电力工程综合实验系统的建设与实践研究

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1、电力工程综合实验系统的建设与实践研究电力工程综合实验系统的建设与实践研究福州大学（以下统.L.称我校）作为211重点建设的学校之一，2010年被列入教育部卓越工程师教育改革首批试点学校，在新形势下对电力工程专业方向的人才培养提出了更高的要求：工程人才的培养需要回归工程，需要加强实践能力的培养。通过加强专业实验系统建设，加强学生的实践训练能力，以适应当前社会对电力工程专业方向人才培养的要求。下面笔者对电力工程综合实验系统建设与运行实践过程中的一些经验和体会进行简要介绍。　　一、建设目标和思路　　根据从我校

2、工程应用型人才培养目标定位出发，强化实践能力的培养，是保证我校人才培养的特色和质量的关键和提高学生的综合应用所学知识的能力等办学思路与培养计划要求、以及社会对理论知识面广博和工程应用能力强的人才培养需求出发，制订电力工程实验室建设目标与方案。　　电力工程综合实验建设目标是满足电力工程基础、发电厂电气部分、电力系统稳态和暂态等电力专业主干课程的实验教学基本要求。实验系统要能适应电力工程专业方向学生的教学要求，可开出一定比例的设计性、综合性实验项目，以提高专业训练水平。目前可以开出的主要综合性实验项目为：电

3、力系统开停机实验、电力系统运行方式实验、负荷调整实验、潮流分析实验、电力系统有功平衡与频率调整实验、电力系统无功平衡与电压调整实验、电力系统静态和暂态稳定性实验等。上述实验为电力工程专业方向学生所必须经历的实验内容，可使学生能巩固和加深对专业基础理论知识的理解，提高学生的动手能力，培养学生的工程应用能力和创新能力。　　二、系统的主要组成及功能技术要求　　本实验系统由模拟五个发电厂、若干条线路和市电电网联结而成的一个系统、并由一个监控台实施调度和监控的综合实验系统，电气一次接线如图1所示。　　1.模拟发电

4、厂及其相关的自动调节单元　　模拟发电厂共有五个，每个发电厂是由同在一个轴上的三相同步发电机（SN=2.5kVA，VN=400V，nN=1500r.p.m）和直流电动机（PN=2.2kW，VN=220V）以及测速装置组成。操作系统是由输电线路单元、微机线路保护单元、微机调速单元、微机励磁调节单元、微机同期单元和仪表测量及短路故障模拟单元等组成。　　输电线路采用双回路远距离输电线路模型，每回线路分成两段，并设置中间开关站，使发电机与系统之间可构成四种不同联络阻抗。微机线路保护单元具有过流选相跳闸、自动重合闸

5、功能，有利于实验分析。微机调速单元具有测量发电机转速、测量电网频率、测量系统功角、手动模拟调节、手动数字调节、微机自动调速以及过速保护等功能，能最大限度地满足灵活多变的实验需要。微机励磁调节单元具有它励、自并励两种方式选择，控制方式有恒UF、恒IL、恒α、恒Q等四种。微机准同期控制单元能按恒定越前时间原理工作，可选择全自动准同期合闸、半自动准同期合闸等功能，可测定断路器的开关时间和测定合闸误差角等功能，可测定越前时间和越前角度，输出合闸出口电平信号，供实验录波之用。仪表测量和短路故障模拟单元

6、由各种测量表计及其切换开关、各种带灯操作按钮和各种类型的短路故障操作等部分组成。实验数据可以通过测量仪表和LED数码显示得出，同时可以通过数字存贮示波器观测到发电机电压、系统电压、励磁电压以及准同期时的脉动电压等电压波形，也可以观测各可控硅上的电压波形以及各种控制的脉冲波形，同时可观测到同步发电机短路时的电流、电压波形等。　　2.调度监控台　　综合实验系统有一台相当于实际电力系统调度通信中心的电力系统微机调度监控台，六条不同长短的输电线路和三组可改变功率大小的负荷等组成。整个一次系统构成一个可变的多机环

7、型电力网络，便于进行理论计算和实验分析。　　综合实验系统中的计算机监控系统是多目标、多参数、多功能的实时系统，为了使监控系统具有良好的开放性，采用了分层分布式系统配置。上位机和现地控制单元（LCU）之间采用RS-485通讯网络结构，并且通过通讯网络与各开关站的智能仪表、控制执行单元（PLC）相联，可通过局域网与远方调度通讯。监控管理上位机采用抗干扰性强的工业控制计算机，各电站的LCU采用具有监控功能的微机励磁系统对机组完成现地监控，各开关站的电量监测采用具有数据处理功能的智能仪表对线路、负荷完成现地监测

8、，并通过高可靠性的PLC对各开关进行监控和负荷调节，且具有过载报警功能。　　该监控台是一个开放式系统，能将多个模拟发电厂平台联接成一个大的电力系统，并配置微机监控系统实现电力系统综合自动化的遥测、遥信、遥控、遥调等功能，使它能够反映现代电能的生产、传输、分配和使用的全过程。　　三、典型实验方案及特色　　1.典型实验方案　由于综合实验系统运行灵活多样，下面介绍单机无穷大、多机无穷大和多机独立电力系统三种典型的实验运行方案。　　（1）单机无穷大