TQXDZII电力系统自动化实验培训系统实验指导书

TQXDZII电力系统自动化实验培训系统实验指导书

CHANGSHATONGQINGELECTRICALANDINFORMATIONCO.LTD

TQXDZ-II电力系统自动化实验培训系统

实验指导书

长沙同庆电气信息有限公司

目录

第1章概述...................................................1

1.1系统简介...............................................................1

1.2系统特点...............................................................1

1.3系统构成...............................................................1

1.3.1发电机组及操纵屏......................................................1

1.3.2电力系统刍动化实验培训系统...............................8

1.3.3组态接线屏...........................................................13

第2章电力系统自动装置课程实验...............................17

2.1同步发电机准同期并列实验............................................17

2.1.3.1机组启动与建压...................................................17

2.1.3.1.3恒定越前时间测试...............................................18

2.1.3.2手动准同期并列实验...............................................19

A.按准同期条件手动合闸...............................................19

B.偏离准同期并列条件合闸.............................................20

2.1.3.5半自动准同期并列.................................................21

2.1.3.6全自动准同期并列..................................................21

2.1.3.7不一致准同期条件对比实

验............................................22

2.2同步发电机励磁操纵实验...............................................24

2.2.3.1不一致A角对应的励磁电压测

试........................................25

2.2.3.2同步发电机起励.....................................................26

A.恒机端电压方式起励.................................................26

B.恒励磁电流方式起励.................................................26

2.2.3.3伏/赫限制实验.....................................................27

2.2.3.4调差特性实验.......................................................28

2.2.3.5强励实验...........................................................30

2.2.3.6欠励限制实验.......................................................31

2.2.3.7过励限制实验.......................................................32

第3章电力系统分析课程实验...................................34

3.1电力系统稳固性实验...................................................35

3.1.3.1负荷调节实验.......................................................35

3.1.3.2单回路与双回路稳态对称运行比较实验...............................35

A.单回路稳态对称运行实验.............................................35

