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LG-DLK01型電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗平臺

一、基本功能要求
1、LG-DLK01型 電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗平臺能完成高校、職業(yè)院校《電力系統(tǒng)自動裝置》、《電力系統(tǒng)自動化》、《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》、《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》等電氣工程及自動化專業(yè)的主要課程實(shí)驗項目。
2、電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗平臺由實(shí)驗發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)組控制柜、系統(tǒng)實(shí)驗屏、無窮大系統(tǒng)、阻感性負(fù)載、監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)等組成。
3、三相可調(diào)阻感性負(fù)載必須連續(xù)可調(diào)。
4、系統(tǒng)控制以PLC作為核心控制部件，“調(diào)速系統(tǒng)”、“勵磁系統(tǒng)”、“準(zhǔn)同期控制系統(tǒng)”均采用單獨(dú)硬件系統(tǒng)和控制程序。
★5、電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗平臺具有良好的開放性和可擴(kuò)展型，發(fā)電機(jī)和一次系統(tǒng)均具有外部接口，方便組建更加復(fù)雜的輸電網(wǎng)絡(luò)，所有控制器均采用雙通信口配置，可以采用PPI、ModBus等多種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議構(gòu)建電力系統(tǒng)SCADA網(wǎng)絡(luò)。
★6、調(diào)度系統(tǒng)與電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗平臺配套使用，能將6套發(fā)電機(jī)組及其控制設(shè)備作為各個電源單元組成一個大的電力系統(tǒng)，便于進(jìn)行理論計算和實(shí)驗分析，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“遙控”、“遙測”、“遙信”、“遙調(diào)”四遙功能。

二、實(shí)驗項目要求
1、發(fā)電機(jī)特性實(shí)驗
1.1發(fā)電機(jī)的空載特性實(shí)驗；
1.2發(fā)電機(jī)的短路特性實(shí)驗；
1.3發(fā)電機(jī)的負(fù)載特性實(shí)驗；
2、準(zhǔn)同期并列實(shí)驗
2.1手動準(zhǔn)同期并列實(shí)驗；
2.2半自動準(zhǔn)同期并列實(shí)驗；
2.3全自動準(zhǔn)同期并列實(shí)驗；
2.4各種信號波形觀測；
3、同步發(fā)電勵磁控制實(shí)驗
3.1不同α（控制角）的勵磁電壓波形觀測實(shí)驗；
3.2同步發(fā)電機(jī)起勵實(shí)驗；
3.3控制方式及其相互切換實(shí)驗；
3.4逆變滅磁和跳滅磁開關(guān)滅磁實(shí)驗；
3.5伏赫限制實(shí)驗；
3.6同步發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵實(shí)驗；
3.7欠勵限制實(shí)驗；
3.8調(diào)差特性實(shí)驗；
3.9過勵限制實(shí)驗；
3.10 同步發(fā)電機(jī)三次諧波勵磁實(shí)驗
4、單機(jī)—無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式實(shí)驗
4.1單回路穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行實(shí)驗；
4.2雙回路與單回路的穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行比較試驗；
4.3單回路穩(wěn)態(tài)非全相運(yùn)行試驗。
5、單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗
5.1獨(dú)立系統(tǒng)的特性實(shí)驗；
5.2投、切不同負(fù)荷的實(shí)驗；
