电力系统继电保护实训装置

MY-B3 电力自动化及继电保护实训装置是根据电力系统继电保护、电力工程、电力自动化、电力系统微机保护等课程的教学要求而研制，主要面向大中院校电气工程及其自动化、建筑电气与智能化专业学生。承担供配电技术、工厂供电、电力系统分析等课程的实验实训及毕业设计。

一、技术指标：
1、输入电源：三相 380V±5% 50Hz
2、工作环境：温度-10℃-＋40℃　相对湿度≤85% 海拔≤4000m
3、装置容量：<3kVA
4、外形尺寸：1700mm×800mm×1800mm±50mm；
二、实训装置特点：
▲1.实验台采用开放式模块设计，以工业标准型材为主体框架，骨架主体采用4080重型铝合金材料构成，型材壁厚度为2.5mm，表面电泳涂层工艺。面板采用印刷专用特制飞机仪表面板工艺，持久耐用，永不掉色，配置灵活。实训台四周采用钣金封板。冷拉钢板通过激光切割、折弯、焊接、打磨加工而成，表面平整、外表面钣金经磷化酸洗等8道防锈工序、表面采用粉末静电涂装，红外高温快速凝固、漆膜厚度≥60um，保证膜厚均匀平整，保证平台坚固耐用，整体颜色美观协调。柜体后下侧留有电源输入线。
2.平台底部安装4个万向可调节脚轮，设备搬运移动时、调节驻停脚杯上升，万向轮移动。调备驻停时，通过调节脚杯下降，用于锁定设备停放固定位置、同时可设备进行水平调整。
3.平台配置两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。抽柜采用冷轧钢板结构、表面哑光密纹喷塑，结实牢固、外形美观大方。抽柜导轨为黑钢静音双节导轨，稳定承重。
4.桌面采用E1级面板，甲醛释放量≤1.0mg/L。热胶封边。采用优质胶水。四周PVC封边。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。
三、实训控制屏
▲实训控制屏包括：电源控制模块、电力智能管理监测保护系统、微机保护装置套件、一次系统模拟接线图、微机型继电保护测试仪、智能故障设置与考核模块、负载、模拟断路器、各种带灯操作按钮等。
1.电源控制模块
1）满足国家标准，在实验装置的电源输入端设有电流型、电压型漏电器，控制屏内、外或强电输出有漏电现象，即刻警告并切断总电源，确保人身安全保护和设备安全保护。
2）调压器输出接有高灵敏度的电子线路过流保护和保险丝双重保护功能，相间电源、线间电源过电流或直接短路均能自动保护。
3）高功率直流电源模块提供220V(8A)励磁电源及40～250V(8A)连续可调稳压电枢电源(具有过压、过流、过热及短路软截止自动恢复保护功能)各一组，并设有直流数显电压表及切换开关。
2. 电力智能管理监测保护系统
电力智能管理监测保护系统有短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定6大保护功能；可在PC端或手机App实时监测系统的相电流、平均相电流、相(线)电压、平均相(线)电压、频率、各相有功功率、总有功功率、各相无功功率、总无功功率、各相视在功率、总视在功率、各相功率因数、平均功率因数。电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过PC端远程清除故障后，才能上电成功；PC端具有统一管理功能，支持远程送电、断电、一键开关机功能，支持语音报警：当设备出现故障时PC端平台有相应的语音报警提示，并以鲜明的颜色区分显示该设备；模块支持无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯，也可以在没有网络的情况下，离线独立运行。
1）智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色交互界面，实时监控设备运行情况，提供以太网或RS-485、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止。
2）手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；用电数据界面能智能查找近2年用电数据，设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中远程控制智能开关的通断。
