电力系统微机保护及综合自动化实验装置

基础简介

1、电力系统综合自动化发电动机组（简称"发电动机组"）1件

2、电力系统综合自动化控制储物柜（简称"控制储物柜"）1件

3、电力系统综合自动化实训台（简称"实训台"）1件

4、≧15KVA自耦调压器 1件

5、负载储物柜 1件

6、电力系统综合自动化单机监控台（简称"单机监控台"）1件

7、实训实验连接线及备品备件 1件

功能数值要求

一、系统构成

1 发电动机组

由装配在同一个轴上的三相同步发电动机，直线DC电动机，测速装置和功角指示器构成。应用直线DC电动机模仿汽轮机，全部备品备件均固定在可位移的推车上，便利学员做实训。相关器件功能数值如下：

三相同步发电动机：SN=2.5KVA, VN=400V

直线DC电动机：PN=3kW, VN=440V，IN=8.6A，nN=1500rpm

测速装置应用图尔克1024光电编码器。

功角指示器应用特制频闪灯、标刻度圆盘和指针包括。

2 实训台

实训台由输电线路单元，测量仪表单元，微机线路保护测控装置和合闸时间设定、短路故障类型设定及短路时间设定等包括。

输电线路单元：应用双回输电线路，每条输电线路分两段，并设定有中间开关站，可以包括四种不一样联络阻抗

测量仪表单元：电压（V）表3只，电流（A）表3只，三相有功功率（W）表1只，三相无功功率（W）表1只，功率（W）因数表1只和同期表1只。

微机线路保护测控装置：该微机线路保护测控装置适用来110KV及以下系统馈电线路的保护、测量及控制。应该具备以下主要功能：

1）三段式相间过流保护：定时限/反时限特性，方向元件闭锁，低电压（V）元件闭锁

2）三段式零序过流保护：定时限/反时限特性，零序方向元件闭锁，零序电压（V）元件闭锁

3）单独的加快速度保护：相电流（A）加快速度，零序电流（A）加快速度

4）低频减载：滑差闭锁，低电压（V）闭锁

5）低压减载

6）过负荷保护

7）三相一次重合闸：重合闸充电指示，非同期/检同期/检无压方法，检同期时母线电压（V）自动适应线路侧电压（V），勿需整定电压（V）相别

8）接地选线：接地警报3U0/3I0，集中/分散选线

9）收集和显露电流（A）、电压（V）、有功、无功、功率（W）因数、频率；4路脉冲量；

10） 16路遥信量

11）遥控分合、闭锁及远方定值修改

12）保护投入/退出，远方定值区变换

13）电流（A）测量值优于1%、电流（A）波动线测量试验功能。

14）故障电流（A）波动线查看

15）500M带宽4通道加外触发通道的VPO（Visual Persistence Oscilloscope）信号处置整理技术，快速查看真实波动线。开标时需提供样机演示，双采样模式，不小于4GSa/s就地实时采样率和100GSa/s等效采样率，两通道同时开启时为不小于2GSa/s每通道就地实时采样率。每一通道提供单独的25k以上记录长度

第三代数字存储示波器，能同时显露幅度、时间和波动线强度。不小于8英寸的高分辨率TFT LCD屏幕显露，提供波动线显露辉阶模式和色温模式，分割视窗功能，能同时单独触发及显露每通道的波动线信号。有交替触发功能，能同时显露4路以上的信号 。内置50Ω/75Ω/1MΩ三种不一样的写入阻抗，可选配电源解析系统以支持开关电源的测量与解析， 可选配串行总线的触发、解码功能，系统可支持I2C、SPI和UART可和电脑连接通讯，有相关系统FREEWAVE下载并支持电脑连接实操。可免费升级可扩充的应用系统，允许用户随时在机器上装配额外提供的应用系统配备装备USB连接口， LAN连接口、RS232连接口、VGA视频输出连接口等多国语言选用功能触发功能，除了边沿触发外，还含有概括视频、脉冲宽度、矮波、上升时间和下降时间(定义时间长度)、交替、时间延迟、事件延迟以及Hold-Off功能。双显露视窗放大功能，同时显露主要波动线和放大波动线两部分内容。多项自动测量，总体分为三种重要的功能数值类别：幅度、时间/频率和延迟 。

