電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電力系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)
1.系統(tǒng)的基本要求：
1.1監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成：各發(fā)電廠、母線及線路電量由各發(fā)電廠控制器及三相電量智能監(jiān)測(cè)儀采集并傳送至管理服務(wù)器（或稱主站），實(shí)現(xiàn)遙測(cè)功能；各開(kāi)關(guān)和斷路器狀態(tài)通過(guò)PLC采集后，傳送至管理服務(wù)器（或稱主站），實(shí)現(xiàn)遙信功能；PLC接受并執(zhí)行管理服務(wù)器（或稱主站）發(fā)送的命令，完成對(duì)斷路器的分合閘操作，實(shí)現(xiàn)遙控功能；各發(fā)電機(jī)廠控制器（微機(jī)調(diào)速器和微機(jī)勵(lì)磁器）接受并執(zhí)行管理服務(wù)器（或稱主站）發(fā)送的調(diào)度命令，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功和無(wú)功，實(shí)現(xiàn)遙調(diào)功能。
1.2系統(tǒng)提供的監(jiān)控軟件以力控網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用戶可進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。
★1.3學(xué)生可共享監(jiān)控權(quán)，客戶機(jī)10臺(tái)（學(xué)校自配），具體要求如下：
1.3.1同步顯示各發(fā)電廠的運(yùn)行狀態(tài)
1.3.2同步顯示各開(kāi)關(guān)站的電量參數(shù)
1.3.3多機(jī)監(jiān)視各斷路器的位置，保護(hù)動(dòng)作出口狀態(tài)
1.3.4存儲(chǔ)和打印電力網(wǎng)絡(luò)的電量參數(shù)
1.3.5同步監(jiān)視電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布
1.3.6進(jìn)行復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算
1.3.7保存歷史數(shù)據(jù)，繪制歷史曲線
1.3.8具有遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào)功能。
2.系統(tǒng)的主要組成:
2.1電力系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括：電力網(wǎng)絡(luò)單元、PLC控制器、電量監(jiān)測(cè)儀、分合閘開(kāi)關(guān)、工控機(jī)。監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能與電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組成“3+1”網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2.1.1電力網(wǎng)絡(luò)單元:采用8段母線，兩個(gè)電壓等級(jí)。
2.1.2 PLC控制器:采用S7-200，采集各斷路器，開(kāi)關(guān)站的狀態(tài)。
2.1.3電量監(jiān)測(cè)儀:采集各路母線上的電壓，電流，有功功率和無(wú)功功率，電壓，電流測(cè)量精度為0.2級(jí)，有功和無(wú)功為0.5級(jí)。
2.1.4工控機(jī):采用研祥的工控機(jī)控制。具體如下：
2.1.4.1機(jī)箱: IPC-810B/7270/6113LP4
2.1.4.2主板: FSC-1814V2NA
2.1.4.3 CPU: E5200/2.5G/800M/2M/LGA775/SLB9T
2.1.4.4 內(nèi)存: 1G (金士頓)
2.1.4.5 硬盤(pán): 希捷250G
2.1.4.6 光驅(qū): 18X DVO-ROM（索尼或明基）
2.1.4.7網(wǎng)卡: D_LINK 8139
2.1.4.8鼠標(biāo), 鍵盤(pán)
2.1.5控制器需采用液晶中文菜單顯示，操作方便。
2.1.6人性化界面：待整定參數(shù)的范圍在界面內(nèi)都有標(biāo)注，方便用戶設(shè)置。
2.1.7糾錯(cuò)保護(hù)功能：用戶誤操作時(shí)，裝置會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)的保護(hù)功能，同時(shí)以中文字幕形式提醒用戶。
3.PLC 3D教學(xué)仿真軟件（評(píng)標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)帶軟件演示）：
3.1軟件在電腦屏幕上構(gòu)建3D虛擬環(huán)境，全面展現(xiàn)各種復(fù)雜的整體工藝流程，比如：物料分揀、自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)、機(jī)械手控制等工藝流程。
