千瓦，电力系统自动化多限于单项自动装置，且以安全保护和过程自动调节为主。例如：电网和发电机的各种继电保护、汽轮机的危急保安器、锅炉的安全阀、汽轮机转速和发电机电压的自动调节、并网的自动同期装置等。50～60年代，电力系统规模发展到上千万千瓦，单机容量超过20万千瓦，并形成区域联网，在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。厂内自动化方面开始采用机、炉、电单元式集中控制。系统开始装设模拟式调频装置和以离线计算为基础的经济功率分配装置，并广泛采用远动通信技术。各种新型自动装置如晶体管保护装置、可控硅励磁调节器、电气液压式调速器等得到推广使用。70～80年代，以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统(SCADA)开始出现。20万千瓦以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。水力发电站的水库调度、大坝监测和电厂综合自动化的计算机监控开始得到推广。各种自动调节装置和继电保护装置中广泛采用微型计算机。
电力系统自动化期末作业 题目：带励磁系统的自动发电控制（AGC）学号： P091812925 姓名：谢海波 同组人：马宁、马超、李维、谢海波、杨天曾专业班级： 09级电气工程及其自动化3班 学院：电气工程学院 指导教师：杨晶显老师
目录 目录 (1) 1 概述 (2) 1.1课题背景 (3) 1.2带励磁系统的同步发电机LFC和AVR控制示意图 (3) 2 发动机调速系统 (4) 2.1发电机模型 (4) 2.2负荷模型 (5) 2.3原动机模型 (6) 2.4调速器模型 (6) 3 发电机励磁系统 (7) 3.1励磁调节器的工作原理 (7) 3.2励磁方式 (7) 3.3励磁机的作用 (8) 4 励磁系统的自动发电控制（AGC） (8) 5 仿真结果分析 (12) 6 总结 (13) 参考文献 (13)
带励磁系统的自动发电控制（AGC） 摘要：随着电力系统自动化的高度发展，现代电网已发展成为在电力市场机制的基础上多控制区域的互联系统，自动发电控制(AGC)作为互联电网实现功率和频率控制的主要手段，其控制效果直接影响着电网品质。因此，跨大区互联电网通过什么样的标准对其控制质量进行评价，电网AGC采用什么样的控制方法是近年来调度自动化关注的一个热点问题。本论文紧紧围绕这一具有重要现实意义的课题展开了研究和讨论，介绍了带励磁系统的自动发电控制电网AGC技术的实现与发展，带励磁系统的同步发电机LFC和AVR控制方案，发电机的调速系统模型的基本组成及其设计和控制策略。最后通过一个孤立发电站的组合仿真框图及其技术参数，搭建混合SIMULINK仿真框图进行仿真，当励磁系统参数变化时求出其频率偏差和机端电压响应，通过仿真结果来分析频率控制和电压控制的关系。 关键词：励磁系统，自动发电控制，电力系统，频率，电压 1 概述 自动发电控制(Automatic Generation Control)简称AGC，作为现代电网控制的一项基本功能，它是通过控制发电机有功出力来跟踪电力系统的负荷变化，从而维持频率等于额定值，同时满足互联电力系统间按计划要求交换功率的一种控制技术。它的投入将提高电网频率质量，提高经济效益和管理水平。自动发电控制技术在“当今世界已是普遍应用的成熟技术，是一项综合技术”。自动发电控制在我国的研究和开发虽然起步较早，但真正在电网运行中发挥效能，还是在最近几年。原来我国几个主要电力系统都曾试验过自动频率调整(AFC)，而直到改革开放以后，自动发电控制却还未能全部正常运行。近些年来，随着我国经济的高速发展，对安全、可靠、优质和经济运行，各大区电网都对频率的调整非常重视，并实行了严格的考核。为实现这一目标，全国各大电网均不同程度地采用了AGC技术。随着计算机技术、自动控制理论、网络通讯等技术的发展，电厂、电网自动化运行水平的不断提高，自动发电控制逐步得到广泛的应用。现代的AGC是一个闭环反馈控制系统，主要由两大部分构成，如图1-1所示：（1）负荷分配器：根据测得的发电机实际出力、频率偏差和其它有关信号，按一定的调节准则分配各机组应承担的机组有功出力设定值。该部分为传统的电网调度功能实现。 （2）机组控制器：根据负荷分配器设定的有功出力，使机组在额定频率下的实发功率与设定有功出力相一致。电厂具备AGC功能时该部分由机组协调控制系统CCS自动实现。
浅谈电力系统自动化 “安全、可靠、经济、优质”的电能供应是现代社会对电力事业的要求,自动化的电力系统成为现代社会的发展趋势,而且电力系统自动化技术也不断地从低级到高级,从局部到整体。本文试对电力系统自动化发展趋势及新技术的应用作简要阐述。 标签：电力系统自动化探讨 1 电力系统自动化总的发展趋势 1.1 当今电力系统的自动控制技术正趋向于: ①在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。②在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。③在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。④在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。⑤在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。 1.2 整个电力系统自动化的发展则趋向于: ①由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。②由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。