X-Y模式，可以在屏幕上同时显露所写入的时域信号以及X-Y波动线。游标可以测量试验时域波动线或随意定义在X-Y信号的相关测量试验位置。测量试验探棒除了配备装备无源探棒外，也可选配差分探棒或电流（A）探棒来实行其他的测量试验应用。

垂直分辨率：8位

垂直档位：2mV~5V/div

*高写入电压（V）：至少300V (DC+AC峰值)，CAT I

波动线数学运算：加、减、乘、除、FFT，FFTrms

水平时基：1ns/div~100s/div(1-2-5步进) ; ROLL : 100ms/div~100s/div

信号获取方法：采样、平均、峰值侦测、高分辨率，

(LCD显露器和测量试验棒除外）

温度（℃）检验测试控制部分：

1. 视场角/*小成像距离:20°x15°/0.1m（多镜头可选）
2. 温度（℃）感知度:0.08°C @ 30°C
3. 探测器类型:非制冷焦平面
4. 分辨率:160*120
5. 作业波段:8-14um
6. 聚焦方法:手动对焦
7. 空间分辨率:2.2mrad
8. 图像模式:红外（铁红，反铁红，彩虹，医疗，白热，黑热）
9. 液晶显露屏:3.5'TFT屛
10. 视频输出:PAL（50Hz）或NTSC（60Hz）复合视频（直接经过机器插入视频线输出，无需底座）
11. 温度（℃）界限:—20°C~1500°C
12. 测温精确度:±2°C或读数的2%
13. 测温模式:1个可位移点及*高温/*低温捕获
14. 控制设定:语言/时间/伪彩/单位
15. 功能数值修正:辐射率，环境温度（℃），距离，相对湿度
16. 类型:可位移2GB SD卡（可存储16000幅标准红外热图图像），*高支持16GB
17. 文件格式:.UIR
18. 设定有激光指示功能。
19. 设定有温度（℃）上下限报警设定功能
20. 电池类型/作业时间：可充电锂电池/2.5小时
21. 节电模式：休眠模式
特别技术规格要求：IP54抗冲击性（作业时） 25G/抗震动性（作业时） 2G/系统解析报告：可快速自动生成报告，可便利变换为WORD文档。合闸时间设定、短路故障类型设定及短路时间设定：可设定并网断路器合闸时间、三相输电线路短路类型和短路时间，还可查看暂态电流（A）、电压（V）波动线。

3 控制屏：控制屏由仪表单元，微机调节速度器装置，微机准同期装置，微机励磁装置和常规励磁装置构成。仪表单元：直线DC电压（V）表、直线DC电流（A）表各2只，分别指示原动机电枢电压（V）和电流（A）、发电动机励磁电压（V）和电流（A）。交流AC电压（V）表1只，指示控制储物柜作业电源电压（V）。