3）PC端软件：每个设备状态信息显示，具有多个子界面，具有故障分析，用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户报警定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备，可单独控制每台设备的开关。
4）后台系统：包含账号管理、设备管理、报修管理、用户管理，设备管理：①、包含监控管理：实时视频监控每个教室，可一键预览所有设备的在线和运行情况，分析设备使用率及运行时间；②、包含设备节点：可显示设备所在位置、编码名称、挂载情况、用户编辑、用户查询等。报修管理：用户可进行远程报修，反应设备故障信息，编辑报修情况，后台可进行远程维护，及时跟进，以有效解决用户设备维护。用户管理：可连通手机号，对账户进行一对一的安全加密，实名认证，防止账户泄密、防盗，现场数据连接云平台后台数据库管理。
3.无线智能考核系统
采用最新 MCU 技术 RAM 处理芯片的数字化集成电路板与配套无线故障设置控制系统，系统稳定、不易感染病毒。
控制模块(PC 控制终端或手持移动控制终端)和驱动模块(智能故障设置驱动盒)分离， 避免复杂连线干扰控制器，系统更加可靠。
驱动模块内置智能故障设置控制系统，配有专用新型无线数据传输模块(可插拔型)和RS232 串行通讯接口，可无线组网通讯和 RS232 有线通讯。
手持移动控制终端采用 7 寸高清晰彩色液晶触控屏，中文菜单式触控操作界面，人机对 话友好。手持移动控制终端可控制任意一台带驱动模块的实训设备。
手持移动控制终端不联网时可作单机操作，当带驱动模块的实训设备无线组网时，手持移动控制终端可无线进网作为联网终端，可作学生机登录实训与考核的操作终端，也可作教师机登录出题设故的操作终端。
可通过 PC机或平板电脑 控制终端进行实训考核，也可通过手持移动控制终端进行实训考核，教师与 学员界面分开，教师通过密码进入教师界面出题，学员在普通界面答题。(注：教师与学员设故与排故界面原理图与设备面板原理图完全一致)
可自由设定任意一处有关的各种常见故障，故障类型包括：线路断路、对地短路、接触不良，偶发等故障现象。每套驱动模块可以设置 8 路大电流 5A 的 开路故障、16 路小电流 2A 的信号通路的开路、不良、偶发、短路等故障，共 24 路故 障设置。可根据需求扩展设置 64 路大电流 5A 的开路故障、128 路小电流 2A 的信号通 路的开路、不良、偶发、短路等故障，共192 路故障设置。可根据用户使用要求调整故障设置点的数量和故障设置类型。
所有配备驱动模块的实训设备，均可通过内置的专用新型无线数据传输模块无线组网，实现远程集中管理。
用户可选择通过无线或 RS-232 串口通讯与其它实训设备配套的无线故障设置控制系统 组成一个网络，通过主控计算机控制每一台实训设备的故障设置、故障排除、参数设定、远程起动、信息反馈、考核评分等功能。
4．设计要求
1）采用全封闭性安全实验导线避免学生双手模电而造成的触电事故。
2) 提供设备所完成的实训项目，并提供相应的实验指导书和电子文档。
四、实训功能模块
1．继电保护控制组件
继电保护控制组件包含：电压继电器、电流继电器、功率方向继电器、出口中间继电器、信号继电器、时间继电器、中间继电器、闪光继电器、冲击继电器、负序电压继电器、重合闸继电器、差动继电器、按制按钮、开关、信号灯、指示灯、电铃控制部件组成。
2.电气二次控制回路组件
二次控制回路组件包含：光字牌组件、断路器、断路器触头、电动分合闸回路、手动分合闸回路、断路器位置指示灯、分闸时间模拟继电器、合闸时间模拟继电器、万能转换开关、预告信号光字牌、分合闸位置指示灯、低压断路器等组成。
3.多功能仪表组件
多功能仪表组件包含：数字式电秒表、高精度直流数字电压表、高精义直流数字电流表、真有效值交流电流表、真有效值交流电压表、指钮开关、指示灯组成。
4.可调电阻箱组件
可调电阻箱组件包含：20Ω/2.8A×2瓷盘电阻、72Ω/1.45A×2瓷盘电阻、800Ω/0.44A×2瓷盘电阻、16Ω/3.1A×2瓷盘电阻、37.2Ω/2.2A×2瓷盘电阻、2.5KΩ/0.25A×2瓷盘电阻、90Ω/1.3A×2瓷盘电阻、900Ω/0.41A×2瓷盘电阻、相序检测元件部件组成。
五、试验监控组件
1）实验发电机组件由：三相同步发电机、直流电动机、速度传感器等相关部件组成。
2）微机调速系统组件由：人机交互界面、数字直流调速器等器件组成。
3）控制系统仪表组件由：相关电枢、励磁、工作电源的电压表、电流表、及功率、频率表组成；