③由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。④由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。⑤装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。⑥追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。⑦由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。 近20年来,随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和电力装备及电力电子(Power System Equiqments and Power Electronics)的统一体,简称为“CCCP”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。 2 具有变革性重要影响的三项新技术 2.1 电力系统的智能控制电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有:
第一章发电机的自动并列习题 1、同步发电机并网（列）方式有几种？在操作程序上有何区别？并网 效果上有何特点？ 分类:准同期,自同期 程序：准：在待并发电机加励磁，调节其参数使之参数符合并网 条件，并入电网。 自：不在待并电机加励磁，当转速接近同步转速，并列断 路器合闸，之后加励磁，由系统拉入同步。 特点：准;冲击电流小，合闸后机组能迅速同步运行，对系统影 响最小 自：速度快，控制操作简单，但冲击电流大，从系统吸收 无功，导致系统电压短时下降。 2、同步发电机准同期并列的理想条件是什么？实际条件的允许差各是 多少？ 理想条件：实际条件（待并发电机与系统）幅值相等：电压差不能超过额定电压的510% 频率相等：ωωX 频率差不超过额定的0.20.5% 相角相等：δ0（δδX）相位差接近，误差不大于5° 3、幅值和频率分别不满足准同期理想并列条件时对系统和发电机分别 有何影响？ 幅值差：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产
生作用力。 频率差：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2之间。这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变 化的电压成为拍振电压。它产生的拍振电流也时大时小 变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小 变化，使发电机振动。频率差大时，无法拉入同步。 4、何为正弦脉动电压？如何获得？包含合闸需要的哪些信息？如何从波形上获得？ 5、何为线形整步电压？如何得到线形整步电压？线性整步电压的特点是什么？ 6、线性整步电压形成电路由几部分组成？各部分的作用是什么？根据电网电压和发电机端电压波形绘制出各部分对应的波形图。 书上第13页，图1-12 组成：由整形电路，相敏电路，滤波电路组成 作用：整形电路：是将和的正弦波转变成与其频率和相位相同的一系列 方波，其幅值与和无关。 相敏电路：是在两个输出信号电平相同时输出高电平，两者不同时输出低电平。 滤波电路：有低通滤波器和射极跟随器组成，为获得线性整步电 压和的线性相关，采用滤波器使波形平滑 7、简述合闸条件的计算过程。 1：计算，如果≤转 2；否则调整G来改变
实验一自动准同期并网实验 1.本次实验的目的和要求 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）掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。 3）熟悉同步发电机准同期并列过程。 2.实践内容或原理 自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相比，增加了频差调节和压差调节功能，自动化程度大大提高。 微机准同期装置的均频调节功能，主要实现滑差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机组的调速机构发出准确的调速信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。 微机准同期装置的均压调节功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机的励磁系统发出准确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。此过程中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压控制，以使压差达到较小的数值，更有利于平稳地进行并列。 图1 自动准同期并列装置的原理框图 3.需用的仪器、试剂或材料等 THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台 4.实践步骤或环节 选定实验台上面板的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机励磁”位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“自动”位置。微机励磁装置设置为“恒U g”控制方式；“自动”方式。 1）发电机组起励建压，使n=1480rpm；U g=400V。（操作步骤见第一章） 2）查看微机准同期各整定项是否为附录八中表1的设置（出厂设置）。如果不符，则进行相关修改。然后，修改准同期装置中的整定项： “自动调频”：投入；“自动调压”：投入。
