中国石油大学(华东)单机无穷大系统仿真报告

Ug,Us都可以测出， 可以由实验台直接读取，Pm为原动机驱动电动机的驱动功率，Pm=UI直接求取。通过甩负荷的方法，让电机强制脱网，惯性系统，电机输出机械功率Pm不变，由 以及公式 可以算出H。
（b）并网过程中，功角会不断变化，由示波器观测UG，US之间的相位差，即为功角。记录下不同时刻的功角，绘制功角曲线，通过Excel或者Matlab绘制曲线，求其二次导。然后通过公式（Pm- -Pe）Wn/TJ=dw/dt求出PD，但在实际测量过程中，由于UG的波形比较难以测量，所以未能实现。之后我们小组通过用手机连拍的方式，每0.125s拍摄一张转速的照片，然后再进行求导，通过公式算得PD。
3.仿真参数测量：
3.1发电机组的起励建压，记录Ug、Ig、Eq、I、Us
（a）先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座（两个大四芯插座可通用）。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。
（b）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。
测量工具：存储示波器，电压探头，电流探头
1.2单机无穷大系统仿真模型建模
根据测试的参数在ETAP中建立单机无穷大系统仿真模型
1.3单机无穷大系统稳定性分析与测试
仿真确定单机无穷大系统极限传输功率
仿真确定单机无穷大系统临界切除时间
在自动化系统平台上验证仿真结果
1.4提高单机无穷大系统稳定性措施
仿真至少4种验证提高单机无穷大系统稳定性措施的效果
8.2参数测量：
在参数测量过程中，我们遇到的主要问题就是对实验台的不熟悉，导致我们测量进度比较缓慢，后来我们小组决定先暂停测试，认真研读实验的相关资料，包括起励建压等内容，这些都熟悉之后，我们再重新测试，在测试过程中，我们小组在测量功角时，本想通过示波器记录US和UG波形，他们差即为功角，通过记录不同时间的功角，从而通过excel制作曲线来完成测算功角对时间的变化，但是在实际测量过程中，我们发现UG的波形很难用示波器测量，所以我们不得不重新修改方案，在讨论过程中，我们关注的重点就是怎样能用较短的时间来测试不同时间的转速或者功角，后来我们发现用手机的连拍功能能够实现，我们前期通过测试，发现手机连拍5s能拍摄40张照片，也就是平均每0.125S就能拍摄一张照片，完全符合我们的要求。之后的测试也比较顺利。
3.6参数测量表格：
4.仿真参数计算：
4.1 参数计算：
=
4.2 参数计算：
sin
4.3H参数计算：
4.4参数计算表：
5.系统模型搭建：
6.参数输入设置：
6.1发电机参数设置
6.2母线3参数设置
6.3阻抗5.6参数设置
6.4断路器10参数设置
6.5母线6参数设置
6.6母线9参数设置
6.7无穷大系统参数设置
将并网断路器分闸，用手机连拍对THLWT-3速度变化进行记录。经计算和网络查证，手机连拍两张图片之间的时间为0.1S（IPhone6）。
3.5发电机组解列
（a）减小发电机励磁至0。
（b）按下THLWT-3微机调速器装置面板上的“停止”键。
（c）当发电机转速减为0时，将THFMDZ-1电力系统综合自动化控制柜面板上的“励磁电源”打到“关”，“原动机电源”打到“关”。
题目：单机无穷大系统仿真
专业班级：电气班
组 号：20 组
组 员：
）
摘要
所谓单机无穷大系统是指一台发电机G经升压变压器T1、线路L、降压变压器T2与无穷大系统S相连或类似形式的系统，它是稳定计算中常用到的一种系统，称作简单系统。ETAP是电力电气分析、电能管理的综合分析软件系统的简称。电气分析计算软件，能为发电、输配电和工业电力电气系统的规划、设计、分析、计算、运行、模拟提供全面的分析平台和解决方案·ETAP是美国OTI集团公司研发生产的电力及电气系统综合计算分析软件和实时在线控制、智能电网系统产品。本次设计我们通过ETAP软件对单机无穷大系统进行仿真实验，通过实验室对单机无穷大系统参数的测量，在ETAP软件中对系统稳定性进行分析和测试，同时提出并验证提高系统稳定性的措施。
工作过程：X∑↓→Pe↑→减速面积SB↑，加速面积SA↓
8.思考与感悟：
8.1方案设计：
在方案设计过程中，由于刚开始对设计任务中的参数不太熟悉，没有明确哪些量能够测量，哪些量需要通过计算得到，所以对于方案的设计比较迷茫，后来在经过一天的小组讨论之后，进一步明确了参数的测量与计算方法，从而有了一个初步的方案，但是在给老师看方案过程中，我们又出现了很多问题，首先，我们的方案不够完善，步骤不够详细，没有逻辑，其次在测量H值的方案时，我们依照课本上的知识，将PD假想为0，但是由于实际系统不可能PD为0，否则系统无法达到稳态，所以我们的方案未能通过，经过后来的小组重新讨论，我们将方案进一步完善，通过甩负荷的方法测量H，再通过TJ来反向求解PD.
