專利名稱：一種電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，模擬單負(fù)荷-無窮大系統(tǒng)因負(fù)荷特性引起的電壓失穩(wěn)或崩潰現(xiàn)象，屬于電氣工程專業(yè)教學(xué)實驗領(lǐng)域。
技術(shù)背景電壓失穩(wěn)(電壓不穩(wěn)定)是威脅大型互聯(lián)電カ系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素之一，國內(nèi)外曾發(fā)生過多起以電壓失穩(wěn)為特征的電壓崩潰事故，使國民經(jīng)濟(jì)遭受了巨大的損失。目前我國以特高壓骨架建設(shè)為核心的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)正在緊張進(jìn)行，電カ系統(tǒng)出現(xiàn)了大電網(wǎng)、大機(jī)組、特高壓以及遠(yuǎn)距離輸電等特征，而保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的首要要求。另ー方面，我國現(xiàn)已成為全球第二大經(jīng)濟(jì)體，電カ系統(tǒng)經(jīng)常接近其極限輸送能力狀態(tài)運(yùn)行，這便使得電壓穩(wěn)定問題變得突出起來。因此研究電壓失穩(wěn)和崩潰的機(jī)理、電壓穩(wěn)定指標(biāo)和預(yù)警以及有效的預(yù)防控制/緊急控制措施，對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有積極的意義。目前對電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的研究已成為電カ專業(yè)學(xué)者關(guān)注的熱點課題之一。電壓穩(wěn)定性的概念存在著多種定義，國際大電網(wǎng)會議(CIGR6)和美國電氣與電子工程師學(xué)會(IEEE)穩(wěn)定定義聯(lián)合工作組給出的定義(2002年)是“電壓穩(wěn)定是指在給定的初始運(yùn)行狀態(tài)下，電カ系統(tǒng)遭受擾動后系統(tǒng)中所有母線維持穩(wěn)定電壓的能力，它依賴于負(fù)荷需求與系統(tǒng)向負(fù)荷供電之間的保持/恢復(fù)平衡的能力”。我國《電カ系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》(DL755-2001)將電壓穩(wěn)定定義為“電カ系統(tǒng)受到小的或大的擾動后，系統(tǒng)電壓能保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓崩潰的能力”。目前國內(nèi)外大部分學(xué)者將電壓失穩(wěn)的機(jī)理歸結(jié)于負(fù)荷特性、有載調(diào)壓變壓器(OLTC)調(diào)節(jié)以及發(fā)電機(jī)過勵磁限制的作用，電壓失穩(wěn)的機(jī)理研究工作也主要分為兩大類在上述三種因素的綜合作用下解釋電壓失穩(wěn)現(xiàn)象；在特定條件下其中某一種因素引起的電壓失穩(wěn)。負(fù)荷特性是影響系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的重要因素，因此有的學(xué)者將電壓穩(wěn)定稱為負(fù)荷穩(wěn)定。電カ系統(tǒng)維持電壓穩(wěn)定的能力可解釋為應(yīng)能保證系統(tǒng)中的各種負(fù)荷都可正常穩(wěn)定運(yùn)行，各負(fù)荷的工作特性維持不變。當(dāng)負(fù)荷的工作特性不能夠維持時，可近似認(rèn)為系統(tǒng)發(fā)生了電壓崩潰。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供ー種能夠模擬單負(fù)荷-無窮大系統(tǒng)因負(fù)荷特性引起的電壓失穩(wěn)或崩潰現(xiàn)象的裝置，使電氣工程專業(yè)學(xué)生對電カ系統(tǒng)電壓失穩(wěn)和崩潰的機(jī)理和現(xiàn)象有更深入的理解。本實用新型的技術(shù)方案一種電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，包括単相有載調(diào)壓器、保險絲、第一交流電壓表、第一交流電流表、阻抗、第二交流電壓表、第二交流電流表、功率表、滑動變阻器、接線柱、開關(guān)、負(fù)荷，其中単相有載調(diào)壓器的輸入端接到市電交流220V，単相有載調(diào)壓器的輸出火線端經(jīng)保險絲接到第一交流電壓表和第一交流電流表的一端，第一交流電流表的另一端接阻抗的一端，阻抗的另一端接第二交流電壓表和第二交流電流表的一端，第二交流電流表的另一端接功率表的兩個正端子，功率表的電流負(fù)端子接滑動變阻器和開關(guān)的一端，開關(guān)的另一端接到接線柱L極上；單相有載調(diào)壓器的輸出零線端接到第一交流電壓表和第二交流電壓表的另一端、功率表的電壓負(fù)端子以及滑動變阻器的另一端和接線柱N極上。前述的電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置中，滑動變阻器兩端并聯(lián)接入電路形成回路。前述的電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置中，負(fù)荷接入接線柱和開關(guān)串聯(lián)后再和滑動變阻器兩端并聯(lián)。前述的電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置中，開關(guān)控制負(fù)荷的投退。