中人ZRDL-ZHB電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技能實(shí)驗(yàn)裝置

電力系統(tǒng)自動(dòng)化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)自動(dòng)化程度很高的多功能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可單獨(dú)使用開出多門電氣工程專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，多套培訓(xùn)系統(tǒng)還可組成復(fù)雜電力網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)，并由電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)綜合監(jiān)控。

設(shè)備入口均設(shè)有漏電保護(hù)器。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制電源（包括繼電器輔助電壓）均采用安全電壓以內(nèi)的直流24V電源。實(shí)驗(yàn)信號(hào)要求按照電力系統(tǒng)二次標(biāo)準(zhǔn)輸出，且嚴(yán)格控制輸出功率，杜絕觸電隱患。

1、發(fā)電機(jī)組控制屏

發(fā)電機(jī)組控制屏與發(fā)電機(jī)組相連，完成發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、調(diào)速及系統(tǒng)并列功能，為發(fā)電廠自動(dòng)化提供條件。

發(fā)電機(jī)組控制屏由測量儀表單元、調(diào)速系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、準(zhǔn)同期裝置、一次接線圖、三相模擬斷路器、互感器、勵(lì)磁整流模塊、調(diào)速整流模塊等組成。

測量儀表單元：包含直流電壓表、直流電流表各2只，分別指示原動(dòng)機(jī)電樞電壓和電流、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和電流；交流電壓表2只，分別指示機(jī)端電壓和系統(tǒng)電壓；頻率表兩只，分別指示機(jī)端頻率和系統(tǒng)頻率；三相有功功率表1只，三相無功功率表1只，分別指示發(fā)電機(jī)組有功和無功負(fù)載。

設(shè)備運(yùn)行參數(shù)：

設(shè)備工作電壓為AC380V、50Hz。進(jìn)線為三相五線制。

設(shè)備允許工作環(huán)境溫度至少在-10℃－+40℃范圍內(nèi)。

設(shè)備允許環(huán)境相對濕度不低于85％（25℃）。

設(shè)備整機(jī)容量低于10kVA，電流小于20A。

2、電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（實(shí)驗(yàn)臺(tái)）

電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供了一個(gè)典型的電力系統(tǒng)運(yùn)行一次主系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)臺(tái)由模擬一次主系統(tǒng)、多功能微機(jī)保護(hù)裝置、短路設(shè)置模塊、指示儀表等構(gòu)成。

設(shè)備運(yùn)行參數(shù)：

設(shè)備工作電壓為AC380V、50Hz。進(jìn)線為三相五線制。

設(shè)備允許工作環(huán)境溫度至少在-10℃－+40℃范圍內(nèi)。

設(shè)備允許環(huán)境相對濕度不低于85％（25℃）。

設(shè)備整機(jī)容量低于10kVA，電流小于20A。。

3、準(zhǔn)同期裝置

①、微機(jī)型同期裝置：

a. 測量系統(tǒng)頻率、機(jī)端電壓、系統(tǒng)電壓精度優(yōu)于0.5%。

b. 全自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘。

c. 半自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘；斷路器合閘時(shí)間測定。

d. 采用800*480彩色觸摸屏顯示，信息輸入方便，相比使用按鍵形式輸入信息更易操作，可同屏顯示發(fā)電機(jī)端和系統(tǒng)側(cè)的電壓、頻率、相角。

e. 可圖形化顯示發(fā)電機(jī)組電壓、系統(tǒng)電壓旋轉(zhuǎn)向量。

f. 記錄合閘時(shí)的前后所有電氣參數(shù)（電壓、電流、頻率、相角等），做實(shí)驗(yàn)分析用。

g. 記錄合閘前后10周波的機(jī)端、系統(tǒng)的電壓電流波形，并能在顯示屏上顯示。

h. 裝置具有網(wǎng)線接口，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信，可將以上測量參數(shù)上傳計(jì)算機(jī)顯示，及下載裝置的各種參數(shù)。

②、三相模擬斷路器：用三相交流接觸器模擬實(shí)現(xiàn)。

③、模擬變壓器：模擬升壓變壓器，干式變壓器，400V/400V，3kVA。

4、勵(lì)磁系統(tǒng)

