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LG-DLK01型 电力系统综合自动化实验平台

一、基本功能要求
1、LG-DLK01型 电力系统综合自动化实验平台能完成高校、职业院校《电力系统自动装置》、《电力系统自动化》、《电力系统稳态分析》、《电力系统暂态分析》等电气工程及自动化专业的主要课程实验项目。
2、电力系统综合自动化实验平台由实验发电机组、发电机组控制柜、系统实验屏、无穷大系统、阻感性负载、监控调度系统等组成。
3、三相可调阻感性负载必须连续可调。
4、系统控制以PLC作为核心控制部件,“调速系统”、“励磁系统”、“准同期控制系统”均采用单独硬件系统和控制程序。
★5、电力系统综合自动化实验平台具有良好的开放性和可扩展型,发电机和一次系统均具有外部接口,方便组建更加复杂的输电网络,所有控制器均采用双通信口配置,可以采用PPI、ModBus等多种标准通信协议构建电力系统SCADA网络。
★6、调度系统与电力系统综合自动化实验平台配套使用,能将6套发电机组及其控制设备作为各个电源单元组成一个大的电力系统,便于进行理论计算和实验分析,实现系统“遥控”、“遥测”、“遥信”、“遥调”四遥功能。
二、实验项目要求
1、发电机特性实验
1.1发电机的空载特性实验;
1.2发电机的短路特性实验;
1.3发电机的负载特性实验;
2、准同期并列实验
2.1手动准同期并列实验;
2.2半自动准同期并列实验;
2.3全自动准同期并列实验;
2.4各种信号波形观测;
3、同步发电励磁控制实验
3.1不同α(控制角)的励磁电压波形观测实验;
3.2同步发电机起励实验;
3.3控制方式及其相互切换实验;
3.4逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁实验;
3.5伏赫限制实验;
3.6同步发电机强励实验;
3.7欠励限制实验;
3.8调差特性实验;
3.9过励限制实验;
3.10 同步发电机三次谐波励磁实验
4、单机—无穷大系统稳态运行方式实验
4.1单回路稳态对称运行实验;
4.2双回路与单回路的稳态对称运行比较试验;
4.3单回路稳态非全相运行试验。
5、单机带负荷实验
5.1独立系统的特性实验;
5.2投、切不同负荷的实验;
5.3调速器调差特性实验;
5.4甩负荷实验;
6、电力系统功率特性(功角)和功率极限(静态稳定性)实验
6.1无调节励磁时,功率特性和功率极限的测定;
6.2手动调节励磁时,功率特性和功率极限测定;
6.3微机自并励时,功率特性和功率极限的测定;
6.4微机他励时,功率特性和功率极限的测定;
6.5单回路、双回路输送功率与功角关系实验;
7、电力系统暂态稳定性实验
7.1短路类型对电力系统暂态稳定性的影响实验;
7.2故障切除时间对暂态稳定的影响实验;
7.3有无强励磁对暂态稳定性影响试验;
7.4线路重合闸及其对系统暂态稳定性影响的实验;
7.5同步发电机异步运行和再同步实验;
8、发电机组SCADA实验;
9、发电机组自动发电控制(AGC)实验
三、系统配置及参数要求
1、基本参数
1.1输入电源:380V±10%   50Hz;
1.2容量:≤15kVA;
★1.3系统控制器:西门子S7-224XP(3台)+EM231(2台);
★1.4驱动器类型:全数字直流调速器;
★1.5通讯接口:RS_485,以太网口。
2、实验发电机组
实验发电机组由三相同步发电机、直流电动机、速度传感器经弹性联轴器对轴联结后组装在金属底盘上,底盘安装万向轮和减震装置,方便用户移动。
2.1直流电动机采用国标Z4系列直流电动机,
(1)额定电枢电压:DC440V;
(2)额定功率:3kW;
(3)额定转速:1500r/min;
(4)散热方式:风机散热;
2.2 三相同步发电机:采用定制三相交流同步发电机,参数如下:
(1)额定电枢电压:AC400V;
(2)额定功率:2kW;
(3)额定功率因素:0.8(滞后);
(4)额定转速:1500r/min;
(5)励磁方式:自并励/他励/三次谐波励磁;
2.3机座结构
钢结构机座,强度能承受实验机组的稳态运行和暂态运行试验的震动不变形基础上增加50%的安全裕量;机座设计有减震装置、定位固定支撑柱、用于移动的高强度万向轮、定向轮、转动部分安装防护罩、不锈钢推杆。
2.4速度传感器
速度传感器采用1000线增量型光电编码器,精度高、线性度好。
3、电力系统综合自动化实验台系统实验屏(尺寸:长1540mm×宽800mm×高1850mm)
3.1具有中间开关站的双回路输电线路(xL1=xL2=15,20Ω,xL3=xL4=25,40Ω)模型;
3.2线路短路故障设置模块:可以设置输电线路的单相接地短路、相间短路、相间接地短路、三相短路等多种短路类型、短路持续时间可以设定
