西南交通大学电力系统实验报告1

电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：1电力系统及其自动化实验(一)实验报告姓名：班级：班学号：实验时间：2016年3月15日1.实验内容：一、实验目的（1）了解铁路牵引供电系统与配电系统的特点，对西南交通大学—施耐德电气联合实验室系统的集中管理、保护与控制自动化、电能质量监测等进行操作与学习。（2）通过运行等比例缩小的牵引供电系统模型，了解牵引供电系统的结构及工作过程；（3）了解认识微电网及控制实验系统，培养在新能源领域的学术研究及知识理解能力；二、实验原理（1）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。1、牵引供电部分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。进线配备施耐德电气带通讯的断路器，同时根据需要配备施耐德电气ION7650与PM810电能质量监测装置，监测进线与牵引侧负荷的电能质量。2、配电部份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。电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：2电源由10kV经10kV/400V降压变压器降压后提供，降压后电源线路分为两部分，分别构成模拟配电所甲和配电所乙，每个配电所内加装施耐德电气电容补偿装置，补偿容量初步定为50kVA。甲所与乙所互为备用，分别馈出两路出线连接铁路一级负荷贯通线与综合负荷贯通线。模拟贯通线路由电感、电容以及电阻元件根据实际线路的参数搭建。同时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。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]通讯功能电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：3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。3、实验平台的监测、通信、管理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）牵引供电系统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，（3）微电网及控制实验系统1、概述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。微电网具备两种典型的运行模式：并网模式及孤岛模式。并网模式是指在正常情况下微电网与常规电网并网运行，当检测到电网故障或者电能质量不满足要求时，未电网将及时与电网断开而独立运行，转为孤岛模式运行。孤岛模式是只至同步发电机建立一个稳定的电压和频率并使之运行在允许范围内，其他子系统更随该电网运行。控制方式采用主从站控制实现其基本功能，为多代理控制技术奠定基础。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；电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：43)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2、系统功能描述及模块划分该系统由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。图1系统通讯示意图2.心得体会：在西南交通大学—施耐德电气联合实验室，通过参观以及老师的讲解和自己动手操作，我学习和了解了完整低压配电成套柜及常用低压配电产品的操作和使用，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。这加强了我的动手能力，也对整个铁路配电系统及其故障操作过程有了更深一步的了解。通过参观等比例缩小的整个牵引供电系统的模型，以及赵老师的讲解，我对牵引供电系统的组成部分都有所认识，也对其整个工作原理进行了学习。作为铁道电气化实验室的一名研究生，这次实验更加激发了我想去认真做好自己研究方向的信念。对于新能源的微电网控制系统的学习，让我了解到，所谓微网系统就是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。本次实验也更电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：5让我了解到了风电及光伏发电系统运行于控制的相关技术原理。在能源危机的今天，相信新能源微电网控制技术将有很大的应用空间。电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：6电力系统及其自动化实验(二)实验报告姓名：班级：班学号：实验时间：2016年3月29日1.实验内容：一、实验目的（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。二、实验原理GM-2000DAS分布式管理自动化系统结构可以分为：1、调度中心、2、信道3、被控端子系统电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：7远动系统的网络IP地采用：100.0.0.XX和101.0.0.XX定义两个网络的地址。（1）远动系统调度端组成系统标配：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（supervisorycontrolanddataacquisition）即监控与数据采集功能。（2）远动系统通道结构下图中显示了几种目前较为常见的SCADA系统的通信网络拓扑结构方式。电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：8调度端被控站被控站被控站调度端被控站被控站被控站调度端被控站被控站被控站调度端被控站被控站被控站被控站a)点对点结构b)环型结构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。在本课电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：9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。（3）RTU系统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：通过杨老师的讲解，我对远动监控模拟系统调度软件的功能及操作有所了解。杨老师还为我们介绍了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，并演示了远动监控调度软件，对被控站实施监控。通过自己动手上机操作，我对使用工业监控模拟系统的工作流程以及其可以实现的功能都有所了解。这次上机实验更是让我对遥控、遥信、遥测等远动功能有了深层次的理解。电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：10电力系统及其自动化实验(三)实验报告姓名：班级：班学号：实验时间：2016年4月26日1.实验内容：一、实验目的（1）绝缘电阻、泄漏电流的测量1、掌握获得直流高压的方法。2、通过对避雷器的试验，学习绝缘电阻和泄露电流的测量方法。（2）介质损耗角正切的测量1、学习使用预防性试验规程。2、了解QS-1西林电桥的结构及使用注意事项。3、掌握QS-l电桥正、反接线测量方法，比较测试结果。4、掌握测量时电场干扰的消除方法及其原理。5、掌握用摇表测绝缘的方法。6、了解高压试验时基本的安全技术、注意事项。7、给出试验结论。（3）工频高压演示实验1、掌握高压试验变压器的试验接线与操作方法。2、掌握高压试验变压器校正曲线的制定方法。3、掌握工频高压的几种测量方法：用测量球隙进行测量、用高压静电电压表进行测量和用工频分压器(电容式分压器)配合低压仪表进行测量。二、实验原理（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。电力系统及其自动化实验报告姓名：学号：11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