电力系统自动化装置实验指导书样本

实验一 自动准同期条件测试一、实验目 1．掌握实验设备和仪器用法，进一步理解准同期条件。2．掌握准同期条件测试办法。二、预习与思考 1．为什么准同期装置都是运用滑差（脉动）电压这一特性进行工作？ 2．准同期条件有哪些？如何掌握原则？3．什么叫导前时间？导前时间恒定条件是什么？三、原理阐明1．滑差电压及其变化轨迹当前几乎所有准同期装置都是运用滑差电压这一特性进行工作。所谓滑差电压是指待并发电机电压 UF和系统电压 Ux之间电压差，通惯用 Us来表达。发电机电压和系统电压瞬时值，可用下式表达： uF=UFsin(ωFt+δ1) （1-1） ux=Uxsin(ωxt+δ2) （1-2）UF、Ux为发电机和系统电压幅值，δ1 、δ2为发电机电压和系统电压初相。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随时间变化轨迹示于图 1-1。由图 1-1 可以看出，us中具有两种频率不同重量，咱们感兴趣是 Us低频包络线。用 usm表达滑差电压 Us包迹瞬时值，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 x0ux uFux uFstsUS= -ab图 1-1 滑差电压变化轨迹关于滑差电压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F和x 表达发电机和系统电压相量，当 ωs不等于零时，F和x 之间相角差 δ=ωst，将随时间 t 不断变化。假定以x为参照相量保持不动，则F将以角速度 ωs作逆时针旋转。因而滑差电压s瞬时值也在不断变化。2．同期和导前时间准同期三个条件之一，就是规定用于并网断路器在合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相似。事实上对于两个频率不同电压是无法比较它们之间绝对相位差。为此，所谓发电机电压与系统电压同步（即普通所说相位相似）是指发电机电压与系统电压瞬时值 uF与 ux同步过零或同步达到最大值瞬间。在此瞬间 us=0。由式（1-6）可知， 满足 Usm=0 时也必要同步满足 ωst=2Kπ 这一条件（K=0，1，……n）。为此， 如图 1-1 所示...