4.傳感器3D虛擬仿真軟件（評(píng)標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)帶軟件演示）：
軟件采用全3D虛擬仿真技術(shù)，通過(guò)軟件對(duì)產(chǎn)品說(shuō)明、零件展示、裝配演示等方面，講述霍爾傳感器、壓電傳感器、氣敏傳感器、電渦流傳感器等常用傳感器。軟件需包含以下功能：
4.1產(chǎn)品說(shuō)明：從理論上簡(jiǎn)單介紹傳感器的原理。
4.2零件展示：?jiǎn)为?dú)展示傳感器的各個(gè)組成元件，觀察零件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及材質(zhì)類型。
4.3裝配演示：以三維仿真的形式展示傳感器的裝配過(guò)程，直觀了解傳感器的組成結(jié)構(gòu)和裝配方法。
附錄2
一、系統(tǒng)的整體技術(shù)要求：
1.系統(tǒng)分別由三臺(tái)實(shí)際運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組模擬，配套的三套電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的控制部分可分別對(duì)發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)就地控制，各發(fā)電機(jī)組的主回路分別接至系統(tǒng)模擬電網(wǎng)，并與無(wú)窮大系統(tǒng)聯(lián)接。電網(wǎng)上聯(lián)接有可調(diào)負(fù)荷，負(fù)荷類別有："純電阻性負(fù)荷"，"感性負(fù)荷"和"純電感性負(fù)荷"。根據(jù)發(fā)電機(jī)廠的個(gè)數(shù)和輸電線路的不同，用戶可靈活調(diào)整電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
二、主要組成:
★系統(tǒng)采用兩種控制方式，一種采用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能；另一種采用PC機(jī)配采集卡實(shí)現(xiàn)功能，包括信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，多通道數(shù)據(jù)采集卡及相應(yīng)的切換開(kāi)關(guān)。
（一）采用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能：
★系統(tǒng)包括：發(fā)電機(jī)組、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)、實(shí)驗(yàn)控制屏、無(wú)窮大系統(tǒng)、三相可調(diào)負(fù)載箱。系統(tǒng)仿工業(yè)化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)，一次線路需與自動(dòng)控制部分分開(kāi)設(shè)計(jì)。
1.發(fā)電機(jī)組:
由三相同步發(fā)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、測(cè)速裝置和功角指示器組成。采用直流電動(dòng)機(jī)模擬汽輪機(jī)，所有配件均固定在可移動(dòng)的推車上，方便學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。具體參數(shù)如下：
★1.1三相同步發(fā)電機(jī)：SN=2.5KVA, VN=400V，nN=1500rpm
★1.2直流電動(dòng)機(jī)：PN=3KW, VN=440V，IN=8.6A，nN=1500rpm
1.3測(cè)速裝置采用1024點(diǎn)光電編碼器。
1.4功角指示器采用特制頻閃燈、標(biāo)刻度圓盤(pán)和指針構(gòu)成。
2.實(shí)驗(yàn)操作臺(tái):
實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)由輸電線路單元、測(cè)量?jī)x表單元、微機(jī)線路保護(hù)測(cè)控裝置和合閘時(shí)間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時(shí)間設(shè)置等構(gòu)成。
2.1輸電線路單元：采用雙回輸電線路，每條輸電線路分兩段，并設(shè)置有中間開(kāi)關(guān)站，可以構(gòu)成四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗。
2.2測(cè)量?jī)x表單元：電壓表3只，電流表3只，三相有功功率表1只，三相無(wú)功功率表1只，功率因數(shù)表1只和同期表1只。
