一、概述

“TWDD-1型電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置”依據(jù)高等院校新統(tǒng)編教材《電力電子技術(shù)》(第四版)(西安交通大學(xué)王兆安編著)、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學(xué)陳伯時編著)等實驗大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性價比高。

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二、特點

  1、綜合性強 本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機控制、控制理論等實驗項目。

  2、適應(yīng)性強 能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實驗教學(xué)，深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進程作有機的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可。

  3、整套性強 從專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導(dǎo)線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進行配套。

  4、直觀性強 各實驗掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護方便。

  5、科學(xué)性強 裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經(jīng)特殊設(shè)計，可模擬中小型電機的特性和參數(shù)；小電機耗電省，節(jié)約能源，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；實驗內(nèi)容豐富，設(shè)計合理，除了加深理論知識外還可結(jié)合實際開設(shè)設(shè)計性實驗。

  6、開放性強 控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護等功能，各測量儀表均有可靠的保護功能，使用安全可靠；控制屏還設(shè)有定時器兼報警記錄儀，為學(xué)生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。由于整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠的工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實驗室，創(chuàng)造了條件。

  7、先進性強 本裝置著重從新器件高度來考慮，在保留了晶閘管實驗的基礎(chǔ)上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動以及典型的新器件應(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗，讓學(xué)生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。

三、適用范圍

    本裝置涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的“電力電子技術(shù)(或稱半導(dǎo)體變流技術(shù))”、“直流調(diào)速”、“交流調(diào)速”、“電機控制”、“電力拖動自動控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實驗項目。

四、技術(shù)性能

  1、輸入電源: 三相四線(或三相五線 380V±10％ 50HZ)

  2、工作環(huán)境: 溫度-10℃－+40℃　相對濕度＜85％（25℃） 海撥＜4000m

  3、裝置容量：＜1.5KVA

  4、外形尺寸：187.3×72.5×162.2 cm3 

五、裝置的基本裝備

  1、DK01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板）

（1）交流電源（均帶有過流保護措施）

       提供交流電源：直流調(diào)速檔為三相交流電 200V/3A

                     交流調(diào)速檔為三相交流電 240V/3A

（2）高壓直流電源

       勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。

（3）數(shù)字式儀表

    1．交流數(shù)字電壓表：可通過其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度1.0級；

    2．真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；

    3．真有效值交流數(shù)字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；

    4．直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；

    5．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。

（4）人身安全保護體系

    三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計），對人身安全起到一定的保護作用。

    電壓型漏電保護器1：對隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進行保護，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。

    電壓型漏電保護器2：對隔離變壓器后的線路及實驗過程中的接線等出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進行保護，發(fā)出報警信號并切斷電源，確保人身安全。

    電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（5）實驗管理器

    具有設(shè)定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

（6）控制屏其它設(shè)施

    控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設(shè)有12芯、10芯、4芯、3芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供?？刂破羶蛇呍O(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設(shè)有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。

　2、DK02實驗桌

    實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

  3、DQ03－1不銹鋼電機導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)（日本歐姆龍1024光電編碼器）及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表

  4、DQ27三相可調(diào)電阻（每組900Ω×2/0.41A） 

  5、DK03晶閘管主電路

    提供12只5A/1000V的晶閘管，分成正、反橋兩組，每只晶閘管均設(shè)有保護裝置，正、反橋晶閘管可通過外加信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可完成設(shè)計性實驗；設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。

  6、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路

    提供三相觸發(fā)電路、功放電路等，與“DK03”配套使用。

  7、DK05晶閘管觸發(fā)電路實驗

    提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路共五種觸發(fā)電路。

  8、DK06電機調(diào)速控制實驗（Ⅰ）

    提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉(zhuǎn)速變換器（FBS）、速度調(diào)節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調(diào)節(jié)器（ACR）、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）、零電平檢測（DPZ）及邏輯控制器（DLC）。

  9、DK07直流斬波電路

    主要由斬波器觸發(fā)電路及斬波主電路兩大部分組成。

  10、DK08給定及實驗器件

    提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管、24V電源及電感。

  11、DK09新器件特性實驗

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，與DJK06配套使用，可測定其特性曲線；與DJK12配套使用，可完成電力電子新器件的驅(qū)動特性實驗。

