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一、實驗臺整體功能概述：
1.1能夠滿足《電力系統(tǒng)自動化》、《電力系統(tǒng)分析》、《電力系統(tǒng)自動裝置原理》、《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化》等課程中的實驗項目，并可完成課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、實習(xí)及某些研究課題等相關(guān)實驗；
1.2實驗臺嚴格按照實際電力系統(tǒng)自動化現(xiàn)場原型建模（單機—無窮大），實驗臺組網(wǎng)方便，既可單套獨立使用，也可以跟多機聯(lián)網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控實驗屏組網(wǎng)使用（構(gòu)成“1+N”系統(tǒng)，即：多機—無窮大）；實驗臺所有運行參數(shù)學(xué)生都可以通過嵌入在操作臺面板上的15寸工控觸摸屏電腦查看并進行控制操作，至少具有調(diào)速、勵磁、同期、保護、PSS2A/2B 裝置、智能控制裝置、光電編碼器測速裝置、學(xué)生實驗報告動態(tài)記錄及生成軟件、電站狀態(tài)全過程運行系統(tǒng)、電力系統(tǒng)模型設(shè)計軟件、學(xué)生實驗操控軟件等軟硬件參數(shù)顯示功能。
二、實驗臺完成的實驗項目：
2.1電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析實驗：
1）電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流分析計算實驗；
2）電力系統(tǒng)有功、無功平衡實驗；
3）電力系統(tǒng)頻率和電壓調(diào)整實驗；
4）電力系統(tǒng)單機-無窮大實驗；
5）發(fā)電機在不同線路模型下的穩(wěn)態(tài)運行實驗；
6）發(fā)電機在非全相運行時的穩(wěn)態(tài)運行實驗；
7）電力系統(tǒng)多機聯(lián)網(wǎng)微機調(diào)度實驗。
2.2電力系統(tǒng)暫態(tài)分析實驗：
1）發(fā)電機接地短路實驗；
2）發(fā)電機相間短路實驗；
3）輸電線路接地短路實驗；
4）輸電線路相間短路實驗；
5）短路暫態(tài)波形分析實驗；
6）不同短路時間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響實驗；
7）不同短路類型對暫態(tài)穩(wěn)定的影響實驗；
8）不同運行方式對暫態(tài)穩(wěn)定的影響實驗。
2.3同步發(fā)電機微機勵磁實驗：
1）同步發(fā)電機啟勵建壓實驗；
2）他勵和自并勵方式建壓的比較實驗；
3）微機勵磁裝置在不同控制目標下，發(fā)電機的運行參數(shù)比較實驗；
4）勵磁反時限過勵實驗；
5）勵磁欠勵實驗；
6）勵磁調(diào)差實驗；
7）勵磁伏赫限制實驗。
2.4電力系統(tǒng)功率特性和功率極限實驗：
1）發(fā)電機在不同線路模型下的功率極限實驗；
2）發(fā)電機在不同勵磁方式下的功率極限實驗。
2.5同步發(fā)電機準同期并列實驗：
1）發(fā)電機手動同期實驗；
2）發(fā)電機自動準同期實驗；
3）發(fā)電機非同期并網(wǎng)實驗（僅限于實驗室）。
2.6同步發(fā)電機的運行實驗：
1）同步發(fā)電機手動開機并網(wǎng)實驗；
2）同步發(fā)電機一鍵開機并網(wǎng)實驗；
3）同步發(fā)電機一鍵停機解列實驗。
2.7單機帶負荷實驗：
1）同步發(fā)電機帶感性負荷調(diào)整實驗；
2）同步發(fā)電機帶阻性負荷調(diào)整實驗；
3）甩負荷實驗。
2.8 PSS2A投入實驗：
1）PSS投退對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響實驗；
2）PSS傳遞函數(shù)的波形檢測實驗。
2.9水電站發(fā)電模式演示實驗：
1）演示水電站高中低不同水位與發(fā)電功率調(diào)整的邏輯關(guān)系；
