FCDL-6型 电力系统综合自动化实验装置

一、系统概述
 电力系统综合自动化试验台是一个自动化程度很高的多功能试验平台，它由发电机组、双回路输电线路及模型、无穷大电源等一次设备组成，通过中间开关站和单回、双回线路的组合，可构成发电机与无穷大系统之间有四种不同联络阻抗，供系统实验分析比较时使用。每台原动机都配有微机自动调速装置和手动调速装置，并且有微机过速保护功能，每台发电机配有微机自动准同期装置和手动同期装置，输电线路还配微机过流保护和重合闸装置。每套自动装置都有三种控制方式供选择，并且微机励磁的运行方式和运行参数可在线修改。综合试验台具有各种微机自动装置和手动控制装置，便于学生进行比较实验。电力系统综合自动化试验台是一个自动化程度很高的多功能试验平台。有如下特点：
系统由发电机组、输电线路单元、微机保护单元、负荷调节和同期单元、短路模拟单元等组成;
系统结构紧凑、占地面积小、安装调试和检修方便快捷；
模型参数可以调节，可模拟不同参数的输电线路；
实验系统安全可靠、操作方便灵活、物理现象直观，
综合试验台具有各种微机自动装置和手动控制装置，便于学生进行比较实验。
二、设备技术指标
1.输入电源：三相四线(或三相五线 AC 380V±10％ 50Hz)；
2.工作环境：温度–10℃－+40℃；
3.相对湿度：＜85％（25℃）、海拨＜4000m；
4.整机容量：<15KVA；
5.设备尺寸：1.80m×0.90m×1.80m 重量：约300Kg
6.安全保护：具有电流型漏电保护，电压型漏电保护、隔离变压器浮地保护、交直流电源的过流保护等多种安全措施；
三、设备特点
1.该试验设备综合性强，易于维护；试验现象直观生动，使用、组网方便；稳定性好，既可单套使用，也可多套联网使用。
2.该试验设备主要用于完成《电力系统分析》、《电力系统自动化》、《电气工程基础》、《同步发电机运行》、《电力系统自动装置原理》、《电力系统调度自动化》、《电力工程》、《电力系统微机保护》等课程中的实验项目，并可完成课程设计、毕业设计、实习及某些研究课题等相关实验。
3.此设备采用了和实际电力系统原型具有相同物理性质且参数的标幺值一致的模拟元件，根据相似原理建立起来的电力系统物理模型（把真实的电力系统缩小到实验室中，是真实电力系统的缩影）。
四、设备的技术性能指标
1.同轴机组
l三相同步发电机：容量SN=2.5KVA, COSφ=0.8，电压：VN=400V，转速：nN=1500r.p.m，低噪音；
l直流电动机（跟三相同步发电机配套使用）：功率：PN=2.2KW，电压：UN=220V，IN=13.6A，转速：nN=1500r/min； COSφ=0.8，低噪音；
l机组底盘带有测速、测功角、功角指示器（用特制频闪灯、标刻度圆盘和指针构成，并且该频闪灯也可用于其它系统中作为非接触测速之用）、减振等装置组成；
l机座部分配有万向轮，既可方便移动,使用时也可固定。
2.试验操作台采用一体化设计(四个先进的微机自动化装置:微机/手动励磁装置、微机/手动调速装置、微机/手动准同期装置、微机保护装置都内嵌放置在试验台体操作面上，占地少，做实验时非常方便学生接线、观看和记录数据；
3.输电线路（全部采用电抗物理模拟）：采用双回路距离输电线路模型，每回路分两段，并设中间设开关站，使发电机与系统之间可构成四种不同联络阻抗，便于学生实验分析比较；
Ø每相的电抗参数：xL1=xL2=20Ω，xL3=xL4=40Ω；
Ø短路点的Ｎ相对发电机中性点电抗：８Ω；
Ø短路点的Ｎ相对无穷大电源的中性点电抗:12Ω；
Ø四条输电线路全部采用电抗器来模拟，并且电抗器在短 路时不饱和。
5.微机/手动励磁装置性能指标
l提供手动、它励、自并励方式；
l恒电压、恒电流、恒无功、恒a等控制方式；
l四种励磁限制功能:
① 定子过电压保护和励磁电流反时限延时过励限制；
② 最大励磁电流瞬时限制；
③ 欠励限制；
④ 伏/赫限制；
l具有电力系统稳定器(PSS)功能；
l通讯功能：与上位机通讯，实现监控功能；
l多种波形的观测；
l发电机电压调整范围：20%～120%（单机），20%～130%（单机试验），85%～120%（并网）；
l发电机电压调节精度：0.5%UN；
l起励超调小于10%UN，甩负荷超调小于15%UN；
l调差率±15%可调，档距小于0.1%，测控频率10Hz，即每工频周波测量和控制输出各两次。
l具有测试功能（分二区）
