电力系统实训产品系列
FCPZK-2型电力系统监控实验平台
FCPZK-2型电力系统监控实验平台
一、产品特点
用户配置模式由1台“FCPZK-2型电力系统监控实验平台”和N(N≥2)台“FCPZD-2型电力系统综合自动化实验平台”可构成“N+1”电力系统，该系统的实验内容基本覆盖了电气工程及其相关专业本科生的专业课程，如“电力系统自动化”、“电力系统分析基础”、“电力稳暂态分析”等的教学内容，能结合生产实际应用和发展。
1.开放性：监控App是以力控网络版组态App为开发平台，用户可进行二次开发
2.共享性：用户可共享监控权，具体体现在以下方面
(1)同步显示各发电厂的运行状态
(2)同步显示各开关站的电量参数
(3)多机监视各断路器的位置，保护动作出口状态
(4)存储和打印电力网络的电量参数
(5)同步监视电力网络的潮流分布
(6)进行复杂电力系统的潮流计算
(7)保存历史数据，绘制历史曲线
(8)具有“四遥”功能
3.模型化：设置了多种典型网络结构，为潮流分析提供样例
4.专业化：以电力现场实际运行的系统模式为蓝本，结合教材，突出专业特点
二、技术性能
1.输入电源：三相四线380V±10% 50Hz
2.容 量：20kVA
3.面板尺寸：1900mm×800mm
4.台体尺寸：1900mm×800mm×1400mm
5.标准RS-485通讯接口；MODBUS通讯协议
6.仪表测量精度：电流/电压：±0.2%；有功：±0.5%；无功：±1%
三、基本配置
主要由计算机系统，实验操作台和模拟无穷大系统三大部分组成，与多台YTPZD-2型电力系统综合自动化实验平台配合共同完成实验项目。
1.实验操作台
由电源控制单元、输电线路单元、联络变压器和负荷单元、仪表测量和过流告警单元、微机装置单元、短路故障模拟单元以及与联络单元组成。
(1)电源控制单元
操作台的“操作面板”上有电力网接线图，操作按钮以及指示灯和智能电力监测仪。
(2)输电线路单元
实验平台绘制有一次线路结构图。清晰、明确使用方便。
(3)微机装置单元
实验台的总进线电缆接通市电，投入“操作电源”，左、右两侧的电源插座得电，工控机、显示器和打印机的电源接通。
(4)联络变压器和负荷单元
在实验台的右侧有一个完成分接头切换的凸轮开关和负荷切换开关，通过标识，根据实验需要选择合适的变比和负载。
(5)短路故障模拟单元
设有一个短路按钮，此按钮按下时，可在该线路上模拟发生三相短路故障，并且在实验台内部可设置对应的时间继电器，整定故障持续时间。
(6)联络单元
有五个19芯航空插座和8个RJ45网线接口组成。
2.无穷大系统
本实验平台采用20KVA自耦调压器模拟无穷大电源，它相对5台发电机组，能保证内阻抗为零，无穷大系统侧母线的电压和频率保持恒定。
3.监控系统
多机电力网综合试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，并考虑实验系统的具体情况，采用了分层分布式系统配置。
1）硬件结构系统：各电站的LCU采用具有监控功能的微机励磁系统和微机调速系统对机组完成现场监控，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、负荷完成现场监测，且具有线路过流报警指示功能，通过高可靠性的PLC对各开关进行监控和负荷调节。本实验平台内的西门子S7－200PLC作为下位机控制单元。
2）通信系统：上位机和现场控制单元（LCU）之间采用RS-485总线型通讯网络结构，并且通过通讯网络与各开关站的智能仪表、控制实行单元（PLC）相联，可通过局域网与远方调度通讯。
3）上位机App系统：本实验平台结合电力调度运行实际运行管理App，采用组态App设计，界面丰富，功能完整。客户在使用时，可参考力控用户手册，进行二次开发。
四、实验项目
1.原动机的起动与运转
(1)调速装置操作原理实验
(2)调速装置及原动机控制运转
2.发电机机电特性实验
(1)发电机的空载特性曲线测试
(2)发电机的短路特性曲线测试
(3)发电机外特性及调整特性实验
(4)发电机零功率因数负载特性实验
3.同步发电机励磁控制实验
(1)微机励磁装置基本操作实验
(2)不同α角（控制角）励磁电压波形观测实验
(3)同步发电机起励实验
(4)控制方式及其相互切换实验
