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2020-11-03 08:39

電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技能實(shí)訓(xùn)考核平臺(tái)簡(jiǎn)介


概 述
DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技能實(shí)訓(xùn)考核平臺(tái)是一套集多種功能于一體的綜合型實(shí)驗(yàn)裝置，展示了現(xiàn)代電能發(fā)出和輸送全過程的工作原理。這套實(shí)驗(yàn)裝置由DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)（簡(jiǎn)稱“實(shí)驗(yàn)臺(tái)”）DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化控制柜（簡(jiǎn)稱“控制柜”）、無窮大系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組和三相可調(diào)負(fù)載箱等組成。
一、DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)
實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括以下單元：
1．輸電線路單元：采用雙回路輸電線路，每回輸電線路分兩段，并設(shè)置有中間開關(guān)站，可以構(gòu)成四種不同的聯(lián)絡(luò)阻抗。輸電線路的具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
單機(jī)－無窮大系統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
圖1-3單機(jī)－無窮大系統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
輸電線路分“可控線路”和“不可控線路”，在線路XL4上可設(shè)置故障，該線路為“可控線路”，其他線路不能設(shè)置故障，為“不可控線路”。
⑴“不可控線路”的操作操作“不可控線路”上的斷路器的“合閘”或“分閘”按鈕，可投入或切除線路。按下“合閘”按鈕，紅色按鈕指示燈亮，表示線路接通；按下“分閘”按鈕，綠色按鈕指示燈亮，表示線路斷開。
⑵“可控線路”的操作
在“可控線路”上預(yù)設(shè)有短路點(diǎn)，并在該線路上裝有“微機(jī)線路保護(hù)裝置”，可實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)，通過控制QF4和QF6來實(shí)現(xiàn)。QF4和QF6上的兩組指示燈亮或滅分別代表QF4和QF6的A相、B相和C相的合或分狀態(tài)。
為了實(shí)現(xiàn)非全相運(yùn)行和分相切除故障，QF4和QF6的分、合控制與“不可控線路”上斷路器操作不同，區(qū)別如下：正常工作時(shí)，按下QF4合閘按鈕，三個(gè)單相指示燈亮，而QF4紅色合閘按鈕燈不亮，手動(dòng)分閘或微機(jī)線路保護(hù)裝置動(dòng)作三相全跳時(shí)，綠色分閘指示燈亮，三個(gè)單相指示燈全滅；當(dāng)保護(hù)裝置跳閘時(shí)，指示燈滅。
⑶中間開關(guān)站的操作
中間開關(guān)站是為了提高暫態(tài)穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)的。不設(shè)中間開關(guān)站時(shí)，如果雙回路中有一回路發(fā)生嚴(yán)重故障，則整條線路將被切除，線路的總阻抗將增大一倍，這對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定是很不利的。設(shè)置了中間開關(guān)站，即通過開關(guān)QF5的投入，在距離發(fā)電機(jī)側(cè)線路全長(zhǎng)的1/3處，將雙回路并聯(lián)起來，XL4上發(fā)生短路，保護(hù)將QF4和QF6切除，線路總阻抗也只增大2/3，與無中間開關(guān)站相比，這將提高暫態(tài)穩(wěn)定性。中間開關(guān)站線路的操作同“不可控線路”。
⑷短路故障的設(shè)置實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板右下方有短路類型設(shè)置模塊，由短路類型設(shè)置按鈕，設(shè)置短路持續(xù)時(shí)間用的數(shù)顯時(shí)間繼電器（量程為0～99.99s）和短路投入按鈕組成�？梢栽O(shè)置單相對(duì)地、兩相對(duì)地、相間短路和三相短路故障。以下舉例說明其使用。A相接地短路故障：按下Sba和Sbo，設(shè)置A相接地短路故障；在時(shí)間繼電器（“短路持續(xù)時(shí)間設(shè)定”）上設(shè)置實(shí)驗(yàn)所需的短路持續(xù)時(shí)間；然后按下S1（即合上短路投入接觸器），使短路故障投入運(yùn)行，同時(shí)短路持續(xù)時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)，如果微機(jī)線路保護(hù)裝置沒有投入工作或保護(hù)動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間比短路持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，則短路運(yùn)行經(jīng)過設(shè)定的短路持續(xù)時(shí)間后，短路投入接觸器斷開，使短路故障退出運(yùn)行。短路持續(xù)時(shí)間繼電器下的清零按鈕作用：短路持續(xù)時(shí)間繼電器動(dòng)作后，故障切除，如果此時(shí)按下此按鈕，計(jì)時(shí)值清零，故障再次投入。S1彈起時(shí)，按下該按鈕無效。
