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电力系统自动化创新实验台,电力自动化及继电保护实验装置

电力系统自动化创新实验台是一个自动化程度很高的多功能实验平台，可单独使用开出多门电气工程专业课程的教学实验，多套培训系统还可组成复杂电力网系统进行综合实验、实训，并由电力自动化监控系统实现电力网综合监控。

设备入口均设有漏电保护器。

整个实验系统控制电源（包括继电器辅助电压）均采用安全电压以内的直流24V电源。实验信号要求按照电力系统二次标准输出，且严格控制输出功率，杜绝触电隐患。

1、发电机组控制屏

发电机组控制屏与发电机组相连，完成发电机组的励磁调节、调速及系统并列功能，为发电厂自动化提供条件。

发电机组控制屏由测量仪表单元、调速系统、励磁系统、准同期装置、一次接线图、三相模拟断路器、互感器、励磁整流模块、调速整流模块等组成。

测量仪表单元：包含直流电压表、直流电流表各2只，分别指示原动机电枢电压和电流、发电机励磁电压和电流；交流电压表2只，分别指示机端电压和系统电压；频率表两只，分别指示机端频率和系统频率；三相有功功率表1只，三相无功功率表1只，分别指示发电机组有功和无功负载。

设备运行参数：

设备工作电压为AC380V、50Hz。进线为三相五线制。

设备允许工作环境温度至少在-10℃－+40℃范围内。

设备允许环境相对湿度不低于85％（25℃）。

设备整机容量低于10kVA，电流小于20A。

2、电力系统综合自动化实验系统（实验台）

电力系统综合自动化实验系统实验台提供了一个典型的电力系统运行一次主系统。

实验台由模拟一次主系统、多功能微机保护装置、短路设置模块、指示仪表等构成。

设备运行参数：

设备工作电压为AC380V、50Hz。进线为三相五线制。

设备允许工作环境温度至少在-10℃－+40℃范围内。

设备允许环境相对湿度不低于85％（25℃）。

设备整机容量低于10kVA，电流小于20A。。

3、准同期装置

①、微机型同期装置：

a. 测量系统频率、机端电压、系统电压精度优于0.5%。

b. 全自动准同期合闸。

c. 半自动准同期合闸；断路器合闸时间测定。

d. 采用800*480彩色触摸屏显示，信息输入方便，相比使用按键形式输入信息更易操作，可同屏显示发电机端和系统侧的电压、频率、相角。

e. 可图形化显示发电机组电压、系统电压旋转向量。

f. 记录合闸时的前后所有电气参数（电压、电流、频率、相角等），做实验分析用。

g. 记录合闸前后10周波的机端、系统的电压电流波形，并能在显示屏上显示。

h. 装置具有网线接口，与计算机联网通信，可将以上测量参数上传计算机显示，及下载装置的各种参数。

②、三相模拟断路器：用三相交流接触器模拟实现。

③、模拟变压器：模拟升压变压器，干式变压器，400V/400V，3kVA。

4、励磁系统

①、微机型励磁装置：

a. 他励方式。

b. 具有恒机端电压、恒励磁电流、恒可控硅触发角等控制方式。

c. 具有过励限制、低励限制、V/F限制、定子电流限制等励磁限制功能。

d. 具有PT断线保护、空载过压保护和低频保护等功能。

e. 采用800*480彩色触摸屏显示，信息输入方便，相比使用按键形式输入信息更易操作，可动态显示励磁电压、电流波形。

f. 同屏显示发电机的频率、电压、电流、有功功率、无功功率、励磁电压、励磁电流。

g. 记录机组失稳时的所有参数（频率、电压、电流、有功功率、无功功率、励磁电压、励磁电流），作为实验分析用。

h. 装置具有网线接口，可与计算机联网通信，可将以上测量参数上传计算机显示，计算机可通过通信可遥调机组，及下载装置参数定值。

i. 电压调节范围：20%~120%（单机），20%~ 130%（单机试验），85%~120%（并网）。

j. 发电机电压调节精度：≤±0.5%。

k. 起励超调≤10%，甩负荷超调≤15%。

l. 调差率±15%可调。

M．具有一键起励功能

②、励磁变压器。三相变压器，原边2组触头，输出端2组触头。大于等于0.8kVA。

③、励磁整流模块：受自动励磁装置控制输出发电机励磁电压。

（1）最大输出电流：≥30A

（2）额定工作电压：380V

（3）控制电源电压：12V直流

（4）控制信号：0~10V

④、电压互感器：用来采集发电机机端电压。

变比为380V/100V。

⑤、电流互感器：用来采集发电机电流。

变比为10A/5A。

5、调速系统

①、微机型调速装置：

a. 测量发电机转速精度：≤0.2% 。

b. 测量系统功角精度：≤1° 。

c. 可进行微机自动调节和手动调节。

d. 具有一键起机功能。

e.采用800*480彩色触摸屏显示，信息输入方便，相比使用按键形式输入信息更易操作。

f. 装置具有网线接口，可上传测量结果至PC机，并可通过PC机通信调速。

②、调速变压器。三相380、400/190、210， 原边2组触头，输出端2组触头；容量：≥3KVA 。

③、调速整流模块：受自动调速装置控制输出电动机驱动电流。

（1）最大输出电流：≥30A

（2）额定工作电压：380V

（3）控制电源电压：12V直流

（4）控制信号：0~10V

④、光电编码器：采用光电式旋转编码器，通过光电转换，将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。