4）直流调速器
直流调速器由微处理器、三相全控晶闸管桥、反时限过电流、显示模块等组成。
5）可控微机励磁系统
▲可控微机励磁系统由：人机交互界面、励磁变压器、三相晶闸管整流桥、灭磁回路、起励回路、交、直流开关、交、直流电压、电流表、各电量传感器、接触器等元件及控制回路组成。（提供可控微机励磁系统组成设计方案作、功能原理图作为评审依据，不提供或提供不符合要求视为不满足。）
6）.微机准同期控制器
微机准同期控制器系统电压精度优于0.2%可满足全自动准同期合闸、半自动准同期合闸、路器合闸时间测定、频率差整定范围：±0.5Hz。
7）.可控励磁发电系统控制回路。
可控励磁发电系统控制回路具发电机并网控制回路、起励回路、励磁保护回路、灭磁回路、欠励限制电路、过励限制电路、移相触发电路整流变压器及整流主电路、发电机电压检测与调差电路、同步信号、手动/自动无扰动切换回路、过压保护回路等。
六、开展实验的模块及连接线配件
相关功能模块、高可靠实验连接线、配套工具、备品、资料等。
七、实训内容
1、继电器构造、工作原理和特性实验
1）电磁型电流继电器实验
2）电磁型电压继电器实验
3）电磁型时间继电器实验
4）信号继电器实验
5）中间继电器实验
6）差动继电器特性实验
7）晶体管负序电压继电器实验
8）冲击继电器特性实验
9）功率方向继电器特性实验
10）反时限过流继电器特性实验
11）变压器差动保护实验
2、继电保护实验及综合实验
1) 6~10KV 线路过电流保护实验；
2）线路过电流保护实验
3) 低电压起动过电流保护及过负荷保护实验；
4) 复合电压起动过电流保护实验；
5）电流闭锁电压速断保护实验
6) 电压闭锁电流速断保护实验；
7) 单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验。
8）功率方向过流保护实验
9）发电机过电压保护实验
10）非同期闭锁原理实验
11）反时限过流保护动作特性实验
12）反时限保护各变量关系特性实验
3、电气二次控制回路实验
1）重复动作手动复归中央音响信号装置实验
2）重复动作自动复归中央音响信号装置实验
3）具有灯光监视的断路器控制回路实验
4）装设跳跃闭锁继电器的断路器控制回路实验
5）方向距离保护及二次控制回路实验
6）闪光继电器构成的闪光装置实验
4、自动装置与继电保护实验
1）自动重合闸保护实验
2）自动重合闸前加速保护实验
3）自动重合闸后加速保护实验
4）备用电源自动投入实验
5）同期电源部分测试实验
6）自动准同期条件测试实验
7）自动准同期线性整步电压（相敏环节）测试实验
8）自动准同期导前时间整定及测量方法实验
9）自动准同期压差闭锁与整定实验
10）自动准同期频差闭锁与整定实验
11）自动准同期相差闭锁与整定实验
12）合闸部分整体检测（半自动准同期并网）实验
13）自动准同期频差方向测量回路实验
14）自动准同期调频脉宽整定实验
15）自动准同期调频部分整体检测（自动准同期并网）实验
5、励磁发电系统综合实训、考核实验
1) 各种信号与波形观测；
2）手动准同期和自同期并列综合实验；
3）准同期并列实验；
4）同步发电励磁控制实验；
5）同步发电机参数测定综合实验；
6）同步发电机起励实验；
7）同步发电机强励实验；
8）不同a（控制角）的励磁电压波形观测实验；
9）不同控制方式运行调节及其相互切换实验；
 10) 过励限制实验；
11）欠励限制实验；
12) 调差特性实验；
15）励磁系统相序和极性检测实验；
16）可控功率整流主电路实验；
17）可控励磁系统主电路保护实验；
18）可控励磁发电系统控制、保护、信号电路综合实验；
19）人机交换式可编程控制数字调试系统核心的调试系统设计；
20）人机交换式可编程控制为核心的励磁系统设计；
6、电力系统综合实验
1）单机-无穷大系统稳态运行方式实验
a.单回路稳态对称运行实验;
b.双回路对称运行与单回路对称运行比较实验;
c.单回路稳态非全相运行实验）
2）电力系统功率特性（功角）和功率极限（静态稳定性）实验
a.无调节励磁时，功率特性和功率极限的测定；
b.手动调节励磁时，功率特性和功率极限测定；
c.微机自并励时，功率特性和功率极限的测定；
d.微机它励时，功率特性和功率极限的测定；
e.单回路、双回路输送功率与功角关系实验

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