電力系統監控實驗平臺

系統的基本要求：

1.1監控系統構成：各發電廠、母線及線路電量由各發電廠控制器及三相電量智能監測儀采集并傳送至管理服務器（或稱主站），實現遙測功能；各開關和短路器狀態通過PLC采集后，傳送至管理服務器（或稱主站），實現遙信功能；PLC接受并執行管理服務器（或稱主站）發送的命令，完成對斷路器的分合閘操作，實現遙控功能；各發電機場控制器（微機調速器和微機勵磁器）接受并執行管理服務器（或稱主站）發送的調度命令，調節發電機的有功和無功，實現遙調功能。

1.2系統提供的監控軟件以力控網絡版組態軟件為開發平臺，用戶可進行二次開發。

1.3學生可共享監控權，客戶機10臺（學校自配），具體要求如下：

1.3.1同步顯示各發電廠的運行狀態

1.3.2同步顯示各開關站的電量參數

1.3.3多機監視各斷路器的位置，保護動作出口狀態

1.3.4存儲和打印電力網絡的電量參數

1.3.5同步監視電力網絡的潮流分布

1.3.6進行復雜電力系統的潮流計算

1.3.7保存歷史數據，繪制歷史曲線

1.3.8具有“四遙”功能

*2.系統的主要組成：

2.1電力系統監控實驗平臺包括：電力網絡單元、PLC控制器、電量檢測儀、分合閘開關、工控機。監控實驗平臺與電力系統綜合自動化實驗平臺組成“4+1”網絡系統。

2.1.1電力網絡單元：采用8段母線，兩個電壓等級。

2.1.2 PLC控制器：采用西門子的S7200,采集各斷路器，開關站的狀態。

2.1.3 電量檢測儀：采集各路母線上的電壓，電流，有功功率和無功功率，電壓，電流測量精度為0.2級，有功和無功為0.5級。

2.1.4 工控機：采用研華的工控機控制。具體如下：

2.1.4.1機箱：PC-610（研華）

2.1.4.2主板：C-6006W(研華)

2.1.4.3 CPU：P2.4B(盒)

2.1.4.4內存：DDR400  256M(金士頓)

2.1.4.5硬盤：希捷80G（盒）

2.1.4.6光驅：16DVD（三星）

2.1.4.7網卡：D_LINK 8139

2.1.4.8鼠標，鍵盤

2.1.5控制器需采用液晶中文菜單顯示，外型美觀，操作方便。

2.1.6人性化界面：待整定參數的范圍在界面內都有標注，方便用戶設置。




電力系統綜合自動化實驗平臺


一、系統的整體技術要求：

系統分別由二臺實際運行的發電機組模擬，配套的二套電力系統綜合自動化實驗平臺中的控制部分可分別對發電機組實現就地控制，各發電機組的主回路分別接至系統模擬電網，并與無窮大系統聯接。電網上聯接有可調負荷，負荷類別有：“純電阻性負荷”，“感性負荷”和“純電感性負荷”。根據發電機廠的個數和輸電線路的不同，用戶可靈活調整電力網結構。

*二、主要組成：

    系統包括：發電機組、實驗操作臺、實驗控制屏、無窮大系統、三相可調負載箱。系統仿工業化現場設計，一次線路與自動控制部分分開設計。

1.發電機組：

     由三相同步發電機、直流電動機、測速裝置和功角指示器組成。采用直流電動機模擬汽輪機，所有配件均固定在可移動的推車上。具體參數如下：

     1.1三相同步發電機：SN=2.5KVA,VS=400V，nv=1500rpm

     1.2直流電動機：PN=3KW,VN=440V,IN=8.6A,NN=1500rpm

     1.3測速裝置采用圖爾克1024光電編碼器。

     1.4功角指示器采用特制頻閃燈、標刻度圓盤和指針構成。

     2.實驗操作臺：

     實驗操作臺由輸電線路單元、測量儀表單元、微機線路保護測控裝置和合閘時間設置、短路故障類型設置及短路時間設置等構成。

     2.1輸電線路單元：采用雙回輸電線路，每條輸電線路分兩段，并設置有中間開關站，可構成四種不同聯絡阻抗。

     2.2測量儀表單元：電壓表3只，電流表3只，三相有功功率表1只，三相無功功率表1只，功率因數表1只和同期表1只。

     2.3微機線路保護測控裝置（工業級，液晶顯示，中文菜單操作）：適用于110KV及以下系統饋電線路的保護、測量及控制。具體要求如下：三段式相間過流保護：定時限/反時限特性，方向元件閉鎖，低電壓元件閉鎖；三段式零序過流保護：定時限/反時限特性，零序方向元件閉鎖，零序電壓元件閉鎖；獨立的加速保護：相電流加速，零序電流加速；低頻減載：滑差閉鎖，低電壓閉鎖；低壓減載：過負載保護：三相一次重合閘：重合閘充電指示，非同期/檢同期/檢無壓方式，檢同期時母線電壓自動適應線路側電壓，勿需整定電壓相別：接地選線：接地告警3U0/310，集中/分散選線；采集和顯示電流、電壓、有功、無功、功率因數、頻率：4路脈沖量：1路直流量：16路遙信量：遙控分合、閉鎖及1遠方定值修改；保護投入/退出，遠方定值區切換。