  12、DK10可調(diào)電阻、電容箱

    提供耐壓AC63V的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進制可調(diào)電阻兩組。

  13、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載

    提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實驗提供可調(diào)電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯(lián)）或0～45Ω/2.6A（并聯(lián)）瓷盤可調(diào)電阻，為相應(yīng)的實驗提供一個可調(diào)的阻性負載。

  14、DK12變壓器實驗

    提供三相芯式變壓器一個（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用于異步電機串級調(diào)速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設(shè)有三相不控整流電路和逆變變壓器各一組。

  15、DK13功率器件驅(qū)動電路實驗箱

    主要是為完成新器件特性實驗提供驅(qū)動和保護電路，使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動特性。主要包括電源、驅(qū)動電路、PWM波形發(fā)生器。

  （1）電源：為驅(qū)動電路提供電源，包括±5V、+20V、±15V直流電源。

  （2）驅(qū)動電路：包括MOSFET、IGBT、GTR和GTO的驅(qū)動電路。其中IGBT的驅(qū)動電路采用了專用芯片EXB841。

  （3）PWM波形發(fā)生器：由SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要為新器件驅(qū)動電路提供PWM驅(qū)動波形；可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比；頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比均能從0%調(diào)至100%。

  16、DK14單相交直交變頻原理

    根據(jù)普通高等教育“九五”重點教材，王兆安、黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)的相關(guān)內(nèi)容進行開發(fā)，用于展示交直交變頻原理，主要讓學(xué)生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點及其使用。能完成如下實驗項目：1、SPWM波形成的過程；2、交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感和電機）時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；3、IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。

  17、DK15自控原理實驗

    提供穩(wěn)壓電源、交/直流數(shù)字電壓表、低頻函數(shù)信號發(fā)生器、六位數(shù)顯頻率計、階躍信號發(fā)生器及典型的控制環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、超前滯后校正環(huán)節(jié)，還可以組成微分、延遲等各種電路）等。

  18、DK16自控原理實驗

    提供穩(wěn)壓電源、階躍信號發(fā)生器、典型的控制環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、超前滯后校正環(huán)節(jié)，還可以組成微分、延遲等各種電路）及自由布線區(qū)（以便自由組合實驗線路進行實驗）

  19、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)

    通過對四個橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來實現(xiàn)對可逆直流他勵電機進行調(diào)速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調(diào)節(jié)部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產(chǎn)生PWM脈沖波，PWM波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖，分別驅(qū)動四個橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個PI調(diào)節(jié)器組成，并通過速度環(huán)、電流環(huán)構(gòu)成的反饋回路使電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行在給定的轉(zhuǎn)速下。本實驗箱可完成的實驗項目有：（1）、全橋DC/DC變換電路實驗（2）、雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實驗。

  20、DK18電機調(diào)速控制實驗（Ⅱ）

    提供以下模塊：觸發(fā)選擇器（TS）、絕對值放大器（GAB）、電流符號選擇器（CSS）、電壓調(diào)節(jié)器（AVR）、零速封鎖器（DZS）及電壓隔離器（TVD）。與“DK06”配合使用完成“三閉環(huán)錯位選觸無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗”。

  21、DK19半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源

    提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路中的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案?？赏瓿伞伴_關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試”以及“電源電壓波動對輸出的影響”等實驗內(nèi)容。

  22、DK20直流斬波實驗

    根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525?？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚˙uck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。

  23、DK21斬控式交流調(diào)壓電路

    根據(jù)西安交大王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)的內(nèi)容而設(shè)計的，采用全控型器件IGBT管實現(xiàn)“斬控式交流調(diào)壓實驗”。

  24、DK22單相調(diào)壓/調(diào)功電路

    根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計的，實現(xiàn)

單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實驗內(nèi)容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調(diào)壓實驗中采用由雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成觸發(fā)控制電路；在交流調(diào)功實驗中采用由555時基電路組成觸發(fā)控制電路。

  25、DK23單端反激式隔離開關(guān)電源

    輸入交流電壓范圍為50V～200V，輸出為三組直流電源，分別為+5V、5A；+12V、1A；-12V、1A，在輸入交流電壓和直流輸出負載變化時輸出電壓的變化率小于0.3%。

