电力系统及其自动化实验 (一 )实验报告姓名： 班级： 学号：实验时间： 2016年 3 月 15日1.实验内容：实验的目的：1、通过模拟牵引供电系统，了解牵引供电系统的结构及工作过程；2、了解认识微电网及控制实验系统；3、了解西南交通大学施耐德电气联合实验室。实验的原理：1、牵引供电系统实验室初步设计的联合实验室平台体系架构， 平台的设计在充分考虑供电可 靠性、实验室布局与实现不便的客观条件的基础上， 最大限度地保留了铁路牵引 供电系统与配电系统的特点。采用 400V 配电网络来模拟实际铁路的 10kV 配 电。同时，依托施耐德电气强大的行业背景， 通过采用相应智能设备方便地实现 了对整个实验室系统的集中管理、保护与控制自动化、电能质量监测等。牵引供电部分模拟实际牵引变电所，通过升压变压器将 10kV 升至 27.5kV 为牵引负荷供电。配电部分模拟铁路配电网，采用 400V 电压模拟实际线路采 用的 10kV 电压。在一级负荷贯通线路上设置有故障模块，模拟实际铁路配电 线路的各种故障， 借以观察故障后保护以及断路器等的动作情况， 实际铁路配电 网络中的分段装置开关房用施耐德电气的配电柜来模拟。2、微电网及控制实验系统微网系统是一种相对于配电网规模较小的分散式独立系统， 它基于以现代电 力电子技术，将风电，光伏发电，储能设备组合在一起，直接供小型用户使用， 它可以被视为电网中的一个可控单元， 在短时间内动作以满足外部输配电网络及 负载的需求。微电网保证以下功能：1) 任意电源接入对系统不造成影响，确保人员电气安全；2) 自主可选择运行点，微电网控制应该做到能够基于本地信息对电网中的 事件进行反映，并自动切换至独立运行方式；3）并网或脱网平滑；4）有功无功独立控制；5）具有校正电压跌落和系统不平衡能力该系统由6个子系统组成，每个子系统有主要控制器通过以太网上层计算机进行高速实时通讯。各子系统内部运行通过子系统逆变器独立控制。如下图所示计算机同步系襲逆变器亘駆系孤逆变器双说系弊逆变暑光狀系無逆娈器负按叢址逆乘器雯路系赞RTU电弋开关井网总开关MPR560 - 址克网&CANPS495 时3、西南交通大学-施耐德电气联合实验室采用400V配电网络来模拟实际铁路的10kV配电。整个平台由10kV单电 源供电，进线侧配置施耐德电气ION7650电能质量监测仪表与Sepam微机保护 等装置实现对电源进线处电流、电压、功率、电度、功率因数、频率、谐波、最 大/最小值等状态量的监测、断路器的控制。10kV电源出线均配置Sepam微机保 护装置确保系统安全运行。整个平台可分为3大部分，分别是牵引供电、铁路配 电以及监控系统。借助施耐德电气的 PowerLogic配电监控系统，本部分预期实现如下功能：1 设备保护：由SEPAM系列微机保护装置来满足不同高压设备（如线路、 变压器、电动机、电容器、母线等）的保护功能要求。2 运行监视：监视主机实时显示系统的主接线图和电气设备的运行状态以 及设备的各种电气参数，数据按画面刷新时间自动更新，并按整定的限制自动改 变颜色以表示不同的运行状态， 如过负荷时， 对应的运行参数变色并发出报警信 号。3 远程控制：在监控主机上实现对断路器等电气设备的控制操作。4 报警和事件管理：设定多种报警，在故障发生前获取相关信息，避免事 故；在故障发生后，提供有关的原因、时间和电气参数值等信息，便于快速排除 故障。此外，还可以对设备状态的改变、保护整定值变化的事件进行管理。5 历史数据管理：系统可生成各种运行统计报表和图形（曲线、棒图、饼 图等），显示、打印历史数据、报警和事件记录、各种运行统计报表，打印方式 可设定为召唤、随机和定时方式。