一、实验台整体功能概述：

1.1能够满足《电力系统自动化》、《电力系统分析》、《电力系统自动装置原理》、《电力系统调度自动化》等课程中的实验项目，并可完成课程设计、毕业设计、实习及某些研究课题等相关实验；

1.2实验台严格按照实际电力系统自动化现场原型建模（单机—无穷大），实验台组网方便，既可单套独立使用，也可以跟多机联网调度监控实验屏组网使用（构成“1+N”系统，即：多机—无穷大）；实验台所有运行参数学生都可以通过嵌入在操作台面板上的15寸工控触摸屏电脑查看并进行控制操作，至少具有调速、励磁、同期、保护、PSS2A/2B 装置、智能控制装置、光电编码器测速装置、学生实验报告动态记录及生成软件、电站状态全过程运行系统、电力系统模型设计软件、学生实验操控软件等软硬件参数显示功能。

二、实验台完成的实验项目：

2.1电力系统稳态分析实验：

1）电力系统网络潮流分析计算实验；

2）电力系统有功、无功平衡实验；

3）电力系统频率和电压调整实验；

4）电力系统单机-无穷大实验；

5）发电机在不同线路模型下的稳态运行实验；

6）发电机在非全相运行时的稳态运行实验；

7）电力系统多机联网微机调度实验。

2.2电力系统暂态分析实验：

1）发电机接地短路实验；

2）发电机相间短路实验；

3）输电线路接地短路实验；

4）输电线路相间短路实验；

5）短路暂态波形分析实验；

6）不同短路时间对暂态稳定的影响实验；

7）不同短路类型对暂态稳定的影响实验；

8）不同运行方式对暂态稳定的影响实验。

2.3同步发电机微机励磁实验：

1）同步发电机启励建压实验；

2）他励和自并励方式建压的比较实验；

3）微机励磁装置在不同控制目标下，发电机的运行参数比较实验；

4）励磁反时限过励实验；

5）励磁欠励实验；

6）励磁调差实验；

7）励磁伏赫限制实验。

2.4电力系统功率特性和功率极限实验：

1）发电机在不同线路模型下的功率极限实验；

2）发电机在不同励磁方式下的功率极限实验。

2.5同步发电机准同期并列实验：

1）发电机手动同期实验；

2）发电机自动准同期实验；

3）发电机非同期并网实验（仅限于实验室）。

2.6同步发电机的运行实验：

1）同步发电机手动开机并网实验；

2）同步发电机一键开机并网实验；

3）同步发电机一键停机解列实验。

2.7单机带负荷实验：

1）同步发电机带感性负荷调整实验；

2）同步发电机带阻性负荷调整实验；

3）甩负荷实验。

2.8 PSS2A投入实验：

1）PSS投退对电力系统稳定性的影响实验；

2）PSS传递函数的波形检测实验。

2.9水电站发电模式演示实验：

1）演示水电站高中低不同水位与发电功率调整的逻辑关系；

2）配置有功功率和无功功率增减的指示灯，可以观察发电机调整时的功率反馈。提供几种水位状态下实时运行的真实界面！

2.10电力系统模型设计实验：

1）发电机模型设计实验；

2）变压器模型设计实验；

3）输电线路模型设计实验；

4）多种负载模型设计实验。

2.11电力系统辅助功能模块教学：

1）学生实验报告动态记录及生成；

2）学生操作全过程动态记录及考核。

三、实验台主要配置及技术性能参数（为了学生实验顺利开出，供货时单台软硬件配置不低于以下数量，以此作为验收实质响应的依据）：

3.1主实验操作台一套：

1）输入电源：三相四线(或三相五线 AC 380V±10％ 50Hz)；整机容量：＜3kVA、5A；

2）实验操作台柜体：

①采用全钢制结构外加喷塑工艺，钢板厚度不小于1.5mm，底部带有万向轮及固定装置，柜内带有两组检修灯及行程开关；尺寸不小于1650mm（长）*750mm（宽）*1800mm（高）；

②安全保障措施：总电源使用漏电保护开关控制，设置电源启动和停止按钮进行控制，紧急状况下可按下急停按钮开关，切除实验台上所有一、二次电源；符合电气安全规范要求，提供国家相关部门出具的安全生产相关资格材料。

