单机无穷大系统

单机-无穷大系统实验实验报告实验报告：单机-无穷大系统实验1.实验目的本实验主要探究单机无穷大系统的运行性能和稳定性。

通过实验数据的采集、处理和分析，理解单机无穷大系统的基本特性，为实际生产过程中的优化和控制提供理论支持。

2.实验原理单机无穷大系统是指只有一台发电机组，且其负荷可以无限增加直至达到系统最大承载能力的电力系统。

在实验过程中，通过控制发电机组的出力，使系统负荷逐渐增加，观察系统的运行状态和性能指标变化。

3.实验步骤（1）按照实验要求准备设备，包括发电机组、变压器、输电线路、测量仪器等。

（2）启动发电机组，逐渐增加出力，同时记录系统的电压、电流、功率等数据。

（3）继续增加发电机组的出力，直至系统达到最大承载能力，此时观察系统的运行状态和性能指标变化。

（4）逐渐减少发电机组的出力，观察系统恢复到正常运行状态的时间和性能指标变化。

（5）重复步骤2-4，对不同工况下的系统性能进行对比分析。

4.实验结果（1）当发电机组出力小于100MW时，系统运行稳定，各项性能指标正常。

（2）当发电机组出力在100MW至200MW之间时，系统仍然稳定，但会出现轻微的波动和震荡。

（3）当发电机组出力超过200MW时，系统稳定性逐渐变差，振荡幅度增大，甚至可能失稳。

（4）在系统达到最大承载能力后，继续增加发电机组的出力，会导致系统过载保护动作，从而中断系统供电。

5.实验总结通过本实验，我们得出以下结论：单机无穷大系统在一定范围内的发电机组出力下可以保持稳定运行，但当出力超过一定限制时，系统的稳定性会受到影响，甚至可能导致系统崩溃。

因此，在实际生产过程中，需要对发电机组的出力进行合理控制，避免系统过载，保证系统的稳定运行和安全生产。

此外，本实验也验证了理论知识在实际情况下的应用和局限性。

在实际工程中，还需要结合实际情况和多种因素来制定优化方案，并对可能存在的风险进行预测和防范。

单机—无穷大系统稳态运行实验单机—无穷大系统稳态运行实验一、实验目的1、了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2、了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。

二、实验器材本次实验的平台为型电力系统综合自动化教学试验台。

综合自动化实验教学系统由发电机组、实验操作台、无穷大系统等3部分组成。

实验操作台是由输电线路单元、微机线路保护单元、功率调节与同期单元、仪表测量与短路故障模拟单元等组成。

面板上有四部分装置，分别为“YHB-A型微机保护装置”“TGS-03B微机调速装置”“HGWT-03微机准同期控制器”“WL-04B微机励磁调节器”。

实验台面板上方共十三块指针式电表，分别指示“原动机电压”，原动机电流“发电机电压”“发电机频率”“开关电站电压”“A相电流”“B相电流”“C 相电流”“有功功率”“无功功率”“系统电压”“励磁电流”“励磁电压”。

三、实验原理本实验系统是一种物理模型。

原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。

原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。

实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。

发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。

实验台的输电线路是用用多个结成链型的电抗线圈来模拟，其电抗只满足相似条件。

“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由市级电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。

实验面板接线图如下图一次系统接线图电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。

为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。

单机无穷大电力系统的数学模型（含原动机）1 单机无穷大系统（Single Machine Infinite Bus ，SMIB ）无穷大容量水库-单引水管道-水轮发电机组-无穷大容量电力系统，简称为简单水电系统。

2 单机无穷大系统数学模型2.1 水力系统-水轮机线性化模型2.1.1 水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。

水轮机导叶（水门）处的水压流量传递函数为h ()()()h s G s q s ∆=∆ （1） 式中 h ∆——水轮机工作水头的增量；q ∆——水轮机流量的增量。

设单引水管道水库取水口处水压恒定，则r w r h 2r 42()th 2T s T T G s s T s αα+⎛⎫=-⋅⋅+ ⎪⎝⎭ （2） 式中 w T ——水流惯性时间常数，s ； r T ——水击波反射时间常数，s ；α——水力摩擦阻力系数。

