專利名稱：一種人力發(fā)電機(jī)組及基于人力發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電工技術(shù)領(lǐng)域，特別是電工技術(shù)培訓(xùn)的實驗裝置，具體的 講是一種人力發(fā)電才幾組及基于人力發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)是電氣工程學(xué)科科研、教學(xué)和培訓(xùn)單位不可缺少的重要實驗 平臺。它應(yīng)該能夠模擬電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)、輸送和消費過程，也能反映電力 系統(tǒng)的啟動、運行、故陣和恢復(fù)等過程，符合目前電力系統(tǒng)高度自動化、信息 化、數(shù)字化的特點，實現(xiàn)電力生產(chǎn)過程檢測、監(jiān)視、控制、保護(hù)、調(diào)度自動化， 對學(xué)員進(jìn)行綜合培訓(xùn)，成為電氣工程學(xué)科提升教學(xué)水平，促進(jìn)素質(zhì)教育的綜合實 驗平臺。
目前國內(nèi)外比較典型的單機(jī)無窮大電網(wǎng)實驗平臺的發(fā)電機(jī)組由10kW以上的 直流電動機(jī)和10kW以上的交流同步發(fā)電機(jī)同軸連接構(gòu)成，輸出的電力送入電力 系統(tǒng)的400V巿電電網(wǎng)(以下也稱為無窮大系統(tǒng))或自設(shè)負(fù)荷的孤島電力系統(tǒng)(這 里指不與市電電網(wǎng)連接)；控制部分主要包括直流電動機(jī)動力單元、調(diào)速單元、 發(fā)電機(jī)保護(hù)單元、勵磁調(diào)節(jié)單元和發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制裝置等。發(fā)電機(jī)組可以通過 負(fù)載系統(tǒng)組成獨立的發(fā)電機(jī)一400V孤島電網(wǎng)，也可以由發(fā)電機(jī)組與市電系統(tǒng) 400V電源構(gòu)成單機(jī)無窮大電網(wǎng)或多機(jī)電網(wǎng)。發(fā)電機(jī)組的控制和運行可以單獨由 常規(guī)控制手動完成，也可以由計算機(jī)控制的功能模塊或開關(guān)自動完成。如圖l所 示，現(xiàn)有技術(shù)的功能如下
(1) 調(diào)速控制單元， 一般由全控型三相智能可控硅整流模塊(或PWM模塊)、 頻率變送器和單片機(jī)控制系統(tǒng)組成，實現(xiàn)機(jī)組自動啟動、頻率調(diào)整、同步發(fā)電機(jī) 自動增減負(fù)荷、自動開/停^^等功能。
(2) 發(fā)電機(jī)單元，將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能。
(3) 發(fā)電機(jī)保護(hù)單元，采用微機(jī)型或模擬器件的保護(hù)單元實現(xiàn)電流電壓等 保護(hù)。
(4) 發(fā)電機(jī)勵磁和并網(wǎng)控制裝置，包括起勵建壓和自動勵磁調(diào)節(jié)以及同步 發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)和退出電網(wǎng)等運行方式的搡作。
(5) 電網(wǎng)自動裝置，具有線膝微機(jī)型電流、電壓保護(hù)和自動合閘等功能。
(6) 系統(tǒng)400V電網(wǎng)或自設(shè)負(fù)荷孤島電力系統(tǒng)。
典型的多機(jī)電網(wǎng)實驗平臺的基本功能與單機(jī)系統(tǒng)基本相似，只是發(fā)電機(jī)的 臺數(shù)多一些，強(qiáng)電網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜。但由于成本太高， 一般實驗室均為單機(jī)無窮大 電網(wǎng)實-驗平臺.
