LG-DLK01型電力系統綜合自動化試驗臺

一、設備的主要用途、功能以及特點
LG-DLK01型電力系統綜合自動化試驗臺是一個自動化程度很高的多功能電力行業培訓設備，它由發電機組、雙回路輸電線路、無窮大電源等一次設備組成，可構成發電機與無窮大系統。系統之間有二種不同聯絡阻抗，供系統實驗分析比較時使用。該電廠培訓考核系統包括一套發電機組、手動調速、同期、線路模型、微機勵磁調節器和無窮大電源組成一個單機——無窮大系統，可以進行多個勵磁控制實驗，同期并網實驗，系統低頻振蕩實驗、電力系統、功率特性和功率極限實驗、電力系統暫態穩定實驗、單機帶負荷實驗等電工儀表實訓裝置。

二、基本功能要求
1、實驗平臺能完成高校、職業院校《電力系統自動裝置》、《電力系統自動化》、《電力系統穩態分析》、《電力系統暫態分析》等電氣工程及自動化專業的主要課程實驗項目。
2、實驗平臺由實驗發電機組、發電機組控制柜、系統實驗屏、無窮大系統、阻感性負載、監控調度系統等組成。
3、三相可調阻感性負載必須連續可調。
4、系統控制以PLC作為核心控制部件，“調速系統”、“勵磁系統”、“準同期控制系統”均采用單獨硬件系統和控制程序。
★5、實驗平臺具有良好的開放性和可擴展型，發電機和一次系統均具有外部接口，方便組建更加復雜的輸電網絡，所有控制器均采用雙通信口配置，可以采用PPI、ModBus等多種標準通信協議構建電力系統SCADA網絡。
★6、調度系統與電力系統綜合自動化實驗平臺配套使用，能將6套發電機組及其控制設備作為各個電源單元組成一個大的電力系統，便于進行理論計算和實驗分析，實現系統“遙控”、“遙測”、“遙信”、“遙調”四遙功能。
三、實驗項目要求
1、發電機特性實驗
1.1發電機的空載特性實驗；
1.2發電機的短路特性實驗；
1.3發電機的負載特性實驗；
2、準同期并列實驗
2.1手動準同期并列實驗；
2.2半自動準同期并列實驗；
2.3全自動準同期并列實驗；
2.4各種信號波形觀測；
3、同步發電勵磁控制實驗
3.1不同α（控制角）的勵磁電壓波形觀測實驗；
3.2同步發電機起勵實驗；
3.3控制方式及其相互切換實驗；
3.4逆變滅磁和跳滅磁開關滅磁實驗；
3.5伏赫限制實驗；
3.6同步發電機強勵實驗；
3.7欠勵限制實驗；
3.8調差特性實驗；
3.9過勵限制實驗；
3.10 同步發電機三次諧波勵磁實驗
4、單機—無窮大系統穩態運行方式實驗
4.1單回路穩態對稱運行實驗；
4.2雙回路與單回路的穩態對稱運行比較試驗；
4.3單回路穩態非全相運行試驗。
5、單機帶負荷實驗
5.1獨立系統的特性實驗；
5.2投、切不同負荷的實驗；
5.3調速器調差特性實驗；
5.4甩負荷實驗；
6、電力系統功率特性（功角）和功率極限（靜態穩定性）實驗
6.1無調節勵磁時，功率特性和功率極限的測定；
6.2手動調節勵磁時，功率特性和功率極限測定；
6.3微機自并勵時，功率特性和功率極限的測定；
6.4微機他勵時，功率特性和功率極限的測定；
6.5單回路、雙回路輸送功率與功角關系實驗；
7、電力系統暫態穩定性實驗
7.1短路類型對電力系統暫態穩定性的影響實驗；
7.2故障切除時間對暫態穩定的影響實驗；
7.3有無強勵磁對暫態穩定性影響試驗；
7.4線路重合閘及其對系統暫態穩定性影響的實驗；
7.5同步發電機異步運行和再同步實驗；
8、發電機組SCADA實驗；
9、發電機組自動發電控制（AGC）實驗
四、系統配置及參數要求
1、基本參數
1.1輸入電源:380V±10% 50Hz；
1.2容量：≤15kVA；