前述的電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置中，調(diào)節(jié)滑動變阻器引起的節(jié)點電壓變化，通過第一交流電壓表和第二交流電壓表顯示。前述的電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置中，功率表安裝在滑動變阻器和第二交流電流表之間。前述的電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置中，保險絲的最大承受電流不超過5安培。本實用新型中，無窮大系統(tǒng)由單相有載調(diào)壓器模擬，輸電線路由阻抗模擬，滑動變阻器并聯(lián)接入電路作為純電阻負(fù)荷，而通過接線柱接入的負(fù)荷與滑動變阻器并聯(lián)組成用戶側(cè)綜合負(fù)荷。用戶側(cè)綜合負(fù)荷的有功功率由功率表測量，端電壓由第二交流電壓表測量。在電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析中，最基本的方法是依靠潮流通過在選定的負(fù)荷節(jié)點計算繪制PU曲線來確定和電壓穩(wěn)定性有關(guān)的系統(tǒng)負(fù)荷極限。本實用新型的工作原理是在提出的實驗裝置中，逐漸減小滑動變阻器的阻值，相當(dāng)于在用戶側(cè)逐漸增加純電阻負(fù)荷，從而使用戶側(cè)綜合負(fù)荷的有功功率逐漸增加及端電壓逐漸降低，根據(jù)功率表和第二交流電壓表的示數(shù)，即可繪制出系統(tǒng)綜合負(fù)荷的PU曲線。如圖I所示的單負(fù)荷-無窮大系統(tǒng)(電源電壓E恒定)，將各變量以短路功率(E2/Z)為基準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)格化，即令
權(quán)利要求1.一種電カ系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，該實驗裝置包括単相有載調(diào)壓器(I)、保險絲(2)、第一交流電壓表(3)、第一交流電流表(4)、阻抗(5)、第二交流電壓表(6)、第二交流電流表(7)、功率表(8)、滑動變阻器(9)、接線柱(10)、開關(guān)(11)、負(fù)荷(12)，其中単相有載調(diào)壓器(I)的輸入端接到市電交流220V，単相有載調(diào)壓器(I)的輸出火線端經(jīng)保險絲(2)接到第一交流電壓表(3)和第一交流電流表(4)的一端,第一交流電流表(4)的另一端接阻抗(5)的一端，阻抗(5)的另一端接第二交流電壓表(6)和第二交流電流表(7)的一端，第二交流電流表(7)的另一端接功率表(8)的兩個正端子，功率表(8)的電流負(fù)端子接滑動變阻器(9)和開關(guān)(11)的一端，開關(guān)(11)的另一端接到接線柱(IO)L極上；單相有載調(diào)壓器(I)的輸出零線端接到第一交流電壓表(3)和第二交流電壓表￠)的另一端、功率表(8)的電壓負(fù)端子以及滑動變阻器(9)的另一端和接線柱(IO)N極上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，其特征在于滑動變阻器(9)兩端并聯(lián)接入電路形成回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，其特征在于負(fù)荷(12)接入接線柱(10)和開關(guān)(11)串聯(lián)后再和滑動變阻器(9)兩端并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，其特征在于開關(guān)(11)控制負(fù)荷(12)的投退。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，其特征在于調(diào)節(jié)滑動變阻器(9)引起的節(jié)點電壓變化，通過第一交流電壓表(3)和第二交流電壓表(6)顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，其特征在于功率表(8)安裝在滑動變阻器(9)和第二交流電流表(7)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，其特征在干保險絲(2)的最大承受電流不超過5安培。
專利摘要本實用新型公開了一種電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定教學(xué)實驗裝置，屬于電氣工程專業(yè)教學(xué)實驗領(lǐng)域。該實驗裝置由單相有載調(diào)壓器、保險絲、第一交流電壓表、第一交流電流表、阻抗、第二交流電壓表、第二交流電流表、功率表、滑動變阻器、接線柱、開關(guān)、負(fù)荷組成?；瑒幼冏杵鞑⒙?lián)接入電路作為用戶側(cè)綜合負(fù)荷的組成部分，該裝置在接入不同類型的負(fù)荷時，通過逐漸減小滑動變阻器的阻值，使綜合負(fù)荷消耗的有功功率逐漸增加而端電壓逐漸降低，直至接入負(fù)荷的工作特性不再維持。通過記錄功率表和第二交流電壓表的示數(shù)，可繪制出系統(tǒng)的PU曲線，當(dāng)接入負(fù)荷的工作特性不再維持時，可認(rèn)為系統(tǒng)發(fā)生了電壓崩潰。該裝置模擬了單負(fù)荷-無窮大系統(tǒng)因為負(fù)荷緩慢增加及負(fù)荷特性引起的電壓失穩(wěn)和崩潰現(xiàn)象。
文檔編號G09B23/18GK202487039SQ20112051771
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者丁理, 廖德利, 徐鳳乾, 李升 , 陳小強(qiáng) 申請人:南京工程學(xué)院