  26、DK24　PS-ZVS-PWM軟開關(guān)技術(shù)

主要包括H橋電路、控制電路和穩(wěn)壓反饋電路。用于展現(xiàn)移相零電壓開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。H橋電路有四只MOSFET管組成，控制電路采用全橋軟開關(guān)電源移相PWM控制芯片UCC3895和驅(qū)動芯片HIP4081，穩(wěn)壓反饋電路由TL431等元件組成。

  27、DK25整流電路有源功率因數(shù)校正

主要有整流電路、升壓變換器、控制電路三部分組成?？刂齐娐凡捎霉β室驍?shù)控制芯片UCC3817N和外圍元器件組成,最大輸出功率為100W（200V±5%，0.5A），工作頻率為100KHz。采用模塊化設(shè)計，通過適當(dāng)?shù)倪B線可以完成下列實驗項目：

    (1) 無濾波電容的整流電路帶純阻性負載的測試

    (2) 有濾波電容的整流電路帶純阻性負載的測試

    (3) 整流電路有源功率因數(shù)校正的測試

    (4) 控制電路的波形測試，功率柵極控制信號觀察

    (5) 整流電路有源功率因數(shù)校正電路的性能測試

  28、DK26單端電流反饋他激式隔離開關(guān)電源

    采用專用集成電路UC3844作PWM控制器，可直接驅(qū)動MOSFET功率場效應(yīng)管。通過與直流可調(diào)電源、負載的配合可展示電路原理，各點波形測試，輸入電壓和負載改變時的波形變化和性能測試等項目。

  29、DK27升、降壓與復(fù)合斬波電路

    通過PWM控制器與兩個IGBT三極管，兩個二極管的簡單聯(lián)結(jié)，配以發(fā)電機、電動機的組合負荷，用雙蹤示波器能展示降壓電路的第一象限電壓-電流圖，升壓電路的第二象限電壓-電流圖，復(fù)合電路的第一、第二象限電壓－電流圖。同時能展示以上三種狀態(tài)下的續(xù)流、臨界斷流、斷流時的電壓、電流波形(改變輸入電壓、改變PWM脈寬、改變負荷電機力矩)。并可簡單的聯(lián)結(jié)成升、降壓與復(fù)合電路，由于結(jié)構(gòu)上的特點，實驗還可演示斬波電路電機負荷能耗制動、回饋制動等的實驗效果。

  30、DK28三相異步電機變頻調(diào)速控制

    針對目前工業(yè)用變頻器只能對輸入信號及輸出的結(jié)果進行觀測，無法得知其內(nèi)部的詳細工作過程的缺點，開發(fā)本實驗裝置，著重從“變頻原理”出發(fā)，通過實驗讓學(xué)生了解整個變頻的過程。

    提供三相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）、馬鞍波（PWM）、三相空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）三種變頻實驗方式，面板上設(shè)有相應(yīng)的測試點，可方便地用示波器進行觀測。此外，面板上設(shè)計有計算機接口，可與計算機聯(lián)機進行實驗，還留有可編程控制器（PLC）接口。

  31、DK29單相智能功率、功率因數(shù)表

    由24位專用DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速MPU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計思路，同時配有PC監(jiān)控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數(shù)。功率測量精度為1.0級，功率因數(shù)測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質(zhì)（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），并可存儲測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。

  32、DQ07-1直流發(fā)電機(220W)

  33、DQ09直流并勵電動機 

  34、DQ11三相線繞式異步電動機

  35、DK30線繞式異步電機轉(zhuǎn)子專用箱

  36、DQ17單相電阻啟動異步電動機

  37、DQ20三相鼠籠異步電動機

  38、實驗連接線：根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結(jié)構(gòu)手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

 

 

