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船舶電站模擬實驗平臺概況

一、研究目標(biāo)
實驗臺能對海洋船舶、內(nèi)河船舶、軍事艦艇電站等獨立電站中常用的自動裝置、電站監(jiān)控、船舶電站自動控制、繼電保護等進行模擬實驗，可實現(xiàn)電站運行過程中的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電動機電壓、電流、發(fā)電機三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、發(fā)電機功角、勵磁電壓、勵磁電流的監(jiān)控及實時記錄。
通過搭建實驗平臺來模擬船舶電站，電站包括兩臺發(fā)電機組，可以實現(xiàn)單機帶負荷運行，兩臺發(fā)電機組通過并網(wǎng)形成獨立的小電網(wǎng)。兩臺發(fā)電機組應(yīng)能實現(xiàn)對實際發(fā)電機組的動態(tài)模擬。
二、實驗平臺概況
實驗平臺由兩套發(fā)電機組、機組控制柜、配電實驗臺（內(nèi)置可調(diào)阻抗負載）、故障與保護系統(tǒng)和監(jiān)控測量系統(tǒng)組成。兩臺發(fā)電機組可實現(xiàn)并網(wǎng)，形成獨立的模擬船舶電站，原理示意圖見圖1，其他廠家產(chǎn)品實物見圖2.

圖1 電站示意圖

三、擬進行的實驗
1）發(fā)電機特性實驗
（1）發(fā)電機的空載特性實驗；
（2）發(fā)電機的短路特性實驗；
（3）發(fā)電機的負載特性實驗；
2）單機帶負荷實驗
（1）投、切不同負荷的實驗；
（2）調(diào)速器調(diào)差特性實驗；
3）發(fā)電勵磁控制實驗
（1）控制方式及其相互切換實驗；
（2）發(fā)電機強勵實驗；
（3）調(diào)差特性實驗；
4）準(zhǔn)同期并車實驗
（1）手動準(zhǔn)同期并列實驗；
（2）自動準(zhǔn)同期并列實驗；
5）電力系統(tǒng)功率特性和功率極限實驗
6）電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性實驗
（1）短路類型對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響實驗；
（2）有無強勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性影響試驗；
（3）線路重合閘及其對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的實驗；
7）原動機調(diào)速器控制參數(shù)對機組運行穩(wěn)定性影響實驗
8）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)控制參數(shù)對機組運行穩(wěn)定性影響實驗
9）功率分配控制器控制參數(shù)對機組運行穩(wěn)定性影響實驗
10）系統(tǒng)低頻振蕩實驗
四、實驗平臺要求
1、發(fā)電機組
發(fā)電機組單機組功率2kW-15kW，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，采用電動機拖動三相交流同步發(fā)電機的型式，共兩套機組。發(fā)電機組應(yīng)根據(jù)相似理論設(shè)計，可實現(xiàn)實際發(fā)電機組的動態(tài)特性模擬，有較大的機電時間常數(shù)。機組單機運行及雙機并網(wǎng)運行時，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速振蕩。
機組基本運行功能包括：1）電動機調(diào)速器應(yīng)能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，轉(zhuǎn)速反饋方式為光電編碼器；2）原動機都配有調(diào)速裝置，發(fā)電機配有準(zhǔn)同期裝置，兩臺機組并列后有調(diào)頻調(diào)載裝置；3）每套控制裝置都有微機手動/自動，模擬手動三種控制方式供選擇，并且調(diào)速器、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)及調(diào)頻調(diào)載系統(tǒng)的運行控制參數(shù)可修改。
若原動機采用直流電動機，則應(yīng)保證調(diào)速器輸出的直流電壓波形平穩(wěn)。原動機調(diào)速器應(yīng)不對反饋、測試、監(jiān)控系統(tǒng)造成干擾。
2、配電柜
實現(xiàn)機組轉(zhuǎn)速，發(fā)電機端電壓、電流、電源頻率、有功功率、無功功率，功率因素等的實時監(jiān)控功能，可實現(xiàn)兩臺機組的手動及自動同期并車，并可實現(xiàn)兩臺機組的功率分配管理；帶有線路短路故障設(shè)置模塊：可以設(shè)置輸電線路的單相接地短路、相間短路、相間接地短路、三相短路等短路類型。
3、負載
可提供連續(xù)可調(diào)的三相阻抗負載，容量為雙機組總?cè)萘康?20%；
4、測試記錄量：
兩臺機組轉(zhuǎn)速n，直流電動機電樞電壓Ua、電樞電流Ia、勵磁電壓Udf、電流Idf；發(fā)電機端三相電壓U，三相電流I，發(fā)電機功率P，無功功率Q，功角δ，轉(zhuǎn)矩Te，勵磁電壓Uf，勵磁電流If等，要求這些量均轉(zhuǎn)換成±10V范圍內(nèi)電壓信號。
5、機組軸系：電動機和發(fā)電機中間連有一段中間軸，中間軸上裝有鋼質(zhì)圓盤及齒盤，中間軸具體方案由哈爾濱工程大學(xué)提供；
6、機座及減震裝置：機組底座采用高強度鋼板，表面平整度高，直流電動機與發(fā)電機和中間軸采用橡膠連軸器軟連接，為保護實驗人員安全，配有防護罩，底座裝設(shè)帶減震功能的支撐腳。
五、其他說明
1、應(yīng)提供全套的電動機及發(fā)電機的結(jié)構(gòu)尺寸圖紙、主要結(jié)構(gòu)件材料，電機電氣計算說明書；
2、上述關(guān)鍵測量量所有變送器輸出均需做成BNC公接頭；
3、調(diào)速器提供控制邏輯圖及關(guān)鍵參數(shù)，帶有詳細說明書；
4、勵磁控制系統(tǒng)電路圖及關(guān)鍵參數(shù)，帶有詳細說明書；
5、調(diào)頻調(diào)載自動控制裝置電路圖及關(guān)鍵參數(shù)，帶有詳細說明書；
6、實驗臺應(yīng)具有各項保護功能,總電源由三相總開關(guān)控制，設(shè)有三相帶燈熔斷器作為斷相指示，各種電源及各種儀表均有完善的保護功能。
7、實驗臺方案制定及生產(chǎn)過程中的問題雙方應(yīng)協(xié)商解決。

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