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電力系統(tǒng)自動化創(chuàng)新實驗臺,電力自動化及繼電保護實驗裝置

電力系統(tǒng)自動化創(chuàng)新實驗臺是一個自動化程度很高的多功能實驗平臺，可單獨使用開出多門電氣工程專業(yè)課程的教學(xué)實驗，多套培訓(xùn)系統(tǒng)還可組成復(fù)雜電力網(wǎng)系統(tǒng)進行綜合實驗、實訓(xùn)，并由電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)電力網(wǎng)綜合監(jiān)控。

設(shè)備入口均設(shè)有漏電保護器。

整個實驗系統(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。實驗信號要求按照電力系統(tǒng)二次標準輸出，且嚴格控制輸出功率，杜絕觸電隱患。

1、發(fā)電機組控制屏

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

發(fā)電機組控制屏由測量儀表單元、調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、準同期裝置、一次接線圖、三相模擬斷路器、互感器、勵磁整流模塊、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，分別指示原動機電樞電壓和電流、發(fā)電機勵磁電壓和電流；交流電壓表2只，分別指示機端電壓和系統(tǒng)電壓；頻率表兩只，分別指示機端頻率和系統(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)電機組有功和無功負載。

設(shè)備運行參數(shù)：

設(shè)備工作電壓為AC380V、50Hz。進線為三相五線制。

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)備整機容量低于10kVA，電流小于20A。

2、電力系統(tǒng)綜合自動化實驗系統(tǒng)（實驗臺）

電力系統(tǒng)綜合自動化實驗系統(tǒng)實驗臺提供了一個典型的電力系統(tǒng)運行一次主系統(tǒng)。

實驗臺由模擬一次主系統(tǒng)、多功能微機保護裝置、短路設(shè)置模塊、指示儀表等構(gòu)成。

設(shè)備運行參數(shù)：

設(shè)備工作電壓為AC380V、50Hz。進線為三相五線制。

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)備整機容量低于10kVA，電流小于20A。。

3、準同期裝置

①、微機型同期裝置：

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

b. 全自動準同期合閘。

c. 半自動準同期合閘；斷路器合閘時間測定。

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)電機組電壓、系統(tǒng)電壓旋轉(zhuǎn)向量。

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

g. 記錄合閘前后10周波的機端、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，與計算機聯(lián)網(wǎng)通信，可將以上測量參數(shù)上傳計算機顯示，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、勵磁系統(tǒng)

①、微機型勵磁裝置：

a. 他勵方式。

b. 具有恒機端電壓、恒勵磁電流、恒可控硅觸發(fā)角等控制方式。

c. 具有過勵限制、低勵限制、V/F限制、定子電流限制等勵磁限制功能。

d. 具有PT斷線保護、空載過壓保護和低頻保護等功能。

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，可動態(tài)顯示勵磁電壓、電流波形。

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

g. 記錄機組失穩(wěn)時的所有參數(shù)（頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率、勵磁電壓、勵磁電流），作為實驗分析用。

h. 裝置具有網(wǎng)線接口，可與計算機聯(lián)網(wǎng)通信，可將以上測量參數(shù)上傳計算機顯示，計算機可通過通信可遙調(diào)機組，及下載裝置參數(shù)定值。

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

j. 發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)精度：≤±0.5%。

k. 起勵超調(diào)≤10%，甩負荷超調(diào)≤15%。

l. 調(diào)差率±15%可調(diào)。

M．具有一鍵起勵功能

②、勵磁變壓器。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、勵磁整流模塊：受自動勵磁裝置控制輸出發(fā)電機勵磁電壓。

（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：0~10V

④、電壓互感器：用來采集發(fā)電機機端電壓。

變比為380V/100V。

⑤、電流互感器：用來采集發(fā)電機電流。

變比為10A/5A。

5、調(diào)速系統(tǒng)

①、微機型調(diào)速裝置：

a. 測量發(fā)電機轉(zhuǎn)速精度：≤0.2% 。

b. 測量系統(tǒng)功角精度：≤1° 。

c. 可進行微機自動調(diào)節(jié)和手動調(diào)節(jié)。

d. 具有一鍵起機功能。

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，并可通過PC機通信調(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：受自動調(diào)速裝置控制輸出電動機驅(qū)動電流。

（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：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、多功能微機保護裝置

多功能微機保護裝置既可用于各種繼電保護實驗，也可在電力系統(tǒng)實驗中作為線路保護裝置使用。

在本系統(tǒng)中，多功能微機保護配置線路保護功能。

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

正常工作溫度：0～40?。

貯存及運輸：  -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）

線路保護裝置具有電流速斷保護、限時電流速斷保護、過電流保護、反時限電流保護、零序電壓保護、重合閘、過負荷等功能。

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、動作信息等?？蓤D形化顯示開關(guān)位置。

7、發(fā)電機組

（1）、三相同步發(fā)電機：SN=2.2KVA, VN=400V

（2）、直流電動機：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）、勵磁方式：它勵

（6）、機組同軸聯(lián)接，機座部分配萬向輪，既可方便移動,使用時也可固定。

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A級

9、負載

負載置于臺體內(nèi)

