電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺電力系統(tǒng)監(jiān)控平臺
1.系統(tǒng)的基本要求：
1.1監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成：各發(fā)電廠、母線及線路電量由各發(fā)電廠控制器及三相電量智能監(jiān)測儀采集并傳送至管理服務(wù)器（或稱主站），實現(xiàn)遙測功能；各開關(guān)和斷路器狀態(tài)通過PLC采集后，傳送至管理服務(wù)器（或稱主站），實現(xiàn)遙信功能；PLC接受并執(zhí)行管理服務(wù)器（或稱主站）發(fā)送的命令，完成對斷路器的分合閘操作，實現(xiàn)遙控功能；各發(fā)電機廠控制器（微機調(diào)速器和微機勵磁器）接受并執(zhí)行管理服務(wù)器（或稱主站）發(fā)送的調(diào)度命令，調(diào)節(jié)發(fā)電機的有功和無功，實現(xiàn)遙調(diào)功能。
1.2系統(tǒng)提供的監(jiān)控軟件以力控網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件為開發(fā)平臺，用戶可進行二次開發(fā)。
★1.3學生可共享監(jiān)控權(quán)，客戶機10臺（學校自配），具體要求如下：
1.3.1同步顯示各發(fā)電廠的運行狀態(tài)
1.3.2同步顯示各開關(guān)站的電量參數(shù)
1.3.3多機監(jiān)視各斷路器的位置，保護動作出口狀態(tài)
1.3.4存儲和打印電力網(wǎng)絡(luò)的電量參數(shù)
1.3.5同步監(jiān)視電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布
1.3.6進行復雜電力系統(tǒng)的潮流計算
1.3.7保存歷史數(shù)據(jù)，繪制歷史曲線
1.3.8具有遙控、遙測、遙信、遙調(diào)功能。
2.系統(tǒng)的主要組成:
2.1電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗平臺包括：電力網(wǎng)絡(luò)單元、PLC控制器、電量監(jiān)測儀、分合閘開關(guān)、工控機。監(jiān)控實驗平臺能與電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺組成“3+1”網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2.1.1電力網(wǎng)絡(luò)單元:采用8段母線，兩個電壓等級。
2.1.2 PLC控制器:采用S7-200，采集各斷路器，開關(guān)站的狀態(tài)。
2.1.3電量監(jiān)測儀:采集各路母線上的電壓，電流，有功功率和無功功率，電壓，電流測量精度為0.2級，有功和無功為0.5級。
2.1.4工控機:采用研祥的工控機控制。具體如下：
2.1.4.1機箱: IPC-810B/7270/6113LP4
2.1.4.2主板: FSC-1814V2NA
2.1.4.3 CPU: E5200/2.5G/800M/2M/LGA775/SLB9T
2.1.4.4 內(nèi)存: 1G (金士頓)
2.1.4.5 硬盤: 希捷250G
2.1.4.6 光驅(qū): 18X DVO-ROM（索尼或明基）
2.1.4.7網(wǎng)卡: D_LINK 8139
2.1.4.8鼠標, 鍵盤
2.1.5控制器需采用液晶中文菜單顯示，操作方便。
2.1.6人性化界面：待整定參數(shù)的范圍在界面內(nèi)都有標注，方便用戶設(shè)置。
2.1.7糾錯保護功能：用戶誤操作時，裝置會啟動相應的保護功能，同時以中文字幕形式提醒用戶。
3.PLC 3D教學仿真軟件（評標現(xiàn)場帶軟件演示）：
3.1軟件在電腦屏幕上構(gòu)建3D虛擬環(huán)境，全面展現(xiàn)各種復雜的整體工藝流程，比如：物料分揀、自動倉儲、機械手控制等工藝流程。
4.傳感器3D虛擬仿真軟件（評標現(xiàn)場帶軟件演示）：
軟件采用全3D虛擬仿真技術(shù)，通過軟件對產(chǎn)品說明、零件展示、裝配演示等方面，講述霍爾傳感器、壓電傳感器、氣敏傳感器、電渦流傳感器等常用傳感器。軟件需包含以下功能：