2.3微機(jī)線路保護(hù)測(cè)控裝置（工業(yè)級(jí)，液晶顯示，中文菜單操作）：適用于110KV及以下系統(tǒng)饋電線路的保護(hù)、測(cè)量及控制。具體要求如下：三段式相間過(guò)流保護(hù)：定時(shí)限/反時(shí)限特性，方向元件閉鎖，低電壓元件閉鎖；三段式零序過(guò)流保護(hù)：定時(shí)限/反時(shí)限特性，零序方向元件閉鎖，零序電壓元件閉鎖；獨(dú)立的加速保護(hù)：相電流加速，零序電流加速；低頻減載：滑差閉鎖，低電壓閉鎖；低壓減載；過(guò)負(fù)荷保護(hù)；三相一次重合閘：重合閘充電指示，非同期/檢同期/檢無(wú)壓方式，檢同期時(shí)母線電壓自動(dòng)適應(yīng)線路側(cè)電壓，勿需整定電壓相別；接地選線：接地告警3U0/3I0，集中/分散選線；采集和顯示電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、頻率；4路脈沖量；16路遙信量；遙控分合、閉鎖及遠(yuǎn)方定值修改；保護(hù)投入/退出，遠(yuǎn)方定值區(qū)切換，還具有故障錄波，事件記錄功能，通信功能，可上傳測(cè)量保護(hù)及故障信息。
2.4合閘時(shí)間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時(shí)間設(shè)置：可設(shè)置并網(wǎng)斷路器合閘時(shí)間、三相輸電線路短路類型和短路時(shí)間，還可觀測(cè)暫態(tài)電流、電壓波形。
3.實(shí)驗(yàn)控制屏:
實(shí)驗(yàn)控制屏由儀表單元、微機(jī)調(diào)速器裝置、微機(jī)準(zhǔn)同期裝置、微機(jī)勵(lì)磁裝置、常規(guī)勵(lì)磁裝置、數(shù)字存儲(chǔ)示波器組成。
3.1儀表單元：直流電壓表、直流電流表各2只，分別指示原動(dòng)機(jī)電樞電壓和電流、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和電流。交流電壓表1只，指示控制柜工作電源電壓。
3.2微機(jī)調(diào)速器裝置具有如下功能：具有手動(dòng)模擬調(diào)節(jié)、手動(dòng)數(shù)字調(diào)節(jié)、微機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)、過(guò)速保護(hù)功能；具有測(cè)量、顯示機(jī)組轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)頻率功能；
3.3微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置（工業(yè)級(jí)，液晶顯示，中文菜單操作）具有如下功能：勵(lì)磁方式分為自并勵(lì)、它勵(lì)兩種；具有恒UF、恒IL、恒α、恒Q 四種自動(dòng)調(diào)節(jié)功能；具有定子過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)勵(lì)限制、瞬時(shí)過(guò)電流限制、欠勵(lì)限制和伏赫限制功能；液晶顯示，中文菜單操作；在線修改控制參數(shù)和存儲(chǔ)功能。
3.4微機(jī)準(zhǔn)同期裝置（工業(yè)級(jí)，液晶顯示，中文菜單操作）具有如下功能：全自動(dòng)準(zhǔn)同期和半自動(dòng)準(zhǔn)同期方式可選，全自動(dòng)方式下具有自動(dòng)調(diào)頻調(diào)壓功能，半自動(dòng)時(shí)閉鎖自動(dòng)調(diào)頻調(diào)壓功能；實(shí)時(shí)顯示發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的壓差和頻差；液晶顯示，中文菜單操作；在線整定和修改頻差、壓差允許值和導(dǎo)前時(shí)間；具有波形觀測(cè)孔，可觀察合閘脈沖相對(duì)于三角波的位置、發(fā)電機(jī)電壓波形、系統(tǒng)電壓波形和矩形波波形等。．
3.5常規(guī)勵(lì)磁裝置具有如下功能：采用PI調(diào)節(jié),具有恒UF功能，恒壓精度為0.5%Ued；面板上設(shè)置有觀測(cè)波形的測(cè)試孔；具有最小，最大勵(lì)磁電流值的限制；能適應(yīng)多種反饋及保護(hù)信號(hào)的輸入。
3.6數(shù)字存儲(chǔ)示波器：帶寬≧60MHz,實(shí)時(shí)采樣率≥2GS/s，含8通道邏輯儀，數(shù)模信號(hào)同時(shí)進(jìn)行分析。
4.無(wú)窮大系統(tǒng)：采用自耦調(diào)壓器模擬無(wú)窮大系統(tǒng)，具體參數(shù)： 副邊0-430V可調(diào)。
5.三相可調(diào)負(fù)載箱
5.1采用柜式結(jié)構(gòu)，配有腳輪可移動(dòng)。包括阻性負(fù)載和感性負(fù)載。
5.2阻性負(fù)載包括一組3×1600Ω/0.2A（0.1kW）板式電阻，兩組3×800Ω/0.4A（0.2kW）板式電阻，一組3×320Ω/1A（0.5kW）板式電阻和兩組3×160Ω/2A 1kW板式電阻，通過(guò)開(kāi)關(guān)投切可調(diào)節(jié)阻性負(fù)載的大小。
5.3感性負(fù)載由三個(gè)200mH的電感和自耦調(diào)壓器構(gòu)成感性負(fù)載，通過(guò)開(kāi)關(guān)投切可調(diào)節(jié)感性負(fù)載的大小。
6.單片機(jī)控制實(shí)驗(yàn)多種對(duì)象系統(tǒng)：
6.1系統(tǒng)主板包含以下控制對(duì)象：
