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電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺

LG-DLN02型電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺

電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺

一、技術(shù)性能：

1.系統(tǒng)分別由2臺實(shí)際運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組模擬，配套的2套電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺中的控制部分可分別對發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)就地控制，各發(fā)電機(jī)組的主回路分別接至系統(tǒng)模擬電網(wǎng)，并與無窮大系統(tǒng)聯(lián)接。電網(wǎng)上聯(lián)接有可調(diào)負(fù)荷，負(fù)荷類別有："純電阻性負(fù)荷"，"感性負(fù)荷"和"純電感性負(fù)荷"。根據(jù)發(fā)電機(jī)廠的個數(shù)和輸電線路的不同，用戶可靈活調(diào)整電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

二、系統(tǒng)組成：

系統(tǒng)采用兩種控制方式，一種采用工業(yè)現(xiàn)場的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能；另一種采用PC機(jī)配采集卡實(shí)現(xiàn)功能，包括信號轉(zhuǎn)換裝置，多通道數(shù)據(jù)采集卡及相應(yīng)的切換開關(guān)。

（一）采用工業(yè)現(xiàn)場的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能：

系統(tǒng)包括：發(fā)電機(jī)組、實(shí)驗(yàn)操作臺、實(shí)驗(yàn)控制屏、無窮大系統(tǒng)、三相可調(diào)負(fù)載箱。系統(tǒng)仿工業(yè)化現(xiàn)場設(shè)計(jì)，一次線路需與自動控制部分分開設(shè)計(jì)。

1.發(fā)電機(jī)組:

由三相同步發(fā)電機(jī)、直流電動機(jī)、測速裝置和功角指示器組成。采用直流電動機(jī)模擬汽輪機(jī)，所有配件均固定在可移動的推車上，方便學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。具體參數(shù)如下：

（1）三相同步發(fā)電機(jī)：SN=2.5KVA, VN=400V，nN=1500rpm

（2）直流電動機(jī)：PN=3KW, VN=440V，IN=8.6A，nN=1500rpm

（3）測速裝置采用1024點(diǎn)光電編碼器。

（4）功角指示器采用特制頻閃燈、標(biāo)刻度圓盤和指針構(gòu)成。

2.實(shí)驗(yàn)操作臺:

實(shí)驗(yàn)操作臺由輸電線路單元、測量儀表單元、微機(jī)線路保護(hù)測控裝置和合閘時間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時間設(shè)置等構(gòu)成。

（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(shè)置有中間開關(guān)站，可以構(gòu)成四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗。

（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(shù)表1只和同期表1只。

（3）微機(jī)線路保護(hù)測控裝置（工業(yè)級，液晶顯示，中文菜單操作）：適用于110KV及以下系統(tǒng)饋電線路的保護(hù)、測量及控制。具體要求如下：三段式相間過流保護(hù)：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(hù)：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(dú)立的加速保護(hù)：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(fù)荷保護(hù)；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(yīng)線路側(cè)電壓，勿需整定電壓相別；接地選線：接地告警3U0/3I0，集中/分散選線；采集和顯示電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、頻率；4路脈沖量；16路遙信量；遙控分合、閉鎖及遠(yuǎn)方定值修改；保護(hù)投入/退出，遠(yuǎn)方定值區(qū)切換，還具有故障錄波，事件記錄功能，通信功能，可上傳測量保護(hù)及故障信息。

（4）合閘時間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時間設(shè)置：可設(shè)置并網(wǎng)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(tài)電流、電壓波形。

3.實(shí)驗(yàn)控制屏:

實(shí)驗(yàn)控制屏由儀表單元、微機(jī)調(diào)速器裝置、微機(jī)準(zhǔn)同期裝置、微機(jī)勵磁裝置、常規(guī)勵磁裝置、數(shù)字存儲示波器組成。

（1）儀表單元：直流電壓表、直流電流表各2只，分別指示原動機(jī)電樞電壓和電流、發(fā)電機(jī)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。

（2）微機(jī)調(diào)速器裝置具有如下功能：具有手動模擬調(diào)節(jié)、手動數(shù)字調(diào)節(jié)、微機(jī)自動調(diào)節(jié)、過速保護(hù)功能；具有測量、顯示機(jī)組轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)頻率功能；

（3）微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器裝置（工業(yè)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α、恒Q 四種自動調(diào)節(jié)功能；具有定子過電壓保護(hù)、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(shù)和存儲功能。

（4）微機(jī)準(zhǔn)同期裝置（工業(yè)級，液晶顯示，中文菜單操作）具有如下功能：全自動準(zhǔn)同期和半自動準(zhǔn)同期方式可選，全自動方式下具有自動調(diào)頻調(diào)壓功能，半自動時閉鎖自動調(diào)頻調(diào)壓功能；實(shí)時顯示發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)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(dǎo)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(fā)電機(jī)電壓波形、系統(tǒng)電壓波形和矩形波波形等。．