★1.3系統控制器：西門子S7-224XP(3臺）+EM231（2臺）；
★1.4驅動器類型：全數字直流調速器；
★1.5通訊接口：RS_485,以太網口。
2、實驗發電機組
實驗發電機組由三相同步發電機、直流電動機、速度傳感器經彈性聯軸器對軸聯結后組裝在金屬底盤上，底盤安裝萬向輪和減震裝置，方便用戶移動。
★2.1直流電動機：采用國標Z4系列直流電動機，
（1）額定電樞電壓：DC440V；
（2）額定功率：3kW；
（3）額定轉速：1500r/min；
（4）散熱方式：風機散熱；
2.2 三相同步發電機：采用定制三相交流同步發電機，參數如下：
（1）額定電樞電壓：AC400V；
（2）額定功率：2kW；
（3）額定功率因素：0.8（滯后）；
（4）額定轉速：1500r/min；
（5）勵磁方式：自并勵/他勵/三次諧波勵磁；
2.3機座結構
鋼結構機座，強度能承受實驗機組的穩態運行和暫態運行試驗的震動不變形基礎上增加50%的安全裕量；機座設計有減震裝置、定位固定支撐柱、用于移動的高強度萬向輪、定向輪、轉動部分安裝防護罩、不銹鋼推桿。
2.4速度傳感器
速度傳感器采用1000線增量型光電編碼器，精度高、線性度好。
3、電力系統綜合自動化實驗臺系統實驗屏（尺寸：長1540mm×寬800mm×高1850mm）
3.1具有中間開關站的雙回路輸電線路(xL1=xL2=15,20Ω，xL3=xL4=25,40Ω)模型；
3.2線路短路故障設置模塊：可以設置輸電線路的單相接地短路、相間短路、相間接地短路、三相短路等多種短路類型、短路持續時間可以設定
★3.3各類表計配置要求：各類表計：供應商必須在招標書中詳細說明設備儀表配置型號、數量及功能
★3.4電流互感器、電壓互感器：供應商必須在招標書中詳細說明互感器配置型號、數量及功能
★3.5各類電量變送器：供應商必須在招標書中詳細說明變送器器配置型號、數量及功能
4、發電機組控制柜（長800mm×寬600mm×高2000mm）
4.1儀表：原動機電樞電壓表、原動機電樞電流表、發電機勵磁電壓表、發電機勵磁電流表、控制柜工作電源電壓表；
4.2柜體類型及要求：符合國家關于電氣控制柜的制作及通電測試等相關標準規范的電氣柜，具體功能配置要求如下：
4.2.1微機調速系統
（1）電源進線：三相五線 AC380V，50Hz；
（2）額定功率：15kW；
（3）微機調速控制器：西門子CPU224XP主機；
（4）頻率跟蹤范圍：Fg=50±5（Hz）；
（5）功率調整范圍：Pg=0～100%；
（6）數字式功角測量，功角測量精度：優于1°；
（7）調節方式：微機手動/自動，模擬手動；
（8）調速模塊:歐陸或西門子全數字直流調速器
（9）控制方式：開環、電壓閉環/轉速閉環/轉矩閉環可選；
（10）控制算法：PID控制；
（11）速度反饋方式：編碼器輸入；
（12）通信接口：2個RS485；
（13）支持通信協議：ModBus-RTU；USS、PPI；
（14）人機界面：10.1寸觸摸屏；
（15）招標書中提供微機調速人機界面的畫面截圖
（16）招標書中詳細說明微機調速系統測量發電機功角的方案
★4.2.2全數字直流調速器
（1）歐陸或西門子品牌；
（2）電源電壓：三相五線AC380V；
（3）額定輸出電流：DC35A；
（4）輸出控制:三相全控晶閘管橋；微處理器實現相控擴展的觸發范圍；
（5）控制功能：全數字式；先進的PI調節，具有完全匹配的電流環，以達到最佳動態運行性能；電流環具有自整定功能；可調速的PI，具有積分分離功能；
（6）速度控制：采用電樞電壓反饋，具有IR補償；采用模擬測速發電機或編碼器