六、本裝置能開設(shè)的實驗項目（所列器材全部配置時）

（一）電力電子技術(shù)實驗項目

1．單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

2．正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗

3．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗

4．單相半波可控整流電路實驗

5．單相橋式半控整流電路實驗

6．單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

7．三相半波可控整流電路實驗

8．三相橋式半控整流電路實驗

9．三相半波有源逆變電路實驗

10．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

11．單相并聯(lián)逆變電路實驗

12．單相交流調(diào)壓電路實驗

13．單相交流調(diào)功電路實驗

14．三相交流調(diào)壓電路實驗

15．直流斬波電路原理實驗

16．單向晶閘管（SCR）特性實驗

17．可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實驗

18．功率場效應(yīng)管（MOSFET）特性實驗

19．電力晶體管（GTR）特性實驗

20．絕緣雙極型晶體管（IGBT）特性實驗

21．可關(guān)斷晶閘管（GTO）驅(qū)動與保護電路實驗

22．功率場效應(yīng)管（MOSFET）驅(qū)動與保護電路實驗

23．電力晶體管（GTR）驅(qū)動與保護電路實驗

24．絕緣雙極型晶體管（IGBT）驅(qū)動與保護電路實驗

電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗平臺

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)測儀采集并傳送至管理服務(wù)器（或稱主站），實現(xiàn)遙測功能；各開關(guān)和短路器狀態(tài)通過PLC采集后，傳送至管理服務(wù)器（或稱主站），實現(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，完成對斷路器的分合閘操作，實現(xiàn)遙控功能；各發(fā)電機場控制器（微機調(diào)速器和微機勵磁器）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)電機的有功和無功，實現(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)軟件為開發(fā)平臺，用戶可進行二次開發(fā)。

1.3學(xué)生可共享監(jiān)控權(quán)，客戶機10臺（學(xué)校自配），具體要求如下：

1.3.1同步顯示各發(fā)電廠的運行狀態(tài)

1.3.2同步顯示各開關(guān)站的電量參數(shù)

1.3.3多機監(jiān)視各斷路器的位置，保護動作出口狀態(tài)

1.3.4存儲和打印電力網(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進行復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計算

1.3.7保存歷史數(shù)據(jù)，繪制歷史曲線

1.3.8具有“四遙”功能

*2.系統(tǒng)的主要組成：

2.1電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗平臺包括：電力網(wǎng)絡(luò)單元、PLC控制器、電量檢測儀、分合閘開關(guān)、工控機。監(jiān)控實驗平臺與電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺組成“4+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，兩個電壓等級。

2.1.2 PLC控制器：采用西門子的S7200,采集各斷路器，開關(guān)站的狀態(tài)。

2.1.3 電量檢測儀：采集各路母線上的電壓，電流，有功功率和無功功率，電壓，電流測量精度為0.2級，有功和無功為0.5級。

2.1.4 工控機：采用研華的工控機控制。具體如下：

2.1.4.1機箱：PC-610（研華）

2.1.4.2主板：C-6006W(研華)

2.1.4.3 CPU：P2.4B(盒)

2.1.4.4內(nèi)存：DDR400 256M(金士頓)

2.1.4.5硬盤：希捷80G（盒）

2.1.4.6光驅(qū)：16DVD（三星）

2.1.4.7網(wǎng)卡：D_LINK 8139

2.1.4.8鼠標(biāo)，鍵盤

2.1.5控制器需采用液晶中文菜單顯示，外型美觀，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。

電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺

一、系統(tǒng)的整體技術(shù)要求：

系統(tǒng)分別由二臺實際運行的發(fā)電機組模擬，配套的二套電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺中的控制部分可分別對發(fā)電機組實現(xiàn)就地控制，各發(fā)電機組的主回路分別接至系統(tǒng)模擬電網(wǎng)，并與無窮大系統(tǒng)聯(lián)接。電網(wǎng)上聯(lián)接有可調(diào)負荷，負荷類別有：“純電阻性負荷”，“感性負荷”和“純電感性負荷”。根據(jù)發(fā)電機廠的個數(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)包括：發(fā)電機組、實驗操作臺、實驗控制屏、無窮大系統(tǒng)、三相可調(diào)負載箱。系統(tǒng)仿工業(yè)化現(xiàn)場設(shè)計，一次線路與自動控制部分分開設(shè)計。