B.双回路对称运行与单回路对称运行比较实验............................36

3.2单机带负荷实验........................................................37

3.2.3.1原动机转速自动方式（自动调节）下负荷容量对发电机的电压，频率的影响.37

3.2.3.2原动机转速手动方式（无调节）下负荷容量对发电机的电压，频率的影响……38

3.2.3.3励磁系统无调节下负荷容量对发电机的电压，频率的影响...............39

第4章电力系统综合实验.......................................41

4.1发电厂自动化综合实验.................................................41

4.1.3.2各机组依次并网实验.................................................42

4.1.3.3发电厂机组监控实验.................................................44

4.1.3.4发电厂机组调节实验.................................................44

4.1.3.5并联运行机组间无功功率的分配实验.................................44

4.2电力系统自动化综合实验...............................................46

4.2.3.1多台机组依次并网实验..............................................47

4.2.3.2不改变网络结构的潮流分布实验......................................48

4.2.3.3改变网络结构的潮流分布实验.......................................50

4.2.3.4四遥实验...........................................................51

4.2.3.5电力系统有功功率平衡与频率调整实验...............................51

4.2.3.6电力系统无功功率平衡与电压调整实验...............................51

第1章概述

1.1系统简介

“TQXDZ-H电力系统自动化实验培训系统”是根据教育部《电力系统分析》、《电力系统自动装

置原理》、《电力系统自动化》、《电力系统调度自动化》、《电力系统远动技术》、《电力工程》、《工厂

供电》等有关课程实验教学的需求，结合最新的电力系统自动化技术而研发的实验培训系统。既适用

于有关课程的实验教学、培养学生的实践技能，也可作为学生课程设计与毕业设计的开放平台，还可

作为专业技术人员上岗培训平台。

1.2系统特点

（1）多功能：一套实验系统可完成包含同期、励磁调节、静态稳固、暂态稳固、功率特性、继

电保护等多种实验功能，且提供手动、自动等不一致的实验方法，供学生比较。

（2）可视化界面：每台自动装置本身都有液晶显示屏，能够方便的观察数据、设置参数。

（3）实验系统配置PC机，可将实验中的各类数据及波形上传到PC机，能够实时地观察各类

实验波形与数据，还能够存储，以供分析，在PC机上也能够对自动装置进行操纵调节。

（4）贴近现场实际：实验系统是一个完整的电力系统典型模型，与电力系统的实际情况基本相

符。

1.3系统构成

TQXDZ-II电力系统自动化实验培训系统由发电机组及操纵屏、电力系统自动化实验培训系统与

组态接线屏构成。具体结构及面板示意图详见下文：

1.3.1发电机组及操纵屏

1.3.1.1结构与外形

三相同步发电机组长U8CM,宽50CM,高48cMe

TQPFK-H发电机组操纵屏长75CM,宽65CM,高175CM。

发电机组操纵屏面板上包含指示仪表、一次电路示意图、微机调速、微机同期、微机励磁装置、

二次电路与电源操纵几个部分，如图1-I所示。

□□□□

□□□□

——H

图1-1发电机组操纵屏面板示意图

注：个别型号产品第6区已经并到第2区示意图上，视具体情况而定。

发电机组操纵屏左侧面插座有励磁出线、电动机出线、发电机出线；右侧面插座有发电机出线、

380V电源、220V电源、通讯线等。如图1-2所示。

“励磁出线”与应发电机组的发电机励磁端子F+,F-相连；“电动机出线”与发电机组的电动

机操纵电压相连：“发电机进线”与发电机组发电机电压输出端子的U、V、W、N相连；“发电机出

线”应与系统电源相连；“380V电源”接市电三相交流38OV电源。220V电源接市电220V单相交

流电源，TV与实验台TV相连。

励磁出线电动机出线发电种2线

OOO

发电机发电机

通讯口联网出线单机出线380V电源

Q

图1-2发电机组操纵屏侧面示意图

1.3.1.2技术参数

发电机组及操纵屏容量2.8KVA。

1.3.1.2.1发电机组

（1）三相同步发电机（SN=2.5KVA,UN=400,NN=1500R.P.M）

（2）直流电动机（PN=2.2KW,UN=220V）,用来模拟原动机，配有测速装置