2）配置有功功率和無功功率增減的指示燈，可以觀察發(fā)電機調(diào)整時的功率反饋。提供幾種水位狀態(tài)下實時運行的真實界面！
2.10電力系統(tǒng)模型設(shè)計實驗：
1）發(fā)電機模型設(shè)計實驗；
2）變壓器模型設(shè)計實驗；
3）輸電線路模型設(shè)計實驗；
4）多種負載模型設(shè)計實驗。
2.11電力系統(tǒng)輔助功能模塊教學(xué)：
1）學(xué)生實驗報告動態(tài)記錄及生成；
2）學(xué)生操作全過程動態(tài)記錄及考核。
三、實驗臺主要配置及技術(shù)性能參數(shù)（為了學(xué)生實驗順利開出，供貨時單臺軟硬件配置不低于以下數(shù)量，以此作為驗收實質(zhì)響應(yīng)的依據(jù)）：
3.1主實驗操作臺一套：
1）輸入電源：三相四線(或三相五線 AC 380V±10％ 50Hz)；整機容量：＜3kVA、5A；
2）實驗操作臺柜體：
①采用全鋼制結(jié)構(gòu)外加噴塑工藝，鋼板厚度不小于1.5mm，底部帶有萬向輪及固定裝置，柜內(nèi)帶有兩組檢修燈及行程開關(guān)；尺寸不小于1650mm（長）*750mm（寬）*1800mm（高）；
②安全保障措施：總電源使用漏電保護開關(guān)控制，設(shè)置電源啟動和停止按鈕進行控制，緊急狀況下可按下急停按鈕開關(guān)，切除實驗臺上所有一、二次電源；符合電氣安全規(guī)范要求，提供國家相關(guān)部門出具的安全生產(chǎn)相關(guān)資格材料。
3.2同軸機組平臺一套：
1）直流電動機一臺：額定功率：不小于2.2kW，UN=220V，nN=1500r/min；
2）三相同步發(fā)電機一臺：額定功率：不小于2.5kVA,COSφ=0.8，UN=400V，nN=1500rpm；
3）同軸機組平臺一套：
①機組配有一套光電編碼器測速裝置（參數(shù)：1000P/R，增量式光電編碼器）；
②機組前端配有一套測功角指示盤（頻閃燈固定在機座上）；
③機座部分配有萬向輪，既可方便移動,實驗時也可固定。
3.3模擬輸電線路一套：采用雙回路遠距離輸電線路模型，每回路分兩段，并設(shè)中間開關(guān)站，使發(fā)電機與系統(tǒng)之間可構(gòu)成四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗，便于學(xué)生實驗分析比較：1）每相的電抗參數(shù)：xL1=xL2=20Ω，xL3=xL4=40Ω；2）短路點的Ｎ相對發(fā)電機中性點電抗：10Ω；3）短路點的Ｎ相對無窮大電源的中性點電抗:12Ω；4）四條輸電線路全部采用電抗器來模擬，并且電抗器在短路時不飽和。
3.4★模擬原動機調(diào)速系統(tǒng)一套：
1）具有模擬調(diào)節(jié)、微機手動調(diào)節(jié)、微機自動調(diào)節(jié)功能；
2）具有恒功率、恒頻、恒電樞電流、恒控制角等方式調(diào)節(jié)功能；
3）測量轉(zhuǎn)速精度小于0.2%、功角精度小于1%；
4）采用小低于1366*768 15寸彩色觸摸屏顯示，方便學(xué)生察看及實驗操作；
5）原動機調(diào)速功能區(qū)不僅具有觸摸屏操作方式還具有實際按鍵操作方式：至少應(yīng)包括模擬調(diào)節(jié)電位器、合分閘按鈕、微機/模擬切換開關(guān)、自動/手動切換開關(guān)、開停機按鈕、增減速按鈕等；提供滿足上述功能的真實界面！
6）具有包含轉(zhuǎn)速、頻率、電樞電壓、電樞電流等實時運行波形顯示（可全屏、縮小、平移、查看任意一點的坐標數(shù)據(jù)）、錄波保存、打印功能；提供滿足上述功能的真實界面！
3.5 ★微機勵磁調(diào)節(jié)裝置一臺：
1）裝置采用現(xiàn)場工業(yè)級標準，主要由雙路電源、信號指示電路板、輸入/輸出電路板（由模擬量、開關(guān)量、六路高速脈沖組成）、主控電路板、脈沖功放電路板及全鋁合金機箱組成；CPU電路板主芯片采用32位浮點型數(shù)字信號處理器（DSP主頻不小于150MHz）；
2）采用PID+PSS2A/2B控制方式，標準IEEE Type PSS2A/2B 雙輸入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型；