a.一区弱电测试孔：由+A、-C、+B、-A、+C、-B等6路脉冲测试孔和1路6脉冲总合测试孔，1 路交流同步电压信号UAC，和一个弱电公共地COM组成，供示波器观察脉冲波形，脉冲相位及相位移动过程等信号。
b.二区强电测试孔（100V）：由三相全控桥的交流输入电压Ua、Ub、Uc和直流输出电压Ud+、Ud－组成，可供示波器观察波形及万用表测量电压幅值。
6.微机/手动调速装置性能指标
l 测量发电机转速精度优于0.2%；
l 测量系统功角精度优于1°；
l 手动模拟调节；
l 微机自动调节；
l 微机手动调节。
7.微机/手动准同期装置性能指标
l 测量系统频率，机端电压，系统电压精度优于0.5%；
l 全自动准同期合闸；
l 半自动准同期合闸；
l 断路器合闸时间测定；
l 多种参数的修改；
l 通讯功能：与上位机通讯，实现监控功能；
l 多种波形的观测：为了有利于教学，需设置有关信号测试孔，供观察信号波形用。共有6个测试 孔（含一个参考地），即发电机电压、系统电压、变宽度脉冲、（线性整步电压）形、合闸脉冲和参考地。
8.微机保护装置性能指标
l 过流保护；
l 故障电流波形观测；
l 微机自动重合闸功能；
l 电流测量值优于1%；
l 电流波形测试功能:IA、IB、IC、COM四个微机电压测试孔组成故障电流测试，可用存贮示波器，记录故障时的IA、IB、IC短路电流。
9.仪表测量和短路故障模拟单元
l 各种表计及其切换开关参数:
电流表：0-15A，1.5极（原动机）
0-10A，1.5极（励磁）
电压表：0-250V 1.5级（原动机）
 0-450V，1.5极（发电机）
0-80V，1.5极（励 磁）
0-450，1.5极（开关站）
0-450V，1.5极（系统）
同期表：±3HZ，±10V，2.5极
发电机频率表：40-55HZ，100V，1.0极
A、B、C三相电流：0-7.5A，7.5/5A，1.5极
B、有功功率:0-5KW，7.5/5A，380V/100V，2.5极
C、无功功率：0-4KW，7.5/5A，380V/100V，2.5极
l 各种带灯操作按钮（全部采用欧姆龙）
l 各种类型短路故障操作(A相、B相、C相、N相):
Ø 单相接地
Ø 两相短路
Ø 两相短路接地
Ø 三相短路
10.采用4KVA整流变压器：
l 容量：SN=4KVA
l 接线组别：D/Y
l 变比： 380V/170V；
11.模拟无穷大电源系统：
可以看作内阻抗为零，频率、电压及其相位都恒定不变的一台同步发电机，在本试验台中，将交流380V市电经15KVA三相自耦调压器，通过输电线路与实验用的同步发电机构成“一机-无穷大的电力系统；
五、能够完成的实验
（一）同步发电机组实验
1. 发电机组的起动与运转实验
2. 同步发电机空载实验和短路实验
3. 同步发电机V形曲线测定实验
4. 同步发电机外特性实验
（二）准同期并列运行实验
1. 自动准同期条件测试实验
2. 压差、频差整定实验
4. 导前时间整定及测量实验
5. 手动准同期并网实验
6. 半自动准同期并网实验
7. 自动准同期并网实验
（三） 同步发电机励磁控制实验
1. 不同α角（控制角）对应的励磁电压实验
2. 典型方式下的同步发电机起励、并列实验
3. 伏/赫限制实验
4. 欠励限制实验
5. 同步发电机强励实验
6. 定子电流限制实验
7. 调差特性测试实验
8. 过励限制实验
9. 强励实验
（四）电力系统稳定性实验
1. 负荷调节实验
2. 单回路与双回路稳态对称运行比较实验
（五）功率特性和功率极限测定实验
1. 无励磁调节时，功率特性和功率极限的测定实验
2. 手动进行励磁调节时，功率特性和功率极限的测定实验
3. 自动进行励磁调节时，功率特性和功率极限的测定实验
（六） 电力系统暂态稳定性实验
1. 短路类型对电力系统暂态稳定性的影响实验
2. 故障切除时间对暂态稳定的影响实验
3. 有无强励对暂态稳定性影响试验
4. 线路重合闸及其对系统暂态稳定性影响的实验
（七） 单机带负荷实验
1. 独立系统的特性实验
2. 投、切不同负荷的实验
3. 调速器调差特性实验
4. 甩负荷实验
（八）电力系统稳定运行实验
1. 发电机启动和调整实验
2. 电力系统运行方式实验
3. 电力系统负荷调整实验
（九）电力系统分析实验
1. 电力系统潮流计算分析实验
2. 电力系统故障计算分析实验

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