“自动合闸”：投入。 3）在自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作 在这种情况下，要满足并列条件，需要微机准同期装置自动控制微机调速装置和微机励磁装置，调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 ⑴微机准同期装置的其他整定项（导前时间整定、允许频差、允许压差）分别按表1，2，3修改。 注：QF0合闸时间整定继电器设置为t d-（40～60ms）。t d为微机准同期装置的导前时间设置。微机准同期装置各整定项的设置方法可参考附录四（微机准同期装置使用说明）、实验三（压差、频差和相差闭锁与整定）等实验内容。 ⑵操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、降压键，U g=410V，n=1515 rpm，待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。 观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，微机调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节装置上有什么反应。 微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减速”命令指示灯亮时，观察本记录旋转灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出命令时对应的灯光的位置。 微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降压”、“增速”、“减速”灯的对应点亮关系，以及与旋转灯光整步表灯光的位置。 注：当一次合闸过程完毕，微机准同期装置会自动解除合闸命令，避免二次合闸。此时若要再进行微机准同期并网，须按下“复位”按钮。 4）发电机组的解列和停机。 5.教学方式 老师先进行实验原理及步骤的讲解，演示操作过程，并且提醒学生在实验过程当中的注意事项。同时，根据每个实验的不同，提出相关问题，激发学生的创新思维，提高学生解决实际问题的能力。 6.考核要求
计算题。（1题2分 2-8每题3分，9-10每题6分，共35分） 1.某地区2007年被调度部门确认的事故遥信年动作总次数为120次，拒动1次，误动1次，求地区2007年事故遥信年动作正确率为多少？（答案小数点后保留两位） 解：2007年事故遥信年动作正确次数：120－（1＋1）＝118 Ayx＝118/120=98.33% 2.一条10KV配电线路的二次电压为100V，二次电流为3A，功率因数为0.8，三相电压对称，三相负荷平衡，其中电压变比为10000/100，电流变比为300/5，试计算测得的二次功率，并计算其折算到一次侧的功率。 解:二次功率P2= 1.732UICOSφ=1.732×100×3×0.8≈415.68(W) 一次功率P1=415.68×(10000÷100)×(300÷5)=2494080(W)≈ 2.49(MW) 3.一台UPS主机为10kVA，问要达到10kVA4h的配置要求，约需要配置多少节12V100Ah的蓄电池？ 解:1)UPS主机要求配置的总VAh数为：10kV A×4h=40kV Ah=40000V Ah；2)每节电池的V Ah数为：12V×100Ah=1200V Ah； 3）需要的电池节数：40000÷1200=33.33节，约需34节。 4.某一线路的TA变比为300/5，当功率源中的电流源输入变送器的电流为4A时，调度端监控系统显示数值为多少这一路遥测才为合格（综合误差＜1.5％） 由综合误差＜1.5％知300A×1.5%＝4.5A 所以，在标准值为±4.5A之内均为合格。又因输入4A，工程量标准值为 300/5 ×4＝240（A） 240＋4.5＝244.5（A) 240－4.5＝235.5（A）监控系统显示电流值大于235.5A，小于244.5A均为合格。 5.某调度自动化系统包括10个厂站，9月12日发生3站远动通道故障各3小时，9月20日发生1站RTU故障4小时，现求出该系统本月远动系统月运行率、远动装置月可用率和调度日报月合格率。（小数后保留2位） 远动系统月运行率：（10×30×24－3×3－4）/10×30×24×100%=99.82%；远动装置月可用率：（10×30×24－4）/10×30×24×100%=99.94%；调度日报月合格率（10×30－4）/10
1、分析自动调节励磁系统对发电机静态稳定的提高 答： 1. 无旋转部件，结构简单，轴系短，稳定性好； 2. 励磁变压器的二次电压和容量可以根据电力系统稳定的要求而单独设计。 3. 响应速度快，调节性能好，有利于提高电力系统的静态稳定性和暂态稳定性。 自并励静止励磁系统的主要缺点是： 它的电压调节通道容易产生负阻尼作用，导致电力系统低频振荡的发生，降低了电力系统的动态稳定性。 通过引入附加励磁控制（即采用电力系统稳定器--PSS）, 完全可以克服这一缺点。电力系统稳定器的正阻尼作用完全可以超过电压调节通道的负阻尼作用，从而提高电力系统的动态稳定性。这点，已经为国内外电力系统的实践所证明。 2、分析自动调节励磁系统对发电机暂态稳定的提高。 答1、提高励磁系统强励倍数可以提高电力系统暂态稳定。 2、励磁系统顶值电压响应比越大，励磁系统输出电压达到顶值的时间越短，对提高暂态稳定越有利。 3、充分利用励磁系统强励倍数，也是发挥励磁系统改善暂态稳定作用的一个重要因素。 分析证明，励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系