（7）速度范圍：0～100%；
（8）穩態精度：有數字設定值的編碼器反饋為0.01%；模擬測速器反饋為0.1%；電壓反饋為2%；
（9）保護：高性能MOVS；過電流（瞬態）；反時限過電流；勵磁故障；速度反饋故障；電動機過熱；晶閘管過熱；晶閘管觸發電路故障；晶閘管緩沖器網絡零速檢測；靜止邏輯；堵轉保護；
（10）診斷：完全計算機化，鎖存第一故障，自動顯示；數字液晶顯示器控制；全部診斷信息可通過RS422/485得到；發光耳機管電路狀態顯示。
4.2.3微機勵磁系統
發電機微機勵磁系統由微機勵磁調節器、人機界面、勵磁變壓器、三相晶閘管整流橋、滅磁回路、起勵回路、交、直流開關、交、直流電壓、電流表、各電量傳感器、接觸器等元件及控制回路組成，構成一個多輸入多輸出的閉環控制系統，有多種調節方式和保護、限制功能。發電機勵磁自動控制系統為實際系統，勵磁功率與發電機配套，并滿足手/自動、強勵、強減、滅磁、響應速度、單機運行、并列運行、無功功率分配及實現恒無功，恒功率因數等的運行要求。通過設置，可針對系統靜態和動態穩定性進行可觀測的實驗控制。
技術參數要求：
（1）電源進線：三相五線 AC380V，50Hz；
（2）額定容量：1kVA；
（3）發電機電壓調整范圍：20%-120%（單機），20%- 130%（單機試驗），85%-120%（并網）；
（4）發電機電壓調節精度：0.5%Un；
（5）微機勵磁控制器：西門子CPU224XP主機+EM231；
（6）勵磁電源：他勵、自并勵、模擬勵磁機勵磁；
（7）控制方式:恒IL、恒UF、恒Q、恒α控制方式；
（8）勵磁保護：過勵限制（反時限）、欠勵限制、伏赫限制、最大勵磁電流瞬時限制；
（9）滅磁方式：跳滅磁開關滅磁，逆變滅磁；
（10）通信接口：RS485*2；
（11）通信協議：ModBus-RTU，PPI，USS；
（12）人機界面：10.1寸觸摸屏（同微機調速系統）。
（13）勵磁主變壓器：三相勵磁主變壓器采用三繞組芯式變壓器，電壓變比AC400V/70V,±10%，額定容量：1kVA，聯接組別：YD-11。容量完全滿足發電機勵磁要求，并留有足夠安全余量。
4.2.4微機準同期控制器
（1）測量系統頻率，機端電壓，系統電壓精度優于0.5%；
（2）全自動準同期合閘；
（3）半自動準同期合閘；
（4）斷路器合閘時間測定；
（5）同期啟動信號：電平型；
（6）同期復歸信號：電平型；
（7）開關量輸入信號：DC24V電平；
（8）開關量輸出信號：DC24V電平；
（9）同期對象：1個；
（10）頻率差整定范圍：±0.5Hz；
（11）電壓差整定范圍：±10V；
（12）同期倒前時間：100-600ms；
（13）合閘精度：頻差≤0.3Hz時，合閘相角差≤1.5°
（14）通信協議：ModBus-RTU，PPI，USS；
（15）招標書中提供微機同期裝置監控畫面和參數設置畫面截圖
4.2.5微機線路保護功能
（1）三段式相間過流保護
（2）自動重合閘功能（分相重合閘功能）
（3）后加速保護
（4）電流測量值優于1%
★4.2.6無線智能實驗室管理考核系統（為保證軟件正版，投標時提供軟件著作權證書原件備查并現場演示功能）
該系統采用240*128點陣藍底背光液晶顯示屏及PVC輕觸鍵盤，中文顯示，試題顯示直觀。能實現所有維修電工掛箱任意點的故障設置。
1、可選擇指定故障考核方式或隨機故障考核方式。
2、隨機故障考核方式下系統具有自動隨機出題功能，使每次維修的故障都不相同。
3、隨機故障考核方式可設置故障范圍及故障數量。
4、掉電后不會丟失所設置的參數及考核結果。