3）勵磁電源運行方式：至少包含手動、自并勵、它勵等；勵磁控制方式：至少包含恒壓、恒勵磁電流、恒功率因數(shù)、恒控制角等；勵磁三相全控橋輸出波形（它勵恒控制角）；
4）勵磁系統(tǒng)控制方式：PID+PSS2A.P、PI、PID試驗、控制參數(shù)調(diào)整試驗并觀察勵磁波形；
5）勵磁控制器具有白噪聲輸入接口和勵磁傳遞函數(shù)控制量輸出D/A接口，能實現(xiàn)PID+PSS2A/2B傳函相頻特性和幅頻特性分析和控制參數(shù)辨識；
6）勵磁控制器具有試驗錄故和故障錄波功能；勵磁給定值與發(fā)電機端電壓值V/F試驗；具有并網(wǎng)后調(diào)差系數(shù)調(diào)整試驗；
7）裝置主界面能夠顯示的參數(shù)內(nèi)容至少包括：機端電壓、勵磁電流、有功功率、無功功率、機組頻率、電壓給定Ug、調(diào)變電壓、同步相差、勵磁電流AC、勵磁電流給定Ig、儀變電壓、控制角ai、勵磁電流DC、無功功率給定Qg、系統(tǒng)電壓、控制角ak等；提供滿足上述要求且?guī)в袑崟r運行狀態(tài)下真實數(shù)據(jù)界面！
8）裝置運行參數(shù)能夠顯示的內(nèi)容至少包括：發(fā)電機頻率F、調(diào)變電壓、電壓給定Ug、發(fā)電機電壓Uf、儀變電壓、勵磁電流給定、有功功率P、系統(tǒng)電壓、無功功率給定、無功功率Q、基準電壓Ub、功率因數(shù)給定、無功下限Q-、定子電流A、控制角ai等；提供滿足上述要求且?guī)в袑崟r運行狀態(tài)下真實數(shù)據(jù)界面！
9）裝置控制參數(shù)能夠顯示的內(nèi)容至少包括：隔直時間常數(shù)、功率校正系數(shù)SIN、功率校正系數(shù)COS、電功率積分時間常數(shù)、電功率積分補償系統(tǒng)、相位補償超前時間常數(shù)T1、相位補償滯后時間常數(shù)T2、PSS輸出限幅、PSS增益等；提供滿足上述要求且?guī)в袑崟r運行狀態(tài)下真實數(shù)據(jù)界面！
10）裝置具有開關(guān)量顯示的內(nèi)容包括：并網(wǎng)、甩負荷、暫態(tài)、正序、異常、調(diào)變斷線、儀變斷線、PT斷線、IL測量異常、起勵允許、手動起勵、滅磁狀態(tài)、伏赫限制、延時過勵、瞬時過勵、過勵保護、無功過載、欠勵限制、功柜故障、三相不對稱等；提供滿足上述要求且?guī)в袑崟r運行狀態(tài)下真實數(shù)據(jù)界面！
11）采用小低于1366*768 15寸彩色觸摸屏顯示，方便學(xué)生察看及實驗操作；裝置至少包含發(fā)電機電壓、發(fā)電機電流、有功功率、無功功率、視在功率等實時運行波形顯示（可全屏、縮小、平移、任意一點的坐標數(shù)據(jù)）、錄波保存、打印功能；提供滿足上述功能的真實界面！
12）發(fā)電機勵磁功能區(qū)不僅具有觸摸屏操作方式還具有實際按鍵操作方式：至少應(yīng)包括手動調(diào)節(jié)電位器、恒UF/恒IL/恒Q/恒α操作按鈕、合分閘按鈕、自勵/他勵切換開關(guān)、自動/手動切換開關(guān)、開停機按鈕、增減磁按鈕、滅磁投/退切換開關(guān)、PSS投/退切換開關(guān)、PSS白噪聲輸入P+/P-插孔、PSS傳函DA輸出D+/D-插孔、信號發(fā)電器等；提供滿足上述功能的真實界面！
3.6?微機同期功能模塊一套：
1）壓差、頻差、相位差整定；
2）實時顯示同期點機側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電壓差、頻率差、相角差波形；
3）發(fā)電機側(cè)電壓幅值、相位關(guān)系；
4）測定壓差、頻差、相差；
5）采用小低于1366*768 15寸彩色觸摸屏顯示，方便學(xué)生察看及實驗操作；
6）同期并網(wǎng)功能區(qū)不僅具有觸摸屏操作方式還具有實際按鍵操作方式：至少應(yīng)包括手動/自動切換開關(guān)、發(fā)電機側(cè)電壓波形UF/UFN插孔、電網(wǎng)側(cè)電壓波形US/USN插孔等；提供滿足上述功能的真實界面！
7）模塊至少包含機側(cè)、系統(tǒng)側(cè)電壓和頻率等實時運行波形顯示（可全屏、縮小、平移、查看任意一點的坐標數(shù)據(jù)）、錄波保存、打印功能；提供滿足上述功能的真實界面！