(5)逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁实验
(6)伏赫限制实验
(7)欠励限制实验
(8)同步发电机强励实验
(9)调差特性实验
(10)过励限制实验
4.准同期并列运行
(1)微机准同期装置基本操作实验
(2)自动准同期条件测试
(3)线性整步电压形成（相敏环节）测试
(4)导前时间整定及测量方法
(5)压差、频差和相差闭锁与整定
(6)手动准同期并网实验
(7)半自动准同期并网实验
(8)自动准同期并网实验
5.单机----无穷大系统稳定运行方式实验
(1)单回路稳态对称运行实验
(2)双回路和单回路的稳态对称运行比较实验
(3)单回路稳态非全相运行实验
6.单机带负荷实验
(1)独立系统的特性实验
(2)投、切不同负荷的实验
(3)甩负荷实验
7.电力系统功率特性（功角）和功率极限（静态稳定性）实验
(1)无调节励磁时，功率特性和功率极限的测定
(2)手动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定
(3)微机自并励时，功率特性和功率极限的测定
(4)微机他励时，功率特性和功率极限的测定
(5)单回路、双回路输送功率与功角关系实验
(6)提高电力系统静态稳定性实验
8.电力系统暂态稳定性实验
(1)短路类型对电力系统暂态稳定性的影响实验
(2)故障切除时间对暂态稳定的影响实验
(3)有无强励磁对暂态稳定性影响试验
(4)线路重合闸及其对系统暂态稳定性影响的实验
(5)同步发电机异步运行和再同步实验
(6)提高电力系统暂态稳定性的措施
9.电力系统运行实验
(1)发电机启动和调整实验
(2)电力系统运行方式实验
(3)电力系统负荷调整实验
10.电力系统分析实验
(1)电力系统潮流计算分析实验
(2)电力系统故障计算分析实验
(3)切机、切负荷等稳定实验
11.电力系统调度自动化实验
(1)电力系统实时监控
(2)电力网的电压和功率分布实验
(3)电力系统有功功率调整实验
(4)电力系统无功功率调整实验
(5)电网运行方式变化
(6)电力系统调度运行实验
(7)遥控、遥测、遥信、遥调四遥实验
用户配置模式由1台“FCPZK-2型电力系统监控实验平台”和N(N≥2)台“FCPZD-2型电力系统综合自动化实验平台”可构成“N+1”电力系统，该系统的实验内容基本覆盖了电气工程及其相关专业本科生的专业课程，如“电力系统自动化”、“电力系统分析基础”、“电力稳暂态分析”等的教学内容，能结合生产实际应用和发展。
1.开放性：监控App是以力控网络版组态App为开发平台，用户可进行二次开发
2.共享性：用户可共享监控权，具体体现在以下方面
(1)同步显示各发电厂的运行状态
(2)同步显示各开关站的电量参数
(3)多机监视各断路器的位置，保护动作出口状态
(4)存储和打印电力网络的电量参数
(5)同步监视电力网络的潮流分布
(6)进行复杂电力系统的潮流计算
(7)保存历史数据，绘制历史曲线
(8)具有“四遥”功能
3.模型化：设置了多种典型网络结构，为潮流分析提供样例
4.专业化：以电力现场实际运行的系统模式为蓝本，结合教材，突出专业特点
二、技术性能
1.输入电源：三相四线380V±10% 50Hz
2.容 量：20kVA
3.面板尺寸：1900mm×800mm
4.台体尺寸：1900mm×800mm×1400mm
5.标准RS-485通讯接口；MODBUS通讯协议
6.仪表测量精度：电流/电压：±0.2%；有功：±0.5%；无功：±1%
三、基本配置
主要由计算机系统，实验操作台和模拟无穷大系统三大部分组成，与多台YTPZD-2型电力系统综合自动化实验平台配合共同完成实验项目。
1.实验操作台
由电源控制单元、输电线路单元、联络变压器和负荷单元、仪表测量和过流告警单元、微机装置单元、短路故障模拟单元以及与联络单元组成。
(1)电源控制单元
操作台的“操作面板”上有电力网接线图，操作按钮以及指示灯和智能电力监测仪。
(2)输电线路单元
实验平台绘制有一次线路结构图。清晰、明确使用方便。
(3)微机装置单元
实验台的总进线电缆接通市电，投入“操作电源”，左、右两侧的电源插座得电，工控机、显示器和打印机的电源接通。
(4)联络变压器和负荷单元
