一、系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置是一個(gè)自動(dòng)化程度很高的多功能試驗(yàn)平臺(tái)，它由發(fā)電機(jī)組、雙回路輸電線(xiàn)路及模型、無(wú)窮大電源等一次設(shè)備組成，通過(guò)中間開(kāi)關(guān)站和單回、雙回線(xiàn)路的組合，可構(gòu)成發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大系統(tǒng)之間有四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗，供系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析比較時(shí)使用。每臺(tái)原動(dòng)機(jī)都配有微機(jī)自動(dòng)調(diào)速裝置和手動(dòng)調(diào)速裝置，并且有微機(jī)過(guò)速保護(hù)功能，每臺(tái)發(fā)電機(jī)配有微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置和手動(dòng)同期裝置，輸電線(xiàn)路還配微機(jī)過(guò)流保護(hù)和重合閘裝置。每套自動(dòng)裝置都有三種控制方式供選擇，并且微機(jī)勵(lì)磁的運(yùn)行方式和運(yùn)行參數(shù)可在線(xiàn)修改。綜合試驗(yàn)臺(tái)具有各種微機(jī)自動(dòng)裝置和手動(dòng)控制裝置，便于學(xué)生進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)。 電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置是一個(gè)自動(dòng)化程度很高的多功能試驗(yàn)平臺(tái)。有如下特點(diǎn)：

l 系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)組、輸電線(xiàn)路單元、微機(jī)保護(hù)單元、負(fù)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(xiàn)路；

l 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安全可靠、操作方便靈活、物理現(xiàn)象直觀(guān)，

綜合試驗(yàn)臺(tái)具有各種微機(jī)自動(dòng)裝置和手動(dòng)控制裝置，便于學(xué)生進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)。

二、設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

1.輸入電源：三相四線(xiàn)(或三相五線(xiàn) AC 380V±10％ 50Hz)；

2.工作環(huán)境：溫度–10℃－+40℃；

3.相對(duì)濕度：＜85％（25℃）、海撥＜4000m；

4.整機(jī)容量：<15KVA；

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

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

三、設(shè)備特點(diǎn)

1.該試驗(yàn)設(shè)備綜合性強(qiáng)，易于維護(hù)；試驗(yàn)現(xiàn)象直觀(guān)生動(dòng)，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(yàn)設(shè)備主要用于完成《電力系統(tǒng)分析》、《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》、《電氣工程基礎(chǔ)》、《同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行》、《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理》、《電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化》、《電力工程》、《電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)》等課程中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并可完成課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)及某些研究課題等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

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

四、設(shè)備的技術(shù)性能指標(biāo)

1.同軸機(jī)組

l 三相同步發(fā)電機(jī)：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(dòng)機(jī)（跟三相同步發(fā)電機(jī)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(jī)組底盤(pán)帶有測(cè)速、測(cè)功角、功角指示器（用特制頻閃燈、標(biāo)刻度圓盤(pán)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(cè)速之用）、減振等裝置組成；

l 機(jī)座部分配有萬(wàn)向輪，既可方便移動(dòng),使用時(shí)也可固定。

2.試驗(yàn)操作臺(tái)采用一體化設(shè)計(jì)(四個(gè)先進(jìn)的微機(jī)自動(dòng)化裝置:微機(jī)/手動(dòng)勵(lì)磁裝置、微機(jī)/手動(dòng)調(diào)速裝置、微機(jī)/手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置、微機(jī)保護(hù)裝置都內(nèi)嵌放置在試驗(yàn)臺(tái)體操作面上，占地少，做實(shí)驗(yàn)時(shí)非常方便學(xué)生接線(xiàn)、觀(guān)看和記錄數(shù)據(jù)；

3.輸電線(xiàn)路（全部采用電抗物理模擬）：采用雙回路距離輸電線(xiàn)路模型，每回路分兩段，并設(shè)中間設(shè)開(kāi)關(guān)站，使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間可構(gòu)成四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗，便于學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析比較；

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

? 短路點(diǎn)的Ｎ相對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電抗：８Ω；

? 短路點(diǎn)的Ｎ相對(duì)無(wú)窮大電源的中性點(diǎn)電抗:12Ω；

? 四條輸電線(xiàn)路全部采用電抗器來(lái)模擬，并且電抗器在短 路時(shí)不飽和。

5.微機(jī)/手動(dòng)勵(lì)磁裝置性能指標(biāo)

l 提供手動(dòng)、它勵(lì)、自并勵(lì)方式；

l 恒電壓、恒電流、恒無(wú)功、恒a等控制方式；

l 四種勵(lì)磁限制功能:

① 定子過(guò)電壓保護(hù)和勵(lì)磁電流反時(shí)限延時(shí)過(guò)勵(lì)限制；

② 勵(lì)磁電流瞬時(shí)限制；

③ 欠勵(lì)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(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能；

l 多種波形的觀(guān)測(cè)；

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

l 發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)精度：0.5%UN；

l 起勵(lì)超調(diào)小于10%UN，甩負(fù)荷超調(diào)小于15%UN；

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

l 具有測(cè)試功能（分二區(qū)）

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

b.二區(qū)強(qiáng)電測(cè)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(guān)察波形及萬(wàn)用表測(cè)量電壓幅值。