3.2同轴机组平台一套：

1）直流电动机一台：额定功率：不小于2.2kW，UN=220V，nN=1500r/min；

2）三相同步发电机一台：额定功率：不小于2.5kVA,COSφ=0.8，UN=400V，nN=1500rpm；

3）同轴机组平台一套：

①机组配有一套光电编码器测速装置（参数：1000P/R，增量式光电编码器）；

②机组前端配有一套测功角指示盘（频闪灯固定在机座上）；

③机座部分配有万向轮，既可方便移动,实验时也可固定。

3.3模拟输电线路一套：采用双回路远距离输电线路模型，每回路分两段，并设中间开关站，使发电机与系统之间可构成四种不同联络阻抗，便于学生实验分析比较：1）每相的电抗参数：xL1=xL2=20Ω，xL3=xL4=40Ω；2）短路点的Ｎ相对发电机中性点电抗：10Ω；3）短路点的Ｎ相对无穷大电源的中性点电抗:12Ω；4）四条输电线路全部采用电抗器来模拟，并且电抗器在短路时不饱和。

3.4★模拟原动机调速系统一套：

1）具有模拟调节、微机手动调节、微机自动调节功能；

2）具有恒功率、恒频、恒电枢电流、恒控制角等方式调节功能；

3）测量转速精度小于0.2%、功角精度小于1%；

4）采用小低于1366*768 15寸彩色触摸屏显示，方便学生察看及实验操作；

5）原动机调速功能区不仅具有触摸屏操作方式还具有实际按键操作方式：至少应包括模拟调节电位器、合分闸按钮、微机/模拟切换开关、自动/手动切换开关、开停机按钮、增减速按钮等；提供满足上述功能的真实界面！

6）具有包含转速、频率、电枢电压、电枢电流等实时运行波形显示（可全屏、缩小、平移、查看任意一点的坐标数据）、录波保存、打印功能；提供满足上述功能的真实界面！

3.5 ★微机励磁调节装置一台：

1）装置采用现场工业级标准，主要由双路电源、信号指示电路板、输入/输出电路板（由模拟量、开关量、六路高速脉冲组成）、主控电路板、脉冲功放电路板及全铝合金机箱组成；CPU电路板主芯片采用32位浮点型数字信号处理器（DSP主频不小于150MHz）；

2）采用PID+PSS2A/2B控制方式，标准IEEE Type PSS2A/2B 双输入电力系统稳定器模型；

3）励磁电源运行方式：至少包含手动、自并励、它励等；励磁控制方式：至少包含恒压、恒励磁电流、恒功率因数、恒控制角等；励磁三相全控桥输出波形（它励恒控制角）；

4）励磁系统控制方式：PID+PSS2A.P、PI、PID试验、控制参数调整试验并观察励磁波形；

5）励磁控制器具有白噪声输入接口和励磁传递函数控制量输出D/A接口，能实现PID+PSS2A/2B传函相频特性和幅频特性分析和控制参数辨识；

6）励磁控制器具有试验录故和故障录波功能；励磁给定值与发电机端电压值V/F试验；具有并网后调差系数调整试验；

7）装置主界面能够显示的参数内容至少包括：机端电压、励磁电流、有功功率、无功功率、机组频率、电压给定Ug、调变电压、同步相差、励磁电流AC、励磁电流给定Ig、仪变电压、控制角ai、励磁电流DC、无功功率给定Qg、系统电压、控制角ak等；提供满足上述要求且带有实时运行状态下真实数据界面！

8）装置运行参数能够显示的内容至少包括：发电机频率F、调变电压、电压给定Ug、发电机电压Uf、仪变电压、励磁电流给定、有功功率P、系统电压、无功功率给定、无功功率Q、基准电压Ub、功率因数给定、无功下限Q-、定子电流A、控制角ai等；提供满足上述要求且带有实时运行状态下真实数据界面！

9）装置控制参数能够显示的内容至少包括：隔直时间常数、功率校正系数SIN、功率校正系数COS、电功率积分时间常数、电功率积分补偿系统、相位补偿超前时间常数T1、相位补偿滞后时间常数T2、PSS输出限幅、PSS增益等；提供满足上述要求且带有实时运行状态下真实数据界面！

10）装置具有开关量显示的内容包括：并网、甩负荷、暂态、正序、异常、调变断线、仪变断线、PT断线、IL测量异常、起励允许、手动起励、灭磁状态、伏赫限制、延时过励、瞬时过励、过励保护、无功过载、欠励限制、功柜故障、三相不对称等；提供满足上述要求且带有实时运行状态下真实数据界面！