3.7微機保護裝置及故障模擬模塊單元一套：
1）微機保護裝置至少具備輸電線路保護、發(fā)電機過流保護、低電壓保護、過電壓保護、頻率保護、負序過流保護、零序過流保護、自動重合閘功能等功能；具有RS485總線串行通信接口，具有雙以太網(wǎng)通信接口，支持網(wǎng)絡(luò)NARI LFP、網(wǎng)絡(luò)103、MODBUS TCP通信規(guī)約；
2）配套保護動作邏輯框圖軟件一套：學(xué)生可編輯，軟件以圖形化的方式實時直觀的展示出來，基于通用軟件基于C#高級語言開發(fā)，可以穩(wěn)定運行在Windows操作系統(tǒng)平臺下，學(xué)生可以通過動作邏輯軟件靈活選擇動作條件，便于學(xué)生學(xué)習(xí)研究微機保護在不同動作條件下的實際動作的整個過程；提供動作全過程的真實運行界面！
3）采用小低于1366*768 15寸彩色觸摸屏顯示，方便學(xué)生察看及實驗操作。
4）微機保護及故障模擬區(qū)不僅具有觸摸屏操作方式還具有實際按鍵操作方式：至少應(yīng)包括發(fā)電機/線路切換開關(guān)、A相/B相/C相/N相/短路操作按鈕等；提供滿足上述功能的真實界面！
3.8電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS2A/2B裝置一套：
1）采用標準IEEE Type PSS雙輸入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型，能夠進行PSS在系統(tǒng)運行中的抑制震蕩作用試驗；
2）具有白噪聲輸入接口和勵磁傳遞函數(shù)控制量輸出D/A硬件接口，能實現(xiàn)PID+PSS2A/2B傳函相頻特性和幅頻特性分析和控制參數(shù)辨識；提供滿足要求的佐證文件！
3）模擬量輸出接口可以輸出PSS傳函每級控制量波形；
4）單回路負荷試驗（PSS投入能增加線路最大輸送功率）；
5）提供以表格的形式顯示PSS2A/2B裝置至少十個子模塊和涉及到的整定參數(shù)；提供滿足要求的佐證文件！
3.9智能控制裝置一臺：
1）基于32位ARM控制器開發(fā)，采用6路觸發(fā)脈沖鎖相技術(shù)，輸出信號線性度高無死區(qū)，具備輸入缺相保護、過熱保護、浪涌保護等功能；
2）功率不低于3kW，智能控制模式支持手動控制和自動控制。
3.10變壓器一臺：容量：0.5kVA；Δ∕Y-11接法；變比：380/80V。
3.11電抗器技術(shù)參數(shù)：1）交流 40W，4A 數(shù)量：六個；2）交流 20W，4A 數(shù)量：六個；3）交流 10W，4A 數(shù)量：一個；4）交流 12W，4A 數(shù)量：一個；5）交流 25W，4A 數(shù)量：三個；6）直流平波電抗器DCL-12.5A DC220V數(shù)量：一個。
3.12電壓互感器：0.4kV/0.1kV，容量：30VA，三相，每相10VA 三組；電流互感器：10A/5A，2.5VA；0.66kV 十二個。
3.13實驗臺至少具有的計量儀表部分：
1）數(shù)字式多功能表 四塊：三相四線，電壓變比：380V/100V，電流變比10A/5A，帶RS485通訊功能；2）直流電壓表，0～250V，1.5級，指針式，一塊；3）直流電壓表，0～100V,1.5級，指針式，一塊；4）直流電流表，0～3A，1.5級， 指針式，一塊；5）直流電流表，0～10A，1.5級， 指針式，一塊；6）直流電流表，0～15A，外接15A/75mV分流器，1.5級，指針式，一塊；7）同期表一塊：MZ10，100V。
3.14模擬無窮大電源系統(tǒng)一套：將交流380V市電經(jīng)15kVA三相自耦調(diào)壓器，通過輸電線路與實驗用的同步發(fā)電機構(gòu)成“單機—無窮大”的電力系統(tǒng)。
3.15可編程控制器PLC一臺：1）AC/DC繼電器，機載I/O：不少于24個 24V DC數(shù)字輸入，不少于16個2A繼電器數(shù)字輸出，內(nèi)存不小于48Kbyte，RS485接口，RJ45以太網(wǎng)接口，傳輸速率不低于100Mbit/s；2）配套一臺模擬量采集模塊。
3.16配套負載一套：3個150Ω及6個75Ω的負載；
3.17★人機界面及配套的運行軟件
