一、系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)綜合自動化實驗裝置是一個自動化程度很高的多功能試驗平臺，它由發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)都配有微機(jī)自動調(diào)速裝置和手動調(diào)速裝置，并且有微機(jī)過速保護(hù)功能，每臺發(fā)電機(jī)配有微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置和手動同期裝置，輸電線路還配微機(jī)過流保護(hù)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(jī)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(jī)自動裝置和手動控制裝置，便于學(xué)生進(jìn)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：

系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)組、輸電線路單元、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;

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；

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

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(jī)自動裝置和手動控制裝置，便于學(xué)生進(jìn)行比較實驗。

二、設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

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(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)、交直流電源的過流保護(hù)等多種安全措施；

三、設(shè)備特點

1.該試驗設(shè)備綜合性強(qiáng)，易于維護(hù)；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(jī)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(jī)保護(hù)》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(xí)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(biāo)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(biāo)

1.同軸機(jī)組

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；

直流電動機(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；

機(jī)組底盤帶有測速、測功角、功角指示器（用特制頻閃燈、標(biāo)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；

機(jī)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(jìn)的微機(jī)自動化裝置:微機(jī)/手動勵磁裝置、微機(jī)/手動調(diào)速裝置、微機(jī)/手動準(zhǔn)同期裝置、微機(jī)保護(hù)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(xué)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(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(jī)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。

5.微機(jī)/手動勵磁裝置性能指標(biāo)

提供手動、它勵、自并勵方式；

恒電壓、恒電流、恒無功、恒a等控制方式；

四種勵磁限制功能:

① 定子過電壓保護(hù)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；

具有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)功能；

通訊功能：與上位機(jī)通訊，實現(xiàn)監(jiān)控功能；

多種波形的觀測；

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

發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)精度：0.5%UN；

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

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。

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(qiáng)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。

6.微機(jī)/手動調(diào)速裝置性能指標(biāo)

測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速精度優(yōu)于0.2%；

測量系統(tǒng)功角精度優(yōu)于1°；

手動模擬調(diào)節(jié)；

微機(jī)自動調(diào)節(jié)；

微機(jī)手動調(diào)節(jié)。

7.微機(jī)/手動準(zhǔn)同期裝置性能指標(biāo)

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

全自動準(zhǔn)同期合閘；

半自動準(zhǔn)同期合閘；

斷路器合閘時間測定；

多種參數(shù)的修改；

通訊功能：與上位機(jī)通訊，實現(xiàn)監(jiān)控功能；

多種波形的觀測：為了有利于教學(xué)，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(jī)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。

8.微機(jī)保護(hù)裝置性能指標(biāo)

過流保護(hù)；

故障電流波形觀測；

微機(jī)自動重合閘功能；

電流測量值優(yōu)于1%；

電流波形測試功能:IA、IB、IC、COM四個微機(jī)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。

9.儀表測量和短路故障模擬單元

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(jī)）

0-10A，1.5極（勵磁）

電壓表：0-250V 1.5級（原動機(jī)）

0-450V，1.5極（發(fā)電機(jī)）

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(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、無功功率：0-4KW，7.5/5A，380V/100V，2.5極

各種帶燈操作按鈕（全部采用歐姆龍）

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

10.采用4KVA整流變壓器：

容量：SN=4KVA

接線組別：D/Y

變比： 380V/170V；

11.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(jī)，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(jī)構(gòu)成“一機(jī)—-無窮大”的電力系統(tǒng)；

五、能夠完成的實驗

（1）同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實驗

手動準(zhǔn)同期并列實驗；

半自動準(zhǔn)同期并列實驗；

全自動準(zhǔn)同期并列實驗；

各種信號波形觀測；

微機(jī)準(zhǔn)同期裝置基本操作實驗；

微機(jī)準(zhǔn)同期裝置整定值修改實驗。

（2）同步發(fā)電機(jī)微機(jī)勵磁實驗

不同α（控制角）的勵磁電壓波形觀測實驗；

微機(jī)勵磁裝置的基本操作實驗；

微機(jī)勵磁裝置的整定值修改實驗；

微機(jī)勵磁裝置的錄波實驗；

不同勵磁方式的控制與切換實驗；

同步發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵實驗；

欠勵限制實驗；

調(diào)差特性實驗；

過勵限制實驗；；

逆變滅磁和跳滅磁開關(guān)實驗；

伏赫限制實驗；

電力系統(tǒng)PSS 實驗（電力系統(tǒng)穩(wěn)定性）。

（3）單機(jī)—無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方式實驗

單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗；

雙回路與單回路的穩(wěn)態(tài)對稱運行比較實驗；

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

無調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定；

手動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限測定；

微機(jī)自并勵時，功率特性和功率極限的測定；

微機(jī)它勵時，功率特性和功率極限的測定；

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

短路類型對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響實驗；

故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響實驗；

有、無強(qiáng)勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性影響實驗；

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(jī)的運行實驗

同步發(fā)電機(jī)安全運行極限測定；

同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行實驗；

同步發(fā)電機(jī)不對稱運行實驗；

同步發(fā)電機(jī)失磁異步運行實驗。

（7）單機(jī)帶負(fù)荷實驗

獨立系統(tǒng)的特性實驗；

投、切不同負(fù)荷的實驗；

調(diào)速器調(diào)差特性實驗；

甩負(fù)荷實驗；

負(fù)荷調(diào)整實驗。