6 电能管理：通过对系统数据的分析和进行成本核算得到电能消耗模式和 识别主要的耗电源， 帮助用户有效的管理负荷以控制波峰电价时的用电， 减少非 正常耗电，最终实现降低电能花费的目的。7 通讯功能：所有的现场智能设备均带有通讯接口，实现与监控主机的通 讯。同时，系统也可以方便的与其他自动化系统进行通讯， 实现自动化系统间的 信息共享。实验室内综合自动化采用以太网通信代替光纤以太网。由各部分电源进线、 母联断路器和负荷开关采用 SCADA （供电系统管理自动化）远动控制和就地控 制（实现系统的遥控、遥信、遥测） 。通过通信和监测来实现远程电网管理。2.心得体会：通过对含新能源的微电网控制系统的学习， 我认识了光伏发电、 风力发电系 统的运行与控制的关键技术， 了解了光伏发电、 风力发电系统运行与控制的相关 技术原理。通过牵引供电系统模型机车的运行参观， 以及赵老师对系统各个组成部分的 详细讲解， 让我对铁路机车上的牵引供电系统了了更加直观的认识。 该实验室平 台最大限度地保留了铁路牵引供电系统与配电系统的特点， 清晰明了的展示了牵 引供电系统的每一个部分。 通过此次参观实验， 更加激发了我对牵引供电系统的 兴趣。参观西南交通大学施耐德电气联合实验室之后， 熟悉和掌握了铁路配电系 统的结构与功能以及铁路配电系统的故障处理方案，在老师进一步讲解了供电的 工作原理之后更加深了我们对知识点的理解。电力系统及其自动化实验（二）实验报告姓名：班级：学号：实验时间：2016年3月29日1. 实验内容：实验的目的：1、熟悉工业监控模拟系统调度中心的结构。了解调度系统软件体系，学习 使用用户界面并动手操作。探索各种功能并分析原因。2、熟悉工业监控模拟系统调度中心的结构及系统配置。能够使用调度系统 软件，学习使用数据库工具并动手操作调整系统配置。探索各种功能并分析原因。3、通过遥控、遥信、遥测的接线了解 RTU的组成原理及各种工作方式和信 息采集原理。实验的原理：GM-2000 DAS分布式管理自动化系统结构可以分为：调度中心、信道、被 控端子系统。系统标配：后台处理机、操作员工作站、通信处理机、等主要网络节点设备。调度中心又称主站系统。主站系统就是接收和转发信息并进行监视控制的系统。主站系统中的通信控制器从各个远动终端取得信息后，主计算机进行数据处理，检测一些参数是不是有越限现象发生，断路器有没有变位等，并将结果通过显示器或模拟屏向调度员报告。调度员向计算机输入控制命令，向各远动终端 发送断路器操作命令或调整发电机出力等控制命令。主站还要将经过处理的信息 向上层调度中心转发，通常这是通过数据通信网进行的。 主站的上述功能就称为 SCADA （ supervisory con trol a nd data acquisition 即监控与数据采集功能。至远动通直殖限处理址1后會打讯机后台址&机2【EI氐 02 3 Elhxnrt1打唳滿SCADA系统的通信网络拓扑结构方式。下图中显示了几种目前较为常见的c）双T型结构d）网状结构图1-3通信前置机的几种网络结构a图的点对点方式中，调度端与每个被控站之间有一个独立的信道进行通信， 这种方式实现起来较为简单，通信可靠性高，但是会占用较多的通信信道，一般 用于通信信道较为充足的情况。b图中的环形方式是从调度端引出的两条全双工通道与各个被控段之间通 过环形连接起来。调度端将数据发往就近的两个被控端， 然后通过被控端依次向 相邻的两端传送数据，直到目的站。这种结构的优点是节省通道，并且在通道上 某一点发生故障时，不会影响到整个系统的通信。c图中的双T型结构又叫作双总线型结构，是总线结构与环形结构相结合的 拓扑方式。他从调度端引出两条总线，各个被控端通过节点开关挂接在总线上。 这种方式不仅节省通道数，而且双总线又保证了通道的可靠性。