4.1產(chǎn)品說明：從理論上簡單介紹傳感器的原理。
4.2零件展示：單獨展示傳感器的各個組成元件，觀察零件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及材質(zhì)類型。
4.3裝配演示：以三維仿真的形式展示傳感器的裝配過程，直觀了解傳感器的組成結(jié)構(gòu)和裝配方法。
附錄2
一、系統(tǒng)的整體技術(shù)要求：
1.系統(tǒng)分別由三臺實際運行的發(fā)電機組模擬，配套的三套電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺中的控制部分可分別對發(fā)電機組實現(xiàn)就地控制，各發(fā)電機組的主回路分別接至系統(tǒng)模擬電網(wǎng)，并與無窮大系統(tǒng)聯(lián)接。電網(wǎng)上聯(lián)接有可調(diào)負荷，負荷類別有："純電阻性負荷"，"感性負荷"和"純電感性負荷"。根據(jù)發(fā)電機廠的個數(shù)和輸電線路的不同，用戶可靈活調(diào)整電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
二、主要組成:
★系統(tǒng)采用兩種控制方式，一種采用工業(yè)現(xiàn)場的控制設(shè)備實現(xiàn)功能；另一種采用PC機配采集卡實現(xiàn)功能，包括信號轉(zhuǎn)換裝置，多通道數(shù)據(jù)采集卡及相應的切換開關(guān)。
（一）采用工業(yè)現(xiàn)場的控制設(shè)備實現(xiàn)功能：
★系統(tǒng)包括：發(fā)電機組、實驗操作臺、實驗控制屏、無窮大系統(tǒng)、三相可調(diào)負載箱。系統(tǒng)仿工業(yè)化現(xiàn)場設(shè)計，一次線路需與自動控制部分分開設(shè)計。
1.發(fā)電機組:
由三相同步發(fā)電機、直流電動機、測速裝置和功角指示器組成。采用直流電動機模擬汽輪機，所有配件均固定在可移動的推車上，方便學生做實驗。具體參數(shù)如下：
★1.1三相同步發(fā)電機：SN=2.5KVA, VN=400V，nN=1500rpm
★1.2直流電動機：PN=3KW, VN=440V，IN=8.6A，nN=1500rpm
1.3測速裝置采用1024點光電編碼器。
1.4功角指示器采用特制頻閃燈、標刻度圓盤和指針構(gòu)成。
2.實驗操作臺:
實驗操作臺由輸電線路單元、測量儀表單元、微機線路保護測控裝置和合閘時間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時間設(shè)置等構(gòu)成。
2.1輸電線路單元：采用雙回輸電線路，每條輸電線路分兩段，并設(shè)置有中間開關(guān)站，可以構(gòu)成四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗。
2.2測量儀表單元：電壓表3只，電流表3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1只和同期表1只。
2.3微機線路保護測控裝置（工業(yè)級，液晶顯示，中文菜單操作）：適用于110KV及以下系統(tǒng)饋電線路的保護、測量及控制。具體要求如下：三段式相間過流保護：定時限/反時限特性，方向元件閉鎖，低電壓元件閉鎖；三段式零序過流保護：定時限/反時限特性，零序方向元件閉鎖，零序電壓元件閉鎖；獨立的加速保護：相電流加速，零序電流加速；低頻減載：滑差閉鎖，低電壓閉鎖；低壓減載；過負荷保護；三相一次重合閘：重合閘充電指示，非同期/檢同期/檢無壓方式，檢同期時母線電壓自動適應線路側(cè)電壓，勿需整定電壓相別；接地選線：接地告警3U0/3I0，集中/分散選線；采集和顯示電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、頻率；4路脈沖量；16路遙信量；遙控分合、閉鎖及遠方定值修改；保護投入/退出，遠方定值區(qū)切換，還具有故障錄波，事件記錄功能，通信功能，可上傳測量保護及故障信息。
2.4合閘時間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時間設(shè)置：可設(shè)置并網(wǎng)斷路器合閘時間、三相輸電線路短路類型和短路時間，還可觀測暫態(tài)電流、電壓波形。