微机调节速度装置设定有如下功能：

1)主要技术特别点
①全智能化、数字化设计，全部功能均由系统完成，没有电位器、拨位开关等机械磨损元件；②数字调差环节。本装置用数字电子回路及系统包括调差环节，直接用数字给定调差率。其构造简便、调节便利、准确、直观，并使整机完成全数字化。它解决了传统的励磁调动器借助于模仿调差电阻形成压降，获取调差率，同时也克服了运用无功变送器来测量无功电流（A）求调差率，其体积大，响应速度慢，成本高的缺点，它没有用交流AC采样经过富立叶级数求无功电流（A）及调差率的复杂。对比适用来直线DC整流采样的系统；
③应用变构造与变功能数值的自适应控制及改进型PID控制算法。按照电力系统运行状态在线变构造与变功能数值，可使得在起励时加快起励过程，减少超调，并加快并网过程。在正常运行时与小挠动时提升电压（V）与无功调动精确度及提升静平稳极限，提升有功、无功输送能力：在大挠动时可使微分量作用在各采样周期能按偏差量均匀起作用，并减少积分作用，这在加快调动速度、提升调动品质的同时、提升控制系统平稳性、提升电力系统暂态平稳性及防止电力系统低频振荡；
④应用多串行口。电站机组台数较多而且容量（KV）较大时用现场总线构造，上下位机集散控制。本装置设定有多个串行口可在中控室经过上位机系统实行远方监控，同时一台上位机可经过现场总线连接多台调动器，并方便接入电厂综合自动化系统；
⑤人机对话友好。应用液晶屏中文字幕或触摸屏，远方用工控机监控；
⑥运行方法多样，实操简便。正常运行时设定有恒压，恒励，恒COS的调动方法。
2)主要功能
①恒电压（V）运行；
②恒励流运行及恒COS运行。（这两种方法只能在并网后使用）；
③远控功能。可远控增励，减励及灭磁；
④串行口通讯。可与中控室上位机实行通讯（需选配）；
⑤过励限制，欠励限制；
⑥*大励磁限制，V/F限制；
⑦过电压（V）保护。当机端电压（V）大于130%时，自动灭磁。当断路器跳闸时自动将机端电压（V）给定在95％规格限定电压（V），防止过电压（V）；
⑧强行减磁。当机组甩负荷，机端电压（V）升高时，调动器增大控制角，实行强行减励，迅速降低机端电压（V）；
⑨软灭磁。在正常停机时，按触摸屏上的灭磁按纽使可控硅的触发角增大到逆变状态使输出励磁变得足够小来实行逆变灭磁。然后再跳灭磁开关。这样就避免了灭磁的时候出现火花，达到保护灭磁开关和相关灭磁器件的作用。
3)主要技术功能数值参考规格
①A/D变换：8路12位；
②采样频率：1次/周波；脉冲输出：一次/周波；
③移相触发界限：三相一相半控桥为0～160度；一相、三相全控桥为0～135度；
④自动调压界限：20％～130％ ；手动调压界限；20％～120％；
⑤零起升压：超调量小于10%～15%，调动时间3～5秒，振荡次数＜3～5次；
⑥10%阶跃响应：超调量小于5%，振荡次数1次，调动时间小于3秒；
⑦调压精确度：1%；
⑧调差率整定界限±10%内均匀无级差调节；
⑨电压（V）响应时间：上升＜0.08秒，下降＜0.15秒；
⑩频率特性：在频率改变±1%，电压（V）改变值小于±0.05%；
⑾采样系统线性度：偏差≯0.1%。

微机准同期装置设定有如下功能：

1）高精确度的时标计算频差、相位差，以毫秒级的精确度完成合闸提前时间压功能，半自动时闭锁自动调频调压功能；

2）可以便利地设定频差、压差和自动调动功能；

3）液晶显露，中文菜单实操；

4）在线整定和修改频差、压差允许值和导前时间；

5）设定有波动线查看孔，可查看合闸脉冲相对于三角波的位置、发电动机电压（V）波动线、系统电压（V）波动线和矩形波波动线等。6） 全智能快速自动调频、调压，可完成快速无冲击合闸；7）设定有待并两侧ＰＴ电压（V）和频率的数字显露功能，设定有直观的模仿整步指示灯，可以取代同期屏；
微机准同期调动器其技术要求：
作业电源：应用系统PT电压（V），85VAC～130VAC
输出触点容量（KV）：25A，28VDC／240VAC
整机功耗：〈 8W
硬件防干扰电子回路(看门狗)响应时间：40ms
合闸相位误差：〈 2°
频率判别误差：〈 0.02Hz
电压（V）判别误差：〈 1%
频差整定界限：0.2Hz～0.5Hz
压差整定界限： 3%、5%、8%
合闸提前时间整定界限：0.10s～0.30s