5.3調(diào)速器調(diào)差特性實(shí)驗；
5.4甩負(fù)荷實(shí)驗；
6、電力系統(tǒng)功率特性（功角）和功率極限（靜態(tài)穩(wěn)定性）實(shí)驗
6.1無調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定；
6.2手動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限測定；
6.3微機(jī)自并勵時，功率特性和功率極限的測定；
6.4微機(jī)他勵時，功率特性和功率極限的測定；
6.5單回路、雙回路輸送功率與功角關(guān)系實(shí)驗；
7、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性實(shí)驗
7.1短路類型對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響實(shí)驗；
7.2故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響實(shí)驗；
7.3有無強(qiáng)勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性影響試驗；
7.4線路重合閘及其對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的實(shí)驗；
7.5同步發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行和再同步實(shí)驗；
8、發(fā)電機(jī)組SCADA實(shí)驗；
9、發(fā)電機(jī)組自動發(fā)電控制（AGC）實(shí)驗
三、系統(tǒng)配置及參數(shù)要求
1、基本參數(shù)
1.1輸入電源:380V±10% 50Hz；
1.2容量：≤15kVA；
★1.3系統(tǒng)控制器：西門子S7-224XP(3臺）+EM231（2臺）；
★1.4驅(qū)動器類型：全數(shù)字直流調(diào)速器；
★1.5通訊接口：RS_485,以太網(wǎng)口。
2、實(shí)驗發(fā)電機(jī)組
實(shí)驗發(fā)電機(jī)組由三相同步發(fā)電機(jī)、直流電動機(jī)、速度傳感器經(jīng)彈性聯(lián)軸器對軸聯(lián)結(jié)后組裝在金屬底盤上，底盤安裝萬向輪和減震裝置，方便用戶移動。
★2.1直流電動機(jī)：采用國標(biāo)Z4系列直流電動機(jī)，
（1）額定電樞電壓：DC440V；
（2）額定功率：3kW；
（3）額定轉(zhuǎn)速：1500r/min；
（4）散熱方式：風(fēng)機(jī)散熱；
2.2 三相同步發(fā)電機(jī)：采用定制三相交流同步發(fā)電機(jī)，參數(shù)如下：
（1）額定電樞電壓：AC400V；
（2）額定功率：2kW；
（3）額定功率因素：0.8（滯后）；
（4）額定轉(zhuǎn)速：1500r/min；
（5）勵磁方式：自并勵/他勵/三次諧波勵磁；
2.3機(jī)座結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)機(jī)座，強(qiáng)度能承受實(shí)驗機(jī)組的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行和暫態(tài)運(yùn)行試驗的震動不變形基礎(chǔ)上增加50%的安全裕量；機(jī)座設(shè)計有減震裝置、定位固定支撐柱、用于移動的高強(qiáng)度萬向輪、定向輪、轉(zhuǎn)動部分安裝防護(hù)罩、不銹鋼推桿。
2.4速度傳感器
速度傳感器采用1000線增量型光電編碼器，精度高、線性度好。
3、電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗臺系統(tǒng)實(shí)驗屏（尺寸：長1540mm×寬800mm×高1850mm）
3.1具有中間開關(guān)站的雙回路輸電線路(xL1=xL2=15,20Ω，xL3=xL4=25,40Ω)模型；
3.2線路短路故障設(shè)置模塊：可以設(shè)置輸電線路的單相接地短路、相間短路、相間接地短路、三相短路等多種短路類型、短路持續(xù)時間可以設(shè)定
★3.3各類表計配置要求：各類表計：供應(yīng)商必須在招標(biāo)書中詳細(xì)說明設(shè)備儀表配置型號、數(shù)量及功能
★3.4電流互感器、電壓互感器：供應(yīng)商必須在招標(biāo)書中詳細(xì)說明互感器配置型號、數(shù)量及功能
★3.5各類電量變送器：供應(yīng)商必須在招標(biāo)書中詳細(xì)說明變送器器配置型號、數(shù)量及功能