3.實驗控制屏:
實驗控制屏由儀表單元、微機調(diào)速器裝置、微機準同期裝置、微機勵磁裝置、常規(guī)勵磁裝置、數(shù)字存儲示波器組成。
3.1儀表單元：直流電壓表、直流電流表各2只，分別指示原動機電樞電壓和電流、發(fā)電機勵磁電壓和電流。交流電壓表1只，指示控制柜工作電源電壓。
3.2微機調(diào)速器裝置具有如下功能：具有手動模擬調(diào)節(jié)、手動數(shù)字調(diào)節(jié)、微機自動調(diào)節(jié)、過速保護功能；具有測量、顯示機組轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)頻率功能；
3.3微機勵磁調(diào)節(jié)器裝置（工業(yè)級，液晶顯示，中文菜單操作）具有如下功能：勵磁方式分為自并勵、它勵兩種；具有恒UF、恒IL、恒α、恒Q 四種自動調(diào)節(jié)功能；具有定子過電壓保護、過勵限制、瞬時過電流限制、欠勵限制和伏赫限制功能；液晶顯示，中文菜單操作；在線修改控制參數(shù)和存儲功能。
3.4微機準同期裝置（工業(yè)級，液晶顯示，中文菜單操作）具有如下功能：全自動準同期和半自動準同期方式可選，全自動方式下具有自動調(diào)頻調(diào)壓功能，半自動時閉鎖自動調(diào)頻調(diào)壓功能；實時顯示發(fā)電機和系統(tǒng)的壓差和頻差；液晶顯示，中文菜單操作；在線整定和修改頻差、壓差允許值和導前時間；具有波形觀測孔，可觀察合閘脈沖相對于三角波的位置、發(fā)電機電壓波形、系統(tǒng)電壓波形和矩形波波形等。．
3.5常規(guī)勵磁裝置具有如下功能：采用PI調(diào)節(jié),具有恒UF功能，恒壓精度為0.5%Ued；面板上設(shè)置有觀測波形的測試孔；具有最小，最大勵磁電流值的限制；能適應多種反饋及保護信號的輸入。
3.6數(shù)字存儲示波器：帶寬≧60MHz,實時采樣率≥2GS/s，含8通道邏輯儀，數(shù)模信號同時進行分析。
4.無窮大系統(tǒng)：采用自耦調(diào)壓器模擬無窮大系統(tǒng)，具體參數(shù)： 副邊0-430V可調(diào)。
5.三相可調(diào)負載箱
5.1采用柜式結(jié)構(gòu)，配有腳輪可移動。包括阻性負載和感性負載。
5.2阻性負載包括一組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)阻性負載的大小。
5.3感性負載由三個200mH的電感和自耦調(diào)壓器構(gòu)成感性負載，通過開關(guān)投切可調(diào)節(jié)感性負載的大小。
6.單片機控制實驗多種對象系統(tǒng)：
6.1系統(tǒng)主板包含以下控制對象：
★6.1.1位置控制系統(tǒng)：系統(tǒng)包括一套由步進電機、光電編碼器、同步帶、同步輪和滑塊組成的機械結(jié)構(gòu)。實驗時通過單片機編寫控制程序，將單片機預先給定的位置信號與采集電路采集到的實際位置信號進行比較，然后通過單片機運算，將位置偏差信號轉(zhuǎn)換為控制信號，控制步進電機的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速。
6.1.2伺服電機：包括伺服電機、光電編碼器、PWM驅(qū)動電路，可控制電機的方向、轉(zhuǎn)速、位置等參數(shù)。
6.1.3航模舵機：單片機PWM控制舵機，機器人控制基礎(chǔ)練習。
6.1.4無線語音傳輸：無線數(shù)傳模塊實現(xiàn)語音傳輸，可作對講機使用，自帶麥克風和揚聲器，帶音頻輸入接口。
6.1.5 GPS定位系統(tǒng)：單片機讀取GPS模塊信號：時間、經(jīng)度、緯度、海拔、移動速度等。
6.1.6 GSM通信系統(tǒng)：單片機控制GSM通信模塊實現(xiàn)短消息收發(fā)。
（二）采用PC機配采集卡實現(xiàn)功能
1.信號轉(zhuǎn)換裝置硬件資源如下：
1.1 13路模擬量輸入；
1.2 1路模擬量輸出；
1.3 17路開關(guān)量輸入；
1.4 24路開關(guān)量輸出。
2.多通道數(shù)據(jù)采集卡采用NI 6229采集卡，采樣速率250ks/s,16路差分輸入，6位數(shù)據(jù)采樣，4路模擬量輸出，48路開關(guān)量。
★三、實驗項目：
1.原動機的起動與運轉(zhuǎn)
1.1 調(diào)速裝置操作原理實驗