負載檔位分為0.3kW、0.6kW、0.9kW

負載大小可通過開關(guān)投退減少或增加

采用通用功耗元件，使用壽命長，維護簡便     

實驗項目

（一）常規(guī)繼電器實驗

常規(guī)電流繼電器特性實驗

常規(guī)電壓繼電器特性實驗

常規(guī)功率方向繼電器特性實驗

常規(guī)差動繼電器特性實驗

常規(guī)阻抗繼電器特性實驗

時間繼電器實驗

中間繼電器實驗

常規(guī)電流速斷保護實驗

常規(guī)電流電壓連鎖速斷保護實驗

信號繼電器實驗

負序電壓繼電器實驗

復(fù)合電壓啟動過電流保護實驗

過電壓保護實驗

三相一次重合閘裝置實驗

自動重合閘前加速保護實驗

自動重合閘后加速保護實驗

單側(cè)電源輻射式輸電線路三段式電流保護實驗

過流保護與三相自動重合閘裝置綜合實驗與考核

（二）發(fā)電廠電氣實驗

沖擊繼電器實驗

重復(fù)動作手動復(fù)歸中央信號裝置實驗

重復(fù)動作自動復(fù)歸中央音響信號裝置實驗

具有燈光監(jiān)視的斷路器控制回路實驗

具有燈光和音響監(jiān)視的斷路器控制回路實驗

閃光繼電器構(gòu)成的閃光裝置實驗

裝設(shè)跳躍閉鎖繼電器的斷路器控制回路實驗

（三） 微機保護實驗

1. 數(shù)字式繼電器特性實驗

數(shù)字式電流繼電器特性實驗

數(shù)字式電壓繼電器特性實驗

數(shù)字式功率方向繼電器特性實驗

數(shù)字式差動繼電器特性實驗

數(shù)字式阻抗繼電器特性實驗  

數(shù)字式反時限電器特性實驗  

2. 10kV-35kV微機保護綜合實驗

最大、最小運行方式下三段電流保護實驗
10kV線路過電流保護實驗
35kV線路電流電壓聯(lián)鎖速斷保護實驗
雙電源供電方向性過電流保護實驗
反時限電流保護實驗
過電流保護與自動重合閘前加速保護實驗
過電流保護與自動重合閘后加速保護實驗
零序電壓保護實驗

低頻減載

3. 110kV微機保護綜合實驗

110kV線路方向圓相間距離保護實驗
110kV線路方向圓接地距離保護實驗
三段式距離保護實驗
零序電流保護實驗
零序方向保護實驗
零序電壓閉鎖實驗
距離保護與自動重合閘實驗
零序電流保護與自動重合閘實驗

4、變壓器保護綜合實驗

變壓器電流速斷保護實驗
變壓器差動速斷保護實驗
變壓器比率制動差動保護實驗
變壓器過電流保護實驗
變壓器低電壓起動過電流保護實驗
變壓器復(fù)合電壓起動過電流保護實驗
變壓器過負荷保護實驗

模擬重瓦斯告警、跳閘實驗

模擬輕瓦斯告警實驗

模擬超溫告警、跳閘實驗

模擬過溫告警實驗

5、電容器保護綜合實驗

電容器限時電流速斷保護實驗
電容器過電流保護實驗
電容器過電壓保護實驗
電容器母線失壓保護實驗

6、電動機保護綜合實驗

電動機過電流保護實驗
電動機不平衡保護實驗
電動機接地保護實驗
電動機堵轉(zhuǎn)保護實驗
電動機起動時間過長保護實驗
電動機低電壓保護實驗
電動機過熱保護實驗

7、發(fā)電機差動保護實驗

發(fā)電機差動速斷保護實驗

發(fā)電機比率制動差動保護實驗

發(fā)電機模擬超溫保護實驗

發(fā)電機模擬過溫保護實驗

8、發(fā)電機后備保護實驗

發(fā)電機過電流保護實驗

發(fā)電機低電壓閉鎖過電流保護實驗

發(fā)電機復(fù)合電壓閉鎖過電流保護實驗

發(fā)電機過電壓保護實驗

發(fā)電機零序過壓保護實驗

發(fā)電機負序過壓保護實驗

發(fā)電機低電壓保護實驗

發(fā)電機過負荷保護實驗

發(fā)電機模擬超溫保護實驗

發(fā)電機模擬過溫告警實驗

（四）電力系統(tǒng)分析課程實驗

電力系統(tǒng)電氣主接線圖的設(shè)計與組態(tài)

開式電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計算

環(huán)網(wǎng)的潮流計算

電力網(wǎng)的電壓和功率分布

電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算

電力系統(tǒng)三相短路的分析計算

電力系統(tǒng)潮流分析實驗

電力系統(tǒng)短路計算實驗