1 多功能综合实验平台的作用

1. 1多功能综合实验平台的作用 • 作为专业课程的教学实验平台； • 作为课程设计专题研究的实验平台； • 作为生产实习实践性内容的基地； • 作为毕业设计、研究生论文的研究平台； • 作为电力系统运行与控制科学研究平台；

2. 2 简单电力系统实验平台的构成 • 建立一个高度自动化的多机复杂电力系统模型，使它能够反映现代电能的生产、传输、分配和使用的全过程； • 充分体现现代电力系统高度自动化、信息化、数字化的特点； • 实现电力系统的检测、控制、监视、保护、调度的自动化 。

4. 2．1 发电机组 发电机组是由同在一个轴上的 三相同步发电机 SN=2kW，VN=400V，nN=1500r.p.m 模拟原动机用的直流电动机 PN=2.2kW，VN=220V 以及测速装置和功率角指示器组成

7. 功率角指示器的构成 • 一般实验室是采用闪光测速原理来测量功角。 • 如果控制交流电压频率的幅值或使之波形变为尖峰波，则闪光持续时间缩短，只有它在电压达到最大值瞬刻才闪光。

8. 功率角指示器原理说明 • 当增加发电机有功功率输出时，功角将增大到=0的值，即发电机电势Eq超前系统电压Us。 • 当箭头转到Eq为最大值的位置时，而电压Us尚未到达最大值，日光灯不闪光，所以看不到箭头，要等箭头再转一个角度后，电压Us才达到最大值，即日光灯闪亮， 我们便看见箭头指向新位置，这新的位置与原来=0的位置间的位置间的夹角，便是功角0。 • 刻度角都是按该发电机的电角度来刻划的，所以可以直接从刻度盘上读出的电角度值。

9. 2．2 试验操作台 • 输电线路单元、 • 微机线路保护单元、 • 负荷调节和同期单元、 TGS-04型微机调速装置 WL-04B微机励磁调节器 HGWT-03微机准同期控制器 • 仪表测量和短路故障模拟单元等组成。

10. 输电线路单元 输电线路采用双回路远距离输电线路模型，每回线路分成两段，并设置中间开关站，使发电机与系统之间可构成四种不同联络阻抗，便于实验分析比较。

11. YHB-Ⅲ型微机线路保护 • 该装置是专为实验教学设计，具有过流选相跳闸、自动重合闸功能，备有事故记录功能，有利于实验分析。在实验中可以观测到线路重合闸对系统暂态稳定性影响以及非全相运行状况。

12. TGS-04型微机调速装置 该装置是为教学和科研而设计的，能做到最大限度地满足教学科研灵活多变的需要。具有测量发电机转速、测量电网频率、测量系统功角、手动模拟调节、手动数字调节、微机自动调速以及过速保护等功能。

13. WL-04B微机励磁调节器 控制方式 • 恒UF方式、 • 恒IL方式、 • 恒方式、 • 恒Q方式；

14. WL-04B微机励磁调节器 • 设有定子过电压保护； • 励磁电流反时限延时过励限制； • 最大励磁电流瞬时限制； • 欠励限制； • 伏赫限制等励磁限制功能； • 设有按有功功率反馈的电力系统稳定器（PSS）；励磁调节器控制参数可在线修改，在线固化，灵活方便，并具有实验录波功能，可以记录UF、IL、UL、P、Q、等信号的时间响应曲线，供实验分析用。

15. 励磁方式可选择 • 微机它励方式 • 微机自并励方式 • 手动调节方式

16. HGWT-03微机准同期控制装置 • 它按恒定越前时间原理工作

17. 准同期控制装置主要特点 • 可选择全自动准同期合闸； • 可选择半自动准同期合闸； • 可测定断路器的开关时间； • 可测定合闸误差角； • 可改变频差允许值，电压差允许值，观察不同整定值时的合闸效果； • 按定频调宽原理实现均频均压控制，自由整定均频均压脉冲宽度系数，自由整定均频均压脉冲周期；观察不同整定值时的均频均压效果； • 可观察合闸脉冲相对于三角波的位置，测定越前时间和越前角度； • 可自由整定越前（开关）时间； • 输出合闸出口电平信号，供实验录波之用。

18. 仪表测量和短路故障模拟单元 • 由各种测量表计及其切换开关、各种带灯操作按钮和各种类型的短路故障操作等部分组成。 • 操作按钮与模拟接线图中被操作的对象结合起来，并用灯光颜色表示其工作状态，具有直观的效果。

19. 2．3 无穷大系统 • 无穷大电源是由15kVA的自耦调压器组成。 • 通过调整自耦调压器的电压可以改变无穷大母线的电压。

20. 3 综合实验台的教学实验内容 • 电力系统运行实验 • 准同期并列实验 • 同步发电机微机励磁实验 • 同步发电机运行实验 • 单机—无穷大系统静态稳定实验 • 电力系统功率特性和功率极限实验 • 电力系统暂态稳定性实验 • 单机带负荷实验 • 其它实验

21. 4 复杂电力系统的模型构成 复杂电力系统由3～7台相当于实际电力系统中发电厂的“电力系统综合自动化试验平台”1台相当于实际电力系统调度通信中心的“电力系统微机监控试验台”6条不同长短的输电线路和3组可改变功率大小的负荷等组成。