1.發(fā)電機組：

   由三相同步發(fā)電機、直流電動機、測速裝置和功角指示器組成。采用直流電動機模擬汽輪機，所有配件均固定在可移動的推車上。具體參數(shù)如下：

   1.1三相同步發(fā)電機：SN=2.5KVA,VS=400V，nv=1500rpm

   1.2直流電動機：PN=3KW,VN=440V,IN=8.6A,NN=1500rpm

   1.3測速裝置采用圖爾克1024光電編碼器。

   1.4功角指示器采用特制頻閃燈、標(biāo)刻度圓盤和指針構(gòu)成。

   2.實驗操作臺：

   實驗操作臺由輸電線路單元、測量儀表單元、微機線路保護測控裝置和合閘時間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時間設(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)置有中間開關(guān)站，可構(gòu)成四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗。

   2.2測量儀表單元：電壓表3只，電流表3只，三相有功功率表1只，三相無功功率表1只，功率因數(shù)表1只和同期表1只。

   2.3微機線路保護測控裝置（工業(yè)級，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、測量及控制。具體要求如下：三段式相間過流保護：定時限/反時限特性，方向元件閉鎖，低電壓元件閉鎖；三段式零序過流保護：定時限/反時限特性，零序方向元件閉鎖，零序電壓元件閉鎖；獨立的加速保護：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：過負載保護：三相一次重合閘：重合閘充電指示，非同期/檢同期/檢無壓方式，檢同期時母線電壓自動適應(yīng)線路側(cè)電壓，勿需整定電壓相別：接地選線：接地告警3U0/310，集中/分散選線；采集和顯示電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、頻率：4路脈沖量：1路直流量：16路遙信量：遙控分合、閉鎖及1遠方定值修改；保護投入/退出，遠方定值區(qū)切換。

   2.4合閘時間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時間設(shè)置，可設(shè)置并網(wǎng)斷路器合閘時間、三相輸電線路短路類型和短路時間，還可觀測暫態(tài)電流、電壓波形。

   3.實驗控制屏：

   實驗控制屏由儀表單元、微機調(diào)速器裝置、微機準(zhǔn)同期裝置、微機勵磁裝置、常規(guī)勵磁裝置、數(shù)字存儲示波器組成。

   3.1儀表單元：直流電壓表、直流電流表各2只，分別只是原動機電鈕電壓和電流、發(fā)動機勵磁電壓和電流，交流電壓表1只，指示控制柜工作電源電壓。

   3.2微機調(diào)速器裝置具有如下功能：具有手動模擬調(diào)節(jié)、手動數(shù)字調(diào)節(jié)、微機自動調(diào)節(jié)、過速保護功能；具有測量、顯示機器轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)頻率功能；

   3.3微機勵磁調(diào)節(jié)器裝置（工業(yè)級，液晶顯示，中文菜單操作）具有如下功能：勵磁方式分為自并勵、它勵兩種；具有恒UF、恒IL、恒a、恒Q四種自動調(diào)節(jié)功能；具有定子過電壓保護、過勵限制、瞬時過電流限制。欠勵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)和存儲功能。

   3.4微機準(zhǔn)同期裝置（工業(yè)級、液晶顯示、中文菜單操作）具有如下功能：全自動準(zhǔn)同期和半自動準(zhǔn)同期方式可選，全自動方式下具有自動調(diào)頻調(diào)壓功能，半自動閉鎖自動調(diào)頻調(diào)壓功能；實時顯示發(fā)電機和系統(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)前時間；具有波形觀測孔，可觀察合閘脈沖相對于三角波的位置、發(fā)電機電壓波形、系統(tǒng)電壓波形和矩形波波形等。

   3.5常規(guī)勵磁裝置具有如下功能：采用PI調(diào)節(jié)，具有恒UP功能，恒壓精度為0.5%Ued，面板上設(shè)置有觀測波形的測試孔；具有最小、最大勵磁電流值的限制；能適應(yīng)多種反饋及保護信號的輸入。

   3.6數(shù)字存儲示波器：帶寬25MHz。

   4.無窮大系統(tǒng)：采用自耦調(diào)壓器模擬無窮大系統(tǒng)，具體參數(shù)：副邊0-430V可調(diào)。

   5.三相可調(diào)負載箱

   5.1采用柜式結(jié)構(gòu)，配有腳輪可移動。包括阻性負載和感性負載。

   5.2阻性負載包括一組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，通過開關(guān)切可調(diào)節(jié)阻性負載的大小。