常规励磁装置设定有如下功能：

1）应用PI调动,设定有恒UF功能，恒压精确度为0.5%Ued

2）操作面板上设定有查看波动线的测量试验孔。

3）设定有*小，*大励磁电流（A）值的限制。

4）能适应多种反馈及保护信号的写入。

4 无穷大系统

应用自耦调压器模仿无穷大系统，具体功能数值如下：

SN=15KVA,UN=380V,副边0-430V可调。

5 负载

阻性负载含有概括不小于2kW电阻负载，经过开关投切可调动阻性负载的大小，而而且有散热装置，能够保证负载持续作业两小时。

感性负载经过开关投切可调动感性负载的大小，总负载不小于1.6KVar。

6 拟真硬件平台

拟真硬件平台含有概括信号变换装置，多通道数值收集卡及相应的变换开关，计算机数值及上位机系统，系统平台开放，学员能够实行编程实训。具体配备如下：

1）信号变换装置硬件资源如下：

u 13路模仿量写入

u 1路模仿量输出

u 17路开关量写入

u 24路开关量输出

2）多通道数值收集卡应用NI 6229收集卡，采样速率250ks/s,16路差分写入，16位数值采样，4路模仿量输出，48路开关量。

3）上位机系统

上位机应用控制系统基于美国NI公司LabVIEW系统设计，系统平台开放，允许教师或学员自行设计算法，并检验。具体功能要求如下：
（1）监控功能

能完成线路开关运行状态的监控；

能监控自动装置和保护装置（准同期，励磁，调节测试和线路保护）运行状态；

能监测系统的运行状态；

（2）拟真功能

可拟真励磁功能，调动发电动机组的电压（V）和无功；

可拟真同期功能，完成发电动机组的并网。

可就地实时收集到电流（A）、电压（V）动态波动线

可拟真线路保护功能，完成对线路的保护

（3）智能无线互联网化控制内置两个WiFi信号源
作业频率：2.4GHz—2.5GHz；
收/发光波长：1550nm/1550nm；
光输出功率（W）：4dbm+-2dbm；
光写入功率（W）：-4dbm(Minimum)
吞吐量：上行下行≥18Mbps；
支持光电/电光变换无线信号，WiFi信号本地产生和处置整理，本地可对全部WiFi信号集中和统一管理，完成可管、可控、可测；
WiFi协议：IEEE802.11b/g；
作业电压（V）：AC 220VAC；
射频交换：支持；
远距离传输：支持，模仿光纤传输*远必须达到5000米；覆盖界限：室内覆盖半径50米，室外覆盖半径100米；
信号分路：支持信号分路，即可将射频信号分为多路；
功能：远端信号发射与接收；
电/光变换：支持；
连接口类型：光纤连接口，射频连接口；
本套实训装置既含有了各种常规的检验测试装置，又含有了SIEMENS PA连接口的总线检验测试装置；
现场总线过程控制系统从上位机控制系统到现场仪表之间清晰的分为三层，其中人机界面HMI和主控制器之间应用工业以太网通讯，包括了整个控制系统的管理级；主控制器、远程分布式I/O模型块、变频器、DP/PA耦合器之间经过PROFIBUS-DP协议实行通信，包括了控制系统的控制级；控制级经过DP/PA链路延伸出下一级PROFIBUS-PA互联网，压力传感器、电磁流量计、温度（℃）变送器和阀门定位器直接挂接在同一条PROFIBUS-PA总线上，这样就完成了现场仪表经过DP/PA链路和主控制器之间的数值交换
被控功能数值全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度（℃）等经典型功能数值；
真实性、直观性、综合性强，控制对象结合套件全部来源于工业现场；

(4)计算机数值：：显露器尺寸：19英寸；：Intel双核；CPU 频率：2.0GHz；内部存储容量（KV）：4GB DDR3；硬盘容量（KV）：320GB 7200转；光驱类型：DVD-ROM；设备类型：商用台式机；显卡类型：包括显卡；音频系统：包括有线网卡

