一、系統概述

電力系統實驗裝置是一個自動化程度很高的多功能試驗平臺，它由發電機組、雙回路輸電線路及模型、無窮大電源等一次設備組成，通過中間開關站和單回、雙回線路的組合，可構成發電機與無窮大系統之間有四種不同聯絡阻抗，供系統實驗分析比較時使用。每臺原動機都配有微機自動調速裝置和手動調速裝置，并且有微機過速保護功能，每臺發電機配有微機自動準同期裝置和手動同期裝置，輸電線路還配微機過流保護和重合閘裝置。每套自動裝置都有三種控制方式供選擇，并且微機勵磁的運行方式和運行參數可在線修改。綜合試驗臺具有各種微機自動裝置和手動控制裝置，便于學生進行比較實驗。 電力系統實驗裝置是一個自動化程度很高的多功能試驗平臺。有如下特點：

l 系統由發電機組、輸電線路單元、微機保護單元、負荷調節和同期單元、短路模擬單元等組成;

l 系統結構緊湊、占地面積小、安裝調試和檢修方便快捷；

l 模型參數可以調節，可模擬不同參數的輸電線路；

l 實驗系統安全可靠、操作方便靈活、物理現象直觀，

綜合試驗臺具有各種微機自動裝置和手動控制裝置，便于學生進行比較實驗。

二、設備技術指標

1.輸入電源：三相四線(或三相五線 AC 380V±10％ 50Hz)；

2.工作環境：溫度–10℃－+40℃；

3.相對濕度：＜85％（25℃）、海撥＜4000m；

4.整機容量：<15KVA；

5.設備尺寸：1.80m×0.90m×1.80m 重量：約300Kg

6.安全保護：具有電流型漏電保護，電壓型漏電保護、隔離變壓器浮地保護、交直流電源的過流保護等多種安全措施；

三、設備特點

1.該試驗設備綜合性強，易于維護；試驗現象直觀生動，使用、組網方便；穩定性好，既可單套使用，也可多套聯網使用。

2.該試驗設備主要用于完成《電力系統分析》、《電力系統自動化》、《電氣工程基礎》、《同步發電機運行》、《電力系統自動裝置原理》、《電力系統調度自動化》、《電力工程》、《電力系統微機保護》等課程中的實驗項目，并可完成課程設計、畢業設計、實習及某些研究課題等相關實驗。

3.此設備采用了和實際電力系統原型具有相同物理性質且參數的標幺值一致的模擬元件，根據相似原理建立起來的電力系統物理模型（把真實的電力系統縮小到實驗室中，是真實電力系統的縮影）。

四、設備的技術性能指標

1.同軸機組

l 三相同步發電機：容量SN=2.5KVA, COSφ=0.8，電壓：VN=400V，轉速：nN=1500r.p.m，低噪音；

l 直流電動機（跟三相同步發電機配套使用）：功率：PN=2.2KW，電壓：UN=220V，IN=13.6A，轉速：nN=1500r/min； COSφ=0.8，低噪音；

l 機組底盤帶有測速、測功角、功角指示器（用特制頻閃燈、標刻度圓盤和指針構成，并且該頻閃燈也可用于其它系統中作為非接觸測速之用）、減振等裝置組成；

l 機座部分配有萬向輪，既可方便移動,使用時也可固定。

2.試驗操作臺采用一體化設計(四個先進的微機自動化裝置:微機/手動勵磁裝置、微機/手動調速裝置、微機/手動準同期裝置、微機保護裝置都內嵌放置在試驗臺體操作面上，占地少，做實驗時非常方便學生接線、觀看和記錄數據；

3.輸電線路（全部采用電抗物理模擬）：采用雙回路距離輸電線路模型，每回路分兩段，并設中間設開關站，使發電機與系統之間可構成四種不同聯絡阻抗，便于學生實驗分析比較；

? 每相的電抗參數：xL1=xL2=20Ω，xL3=xL4=40Ω；

? 短路點的Ｎ相對發電機中性點電抗：８Ω；

? 短路點的Ｎ相對無窮大電源的中性點電抗:12Ω；

? 四條輸電線路全部采用電抗器來模擬，并且電抗器在短 路時不飽和。

5.微機/手動勵磁裝置性能指標

l 提供手動、它勵、自并勵方式；

l 恒電壓、恒電流、恒無功、恒a等控制方式；

l 四種勵磁限制功能:

① 定子過電壓保護和勵磁電流反時限延時過勵限制；

② 勵磁電流瞬時限制；

③ 欠勵限制；

④ 伏/赫限制；

l 具有電力系統穩定器(PSS)功能；

l 通訊功能：與上位機通訊，實現監控功能；

l 多種波形的觀測；

l 發電機電壓調整范圍：20%～120%（單機），20%～130%（單機試驗），85%～120%（并網）；

l 發電機電壓調節精度：0.5%UN；

l 起勵超調小于10%UN，甩負荷超調小于15%UN；

l 調差率±15%可調，檔距小于0.1%，測控頻率10Hz，即每工頻周波測量和控制輸出各兩次。

l 具有測試功能（分二區）

a.一區弱電測試孔：由+A、-C、+B、-A、+C、-B等6路脈沖測試孔和1路6脈沖總合測試孔，1 路交流同步電壓信號UAC，和一個弱電公共地COM組成，供示波器觀察脈沖波形，脈沖相位及相位移動過程等信號。