6.微機(jī)/手動(dòng)調(diào)速裝置性能指標(biāo)

l 測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速精度優(yōu)于0.2%；

l 測(cè)量系統(tǒng)功角精度優(yōu)于1°；

l 手動(dòng)模擬調(diào)節(jié)；

l 微機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)；

l 微機(jī)手動(dòng)調(diào)節(jié)。

7.微機(jī)/手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置性能指標(biāo)

l 測(cè)量系統(tǒng)頻率，機(jī)端電壓，系統(tǒng)電壓精度優(yōu)于0.5%；

l 全自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘；

l 半自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘；

l 斷路器合閘時(shí)間測(cè)定；

l 多種參數(shù)的修改；

l 通訊功能：與上位機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能；

l 多種波形的觀(guān)測(cè)：為了有利于教學(xué)，需設(shè)置有關(guān)信號(hào)測(cè)試孔，供觀(guān)察信號(hào)波形用。共有6個(gè)測(cè)試 孔（含一個(gè)參考地），即發(fā)電機(jī)電壓、系統(tǒng)電壓、變寬度脈沖、（線(xiàn)性整步電壓）形、合閘脈沖和參考地。

8.微機(jī)保護(hù)裝置性能指標(biāo)

l 過(guò)流保護(hù)；

l 故障電流波形觀(guān)測(cè)；

l 微機(jī)自動(dòng)重合閘功能；

l 電流測(cè)量值優(yōu)于1%；

l 電流波形測(cè)試功能:IA、IB、IC、COM四個(gè)微機(jī)電壓測(cè)試孔組成故障電流測(cè)試，可用存貯示波器，記錄故障時(shí)的IA、IB、IC短路電流。

9.儀表測(cè)量和短路故障模擬單元

l 各種表計(jì)及其切換開(kāi)關(guān)參數(shù):

電流表：0-15A，1.5極（原動(dòng)機(jī)）

0-10A，1.5極（勵(lì)磁）

電壓表：0-250V 1.5級(jí)（原動(dòng)機(jī)）

0-450V，1.5極（發(fā)電機(jī)）

0-80V，1.5極（勵(lì) 磁）

0-450，1.5極（開(kāi)關(guān)站）

0-450V，1.5極（系統(tǒng)）

同期表：±3HZ，±10V，2.5極

發(fā)電機(jī)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(wú)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(lèi)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

10.采用4KVA整流變壓器：

l 容量：SN=4KVA

l 接線(xiàn)組別：D/Y

l 變比： 380V/170V；

11.模擬無(wú)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(tái)同步發(fā)電機(jī)，在本試驗(yàn)臺(tái)中，將交流380V市電經(jīng)15KVA三相自耦調(diào)壓器，通過(guò)輸電線(xiàn)路與實(shí)驗(yàn)用的同步發(fā)電機(jī)構(gòu)成“一機(jī)—-無(wú)窮大”的電力系統(tǒng)；

五、能夠完成的實(shí)驗(yàn)

（1）同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)

l 手動(dòng)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)；

l 半自動(dòng)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)；

l 全自動(dòng)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)；

l 各種信號(hào)波形觀(guān)測(cè)；

l 微機(jī)準(zhǔn)同期裝置基本操作實(shí)驗(yàn)；

l 微機(jī)準(zhǔn)同期裝置整定值修改實(shí)驗(yàn)。

（2）同步發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁實(shí)驗(yàn)

l 不同α（控制角）的勵(lì)磁電壓波形觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)；

l 微機(jī)勵(lì)磁裝置的基本操作實(shí)驗(yàn)；

l 微機(jī)勵(lì)磁裝置的整定值修改實(shí)驗(yàn)；

l 微機(jī)勵(lì)磁裝置的錄波實(shí)驗(yàn)；

l 不同勵(lì)磁方式的控制與切換實(shí)驗(yàn)；

l 同步發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)實(shí)驗(yàn)；

l 欠勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)；

l 調(diào)差特性實(shí)驗(yàn)；

l 過(guò)勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)；；

l 逆變滅磁和跳滅磁開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)；

l 伏赫限制實(shí)驗(yàn)；

l 電力系統(tǒng)PSS 實(shí)驗(yàn)（電力系統(tǒng)穩(wěn)定性）。

（3）單機(jī)—無(wú)窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)

l 單回路穩(wěn)態(tài)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)；

l 雙回路與單回路的穩(wěn)態(tài)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行比較實(shí)驗(yàn)；

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

（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(shí)驗(yàn)

l 無(wú)調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，功率特性和功率極限的測(cè)定；

l 手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，功率特性和功率極限測(cè)定；

l 微機(jī)自并勵(lì)時(shí)，功率特性和功率極限的測(cè)定；

l 微機(jī)它勵(lì)時(shí)，功率特性和功率極限的測(cè)定；

l 單回路、雙回路輸送功率與功角關(guān)系實(shí)驗(yàn)。

（5）電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

l 短路類(lèi)型對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)；

l 故障切除時(shí)間對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響實(shí)驗(yàn)；

l 有、無(wú)強(qiáng)勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性影響實(shí)驗(yàn)；

l 線(xiàn)路重合閘及其對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的

（6）同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

l 同步發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行極限測(cè)定；

l 同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)；

l 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)；

l 同步發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。

（7）單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)

l 獨(dú)立系統(tǒng)的特性實(shí)驗(yàn)；

l 投、切不同負(fù)荷的實(shí)驗(yàn)；

l 調(diào)速器調(diào)差特性實(shí)驗(yàn)；

l 甩負(fù)荷實(shí)驗(yàn)；

l 負(fù)荷調(diào)整實(shí)驗(yàn)。