DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動化技能實訓考核平臺簡介
概 述
DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動化技能實訓考核平臺是一套集多種功能于一體的綜合型實驗裝置，展示了現(xiàn)代電能發(fā)出和輸送全過程的工作原理。這套實驗裝置由DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺（簡稱“實驗臺”）DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜（簡稱“控制柜”）、無窮大系統(tǒng)和發(fā)電機組和三相可調(diào)負載箱等組成。
一、DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺
實驗臺包括以下單元：
1．輸電線路單元：采用雙回路輸電線路，每回輸電線路分兩段，并設(shè)置有中間開關(guān)站，可以構(gòu)成四種不同的聯(lián)絡(luò)阻抗。輸電線路的具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖1-3單機－無窮大系統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
⑴“不可控線路”的操作操作“不可控線路”上的斷路器的“合閘”或“分閘”按鈕，可投入或切除線路。按下“合閘”按鈕，紅色按鈕指示燈亮，表示線路接通；按下“分閘”按鈕，綠色按鈕指示燈亮，表示線路斷開。
⑵“可控線路”的操作
在“可控線路”上預設(shè)有短路點，并在該線路上裝有“微機線路保護裝置”，可實現(xiàn)過流保護，通過控制QF4和QF6來實現(xiàn)。QF4和QF6上的兩組指示燈亮或滅分別代表QF4和QF6的A相、B相和C相的合或分狀態(tài)。
為了實現(xiàn)非全相運行和分相切除故障，QF4和QF6的分、合控制與“不可控線路”上斷路器操作不同，區(qū)別如下：正常工作時，按下QF4合閘按鈕，三個單相指示燈亮，而QF4紅色合閘按鈕燈不亮，手動分閘或微機線路保護裝置動作三相全跳時，綠色分閘指示燈亮，三個單相指示燈全滅；當保護裝置跳閘時，指示燈滅。
⑶中間開關(guān)站的操作
中間開關(guān)站是為了提高暫態(tài)穩(wěn)定性而設(shè)計的。不設(shè)中間開關(guān)站時，如果雙回路中有一回路發(fā)生嚴重故障，則整條線路將被切除，線路的總阻抗將增大一倍，這對暫態(tài)穩(wěn)定是很不利的。設(shè)置了中間開關(guān)站，即通過開關(guān)QF5的投入，在距離發(fā)電機側(cè)線路全長的1/3處，將雙回路并聯(lián)起來，XL4上發(fā)生短路，保護將QF4和QF6切除，線路總阻抗也只增大2/3，與無中間開關(guān)站相比，這將提高暫態(tài)穩(wěn)定性。中間開關(guān)站線路的操作同“不可控線路”。
⑷短路故障的設(shè)置實驗臺面板右下方有短路類型設(shè)置模塊，由短路類型設(shè)置按鈕，設(shè)置短路持續(xù)時間用的數(shù)顯時間繼電器（量程為0～99.99s）和短路投入按鈕組成�？梢栽O(shè)置單相對地、兩相對地、相間短路和三相短路故障。以下舉例說明其使用。A相接地短路故障：按下Sba和Sbo，設(shè)置A相接地短路故障；在時間繼電器（“短路持續(xù)時間設(shè)定”）上設(shè)置實驗所需的短路持續(xù)時間；然后按下S1（即合上短路投入接觸器），使短路故障投入運行，同時短路持續(xù)時間繼電器開始計時，如果微機線路保護裝置沒有投入工作或保護動作的延時時間比短路持續(xù)時間長，則短路運行經(jīng)過設(shè)定的短路持續(xù)時間后，短路投入接觸器斷開，使短路故障退出運行。短路持續(xù)時間繼電器下的清零按鈕作用：短路持續(xù)時間繼電器動作后，故障切除，如果此時按下此按鈕，計時值清零，故障再次投入。S1彈起時，按下該按鈕無效。
3．控制方式選擇單元：包括發(fā)電機組的運行方式、同期方式和勵磁方式的選擇，可通過調(diào)節(jié)實驗臺面板上的凸輪開關(guān)旋鈕來實現(xiàn)不同的控制方式。
