TWB-DLK2型電力系統(tǒng)多機(jī)電力監(jiān)控

一、概述

電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)、無(wú)窮大系統(tǒng)等三大部分組成。多機(jī)電力網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制，更新與加強(qiáng)了專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法與手段，創(chuàng)建了一套能進(jìn)行專業(yè)課程和綜合研究實(shí)驗(yàn)裝置，建立一個(gè)開(kāi)放式、研究性、綜合性的專業(yè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)代教學(xué)體系，提高專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量和水平，更有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能反映現(xiàn)代電能的發(fā)、輸、變、配、用的全過(guò)程，充分體現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)高度自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制、監(jiān)視、保護(hù)、調(diào)度的自動(dòng)化。

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二、產(chǎn)品的主要技術(shù)特點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)合理性

整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既符合人的視覺(jué)習(xí)慣，又較好地模擬了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，完全符合教科書的要求，布局清晰、美觀，實(shí)驗(yàn)時(shí)接線方便，同時(shí)還減少了教師實(shí)驗(yàn)的工作量。

2、技術(shù)先進(jìn)性

整個(gè)平臺(tái)各種控制器及每條輸電線路和負(fù)荷都配有數(shù)據(jù)采集裝置，并且可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與計(jì)算機(jī)通訊，可支持15臺(tái)客服機(jī)（從站）訪問(wèn)管理服務(wù)器（主站）。計(jì)算機(jī)可以對(duì)觀察點(diǎn)的電壓、電流等信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、控制和波形分析?？梢栽谟?jì)算機(jī)軟件當(dāng)中實(shí)時(shí)顯示電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，以及各開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情況，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種波形具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。整個(gè)系統(tǒng)采用環(huán)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以改變電力網(wǎng)潮流的分布。具有能改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)阻抗等功能。

3、資源共享性

用戶可以共享監(jiān)控權(quán)，客戶機(jī)（從站）15臺(tái)，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，可以同步顯示各發(fā)電廠的運(yùn)行狀態(tài)，同步顯示各開(kāi)關(guān)站的電量參數(shù)，多機(jī)監(jiān)視各斷路器的位置，保護(hù)動(dòng)作出口狀態(tài)，存儲(chǔ)和打印電力網(wǎng)絡(luò)的電量參數(shù)，同步監(jiān)視電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布，進(jìn)行復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算，保存歷史數(shù)據(jù)、繪制歷史曲線、還具有遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào)四遙功能。

三、技術(shù)指標(biāo)

1、輸入電源：三相 380V±5% 50Hz；

2、工作環(huán)境：溫度-10℃－＋40℃　相對(duì)濕度≤85%

海拔≤4000m；

3、裝置容量：<20kVA；

4、外形參考尺寸180cm70cm150cm

5、人身安全保護(hù)和設(shè)備安全保護(hù)功能

1）設(shè)有電流型漏電保護(hù)器和安全實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線雙重人身保護(hù)功能；

2）儀表帶有過(guò)量程保護(hù)功能，交直流電源具有短路保護(hù)。

3）控制屏電源由接觸器通過(guò)啟、停按鈕進(jìn)行控制。

四、電力網(wǎng)的構(gòu)成及說(shuō)明

“多機(jī)電力系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，可將5臺(tái)“電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)裝置”的發(fā)電機(jī)組及其控制設(shè)備作為各個(gè)電源單元組成一個(gè)環(huán)網(wǎng)。電力系統(tǒng)一次接線圖如下圖所示。

1）G1、G2、G3、G4、G5分別模擬5個(gè)發(fā)電廠，從5臺(tái)發(fā)電機(jī)的母線引電纜分別聯(lián)接到電力網(wǎng)母線WB1、WB2、WB3、WB4、WB5上，模擬無(wú)窮大電源S則由市電380V經(jīng)20KVA自耦調(diào)壓器接至母線WB8上，三組感性負(fù)荷分別聯(lián)至WB5、WB6母線上。而WB4經(jīng)聯(lián)絡(luò)變壓器與線路中間站W(wǎng)B7母線相聯(lián)，整個(gè)一次系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)可變結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)網(wǎng)。

2）此電力系統(tǒng)主網(wǎng)按500kV電壓等級(jí)來(lái)模擬，WB4母線為220KV電壓等級(jí)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)按600MW機(jī)組來(lái)模擬，無(wú)窮大電源短路容量為6000MVA。

3）1#站、2#站相連通過(guò)雙回400kM長(zhǎng)距離線路將功率送入無(wú)窮大系統(tǒng)，也可以將母連斷開(kāi)分別輸送功率。在距離100KM的中間站的母線WB7經(jīng)聯(lián)絡(luò)變壓器與220V母線WB4相連，4#站在輕負(fù)荷時(shí)向系統(tǒng)輸送功率，而當(dāng)重負(fù)荷時(shí)則從系統(tǒng)吸收功率（當(dāng)兩組大小不同的1#、2#站負(fù)荷投入時(shí)）從而改變潮流方向。

4）3#站，一方面經(jīng)70kM短距離線路與2#站相連，另一方面通過(guò)母聯(lián)與5#站相連，并且設(shè)有地方負(fù)荷。5#站經(jīng)200kM中距離線路與無(wú)窮大母線WB8相連。