★6.1.1位置控制系統(tǒng)：系統(tǒng)包括一套由步進(jìn)電機(jī)、光電編碼器、同步帶、同步輪和滑塊組成的機(jī)械結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)單片機(jī)編寫(xiě)控制程序，將單片機(jī)預(yù)先給定的位置信號(hào)與采集電路采集到的實(shí)際位置信號(hào)進(jìn)行比較，然后通過(guò)單片機(jī)運(yùn)算，將位置偏差信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速。
6.1.2伺服電機(jī)：包括伺服電機(jī)、光電編碼器、PWM驅(qū)動(dòng)電路，可控制電機(jī)的方向、轉(zhuǎn)速、位置等參數(shù)。
6.1.3航模舵機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)PWM控制舵機(jī)，機(jī)器人控制基礎(chǔ)練習(xí)。
6.1.4無(wú)線語(yǔ)音傳輸：無(wú)線數(shù)傳模塊實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音傳輸，可作對(duì)講機(jī)使用，自帶麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，帶音頻輸入接口。
6.1.5 GPS定位系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)讀取GPS模塊信號(hào)：時(shí)間、經(jīng)度、緯度、海拔、移動(dòng)速度等。
6.1.6 GSM通信系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制GSM通信模塊實(shí)現(xiàn)短消息收發(fā)。
（二）采用PC機(jī)配采集卡實(shí)現(xiàn)功能
1.信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置硬件資源如下：
1.1 13路模擬量輸入；
1.2 1路模擬量輸出；
1.3 17路開(kāi)關(guān)量輸入；
1.4 24路開(kāi)關(guān)量輸出。
2.多通道數(shù)據(jù)采集卡采用NI 6229采集卡，采樣速率250ks/s,16路差分輸入，6位數(shù)據(jù)采樣，4路模擬量輸出，48路開(kāi)關(guān)量。
★三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
1.原動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)
1.1 調(diào)速裝置操作原理實(shí)驗(yàn)
1.2 調(diào)速裝置及原動(dòng)機(jī)控制運(yùn)轉(zhuǎn)
2.發(fā)電機(jī)機(jī)電特性實(shí)驗(yàn)
2.1 發(fā)電機(jī)的空載特性曲線測(cè)試
2.2 發(fā)電機(jī)的短路特性曲線測(cè)試
2.3 發(fā)電機(jī)的負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)
2.4 同步發(fā)電機(jī)直軸參數(shù)的離線測(cè)定
2.5 同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的在線測(cè)定
2.6 同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)安全運(yùn)行極限的測(cè)定
3.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制實(shí)驗(yàn)
3.1 微機(jī)勵(lì)磁裝置基本操作實(shí)驗(yàn)
3.2 不同α角（控制角）勵(lì)磁電壓波形觀測(cè)實(shí)驗(yàn)
3.3 同步發(fā)電機(jī)起勵(lì)實(shí)驗(yàn)
3.4 控制方式及其相互切換實(shí)驗(yàn)
3.5 逆變滅磁和跳滅磁開(kāi)關(guān)滅磁實(shí)驗(yàn)
3.6 伏赫限制實(shí)驗(yàn)
3.7 欠勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)
3.8 同步發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)實(shí)驗(yàn)
3.9 調(diào)差特性實(shí)驗(yàn)
3.10 過(guò)勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)
3.11 PSS實(shí)驗(yàn)
4.準(zhǔn)同期并列運(yùn)行
4.1 微機(jī)準(zhǔn)同期裝置基本操作實(shí)驗(yàn)
4.2 自動(dòng)準(zhǔn)同期條件測(cè)試
4.3 線性整步電壓形成（相敏環(huán)節(jié)）測(cè)試
4.4 導(dǎo)前時(shí)間整定及測(cè)量方法
4.5 壓差、頻差和相差閉鎖與整定
4.6 手動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
4.7 半自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