若不考虑水力摩擦阻力，即0α=，则式（2）可简化为w r h r 2()th 2T T G s s T ⎛⎫=-⋅ ⎪⎝⎭ （3） 由2th 12xx x ≈+，式（3）进一步简化为 w h 22r ()18T s G s T s =-+ （4） 式（4）为常用的水力系统弹性水击模型。

当引水管道较短时，近似取r 0T =，式（4）退化为刚性水击模型h w ()G s T s =- （5）2.1.2 水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时，可以采用稳态关系式表示力矩和流量的变化情况。

以水轮机额定运行参数为基准，混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为()m f ,,m y h ω=（6）()g ,,q y h ω=（7）式中 m m ——水轮机输出机械力矩，p.u.；q ——水轮机流量，p.u.；y ——水轮机导叶开度，p.u.；ω——水轮机机械转速，p.u.；h ——水轮机工作水头，p.u.。

将式（6）和（7）在工作点0附近线性化得m m m m 000my m ωmh m m m m y h y h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （8） 000qy q ωqh q q q q y h y h e y e e h ωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （9） 式中 my e 、mh e 、m ωe ——水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数；qy e 、qh e 、q ωe ——水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。

单机—无穷大系统稳态运行实验前言在现实世界中，物理系统往往会受到各种不同的干扰，而不会保持完全稳态运行。

但在理论分析中，了解无穷大系统在稳态运行时的性质，能够为我们提供更深入的理解和研究工具。

本文将介绍如何在单机上模拟无穷大系统的稳态运行，并使用实验证明其正确性。

实验原理无穷大系统是一个由大量相互作用的粒子组成，具有强烈的时间和空间关联性，并在系统内部形成大量复杂的局部结构。

例如，液体是一种包含大量分子的系统。

在统计力学中，我们可以通过将系统分解为许多子系统（即单个分子）来描述这些相互作用。

这些子系统之间的统计规律随着系统的规模而变得越来越准确，直到系统趋近于无穷大，统计模型在固定体积和温度下可以达到稳态，此时我们可以通过模拟来研究系统的性质。

本次实验目标是通过模拟稳态运行来研究一个二维自由膨胀气体的性质。

在稳态下，气体的温度、压力、能量分布等参数不随时间变化，而遵循一定的统计规律。

我们可以使用分子动力学模拟，即在一定的时间间隔内，模拟每个分子受到外力、碰撞等因素的影响，从而计算出气体的宏观性质。

在本次实验中，我们将使用以下的分子动力学算法：1. 初始化粒子的位置及速度。

2. 计算每个分子受到的作用力和加速度。

3. 根据初始位置、速度、加速度来更新粒子的位置和速度。

4. 重复步骤 2-3 直到达到统计稳定状态。

具体的模拟过程如下：1. 定义模拟区域和初始粒子数。

将模拟区域分解成小间隔，每个间隔的大小为每个分子的直径，约为 1 像素。

程序可以自动调整模拟区域大小，以适应不同数量级的粒子数。

2. 初始化粒子的位置和速度，随机获得 x 方向和 y 方向的速度，速度的大小根据系统温度和分子质量来计算（Boltzmann 分布）。

3. 计算每个分子受到的作用力和加速度，分别受到周围分子和边界的作用。

4. 求解更新后的位置和速度。

由于时间步长很短，所以可以近似认为分子在这一步中是匀速运动。

5. 计算宏观参数，如温度、压力、能量分布等。

附录一算例系统Ⅰ1.算例系统的数学模型算例系统采用的是文献[1]第12章所使用的单机无穷大系统，图fl-1为其系统单线图。

系统基准频率是60Hz。

下面分别介绍潮流计算和发电机初始状态计算，全部计算基于标幺值。

︒∠0995.E~图fl-1 单机无穷大系统单线图1.1.潮流计算已知发电机机端电压幅值为E t=1.0，无穷大母线电压ẼB=0.995∠0°，发电机有功出力P t=0.9，无功出力Qt=0.3。

设δ0为发电机机端电压相角，X∑为发电机端口到无穷大母线之间的电抗之和，则根据下列公式：P t=t t t tX∑sinδ0可得到δ0=sin−1（P t X∑t t t t ）=sin−1（0.9×0.651×0.995）=36t。