6、多功能微机保护装置

多功能微机保护装置既可用于各种继电保护实验，也可在电力系统实验中作为线路保护装置使用。

在本系统中，多功能微机保护配置线路保护功能。

机箱结构尺寸：210mm×250mm×178mm（4U机箱）。

正常工作温度：0～40˚。

贮存及运输：  -25～70˚。

直流电源：交流电压输入：220V，允许偏差：+7%，-10%

   直流输出：5V/3A;+12V/0.5A;-12V/0.5A;24V/0.5A

频率：50Hz

过载能力：电流回路：2倍额定电流，连续工作

  10倍额定电流，允许10S

  40倍额定电流，允许1S

   电压回路：1.5倍额定电压，连续工作

功耗：交流电流：<1VA/相（In=3A）

 <0.5VA/相（In=0.5A）

线路保护装置具有电流速断保护、限时电流速断保护、过电流保护、反时限电流保护、零序电压保护、重合闸、过负荷等功能。

采用800*480彩色触摸屏显示，信息输入方便，相比使用按键形式输入信息更易操作，可同屏显示电压、电流、频率、相角、开关位置、告警信息、动作信息等。可图形化显示开关位置。

7、发电机组

（1）、三相同步发电机：SN=2.2KVA, VN=400V

（2）、直流电动机：PN=2.5KW,  VN=220V，IN=13.6A，nN=1500rpm

（3）、测速装置采用光电编码器。

（4）、调速装置测量功角

（5）、励磁方式：它励

（6）、机组同轴联接，机座部分配万向轮，既可方便移动,使用时也可固定。

8、调压器

 调压器接线端子为内置

380V 9kVA三相自藕式调压器

 全方位刻度盘，刻度清晰，方便操作

 输出电压0-430V可调

 输入电压380V±10%

 额定输出电流20A

 绝缘等级A级

9、负载

负载置于台体内

负载档位分为0.3kW、0.6kW、0.9kW

负载大小可通过开关投退减少或增加

采用通用功耗元件，使用寿命长，维护简便     

实验项目

（一）常规继电器实验

常规电流继电器特性实验

常规电压继电器特性实验

常规功率方向继电器特性实验

常规差动继电器特性实验

常规阻抗继电器特性实验

时间继电器实验

中间继电器实验

常规电流速断保护实验

常规电流电压连锁速断保护实验

信号继电器实验

负序电压继电器实验

复合电压启动过电流保护实验

过电压保护实验

三相一次重合闸装置实验

自动重合闸前加速保护实验

自动重合闸后加速保护实验

单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验

过流保护与三相自动重合闸装置综合实验与考核

（二）发电厂电气实验

冲击继电器实验

重复动作手动复归中央信号装置实验

重复动作自动复归中央音响信号装置实验

具有灯光监视的断路器控制回路实验

具有灯光和音响监视的断路器控制回路实验

闪光继电器构成的闪光装置实验

装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路实验

（三） 微机保护实验

1. 数字式继电器特性实验

数字式电流继电器特性实验

数字式电压继电器特性实验

数字式功率方向继电器特性实验

数字式差动继电器特性实验

数字式阻抗继电器特性实验  

数字式反时限电器特性实验  

2. 10kV-35kV微机保护综合实验

最大、最小运行方式下三段电流保护实验
10kV线路过电流保护实验
35kV线路电流电压联锁速断保护实验
双电源供电方向性过电流保护实验
反时限电流保护实验
过电流保护与自动重合闸前加速保护实验
过电流保护与自动重合闸后加速保护实验
零序电压保护实验

低频减载

3. 110kV微机保护综合实验

110kV线路方向圆相间距离保护实验
110kV线路方向圆接地距离保护实验
三段式距离保护实验
零序电流保护实验
零序方向保护实验
零序电压闭锁实验
距离保护与自动重合闸实验
零序电流保护与自动重合闸实验

4、变压器保护综合实验

变压器电流速断保护实验
变压器差动速断保护实验
变压器比率制动差动保护实验
变压器过电流保护实验
变压器低电压起动过电流保护实验
变压器复合电压起动过电流保护实验
变压器过负荷保护实验

模拟重瓦斯告警、跳闸实验

模拟轻瓦斯告警实验

模拟超温告警、跳闸实验

模拟过温告警实验

5、电容器保护综合实验

电容器限时电流速断保护实验
电容器过电流保护实验
电容器过电压保护实验
电容器母线失压保护实验

6、电动机保护综合实验

电动机过电流保护实验
电动机不平衡保护实验
电动机接地保护实验
电动机堵转保护实验
电动机起动时间过长保护实验
电动机低电压保护实验
电动机过热保护实验

7、发电机差动保护实验

发电机差动速断保护实验

发电机比率制动差动保护实验

发电机模拟超温保护实验

发电机模拟过温保护实验

8、发电机后备保护实验

发电机过电流保护实验

发电机低电压闭锁过电流保护实验

发电机复合电压闭锁过电流保护实验

发电机过电压保护实验

发电机零序过压保护实验

发电机负序过压保护实验

发电机低电压保护实验

发电机过负荷保护实验

发电机模拟超温保护实验

发电机模拟过温告警实验

（四）电力系统分析课程实验

电力系统电气主接线图的设计与组态

开式电力网络的潮流计算

环网的潮流计算

电力网的电压和功率分布

电力系统不对称故障的分析计算

电力系统三相短路的分析计算

电力系统潮流分析实验

电力系统短路计算实验