4.8 自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
5.單機(jī)--無(wú)窮大系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)
5.1 單回路穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
5.2 雙回路和單回路的穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行比較實(shí)驗(yàn)
5.3 單回路穩(wěn)態(tài)非全相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
6.單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)
6.1 獨(dú)立系統(tǒng)的特性實(shí)驗(yàn)
6.2 投、切不同負(fù)荷的實(shí)驗(yàn)
6.3 甩負(fù)荷實(shí)驗(yàn)
7.電力系統(tǒng)功率特性（功角）和功率極限（靜態(tài)穩(wěn)定性）實(shí)驗(yàn)
7.1 無(wú)調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，功率特性和功率極限的測(cè)定
7.2 手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，功率特性和功率極限的測(cè)定
7.3 微機(jī)自并勵(lì)時(shí)，功率特性和功率極限的測(cè)定
7.4 微機(jī)他勵(lì)時(shí)，功率特性和功率極限的測(cè)定
7.5 單回路、雙回路輸送功率與功角關(guān)系實(shí)驗(yàn)
7.6 提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
8.電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
8.1 短路類型對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)
8.2 故障切除時(shí)間對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響實(shí)驗(yàn)
8.3 有無(wú)強(qiáng)勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性影響試驗(yàn)；
8.4 線路重合閘及其對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的實(shí)驗(yàn)；
8.5 同步發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行和再同步實(shí)驗(yàn)
8.6 提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施
9.電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
9.1 發(fā)電機(jī)啟動(dòng)和調(diào)整實(shí)驗(yàn)
9.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)
9.3 電力系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)整實(shí)驗(yàn)
10.電力系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)
10.1 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)
10.2 電力系統(tǒng)故障計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)
10.3 切機(jī)、切負(fù)荷等穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)
11.電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)
11.1 電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控
11.2 電力網(wǎng)的電壓和功率分布實(shí)驗(yàn)
11.3 電力系統(tǒng)有功功率調(diào)整實(shí)驗(yàn)
11.4 電力系統(tǒng)無(wú)功功率調(diào)整實(shí)驗(yàn)
11.5 電網(wǎng)運(yùn)行方式變化
11.6 電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
11.7 遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào)四遙實(shí)驗(yàn)
12.單片機(jī)控制實(shí)驗(yàn)多種對(duì)象系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
13.PLC 3D教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)