（e）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。
（f）发电机起励建压有三种方式，我们采用常规起励建压方式：
无重合闸：
有重合闸：
7.3.2提高临界切除时间提高系统稳定性：
工作过程：tcr0↑→在相同切除时刻下，减速面积SB越比加速面积大
提高临界切除时间0.7S波形
提高临界切除时间0.9s波形
提高临界切除时间1.3s波形
7.3.3电气制动提高系统稳定性：
工作过程：Pe↑→减速面积SB↑，加速面积SA↓
7.3.4并联电容补偿提高系统稳定性：
接着观测同期表的指针旋转。同期时，以系统为基准，fg>fs时同期表的相角指针顺时针旋转，频率指针转到“+”的部分；Ug>Us时压差指针转到“+”。反之相反。fg和Ug表示发电机频率和电压；fs和Us表示系统频率和电压。根据同期表指针的位置，手动调整发电机的频率和电压，直至频率指针和压差指针指向“0”位置。表示频率差和压差接近于“0”，此时相角指针转动缓慢，当相角指针转至中央刻度时，表示相角差为“0”，此时按下断路器QF0的“合闸”按钮。完成手动并网。
7.仿真模型调试：
7.1单机无穷大系统极限传输功率：
7.2单机无穷大系统临界切除时间：
通过二分法确定临界切除时间，当系统波形等幅震荡时，为临界稳定。
临界震荡波形：
7.3提高单机无穷大系统稳定性措施：
7.3.1重合闸提高系统稳定性
工作过程：如果t0故障，t1切除故障，t2重合闸:瞬时性故障，合闸成功;永久性故障，合闸失败，T3永久性切除故障
3.3调整功率因数 ，记录有功功率和无功功率
采用手动励磁方式，调节THFMDZ-1电力系统综合自动化实验台上的“手动调压”旋钮，逐步增大励磁，使 。
调节调速器，调整发电机组发出的有功，具体操作：多次按下THLWT-3微机调速装置“+”键，逐步增大发电机有功输出。
3.4进行退网甩负荷实验，记录转速变化
8.3模型仿真：
在模型仿真的过程中，我们遇到的第一个问题是，在运用ETAP稳态分析测量临界切除角时，临界切除时间一开始出来的图像短路之后并没有现象，反倒是断开断路器后开始震荡，后来发现是中间母线没有连接进去，导致设置母线三相短路没有效果。在提高稳定性措施的验证过程中，开始我们对重合闸进行验证，在验证过程中一开始取的时间间隔比较小，现象不明显，一直以为是测试过程或者参数设置有问题，后来试着增大时间间隔，得到了预期的效果。之后在验证并联电容补偿时，一开始选器件选了一个普通电容然后接地，然后发现出来的图像不正确而且不能设置参数，经过和其他同学的讨论，发现是由于器件选择错误，电容应该选择接地电容而不是普通电容，之后换上接地电容后，测试得以成功完成。
（c）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”。
（d）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。
首先将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“常规控制”，“励磁电源”旋钮旋到“他励”；接着将控制柜上的“励磁电源”打到“开”，之后逐渐增大给定，调节THLCL-2常规励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压达到设定的发电机电压。
3.2发电机并网
（a）投入无穷大系统，将实验台上的“发电机运行方式”切至“并网”方式。
关键词：单机无穷大系统 ETAP电力系统仿真系统稳定性
前言
本次实验我们通过对单机无穷大系统的ETAP仿真，完成单机无穷大系统稳定性的测试与探究，从而提出并验证提高系统稳定性的措施。
1.项目需求：
1.1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机无穷大系统仿真模型参数测试
测量量：机端电压、机端电流、功率因数
测量目的：计算功角
发电机转子运动方程中的H、D、Eq、Us等参数
对比分析各种措施效果
2.参数测量方案：
2.1功角测量
测量方案：先测出机端电压，电流，功率因数。并将发电机空载运行，测出空载电动势。由相量图算出jXqI，之后由余弦定理算出功角。
2.2发电机转子运动方程中的H、D、Eq、Us等参数（假设D忽略）
测量方案：
（a）由公式（Pm- -Pe）Wn/TJ=dw/dt
（b）选定选“单回”。即断路器QF1和QF3处于“合闸”状态，其他处断路器处于“分闸”状态；
（c）合上断路器QF7，调节自耦调压器的手柄，逐渐增大输出电压，直到接近发电机电压。
（d）投入同期表。将实验台上的“同期表控制”旋钮打到“投入”状态。
（e）选择手动并网方式；
首先选定“同期方式”。将实验台上的“同期方式”旋钮旋到“手动”状态。
abstract
Called single machine infinite bus system is refers to a generator g the step-up transformer T1, line L, step-down transformer T2 and infinity system s connected or similar forms of the system, it is commonly used in the stability calculation to a system, called simple system. ETAP is a comprehensive analysis software system for power electrical analysis and power management. Electrical analysis calculation software and can for the power generation, transmission distribution, and industrial power electrical system planning, design, analysis, calculation and operation, simulations provide comprehensive analysis platform and solutions, ETAP is analysis software and real-time online control in calculation of integrated corporation in the United States OTI R & D and production of electric power and electric system, smart grid system products. This design we through the ETAP software on a single machine infinite bus system of simulation experiment, through the laboratory measurement of the parameters of the single machine infinite bus system and in the ETAP software on the stability of the system of analysis and testing, also proposed and validated measures to improve the stability of the system.