1.2.发电机初始状态计算：发电机参数如下表所示：表f-1 发电机参数表由潮流结果可知，发电机定子电流Ĩt=(P+jQ)∗Ẽt∗计算得Ĩt=0.9−j0.31∠−36t=0.949∠17.57°设δt为发电机q轴相对于无穷大母线电压的角度，机端电压、电流与发电机内电势的关系，如图fl-2所示。

tI dqi d i qtE e d e qt aI R 'QE 'td j I x 'E q E qEd E '图fl-2 同步电机的向量图E Q 是发电机等值电路中一个虚拟的计算用的电势E ̃Q =E ̃t +(R a +jX q )t ̃t计算得ẼQ =1∠36t +(0.003+j1.76)×0.949∠17.57t =2.204∠81.94°。

也就是说δq =81.94°机端电压Ẽt 的直轴分量和交轴分量： e d =E t sin（δq−δe ）=1×sin (81.94°−36°)=0.718e q =E t cos （δq−δe ）=1×cos （81.94°−36°）=0.696定子绕组出口电流Ĩt直轴分量和交轴分量i d=I t sin(δq−δe+t)=0.949sin(81.94°−36°+18.49°)=0.856i q=I t cos(δq−δe+t)=0.949cos(81.94°−36°+18.49°)=0.411暂态电势的计算公式为t̃′=Ẽt+(R a+j Xd′)Ĩt得t̃′=1∠36t+(0.003+j0.3)×0.949∠17.57t=1.125∠49.84°不计发电机的饱和效应，空载电势t t的计算t t=E Q+I t(X d−X q)得t t=2.204+0.856×（1.81−1.76）=2.24681.3.发电机动态模型发电机转子运动方程tΔt tt=1t(T t−T t−K tΔt)tttt=(t−1)t0其中T t------标幺机械转矩T t------标幺电气转矩t t------机械阻尼转矩系数t------转子角速度P t---原动机功率P t----电磁功率t--------转子相对于同步旋转参考轴的角位移，单位为电气弧度。

单机无穷大电力系统的数学模型（含原动机）1 单机无穷大系统（Single Machine Infinite Bus，SMIB）无穷大系统无穷大容量水库-单引水管道-水轮发电机组-无穷大容量电力系统，简称为简单水电系统。

系统2 单机无穷大系统数学模型2.1 水力系统-水轮机线性化模型 2.1.1 水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。

水轮机导叶（水门）处的水压流量传递函数为h ()()()h s G s q s ∆=∆ （1）式中 h ∆——水轮机工作水头的增量；q ∆——水轮机流量的增量。

设单引水管道水库取水口处水压恒定，则rw r h 2r 42()th 2T s T T G s s T s αα+⎛⎫=-⋅⋅+ ⎪⎝⎭ （2）式中 w T ——水流惯性时间常数，s ； r T ——水击波反射时间常数，s ；α——水力摩擦阻力系数。

若不考虑水力摩擦阻力，即0α=，则式（2）可简化为w rh r 2()th 2T T G s s T ⎛⎫=-⋅⎪⎝⎭ （3）由2th 12xx x ≈+，式（3）进一步简化为 w h 22r ()18T sG s T s=-+ （4） 式（4）为常用的水力系统弹性水击模型。

当引水管道较短时，近似取r 0T =，式（4）退化为刚性水击模型h w ()G s T s =- （5）2.1.2 水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时，可以采用稳态关系式表示力矩和流量的变化情况。

以水轮机额定运行参数为基准，混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为()m f ,,m y h ω= （6）()g ,,q y h ω= （7）式中 m m ——水轮机输出机械力矩，p.u.；q ——水轮机流量，p.u.；y ——水轮机导叶开度，p.u.；ω——水轮机机械转速，p.u.；h ——水轮机工作水头，p.u.。

将式（6）和（7）在工作点0附近线性化得m m mm 000my m ωmh m m m m y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （8）000qy q ωqh q q q q y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （9）式中 my e 、mh e 、m ωe ——水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数；qy e 、qh e 、q ωe ——水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。

附录一算例系统Ⅰ1.算例系统的数学模型算例系统采用的是文献[1]第12章所使用的单机无穷大系统，图fl-1为其系统单线图。

系统基准频率是60Hz。

下面分别介绍潮流计算和发电机初始状态计算，全部计算基于标幺值。

︒∠0.E~图fl-1 单机无穷大系统单线图1.1.潮流计算已知发电机机端电压幅值为E t=1.0，无穷大母线电压ẼB=0.995∠0°，发电机有功出力P t=0.9，无功出力Q t=0.3。