4、發(fā)電機(jī)組控制柜（長800mm×寬600mm×高2000mm）
4.1儀表：原動機(jī)電樞電壓表、原動機(jī)電樞電流表、發(fā)電機(jī)勵磁電壓表、發(fā)電機(jī)勵磁電流表、控制柜工作電源電壓表；
4.2柜體類型及要求：符合國家關(guān)于電氣控制柜的制作及通電測試等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的電氣柜，具體功能配置要求如下：
4.2.1微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)
（1）電源進(jìn)線：三相五線 AC380V，50Hz；
（2）額定功率：15kW；
（3）微機(jī)調(diào)速控制器：西門子CPU224XP主機(jī)；
（4）頻率跟蹤范圍：Fg=50±5（Hz）；
（5）功率調(diào)整范圍：Pg=0～100%；
（6）數(shù)字式功角測量，功角測量精度：優(yōu)于1°；
（7）調(diào)節(jié)方式：微機(jī)手動/自動，模擬手動；
（8）調(diào)速模塊:歐陸或西門子全數(shù)字直流調(diào)速器
（9）控制方式：開環(huán)、電壓閉環(huán)/轉(zhuǎn)速閉環(huán)/轉(zhuǎn)矩閉環(huán)可選；
（10）控制算法：PID控制；
（11）速度反饋方式：編碼器輸入；
（12）通信接口：2個RS485；
（13）支持通信協(xié)議：ModBus-RTU；USS、PPI；
（14）人機(jī)界面：10.1寸觸摸屏；
（15）招標(biāo)書中提供微機(jī)調(diào)速人機(jī)界面的畫面截圖
（16）招標(biāo)書中詳細(xì)說明微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)測量發(fā)電機(jī)功角的方案
★4.2.2全數(shù)字直流調(diào)速器
（1）歐陸或西門子品牌；
（2）電源電壓：三相五線AC380V；
（3）額定輸出電流：DC35A；
（4）輸出控制:三相全控晶閘管橋；微處理器實(shí)現(xiàn)相控擴(kuò)展的觸發(fā)范圍；
（5）控制功能：全數(shù)字式；先進(jìn)的PI調(diào)節(jié)，具有完全匹配的電流環(huán)，以達(dá)到*佳動態(tài)運(yùn)行性能；電流環(huán)具有自整定功能；可調(diào)速的PI，具有積分分離功能；
（6）速度控制：采用電樞電壓反饋，具有IR補(bǔ)償；采用模擬測速發(fā)電機(jī)或編碼器
（7）速度范圍：0～100%；
（8）穩(wěn)態(tài)精度：有數(shù)字設(shè)定值的編碼器反饋為0.01%；模擬測速器反饋為0.1%；電壓反饋為2%；
（9）保護(hù)：高性能MOVS；過電流（瞬態(tài)）；反時限過電流；勵磁故障；速度反饋故障；電動機(jī)過熱；晶閘管過熱；晶閘管觸發(fā)電路故障；晶閘管緩沖器網(wǎng)絡(luò)零速檢測；靜止邏輯；堵轉(zhuǎn)保護(hù)；
（10）診斷：完全計算機(jī)化，鎖存第一故障，自動顯示；數(shù)字液晶顯示器控制；全部診斷信息可通過RS422/485得到；發(fā)光耳機(jī)管電路狀態(tài)顯示。
4.2.3微機(jī)勵磁系統(tǒng)
發(fā)電機(jī)微機(jī)勵磁系統(tǒng)由微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器、人機(jī)界面、勵磁變壓器、三相晶閘管整流橋、滅磁回路、起勵回路、交、直流開關(guān)、交、直流電壓、電流表、各電量傳感器、接觸器等元件及控制回路組成，構(gòu)成一個多輸入多輸出的閉環(huán)控制系統(tǒng)，有多種調(diào)節(jié)方式和保護(hù)、限制功能。發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)為實(shí)際系統(tǒng)，勵磁功率與發(fā)電機(jī)配套，并滿足手/自動、強(qiáng)勵、強(qiáng)減、滅磁、響應(yīng)速度、單機(jī)運(yùn)行、并列運(yùn)行、無功功率分配及實(shí)現(xiàn)恒無功，恒功率因數(shù)等的運(yùn)行要求。通過設(shè)置，可針對系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行可觀測的實(shí)驗控制。
技術(shù)參數(shù)要求：
（1）電源進(jìn)線：三相五線 AC380V，50Hz；
（2）額定容量：1kVA；
（3）發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整范圍：20%-120%（單機(jī)），20%- 130%（單機(jī)試驗），85%-120%（并網(wǎng)）；
