电力变压器课程设计 .pdfVIP

1前言

随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加。为了解决热能资源(如煤

田)和水能资源丰富的地区远离用电比较集中的城市和工矿区这个矛盾，需要在动力资

源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时，为了提高供

电可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线

路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机

连接起来的整体，即称为电力系统。

电力系统是有各种电力系统元件组成的，它们包括发电、输变电、负荷等机械、电

气主设备以及控制、保护等二次辅助设备。WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统是

一个完整的电力系统典型模型，它为我们提供了一个自动化程度很高的多功能实验平

台，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研制的电力

类专业新型教学试验系统。

本设计所要完成的工作是利用VC语言开发WDT电力系统综合自动化实验台监控软

件，主要是完成准同期控制器监控软件的编写，它要求能显示发电机及无穷大系统的相

关参数，如电压、频率和相位角，并能发送准同期合闸命令。

2电力系统实验台

WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化实验教学系统主要由发电机组、试验操作台、无穷大系

统等三大部分组成（如图2.1所示）。

图2.1WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统

2.1发电机组

该系统的发电机组主要由原动机和发电机两部分构成，另外，它还包括了测速装置

和功率角指示器（用于测量发电机电势与系统电压之间的相角，即发电机转子相对位

置角），测得的发电机的相关数据传输回实验操作台，与无穷大系统的相关参数进行比

较，从而确定系统是否满足了发电机并网条件。

2.1.1原动机

在实际的发电厂中，原动机一般用的是水轮机、气轮机、柴油机或者其他形式的动

力机械，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转换为带动发电机轴旋转的

机械能，从而带动发电机转子的旋转。

在WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台的发电机组中，原动机是由直流发电机

（P=2.2kW，U=220V）模拟实现其功能的。直流电动机（模拟原动机）与发电机的结

NN

中北大学课程设计说明书

构相同，都是由定子和转子构成，其中定子包括主磁极，机座，换向极，电刷装置等，

转子包括电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。将直流电源通过电刷接通电枢绕

组，电枢导体中就有电流流过，由于电机内部有磁场的存在（由定子中的永磁体或励磁

绕组产生），则根据电磁力定律（毕奥-萨伐电磁力定律）可知载流的转子（即电枢）导

体将受到电磁力F的作用，（其中F=∑dF=i∑dlB，B为磁场的强度；l为电枢绕组的



长度；i为所加直流电流）式中的电磁力F、磁场B、和载流导体l的关系是由左手定则

（又称电动机定则）确定的。导体产生的电磁力都作用于转子，使转子在该电磁力矩作

用下旋转，向外输出机械功率，以便拖动发电机转子的旋转。

为了满足电力系统的需求以及实验的要求，需要调节发电机转子的转速，即要调节

原动机的转速。发电机运行时的频率和有功功率分配情况取决于原动机的调速特性。各

种原动机调速系统在调速功能上，一般主要包含转速反馈输入、控制调节和执行机构输

出这几个环节上(有些调速器，如一些用于发电机的柴油机，在调速时附加上负荷输入，

作为转速反馈的补偿)。其转速反馈环节的主要作用是感知发电机的实际转速，如机械

调速器的飞铁，电子调速器的磁电式传感器等。控制调节环节的作用是，将反馈转速的

输入，根据调速器自身的结构(机械式调速器)或调速算法(数字式电子调速器)，转换成

控制输出。而执行机构的作用是将控制输出转换成可调节转速装置的动作（如柴油机上

的油泵的齿条位移）。对于电子调速器而言，一般这几个环节在结构上比较清楚，而对

另一些调速器，如机械式调速器或机械液压调速器，则往往是将其中的一些环节结合在

一起。这样就形成了直接作用调速器和间接作用调速器。

目前的电子调速器按控制器分为模拟式和数字式两类。电子调速器的工作是用转速

调节电位器设定需要的转速。传感器通过机械调速器的飞铁，电子调速器的磁电式传感

器等感知发电机实际转速的装置测量发动机转速实际值