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電力系統自動化創新實驗臺,電力自動化及繼電保護實驗裝置

電力系統自動化創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課程的教學實驗，多套培訓系統還可組成復雜電力網系統進行綜合實驗、實訓，并由電力自動化監控系統實現電力網綜合監控。

設備入口均設有漏電保護器。

整個實驗系統控制電源（包括繼電器輔助電壓）均采用安全電壓以內的直流24V電源。實驗信號要求按照電力系統二次標準輸出，且嚴格控制輸出功率，杜絕觸電隱患。

1、發電機組控制屏

發電機組控制屏與發電機組相連，完成發電機組的勵磁調節、調速及系統并列功能，為發電廠自動化提供條件。

發電機組控制屏由測量儀表單元、調速系統、勵磁系統、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電壓；頻率表兩只，分別指示機端頻率和系統頻率；三相有功功率表1只，三相無功功率表1只，分別指示發電機組有功和無功負載。

設備運行參數：

設備工作電壓為AC380V、50Hz。進線為三相五線制。

設備允許工作環境溫度至少在-10℃－+40℃范圍內。

設備允許環境相對濕度不低于85％（25℃）。

設備整機容量低于10kVA，電流小于20A。

2、電力系統綜合自動化實驗系統（實驗臺）

電力系統綜合自動化實驗系統實驗臺提供了一個典型的電力系統運行一次主系統。

實驗臺由模擬一次主系統、多功能微機保護裝置、短路設置模塊、指示儀表等構成。

設備運行參數：

設備工作電壓為AC380V、50Hz。進線為三相五線制。

設備允許工作環境溫度至少在-10℃－+40℃范圍內。

設備允許環境相對濕度不低于85％（25℃）。

設備整機容量低于10kVA，電流小于20A。。

3、準同期裝置

①、微機型同期裝置：

a. 測量系統頻率、機端電壓、系統電壓精度優于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，可同屏顯示發電機端和系統側的電壓、頻率、相角。

e. 可圖形化顯示發電機組電壓、系統電壓旋轉向量。

f. 記錄合閘時的前后所有電氣參數（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、系統的電壓電流波形，并能在顯示屏上顯示。

h. 裝置具有網線接口，與計算機聯網通信，可將以上測量參數上傳計算機顯示，及下載裝置的各種參數。

②、三相模擬斷路器：用三相交流接觸器模擬實現。

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

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，可動態顯示勵磁電壓、電流波形。

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

g. 記錄機組失穩時的所有參數（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. 裝置具有網線接口，可與計算機聯網通信，可將以上測量參數上傳計算機顯示，計算機可通過通信可遙調機組，及下載裝置參數定值。

i. 電壓調節范圍：20%~120%（單機），20%~ 130%（單機試驗），85%~120%（并網）。

j. 發電機電壓調節精度：≤±0.5%。

k. 起勵超調≤10%，甩負荷超調≤15%。

l. 調差率±15%可調。

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：用來采集發電機機端電壓。

變比為380V/100V。

⑤、電流互感器：用來采集發電機電流。

變比為10A/5A。

5、調速系統

①、微機型調速裝置：

a. 測量發電機轉速精度：≤0.2% 。

b. 測量系統功角精度：≤1° 。

c. 可進行微機自動調節和手動調節。

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. 裝置具有網線接口，可上傳測量結果至PC機，并可通過PC機通信調速。

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

③、調速整流模塊：受自動調速裝置控制輸出電動機驅動電流。

（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：采用光電式旋轉編碼器，通過光電轉換，將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉換成相應的電脈沖以數字量輸出（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，也可在電力系統實驗中作為線路保護裝置使用。

在本系統中，多功能微機保護配置線路保護功能。

機箱結構尺寸：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、開關位置、告警信息、動作信息等。可圖形化顯示開關位置。

7、發電機組

（1）、三相同步發電機：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）、調速裝置測量功角

（5）、勵磁方式：它勵

（6）、機組同軸聯接，機座部分配萬向輪，既可方便移動,使用時也可固定。

8、調壓器

 調壓器接線端子為內置

380V 9kVA三相自藕式調壓器

 全方位刻度盤，刻度清晰，方便操作

 輸出電壓0-430V可調

 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

負載檔位分為0.3kW、0.6kW、0.9kW

負載大小可通過開關投退減少或增加

采用通用功耗元件，使用壽命長，維護簡便     

實驗項目

（一）常規繼電器實驗

常規電流繼電器特性實驗

常規電壓繼電器特性實驗

常規功率方向繼電器特性實驗

常規差動繼電器特性實驗

常規阻抗繼電器特性實驗

時間繼電器實驗

中間繼電器實驗

常規電流速斷保護實驗

常規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）發電廠電氣實驗

沖擊繼電器實驗

重復動作手動復歸中央信號裝置實驗

重復動作自動復歸中央音響信號裝置實驗

具有燈光監視的斷路器控制回路實驗

具有燈光和音響監視的斷路器控制回路實驗

閃光繼電器構成的閃光裝置實驗

裝設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. 數字式繼電器特性實驗

數字式電流繼電器特性實驗

數字式電壓繼電器特性實驗

數字式功率方向繼電器特性實驗

數字式差動繼電器特性實驗

數字式阻抗繼電器特性實驗  

數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、發電機差動保護實驗

發電機差動速斷保護實驗

發電機比率制動差動保護實驗

發電機模擬超溫保護實驗

發電機模擬過溫保護實驗

8、發電機后備保護實驗

發電機過電流保護實驗

發電機低電壓閉鎖過電流保護實驗

發電機復合電壓閉鎖過電流保護實驗

發電機過電壓保護實驗

發電機零序過壓保護實驗

發電機負序過壓保護實驗

發電機低電壓保護實驗

發電機過負荷保護實驗

發電機模擬超溫保護實驗

發電機模擬過溫告警實驗

（四）電力系統分析課程實驗

電力系統電氣主接線圖的設計與組態

開式電力網絡的潮流計算

環網的潮流計算

電力網的電壓和功率分布

電力系統不對稱故障的分析計算

電力系統三相短路的分析計算

電力系統潮流分析實驗

電力系統短路計算實驗