1.3.1.2.2TQTS-III微机型自动调速装置

（1）测审发电机转速精度：＜0.2%

（2）可自动调节/手动调节

（3）工作环境条件

环境温度：-10℃—40c

相对湿度：5%-95%

（4）交流电源

额定电压：AC220V

同意偏差：-15%十15%

频率：50Hz±0.5HZ

波形：正弦波，波形畸变＜5%

（5）开关量输入输出路数

12路光电隔离输入

5路光电隔离输出

（6）网络接口

I路RS485接口，带光电隔离

（9）指标参数

*速度使用光电脉冲输入，每转1000个脉冲

*操纵计算周期I0MS

*调速范围20%~120%,可控硅移相范围10〜150度

*在空载额定电压情况下，当发电机给定阶跃为±10%时，发电机电压超调最小于阶跃量的

30%,振荡次数小于2次，调节小于5秒（此参数与调节器参数有关）

1.3.12.3TQLC-III微机型自动励磁装置

（1）工作环境条件

环境温度：-10C-40C；

相对湿度：5%—95%；

（2）交流电源

额定电压：AC220V；

同意偏差：・15%—+15%；

频率:50Hz±0.5Hz：

波形：正弦波，波形畸变＜5%；

（3）模拟量输入参数

定子电流（三相）：额定值5A；

机端电压（三相）：额定值相电压57.7V（二次）；

励磁电压：额定值220V：

励磁电流：额定值3.60A；

频率：额定值50HZ；

（4）开关鼠输入输出路数

12路光电隔离输入：

5路光电隔离输出；

（5）网络接口

1路RS485接口，带光电隔离

（6）指标参数

水调压范围20%~120%。可控硅移相范围10~150度；

“起励超调£10%,甩负荷超调£15%；

*调差率±15%可调；

*频率特性：频率每变化1%,发电机机端电压变化不大于额定值的0.25%；

*电流测量精度：0.5%,电压精度：0.5%。

*在空载额定电压情况下，当发电机给定阶跃为±10%时，发电机电压超调量小于阶跃量的

30%,振荡次数小于2次，调节小于5秒（此参数与调节器参数有关）

1.3.1.2.4TQTQ-III微机型自动同期装置

（1）工作环境条件

环境温度：-10℃—4。℃；

相对湿度：5%-95%：

（2）交流电源

额定电压：AC220V；

同意偏差：-15%—+15%；

频率：50Hz±0.5HZ；

波形：正弦波.波形畸变＜5%：

（3）模拟量输入参数

机端电压（三相）：额定值相电压57.7V（二次）；

机端电留（三相）：额定值10A（二次）；

频率：额定值50HZ；

（4）开关量输入输出路数

12路光电隔离输入；

10路继电器触点输出：

（5）测量系统频率、机端电压、系统电压精度优于。.5%

（6）全自动准同期合闸

（7）半自动准同期合闸

（8）断路器合闸时间测定

（9）多种参数的修改，可在装置上通过液晶屏修改，也可通过PC机修改

（10）通讯功能，可在PC机上实时观测多种波形、并能够储存数据

注：通讯功能视具体型号而定，部分产品未加载通讯功能。此注释适用于同期装置。

1.3.1.2.5互感器

（1）电压互感器:变比为380V/100V。

（2）电流互感器：变比为10A/5Ao

1.3.1.2.6励磁整流模块

（1）最大输出电流：30A

（2）额定工作电压：380V

（3）操纵电源电压：12V直流

（4）操纵信号：070V

1.3.1.2.7调速整流模块

（1）最大输出电流：30A

（2）额定工作电压：450V

（3）操纵电源电压：12V直流

（4）操纵信号:（MOV

1.3.1.3发电机组操纵屏构成

发电机组操纵国由下列儿部分构成：

1）台体

2）测量表计：励磁电流表、励磁电压表、机端电压表、系统电压表、有功表、无功表、机端频

率表。

3）一次接线图：发电机组与系统之间的连接示意图。

4）三相模拟断路器：用三相交流接触器模拟实现。

5）电压互感器：用来采集发电机机端电压与系统电压。

6）电流互感器：用来采集发电机电流。

7）TQTS-HI微机型自动调速装置：用来调节电动机转速。

8）TQTQ-III微机型自动同期装置：实现发电机组与无穷大系统并网操作。

9）TQLC-III微机型自动励磁装置：用来调节发电机励磁。

10）励磁整流模块：受自动励磁装置操纵输出发电机励磁电流。

11）调速整流模块：受自动调速装置操纵输出调速操纵电流。

1.3.1.4发电机组操纵屏面板介绍

发电机组操纵屏面板如图2-I,分6个区分别介绍。

注：个别型号产品第6区已经并到第2区示怠图上，视具体情况而定。

1.3.1.4.1发电机组操纵屏1区

发电机组操纵屏I区为指示仪表，包含励磁电流表、励磁电压表、机端电压表、系统电压表、

有功表、无功表、机端频率表、系统频率表，如图1-3所示。

各表对应的测量点均与名称符合，机端表测量点为通过T1变压器之后的数据。

图1-3发电机组操纵屏1区示意图

1.3.1.4.2发电机组操纵屏2区

发电机组操纵屏2区为发电机组与系统连接的一次电路示意图，如图1-4所示。断路器1QF即

为并网开关，1QF处安装有带灯操作按键，按红灯按键可对断路器进行合闸，按绿灯按键可进行跳

闸。当断路器处于合位时，红灯亮，绿灯灭；处于跳位时，绿灯亮，红灯灭.