3.3各类表计配置要求:各类表计:供应商必须在招标书中详细说明设备仪表配置型号、数量及功能
★3.4电流互感器、电压互感器:供应商必须在招标书中详细说明互感器配置型号、数量及功能
★3.5各类电量变送器:供应商必须在招标书中详细说明变送器器配置型号、数量及功能
4、发电机组控制柜(长800mm×宽600mm×高2000mm)
4.1仪表:原动机电枢电压表、原动机电枢电流表、发电机励磁电压表、发电机励磁电流表、控制柜工作电源电压表;
4.2柜体类型及要求:符合国家关于电气控制柜的制作及通电测试等相关标准规范的电气柜,具体功能配置要求如下:
4.2.1微机调速系统
(1)电源进线:三相五线 AC380V,50Hz;
(2)额定功率:15kW;
(3)微机调速控制器:西门子CPU224XP主机;
(4)频率跟踪范围:Fg=50±5(Hz);
(5)功率调整范围:Pg=0~100%;
(6)数字式功角测量,功角测量精度:优于1°;
(7)调节方式:微机手动/自动,模拟手动;
(8)调速模块:欧陆或西门子全数字直流调速器
(9)控制方式:开环、电压闭环/转速闭环/转矩闭环可选;
(10)控制算法:PID控制;
(11)速度反馈方式:编码器输入;
(12)通信接口:2个RS485;
(13)支持通信协议:ModBus-RTU;USS、PPI;
(14)人机界面:10.1寸触摸屏;
(15)招标书中提供微机调速人机界面的画面截图
(16)招标书中详细说明微机调速系统测量发电机功角的方案
4.2.2全数字直流调速器
(1)欧陆或西门子品牌;
(2)电源电压:三相五线AC380V;
(3)额定输出电流:DC35A;
(4)输出控制:三相全控晶闸管桥;微处理器实现相控扩展的触发范围;
(5)控制功能:全数字式;先进的PI调节,具有完全匹配的电流环,以达到*佳动态运行性能;电流环具有自整定功能;可调速的PI,具有积分分离功能;
(6)速度控制:采用电枢电压反馈,具有IR补偿;采用模拟测速发电机或编码器
(7)速度范围:0~100%;
(8)稳态精度:有数字设定值的编码器反馈为0.01%;模拟测速器反馈为0.1%;电压反馈为2%;
(9)保护:高性能MOVS;过电流(瞬态);反时限过电流;励磁故障;速度反馈故障;电动机过热;晶闸管过热;晶闸管触发电路故障;晶闸管缓冲器网络零速检测;静止逻辑;堵转保护;
(10)诊断:完全计算机化,锁存第一故障,自动显示;数字液晶显示器控制;全部诊断信息可通过RS422/485得到;发光耳机管电路状态显示。
4.2.3微机励磁系统
发电机微机励磁系统由微机励磁调节器、人机界面、励磁变压器、三相晶闸管整流桥、灭磁回路、起励回路、交、直流开关、交、直流电压、电流表、各电量传感器、接触器等元件及控制回路组成,构成一个多输入多输出的闭环控制系统,有多种调节方式和保护、限制功能。发电机励磁自动控制系统为实际系统,励磁功率与发电机配套,并满足手/自动、强励、强减、灭磁、响应速度、单机运行、并列运行、无功功率分配及实现恒无功,恒功率因数等的运行要求。通过设置,可针对系统静态和动态稳定性进行可观测的实验控制。
技术参数要求:
(1)电源进线:三相五线 AC380V,50Hz;
(2)额定容量:1kVA;
(3)发电机电压调整范围:20%-120%(单机),20%- 130%(单机试验),85%-120%(并网);
(4)发电机电压调节精度:0.5%Un;
(5)微机励磁控制器:西门子CPU224XP主机+EM231;
(6)励磁电源:他励、自并励、模拟励磁机励磁;
(7)控制方式:恒IL、恒UF、恒Q、恒α控制方式;
(8)励磁保护:过励限制(反时限)、欠励限制、伏赫限制、*大励磁电流瞬时限制;
(9)灭磁方式:跳灭磁开关灭磁,逆变灭磁;
(10)通信接口:RS485*2;
(11)通信协议:ModBus-RTU,PPI,USS;
(12)人机界面:10.1寸触摸屏(同微机调速系统)。
(13)励磁主变压器:三相励磁主变压器采用三绕组芯式变压器,电压变比AC400V/70V,±10%,额定容量:1kVA,联接组别:YD-11。容量完全满足发电机励磁要求,并留有足够安全余量。
4.2.4微机准同期控制器
(1)测量系统频率,机端电压,系统电压精度优于0.5%;
(2)全自动准同期合闸;
(3)半自动准同期合闸;
(4)断路器合闸时间测定;
(5)同期启动信号:电平型;
(6)同期复归信号:电平型;
(7)开关量输入信号:DC24V电平;
(8)开关量输出信号:DC24V电平;
(9)同期对象:1个;
(10)频率差整定范围:±0.5Hz;
(11)电压差整定范围:±10V;
(12)同期倒前时间:100-600ms;
(13)合闸精度:频差≤0.3Hz时,合闸相角差≤1.5°