1.2 調(diào)速裝置及原動機控制運轉(zhuǎn)
2.發(fā)電機機電特性實驗
2.1 發(fā)電機的空載特性曲線測試
2.2 發(fā)電機的短路特性曲線測試
2.3 發(fā)電機的負載特性實驗
2.4 同步發(fā)電機直軸參數(shù)的離線測定
2.5 同步發(fā)電機參數(shù)的在線測定
2.6 同步發(fā)電機靜態(tài)安全運行極限的測定
3.同步發(fā)電機勵磁控制實驗
3.1 微機勵磁裝置基本操作實驗
3.2 不同α角（控制角）勵磁電壓波形觀測實驗
3.3 同步發(fā)電機起勵實驗
3.4 控制方式及其相互切換實驗
3.5 逆變滅磁和跳滅磁開關(guān)滅磁實驗
3.6 伏赫限制實驗
3.7 欠勵限制實驗
3.8 同步發(fā)電機強勵實驗
3.9 調(diào)差特性實驗
3.10 過勵限制實驗
3.11 PSS實驗
4.準同期并列運行
4.1 微機準同期裝置基本操作實驗
4.2 自動準同期條件測試
4.3 線性整步電壓形成（相敏環(huán)節(jié)）測試
4.4 導前時間整定及測量方法
4.5 壓差、頻差和相差閉鎖與整定
4.6 手動準同期并網(wǎng)實驗
4.7 半自動準同期并網(wǎng)實驗
4.8 自動準同期并網(wǎng)實驗
5.單機--無窮大系統(tǒng)穩(wěn)定運行方式實驗
5.1 單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗
5.2 雙回路和單回路的穩(wěn)態(tài)對稱運行比較實驗
5.3 單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗
6.單機帶負荷實驗
6.1 獨立系統(tǒng)的特性實驗
6.2 投、切不同負荷的實驗
6.3 甩負荷實驗
7.電力系統(tǒng)功率特性（功角）和功率極限（靜態(tài)穩(wěn)定性）實驗
7.1 無調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定
7.2 手動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定
7.3 微機自并勵時，功率特性和功率極限的測定
7.4 微機他勵時，功率特性和功率極限的測定
7.5 單回路、雙回路輸送功率與功角關(guān)系實驗
7.6 提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性實驗
8.電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性實驗
8.1 短路類型對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響實驗
8.2 故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響實驗
8.3 有無強勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性影響試驗；
8.4 線路重合閘及其對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的實驗；
8.5 同步發(fā)電機異步運行和再同步實驗
8.6 提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施
9.電力系統(tǒng)運行實驗
9.1 發(fā)電機啟動和調(diào)整實驗
9.2 電力系統(tǒng)運行方式實驗
9.3 電力系統(tǒng)負荷調(diào)整實驗
10.電力系統(tǒng)分析實驗
10.1 電力系統(tǒng)潮流計算分析實驗
10.2 電力系統(tǒng)故障計算分析實驗
10.3 切機、切負荷等穩(wěn)定實驗
11.電力系統(tǒng)調(diào)度自動化實驗
11.1 電力系統(tǒng)實時監(jiān)控
11.2 電力網(wǎng)的電壓和功率分布實驗
11.3 電力系統(tǒng)有功功率調(diào)整實驗
11.4 電力系統(tǒng)無功功率調(diào)整實驗
11.5 電網(wǎng)運行方式變化
11.6 電力系統(tǒng)調(diào)度運行實驗
11.7 遙控、遙測、遙信、遙調(diào)四遙實驗
12.單片機控制實驗多種對象系統(tǒng)實驗
13.PLC 3D教學仿真實驗