22. 复杂电力系统主接线图

23. 4.1 复杂电力网的特点 • 此电力网是具有多个节点的环形电力网，通过投切线路，能灵活地改变接线方式。 • 环型网络 • 辐射型网络 • T型网络

24. 多机电力网综合试验系统中的计算机监控系统是多目标、多参数、多功能的实时系统，为了使监控系统具有良好的开放性，并考虑实验系统的具体情况，采用了分层分布式系统配置。多机电力网综合试验系统中的计算机监控系统是多目标、多参数、多功能的实时系统，为了使监控系统具有良好的开放性，并考虑实验系统的具体情况，采用了分层分布式系统配置。 上位机和现地控制单元（LCU）之间采用RS-485通讯网络结构，并且通过通讯网络与各开关站的智能仪表、控制执行单元（PLC）相联，可通过局域网与远方调度通讯。 监控系统的配置

25. 人机接口 打印机 局 域 网 监 控 管 理 上 位 机 RS-485通讯网络 A电站 LCU B电站 LCU E电站 LCU A开关站 电量监测 B开关站 电量监测 …… G开关站 电量监测 …… P L C 报 警 各电站 开关状态 各电站 开关控制 各电站 负荷调节 各开关站 开关状态 各开关站 开关控制

26. ★ 系统开放式 结构体系模块化，模块接口标准化及功能处理分布化，一次系统可采用3至7台发电机，各模块采用标准通讯接口，可方便地接入现场总线网络，具有很好的扩展性。 4.2 试验系统特点

27. ★ 结构微机化 发电机组的调速装置、励磁调节器、准同期装置以及线路过流保护和重合闸装置除保留原有的手动调节方式外，均有对应的微机自动方式，其参数可以在线修改，上位机显示每台发电机的运行工况。

28. 监控试验台对电力网的输电线路、联络变压器、负荷全部采用了微机型的标准电力监测仪，可以现地显示各支路的所有电气量。监控试验台对电力网的输电线路、联络变压器、负荷全部采用了微机型的标准电力监测仪，可以现地显示各支路的所有电气量。

30. PS-5G型电力系统微机监控试验台

31. 开关量的输入、输出则通过可编程控制器来实现控制，开关量的输入、输出则通过可编程控制器来实现控制， 并且各监测仪和PLC通过RS-485通信口与上位机相联，实时显示电力系统的运行状况。

33. 所有常规监视和操作除在现地进行外，还可以在远方的监控系统上完成，计算机屏幕显示整个电力系统的主接线的开关状态和潮流分布，通过画面切换可以显示每台发电机的运行状况，包括励磁电流、励磁电压，通过鼠标的点击，可远方投、切线路或负荷，还可以通过鼠标的操作增、减有功或无功功率，远方在线修改励磁控制参数，实现电力系统自动化的遥测、遥信、遥控、遥调等功能。所有常规监视和操作除在现地进行外，还可以在远方的监控系统上完成，计算机屏幕显示整个电力系统的主接线的开关状态和潮流分布，通过画面切换可以显示每台发电机的运行状况，包括励磁电流、励磁电压，通过鼠标的点击，可远方投、切线路或负荷，还可以通过鼠标的操作增、减有功或无功功率，远方在线修改励磁控制参数，实现电力系统自动化的遥测、遥信、遥控、遥调等功能。 ★ 操作监视屏幕化

37. 运行中可以打印实验接线图、潮流分布图、报警信息、数据表格以及历史记录等。在分组实验时，指导教师可以在计算机屏幕上观察到每台发电机的运行状况，了解每组实验情况，使教学实验管理现代化。。运行中可以打印实验接线图、潮流分布图、报警信息、数据表格以及历史记录等。在分组实验时，指导教师可以在计算机屏幕上观察到每台发电机的运行状况，了解每组实验情况，使教学实验管理现代化。。

38. ·除能开出以专业基础课程为中心的多门课程的40多个教学实验外，它还可以开出其他专业的一系列实验，具有很强的综合性；·除能开出以专业基础课程为中心的多门课程的40多个教学实验外，它还可以开出其他专业的一系列实验，具有很强的综合性； ·能针对全部的专业课程进行课程设计和毕业设计； ·能作为本专业的认识实习和生产实习基地，很好地弥补学生在实际电厂中不能动手操作等实习中的不足； ·能紧跟时代步伐将最先进的电力科学技术融入到教学实验系统之中； ·能作为教师和研究生的科研实验和实验教学研究的开发平台，提高设备的利用率。 ★ 功能综合化

39. 多机电力系统运行实验； • 复杂电力系统分析实验； • 电力系统调度自动化实验； • 同步发电机准同期并列实验； • 同步发电机微机励磁实验； • 简单电力系统静态稳定实验； • 复杂电力系统静态稳定实验； • 同步发电机运行实验 • 电力系统功率特性和功率极限实验； • 电力系统暂态稳定性实验； • 单机带负荷实验； • 继电保护对电力系统影响实验； • 其它实验 5 教学实验及其扩展实验