设δ0为发电机机端电压相角，X∑为发电机端口到无穷大母线之间的电抗之和，则根据下列公式：P t=E t E BX∑sinδ0可得到δ0=sin−1（P t X∑E t E B ）=sin−1（0.9×0.651×0.995）=36〫。

1.2.发电机初始状态计算：发电机参数如下表所示：表f-1 发电机参数表由潮流结果可知，发电机定子电流Ĩt=(P+jQ)∗Ẽt∗计算得Ĩt=0.9−j0.31∠−36〫=0.949∠17.57°设δq为发电机q轴相对于无穷大母线电压的角度，机端电压、电流与发电机内电势的关系，如图fl -2所示。

tI dqi d i qtE e d e qt aI R 'QE 'td j I x 'E q E qEd E '图fl -2 同步电机的向量图E Q 是发电机等值电路中一个虚拟的计算用的电势E ̃Q =E ̃t +(R a +jX q )Ĩt 计算得E ̃Q =1∠36〫+(0.003+j1.76)×0.949∠17.57〫=2.204∠81.94°。

也就是说δq =81.94°机端电压E ̃t 的直轴分量和交轴分量：e d =E t sin （δq −δe ）=1×sin (81.94°−36°)=0.718e q=E t cos（δq−δe）=1×cos（81.94°−36°）=0.696定子绕组出口电流Ĩt直轴分量和交轴分量i d=I t sin(δq−δe+∅)=0.949sin(81.94°−36°+18.49°)=0.856i q=I t cos(δq−δe+∅)=0.949cos(81.94°−36°+18.49°)=0.411暂态电势的计算公式为Ẽ′=Ẽt+(R a+j X d′)Ĩt得Ẽ′=1∠36〫+(0.003+j0.3)×0.949∠17.57〫=1.125∠49.84°不计发电机的饱和效应，空载电势E q的计算E q=E Q+I d(X d−X q)得E q=2.204+0.856×（1.81−1.76）=2.24681.3.发电机动态模型发电机转子运动方程dΔωdt =1M(T M−T e−K DΔω)dδdt=(ω−1)ω0其中T M------标幺机械转矩T e------标幺电气转矩K D ------机械阻尼转矩系数 ω------转子角速度 P M ---原动机功率 P e ----电磁功率δ--------转子相对于同步旋转参考轴的角位移，单位为电气弧度。

单机—无穷大系统稳态运行实验一、实验目的1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2．了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称对运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。

二、原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。

为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。

因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。

实验用一次系统接线图如图2所示。

图2 一次系统接线图本实验系统是一种物理模型。

原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。

原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。

实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。

发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。

实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。

“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。

为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。

为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。

此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。

三、实验项目和方法1．单回路稳态对称运行实验1.1实验操作步骤(1)检查与运行状态的调整①合上电源前，先检查各模拟仪表仪器的指针是否归零。

②合上状态开关QF2、QF6、QF4、QFS，使系统运行在单回路状态下；并检查个数字仪器仪表是否正常。

单机无穷大电力系统的数学模型（含原动机）1 单机无穷大系统（Single Machine Infinite Bus，SMIB）无穷大系统无穷大容量水库-单引水管道-水轮发电机组-无穷大容量电力系统，简称为简单水电系统。

水库系统水轮机发电机变压器2 单机无穷大系统数学模型2.1 水力系统-水轮机线性化模型 2.1.1 水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。

水轮机导叶（水门）处的水压流量传递函数为h ()()()h s G s q s ∆=∆ （1）式中 h ∆——水轮机工作水头的增量；q ∆——水轮机流量的增量。

设单引水管道水库取水口处水压恒定，则rw r h 2r 42()th 2T s T T G s s T s αα+⎛⎫=-⋅⋅+ ⎪⎝⎭ （2）式中 w T ——水流惯性时间常数，s ； r T ——水击波反射时间常数，s ；α——水力摩擦阻力系数。

若不考虑水力摩擦阻力，即0α=，则式（2）可简化为w rh r 2()th 2T T G s s T ⎛⎫=-⋅⎪⎝⎭ （3）由2th 12xx x ≈+，式（3）进一步简化为 w h 22r ()18T sG s T s=-+ （4） 式（4）为常用的水力系统弹性水击模型。