统机电振荡阻尼变弱（甚至变负）的最重要的原因之一。在一定的运行方式及励磁系统参数下，电压调节作用，在维持发电机电压恒定的同时，将产生负的阻尼作用。 许多研究表明，在正常实用的范围内，励磁电压调节器的负阻尼作用会随着开环增益的增大而加强。因此提高电压调节精度的要求和提高动态稳定的要求是不兼容的。 解决这个不兼容性的办法有： 1、放弃调压精度要求，减少励磁控制系统的开环增益。这对静态稳定性和暂态稳定性均有不利的影响，是不可取的。 2、电压调节通道中，增加一个动态增益衰减环节。这种方法可以达到既保持电压调节精度，又可减少电压调压通道的负阻尼作用的两个目的。但是，这个环节使励磁电压响应比减少，不利于暂态稳定，也是不可取的。 3、在励磁控制系统中，增加附加励磁控制通道，即电力系统稳定器PSS。 电力系统稳定器即PSS是使用最广、最简单而有效的附加励磁控制。
1.本次实验的目的和要求 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）掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。 3）熟悉同步发电机准同期并列过程。 2.实践内容或原理 自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相比，增加了频差调节和压差调节功能，自动化程度大大提高。 微机准同期装置的均频调节功能，主要实现滑差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机组的调速机构发出准确的调速信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。 微机准同期装置的均压调节功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机的励磁系统发出准确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。此过程中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压控制，以使压差达到较小 的数值，更有利于平稳地进行并列。 3.需用的仪器、试剂或材料等 THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台 4.实践步骤或环节 选定实验台上面板的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机励磁”位置; 将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“自动”位置。 微机励磁装置设置为“恒U g”控制方式；“自动”方式。 1）发电机组起励建压，使n=1480rpm ；U g=400V。（操作步骤见第一章） 2 ）查看微机准同期各整定项是否为附录八中表1的设置（出厂设置）。如果不符，则 进行相关修改。然后，修改准同期装置中的整定项： “自动调频”：投入；“自动调压”：投入。 实验自动准同期并网实验 图1自动准同期并列装置的原理框图
“自动合闸”：投入。 3)在自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作 在这种情况下，要满足并列条件，需要微机准同期装置自动控制微机调速装置和微机励磁装置，调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 ⑴微机准同期装置的其他整定项(导前时间整定、允许频差、允许压差)分别按表1，2，3修改。 注：QFO合闸时间整定继电器设置为t d- (40?60ms )。t d为微机准同期装置的导前时 间设置。微机准同期装置各整定项的设置方法可参考附录四(微机准同期装置使用说明) 、实验三(压差、频差和相差闭锁与整定)等实验内容。 ⑵ 操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、降压键，U g=410V , n=1515 rpm，待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。 观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，微机调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节装置上有什么反应。 微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减速”命令指示灯亮时，观察本记录旋转 灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出命令时对应的灯光的位置。 微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降压”、“增速”、“减速”灯的对应 点亮关系，以及与旋转灯光整步表灯光的位置。 注：当一次合闸过程完毕，微机准同期装置会自动解除合闸命令，避免二次合闸。此时若要再进行微机准同期并网，须按下“复位”按钮。 5.教学方式 老师先进行实验原理及步骤的讲解，演示操作过程，并且提醒学生在实验过程当中的注 意事项。同时，根据每个实验的不同，提出相关问题，激发学生的创新思维，提高学生 解决实际问题的能力。 6.考核要求学生根据实验要求和步骤完成实验任务，按照实验报告的要求和格式按成实验报
