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供配电及继电保护综合实验系统
日期：2020-08-31 15:49
一、基本参数
能达到以下内容：
1、能够掌握电力系统中各种继电保护的原理、继电保护设备整定设定的思路；
2、清晰了解整个供配电的过程，各级变电所的主要一、二次设备的连接顺序及功能；
3、供配电监控系统的认知和远动监控实验；
4、继电保护整定计算及验证；
5、开放性微机保护编程设计。
5、建成实验、实践、实训一体的综合型实践教学平台，完成《供配电》、《电力系统继电保护》、《微机保护》等课程的教学实验任务，并提高学生的专业操作技能。为电气工程及其自动化等相关专业学生的课程设计和毕业设计提供良好的研究设计平台。
设备入口均设有漏电保护器。
整个实验系统控制电源（包括继电器辅助电压）均采用安全电压以内的直流24V电源。实验信号按照电力系统二次标准输出，且严格控制输出功率，杜绝触电隐患。
二、技术参数要求
1、供配电控制实验屏
供配电控制实验屏包括以下核心构成部分：供配电一次接线系统、测量表计、互感器二次接线区、补偿电容器组、短路设置模块等。
（1）、供配电一次接线系统：
模拟10kV/380V降压变配所，至少包括2路10kV进线（其中一路可作为备用电源），1台配变和4路380V出线。在一次接线系统中安装有短路故障设置单元，用于模拟线路或设备的各种故障情况。
至少包含10只三相模拟断路器：用三相交流接触器模拟实现。模拟断路器能通过就地手动按钮和远方遥控进行分合闸操作，模拟断路器的就地按钮带红绿色灯光指示（带灯按钮，红灯表示合，绿灯表示分）。
在一次接线系统中安装有短路故障设置单元，用于模拟线路或设备的各种故障情况。通过不同故障的设置，可反应不同故障状态下一次系统中各元件的潮流变化。
一次接线系统中设置可调节负载，各负载多档可调，通过负载的条件，可反应不同负载状态下一次系统中各元件的潮流变化。
模拟断路器：同时具有就地手动按钮和远方遥控进行分合闸功能。就地按钮皆带灯光指示（带灯按钮，红灯表示合，绿灯表示分）。至少包括16个模拟断路器。
模拟隔离开关：转换开关模拟隔离开关，通过就地手动按钮进行分合。至少包括13个隔离开关。
模拟电流互感器：丝印电流互感器符号，模拟电流互感器二次侧接线柱，输出电流为0-10A。
模拟电压互感器：丝印电压互感器符号，模拟电压互感器二次侧接线柱，输出电压范围0-120V。
（2）、彩色触摸屏：
采用不低于7英寸电阻式触摸屏，可与仿真装置通信，并提供变配所人机操作界面，用来查看测量数据（每个断路器上的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数）、断路器状态和进行断路器操作控制。（2）、测量表计：
至少提供5只指针电压表，指示母线电压。
（3）、补偿电容器组：
提供4组低压补偿电容器及控制电路，要求既能手动补偿，又能由无功补偿装置控制实现自动补偿。
（4）、短路设置模块：
能够满足各种类型短路（单相接地、两相短路、两相短路接地、三相短路）故障操作。
2、供配电自动考核装置
（1）、通过数据采集、实时监控、远程操作、自动识别、算法分析等多种技术应用，通过接口模块，实现供配电综合自动化及考核实验台实际操作与电力网络监控考核系统整合。
（2）、要求能将供配电自动化实验台中的断路器及刀闸等位置信号、电流电压信号和学生操作时产生的位置及模拟量变化信号等信息上传到上位机，考核台上能够自动出报告，还能自动考核系统能够判断学生的操作顺序是否正确，错误操作为哪些。可以利用配电网自动考核软件和配电网综合监控软件的开放，让学生在监控软件上，由供配电仿真装置配合进行虚拟模拟仿真操作。
（3）、可支持96路模拟量采集、可通过通讯上传各模拟量幅值、相位角信息，根据配置上次各采集点三相电流、三相电压、相间电压、有功功率、无功功率、功率因数等信息。
