TWB-DLK2型電力系統多機電力監控

一、概述

電力系統微機監控實驗系統由實驗操作臺、無窮大系統等三大部分組成。多機電力網綜合實驗系統的研制，更新與加強了專業實驗內容，改進了實驗方法與手段，創建了一套能進行專業課程和綜合研究實驗裝置，建立一個開放式、研究性、綜合性的專業實驗現代教學體系，提高專業實驗的教學質量和水平，更有利于培養學生綜合分析問題和解決問題的能力。本實驗平臺能反映現代電能的發、輸、變、配、用的全過程，充分體現現代電力系統高度自動化、信息化、數字化的特點，實現電力系統的監測、控制、監視、保護、調度的自動化。

二、產品的主要技術特點

1、結構合理性

整個結構設計既符合人的視覺習慣，又較好地模擬了工業現場，完全符合教科書的要求，布局清晰、美觀，實驗時接線方便，同時還減少了教師實驗的工作量。

2、技術先進性

整個平臺各種控制器及每條輸電線路和負荷都配有數據采集裝置，并且可以通過現場總線與計算機通訊，可支持15臺客服機（從站）訪問管理服務器（主站）。計算機可以對觀察點的電壓、電流等信號進行數據采集、控制和波形分析?？梢栽谟嬎銠C軟件當中實時顯示電力系統的運行狀況，以及各開關的動作情況，實驗過程中的各種波形具有數據存儲功能。整個系統采用環行網絡結構，可以改變電力網潮流的分布。具有能改變網絡結構和系統聯絡阻抗等功能。

3、資源共享性

用戶可以共享監控權，客戶機（從站）15臺，具體體現在以下幾個方面，可以同步顯示各發電廠的運行狀態，同步顯示各開關站的電量參數，多機監視各斷路器的位置，保護動作出口狀態，存儲和打印電力網絡的電量參數，同步監視電力網絡的潮流分布，進行復雜電力系統的潮流計算，保存歷史數據、繪制歷史曲線、還具有遙控、遙測、遙信、遙調四遙功能。

三、技術指標

1、輸入電源：三相 380V±5% 50Hz；

2、工作環境：溫度-10℃－＋40℃　相對濕度≤85%

海拔≤4000m；

3、裝置容量：<20kVA；

4、外形參考尺寸180cm70cm150cm

5、人身安全保護和設備安全保護功能

1）設有電流型漏電保護器和安全實驗導線雙重人身保護功能；

2）儀表帶有過量程保護功能，交直流電源具有短路保護。

3）控制屏電源由接觸器通過啟、停按鈕進行控制。

四、電力網的構成及說明

“多機電力系統監控實驗平臺”，可將5臺“電力系統自動化實驗裝置”的發電機組及其控制設備作為各個電源單元組成一個環網。電力系統一次接線圖如下圖所示。

1）G1、G2、G3、G4、G5分別模擬5個發電廠，從5臺發電機的母線引電纜分別聯接到電力網母線WB1、WB2、WB3、WB4、WB5上，模擬無窮大電源S則由市電380V經20KVA自耦調壓器接至母線WB8上，三組感性負荷分別聯至WB5、WB6母線上。而WB4經聯絡變壓器與線路中間站WB7母線相聯，整個一次系統構成一個可變結構的電力系統網。

2）此電力系統主網按500kV電壓等級來模擬，WB4母線為220KV電壓等級，每臺發電機按600MW機組來模擬，無窮大電源短路容量為6000MVA。

3）1#站、2#站相連通過雙回400kM長距離線路將功率送入無窮大系統，也可以將母連斷開分別輸送功率。在距離100KM的中間站的母線WB7經聯絡變壓器與220V母線WB4相連，4#站在輕負荷時向系統輸送功率，而當重負荷時則從系統吸收功率（當兩組大小不同的1#、2#站負荷投入時）從而改變潮流方向。

