Описание лабораторной установки

Лабораторный стенд «Автоматизация электроэнергетических систем», стендовое компьютерное исполнение (АЭС-СК) представляет собой физическую трехфазную модель электроэнергетической системы, снабженную виртуальными устройствами релейной защиты и автоматики (РЗА) и содержащую модели линий электропередач, силовых трансформаторов, трехполюсных выключателей, трехфазной сети, активных нагрузок, программные и/или аппаратные средства измерения токов и напряжений. Устройства РЗА реализованы на ПК в виде виртуальных свободно программируемых контроллеров, получающих сигналы измерений и формирующих управляющие воздействия через плату ввода-вывода.

Стенд позволяет изучить принципы действия и настройки устройств релейной защиты и автоматики, моделировать работу и создавать алгоритмы микропроцессорных устройств автоматического управления и защиты [6].

Лабораторный стенд «Модель электрической системы с узлом комплексной нагрузки», стендовое компьютерное исполнение (МЭСКН-СК) представляет собой физическую трехфазную модель электроэнергетической системы, снабженную виртуальными устройствами релейной защиты и автоматики (РЗА) и содержащую модели линий электропередач, силовых трансформаторов, синхронного генератора, активной, индуктивной, емкостной, выпрямительной, осветительной и двигательной нагрузки, выключателей, трехфазной сети, линейного реактора и устройства продольной емкостной компенсации. Устройства РЗА реализованы на ПК в виде виртуальных свободно программируемых контроллеров, получающих сигналы измерений и формирующих управляющие воздействия через плату ввода-вывода [7].

Оба стенда позволяют исследовать электромагнитные и электромеханические переходные процессы в электроэнергетической системе, режимы работы линий электропередач с односторонним и двухсторонним питанием, исследовать факторы, влияющие на потери электрической энергии в распределительных сетях, изучить способы регулирования напряжения путем продольной или поперечной емкостной компенсации, регулирования напряжения и перетоков реактивной мощности, экспериментально определить основные показатели качества электроэнергии, исследовать характеристики электрических нагрузок различного типа, изучить принципы действия и настройки устройств релейной защиты и автоматики, моделировать работу и создавать алгоритмы микропроцессорных устройств автоматического управления и защиты.

Практически все модули, входящие в состав стенда, имеют трехфазное исполнение. Некоторые из них позволяют регулировать значения отдельных параметров, или управлять их работой. Изображение схем в трехфазном варианте с полным изображением внешнего вида каждого модуля и одновременном использовании более 10 различных модулей приводит к «не читаемости» схемы. По этой причине, большинство схем, приведенных в рекомендациях по выполнению лабораторных работ, изображены в общепринятом виде в однофазном исполнении. Однако, разделение на модули сохраняется (каждый модуль выделен пунктирным прямоугольником).

Модули, поддерживающие режим автоматического управления от персонального компьютера содержат в обозначении знак стрелки, при этом, подразумевается аналоговое и (или) дискретное управление понескольким сигнальным проводам. В схемах работ, не использующих автоматическое (дистанционное) управление, знак стрелки может не указываться.

Стенд включает в себя следующие модули:

1 Модуль трехфазной сети. Содержит источник трехфазного напряжения 380В и управляемый трехфазный выключатель.

Рисунок 2.1 – Обозначение модуля трехфазной сети

2 Модуль выключателя. Содержит управляемый трехфазный выключатель. Если автоматическое управление (от персонального компьютера) не задействовано, стрелка дистанционного управления может быть на указана.

Рисунок 2.2 – Обозначение модуля выключателя

3 Модуль линии электропередач. Содержит трехфазную модель линии электропередач с изменяемой величиной ее продольной активной, продольной индуктивной и поперечной емкостной составляющих. При этом, емкостная составляющая может быть отключена.

Рисунок 2.3 – Обозначение модуля линий электропередач

4 Модуль однофазных трансформаторов. Содержит 3 однофазных трансформатора с первичной обмоткой на 380В и вторичной обмоткой на 220В (с отпайкой на 127В). На схемах лабораторных испытаний модуль обозначается как трехфазный, с указанием схем соединения обмоток и величины линейного напряжения на каждой стороне трансформатора.

Рисунок 2.4 – Обозначение модуля однофазных трансформаторов

Приведенное обозначение соответствует следующей схеме соединения обмоток:

Рисунок 2.5 – Схема соединения обмоток

Здесь указанны напряжения, соответствующие номинальным напряжениям отпаек силовых трансформаторов. При работе стенда, реальные напряжения могут быть и ниже. Ниже показаны варианты соединения обмоток трансформаторов, обеспечивающие получение различных коэффициентов трансформации:

Рисунок 2.6 – Варианты соединения обмоток трансформаторов

5 Модуль ввода-вывода. Содержит 3 датчика тока, 3 датчика напряжения, разъемы аналогового (XS1..XS2) и дискретного управления (XS3..XS8).

Рисунок 2.7 – Обозначение модуля ввода-вывода

Датчики тока и датчики напряжения входят в состав модуля, но для повышения наглядности схем, изображаются непосредственно в цепях измерения.

6Активная нагрузка. Содержит 3 регулируемых активных сопротивления.

Рисунок 2.8 – Обозначение модуля активной нагрузки

7Модуль питания стенда. Автомат подачи питания на все модули стенда. На схемах лабораторных испытаний не обозначен.