当引水管道较短时，近似取r 0T =，式（4）退化为刚性水击模型h w ()G s T s =- （5）2.1.2 水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时，可以采用稳态关系式表示力矩和流量的变化情况。

以水轮机额定运行参数为基准，混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为()m f ,,m y h ω= （6）()g ,,q y h ω= （7）式中 m m ——水轮机输出机械力矩，p.u.；q ——水轮机流量，p.u.；y ——水轮机导叶开度，p.u.；ω——水轮机机械转速，p.u.；h ——水轮机工作水头，p.u.。

将式（6）和（7）在工作点0附近线性化得m m mm 000my m ωmh m m m m y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （8）000qy q ωqh q q q q y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （9）式中 my e 、mh e 、m ωe ——水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数；qy e 、qh e 、q ωe ——水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。

课程名称：电力系统分析综合实验指导老师：成绩：实验名称：单机-无穷大系统实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求了解和掌握三相对称稳态情况下，输出系统各种运行状态参数的变化范围二、实验内容和原理通过本实验了解和掌握电力系统稳态对称运行特性，在巩固理论概念的同时掌握“数值概念”－如在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗、电压降落等数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据等。

三、操作方法和实验步骤1.机组手动启动和建压（1）在调速装置上检查“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在，则应调到0位置。

将操作台上的“手动励磁”调节旋钮反时针旋到0；（2）合上操作台的“电源开关”，在调速装置、励磁调节器、微机准同期控制器上分别确认其“微机正常”灯为闪烁状态，在微机保护装置上确认“装置运行”灯为闪烁状态。

在调速装置上确认“并网”灯为熄灭状态，“输出0”、“停机”灯亮。

检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄；（3）按调速装置上的“模拟方式”按钮使“模拟方式”灯亮；（4）把操作台上“励磁方式”开关置于“手动励磁”位置，在励磁调节器上确认“它励”灯亮；（5）在励磁调节器上选择恒UF运行方式，合上“励磁开关”；（6）把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置；（7）合上“系统开关”和线路开关“QF2、QF4、QF6”，检查系统电压接近额定值380V；（8）合上“原动机开关”，再顺时针旋转调速装置上的指针电位器，当发电机旋转后，观察机组稳定情况，然后通过顺时针旋转指针电位器缓慢加速到额定转速；（9）顺时针调节操作台上的“手动励磁”旋钮增加励磁电压，在维持发电机为额定频率时，增加发电机电压为额定电压。

2.并网请参照第三章中的手动准同期（按准同期并列条件合闸）的方法进行并网操作。

《电力系统综合实验B》实验指导书编华北电力大学二零零七年三月前言1．实验总体目标该课是为了适应现代化电力系统对宽口径“复合型”高级技术人才的需要而设置的一个教学环节。

通过该环节的学习，可以帮助学生进一步认识电力系统的各种物理现象并增强对电力系统相关课程理论的理解；可以培养学生的实际操作能力，分析问题和解决问题的能力。

⒉适用专业电气工程及其自动化专业高压方向⒊先修课程电路理论、电机学、线性代数、自动控制理论B、电力系统分析基础、电力系统暂态分析、电力系统稳定⒋实验课时分配⒌实验环境（1）WDT-III型电力系统综合自动化实验台，三台；（2）PS-5G型电力系统微机监控实验台，一台；（3）打印机一部。

⒍实验总体要求（1）对教师的要求：1)教师要自己动手做所有的实验；2）在实验开始的前一周，指导实验的教师要将与实验有关的文件上传到校园网的电子课堂，并通知学生下载；3)实验开始前，给学生讲实验的任务，纪律要求，实验要求等。

（2）对学生的要求：1）实验前要预习实验内容；2）实验时遵守实验室的规章制度，不要违反实验设备的操作规程；3）认真做记录和观察实验现象，实验后整理数据，分析原因，回答思考题。

⒎本实验的重点、难点及教学方法建议五个实验内容都是重点。

难点是学生不能把理论课的知识转化为实践操作以及对实验数据的分析。

对教学方法的建议：将课堂知识与实验内容联系起来，启发学生积极思考，用于动手做实验，自己设计一些实验方案。

目录实验一同步发电机准同期并列实验 (4)实验二单机—无穷大系统稳态运行方式实验 (8)实验三复杂电力系统运行方式实验 (11)实验一同步发电机准同期并列实验一、实验目的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．掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法；3．熟悉同步发电机准同期并列过程；二、实验类型综合型三、实验仪器WDT-III型电力系统综合自动化实验台。