A C 1 异步电机的矢量控制理论 本章首先阐述异步电动机的三相坐标系下的数学模型，然后根据坐标变换理论，得到了它在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程，在此基础之上介绍了异步电机的矢量控制原理【14】。 1.1 异步电机的数学模型 由于异步电机矢量控制调速系统的控制方式比较复杂，要确定最佳的方式，必须对系统动静态特性进行充分的研究。异步电机本质上是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，为了便于研究，一般进行如下假设: （1)三相定子绕组和转子绕组在空间均分布，即在空间互差所产生的磁动势沿气隙圆周按正弦分布，并忽略空间谐波; (2)各相绕组的自感和互感都是线性的，即忽略磁路饱和的影响; (3)不考虑频率和温度变化对电阻的影响; (4)忽略铁耗的影响。 无论三相异步电动机转子绕组为绕线型还是笼型，均将它等效为绕线转子，并将转子参数换算到定子侧，换算后的每相绕组匝数都相等。这样异步电机数模型等效电路如图1.1所示。 120o
A A A s A s A B B B s B s B C C C s C s C d u i R i R p dt d u i R i R p dt d u i R i R p dt ψψψψψψ?=+=+???=+=+?? ? =+=+?? a a a r a r a b b b r b r b c c c r c r c d u i R i R p dt d u i R i R p dt d u i R i R p dt ψψψψψψ? =+=+?? ? =+=+?? ? =+=+?? /du dt 图1.1 异步电机的物理模型 图1.1中，定子三相对称绕组轴线A 、B, C 在空间上固定并且互差 ， 转子对称绕组的轴线a 、b 、 c 随转子一起旋转。我们把定子A 相绕组的轴线作 为空间参考坐标轴，转子a 轴和定子A 轴间的角度作为空间角位移变量。规定各绕组相电压、电流及磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这样，我们可以得到异步电机在三相静止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。 1.1.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型 1、三相定子绕组的电压平衡方程为 (1-1) 式中以微分算子P 代替微分符号 相应地，三相转子绕组折算到定子侧的电压方程 (1-2) 式中：为定子和转子相电压的瞬时值； 为定子和转子相电流的瞬时值； 为定子和转子相磁链的瞬时值； 为定子和转子电阻。 将定子和转子电压方程写成矩阵形式： 120o θ,,,,,A B C a b c u u u u u u ,,,,,A B C a b c i i i i i i ,,,,,A B C a b c ψψψψψψ,s r R R
[摘要]现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高,相应地,电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展,本文对此进行了详细的阐述。 [关键词]电力系统自动化发展应用 一、电力系统自动化总的发展趋势 1.当今电力系统的自动控制技术正趋向于: (1)在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。 (2)在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。 (3)在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。 (4)在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。 (5)在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。 2.整个电力系统自动化的发展则趋向于: (1)由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。 (2)由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。 (3)由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。 (4)由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。 (5)装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。 (6)追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。 (7)由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。 近20年来,随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和电力装备及电力电子(Power System Equiqments and Power Electronics)的统一体,简称为“CCCP”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。 二、具有变革性重要影响的三项新技术 1.电力系统的智能控制 电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有: (1)电力系统是一个具有强非线性的、变参数(包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存)的动态大系统。 (2)具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。 (3)不仅需要本地不同控制器间协调,也需要异地不同控制器间协调控制。 智能控制是当今控制理论发展的新的阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题;特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。 智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景,其具体应用有快关汽门的人工神经网络适应控制,基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构,多机系统中的ASVG(新型静止无功发生器)的自学习功能等。 2.FACTS和DFACTS (1)FACTS概念的提出