4）3#站，一方面經70kM短距離線路與2#站相連，另一方面通過母聯與5#站相連，并且設有地方負荷。5#站經200kM中距離線路與無窮大母線WB8相連。

5）此電力網是具有多個接點的環形電力網，通過投切線路，能靈活的改變接線方式，如切除XL3線路，電力網則變成了一個輔射形網絡，如切除XL6線路，則3#站要經過長距離線路向系統輸送功率，如XL3、XL6線路都斷開，則電力網變成了T型網絡等等。

6）在不改變網絡主結構前提下，通過分別改變發電機有功、無功來改變潮流的分布，可以通過投、切負荷改變電力網潮流的分布，也可以將雙回路線改為單回路線輸送來改變電力潮流的分布，還可以調整無窮大母線電壓來改變電力網潮流的分布。

7）在不同的網路結構前提下，針對XL2線路的三相故障，可進行故障分析實驗，此時當線路故障時其兩端的線路開關QF3、QF6調開。

五、主電氣設備的設計參數

同步發電機

三相交流同步發電機容量: 3kVA；

定子額定電壓：400V±5%；

定子額定電流：5.4A±5%；

功率因數：0.8；

發電機額定轉速： 1500r/min。

六、實驗操作臺和無窮大系統

1）實驗操作臺是由輸電線路單元、聯絡變壓器和負荷單元、儀表測量單元、過流警告單元以及短路故障模擬單元組成。

2）無窮大系統由20kVA的自耦調壓器構成，通過調整自耦調壓器電壓可以改變無窮大母線電壓。

3）電源開關的操作

實驗操作臺的“操作面板”上有模擬接線圖。操作按鈕以及指示燈和多功能電量表。

4）無窮大系統的操作

在本試驗系統中是將交流380V市電經20KVA自耦調壓器，通過監控臺輸電線路與試驗用的同步發電機構成“一機——無窮大”或“多機無窮大（本臺可接5機）——無窮大”的電力系統。

七、微機監控系統

1、監控系統的說明

1）微機監控實驗臺對電力網的6條輸電線路，1臺聯絡變壓器、3組負荷全部采用了微機型的多功能儀表?？梢袁F地顯示各支路的所有電器量。并能與上位機通訊，并具有超限告警功能。

2）多機電力系統網綜合實驗系統中的計算機監控系統是多目標、多參數、多功能的實時系統。為了使監控系統具有良好的開放性，并考慮實驗系統的具體情況，采用了分層分布式系統配置。

3）上位機和現地控制單元（LCU）之間采用TCP/IP局域網通訊網絡結構，并且通過RS-485通訊網絡與各開關站的智能儀表、控制執行單元（PLC）相連，可通過局域網與遠方調度通訊。

4）各電站的LCU采用具有監控功能的微機勵磁系統對機組完成現地監控，各開關站的電量監測采用具有數據處理功能的智能儀表對線路、負荷完成現地監測，并通過高可靠性的PLC對開關進行監控和負荷調節，且具有過載報警功能。

2、監控軟件需求

1）監控軟件中可以顯示六條線路、三組負荷一組聯絡變壓器和四臺發電機的狀態和電壓、電流等基本電量，可以對各組開關進行跳合閘控制；可以進行發電機的增、減速控制及其歷磁等控制；還可以保存各種試驗數據、打印數據表格合潮流分布圖等。

2）可以在該軟件界面下完成“電力系統自動化”、“電力系統分析基礎”、“電力穩態分析”等多方面教學實驗。

3）這個軟件要求包括實驗界面和后臺程序兩部分。后臺程序處理各儀表的數據通信和數字量的輸入輸出。實驗的操作和控制在實驗界面上完成。

4）整個界面的布局和實際的實驗裝置的布局結構是一致的。

5）主功能菜單

可選擇進入不同功能項

6）各電廠功率分配

計算機通過儀表將數據進行實時采集，直觀的反映在柱狀圖上。并可選擇性保存數據。

7）網絡狀態的檢測及控制

計算機通過PLC了解到各繼電器的開關狀態的同時，可對各電網進行并網開網的設置。

8）實時數據的測量與歷史數據的讀取對電網中各儀表的數據進行讀取，并生成報警記錄和和控制記錄。