（4）發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)精度：0.5%Un；
（5）微機(jī)勵磁控制器：西門子CPU224XP主機(jī)+EM231；
（6）勵磁電源：他勵、自并勵、模擬勵磁機(jī)勵磁；
（7）控制方式:恒IL、恒UF、恒Q、恒α控制方式；
（8）勵磁保護(hù)：過勵限制（反時限）、欠勵限制、伏赫限制、*大勵磁電流瞬時限制；
（9）滅磁方式：跳滅磁開關(guān)滅磁，逆變滅磁；
（10）通信接口：RS485*2；
（11）通信協(xié)議：ModBus-RTU，PPI，USS；
（12）人機(jī)界面：10.1寸觸摸屏（同微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)）。
（13）勵磁主變壓器：三相勵磁主變壓器采用三繞組芯式變壓器，電壓變比AC400V/70V,±10%，額定容量：1kVA，聯(lián)接組別：YD-11。容量完全滿足發(fā)電機(jī)勵磁要求，并留有足夠安全余量。
4.2.4微機(jī)準(zhǔn)同期控制器
（1）測量系統(tǒng)頻率，機(jī)端電壓，系統(tǒng)電壓精度優(yōu)于0.5%；
（2）全自動準(zhǔn)同期合閘；
（3）半自動準(zhǔn)同期合閘；
（4）斷路器合閘時間測定；
（5）同期啟動信號：電平型；
（6）同期復(fù)歸信號：電平型；
（7）開關(guān)量輸入信號：DC24V電平；
（8）開關(guān)量輸出信號：DC24V電平；
（9）同期對象：1個；
（10）頻率差整定范圍：±0.5Hz；
（11）電壓差整定范圍：±10V；
（12）同期倒前時間：100-600ms；
（13）合閘精度：頻差≤0.3Hz時，合閘相角差≤1.5°
（14）通信協(xié)議：ModBus-RTU，PPI，USS；
（15）招標(biāo)書中提供微機(jī)同期裝置監(jiān)控畫面和參數(shù)設(shè)置畫面截圖
4.2.5微機(jī)線路保護(hù)功能
（1）三段式相間過流保護(hù)
（2）自動重合閘功能（分相重合閘功能）
（3）后加速保護(hù)
（4）電流測量值優(yōu)于1%
5、無窮大系統(tǒng)
額定容量：15kVA；
6、三相可調(diào)阻感性負(fù)載
6.1在三相AC400輸入下，有功負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為0-2.5kW，連續(xù)可調(diào)；
6.2在三相AC400輸入下，無功負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為0-2kVar，連續(xù)可調(diào)。
6.3招標(biāo)書中提供阻感性負(fù)載連續(xù)可調(diào)的詳細(xì)方案和電路。
★7、自動化創(chuàng)新應(yīng)用云平臺模塊（投標(biāo)現(xiàn)場演示）
本平臺將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于電氣自動化信息技術(shù)并將數(shù)據(jù)上傳至云平臺，進(jìn)行海量數(shù)據(jù)存儲，并提供豐富的數(shù)據(jù)分析工具方便更加準(zhǔn)確的掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。
1）數(shù)據(jù)云系統(tǒng)上傳2）手機(jī)app數(shù)據(jù)查詢3）歷史數(shù)據(jù)查詢4）數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計5）短信報警6）微信報警7）微信反向控制8）二次開發(fā)
7.1云平臺包含：
7.1.1數(shù)據(jù)顯示顯示輸入電壓監(jiān)控，輸出電壓監(jiān)控，輸入開關(guān)監(jiān)控，輸出開關(guān)控制以及輸入電壓模擬量實(shí)時數(shù)據(jù)，可根據(jù)實(shí)際需求添加128路。
7.1.2控制：控制啟動停止開關(guān)的開和關(guān)，輸出電壓值的給定，可根據(jù)實(shí)際需求添加128路。
7.1.3歷史數(shù)據(jù)：顯示輸入輸出電壓值的歷史數(shù)據(jù)，可按時、天、月進(jìn)行查詢歷史數(shù)據(jù)曲線，以及歷史數(shù)據(jù)表格，可表格數(shù)據(jù)導(dǎo)出處理。
7.1.4設(shè)備報警：對設(shè)備急停按鍵做的模擬設(shè)備故障報警進(jìn)行微信報警，同時可以實(shí)現(xiàn)短信及郵箱報警。報警范圍包括模擬量，開關(guān)量的上下線、閥值等狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置報警。