7. 微机成套保护装置技术要求
1)主要功能特别点：
1．包括电子回路全部应用工业品或军品，使得装置有很高的平稳性和可靠性；
2．应用32位DSP作为保护CPU，配备大容量（KV）的RAM和Flash Memory；数值运算、逻辑处置整理和信息存储能力强，可靠性高，运行速度快；
3．应用16位A/D作为数值收集，数值收集每周24点，保护测量精确度高；
4．应用图形液晶，全中文显露菜单式人机交互；可就地实时显露各种运行状态及数值，信息详细直观，实操、调节测试便利；
5．可单独整定8套保护定值，定值区变换安全便利；
6．大容量（KV）的信息记录：可存档不小于100个*近发生的历史报告,可带动作功能数值，掉电保持，方便事故解析；
7．通信规约应用IEC-60870-5-103规约或MODBUS规约可选，设定有双RS-485通信连接口；组网经济、便利,可直接与微机监控或保护管理机联网通讯；
8．设定有录波功能，装置记录保护跳闸前4周波，跳闸后6周波（每周波24点）的采样数值，保护跳闸后上送变电站自动化主站，也可以经过故障解析系统实行故障解析；数值收集控制系统:4线电阻屏、2点触屏检验测试;模型块的*大连接数：10（*大测量通道数：100）;运算通道数：100;通信通道数：300;内部存储器：500MB（介质：闪存）;外部存储介质：SD存储卡（*大32G）;USB连接口：兼容USB 2.0标准;通信功能：以太网，兼容IEEE802.3标准
连接图：级联，分区长度：*大100米;FTP客户端功能、FTP服务器功能、Web服务器功能、SNTP客户端功能、SNTP服务器功能、DHCP客户端功能;其他功能：
安全功能：锁键功能、登录功能;时钟功能：日历功能、精确度：±5ppm（0-50℃）
9．可测量功能数值：电压（V）、电流（A）、有功功率（W）、无功功率（W）、视在功率（W）、功率（W）因数、相位角、频率、电压（V）峰值、电流（A）峰值、峰值因数、积分（Wh，Ah，Varh，Vah）等；能够适用同时测量电压（V）RMS/MEAN值，峰值因素*大300；能够同时测量3个电压（V）或者电流（A）的频率；能实行效率测量试验和用户自定义功能。
10．保护出口方法可以按照保护配备，出口设定便利灵活。
提供原生产厂家授权书、厂家售后承诺及设备样本。

二、在本系统上至少可开设下列实训内容

1、发电动机组的起动与运行实训

2、同步发电动机励磁控制实训

实训一 不一样α角（控制角）对应的励磁电压（V）波动线实训

实训二 经典型方法下的同步发电动机起励实训

实训三 励磁调动器控制方法及其相互变换实训

实训四 跳灭磁开关灭磁和逆变灭磁实训

实训五 伏赫限制实训

实训六 欠励限制实训

实训七 同步发电动机强励实训

实训八 调差实训

实训九 过励磁限制实训

3、同步发电动机准同期并列运行实训

实训一 自动准同期条件测量试验实训

实训二 线性整步电压（V）形成（相敏环节）测量试验实训

实训三 压差、频差和相差闭锁与整定实训

实训四 导前时间整定及测量方法实训

实训五 手动准同期并网实训

实训六 半自动准同期并网实训

实训七 自动准同期并网实训

实训八 微机准同期装置基础实操实训

实训九 自动准同期条件测量试验

实训十 线性整步电压（V）形成（相敏环节）测量试验

实训十一 导前时间整定及测量方法

实训十二 压差、频差和相差闭锁与整定

4、 单机--无穷大系统稳态运行方法实训

5、电力系统功率（W）特性和功率（W）极限实训

提升电力系统静态平稳性实训

6、 电力系统暂态平稳实训

提升电力系统暂态平稳性的措施

7、 单机带负荷实训

8、 同步发电动机实训

实训一 同步发电动机空载实训和短路实训

实训二 同步发电动机V形弯曲线及零功率（W）因数测量实训

实训三 同步发电动机外特性实训

相关实训实训台：

电力系统实训台

电力自动化实训设备

电厂供配电实训系统

工厂供配电实训台

电工培训考核装置

继电保护实训考核设备

电力行业培训设备

电厂培训考核系统

电工仪表实训台