（4）、模拟量采集范围：电压AC0-450V，电流AC0-10A。
（5）、模拟量采集精度：电压0.1V，电流0.05A。
（6）、数字量采集通道：至少支持36路开入量和80路继电器输出。
（7）、通讯接口：2两独立RS485接口，一路RJ45以太网接口。
3、调压器
380V 9kVA三相自藕式调压器
全方位刻度盘，刻度清晰，方便操作
输出电压0-430V可调
输入电压380V±10%
额定输出电流大于等于10A
绝缘等级A级
4、配电网自动考核软件
自动考核仿真软件参数：
通过仿真装置将系统中的位置信号、模拟量信号等信息上传到上位机，在学生做考核实验时，配电网自动仿真软件能够自动判断学生的操作是否正确，自动为学生评分并记录考核数据，自动生成实验报告。方便老师对学生的操作考核。
1）、系统通讯控制
配电网自动仿真软件的通讯控制功能能让操作员对系统的数据采集通道进行实时的监视和控制，系统通讯控制用多个界面分别显示通讯设置、通讯状况、仿真装置/PLC数据监视。操作员通过这些界面可以设置系统通道和仿真装置扫 描，观察系统和仿真装置的通讯错误状况，修改通道和仿真装置的通讯参数。
2）、数据管理
数据管理功能使得操作员可以对通讯数据进行编辑，对重要数据进行存档。
3）、考核管理
考核管理功能用多个界面显示考核人员信息、考核初始数据、考核设置等。操作员可以对考核项目进行初始数据编辑，考核系统将根据初始数据对考核人员的操作进行记录并打分。
4）、报告管理
通过该功能操作人员可以生成当次考核报告，也可以将历史记录数据生成报告，能够打开报告并打印，如有配有上位机监控系统，能够将报告数据上传至上位机监控系统。
5）、安全管理
系统提供可靠的安全管理机制。采用三层分级管理模式。操作人员根据工作性质分为不同的级别，给予不同的操作权限。
5、功率放大装置
技术参数如下：
工作环境条件
环境温度：－10℃~ 40℃
相对湿度：5%~ 95%
交流电源电压：220V±10%，50Hz±1%
可调交流电压输出
输出范围：四相，每相0~90V（有效值）
输出功率：每相30VA
响应速度：<200us
输出电压精度：≤0.5%
可调交流电流输出
输出范围：六相，每相0~20A（有效值）。
输出功率：每相100VA
响应速度：<200us
6、高速数字物理接口箱
高速数字物理接口箱主机内置高性能CPU和高速数字信号处理器，16位DAC模块、自带大尺寸多彩电阻式触摸屏。
内置多种特性测试模块以及多个线路模型，可通过触摸屏修改模型参数，改变系统运行状态来计算并输出不同运行状态下的电流电压信号。既可单机独立运行，亦可联接其它电脑运行。
特性测试模块包括：通用特性测试、阻抗继电器特性测试、差动继电器特性测试、反时限电流继电器特性测试等模块。
线路模型包括：10kV/35kV/110kV线路整组模型、变压器整组模型、电动机保护整组模型、电容器保护整组模型、发电机保护整组模型等；每种类型的模型均可保存4组参数。
1）、强大的联网功能：多台高速数字高速数字物理接口箱可联网构成二次信号源网络，在上位PC机设计组态和电力系统分析计算软件完成各个电压等级的一次输配电网络的真实组态；输入一次设备的真实参数，即可完成系统的潮流计算和针对系统中任意点发生任意故障的短路计算；输入各测控点真实电流互感器和电压互感器的变比，即可得到该测控点真实的二次电流、电压值；系统中装设测控点，可以同步向该测控点的微机保护硬件平台发送该点真实二次电流、电压模拟信号，以检验各保护的动作情况。由组态软件组态的一次主接线直观、真实，输入真实的设备参数，可以在系统中任意点设置故障类型，很方便的进行潮流计算和短路计算，由微机保护测试仪同步发出各测控点的二次电流、电压信号。
2）、通讯方式：以太网通信接口，必须保证通讯速率100Mb/s。
3）、参数：
包括机箱、CPU板等基本配置，AO板1块，DI板、DO板和电源板各1块。