     2.4合閘時間設置、短路故障類型設置及短路時間設置，可設置并網斷路器合閘時間、三相輸電線路短路類型和短路時間，還可觀測暫態電流、電壓波形。

     3.實驗控制屏：

     實驗控制屏由儀表單元、微機調速器裝置、微機準同期裝置、微機勵磁裝置、常規勵磁裝置、數字存儲示波器組成。

     3.1儀表單元：直流電壓表、直流電流表各2只，分別只是原動機電鈕電壓和電流、發動機勵磁電壓和電流，交流電壓表1只，指示控制柜工作電源電壓。

     3.2微機調速器裝置具有如下功能：具有手動模擬調節、手動數字調節、微機自動調節、過速保護功能；具有測量、顯示機器轉速、電網頻率功能；

     3.3微機勵磁調節器裝置（工業級，液晶顯示，中文菜單操作）具有如下功能：勵磁方式分為自并勵、它勵兩種；具有恒UF、恒IL、恒a、恒Q四種自動調節功能；具有定子過電壓保護、過勵限制、瞬時過電流限制。欠勵限制和伏赫限制功能；液晶顯示，中文菜單操作；在線修改控制參數和存儲功能。

     3.4微機準同期裝置（工業級、液晶顯示、中文菜單操作）具有如下功能：全自動準同期和半自動準同期方式可選，全自動方式下具有自動調頻調壓功能，半自動閉鎖自動調頻調壓功能；實時顯示發電機和系統的壓差和頻差；液晶顯示，中文菜單操作；在線整定和修改頻差、壓差允許值和導前時間；具有波形觀測孔，可觀察合閘脈沖相對于三角波的位置、發電機電壓波形、系統電壓波形和矩形波波形等。

     3.5常規勵磁裝置具有如下功能：采用PI調節，具有恒UP功能，恒壓精度為0.5%Ued，面板上設置有觀測波形的測試孔；具有最小、最大勵磁電流值的限制；能適應多種反饋及保護信號的輸入。

     3.6數字存儲示波器：帶寬25MHz。

     4.無窮大系統：采用自耦調壓器模擬無窮大系統，具體參數：副邊0-430V可調。

     5.三相可調負載箱

     5.1采用柜式結構，配有腳輪可移動。包括阻性負載和感性負載。

     5.2阻性負載包括一組3×1600Ω/0.2A（0.1KW）板式電阻，兩組3×800Ω/0.4A（0.2KW）板式電阻，一組3×320Ω/1A（0.5KW）板式電阻和兩組3×160Ω/2A 1KW板式電阻，通過開關切可調節阻性負載的大小。

     5.3感性負載由三個200mll的電感和自耦調壓器構成感性負載，通過開關投切可感性負載的大小。





電器控制及繼電保護試驗平臺

一、技術參數

1.輸入電源：三相四線（或三相五線），380V±10%,50Hz

2.工作環境：溫度-10℃～+40℃  相對濕度＜85%（25℃）；

3.海拔＜4000m

4.容量：＜9KVA

*二、設備基本配置

1、實驗臺須配有電流繼電器、電壓繼電器、電磁型時間繼電器、電磁型中間繼電器、信號繼電器、反時限繼電器、負序電壓繼電器、方向阻抗繼電器、功率方向繼電器、智能式多功能表、微機保護裝置及自動重合閘等裝置；

2、智能化多功能表，可以用來測量外接電源、電壓之間的相位，測量動作時間和外接電壓的頻率，主要技術參數：

（1）工作電壓：AC 220V

（2）測量電壓范圍：2.4V~100V

（3）測量電流范圍：0.02A~5A

（4）測量精度：時間1ms；相位：1”，頻率：0.1HZ；

（5）頻率測量范圍：20HZ~1000HZ。

3、5KVA的雙繞組變壓器U1N/U2N=220/127；

4、采用數字移相器、15KVA自耦調壓器；

數字移相器采用Microchip公司的高性能16位數字控制器dsPIC進行設計，移相調節精度高、移相范圍大、輸出移相角度顯示直觀、調節操作方便，具有體積小、重量輕等優點，主要技術指標：

（1）輸入電壓：三相0~150V/50Hz

（2）輸出電壓：三相075V/50Hz

（3）最大輸出電流：1A

（4）移相范圍：±180°，調節步長1°

5、微機保護裝置（包含電流電壓、阻抗保護和變壓器差動保護），當配置上位機時可實現多臺聯網通訊實驗；

6、試驗臺上既有線路模型又要有變壓器模型，可以進行常規和微機的電流電壓保護、距離保護和變壓器保護試驗，學生還可以自行設計保護接線；

7、微機保護裝置提供編程軟件及源代碼；

8、微機保護裝置留有通訊接口，可以跟上位機進行通訊。

9、該試驗設備跟微機集中控制試驗臺相配套（自主研發），可以構成一個多臺微機保護設備集中控制系統，進行聯網通訊，上位機可遠程操作現地單元設備，具有電氣控制的一些功能。