11）采用小低于1366*768 15寸彩色触摸屏显示，方便学生察看及实验操作；装置至少包含发电机电压、发电机电流、有功功率、无功功率、视在功率等实时运行波形显示（可全屏、缩小、平移、任意一点的坐标数据）、录波保存、打印功能；提供满足上述功能的真实界面！

12）发电机励磁功能区不仅具有触摸屏操作方式还具有实际按键操作方式：至少应包括手动调节电位器、恒UF/恒IL/恒Q/恒α操作按钮、合分闸按钮、自励/他励切换开关、自动/手动切换开关、开停机按钮、增减磁按钮、灭磁投/退切换开关、PSS投/退切换开关、PSS白噪声输入P+/P-插孔、PSS传函DA输出D+/D-插孔、信号发电器等；提供满足上述功能的真实界面！

3.6 微机同期功能模块一套：

1）压差、频差、相位差整定；

2）实时显示同期点机侧和系统侧电压差、频率差、相角差波形；

3）发电机侧电压幅值、相位关系；

4）测定压差、频差、相差；

5）采用小低于1366*768 15寸彩色触摸屏显示，方便学生察看及实验操作；

6）同期并网功能区不仅具有触摸屏操作方式还具有实际按键操作方式：至少应包括手动/自动切换开关、发电机侧电压波形UF/UFN插孔、电网侧电压波形US/USN插孔等；提供满足上述功能的真实界面！

7）模块至少包含机侧、系统侧电压和频率等实时运行波形显示（可全屏、缩小、平移、查看任意一点的坐标数据）、录波保存、打印功能；提供满足上述功能的真实界面！

3.7微机保护装置及故障模拟模块单元一套：

1）微机保护装置至少具备输电线路保护、发电机过流保护、低电压保护、过电压保护、频率保护、负序过流保护、零序过流保护、自动重合闸功能等功能；具有RS485总线串行通信接口，具有双以太网通信接口，支持网络NARI LFP、网络103、MODBUS TCP通信规约；

2）配套保护动作逻辑框图软件一套：学生可编辑，软件以图形化的方式实时直观的展示出来，基于通用软件基于C#高级语言开发，可以稳定运行在Windows操作系统平台下，学生可以通过动作逻辑软件灵活选择动作条件，便于学生学习研究微机保护在不同动作条件下的实际动作的整个过程；提供动作全过程的真实运行界面！

3）采用小低于1366*768 15寸彩色触摸屏显示，方便学生察看及实验操作。

4）微机保护及故障模拟区不仅具有触摸屏操作方式还具有实际按键操作方式：至少应包括发电机/线路切换开关、A相/B相/C相/N相/短路操作按钮等；提供满足上述功能的真实界面！

3.8电力系统稳定器PSS2A/2B装置一套：

1）采用标准IEEE Type PSS双输入电力系统稳定器模型，能够进行PSS在系统运行中的抑制震荡作用试验；

2）具有白噪声输入接口和励磁传递函数控制量输出D/A硬件接口，能实现PID+PSS2A/2B传函相频特性和幅频特性分析和控制参数辨识；提供满足要求的佐证文件！

3）模拟量输出接口可以输出PSS传函每级控制量波形；

4）单回路负荷试验（PSS投入能增加线路最大输送功率）；

5）提供以表格的形式显示PSS2A/2B装置至少十个子模块和涉及到的整定参数；提供满足要求的佐证文件！

3.9智能控制装置一台：

1）基于32位ARM控制器开发，采用6路触发脉冲锁相技术，输出信号线性度高无死区，具备输入缺相保护、过热保护、浪涌保护等功能；

2）功率不低于3kW，智能控制模式支持手动控制和自动控制。

3.10变压器一台：容量：0.5kVA；Δ∕Y-11接法；变比：380/80V。

3.11电抗器技术参数：1）交流 40W，4A 数量：六个；2）交流 20W，4A 数量：六个；3）交流 10W，4A 数量：一个；4）交流 12W，4A 数量：一个；5）交流 25W，4A 数量：三个；6）直流平波电抗器DCL-12.5A DC220V数量：一个。