d图中的网状结构方式作为以后的一个发展方向，在目前还没有广泛的应用。在网状结构中，除了调度端与各个被控端之间相连外，各个被控端之间也都有通 道进行连接。这使得通信信道的可靠性大大增强，但同时也增大了系统的复杂程 度。在实际工程中，以上几种网络结构往往同时存在于一个监控系统中。在本课题中，拟实现通信前置机对点对点、环形和双总线型等多种网络拓扑结构类型的 处理。GM-2000型RTU系统主要完成遥控、遥信、遥测等远动功能，主要由总控 单元，控制、采集单元，交流采样单元等三个主要部分构成。系统采用多处理器 分散式原则，内部采用现场局域网连接各单元。实验对象原理图：2. 心得体会：通过老师对调度系统和被控站等实验平台的讲解和操作演示， 我对电力系统 和电气化铁道牵引供电系统远动监控技术的基本原理、 构成、设计选择和通讯计 算原则与方法， 对调度中心的系统网络构成原理， 系统软件配置， 调度系统的分 配原则有了一定理解。 本次实验较为系统和全面地介绍了最新的工业安全监控及 综合自动化系统技术，对开拓自身眼界起到很好的作用。电力系统及其自动化实验 （三）实验报告姓名： 班级： 学号：实验时间： 2016年 4 月 26日1.实验内容：实验的目的：1、熟悉和掌握高电压试验的基本技术。2、通过实验，培养同学分析问题和解决问题的能力，使同学们初步掌握进 行实验研究的一些基本方法。3、树立安全第一的观点，保证人身和设备的安全是进行高压试验特别强调 的问题，思想上必须自始至终保持高度的重视。4、培养同学重视实际、遵守制度、爱护国家财产和严谨踏实的工作作风。 实验的原理：1、绝缘电阻、泄漏电流的测量 电气设备绝缘的预防性试验是保证设备安全运行的重要措施。 通过试验， 掌 握电气设备绝缘的情况， 及早发现其缺陷， 从而进行相应的维护与检修， 以保证 设备的正常运行，防止运行中设备在工作电压或过电压作用下击穿所造成的停电 甚至严重损坏设备的事故，起着预防作用。电器设备的绝缘缺陷通常有两种情况， 一种是制造时潜伏下的， 另一种是运 行中在外界作用的影响下发展起来的。 外界作用有工作电压、 过电压、 大气影响 （如潮湿 ）、机械力、热化学等作用，当然这些外界作用的影响程度也和制造质量 有关。目前， 还不能做到电气设备的绝缘在运行中不发生明显的劣化。 在电力系 统中由于经常进行预防性试验，发现了许多缺陷，从而减少了事故的发生。1）缘电阻及吸收比试验：一般用兆欧表测量。所谓的吸收比，就是设备绝缘 60 秒时的绝缘电阻与 15 秒的绝缘电阻的比值。 对于未受潮的变压器， 吸收比 在 1.3 到 2 的范围内。电器设备受潮时，此比值接近。 1. 对于电容量不大，绝缘 正常的试品，因吸收现象不显著，故无实用价值。对于电机和电力电缆，还规定 测试各相绝缘电阻的不平衡系数不应大于。 2.不平衡系数是指最大相绝缘电阻与最小绝缘电阻比值。2）泄露电流试验：因所加电压比兆欧表高，所以更能发现一些尚未完全贯 通的集中性缺陷。如变压器套管开裂、内部受潮、绝缘油劣化、绝缘纸沿面炭化 等缺陷。在不同的电压下测量绝缘的泄漏电流，对判断绝缘质量有很大的作用， 因为若绝缘没有什么缺陷，泄漏电流将随电压大致按线性增长。反之，如有缺陷， 则泄漏电流的增长就比电压增长快， 尤其在电压较高时，泄漏电流急剧增加，这 是兆欧表所不能发现的。为了避免测到绝缘的吸收电流，应在加压I分钟后读取泄漏电流值。另外，还应注意消除电晕电流等干扰。还须指出：无论绝缘电阻或 泄漏电流值都和绝缘的温度密切相关。 温度升高时，泄漏电流急剧上升，绝缘电 阻很快下降，所以在测量泄漏电流和绝缘电阻时，都要记录温度，对有的试品还 要进行温度校正，本实验不作校正。2、介质损耗角正切的测量介质损耗因数E和电容C用Q S-1型西林电桥测量。其接