①、微機(jī)型勵(lì)磁裝置：

a. 他勵(lì)方式。

b. 具有恒機(jī)端電壓、恒勵(lì)磁電流、恒可控硅觸發(fā)角等控制方式。

c. 具有過勵(lì)限制、低勵(lì)限制、V/F限制、定子電流限制等勵(lì)磁限制功能。

d. 具有PT斷線保護(hù)、空載過壓保護(hù)和低頻保護(hù)等功能。

e. 采用800*480彩色觸摸屏顯示，信息輸入方便，相比使用按鍵形式輸入信息更易操作，可動(dòng)態(tài)顯示勵(lì)磁電壓、電流波形。

f. 同屏顯示發(fā)電機(jī)的頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流。

g. 記錄機(jī)組失穩(wěn)時(shí)的所有參數(shù)（頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流），作為實(shí)驗(yàn)分析用。

h. 裝置具有網(wǎng)線接口，可與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信，可將以上測量參數(shù)上傳計(jì)算機(jī)顯示，計(jì)算機(jī)可通過通信可遙調(diào)機(jī)組，及下載裝置參數(shù)定值。

i. 電壓調(diào)節(jié)范圍：20%~120%（單機(jī)），20%~ 130%（單機(jī)試驗(yàn)），85%~120%（并網(wǎng)）。

j. 發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)精度：≤±0.5%。

k. 起勵(lì)超調(diào)≤10%，甩負(fù)荷超調(diào)≤15%。

l. 調(diào)差率±15%可調(diào)。

M．具有一鍵起勵(lì)功能

②、勵(lì)磁變壓器。三相變壓器，原邊2組觸頭，輸出端2組觸頭。大于等于0.8kVA。

③、勵(lì)磁整流模塊：受自動(dòng)勵(lì)磁裝置控制輸出發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓。

（1）最大輸出電流：≥30A

（2）額定工作電壓：380V

（3）控制電源電壓：12V直流

（4）控制信號(hào)：0~10V

④、電壓互感器：用來采集發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓。

變比為380V/100V。

⑤、電流互感器：用來采集發(fā)電機(jī)電流。

變比為10A/5A。

5、調(diào)速系統(tǒng)

①、微機(jī)型調(diào)速裝置：

a. 測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速精度：≤0.2% 。

b. 測量系統(tǒng)功角精度：≤1° 。

c. 可進(jìn)行微機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)和手動(dòng)調(diào)節(jié)。

d. 具有一鍵起機(jī)功能。

e.采用800*480彩色觸摸屏顯示，信息輸入方便，相比使用按鍵形式輸入信息更易操作。

f. 裝置具有網(wǎng)線接口，可上傳測量結(jié)果至PC機(jī)，并可通過PC機(jī)通信調(diào)速。

②、調(diào)速變壓器。三相380、400/190、210， 原邊2組觸頭，輸出端2組觸頭；容量：≥3KVA 。

③、調(diào)速整流模塊：受自動(dòng)調(diào)速裝置控制輸出電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流。

（1）最大輸出電流：≥30A

（2）額定工作電壓：380V

（3）控制電源電壓：12V直流

（4）控制信號(hào)：0~10V

④、光電編碼器：采用光電式旋轉(zhuǎn)編碼器，通過光電轉(zhuǎn)換，將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。

6、多功能微機(jī)保護(hù)裝置

多功能微機(jī)保護(hù)裝置既可用于各種繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)，也可在電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中作為線路保護(hù)裝置使用。

在本系統(tǒng)中，多功能微機(jī)保護(hù)配置線路保護(hù)功能。

機(jī)箱結(jié)構(gòu)尺寸：210mm×250mm×178mm（4U機(jī)箱）。

正常工作溫度：0～40?。

貯存及運(yùn)輸：  -25～70?。

直流電源：交流電壓輸入：220V，允許偏差：+7%，-10%

   直流輸出：5V/3A;+12V/0.5A;-12V/0.5A;24V/0.5A

頻率：50Hz

過載能力：電流回路：2倍額定電流，連續(xù)工作

  10倍額定電流，允許10S

  40倍額定電流，允許1S

   電壓回路：1.5倍額定電壓，連續(xù)工作

功耗：交流電流：<1VA/相（In=3A）

 <0.5VA/相（In=0.5A）

線路保護(hù)裝置具有電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、反時(shí)限電流保護(hù)、零序電壓保護(hù)、重合閘、過負(fù)荷等功能。

采用800*480彩色觸摸屏顯示，信息輸入方便，相比使用按鍵形式輸入信息更易操作，可同屏顯示電壓、電流、頻率、相角、開關(guān)位置、告警信息、動(dòng)作信息等?？蓤D形化顯示開關(guān)位置。