3.12电压互感器：0.4kV/0.1kV，容量：30VA，三相，每相10VA 三组；电流互感器：10A/5A，2.5VA；0.66kV 十二个。

3.13实验台至少具有的计量仪表部分：

1）数字式多功能表 四块：三相四线，电压变比：380V/100V，电流变比10A/5A，带RS485通讯功能；2）直流电压表，0～250V，1.5级，指针式，一块；3）直流电压表，0～100V,1.5级，指针式，一块；4）直流电流表，0～3A，1.5级， 指针式，一块；5）直流电流表，0～10A，1.5级， 指针式，一块；6）直流电流表，0～15A，外接15A/75mV分流器，1.5级，指针式，一块；7）同期表一块：MZ10，100V。

3.14模拟无穷大电源系统一套：将交流380V市电经15kVA三相自耦调压器，通过输电线路与实验用的同步发电机构成“单机—无穷大”的电力系统。

3.15可编程控制器PLC一台：1）AC/DC继电器，机载I/O：不少于24个 24V DC数字输入，不少于16个2A继电器数字输出，内存不小于48Kbyte，RS485接口，RJ45以太网接口，传输速率不低于100Mbit/s；2）配套一台模拟量采集模块。

3.16配套负载一套：3个150Ω及6个75Ω的负载；

3.17★人机界面及配套的运行软件

1）人机界面一套：①为了便于学生实验操作，工控触摸屏电脑嵌入安装在实验台操作面板左侧上方，正好处于学生实验操作正视角度；②屏幕尺寸采用不小于13寸工控触摸屏电脑 高清LED铝合金机身 抗干扰；内存8G ，CPU主频2.0GHz，硬盘：固态、128G；安装有Windows操作系统；③单台就能够对调速、励磁、PSS、同期、保护、一键开停电、电厂运行、波形监测、波形分析等控制模块进行实验操作；

2）全过程记录功能模块软件一套：

①记录功能模块软件基于通用软件C#环境下开发，分学生端和教师端两种，具备权限管理功能，用户可以自主设置登录的身份和登录信息，至少包括学生学号、姓名、班级等信息；

②学生端部分：具有完善的学生操作全过程动态记录功能，实验人员在启动记录功能后，系统将自动记录的实验人员的实验操作过程，记录内容及实时运行数据；并均以列表的形式展示，列表展示信息包括记录信息序号、记录信息时间、记录信息内容等；同时，为便于记录数据信息的检索、查询、保存，应具备按时间段为查询条件进行记录信息检索功能、记录信息删除功能和记录信息导出保存为Excel文档的功能；提供实时运行界面！

③教师端部分：能够接收所有学生操作全过程动态记录报表并进行汇总保存、打印；提供真实操作过程界面！

3.18学生实验报告动态记录及生成软件一套：

①基于通用软件C#环境下开发，至少包括学生学号、姓名、班级、实验名称等信息内容；

②学生针对具体实验时的操作步骤、表格中的实验数据记录、实验波形都能实时同步自动记录并填充到实验报告表格中；提供满足上述功能的真实操作过程界面！

③实验报告能够导出为PDF格式并可发送给教师端；提供满足上述功能的真实操作过程界面！

④配有一套教师端软件：能够接收所有学生端提交的实验报告进行汇总并保存，教师可以打印每一份学生实验报告并进行评价；提供满足上述功能的真实操作过程界面！

3.19★学生实验操作软件一套：

1）操作软件基于通用软件基于C#高级语言开发，可以稳定运行于Windows操作系统平台下，具备权限管理功能，用户可以自主设置登录的身份和登录信息；学生可以通过工控触摸屏电脑中的操作软件选择所需要的实验内容，实验操控软件具有一次主接线图、运行参数、波形显示等功能；能够对调速、励磁、同期、保护功能模块画面进行灵活切换操作，并且对各个模块单元进行各种参数显示、修改、调节、录波等操作；

2）具有一键开停机功能，数据远传，智能电网无人值守功能；远方设置P、Q闭环调节，可模拟功率自动调节功能。

3）操作软件具有保护动作逻辑可视化功能：能够以图形化的方式人机界面中直观的展示出来，学生可以通过动作逻辑软件灵活选择动作条件，便于学生学习研究微机保护在不同动作条件下的实际动作的整个过程。

3.20电力系统模型设计软件一套

学生可以对电力系统相关设备进行自主选型，至少包括发电机、变压器、输电线路、PT/CT、电动机及其它负载等，系统会自动校验并对不合理的参数进行提示，同时，软件会根据参数计算稳态的相关数据和进行序网图分析、计算并演示暂态计算的全过程，强化学生对电力系统分析基础知识的掌握；提供实时运行界面。