1、电力系统自动化的发展经过了那几个阶段？ （一）单一功能自动化阶段 （二）综合自动化阶段：特点是用一套自动化系统或装置来完成以往两套或多套分离的自动化系统或装置所完成的工作。 1．电能的生产有哪些主要特点？对电力系统运行的总体要求要求是什么？ （1）1，结构复杂而庞大，2，电能不能储存，3，暂态过程非常迅速，4，特别重要 （2）安全，可靠，优质，经济，环保 2．电力系统有哪些运行状态？它们的主要特征是什么？ 正常状态：满足等式和不等式约束，主要进行经济调度。 警戒状态：满足等式和不等式约束，但接近不等式约束上下限，主要进行预防性控制。 紧急状态：满足等式约束，不满足不等式约束，进行紧急控制。 系统崩溃：等式不等式约束均不满足，切机、切负荷、解列等控制，尽量挽救已经解列的各个子系统。 恢复状态：满足等式和不等式约束，采取预恢复控制措施，如并列、带负荷等控制，恢复对用户的供电。 3．电力系统自动化包括哪些主要内容？ 第二章习题、思考题 1、电力系统调度自动化是如何实现的？ 1，采集电力系统信息并将其传送到调度所；2，对远动装置传送的信息进行实时处理；3，做出调度决策；4，将调度决策送到电力系统区执行；5，人机联系 2、电力系统采用什么调度方式？ 集中调度控制和分层调度控制 2．电网调度自动化系统的基本构成包括哪些主要的子系统？试给出其示意图。 （1）电力系统，远动系统，调度计算机和人机联系设备 （2） 3．电网调度自动化系统主要有哪些信息传输通道（信道）？ 1，远动与载波通道复用电力载波通道，2，无线信道，3，光纤通信，4，架空明线或电缆传输远动通信4．电力系统常采用什么调度方式？分层调度有何主要优点？我国电网调度目前分为哪些层次？ （1）分层调度控制：就是把全电力系统的监视控制任务分配给属于不同层次的调度中心，下一层调度完成本层次的调度控制任务外，还接受上一级调度组织的调度命令并向上层调度传递所需信息。 （2）优点：便于协调调度控制，提高系统可靠性，改善系统响应 （3）分为国家级，大区级，省级，地区级，县级
东华大学研究生课程论文封面 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的课程论文，是本人独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人 亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：洪豪 注：本表格作为课程论文的首页递交，请用水笔或钢笔填写。
步 电 机 的 矢 量 控 制 理 论 本章首先阐述异步电动机的三相坐标系下的数学模型，然后根据坐标变换理论，得 到了它在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程，在此基础之上介绍了异步 电机的矢量控制原理【14 】。 1.1异步电机的数学模型 由于异步电机矢量控制调速系统的控制方式比较复杂，要确定最佳的方式，必须对 系统动静态特性进行充分的研究。异步电机本质上是一个高阶、非线性、强耦合的多变 量系统，为了便于研究，一般进行如下假设： (1) 三相定子绕组和转子绕组在空间均分布， 即在空间互差1200 所产生的磁动势沿 气隙圆周按正弦分布，并忽略空间谐波； (2) 各相绕组的自感和互感都是线性的，即忽略磁路饱和的影响 ； (3) 不考虑频率和温度变化对电阻的影响； (4) 忽略铁耗的影响。 无论三相异步电动机转子绕组为绕线型还是笼型，均将它等效为绕线转子，并将转 子参数换算到定子侧，换算后的每相绕组匝数都相等。这样异步电机数模型等效电路如 图1.1所示。 图1.1异步电机的物理模型 图1.1中，定子三相对称绕组轴线 A 、B, C 在空间上固定并且互差1200 ，转子对 称绕组的轴线 a 、 b 、 c 随转子一起旋转。我们把定子 A 相绕组的轴线作为空间参考坐标 轴，转子a 轴和定子A 轴间的角度，作为空间角位移变量。规定各绕组相电压、电流及 磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这样，我们可以得到异步电机在三相静 止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。 1.1.1异步电机在三相静止坐标系下的数学模型 1、三相定子绕组的电压平衡方程为 (1-1) 式中以微分算子P 代替微分符号 相应地，三相转子绕组折算到定子侧的电压方程 (1-2) 式中：U A ,U B ,U C ,U a ，U b ,U c 为定子和转子相电压的瞬时值； iA ，iB ，i C ，ia ，ib ，ic 为定子和转子相电流的瞬时值； 屮 屮 屮 屮 屮 屮 A, B, C, a, b, c 为定子和转子相磁链的瞬时值； Rs,Rr 为定子和转子电阻。 将定子和转子电压方程写成矩阵形式：