(14)通信协议:ModBus-RTU,PPI,USS;
(15)招标书中提供微机同期装置监控画面和参数设置画面截图
4.2.5微机线路保护功能
(1)三段式相间过流保护
(2)自动重合闸功能(分相重合闸功能)
(3)后加速保护
(4)电流测量值优于1%
5、无穷大系统
额定容量:15kVA;
6、三相可调阻感性负载
6.1在三相AC400输入下,有功负荷调节范围为0-2.5kW,连续可调;
6.2在三相AC400输入下,无功负荷调节范围为0-2kVar,连续可调。
6.3招标书中提供阻感性负载连续可调的详细方案和电路。
7、自动化创新应用云平台模块(投标现场演示)
本平台将物联网技术运用于电气自动化信息技术并将数据上传至云平台,进行海量数据存储,并提供丰富的数据分析工具方便更加准确的掌握数据与分析数据。   
1)数据云系统上传2)手机app数据查询3)历史数据查询4)数据分析统计5)短信报警6)微信报警7)微信反向控制8)二次开发
7.1云平台包含:
7.1.1数据显示显示输入电压监控,输出电压监控,输入开关监控,输出开关控制以及输入电压模拟量实时数据,可根据实际需求添加128路。
7.1.2控制:控制启动停止开关的开和关,输出电压值的给定,可根据实际需求添加128路。
7.1.3历史数据:显示输入输出电压值的历史数据,可按时、天、月进行查询历史数据曲线,以及历史数据表格,可表格数据导出处理。
7.1.4设备报警:对设备急停按键做的模拟设备故障报警进行微信报警,同时可以实现短信及邮箱报警。报警范围包括模拟量,开关量的上下线、阀值等状态进行设置报警。
7.2终端包含:1)数据显示画面:画面显示输入电压数值,输出电压监控,开关状态输入,开关控制输出,以及云端连接二维码。2)联网设置界面:设置现场数据连接云平台后台数据库管理
8、便携式电子信号测试记录模块
8.1具备电压、电流、温度采集,可以记录观察电压、电流跳变的图像数据,精度±0.05%真有效值测量USB数据传输,彩屏LCD显示
8.2具有示波器、虚拟频谱仪、虚拟万用表、虚拟数字量输入输出模块。
8.3集双通道电子信号图像数据采集记录仪、频谱分析仪和逻辑分析仪于一体,不低于60M,具有1KHz基准方波输出接口;图像数据可以按时间和电压输出到EXCEL、BMP和OSC;数据记录*大4G;FFT、相关和功率谱频谱分析,FFT支持8~1048576点的选择,支持triangular、cosine、Bohman、Parzen等 18种窗;
8.4功率谱支持自功率谱和互功率谱的计算;相关支持自相关和互相关的计算;
8.5虚拟任意波形输出模块,频率25Mz ,输出波形:正弦波,三角波,方波,TTL,任意波形。
8.6虚拟万用表模块:直流电压,量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V、800V;交流电压测量,量程60.00mV 、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V;直流电流测量,量程 60.00mA 、600.00mA 、6.000A、10.00A;交流电流测量,量程60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A;电阻测量,量程 600、6.000 K、60.00 K、600.0 K、6.000 M 、60.00 M;电容测量,量程40.00nF、400.00nF、4.000uF、40.00uF、400.0uF;二极管测量0V~2.0V
8.7虚拟电子测量仪器系统软件(需提供国家政府机构认可的自主知识产权的证明材料)
8.7.1本软件系统由安装于实验台学生机上的实验软件和教师机上的管理软件组成,要求程序均由LabVIEW软件编制。中文菜单式操作界面,人机对话友好。学生在启动程序后,键入自己的学号,系统即在教师机数据库中找出该学生的姓名,经过学生确认后,学生选择所要做的相应实验,即进入正常的实验界面。
8.7.2能实现密码登录系统,设置数据库路,系统测试(查询设备),学生库设置,题库与题库等级设置,考核试卷提取与存储考核时间设置与启动,考核成绩查询,考核成绩打印,登录密码修改与恢复。
8.7.3学生终端采用LabVIEW软件编制具有联机考核功能,学号查询,故障解除,时间查询,分数查询,设备号查询,学生实验数据、学生考勤及学生考试、学生实验选做等管理功能。
8.4.7学生在启动程序后,键入自己的学号,系统即在教师机数据库中找出该学生的姓名,经过学生确认后,学生选择所要做的相应实验,即进入正常的实验界面。
8.7.5整个实验室配置1套
9、数字示波器:70M,双通道数字示波器。
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