专利名称：一种电力系统电压稳定教学实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种电カ系统电压稳定教学实验装置，模拟单负荷-无穷大系统因负荷特性引起的电压失稳或崩溃现象，属于电气工程专业教学实验领域。
技术背景电压失稳(电压不稳定)是威胁大型互联电カ系统安全稳定运行的主要因素之一，国内外曾发生过多起以电压失稳为特征的电压崩溃事故，使国民经济遭受了巨大的损失。目前我国以特高压骨架建设为核心的坚强智能电网建设正在紧张进行，电カ系统出现了大电网、大机组、特高压以及远距离输电等特征，而保证系统的安全稳定运行是坚强智能电网的首要要求。另ー方面，我国现已成为全球第二大经济体，电カ系统经常接近其极限输送能力状态运行，这便使得电压稳定问题变得突出起来。因此研究电压失稳和崩溃的机理、电压稳定指标和预警以及有效的预防控制/紧急控制措施，对于电力系统的安全稳定运行具有积极的意义。目前对电カ系统电压稳定性的研究已成为电カ专业学者关注的热点课题之一。电压稳定性的概念存在着多种定义，国际大电网会议(CIGR6)和美国电气与电子工程师学会(IEEE)稳定定义联合工作组给出的定义(2002年)是“电压稳定是指在给定的初始运行状态下，电カ系统遭受扰动后系统中所有母线维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求与系统向负荷供电之间的保持/恢复平衡的能力”。我国《电カ系统安全稳定导则》(DL755-2001)将电压稳定定义为“电カ系统受到小的或大的扰动后，系统电压能保持或恢复到允许的范围内，不发生电压崩溃的能力”。目前国内外大部分学者将电压失稳的机理归结于负荷特性、有载调压变压器(OLTC)调节以及发电机过励磁限制的作用，电压失稳的机理研究工作也主要分为两大类在上述三种因素的综合作用下解释电压失稳现象；在特定条件下其中某一种因素引起的电压失稳。负荷特性是影响系统电压稳定性的重要因素，因此有的学者将电压稳定称为负荷稳定。电カ系统维持电压稳定的能力可解释为应能保证系统中的各种负荷都可正常稳定运行，各负荷的工作特性維持不变。当负荷的工作特性不能够维持时，可近似认为系统发生了电压崩溃。
发明内容本实用新型的目的在于，提供ー种能够模拟单负荷-无穷大系统因负荷特性引起的电压失稳或崩溃现象的装置，使电气工程专业学生对电カ系统电压失稳和崩溃的机理和现象有更深入的理解。本实用新型的技术方案一种电カ系统电压稳定教学实验装置，包括単相有载调压器、保险丝、第一交流电压表、第一交流电流表、阻抗、第二交流电压表、第二交流电流表、功率表、滑动变阻器、接线柱、开关、负荷，其中単相有载调压器的输入端接到市电交流220V，単相有载调压器的输出火线端经保险丝接到第一交流电压表和第一交流电流表的一端，第一交流电流表的另一端接阻抗的一端，阻抗的另一端接第二交流电压表和第二交流电流表的一端，第二交流电流表的另一端接功率表的两个正端子，功率表的电流负端子接滑动变阻器和开关的一端，开关的另一端接到接线柱L极上；单相有载调压器的输出零线端接到第一交流电压表和第二交流电压表的另一端、功率表的电压负端子以及滑动变阻器的另一端和接线柱N极上。前述的电カ系统电压稳定教学实验装置中，滑动变阻器两端并联接入电路形成回路。前述的电カ系统电压稳定教学实验装置中，负荷接入接线柱和开关串联后再和滑动变阻器两端并联。前述的电カ系统电压稳定教学实验装置中，开关控制负荷的投退。前述的电カ系统电压稳定教学实验装置中，调节滑动变阻器引起的节点电压变化，通过第一交流电压表和第二交流电压表显示。前述的电カ系统电压稳定教学实验装置中，功率表安装在滑动变阻器和第二交流电流表之间。前述的电カ系统电压稳定教学实验装置中，保险丝的最大承受电流不超过5安培。