电力系统自动化装置实验指导书

实验一 自动准同期条件测试 一、实验目的 1．掌握实验设备和仪器的使用方法，深入理解准同期条件。 2．掌握准同期条件的测试方法。 二、预习与思考 1．为什么准同期装置都是利用滑差（脉动）电压这一特性进行工作的？ 2．准同期的条件有哪些？如何掌握标准？ 3．什么叫导前时间？导前时间恒定的条件是什么？ 三、原理说明 1．滑差电压及其变化轨迹 目前几乎所有的准同期装置都是利用滑差电压这一特性进行工作的。所谓滑差电压是指待并发电机的电压UF 和系统电压Ux 之间的电压差，通常用Us 来表示。 发电机电压和系统电压的瞬时值，可用下式表示： uF=UFsin(ωFt+δ1) （1-1） ux=Uxsin(ωxt+δ2) （1-2） UF、Ux 为发电机和系统电压的幅值，δ1 、δ2 为发电机电压和系统电压的初相。 设UF=Ux=Um，从式（1-1）和（1-2）可得滑差电压为： us=uF-ux=2Umsin[(ωFt+δ1)/2-(ωxt+δ2)/2] ×cos[(ωFt+δ1)/2+(ωxt+δ2)/2] （1-3） 若初始相角δ1=δ2=0，则式(1-3)可简化为： us=2Umsin[(ωF-ωx)t/2]cos[(ωF+ωx)t/2] （1-4） 滑差电压Us 随时间变化的轨迹示于图 1-1。 由图 1-1 可以看出，us 中含有两种频率不同的分量，我们感兴趣的是Us 的低频包络线。用usm 表示滑差电压Us 包迹的瞬时值，就得到 usm=2Umsin[(ωF-ωx)t/2] （1-5） 令 ωs= ωf-ωx 式中 ωs——滑差角速度。 则 usm=2Umsin（ωst/2） （1-6） t2 Ts0u u us F x0u xu Fu xu FstsUS=-ab 图1-1 滑差电压变化轨迹 关于滑差电压的概念还可以用相量来描述。图1-2 是滑差电压相量图。 s.UxUFUs.UxUF...U =0s..UxUFUs..Ux.Us..UF. （a） （b） （c） （d） 图1-2 滑差电压相量图 （a）δ=ωst；（b）δ=0；（c）δ=π/2；（d）δ=π 图中用UF 和Ux 表示发电机和系统电压的相量，当ωs 不等于零时，UF 和Ux 之间的相角差δ=ωst，将随时间t 不断改变。假定以Ux 为参考相量保持不动，则UF 将以角速度ωs 作逆时针旋转。因而滑差电压Us 的瞬时值也在不断变化。 2．同期和导前时间 准同期的三个条件之一，就是要求用于并网的断路器在合闸瞬间发电机电压的相位与系统电压的相位相同。实际上对于两个频率不同的电压是无法比较它们之间的绝对相位差的。为此，所谓发电机电压与系统电压同步（即通常所说的相位相同）是指发电机电压与系统电压的瞬时值 u F 与 u x 同时过零或同时达到最大...