电力系统监控实验平台_电力系统监控实验平台

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电力系统监控实验平台

一、概述
“电力系统监控实验平台”是根据实验教学要求，结合工业现场的实际应用和发展而设计的综合型实验平台。能够实现数据的集中监控和设备的自动控制。具有结构灵活多变、功能强大、运行可靠和维护方便的特点。
系统分别由N(N≥2)台实际运行的发电机组模拟，配套的N(N≥2)台电力系统综合自动化实验平台中的控制部分可分别对发电机组实现就地控制，个发电机组的主回路分贝接至系统模拟电网，并与无穷大系统联接。电网上联接有可调负荷，负荷类别有：“纯电阻性负荷”，“感性负荷”和“纯电感性负荷“。根据发电厂的个数和输电线路的不同，用户可灵活调整电力网结构。
二、特点
2.1 综合性
该实验平台是一个开放式、高度自动化的多机电力网综合试验系统，可与多台（3台以上）电力系统综合自动化实验台组建一个大的电力系统，该电力系统可由多台电力系统综合自动化实验平台、多条输电线路和多组负荷组成，构成一个多变灵活的环型电网；并能够体现现代电能的生产、变输、分配和使用的全过程，具有打印报表和实现遥测、遥信、遥控、遥调等电力系统调度自动化功能。
2.2 便捷性
该实验平台安全可靠、操作方便灵活
2.3 紧凑性
该实验平台采用一体化设计，钣金结构采用全钢优质材料，外表喷塑，所有监控台上面集成了观测、测量、操作组成部分等，方便操作及观测。
2.4 扩展性
该实验平台预留有扩展接口，可接入新能源、无功补偿等设备，可完成模拟检测该设备的功能和对电力系统的影响等相关实验。
2.5 共享性
该实验平台控制层网络采用RS_485总线网络，该监控计算机可以实现网络扩展，支持C/S结构，可实现3～30台客户机访问管理服务器，即：多用户共享监控权的功能。
2.7 管理性
该实验平台包括多节点可变环形电力网络、电力SCADA系统、无穷大系统等构成；能实现SCADA/AGC的功能；
2.8 监控性
该实验平台给每条输电线路和负荷都配有微机型的标准电力监测仪，可以显示各支路的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等30个以上电量，并可通过RS_485通讯口与工控机相联，可实时显示电力系统的运行状况，以及各开关的动作情况。
2.9 网络性
该实验平台可以与风力发电模拟实验平台并网使用。
三、技术性能
1.输入电压：三相四线制380V±10% 50Hz
2.工作环境：环境温度范围为-5℃～＋40℃ 相对湿度＜85%（25℃）
海拔＜4000m
3. 装置容量：＜20kVA
4. 外形尺寸：2840×700×1500 mm
5.平台的人身安全保护和设备安全保护要求：设有电流型漏电保护器和安全实验导线双重人身保护功能；仪表带有过量程保护功能，交直流电源具有短路保护。
四、系统组成
电力系统监控实验平台包括实验台、电力网络单元，PLC控制器，电量监测仪，分合闸开关和工控机构成。
实验台：台体采用高质量钢材材料，表面喷塑，实验台台面上铺设防静电的绝缘橡皮(带设备保护系统、人身保护系统、散热系统)
电力网络单元：采用8段母线，两个电压等级。
PLC控制器：采用西门子的S7 smart系列PLC，具有88个输入输出点，采集各断路器，开关站的状态。
电量监测仪：采集各路母线上的电压，电流，有功功率和无功功率，电压，电流测量精度为0.2级，有功和无功为0.5级，合计共10只。
工控机采用研祥的工控机控制。具体配置清单如下：
机箱：19″标准上架IPC-810E整机
主板：EC0-1816V2NA(B)-6COM
CPU：i3 以上
内存：4G内存
硬盘：500G
ATX 250W电源/带光驱/带键盘及鼠标，
6个COM口\ 1个LPT\ 5个PCI
1个PCI-E*1（PCI-E*4插槽)\1个PCI-E*16扩展槽位）
注：上述配置仅供参考，工控机更新较快，一般采用用户购买当年的主流设备供货。
无穷大系统
采用自耦调压器模拟无穷大系统，具体参数如下：、