4．監(jiān)測儀表單元：采用模擬式儀表，測量信號為交流信號。包括3只交流電壓表、3只交流電流表、2只頻率表、1只三相有功功率表、1只三相無功功率表、1只功率因數(shù)表和1只同期表。同期表用于監(jiān)測斷路器QF0兩側(cè)的壓差、頻差和相差；除同期表外，其他儀表測量如下電量參數(shù)：發(fā)電機定子電壓、電流和頻率；輸電線路發(fā)電機側(cè)的有功功率、無功功率和功率因數(shù)；開關(guān)站電壓；無窮大系統(tǒng)側(cè)電壓和頻率。各測量儀表的量程和精度等級見表1-1。
注：各儀表請不要超量程使用，以免損壞設(shè)備。
5．指示單元：包括光字牌指示和并網(wǎng)指示。
⑴光字牌指示包括四種指示：原動機啟動、跳閘信號、合閘信號和備用。具體功能如下：
①“原動機啟動”：打開控制柜上的“原動機電源”，“原動機啟動”光字牌被點亮；
②“跳閘信號”：微機線路保護裝置發(fā)出斷路器跳閘命令，斷路器跳閘成功后，“跳閘信號”光字牌被點亮；
③“合閘信號”：微機線路保護裝置發(fā)出重合閘命令，斷路器合閘成功后，“合閘信號”光字牌被點亮；
④“備用”：升級使用。
⑵并網(wǎng)指示：當并網(wǎng)斷路器QF0成功合閘后，發(fā)出聲光指示。表1-1
| 序號 | 儀表名稱 | 量程 | 精度 |
| 1 | 發(fā)電機電壓表 | 0～450V（線電壓）；0～300V（線電壓） | 1.5 |
| 2 | 發(fā)電機頻率表 | 45～55Hz | 2.5 |
| 3 | 開關(guān)站電壓表 | 0～450V | 1.5 |
| 4 | A相電流表 | 0～5A | 1.5 |
| 5 | B相電流表 | 0～5A | 1.5 |
| 6 | C相電流表 | 0～5A | 1.5 |
| 7 | 有功功率表 | 0～4kW | 2.5 |
| 8 | 無功功率 | 0～4kW 3.6kVar | 2.5 |
| 9 | 功率因數(shù) | 超前0.5～滯后0.5 | 2.5 |
| 10 | 系統(tǒng)頻率表 | 45～55Hz | 2.5 |
| 11 | 系統(tǒng)電壓表 | 0～450V（線電壓）；0～300V（線電壓） | 1.5 |
| 12 | 同期表 | 頻差：-3～+3Hz；壓差：-10～+10V | 2.5 |
6．設(shè)置單元：包括合閘時間設(shè)置、短路故障類型設(shè)置及短路時間設(shè)置。
⑴合閘時間設(shè)置采用數(shù)顯時間繼電器延時來模擬斷路器的合閘時間。延時時間范圍：0～99.99s。配合微機準同期裝置使用。
⑵短路時間設(shè)置采用數(shù)顯時間繼電器延時來模擬短路故障持續(xù)時間。延時時間范圍：0～99.99s。
7．電源單元：
在實驗臺左側(cè)有兩個微型斷路器：三相電源（額定電流16A）和單相電源(額定電流10A)。操作時，先合三相總電源，再合單相電源。
二、DB-DL05電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜
控制柜包括以下單元：
1．測量儀表單元：采用指針式測量儀表，包括2只直流電壓表、2只直流電流表和1只交流電壓表�？蓽y量如下電量參數(shù)：原動機電樞電壓，原動機電樞電流，發(fā)電機勵磁電壓，發(fā)電機勵磁電流和單相電源電壓（該電源為隔離電源）。各測量儀表的量程和精度等級見表1-2所示。
注：各儀表請不要超量程使用，以免損壞設(shè)備。
2．原動機控制單元：包括原動機電源，DBS-15型調(diào)速器和DBLWT-3型微機調(diào)速裝置。具體功能如下：
⑴原動機電源：為DBS-15型調(diào)速器提供電源。
⑵DBS-15型調(diào)速器：為原動機提供電樞電壓和勵磁電壓，具有過流保護功能
⑶DBLWT-3型微機調(diào)速裝置：并網(wǎng)前，測量并調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速；并網(wǎng)后，調(diào)節(jié)原動機的有功功率輸出，同時測量功角。
表1-2