四、实验原理将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。

实验一单机-无穷大系统并网实验一、实验目的通过实验分析，进一步掌握简单电力系统潮流分布的概念。

了解和掌握对称稳定情况下，输电系统网络结构和运行方式变化对简单电力系统潮流分布的影响。

二、实验原理1、功率无限大电源条件：电源电压幅值和频率恒定。

（1）电源功率无限大时，外电路发生短路（一种扰动）引起的功率改变对于电源来说是为不足道的，因而电源电压幅值和频率恒定（对于同步电机的转速）。

（2）可以看成是由多个有限功率电源并联而成，因而其内阻抗伟零，电源电压保持恒定。

实际上功率无限大电源是不存在的，只有在供电电源的内阻抗小于短路回路的总阻抗的10%时，可以认为是功率无限大电源。

发电机并网的理想条件：（1）发电机电压与系统电压相等。

（2）发电机频率与系统频率相等。

（3）相位差等于0。

（4）相序也得相同。

为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。

为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。

此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。

2、电力系统稳态对称和不对称运行分析为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。

因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类"数值概念"外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。

实验用一次系统接线图如图1-1所示：QF1QF2QF3QF4XL1XL2XL3XL0L2L1D1D2图1-1 一次系统接线图本实验系统原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。

原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。

实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。

实验八单机－无穷大系统稳态运行方式实验一、实验目的1．熟悉远距离输电的线路基本结构和参数的测试方法。

2．掌握对称稳定工况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围。

3．掌握输电系统稳态不对称运行的条件、参数和不对称运行对发电机的影响等。

二、原理说明单机－无穷大系统模型，是简单电力系统分析的最基本，最主要的研究对象。

本实验平台建立的是一种物理模型，如下图3-4-1所示。

图3-4-1 单机－无穷大系统示意图发电机组的原动机采用国标直流电动机模拟，但其特性与电厂的大型原动机并不相似。

发电机组并网运行后，输出有功功率的大小可以通过调节直流电动机的电枢电压来调节（具体操作必须严格按照调速器的正确安全操作步骤进行！可参考《微机调速装置基本操作实验》）。

发电机组的三相同步发电机采用的是工业现场标准的小型发电机，参数与大型同步发电机不相似，但可将其看作一种具有特殊参数的电力系统发电机。

实验平台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。

“无穷大系统”采用大功率三相自耦调压器，三相自耦调压器的容量远大于发电机的容量，可近似看作无穷大电源，并且通过调压器可以方便的模拟系统电压的波动。

实验平台提供的测量仪表可以方便的测量（电压，电流，功率，功率因数，频率）。

QSZTQ-II（微机准同期系统）上有功角显示，便于直接观察功角变化。

三、实验设备四、实验内容与步骤1. 合上总电源开关，合上主电源源开关，输电线路选择XL1和XL3（即闭合QF1、QF3和QF5，灯为红色），调节三相调压器，主控屏系统电压表显示380V，发电机组启机，建压，通过可控线路单回路并网输电。

3. 打开QSTSXT-II(微机调速系统)和QSLCXT-II(微机励磁系统)电源开关；微机调速系统选择电压闭环，“给定电压”通过软件盘给定170V左右电压，点击“启动”按钮，使电机运行起来，转速达到1500转左右，如果达不到通过“＋”键或“－”键，使电机转速为1500转左右。

电力系统实验单机—无穷大系统稳态运行实验学院 : 电气信息学院专业 : 电气工程及其自动化班级 : 8学号 : 28姓名 : 黄金老师：单机—无穷大系统稳态运行实验一、实验目的1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2．了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。

二、原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。

为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。

因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。

实验用一次系统接线图如图2所示。

图2 一次系统接线图本实验系统是一种物理模型。

原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。

原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。

实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。

发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。

实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。

“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。

为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。

为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。

此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。

三、实验项目和方法1．单回路稳态对称运行实验在本章实验中，原动机采用手动模拟方式开机，励磁采用手动励磁方式，然后启机、建压、并网后调整发电机电压和原动机功率，使输电系统处于不同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等），观察记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点及数值范围，为电压损耗、电压降落、沿线电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。