7.2終端包含：1）數(shù)據(jù)顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數(shù)值，輸出電壓監(jiān)控，開關(guān)狀態(tài)輸入，開關(guān)控制輸出，以及云端連接二維碼。2）聯(lián)網(wǎng)設(shè)置界面：設(shè)置現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理
★8、便攜式電子信號測試記錄模塊
8.1具備電壓、電流、溫度采集，可以記錄觀察電壓、電流跳變的圖像數(shù)據(jù)，精度±0.05%真有效值測量USB數(shù)據(jù)傳輸，彩屏LCD顯示
8.2具有示波器、虛擬頻譜儀、虛擬萬用表、虛擬數(shù)字量輸入輸出模塊。
8.3集雙通道電子信號圖像數(shù)據(jù)采集記錄儀、頻譜分析儀和邏輯分析儀于一體，不低于60M，具有1KHz基準(zhǔn)方波輸出接口；圖像數(shù)據(jù)可以按時間和電壓輸出到EXCEL、BMP和OSC；數(shù)據(jù)記錄*大4G；FFT、相關(guān)和功率譜頻譜分析，F(xiàn)FT支持8～1048576點(diǎn)的選擇，支持triangular、cosine、Bohman、Parzen等 18種窗；
8.4功率譜支持自功率譜和互功率譜的計算；相關(guān)支持自相關(guān)和互相關(guān)的計算；
8.5虛擬任意波形輸出模塊，頻率25Mz ，輸出波形：正弦波，三角波，方波，TTL，任意波形。
8.6虛擬萬用表模塊：直流電壓，量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V、800V；交流電壓測量，量程60.00mV 、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V；直流電流測量，量程 60.00mA 、600.00mA 、6.000A、10.00A；交流電流測量，量程60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A；電阻測量，量程 600、6.000 K、60.00 K、600.0 K、6.000 M 、60.00 M；電容測量，量程40.00nF、400.00nF、4.000uF、40.00uF、400.0uF；二極管測量0V~2.0V
★8.7虛擬電子測量儀器系統(tǒng)軟件（需提供國家政府機(jī)構(gòu)認(rèn)可的自主知識產(chǎn)權(quán)的證明材料）
8.7.1本軟件系統(tǒng)由安裝于實(shí)驗臺學(xué)生機(jī)上的實(shí)驗軟件和教師機(jī)上的管理軟件組成，要求程序均由LabVIEW軟件編制。中文菜單式操作界面，人機(jī)對話友好。學(xué)生在啟動程序后，鍵入自己的學(xué)號，系統(tǒng)即在教師機(jī)數(shù)據(jù)庫中找出該學(xué)生的姓名，經(jīng)過學(xué)生確認(rèn)后，學(xué)生選擇所要做的相應(yīng)實(shí)驗，即進(jìn)入正常的實(shí)驗界面。
8.7.2能實(shí)現(xiàn)密碼登錄系統(tǒng)，設(shè)置數(shù)據(jù)庫路，系統(tǒng)測試(查詢設(shè)備)，學(xué)生庫設(shè)置，題庫與題庫等級設(shè)置，考核試卷提取與存儲考核時間設(shè)置與啟動，考核成績查詢，考核成績打印，登錄密碼修改與恢復(fù)。
8.7.3學(xué)生終端采用LabVIEW軟件編制具有聯(lián)機(jī)考核功能，學(xué)號查詢，故障解除，時間查詢，分?jǐn)?shù)查詢，設(shè)備號查詢，學(xué)生實(shí)驗數(shù)據(jù)、學(xué)生考勤及學(xué)生考試、學(xué)生實(shí)驗選做等管理功能。
8.4.7學(xué)生在啟動程序后，鍵入自己的學(xué)號，系統(tǒng)即在教師機(jī)數(shù)據(jù)庫中找出該學(xué)生的姓名，經(jīng)過學(xué)生確認(rèn)后，學(xué)生選擇所要做的相應(yīng)實(shí)驗，即進(jìn)入正常的實(shí)驗界面。
8.7.5整個實(shí)驗室配置1套
9、數(shù)字示波器：70M，雙通道數(shù)字示波器。

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LG-DLK01型 電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗平臺

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