本实用新型中，无穷大系统由单相有载调压器模拟，输电线路由阻抗模拟，滑动变阻器并联接入电路作为纯电阻负荷，而通过接线柱接入的负荷与滑动变阻器并联组成用户侧综合负荷。用户侧综合负荷的有功功率由功率表測量，端电压由第二交流电压表測量。在电カ系统电压稳定分析中，最基本的方法是依靠潮流通过在选定的负荷节点计算绘制PU曲线来确定和电压稳定性有关的系统负荷极限。本实用新型的工作原理是在提出的实验装置中，逐渐减小滑动变阻器的阻值，相当于在用户侧逐渐增加纯电阻负荷，从而使用户侧综合负荷的有功功率逐渐增加及端电压逐渐降低，根据功率表和第二交流电压表的示数，即可绘制出系统综合负荷的PU曲线。如图I所示的单负荷-无穷大系统(电源电压E恒定)，将各变量以短路功率(E2/Z)为基准进行规格化，即令
权利要求1.一种电カ系统电压稳定教学实验装置，该实验装置包括単相有载调压器(I)、保险丝(2)、第一交流电压表(3)、第一交流电流表(4)、阻抗(5)、第二交流电压表(6)、第二交流电流表(7)、功率表(8)、滑动变阻器(9)、接线柱(10)、开关(11)、负荷(12)，其中単相有载调压器(I)的输入端接到市电交流220V，単相有载调压器(I)的输出火线端经保险丝(2)接到第一交流电压表(3)和第一交流电流表(4)的一端,第一交流电流表(4)的另一端接阻抗(5)的一端，阻抗(5)的另一端接第二交流电压表(6)和第二交流电流表(7)的一端，第二交流电流表(7)的另一端接功率表(8)的两个正端子，功率表(8)的电流负端子接滑动变阻器(9)和开关(11)的一端，开关(11)的另一端接到接线柱(IO)L极上；单相有载调压器(I)的输出零线端接到第一交流电压表(3)和第二交流电压表￠)的另一端、功率表(8)的电压负端子以及滑动变阻器(9)的另一端和接线柱(IO)N极上。
2.根据权利要求I所述的电力系统电压稳定教学实验装置，其特征在于滑动变阻器(9)两端并联接入电路形成回路。
3.根据权利要求I所述的电力系统电压稳定教学实验装置，其特征在于负荷(12)接入接线柱(10)和开关(11)串联后再和滑动变阻器(9)两端并联。
4.根据权利要求I所述的电力系统电压稳定教学实验装置，其特征在于开关(11)控制负荷(12)的投退。
5.根据权利要求I所述的电力系统电压稳定教学实验装置，其特征在于调节滑动变阻器(9)引起的节点电压变化，通过第一交流电压表(3)和第二交流电压表(6)显示。
6.根据权利要求I所述的电力系统电压稳定教学实验装置，其特征在于功率表(8)安装在滑动变阻器(9)和第二交流电流表(7)之间。
7.根据权利要求I所述的电力系统电压稳定教学实验装置，其特征在干保险丝(2)的最大承受电流不超过5安培。
专利摘要本实用新型公开了一种电力系统电压稳定教学实验装置，属于电气工程专业教学实验领域。该实验装置由单相有载调压器、保险丝、第一交流电压表、第一交流电流表、阻抗、第二交流电压表、第二交流电流表、功率表、滑动变阻器、接线柱、开关、负荷组成。滑动变阻器并联接入电路作为用户侧综合负荷的组成部分，该装置在接入不同类型的负荷时，通过逐渐减小滑动变阻器的阻值，使综合负荷消耗的有功功率逐渐增加而端电压逐渐降低，直至接入负荷的工作特性不再维持。通过记录功率表和第二交流电压表的示数，可绘制出系统的PU曲线，当接入负荷的工作特性不再维持时，可认为系统发生了电压崩溃。该装置模拟了单负荷-无穷大系统因为负荷缓慢增加及负荷特性引起的电压失稳和崩溃现象。
文档编号G09B23/18GK202487039SQ20112051771
公开日2012年10月10日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者丁理, 廖德利, 徐凤乾, 李升 , 陈小强 申请人:南京工程学院