7、發(fā)電機(jī)組

（1）、三相同步發(fā)電機(jī)：SN=2.2KVA, VN=400V

（2）、直流電動(dòng)機(jī)：PN=2.5KW,  VN=220V，IN=13.6A，nN=1500rpm

（3）、測速裝置采用光電編碼器。

（4）、調(diào)速裝置測量功角

（5）、勵(lì)磁方式：它勵(lì)

（6）、機(jī)組同軸聯(lián)接，機(jī)座部分配萬向輪，既可方便移動(dòng),使用時(shí)也可固定。

8、調(diào)壓器

 調(diào)壓器接線端子為內(nèi)置

380V 9kVA三相自藕式調(diào)壓器

 全方位刻度盤，刻度清晰，方便操作

 輸出電壓0-430V可調(diào)

 輸入電壓380V±10%

 額定輸出電流20A

 絕緣等級(jí)A級(jí)

9、負(fù)載

負(fù)載置于臺(tái)體內(nèi)

負(fù)載檔位分為0.3kW、0.6kW、0.9kW

負(fù)載大小可通過開關(guān)投退減少或增加

采用通用功耗元件，使用壽命長，維護(hù)簡便     

四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

（一）發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

1. 原動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)

2. 調(diào)速裝置操作

3. 調(diào)速裝置及原動(dòng)機(jī)控制

（二）同步發(fā)電機(jī)組機(jī)電實(shí)驗(yàn)

1. 發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

2. 同步發(fā)電機(jī)空載實(shí)驗(yàn)和短路實(shí)驗(yàn)

3. 同步發(fā)電機(jī)V形曲線測定實(shí)驗(yàn)

4. 同步發(fā)電機(jī)外特性實(shí)驗(yàn)

（三）準(zhǔn)同期并列運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

1. 微機(jī)準(zhǔn)同期裝置基本操作

1. 自動(dòng)準(zhǔn)同期條件測試實(shí)驗(yàn)

2. 壓差、頻差整定實(shí)驗(yàn)

4. 導(dǎo)前時(shí)間整定及測量實(shí)驗(yàn)

5. 手動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

6. 半自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

7. 自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

（四）發(fā)電機(jī)組起勵(lì)實(shí)驗(yàn)

1. 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制

2. 微機(jī)勵(lì)磁裝置基本操作

（五） 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制實(shí)驗(yàn)

1. 不同α角（控制角）對應(yīng)的勵(lì)磁電壓實(shí)驗(yàn)

2. 典型方式下的同步發(fā)電機(jī)起勵(lì)、并列實(shí)驗(yàn)

3. 伏/赫限制實(shí)驗(yàn)

4. 欠勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)

5. 同步發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)實(shí)驗(yàn)

6. 定子電流限制實(shí)驗(yàn)

7. 調(diào)差特性測試實(shí)驗(yàn)

8. 過勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)

9. 強(qiáng)勵(lì)實(shí)驗(yàn)

10. 滅磁實(shí)驗(yàn)

11. 控制方式及其相互切換

（六）功率特性和功率極限測定實(shí)驗(yàn)

1. 無勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，功率特性和功率極限的測定實(shí)驗(yàn)

2. 手動(dòng)進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，功率特性和功率極限的測定實(shí)驗(yàn)

3. 自動(dòng)進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，功率特性和功率極限的測定實(shí)驗(yàn)

（七） 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

1. 短路類型對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)

2. 故障切除時(shí)間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響實(shí)驗(yàn)

3. 有無強(qiáng)勵(lì)對暫態(tài)穩(wěn)定性影響試驗(yàn)

（八）單機(jī)-無窮大系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方式

1. 單回路穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行

2. 雙回路和單回路的穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行比較

3. 單回路穩(wěn)態(tài)非全相運(yùn)行

（九） 單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)

1. 獨(dú)立系統(tǒng)的特性實(shí)驗(yàn)

2. 投、切不同負(fù)荷的實(shí)驗(yàn)

（十）電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

1. 發(fā)電機(jī)啟動(dòng)和調(diào)整實(shí)驗(yàn)

2. 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)

3. 電力系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)整實(shí)驗(yàn)

（十一）電氣工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新科研平臺(tái)

可用于進(jìn)行發(fā)電廠電氣、電力網(wǎng)、繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)，方便地檢驗(yàn)課程設(shè)計(jì)成果。系統(tǒng)通信協(xié)議開放，可作為保護(hù)、測控、變電站綜合自動(dòng)化等相關(guān)方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新科研平臺(tái)。

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