副边0-430V可调。
输电线路
1套模拟500kV、220kV电压等级输电线路模型，共六条输电线路，线
路长度：约400km。
负荷
负荷LD1和LD2位于4#母线上，负荷LD3位于5#母线上，负荷LD4位于6#母线上。其中LD1、LD3和LD4为“阻性负荷”，R：1.6A/160；LD2为“可调负荷”，参数为：R：1.6A/125W；L：2.2A/95,105,115；通过转动监控实验台右侧的凸轮开关（上有标识），可选择负载属性为“纯电阻”、“感性负荷”或“纯电感”。各组负荷都采用星形接法，且中性点不与母线上的中性线连接。
电力监控仪（10块）
标准三相TV，TA输入，交流采样，适应各种接线方式；可测量50个以上电量测量，包括有效值、*大值、*小值及平均值测量；测量精度：电流、电压高于0.5%，其它电量测量精度高于1%；4行LED数码显示窗口，多种电量实时显示；标准RS-485／422通讯接口；支持MODBUS／DNP3.0通讯协议可通过前面板设定（密码保护）或软件设定各类参数。
通讯功能
具有整个电力系统的四遥功能
其他
1）具有电力系统调度自动化功能
2）具备模拟5~7个发电厂的接口
3）配套1200×1200dpi激光打印，用于打印报表及系统数据。
4）电缆规格：4×2.5 mm2
7×1.5mm2
用于连接电力系统综合自动化实验台及风力发电模拟实验平台。
5）实验平台内配备了合理的电压互感器、电流互感器、万能转换开关、继电器及接触器等。
五、监控软件
该监控软件基于组态软件设计，具备基本的监控和数据采集（SCADA）功能，具体如下：
● 上位机与下位机采用标准MODBUS RTU通信协议，实现信息的下发和上传。
● 能够完成电力系统“四遥”（遥测、遥信、遥控、遥调）功能。
● 电力网中输电线路过流时，自动显示告警窗口，提高实验的安全性。
● 历史数据能够保存1年
● 操作界面模拟工作现场电力调度运行界面。
● 界面的扩展性强，用户根据需要，可进行二次开发，增加窗口画面内容，也可通过本公司开发人员完成。
界面截图如下所示：
图1

图2

图3

图4

图5

图6

六、实验项目
1.  电力系统运行实验
(1)     发电机启动和调整实验（包括复杂电力系统启动和并列实验）
(2)     电力系统运行方式实验
(3)     电力系统负荷调整实验（包括复杂电力系统负荷调整）
2.  电力系统分析实验
(4)     电力系统潮流计算分析实验
(5)     电力系统故障计算分析实验
(6)     切机、切负荷等稳定实验
(7)     提高电力系统静态稳定性的措施实验
3.  电力系统调度自动化实验
(8)     电力系统实时监控
(9)     电力网的电压和功率分布实验
(10)   电力系统有功功率调整实验
(11)   电力系统无功功率调整实验
(12)   电网运行方式变化
(13)   电力系统调度运行实验
(14)   遥控、遥测、遥信、遥调四遥实验
七、配置
电力系统监控实验平台主要元件设备清单

序号	名称	产地	数量
1	实验台台体	浙江杭州	1台
2	三相智能电量监测仪	浙江天煌	10只
3	三相调压器	浙江	1台
4	工业控制计算机	台湾	1套
5	激光打印机	惠普	1台
6	液晶显示屏		1台
7	电抗器	浙江杭州	22台
8	模拟负荷电抗和电阻	上海	4组
9	可编程控制模块	德国西门子	1套
10	交流接触器	法国施耐德	20只
11	继电器	香港爱克斯	24只
13	监控管理软件	北京力控	1套

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