在实验台的右侧有一个完成分接头切换的凸轮开关和负荷切换开关，通过标识，根据实验需要选择合适的变比和负载。
(5)短路故障模拟单元
设有一个短路按钮，此按钮按下时，可在该线路上模拟发生三相短路故障，并且在实验台内部可设置对应的时间继电器，整定故障持续时间。
(6)联络单元
有五个19芯航空插座和8个RJ45网线接口组成。
2.无穷大系统
本实验平台采用20KVA自耦调压器模拟无穷大电源，它相对5台发电机组，能保证内阻抗为零，无穷大系统侧母线的电压和频率保持恒定。
3.监控系统
多机电力网综合试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，并考虑实验系统的具体情况，采用了分层分布式系统配置。
1）硬件结构系统：各电站的LCU采用具有监控功能的微机励磁系统和微机调速系统对机组完成现场监控，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、负荷完成现场监测，且具有线路过流报警指示功能，通过高可靠性的PLC对各开关进行监控和负荷调节。本实验平台内的西门子S7－200PLC作为下位机控制单元。
2）通信系统：上位机和现场控制单元（LCU）之间采用RS-485总线型通讯网络结构，并且通过通讯网络与各开关站的智能仪表、控制实行单元（PLC）相联，可通过局域网与远方调度通讯。
3）上位机App系统：本实验平台结合电力调度运行实际运行管理App，采用组态App设计，界面丰富，功能完整。客户在使用时，可参考力控用户手册，进行二次开发。
四、实验项目
1.原动机的起动与运转
(1)调速装置操作原理实验
(2)调速装置及原动机控制运转
2.发电机机电特性实验
(1)发电机的空载特性曲线测试
(2)发电机的短路特性曲线测试
(3)发电机外特性及调整特性实验
(4)发电机零功率因数负载特性实验
3.同步发电机励磁控制实验
(1)微机励磁装置基本操作实验
(2)不同α角（控制角）励磁电压波形观测实验
(3)同步发电机起励实验
(4)控制方式及其相互切换实验
(5)逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁实验
(6)伏赫限制实验
(7)欠励限制实验
(8)同步发电机强励实验
(9)调差特性实验
(10)过励限制实验
4.准同期并列运行
(1)微机准同期装置基本操作实验
(2)自动准同期条件测试
(3)线性整步电压形成（相敏环节）测试
(4)导前时间整定及测量方法
(5)压差、频差和相差闭锁与整定
(6)手动准同期并网实验
(7)半自动准同期并网实验
(8)自动准同期并网实验
5.单机----无穷大系统稳定运行方式实验
(1)单回路稳态对称运行实验
(2)双回路和单回路的稳态对称运行比较实验
(3)单回路稳态非全相运行实验
6.单机带负荷实验
(1)独立系统的特性实验
(2)投、切不同负荷的实验
(3)甩负荷实验
7.电力系统功率特性（功角）和功率极限（静态稳定性）实验
(1)无调节励磁时，功率特性和功率极限的测定
(2)手动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定
(3)微机自并励时，功率特性和功率极限的测定
(4)微机他励时，功率特性和功率极限的测定
(5)单回路、双回路输送功率与功角关系实验
(6)提高电力系统静态稳定性实验
8.电力系统暂态稳定性实验
(1)短路类型对电力系统暂态稳定性的影响实验
(2)故障切除时间对暂态稳定的影响实验
(3)有无强励磁对暂态稳定性影响试验
(4)线路重合闸及其对系统暂态稳定性影响的实验
(5)同步发电机异步运行和再同步实验
(6)提高电力系统暂态稳定性的措施
9.电力系统运行实验
(1)发电机启动和调整实验
(2)电力系统运行方式实验
(3)电力系统负荷调整实验
10.电力系统分析实验
(1)电力系统潮流计算分析实验
(2)电力系统故障计算分析实验
(3)切机、切负荷等稳定实验
11.电力系统调度自动化实验
(1)电力系统实时监控
(2)电力网的电压和功率分布实验
(3)电力系统有功功率调整实验
(4)电力系统无功功率调整实验
(5)电网运行方式变化
(6)电力系统调度运行实验
(7)遥控、遥测、遥信、遥调四遥实验