1. 同步发电机组并列时遵循的原则：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不宜超过 1~2 倍的额定电流（ 2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。 9. 同步发电机的并列方法：准同期并列，自同期并列。设待并发电机组 G 已经加上了 励磁电流，其端电压为 UG,调节待并发电机组 UG的状态参数使之符合并列条件并将发电机并入系统的操作，成为准同期并列。 10. 发电机并列的理想条件：并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。 11. 自同期并列：未加励磁电流的发电机组 12. 脉动电压含有同期合闸所需要的所有信息，即电压幅值差、频率差和合闸相角差。但 是，在实际装置中却不能利用它检测并列条件，原因是它的幅值与发电机电压及系统电压有关。 13. 励磁自动控制系统是由励磁调节器，励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。 14. 同步发电机励磁控制系统的任务：（1）电压控制（2）控制无功功率的分配（3）提 高同步发电机并联运行的稳定性。 15. 为了便于研究，电力系统的稳定分为静态稳定和暂态稳定两类。静态稳定是指电力 系统在正常运行状态下，经受微小扰动后恢复到原来运行状态的能力。暂态稳定是指电力系统在某一正常运行方式下突然遭受大扰动后，能否过渡到一个新的稳定运行状态或者恢复到原来运行状态的能力。 16. 对励磁系统的基本要求：（一）对励磁调节器的要求：O 1具有较小的时间常数，能 迅速响应输入信息的变化；② 系统正常运行时，励磁调节器应能反应 发电机电压高低，以维持发电机电压在给定水平；O 3励磁调节器应能合理分 配机组的无功功率；④ 对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运 行，要求励磁调节器没有失灵区；◎励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁控制功能，以提高暂态稳定和改善系统运行条件。（二）对励磁功率单元要求： ①要求励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量；② 具有足够的励磁顶值 电压和电压上升速度。 17. 同步发电机励磁系统分类：直流励磁机励磁系统：①自励②他励；交流励磁机励磁 系统①他励交流励磁机励磁系统②无刷励磁系统；静止励磁系统 18. 励磁调节器的主要功能有二：①保持发电机的端电压不变；②保持并联机组间无功电 流的合理分配。 19. 励磁调节器的型式很多，但自动控制系统核心部分相似。基本控制由测量比较、综 合放大、移相触发单元组成。测量比较单元的作用是测量发电机电压并变换为直流电压，与给定的基准电压相比较，得出电压的偏差信号。综合放大单元是沟通测量比较单元及调差单元与移相触发单元的一个中间单元，来自测量比较单元及调差单元的电压信号在综合放大单元与励磁限制、稳定控制及反馈补偿等其他辅助调节信号加以综合放大，用来得到满足移相触发单元相位控制所需的控制电压。移相触发单元是励磁调节器的输出单元，根 据综合放大单元送来的综合控制信号U SM的变化，产生触发脉冲，用以触发
1.同步发电机机端电压与电网电压的差值的波形是（B）。 (A) 方波(B) 正弦波(C) 正弦脉动波(D) 三角波 2.自动发电控制AGC功能可保证电网的(D) (A) 电流(B) 功率因数(C) 电压(D) 频率 3.电力线载波信道可同时传送（A）。 (A) 语音信号和远动信号(B) 视频信号和远动信号(C) 图像信号和远动信号 (D) 语音和图像信号 4.(15，7)循环码的全部许用码组有(D) (A) 256个(B) 129个(C) 127个(D) 128个 5.在电力系统通信中，由主站轮流询问各RTU，RTU接到询问后回答的方式属于（D）。 (A) 循环式通信规约(B) 主动式通信规约(C) 被动式通信规约(D) 问答式通信规约 6.发电机并列操作最终的执行机构是（D）。 (A) 重合器(B) 分段器(C) 隔离开关(D) 断路器 7.12位A/D芯片工作在交流采样方式时，被测量正最大值时补码形式的A/D结果为(D)? (A) 1.11111E+11 (B) 11111111110 (C) 101111111111 (D) 11111111111 8.数据传输系统中，若在发端进行检错应属(A) (A) 检错重发法(B) 循环检错法(C) 前向纠错法(D) 反馈校验法 9.厂站RTU向调度传送模拟量数值属于(B) (A) 遥信(B) 遥测(C) 遥控(D) 遥调 10.2000MHZ频率属(C) (A) .短波频段(B) 中波频段(C) 微波频段(D) 长波频段 11.异步通信方式的特点之一是(D) (A) 设备复杂(B) 时钟要求高(C) 传输效率高(D) 设备简单 12.我国循环式运动规约中规定的循环码是(D) (A) (7，4)循环码(B) 方阵码(C) (7，3)循环码(D) （48，40）循环码 13.地调中心可调整辖区的(A) (A) 电压和无功(B) 电压和频率(C) 无功和频率(D) 有功和频率 14.A/D转换器中的基准电压可产生按二进制权倍减的MSB→LSB的(B) (A) 电流最大值(B) 电压砝码(C) 电压最大值(D) 电流砝码 15.电力系统状态估计的量测量主要来自(D) (A) 调度人员(B) 值班人员(C) 主机(D) SCADA系统 16.调度员尽力维护各子系统发电，用电平衡时属(D) (A) 紧急状态(B) 正常状态(C) 恢复状态(D) 瓦解状态 17.星形结构计算机网的特点之一(C) (A) 可靠性(B) 建网难(C) 资源共享能力差(D) 资源共享能力强 18.一阶递归数字滤波器的输出y(n)表达式为(C) (A) a·x(n) (B) a·y(n-1) (C) a·x(n)+b·y(n-1) (D) a·x(n)+b x(n-1) 19.用数字量多路开关采集遥信信号时，欲使W=E14，数据选择端ABCD应为(D) (A) 1101 (B) 1110 (C) 1011 (D) 111 20.霍尔模块工作频率为50HZ时，精度(A) (A) 高于0.5% (B) 低于0.5% (C) 等于0.5%(D) 等于1%