   5.3感性負載由三個200mll的電感和自耦調(diào)壓器構(gòu)成感性負載，通過開關(guān)投切可感性負載的大小。

電器控制及繼電保護試驗平臺

一、技術(shù)參數(shù)

1.輸入電源：三相四線（或三相五線），380V±10%,50Hz

2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%（25℃）；

3.海拔＜4000m

4.容量：＜9KVA

*二、設(shè)備基本配置

1、實驗臺須配有電流繼電器、電壓繼電器、電磁型時間繼電器、電磁型中間繼電器、信號繼電器、反時限繼電器、負序電壓繼電器、方向阻抗繼電器、功率方向繼電器、智能式多功能表、微機保護裝置及自動重合閘等裝置；

2、智能化多功能表，可以用來測量外接電源、電壓之間的相位，測量動作時間和外接電壓的頻率，主要技術(shù)參數(shù)：

（1）工作電壓：AC 220V

（2）測量電壓范圍：2.4V~100V

（3）測量電流范圍：0.02A~5A

（4）測量精度：時間1ms；相位：1”，頻率：0.1HZ；

（5）頻率測量范圍：20HZ~1000HZ。

3、5KVA的雙繞組變壓器U1N/U2N=220/127；

4、采用數(shù)字移相器、15KVA自耦調(diào)壓器；

數(shù)字移相器采用Microchip公司的高性能16位數(shù)字控制器dsPIC進行設(shè)計，移相調(diào)節(jié)精度高、移相范圍大、輸出移相角度顯示直觀、調(diào)節(jié)操作方便，具有體積小、重量輕等優(yōu)點，主要技術(shù)指標(biāo)：

（1）輸入電壓：三相0~150V/50Hz

（2）輸出電壓：三相075V/50Hz

（3）最大輸出電流：1A

（4）移相范圍：±180°，調(diào)節(jié)步長1°

5、微機保護裝置（包含電流電壓、阻抗保護和變壓器差動保護），當(dāng)配置上位機時可實現(xiàn)多臺聯(lián)網(wǎng)通訊實驗；

6、試驗臺上既有線路模型又要有變壓器模型，可以進行常規(guī)和微機的電流電壓保護、距離保護和變壓器保護試驗，學(xué)生還可以自行設(shè)計保護接線；

7、微機保護裝置提供編程軟件及源代碼；

8、微機保護裝置留有通訊接口，可以跟上位機進行通訊。

9、該試驗設(shè)備跟微機集中控制試驗臺相配套（自主研發(fā)），可以構(gòu)成一個多臺微機保護設(shè)備集中控制系統(tǒng)，進行聯(lián)網(wǎng)通訊，上位機可遠程操作現(xiàn)地單元設(shè)備，具有電氣控制的一些功能。

*三、能完成如下實驗內(nèi)容

  主要用途為電氣工程及其自動化專業(yè)課程實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)及某些研究課題提供實驗條件?？梢詽M足《繼電保護》、《電氣工程》、《自動裝置》、《工廠供配電》、《電力工程》等多門專業(yè)課程的實驗教學(xué)的需要。