AO板：每块有10路通道，共地输出，电平范围：-10V~+10V，分辨率16bit，绝对精度优于2mV。
DI板：每块有12路通道，既可用于电平输入，也可用于空节点输入，电平输入：0V/24V。
DO板：每块有8路通道，其中8路为电平输入，8路为空节点输入，电平输出：0V/24V。
7、多功能微机保护装置
多功能微机保护装置既可用于各种继电保护实验，也可在电力系统实验中作为线路保护装置使用。
包括以下：
10kV馈线微机保护装置模块
35kV线路微机装置模块
110kV线路成组微机保护装置模块
变压器主保护装置模块
变压器后备保护装置模块
电容器微机保护装置模块
电动机微机保护装置模块
支持备自投装置、无功补偿装置等自动控制功能。
微机保护图形化编程软件包括但不限于以下微机保护及自动装置功能：
10kV线路保护、35kV线路保护、110kV线路保护、变压器主保护、变压器后备保护、电动机保护、电容器保护、备自投、无功补偿功能。
图形化界面与保护装置一致，可在线设置保护压板、保护定值、动作实现等
支持数据检测、状态显示功能
支持读取保护报告功能
支持读取SOE报告功能
支持读取录波数据功能、同时可保存和打开历史录波数据。
能够实现在程序运行的过程中监测、跟踪和记录信号数据，用信号记录可获得程序执行期间的数据，将采集到的信号上传到主机用于显示、分析。 可通过以太网接口将上位机设置数据（如定值、压板、系统参数）下载至实际保护装置。
三、可完成的实验功能
1、工厂供电电气接线图的认知
变配所一次电气接线模拟认知实验
变配所监控实验
2、工厂变配电室值班技能培训
变配电送电倒闸操作实验
变配电所停电倒闸操作实验
一路进线供电转两路供电倒闸操作实验
两路进线供电转一路供电倒闸操作实验
变压器运行转检修倒闸操作实验
变压器检修转运行倒闸操作实验
母线运行转检修倒闸操作实验
母线检修转运行倒闸操作实验
故障排查类考核注意事项
3、继电器特性实验
数字式电流继电器特性实验
数字式电压继电器特性实验
数字式功率方向继电器特性实验
数字式差动继电器特性实验
数字式阻抗继电器特性实验
数字式反时限电器特性实验
4、10kV-35kV微机保护综合实验
最大、最小运行方式下三段电流保护实验
10kV线路过电流保护实验
35kV线路电流电压联锁速断保护实验
双电源供电方向性过电流保护实验
反时限电流保护实验
过电流保护与自动重合闸前加速保护实验
过电流保护与自动重合闸后加速保护实验
零序电压保护实验
低频减载
5、110kV微机保护综合实验
110kV线路方向圆相间距离保护实验
110kV线路方向圆接地距离保护实验
三段式距离保护实验
零序电流保护实验
零序方向保护实验
零序电压闭锁实验
距离保护与自动重合闸实验
零序电流保护与自动重合闸实验
6、变压器保护综合实验
变压器电流速断保护实验
变压器差动速断保护实验
变压器比率制动差动保护实验
变压器过电流保护实验
变压器低电压起动过电流保护实验
变压器复合电压起动过电流保护实验
变压器过负荷保护实验
模拟重瓦斯告警、跳闸实验
模拟轻瓦斯告警实验
模拟超温告警、跳闸实验
模拟过温告警实验
7、电容器保护综合实验
8、电动机保护综合实验
9、发电机差动保护实验
10、发电机后备保护实验
11、电力系统分析课程实验
12、实验微机保护在线实验
保护装置在线配置实验
保护装置动作报告及SOE保护分析实验
13、工厂供电系统的自动装置实训
手无功补偿及调压实验
自动无功补偿及调压实验
进线备自投实验
母联备自投实验
14、自动考核实验（以下实验需自动出具考核报告）
配电网自动仿真软件介绍
倒闸操作考核
1）供配电所送电和停电操作考核
2）一路进线供电转两路供电倒闸操作考核
3）母线从运行状态转检修的倒闸操作考核
4）母线从检修状态转运行的倒闸操作考核
5）变压器从运行状态转检修的倒闸操作考核
6）变压器从检修状态转运行的倒闸操作考核