3．控制方式選擇單元：包括發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式、同期方式和勵(lì)磁方式的選擇，可通過調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上的凸輪開關(guān)旋鈕來實(shí)現(xiàn)不同的控制方式。
4．監(jiān)測(cè)儀表單元：采用模擬式儀表，測(cè)量信號(hào)為交流信號(hào)。包括3只交流電壓表、3只交流電流表、2只頻率表、1只三相有功功率表、1只三相無功功率表、1只功率因數(shù)表和1只同期表。同期表用于監(jiān)測(cè)斷路器QF0兩側(cè)的壓差、頻差和相差；除同期表外，其他儀表測(cè)量如下電量參數(shù)：發(fā)電機(jī)定子電壓、電流和頻率；輸電線路發(fā)電機(jī)側(cè)的有功功率、無功功率和功率因數(shù)；開關(guān)站電壓；無窮大系統(tǒng)側(cè)電壓和頻率。各測(cè)量?jī)x表的量程和精度等級(jí)見表1-1。
注：各儀表請(qǐng)不要超量程使用，以免損壞設(shè)備。
5．指示單元：包括光字牌指示和并網(wǎng)指示。
⑴光字牌指示包括四種指示：原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、跳閘信號(hào)、合閘信號(hào)和備用。具體功能如下：
①“原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)”：打開控制柜上的“原動(dòng)機(jī)電源”，“原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)”光字牌被點(diǎn)亮；
②“跳閘信號(hào)”：微機(jī)線路保護(hù)裝置發(fā)出斷路器跳閘命令，斷路器跳閘成功后，“跳閘信號(hào)”光字牌被點(diǎn)亮；
③“合閘信號(hào)”：微機(jī)線路保護(hù)裝置發(fā)出重合閘命令，斷路器合閘成功后，“合閘信號(hào)”光字牌被點(diǎn)亮；
④“備用”：升級(jí)使用。
⑵并網(wǎng)指示：當(dāng)并網(wǎng)斷路器QF0成功合閘后，發(fā)出聲光指示。表1-1
序號(hào) 儀表名稱 量程 精度
1 發(fā)電機(jī)電壓表 0～450V（線電壓）；0～300V（線電壓） 1.5
2 發(fā)電機(jī)頻率表 45～55Hz 2.5
3 開關(guān)站電壓表 0～450V 1.5
4 A相電流表 0～5A 1.5
5 B相電流表 0～5A 1.5
6 C相電流表 0～5A 1.5
7 有功功率表 0～4kW 2.5
8 無功功率 0～4kW 3.6kVar 2.5
9 功率因數(shù) 超前0.5～滯后0.5 2.5
10 系統(tǒng)頻率表 45～55Hz 2.5
11 系統(tǒng)電壓表 0～450V（線電壓）；0～300V（線電壓） 1.5
12 同期表 頻差：-3～+3Hz；壓差：-10～+10V 2.5

6．設(shè)置單元：包括合閘時(shí)間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時(shí)間設(shè)置。
⑴合閘時(shí)間設(shè)置采用數(shù)顯時(shí)間繼電器延時(shí)來模擬斷路器的合閘時(shí)間。延時(shí)時(shí)間范圍：0～99.99s。配合微機(jī)準(zhǔn)同期裝置使用。
⑵短路時(shí)間設(shè)置采用數(shù)顯時(shí)間繼電器延時(shí)來模擬短路故障持續(xù)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間范圍：0～99.99s。
7．電源單元：
在實(shí)驗(yàn)臺(tái)左側(cè)有兩個(gè)微型斷路器：三相電源（額定電流16A）和單相電源(額定電流10A)。操作時(shí)，先合三相總電源，再合單相電源。
二、DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化控制柜
控制柜包括以下單元：
1．測(cè)量?jī)x表單元：采用指針式測(cè)量?jī)x表，包括2只直流電壓表、2只直流電流表和1只交流電壓表�？蓽y(cè)量如下電量參數(shù)：原動(dòng)機(jī)電樞電壓，原動(dòng)機(jī)電樞電流，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流和單相電源電壓（該電源為隔離電源）。各測(cè)量?jī)x表的量程和精度等級(jí)見表1-2所示。
注：各儀表請(qǐng)不要超量程使用，以免損壞設(shè)備。
2．原動(dòng)機(jī)控制單元：包括原動(dòng)機(jī)電源，DBS-15型調(diào)速器和DBLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置。具體功能如下：
⑴原動(dòng)機(jī)電源：為DBS-15型調(diào)速器提供電源。
⑵DBS-15型調(diào)速器：為原動(dòng)機(jī)提供電樞電壓和勵(lì)磁電壓，具有過流保護(hù)功能
⑶DBLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置：并網(wǎng)前，測(cè)量并調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；并網(wǎng)后，調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的有功功率輸出，同時(shí)測(cè)量功角。
表1-2
序號(hào) 儀表名稱 量程 精度