b.二區強電測試孔（100V）：由三相全控橋的交流輸入電壓Ua、Ub、Uc和直流輸出電壓Ud+、Ud－組成，可供示波器觀察波形及萬用表測量電壓幅值。

6.微機/手動調速裝置性能指標

l 測量發電機轉速精度優于0.2%；

l 測量系統功角精度優于1°；

l 手動模擬調節；

l 微機自動調節；

l 微機手動調節。

7.微機/手動準同期裝置性能指標

l 測量系統頻率，機端電壓，系統電壓精度優于0.5%；

l 全自動準同期合閘；

l 半自動準同期合閘；

l 斷路器合閘時間測定；

l 多種參數的修改；

l 通訊功能：與上位機通訊，實現監控功能；

l 多種波形的觀測：為了有利于教學，需設置有關信號測試孔，供觀察信號波形用。共有6個測試 孔（含一個參考地），即發電機電壓、系統電壓、變寬度脈沖、（線性整步電壓）形、合閘脈沖和參考地。

8.微機保護裝置性能指標

l 過流保護；

l 故障電流波形觀測；

l 微機自動重合閘功能；

l 電流測量值優于1%；

l 電流波形測試功能:IA、IB、IC、COM四個微機電壓測試孔組成故障電流測試，可用存貯示波器，記錄故障時的IA、IB、IC短路電流。

9.儀表測量和短路故障模擬單元

l 各種表計及其切換開關參數:

電流表：0-15A，1.5極（原動機）

0-10A，1.5極（勵磁）

電壓表：0-250V 1.5級（原動機）

0-450V，1.5極（發電機）

0-80V，1.5極（勵 磁）

0-450，1.5極（開關站）

0-450V，1.5極（系統）

同期表：±3HZ，±10V，2.5極

發電機頻率表：40-55HZ，100V，1.0極

A、B、C三相電流：0-7.5A，7.5/5A，1.5極

B、有功功率:0-5KW，7.5/5A，380V/100V，2.5極

C、無功功率：0-4KW，7.5/5A，380V/100V，2.5極

l 各種帶燈操作按鈕（全部采用歐姆龍）

l 各種類型短路故障操作(A相、B相、C相、N相):

? 單相接地

? 兩相短路

? 兩相短路接地

? 三相短路

10.采用4KVA整流變壓器：

l 容量：SN=4KVA

l 接線組別：D/Y

l 變比： 380V/170V；

11.模擬無窮大電源系統：

可以看作內阻抗為零，頻率、電壓及其相位都恒定不變的一臺同步發電機，在本試驗臺中，將交流380V市電經15KVA三相自耦調壓器，通過輸電線路與實驗用的同步發電機構成“一機—-無窮大”的電力系統；

五、能夠完成的實驗

（1）同步發電機準同期并列實驗

l 手動準同期并列實驗；

l 半自動準同期并列實驗；

l 全自動準同期并列實驗；

l 各種信號波形觀測；

l 微機準同期裝置基本操作實驗；

l 微機準同期裝置整定值修改實驗。

（2）同步發電機微機勵磁實驗

l 不同α（控制角）的勵磁電壓波形觀測實驗；

l 微機勵磁裝置的基本操作實驗；

l 微機勵磁裝置的整定值修改實驗；

l 微機勵磁裝置的錄波實驗；

l 不同勵磁方式的控制與切換實驗；

l 同步發電機強勵實驗；

l 欠勵限制實驗；

l 調差特性實驗；

l 過勵限制實驗；；

l 逆變滅磁和跳滅磁開關實驗；

l 伏赫限制實驗；

l 電力系統PSS 實驗（電力系統穩定性）。

（3）單機—無窮大系統穩態運行方式實驗

l 單回路穩態對稱運行實驗；

l 雙回路與單回路的穩態對稱運行比較實驗；

l 單回路穩態非全相運行實驗。

（4）電力系統功率特性（功角）和功率極限（靜態穩態性）實驗

l 無調節勵磁時，功率特性和功率極限的測定；

l 手動調節勵磁時，功率特性和功率極限測定；

l 微機自并勵時，功率特性和功率極限的測定；

l 微機它勵時，功率特性和功率極限的測定；

l 單回路、雙回路輸送功率與功角關系實驗。

（5）電力系統暫態穩定性實驗

l 短路類型對電力系統暫態穩定性的影響實驗；

l 故障切除時間對暫態穩定的影響實驗；

l 有、無強勵磁對暫態穩定性影響實驗；

l 線路重合閘及其對系統暫態穩定性影響的

（6）同步發電機的運行實驗

l 同步發電機安全運行極限測定；

l 同步發電機進相運行實驗；

l 同步發電機不對稱運行實驗；

l 同步發電機失磁異步運行實驗。

（7）單機帶負荷實驗

l 獨立系統的特性實驗；

l 投、切不同負荷的實驗；

l 調速器調差特性實驗；

l 甩負荷實驗；

l 負荷調整實驗。