1）人機界面一套：①為了便于學(xué)生實驗操作，工控觸摸屏電腦嵌入安裝在實驗臺操作面板左側(cè)上方，正好處于學(xué)生實驗操作正視角度；②屏幕尺寸采用不小于13寸工控觸摸屏電腦 高清LED鋁合金機身 抗干擾；內(nèi)存8G ，CPU主頻2.0GHz，硬盤：固態(tài)、128G；安裝有Windows操作系統(tǒng)；③單臺就能夠?qū)φ{(diào)速、勵磁、PSS、同期、保護、一鍵開停電、電廠運行、波形監(jiān)測、波形分析等控制模塊進行實驗操作；
2）全過程記錄功能模塊軟件一套：
①記錄功能模塊軟件基于通用軟件C#環(huán)境下開發(fā)，分學(xué)生端和教師端兩種，具備權(quán)限管理功能，用戶可以自主設(shè)置登錄的身份和登錄信息，至少包括學(xué)生學(xué)號、姓名、班級等信息；
②學(xué)生端部分：具有完善的學(xué)生操作全過程動態(tài)記錄功能，實驗人員在啟動記錄功能后，系統(tǒng)將自動記錄的實驗人員的實驗操作過程，記錄內(nèi)容及實時運行數(shù)據(jù)；并均以列表的形式展示，列表展示信息包括記錄信息序號、記錄信息時間、記錄信息內(nèi)容等；同時，為便于記錄數(shù)據(jù)信息的檢索、查詢、保存，應(yīng)具備按時間段為查詢條件進行記錄信息檢索功能、記錄信息刪除功能和記錄信息導(dǎo)出保存為Excel文檔的功能；提供實時運行界面！
③教師端部分：能夠接收所有學(xué)生操作全過程動態(tài)記錄報表并進行匯總保存、打印；提供真實操作過程界面！
3.18學(xué)生實驗報告動態(tài)記錄及生成軟件一套：
①基于通用軟件C#環(huán)境下開發(fā)，至少包括學(xué)生學(xué)號、姓名、班級、實驗名稱等信息內(nèi)容；
②學(xué)生針對具體實驗時的操作步驟、表格中的實驗數(shù)據(jù)記錄、實驗波形都能實時同步自動記錄并填充到實驗報告表格中；提供滿足上述功能的真實操作過程界面！
③實驗報告能夠?qū)С鰹?/span>PDF格式并可發(fā)送給教師端；提供滿足上述功能的真實操作過程界面！
④配有一套教師端軟件：能夠接收所有學(xué)生端提交的實驗報告進行匯總并保存，教師可以打印每一份學(xué)生實驗報告并進行評價；提供滿足上述功能的真實操作過程界面！
3.19★學(xué)生實驗操作軟件一套：
1）操作軟件基于通用軟件基于C#高級語言開發(fā)，可以穩(wěn)定運行于Windows操作系統(tǒng)平臺下，具備權(quán)限管理功能，用戶可以自主設(shè)置登錄的身份和登錄信息；學(xué)生可以通過工控觸摸屏電腦中的操作軟件選擇所需要的實驗內(nèi)容，實驗操控軟件具有一次主接線圖、運行參數(shù)、波形顯示等功能；能夠?qū)φ{(diào)速、勵磁、同期、保護功能模塊畫面進行靈活切換操作，并且對各個模塊單元進行各種參數(shù)顯示、修改、調(diào)節(jié)、錄波等操作；
2）具有一鍵開停機功能，數(shù)據(jù)遠傳，智能電網(wǎng)無人值守功能；遠方設(shè)置P、Q閉環(huán)調(diào)節(jié)，可模擬功率自動調(diào)節(jié)功能。
3）操作軟件具有保護動作邏輯可視化功能：能夠以圖形化的方式人機界面中直觀的展示出來，學(xué)生可以通過動作邏輯軟件靈活選擇動作條件，便于學(xué)生學(xué)習(xí)研究微機保護在不同動作條件下的實際動作的整個過程。
3.20電力系統(tǒng)模型設(shè)計軟件一套
學(xué)生可以對電力系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備進行自主選型，至少包括發(fā)電機、變壓器、輸電線路、PT/CT、電動機及其它負載等，系統(tǒng)會自動校驗并對不合理的參數(shù)進行提示，同時，軟件會根據(jù)參數(shù)計算穩(wěn)態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)和進行序網(wǎng)圖分析、計算并演示暫態(tài)計算的全過程，強化學(xué)生對電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)知識的掌握；提供實時運行界面。
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