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