| 序號 | 儀表名稱 | 量程 | 精度 |
| 1 | 原動機電樞電壓表 | 0～500V | 1.5 |
| 2 | 原動機電樞電流表 | 0～10A或0～15A | 1.5 |
| 3 | 發(fā)電機勵磁電壓表 | 0～150V | 1.5 |
| 4 | 發(fā)電機勵磁電流表 | 0～5A | 1.5 |
| 5 | 單相電源電壓表（交流） | 0～450V | 1.5 |
3．發(fā)電機勵磁單元：包括勵磁電源、DBLCL-1型常規(guī)勵磁裝置、DBLWL-3型微機勵磁裝置和波形觀測孔。具體功能如下：
⑴勵磁電源：為DBLCL-1型常規(guī)勵磁裝置和DBLWL-3型微機勵磁裝置功率部分提供電源。
⑵DBLCL-1型常規(guī)勵磁裝置：采用PI調(diào)節(jié)；具有恒Ug（發(fā)電機電壓），恒壓精度為0.5%UgN（發(fā)電機額定電壓）；具有最小、最大勵磁電流值的限制。
⑶DBLWL-3型微機勵磁裝置：能夠測量三相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、勵磁電壓和勵磁電流等電量參數(shù)；具有恒給定電壓UR、恒勵磁電流Ie、恒發(fā)電機電壓Ug、恒無功Q四種自動調(diào)節(jié)功能；具有定子過電壓保護、過勵限制、欠勵限制、伏赫限制和強勵功能；采用液晶中文菜單操作；具有在線修改控制參數(shù)的功能。
4．準同期單元：包括DBLWZ-2型微機準同期裝置。該裝置能實時顯示發(fā)電機和系統(tǒng)的壓
差和頻差；采用液晶中文菜單操作；具有在線整定和修改頻差、壓差允許值和導前時間等參數(shù)的功能；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。
6．電源單元：具有三個微型斷路器：
⑴總電源：三相電源（額定電流為40A），實驗臺的電源受其控制；
⑵三相電源（額定電流為16A）；
⑶單相電源（額定電流為10A）。操作順序：首先控制柜上電，上電順序：先總電源，之后三相電源，最后單相電源；其次實
驗臺上電，上電順序：先三相電源，再單相電源。三、無窮大系統(tǒng)
所謂無窮大系統(tǒng)可以看作是內(nèi)阻抗為零，頻率、電壓及其相位都恒定不變的一臺同步發(fā)電機。在本實驗系統(tǒng)中，由于15kVA自耦調(diào)壓器的容量遠大于單臺發(fā)電機組的容量，故由15kVA自耦調(diào)壓器模擬無窮大系統(tǒng)。
1．無窮大系統(tǒng)的投入操作：
⑴ 將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時針旋至最小。
⑵ 控制柜上電：先總電源，再三相電源，最后單相電源；其次實驗臺上電：先三相電源，再單相電源。
⑶按下QF7“合閘”按鈕，順時針旋至實驗的要求值后，切換顯示系統(tǒng)電壓，如果三相對稱，即完成無窮大電源的投入工作，否則，按下QF7分閘按鈕，檢查自耦調(diào)壓器原邊和副邊電壓是否正常。
2．無窮大系統(tǒng)的切除操作：
⑴檢查系統(tǒng)與發(fā)電機組是否解列，未解列，禁止切除無窮大電源。
⑵按下QF7分閘按鈕
⑶將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時針旋至最小。
四、發(fā)電機組和三相可調(diào)負載箱
1．發(fā)電機組簡介
原動機Z4系列直流電動機：PN=3kW，UN=400V，nN=1500rpm
三相同步發(fā)電機：PN=2kW，cosΦ=0.8，UN=400V，nN=1500rpm
直流電動機和同步發(fā)電機經(jīng)聯(lián)軸器軟聯(lián)接后，固定在底盤上，機組的底盤裝有四個輪子和四個螺旋式的支撐腳，構(gòu)成可移動式機組，方便移動。同時，發(fā)電機組還裝有光電編碼器套件。
2．三相可調(diào)負載箱簡介采用柜式結(jié)構(gòu)，配有腳輪可移動。包括阻性負載和感性負載。
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。
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。