一、系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺是一個自動化程度很高的多功能試驗平臺，它由發(fā)電機組、雙回路輸電線路及模型、無窮大電源等一次設(shè)備組成，通過中間開關(guān)站和單回、雙回線路的組合，可構(gòu)成發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)之間有四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗，供系統(tǒng)實驗分析比較時使用。每臺原動機都配有微機自動調(diào)速裝置和手動調(diào)速裝置，并且有微機過速保護功能，每臺發(fā)電機配有微機自動準同期裝置和手動同期裝置，輸電線路還配微機過流保護和重合閘裝置。每套自動裝置都有三種控制方式供選擇，并且微機勵磁的運行方式和運行參數(shù)可在線修改。綜合試驗臺具有各種微機自動裝置和手動控制裝置，便于學生進行比較實驗。電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺是一個自動化程度很高的多功能試驗平臺。有如下特點：

l 系統(tǒng)由發(fā)電機組、輸電線路單元、微機保護單元、負荷調(diào)節(jié)和同期單元、短路模擬單元等組成;

l 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、安裝調(diào)試和檢修方便快捷；

l 模型參數(shù)可以調(diào)節(jié)，可模擬不同參數(shù)的輸電線路；

l 實驗系統(tǒng)安全可靠、操作方便靈活、物理現(xiàn)象直觀，

綜合試驗臺具有各種微機自動裝置和手動控制裝置，便于學生進行比較實驗。

二、設(shè)備技術(shù)指標

1、輸入電源：三相四線(或三相五線 AC 380V±10％ 50Hz)；

2、工作環(huán)境：溫度–10℃－+40℃；

3、相對濕度：＜85％（25℃）、海撥＜4000m；

4、整機容量：<15KVA；

5、設(shè)備尺寸：1.80m×0.90m×1.80m 重量：約300Kg

6、安全保護：具有電流型漏電保護，電壓型漏電保護、隔離變壓器浮地保護、交直流電源的過流保護等多種安全措施；

三、設(shè)備特點

1、該試驗設(shè)備綜合性強，易于維護；試驗現(xiàn)象直觀生動，使用、組網(wǎng)方便；穩(wěn)定性好，既可單套使用，也可多套聯(lián)網(wǎng)使用。

2、該試驗設(shè)備主要用于完成《電力系統(tǒng)分析》、《電力系統(tǒng)自動化》、《電氣工程基礎(chǔ)》、《同步發(fā)電機運行》、《電力系統(tǒng)自動裝置原理》、《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化》、《電力工程》、《電力系統(tǒng)微機保護》等課程中的實驗項目，并可完成課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、實習及某些研究課題等相關(guān)實驗。

3、此設(shè)備采用了和實際電力系統(tǒng)原型具有相同物理性質(zhì)且參數(shù)的標幺值一致的模擬元件，根據(jù)相似原理建立起來的電力系統(tǒng)物理模型（把真實的電力系統(tǒng)縮小到實驗室中，是真實電力系統(tǒng)的縮影）。

四、設(shè)備的技術(shù)性能指標

1、同軸機組

l 三相同步發(fā)電機：容量SN=2.5KVA, COSφ=0.8，電壓：VN=400V，轉(zhuǎn)速：nN=1500r.p.m，低噪音；

l 直流電動機（跟三相同步發(fā)電機配套使用）：功率：PN=2.2KW，電壓：UN=220V，IN=13.6A，轉(zhuǎn)速：nN=1500r/min； COSφ=0.8，低噪音；

l 機組底盤帶有測速、測功角、功角指示器（用特制頻閃燈、標刻度圓盤和指針構(gòu)成，并且該頻閃燈也可用于其它系統(tǒng)中作為非接觸測速之用）、減振等裝置組成；

l 機座部分配有萬向輪，既可方便移動,使用時也可固定。

2、試驗操作臺采用一體化設(shè)計(四個先進的微機自動化裝置:微機/手動勵磁裝置、微機/手動調(diào)速裝置、微機/手動準同期裝置、微機保護裝置都內(nèi)嵌放置在試驗臺體操作面上，占地少，做實驗時非常方便學生接線、觀看和記錄數(shù)據(jù)；

3、輸電線路（全部采用電抗物理模擬）：采用雙回路距離輸電線路模型，每回路分兩段，并設(shè)中間設(shè)開關(guān)站，使發(fā)電機與系統(tǒng)之間可構(gòu)成四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗，便于學生實驗分析比較；

? 每相的電抗參數(shù)：xL1=xL2=20Ω，xL3=xL4=40Ω；

? 短路點的Ｎ相對發(fā)電機中性點電抗：８Ω；

? 短路點的Ｎ相對無窮大電源的中性點電抗:12Ω；

? 四條輸電線路全部采用電抗器來模擬，并且電抗器在短 路時不飽和。

4、微機/手動勵磁裝置性能指標

l 提供手動、它勵、自并勵方式；

l 恒電壓、恒電流、恒無功、恒a等控制方式；

l 四種勵磁限制功能:

① 定子過電壓保護和勵磁電流反時限延時過勵限制；

② 勵磁電流瞬時限制；

③ 欠勵限制；

④ 伏/赫限制；

l 具有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)功能；

l 通訊功能：與上位機通訊，實現(xiàn)監(jiān)控功能；

l 多種波形的觀測；

l 發(fā)電機電壓調(diào)整范圍：20%～120%（單機），20%～130%（單機試驗），85%～120%（并網(wǎng)）；

l 發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)精度：0.5%UN；

l 起勵超調(diào)小于10%UN，甩負荷超調(diào)小于15%UN；

l 調(diào)差率±15%可調(diào)，檔距小于0.1%，測控頻率10Hz，即每工頻周波測量和控制輸出各兩次。

l 具有測試功能（分二區(qū)）

a.一區(qū)弱電測試孔：由+A、-C、+B、-A、+C、-B等6路脈沖測試孔和1路6脈沖總合測試孔，1 路交流同步電壓信號UAC，和一個弱電公共地COM組成，供示波器觀察脈沖波形，脈沖相位及相位移動過程等信號。

b.二區(qū)強電測試孔（100V）：由三相全控橋的交流輸入電壓Ua、Ub、Uc和直流輸出電壓Ud+、Ud－組成，可供示波器觀察波形及萬用表測量電壓幅值。

5、微機/手動調(diào)速裝置性能指標

l 測量發(fā)電機轉(zhuǎn)速精度優(yōu)于0.2%；

l 測量系統(tǒng)功角精度優(yōu)于1°；

l 手動模擬調(diào)節(jié)；

l 微機自動調(diào)節(jié)；

l 微機手動調(diào)節(jié)。

6、微機/手動準同期裝置性能指標

l 測量系統(tǒng)頻率，機端電壓，系統(tǒng)電壓精度優(yōu)于0.5%；

l 全自動準同期合閘；

l 半自動準同期合閘；

l 斷路器合閘時間測定；

l 多種參數(shù)的修改；

l 通訊功能：與上位機通訊，實現(xiàn)監(jiān)控功能；

l 多種波形的觀測：為了有利于教學，需設(shè)置有關(guān)信號測試孔，供觀察信號波形用。共有6個測試 孔（含一個參考地），即發(fā)電機電壓、系統(tǒng)電壓、變寬度脈沖、（線性整步電壓）形、合閘脈沖和參考地。

7、微機保護裝置性能指標

l 過流保護；

l 故障電流波形觀測；

l 微機自動重合閘功能；

l 電流測量值優(yōu)于1%；

l 電流波形測試功能:IA、IB、IC、COM四個微機電壓測試孔組成故障電流測試，可用存貯示波器，記錄故障時的IA、IB、IC短路電流。

8、儀表測量和短路故障模擬單元

l 各種表計及其切換開關(guān)參數(shù):

電流表：0-15A，1.5極（原動機）

0-10A，1.5極（勵磁）

電壓表：0-250V 1.5級（原動機）

0-450V，1.5極（發(fā)電機）

0-80V，1.5極（勵 磁）

0-450，1.5極（開關(guān)站）

0-450V，1.5極（系統(tǒng)）

同期表：±3HZ，±10V，2.5極

發(fā)電機頻率表：40-55HZ，100V，1.0極

A、B、C三相電流：0-7.5A，7.5/5A，1.5極

B、有功功率:0-5KW，7.5/5A，380V/100V，2.5極

C、無功功率：0-4KW，7.5/5A，380V/100V，2.5極

l 各種帶燈操作按鈕（全部采用歐姆龍）

l 各種類型短路故障操作(A相、B相、C相、N相):

? 單相接地

? 兩相短路

? 兩相短路接地

? 三相短路

9、采用4KVA整流變壓器：

l 容量：SN=4KVA

l 接線組別：D/Y

l 變比： 380V/170V；

10、模擬無窮大電源系統(tǒng)：

   可以看作內(nèi)阻抗為零，頻率、電壓及其相位都恒定不變的一臺同步發(fā)電機，在本試驗臺中，將交流380V市電經(jīng)15KVA三相自耦調(diào)壓器，通過輸電線路與實驗用的同步發(fā)電機構(gòu)成“一機—-無窮大”的電力系統(tǒng)；

五、能夠完成的實驗

（1）同步發(fā)電機準同期并列實驗

l 手動準同期并列實驗；

l 半自動準同期并列實驗；

l 全自動準同期并列實驗；

l 各種信號波形觀測；

l 微機準同期裝置基本操作實驗；

l 微機準同期裝置整定值修改實驗。

（2）同步發(fā)電機微機勵磁實驗

l 不同α（控制角）的勵磁電壓波形觀測實驗；

l 微機勵磁裝置的基本操作實驗；

l 微機勵磁裝置的整定值修改實驗；

l 微機勵磁裝置的錄波實驗；

l 不同勵磁方式的控制與切換實驗；

l 同步發(fā)電機強勵實驗；

l 欠勵限制實驗；

l 調(diào)差特性實驗；

l 過勵限制實驗；；

l 逆變滅磁和跳滅磁開關(guān)實驗；

l 伏赫限制實驗；

l 電力系統(tǒng)PSS 實驗（電力系統(tǒng)穩(wěn)定性）。

（3）單機—無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方式實驗

l 單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗；

l 雙回路與單回路的穩(wěn)態(tài)對稱運行比較實驗；

l 單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗。

（4）電力系統(tǒng)功率特性（功角）和功率極限（靜態(tài)穩(wěn)態(tài)性）實驗

l 無調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定；

l 手動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限測定；

l 微機自并勵時，功率特性和功率極限的測定；

l 微機它勵時，功率特性和功率極限的測定；

l 單回路、雙回路輸送功率與功角關(guān)系實驗。

（5）電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性實驗

l 短路類型對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響實驗；

l 故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響實驗；

l 有、無強勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性影響實驗；

l 線路重合閘及其對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的

（6）同步發(fā)電機的運行實驗

l 同步發(fā)電機安全運行極限測定；

l 同步發(fā)電機進相運行實驗；

l 同步發(fā)電機不對稱運行實驗；

l 同步發(fā)電機失磁異步運行實驗。

（7）單機帶負荷實驗

l 獨立系統(tǒng)的特性實驗；

l 投、切不同負荷的實驗；

l 調(diào)速器調(diào)差特性實驗；

l 甩負荷實驗；

l 負荷調(diào)整實驗。