用红绿带灯按键模拟，红灯亮模拟断路器合闸，绿灯亮模拟断路器跳闸；G表示发电机组，T1

为380V/380V变压器，1TA、1TV、2TV分别为电流互感器、机端电压互感器、系统电压互感器。

1TA.1TV与2TV的二次信号连接到操纵屏下方接线端子上。

注：个别型号产品第6区已经并到第2区示意图上，视具体情况而定。部分型号1TA、1TV与2TV的二次信

号已连接示意图接线端子上。

1.3.1.4.3发电机组操纵屏3区

发电机组操纵屏3区为TQTS-HI微机型自动调速装置及其操纵区,见图1-5所示。

装置具体操作详见附录3《TQTS-IH微机型自动调速装置用户手册》，此处着重介绍装置操纵开

关及按键操作。

启动/停止：此拨码开关为装置主操纵，只有在启动状态下，其它操作才有效；打到停止状态后，

装置所有数据清零。（注意：在并网状态时切勿改变其状态）

远方/就地：即远程操纵方式/就地操纵方式的切换。在一种状态时，另一种操纵方式的任何操作

均不起作用。

AGC/自动/手动：即三种操纵方式

图1-4发电机组与系统相连一次接线示意图

注：多数版本系统中AGC方式暂未启用

增速/减速按钮：利用该按钮可对电动机技速进行操纵。

加速/减速端子：当与同期装置“加速”、“减速”端子相连时可由同期装置自动调速。

调速

图1-5发电机组操纵屏3区示意图

1.3.1.4.4发电机组操纵屏4区

发电机组操纵屏4区为TQTQ-IH微机型自动同期装置及其操纵区，见图1-6所示。

装置具体操作详见附录4《TQTQ-HI微机型自动同期装置用户手册》，此处着重介绍装置操纵开

关及按键操作。

启动/停止：此拨码开关为装置主操纵，只有在启动状态下其它操作才有效；打到停止状态后，

装置所有数据清零。（注意：在并网状态时切勿改变其状态）

远方/就地：即远程操纵方式/就地操纵方式的切换。在一种状态时，另一种操纵方式的任何操作

均不起作用。

自动/半自动/手动：同期的三种操纵方式。

恒定越前时间/恒定越前相角：合闸操纵方式选择。

UG、US、UN:为测量偷入接口。

合闸输出：即合闸操纵输出，应与操纵屏6区的1QF合闸操纵回路红色接线端相连。

注：个别型号产品第6区已经并到第2区示意图上，视具体情况而定。部分型号合闸机构已连接示意图接线端

子上。

升压、降压、加速、减速：应分别与励磁装置的升压、降压；调速装置的加速、减速端子相连,

实现均压与均频操纵。

图1-6发电机组操纵屏4区示意图

1.3.1.4.5发电机组操纵屏5区

发电机组操纵屏5区为TQLC-III微机型自动励磁装置及其操纵区，见图1-7所示。

装置具体操作详见附录5《TQLC-in微机型自动励磁装置用户手册》，此处着重介绍装置操纵开

关及按键操作。

启动/停止：此拨码开关为装置主操纵，只有在启动状态下其它操作才有效：打到停止状态后，

装置所有数据清零。（注意：在并网状态时切勿改变其状态）

远方/就地：即远程操纵方式/就地操纵方式的切换。在一种状态时，另一种操纵方式的任何操作

均不起作用。

恒UG/恒IL/恒Q/fflA：即4种操纵方式。注意在将励磁装置“方式选择”开关拨到中间位置（“恒

Q/恒A"）后，应等待10秒再选择“恒Q”或者“恒A”方式。

增磁/减磁：利用该按钮可对发电机励磁进行操纵。

升压/降压：当与同期装置“升压”、“降压”端子相连时，可由同期装置自动调速。

方式

选择

Oo

启动远方慎Q怪Ug增磁升压

励磁0O0。翁Oo

停止就地恒a忸［L成磁降压

图1-7发电机组操纵解5区示意图

1.3.1.4.6发电机组操纵屏6区

发电机组操纵屏6区为联机方式及电源开关区。见图1-8。

注意：

打开电源时请注意顺序：首先将220V电源开启，然后检查各自动装置启动情况，再开启调速励磁电源；关闭电

源时顺序相反，应先关闭调速励磁电源，防止破坏整流模块。

调速励磁电源220V电源

单机

?□D

联网

I

图1-8发电机组操纵屏6区示意图

1.3.2电力系统自动化实验培训系统

1.3.2.1结构与外形

电力系统自动化实验培训系统总长为176CM,宽80CM,高185CM。电力系统自动化实验培训系

统由一次主接线、多功能微机保护装置及接线区、二次输出区、操纵回路区、电源开关等凡部分。

电力系统自动化实验培训系统面板由3部分构成，如图1-9所示。

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图I-

数

术参

.2技

1.3.2

。

3000W

率为

相功

台三

实验

置

验装

护实

机保

能微

多功

B-IV

TQW

.2.1

1.3.2

条件

环境

工作

（1）

40c

10℃—

度：-

环境温

5%

%-9

度：5

相对湿

电源

交流

（2）

C220V

压：A

额定电

5%

—+1

15%

差：-

同意偏

z

0.5H

HZ±

：5O