*三、能完成如下實驗內容

    主要用途為電氣工程及其自動化專業課程實驗、課程設計、畢業設計、生產實習及某些研究課題提供實驗條件?？梢詽M足《繼電保護》、《電氣工程》、《自動裝置》、《工廠供配電》、《電力工程》等多門專業課程的實驗教學的需要。

1、繼電器特性實驗

（1）電磁型電流繼電器實驗：動作電流和返回電流的測試，動作時間的測試。

（2）電磁型電壓繼電器實驗：動作電壓和返回電壓的測試；動作時間的測試。

（3）時間繼電器特性實驗：動作時間測試

（4）信號繼電器實驗

（5）負序電壓繼電器實驗

（6）中間繼電器實驗：動作時間的

（7）整流型方向阻抗繼電器特性實驗

（8）功率方向繼電器

（9）差動繼電器

2、繼電保護實驗及綜合實驗：

（1）6-10KV線路過電流保護實驗；

（2）低電壓起動過電流保護及過負荷保護實驗；

（3）復合電壓起動過電流保護實驗；

（4）電壓閉鎖電流速斷保護實驗；

（5）電流閉鎖電壓速斷保護實驗；

（6）單側電源輻射式輸電線路三段式電流保護實驗。

3、電氣二次控制回路實驗

（1）具有燈光和音響監視的斷路器控制回路實驗；

（2）閃光繼電器構成的閃光裝置實驗；

（3）裝設跳躍閉鎖繼電器的斷路器控制回路實驗；

（4）重復動手手動復歸中央音響信號裝置實驗；

（5）重復動作自動復歸中央音響信號裝置實驗；

（6）方向距離保護及二次控制回路實驗；

4、自動裝置實驗

（1）自動重合閘前加速保護實驗；

（2）自動重合閘后加速保護實驗；

5、微機線路保護實驗、綜合實驗

（1）具有常規線路保護和微機保護兩種功能；

（2）模擬系統短路運行方式實驗；

（3）模擬系統短路保護動作情況實驗；

（4）保護裝置的動作電流檢驗及整定繼電器動作電流實驗；

（5）保護裝置的動作電壓檢驗及整定繼電器動作電壓實驗；

（6）保護裝置的動作時間檢驗及整定繼電器動作時間實驗；

（7）電磁式電流保護配合動作實驗；

（8）電流速斷保護靈敏度檢查實驗；

（9）低電壓閉鎖速斷保護靈敏度檢查實驗；

（10）微機線路保護的多項實驗；

（11）最大、正常、最小運行方式對保護靈敏度影響實驗；

（12）模擬系統最大、最小、正常運行方式實驗‘

（13）帶時限電流速斷保護；

（14）過流保護；

（15）過負荷保護；

（16）低電壓閉鎖速斷保護靈敏度檢查實驗；

（17）常規電磁式保護與微機保護動作比較實驗；

（18）配有上層監控系統時，可以實現，遠方送整定值，遠方操作開關跳、合閘實驗；

（19）過流保護與三相自動重合閘裝置綜合實驗；

（20）低電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（21）復合電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（22）電壓閉鎖電流速斷保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（23）過電壓保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（24）三段式電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（25）過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（26）低電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（27）復合電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（28）電流閉鎖電壓速斷保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗

（29）過電壓保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗與考核；

（30）三段式電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗與考核。

6、繼電保護與自動裝置綜合實驗

（1）啟動過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（2）過電流保護與三相自動重合閘裝置綜合實驗；

（3）復合電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（4）電流閉鎖電壓速斷保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（5）電壓保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（6）三段式電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（7）三段式電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（8）低電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（9）過流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；、

（10）電流閉鎖電壓速斷保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（11）過電壓保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（12）復合電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

7、微機/常規變壓器保護實驗

（1）學習變壓器保護中CT的接線方式；

（2）模擬變壓器正常運行方式實驗；

（3）模擬變壓器短路實驗；

（4）微機保護的動作參數整定實驗；

（5）變壓器差動保護中電流互感器接線正確性實驗；

（6）模擬變壓器內部故障實驗；

（7）模擬變壓器外部故障實驗；

（8）模擬變壓器差動保護實驗；

（9）改變制動特性據點，對差動保護動作影響實驗。

8、微機阻抗保護實驗

（1）整定阻抗保護動作值實驗；

（2）運行方式變化對阻抗保護影響的實驗；

（3）三段式保護動作配合實驗；

（4）重合閘實驗。

9、多臺裝置聯網及通訊實驗

有多臺微機線路保護設備，并配有上層監控系統及上位機時，還可以實現：

（1）遠方送整定值，遠方操作開關跳、合閘實驗；

（2）上位機動態顯示主結線、潮流，并打印有關定值潮流等。

10、讓師生參與自主編程

（1）可以用用戶自己編寫的子程序代替原程序中的相關子程序；（初級用戶）

（2）可在原程序中加入用戶自己編寫的子程序；（中級用戶）

（3）可完全使用用戶編寫的子程序代替原程序。（高級用戶）

提供跟設備要求相配套的實驗指導書。