1、繼電器特性實驗

（1）電磁型電流繼電器實驗：動作電流和返回電流的測試，動作時間的測試。

（2）電磁型電壓繼電器實驗：動作電壓和返回電壓的測試；動作時間的測試。

（3）時間繼電器特性實驗：動作時間測試

（4）信號繼電器實驗

（5）負序電壓繼電器實驗

（6）中間繼電器實驗：動作時間的

（7）整流型方向阻抗繼電器特性實驗

（8）功率方向繼電器

（9）差動繼電器

2、繼電保護實驗及綜合實驗：

（1）6-10KV線路過電流保護實驗；

（2）低電壓起動過電流保護及過負荷保護實驗；

（3）復(fù)合電壓起動過電流保護實驗；

（4）電壓閉鎖電流速斷保護實驗；

（5）電流閉鎖電壓速斷保護實驗；

（6）單側(cè)電源輻射式輸電線路三段式電流保護實驗。

3、電氣二次控制回路實驗

（1）具有燈光和音響監(jiān)視的斷路器控制回路實驗；

（2）閃光繼電器構(gòu)成的閃光裝置實驗；

（3）裝設(shè)跳躍閉鎖繼電器的斷路器控制回路實驗；

（4）重復(fù)動手手動復(fù)歸中央音響信號裝置實驗；

（5）重復(fù)動作自動復(fù)歸中央音響信號裝置實驗；

（6）方向距離保護及二次控制回路實驗；

4、自動裝置實驗

（1）自動重合閘前加速保護實驗；

（2）自動重合閘后加速保護實驗；

5、微機線路保護實驗、綜合實驗

（1）具有常規(guī)線路保護和微機保護兩種功能；

（2）模擬系統(tǒng)短路運行方式實驗；

（3）模擬系統(tǒng)短路保護動作情況實驗；

（4）保護裝置的動作電流檢驗及整定繼電器動作電流實驗；

（5）保護裝置的動作電壓檢驗及整定繼電器動作電壓實驗；

（6）保護裝置的動作時間檢驗及整定繼電器動作時間實驗；

（7）電磁式電流保護配合動作實驗；

（8）電流速斷保護靈敏度檢查實驗；

（9）低電壓閉鎖速斷保護靈敏度檢查實驗；

（10）微機線路保護的多項實驗；

（11）最大、正常、最小運行方式對保護靈敏度影響實驗；

（12）模擬系統(tǒng)最大、最小、正常運行方式實驗‘

（13）帶時限電流速斷保護；

（14）過流保護；

（15）過負荷保護；

（16）低電壓閉鎖速斷保護靈敏度檢查實驗；

（17）常規(guī)電磁式保護與微機保護動作比較實驗；

（18）配有上層監(jiān)控系統(tǒng)時，可以實現(xiàn)，遠方送整定值，遠方操作開關(guān)跳、合閘實驗；

（19）過流保護與三相自動重合閘裝置綜合實驗；

（20）低電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（21）復(fù)合電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（22）電壓閉鎖電流速斷保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（23）過電壓保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（24）三段式電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（25）過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（26）低電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（27）復(fù)合電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（28）電流閉鎖電壓速斷保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗

（29）過電壓保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗與考核；

（30）三段式電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗與考核。

6、繼電保護與自動裝置綜合實驗

（1）啟動過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（2）過電流保護與三相自動重合閘裝置綜合實驗；

（3）復(fù)合電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（4）電流閉鎖電壓速斷保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（5）電壓保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（6）三段式電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（7）三段式電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（8）低電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗；

（9）過流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；、

（10）電流閉鎖電壓速斷保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（11）過電壓保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

（12）復(fù)合電壓啟動過電流保護與自動重合閘裝置（前加速）綜合實驗；

7、微機/常規(guī)變壓器保護實驗

（1）學(xué)習(xí)變壓器保護中CT的接線方式；

（2）模擬變壓器正常運行方式實驗；

（3）模擬變壓器短路實驗；

（4）微機保護的動作參數(shù)整定實驗；

（5）變壓器差動保護中電流互感器接線正確性實驗；

（6）模擬變壓器內(nèi)部故障實驗；

（7）模擬變壓器外部故障實驗；

（8）模擬變壓器差動保護實驗；

（9）改變制動特性據(jù)點，對差動保護動作影響實驗。

8、微機阻抗保護實驗

（1）整定阻抗保護動作值實驗；

（2）運行方式變化對阻抗保護影響的實驗；

（3）三段式保護動作配合實驗；

（4）重合閘實驗。

9、多臺裝置聯(lián)網(wǎng)及通訊實驗

有多臺微機線路保護設(shè)備，并配有上層監(jiān)控系統(tǒng)及上位機時，還可以實現(xiàn)：

（1）遠方送整定值，遠方操作開關(guān)跳、合閘實驗；

（2）上位機動態(tài)顯示主結(jié)線、潮流，并打印有關(guān)定值潮流等。

10、讓師生參與自主編程

（1）可以用用戶自己編寫的子程序代替原程序中的相關(guān)子程序；（初用戶）

（2）可在原程序中加入用戶自己編寫的子程序；（中用戶）

（3）可完全使用用戶編寫的子程序代替原程序。（高用戶）

提供跟設(shè)備要求相配套的實驗指導(dǎo)書。

 

 

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