5、具有自動評分參數設置、考核時間設置及倒計時、重復考號報警等功能。
6、自動保存80位考生的考號、分數、誤排次數、剩余故障、剩余時間等。
7、每個故障點都默認設置為開路故障，可根據要求改變為短路故障。
8、考核系統未上電時，電氣線路能正常工作。上電后，電氣線路的工作狀態取決于上一次考核系統斷電時的情況，但在隨機故障考核方式下故障點位置與上次不一樣。
9、本系統由教師用上位機統一設置故障（隨機故障和指定故障），由無線網絡輸至學生實訓臺進行排故訓練或考核，實訓考核人員條件與機會均等，客觀、科學判斷實訓考核結果，保證考核結果的公平公正。故障點設置方便、快捷，訓練考核成績自動記錄、排序、打印，極大方便實訓室的管理，大大減輕教師的工作量。
10、本考核系統有很好的通用性，通過與不同實訓設備的組合，既可鍛煉學員動手連接訓練電路，掌握實操技能，又可通過智能化考核系統科學公正考核學員所學專業知識，有效的提高了學校的實訓考核管理能力。
11、本系統采用獨立開關電源供電，電路設計優化合理，生產工藝嚴格完善，保證機器的可靠性和穩定性。
12、本系統所有的數據交換都是通過無線網絡傳輸，可以方便快捷組網，任意添加組網設備數量（最高255臺），而且不需要進行繁瑣的網絡布線，極大的簡化了實驗室的安裝，從而降低了組建實驗室的成本。
13、本系統兼容單機考核系統，當沒有安裝上位機時，本機亦可單獨使用。除成績的整理、打印等不能實現以外，其他所有功能均可在本機實現。
5、云智能實驗室安全管理系統
本平臺將物聯網技術運用于電氣自動化信息技術并將數據上傳至云平臺，進行海量數據存儲，并提供豐富的數據分析工具方便更加準確的掌握數據與分析數據。★為保證軟件正版，投標時提供云智能實驗室安全管理系統軟件著作權證書原件備查并現場演示功能。
1）功能。
（1）數據云系統上傳（2）手機數據查詢（3）歷史數據查詢（4）數據分析統計（5）郵箱報警（6）微信報警（7）微信反向控制（8）二次開發
2）智能物聯網系統應用軟件
（1）數據顯示顯示輸入電壓監控，輸出電壓監控，輸入開關監控，輸出開關控制以及輸入電壓模擬量實時數據，可根據實際需求添加128路。
（2）控制：控制啟動停止開關的開和關，輸出電壓值的給定，可根據實際需求添加128路。
（3）歷史數據：顯示輸入輸出電壓值的歷史數據，可按時、天、月進行查詢歷史數據曲線，以及歷史數據表格，可表格數據導出處理。
（4）設備報警：報警信號為PLC主機模擬量采集數值或者開關量可以自由設定，如當模擬量輸入超過10V電壓時產生報警，通過物聯網自動化應用軟件將報警信號上傳到云平臺，通過云平臺向設置的郵箱地址或者微信推送報警信號，每臺設備對應設置一個微信賬號和一個郵箱賬號用于接受報警信號。
（5）通過手機微信關注云平臺可以實現遠程控制PLC的輸出及監視PLC的輸入狀態變化。
（6）終端畫面包含：數據顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數值，輸出電壓監控，開關狀態輸入，開關控制輸出，以及云端連接二維碼。聯網設置界面：設置現場數據連接云平臺后臺數據庫管理
★3）為保證軟件正版，投標時提供智能物聯網系統應用軟件著作權證書原件備查。
6、無窮大系統
額定容量：15kVA；
7、三相可調阻感性負載
7.1在三相AC400輸入下，有功負荷調節范圍為0-2.5kW，連續可調；
7.2在三相AC400輸入下，無功負荷調節范圍為0-2kVar，連續可調。

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