5）此電力網(wǎng)是具有多個(gè)接點(diǎn)的環(huán)形電力網(wǎng)，通過(guò)投切線路，能靈活的改變接線方式，如切除XL3線路，電力網(wǎng)則變成了一個(gè)輔射形網(wǎng)絡(luò)，如切除XL6線路，則3#站要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離線路向系統(tǒng)輸送功率，如XL3、XL6線路都斷開(kāi)，則電力網(wǎng)變成了T型網(wǎng)絡(luò)等等。

6）在不改變網(wǎng)絡(luò)主結(jié)構(gòu)前提下，通過(guò)分別改變發(fā)電機(jī)有功、無(wú)功來(lái)改變潮流的分布，可以通過(guò)投、切負(fù)荷改變電力網(wǎng)潮流的分布，也可以將雙回路線改為單回路線輸送來(lái)改變電力潮流的分布，還可以調(diào)整無(wú)窮大母線電壓來(lái)改變電力網(wǎng)潮流的分布。

7）在不同的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)前提下，針對(duì)XL2線路的三相故障，可進(jìn)行故障分析實(shí)驗(yàn)，此時(shí)當(dāng)線路故障時(shí)其兩端的線路開(kāi)關(guān)QF3、QF6調(diào)開(kāi)。

五、主電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)

同步發(fā)電機(jī)

三相交流同步發(fā)電機(jī)容量: 3kVA；

定子額定電壓：400V±5%；

定子額定電流：5.4A±5%；

功率因數(shù)：0.8；

發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速： 1500r/min。

六、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)和無(wú)窮大系統(tǒng)

1）實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)是由輸電線路單元、聯(lián)絡(luò)變壓器和負(fù)荷單元、儀表測(cè)量單元、過(guò)流警告單元以及短路故障模擬單元組成。

2）無(wú)窮大系統(tǒng)由20kVA的自耦調(diào)壓器構(gòu)成，通過(guò)調(diào)整自耦調(diào)壓器電壓可以改變無(wú)窮大母線電壓。

3）電源開(kāi)關(guān)的操作

實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)的“操作面板”上有模擬接線圖。操作按鈕以及指示燈和多功能電量表。

4）無(wú)窮大系統(tǒng)的操作

在本試驗(yàn)系統(tǒng)中是將交流380V市電經(jīng)20KVA自耦調(diào)壓器，通過(guò)監(jiān)控臺(tái)輸電線路與試驗(yàn)用的同步發(fā)電機(jī)構(gòu)成“一機(jī)——無(wú)窮大”或“多機(jī)無(wú)窮大（本臺(tái)可接5機(jī)）——無(wú)窮大”的電力系統(tǒng)。

七、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

1、監(jiān)控系統(tǒng)的說(shuō)明

1）微機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)電力網(wǎng)的6條輸電線路，1臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器、3組負(fù)荷全部采用了微機(jī)型的多功能儀表。可以現(xiàn)地顯示各支路的所有電器量。并能與上位機(jī)通訊，并具有超限告警功能。

2）多機(jī)電力系統(tǒng)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是多目標(biāo)、多參數(shù)、多功能的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。為了使監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放性，并考慮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的具體情況，采用了分層分布式系統(tǒng)配置。

3）上位機(jī)和現(xiàn)地控制單元（LCU）之間采用TCP/IP局域網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)與各開(kāi)關(guān)站的智能儀表、控制執(zhí)行單元（PLC）相連，可通過(guò)局域網(wǎng)與遠(yuǎn)方調(diào)度通訊。

4）各電站的LCU采用具有監(jiān)控功能的微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)機(jī)組完成現(xiàn)地監(jiān)控，各開(kāi)關(guān)站的電量監(jiān)測(cè)采用具有數(shù)據(jù)處理功能的智能儀表對(duì)線路、負(fù)荷完成現(xiàn)地監(jiān)測(cè)，并通過(guò)高可靠性的PLC對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行監(jiān)控和負(fù)荷調(diào)節(jié)，且具有過(guò)載報(bào)警功能。

2、監(jiān)控軟件需求

1）監(jiān)控軟件中可以顯示六條線路、三組負(fù)荷一組聯(lián)絡(luò)變壓器和四臺(tái)發(fā)電機(jī)的狀態(tài)和電壓、電流等基本電量，可以對(duì)各組開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳合閘控制；可以進(jìn)行發(fā)電機(jī)的增、減速控制及其歷磁等控制；還可以保存各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)、打印數(shù)據(jù)表格合潮流分布圖等。

2）可以在該軟件界面下完成“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”、“電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)”、“電力穩(wěn)態(tài)分析”等多方面教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

3）這個(gè)軟件要求包括實(shí)驗(yàn)界面和后臺(tái)程序兩部分。后臺(tái)程序處理各儀表的數(shù)據(jù)通信和數(shù)字量的輸入輸出。實(shí)驗(yàn)的操作和控制在實(shí)驗(yàn)界面上完成。

4）整個(gè)界面的布局和實(shí)際的實(shí)驗(yàn)裝置的布局結(jié)構(gòu)是一致的。

5）主功能菜單

可選擇進(jìn)入不同功能項(xiàng)

6）各電廠功率分配

計(jì)算機(jī)通過(guò)儀表將數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，直觀的反映在柱狀圖上。并可選擇性保存數(shù)據(jù)。

7）網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的檢測(cè)及控制

計(jì)算機(jī)通過(guò)PLC了解到各繼電器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的同時(shí)，可對(duì)各電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)開(kāi)網(wǎng)的設(shè)置。

8）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的測(cè)量與歷史數(shù)據(jù)的讀取對(duì)電網(wǎng)中各儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并生成報(bào)警記錄和和控制記錄。