1 原動(dòng)機(jī)電樞電壓表 0～500V 1.5
2 原動(dòng)機(jī)電樞電流表 0～10A或0～15A 1.5
3 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓表 0～150V 1.5
4 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流表 0～5A 1.5
5 單相電源電壓表（交流） 0～450V 1.5
注：未標(biāo)注的儀表，測(cè)量信號(hào)為直流信號(hào)。
3．發(fā)電機(jī)勵(lì)磁單元：包括勵(lì)磁電源、DBLCL-1型常規(guī)勵(lì)磁裝置、DBLWL-3型微機(jī)勵(lì)磁裝置和波形觀測(cè)孔。具體功能如下：
⑴勵(lì)磁電源：為DBLCL-1型常規(guī)勵(lì)磁裝置和DBLWL-3型微機(jī)勵(lì)磁裝置功率部分提供電源。
⑵DBLCL-1型常規(guī)勵(lì)磁裝置：采用PI調(diào)節(jié)；具有恒Ug（發(fā)電機(jī)電壓），恒壓精度為0.5%UgN（發(fā)電機(jī)額定電壓）；具有最小、最大勵(lì)磁電流值的限制。
⑶DBLWL-3型微機(jī)勵(lì)磁裝置：能夠測(cè)量三相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流等電量參數(shù)；具有恒給定電壓UR、恒勵(lì)磁電流Ie、恒發(fā)電機(jī)電壓Ug、恒無功Q四種自動(dòng)調(diào)節(jié)功能；具有定子過電壓保護(hù)、過勵(lì)限制、欠勵(lì)限制、伏赫限制和強(qiáng)勵(lì)功能；采用液晶中文菜單操作；具有在線修改控制參數(shù)的功能。
4．準(zhǔn)同期單元：包括DBLWZ-2型微機(jī)準(zhǔn)同期裝置。該裝置能實(shí)時(shí)顯示發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的壓
差和頻差；采用液晶中文菜單操作；具有在線整定和修改頻差、壓差允許值和導(dǎo)前時(shí)間等參數(shù)的功能；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。
6．電源單元：具有三個(gè)微型斷路器：
⑴總電源：三相電源（額定電流為40A），實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源受其控制；
⑵三相電源（額定電流為16A）；
⑶單相電源（額定電流為10A）。操作順序：首先控制柜上電，上電順序：先總電源，之后三相電源，最后單相電源；其次實(shí)
驗(yàn)臺(tái)上電，上電順序：先三相電源，再單相電源。三、無窮大系統(tǒng)
所謂無窮大系統(tǒng)可以看作是內(nèi)阻抗為零，頻率、電壓及其相位都恒定不變的一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，由于15kVA自耦調(diào)壓器的容量遠(yuǎn)大于單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的容量，故由15kVA自耦調(diào)壓器模擬無窮大系統(tǒng)。
1．無窮大系統(tǒng)的投入操作：
⑴ 將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時(shí)針旋至最小。
⑵ 控制柜上電：先總電源，再三相電源，最后單相電源；其次實(shí)驗(yàn)臺(tái)上電：先三相電源，再單相電源。
⑶按下QF7“合閘”按鈕，順時(shí)針旋至實(shí)驗(yàn)的要求值后，切換顯示系統(tǒng)電壓，如果三相對(duì)稱，即完成無窮大電源的投入工作，否則，按下QF7分閘按鈕，檢查自耦調(diào)壓器原邊和副邊電壓是否正常。
2．無窮大系統(tǒng)的切除操作：
⑴檢查系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組是否解列，未解列，禁止切除無窮大電源。
⑵按下QF7分閘按鈕
⑶將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時(shí)針旋至最小。
四、發(fā)電機(jī)組和三相可調(diào)負(fù)載箱
1．發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介
原動(dòng)機(jī)Z4系列直流電動(dòng)機(jī)：PN=3kW，UN=400V，nN=1500rpm
三相同步發(fā)電機(jī)：PN=2kW，cosΦ=0.8，UN=400V，nN=1500rpm
直流電動(dòng)機(jī)和同步發(fā)電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器軟聯(lián)接后，固定在底盤上，機(jī)組的底盤裝有四個(gè)輪子和四個(gè)螺旋式的支撐腳，構(gòu)成可移動(dòng)式機(jī)組，方便移動(dòng)。同時(shí)，發(fā)電機(jī)組還裝有光電編碼器套件。
2．三相可調(diào)負(fù)載箱簡(jiǎn)介采用柜式結(jié)構(gòu)，配有腳輪可移動(dòng)。包括阻性負(fù)載和感性負(fù)載。
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，通過開關(guān)投
切可調(diào)節(jié)阻性負(fù)載的大小。
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，通過開關(guān)投切可調(diào)節(jié)感性負(fù)載的大小。

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