一、电磁型电流继电器和电压继电器实验 一、实验目的 熟悉DL型电流继电器和DY型电压继电器的实际结构、工作原理、基本特性：掌握动作电流值、动作电压值及其相关参数的整定方法。 二、预习与思考 1、电流继电器的返回系数为什么恒小于1 ? 2、动作电流(压)、返回电流(压)和返回系数的定义是什么? 3、实验结果如返回系数不符合要求，你能正确地进行调整吗? 4、返回系数在设计继电保护装置中有何重要用途? 三、原理说明 DL-20c系列电流继电器用于反映发电机、变压器及输电线路短路和过负荷的继电保护装置中。 DY-20c系列电压继电器用于反映发电机、变压器及输电线路的电压升高(过电压保护)或电压降低(低电压起动)的继电保护装置中。 D L-20c、D Y-20c系列继电器的内部接线图见图l-l。 上述继电器是瞬时动作的电磁式继电器，当电磁铁线圈中通过的电流达到或超过整定值时，衔铁克服反作用力矩而动作，且保持在动作状态。 过电流(压)继电器：当电流(压)升高至整定值(或大于整定值)时，继电器立即动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。 低电压继电器：当电压降低至整定电压时，继电器立即动作，常开触点断开，常闭触点闭合。 继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈串联，电压继电器两线圈并联时标注的指示值等于整定值：若上述二继电器两线圈分别作并联和串联时，则整定值为指示值的2倍。 转动刻度盘上指针，以改变游丝的作用力矩，从而改变继电器动作值。
图1-3过电压继电器实验接线图 四、实验设备 序号设备名称使用仪器名称数量l ZBll DL-24C／6电流继电器l 2 ZBl5 DY-28C／160电压继电器 1 3 ZB35 交流电流表 1 4 ZB36 交流电压表l 5 DZB0l-l 单相自耦调压器l 交流器 1 触点通断指示灯 1 单相交流电源l 可调电阻Rl 6.3 Ω/10A l 6 1000伏兆欧表l l、绝缘测试 单个继电器在新安装投入使用前或经过解体检修后，必须进行绝缘测试，对于额定电压为100伏及以上者，应用1000伏兆欧表测定绝缘电阻：对于额定电压为100伏以下者，则应用500伏兆欧表测定绝缘电阻。测定绝缘电阻时，应根据继电器的具体接线情况，注意把不能承受高压的元
第1章 绪论 1、电机的分类？ ①发电机(其她能→电能)直流发电机与交流发电机 ②电动机(电能→其她能) 直流电动机:有换向器直流电动机(串励、并励、复励、她励)与 无换向器直流电动机(又属于一种特殊的同步电动机) 交流电动机:同步电动机 异步电动机:鼠笼式、绕线式、伺服电机 控制电机:旋转变压器 自整角机 力矩电机 测速电机 步进电机(反应式、永磁式、混合式) 2、根据直流电机转速方程 n — 转速(r/min); U — 电枢电压(V) I — 电枢电流(A); R — 电枢回路总电阻( Ω ); Φ — 励磁磁通(Wb);Ke — 由电机结构决定的电动势常数。 三种方法调节电动机的转速:(1)调节电枢供电电压 U ; (2)减弱励磁磁通 Φ;(3)改变电枢回路电阻 R 。 调压调速:调节电压供电电压进行调速,适应于:U ≤Unom,基频以下,在一定范围内无级平滑调速。 弱磁调速:无级,适用于Φ≤Φnom,一般只能配合调压调速方案,在基频以上(即电动机额定转速以上)作小范围的升速。 变电阻调速:有级调速。 问题3:请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点,并说明今后电力传动系统的发展的趋势。 * 直流电机调速系统 优点:调速范围广,易于实现平滑调速,起动、制动性能好,过载转矩大,可靠性高,动态性能良好。 缺点:有机械整流器与电刷,噪声大,维护困难;换向产生火花,使用环境受限;结构复杂,容量、转速、电压受限。 * 交流电机调速系统(正好与直流电机调速系统相反) 优点:异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉,使用环境广,运行可靠,便于制造大容量、高转速、高电压电机。大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。 缺点:调速性能比直流电机差。 * 发展趋势:用直流调速方式控制交流调速系统,达到与直流调速系统相媲美的调速性能;或采用同步电机调速系统、 第2章 闭环控制的直流调速系统 1、常用的可控直流电源有以下三种 ? 旋转变流机组——用交流电动机与直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。 ? 相控整流器——把交流电源直接转换成可控的直流电源。 ? 直流斩波器或脉宽调制变换器——先用不可控整流交流电变换成直流电,然后用PWM 脉宽调制方式调节输出的直流电压。 2、由原动机(柴油机、交流异步或同步电动机)拖动直流发电机 G 实现变流,由 G 给需要调速的直流电动机 M 供电,调节G 的励磁电流 i f 即可改变其输出电压 U ,从而调节电动机的转速 n 。 这样的调速系统简称G-M 系统,国际上通称Ward-Leonard 系统。 3、晶闸管-电动机调速系统(简称V-M 系统,又称静止的Ward-Leonard 系统), 4、晶闸管触发与整流装置的放大系数与传递函数 在动态过程中,可把晶闸管触发与整流装置瞧成就是一个纯滞后环节,其滞后效应就是由晶闸管的 Φ-=e C IR U n