（5）常規(guī)勵磁裝置具有如下功能：采用PI調(diào)節(jié),具有恒UF功能，恒壓精度為0.5%Ued；面板上設(shè)置有觀測波形的測試孔；具有*小，*大勵磁電流值的限制；能適應(yīng)多種反饋及保護(hù)信號的輸入。

（6）數(shù)字存儲示波器：帶寬≧60MHz,實(shí)時采樣率≥2GS/s，含8通道邏輯儀，數(shù)模信號同時進(jìn)行分析。

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

5.三相可調(diào)負(fù)載箱

（1）采用柜式結(jié)構(gòu)，配有腳輪可移動。包括阻性負(fù)載和感性負(fù)載。

（2）阻性負(fù)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(guān)投切可調(diào)節(jié)阻性負(fù)載的大小。

（3）感性負(fù)載由三個200mH的電感和自耦調(diào)壓器構(gòu)成感性負(fù)載，通過開關(guān)投切可調(diào)節(jié)感性負(fù)載的大小。

（二）采用PC機(jī)配采集卡實(shí)現(xiàn)功能

1.信號轉(zhuǎn)換裝置硬件資源如下：

（1） 13路模擬量輸入；

（2） 1路模擬量輸出；

（3） 17路開關(guān)量輸入；

（4） 24路開關(guān)量輸出。

2.多通道數(shù)據(jù)采集卡采用NI 6229采集卡，采樣速率250ks/s,16路差分輸入，6位數(shù)據(jù)采樣，4路模擬量輸出，48路開關(guān)量。

三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

1.原動機(jī)的起動與運(yùn)轉(zhuǎn)

（1）調(diào)速裝置操作原理實(shí)驗(yàn)

（2）調(diào)速裝置及原動機(jī)控制運(yùn)轉(zhuǎn)

2.發(fā)電機(jī)機(jī)電特性實(shí)驗(yàn)

（1）發(fā)電機(jī)的空載特性曲線測試

（2）發(fā)電機(jī)的短路特性曲線測試

（3）發(fā)電機(jī)的負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)

（4）同步發(fā)電機(jī)直軸參數(shù)的離線測定

（5）同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的在線測定

（6）同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)安全運(yùn)行極限的測定

3.同步發(fā)電機(jī)勵磁控制實(shí)驗(yàn)

（1）微機(jī)勵磁裝置基本操作實(shí)驗(yàn)

（2）不同α角（控制角）勵磁電壓波形觀測實(shí)驗(yàn)

（3）同步發(fā)電機(jī)起勵實(shí)驗(yàn)

（4）控制方式及其相互切換實(shí)驗(yàn)

（5）逆變滅磁和跳滅磁開關(guān)滅磁實(shí)驗(yàn)

（6）伏赫限制實(shí)驗(yàn)

（7）欠勵限制實(shí)驗(yàn)

（8）同步發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵實(shí)驗(yàn)

（9）調(diào)差特性實(shí)驗(yàn)

（10）過勵限制實(shí)驗(yàn)

4.準(zhǔn)同期并列運(yùn)行

（1）微機(jī)準(zhǔn)同期裝置基本操作實(shí)驗(yàn)

（2）自動準(zhǔn)同期條件測試

（3）線性整步電壓形成（相敏環(huán)節(jié)）測試

（4）導(dǎo)前時間整定及測量方法

（5）壓差、頻差和相差閉鎖與整定

（6）手動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

（7）半自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

（8）自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

5.單機(jī)--無窮大系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)

（1）單回路穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

（2）雙回路和單回路的穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行比較實(shí)驗(yàn)

（3）單回路穩(wěn)態(tài)非全相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

6.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)

（3）甩負(fù)荷實(shí)驗(yàn)

7.電力系統(tǒng)功率特性（功角）和功率極限（靜態(tài)穩(wěn)定性）實(shí)驗(yàn)

（1）無調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定

（2）手動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定

（3）微機(jī)自并勵時，功率特性和功率極限的測定

（4）微機(jī)他勵時，功率特性和功率極限的測定

（5）單回路、雙回路輸送功率與功角關(guān)系實(shí)驗(yàn)

（6）提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

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

（3）有無強(qiáng)勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性影響試驗(yàn)；

（4）線路重合閘及其對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的實(shí)驗(yàn)；

（5）同步發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行和再同步實(shí)驗(yàn)

（6）提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施

9.電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

（1）發(fā)電機(jī)啟動和調(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)

10.電力系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)

（1）電力系統(tǒng)潮流計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)

（2）電力系統(tǒng)故障計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)

（3）切機(jī)、切負(fù)荷等穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)

11.電力系統(tǒng)調(diào)度自動化實(shí)驗(yàn)

（1）電力系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控

（2）電力網(wǎng)的電壓和功率分布實(shí)驗(yàn)

（3）電力系統(tǒng)有功功率調(diào)整實(shí)驗(yàn)

（4）電力系統(tǒng)無功功率調(diào)整實(shí)驗(yàn)

（5）電網(wǎng)運(yùn)行方式變化

（6）電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

（7）遙控、遙測、遙信、遙調(diào)四遙實(shí)驗(yàn)

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