上述試驗平臺的缺點是
(1) 所需實驗設(shè)備容量大，導(dǎo)致實驗室投資過大，并且占地面積多；
(2) 電壓等級高，學(xué)員操作安全性差；
(3 )由于成本高， 一般建立單機(jī)系統(tǒng)，只能開設(shè)有限的實驗內(nèi)容；
(4) 由于設(shè)備貴重，考慮到安全等問題， 一般由實驗人員操作，而學(xué)員親 自動手操作的機(jī)會很少；
(5) 發(fā)電機(jī)組運行方式單一，只能以發(fā)電方式運行，不能以電動方式運行；
(6) 設(shè)備容量大，在運行中消耗大量的電能；
(7 )學(xué)員無法通過實驗設(shè)備親身體驗電能現(xiàn)象的量的概念，例如電功率等。 另外，由于計算機(jī)飛速發(fā)展， 一些科研單位開發(fā)了數(shù)字仿真電力系統(tǒng)，用 數(shù)學(xué)模型虛擬電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，讓學(xué)員在計算機(jī)上進(jìn)行仿真模擬操作，這對于學(xué) 員來說也能起到一定程度的教學(xué)作用。例如，中國專利申請200310112652.6公 開了一種地區(qū)電網(wǎng)三級聯(lián)合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，利用計算機(jī)仿真進(jìn)行電網(wǎng)培訓(xùn)。但 逸樣的仿真系統(tǒng)不是實際物理電力系統(tǒng)，缺乏現(xiàn)場真實感和氛圍，與真實電力 系統(tǒng)相比，搡作能力訓(xùn)練效果并不十分理想。
人的體力作為一種能源也可以用來發(fā)電，例如中國實用新型專利 9"44873.6公開了一種可發(fā)電腳踏健身器。當(dāng)人做健身運動時，由健身器材運 動驅(qū)動發(fā)電機(jī)可產(chǎn)生電能，在健身的同時回收了浪費掉的能量，具有積極的作\用。盡管發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率很低，但仍有人建議，推廣人力發(fā)電。可以說，從 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的角度出發(fā)，單純用人的體力發(fā)電是得不償失的，沒有實 際意義。而且，在現(xiàn)代化社會里，單純用人的體力發(fā)電的生產(chǎn)方式也過于原始， 積極利用人的體力做功的一個重要方面是應(yīng)該盡量利用其智力和體力的結(jié)合， 尤其是智力。由此看來，如果能將人的體力所發(fā)電力并入電網(wǎng)，利用其開發(fā)智 力，還能克服直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動發(fā)電機(jī)的弊病，這樣，在實驗平臺中，學(xué) 員充當(dāng)人力發(fā)電機(jī)組中的"動力源"和"調(diào)速器"角色，直接參與實驗系統(tǒng)運 行，學(xué)員通過實驗設(shè)備親身體驗電能現(xiàn)象的量的概念，例如，人的力量與電功 率等之間的關(guān)系，這對學(xué)生正確理解電力系統(tǒng)現(xiàn)象和快速增加電力知識是有很 大益處的。
目前，人力發(fā)電系統(tǒng)主要由健身器材、發(fā)電機(jī)、整流器、蓄電池、逆變器 等構(gòu)成，由于其輸出功率太小且為單相電源，由于不具有并網(wǎng)控制裝置，還沒 有并網(wǎng)型的人力發(fā)電機(jī)組能將其所發(fā)電力送入電網(wǎng)，因此，目前已有健身車發(fā) 電裝置無法并入電網(wǎng)。

實用新型內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中電網(wǎng)實驗平臺的缺點和不足，本實用新型提供一種人
力發(fā)電機(jī)組;sj^于人力發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)，將人力發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)發(fā) 電，用于建立具有學(xué)員能靈活操作的環(huán)保節(jié)能型電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)。
本實用新型的技術(shù)方案為 一種人力發(fā)電機(jī)組，所述的人力發(fā)電機(jī)組包括 人力驅(qū)動和速度調(diào)節(jié)單元，用于輸出動能，并對運動速度進(jìn)行調(diào)節(jié)；三相發(fā)電 機(jī)，用于將動能轉(zhuǎn)化為電能；三相發(fā)電機(jī)保護(hù)單元，用于對三相發(fā)電機(jī)進(jìn)行保 護(hù)；三相發(fā)電才幾勵^茲調(diào)節(jié)單元，用于對三相發(fā)電機(jī)勵;茲進(jìn)行調(diào)節(jié)；三相發(fā)電機(jī) 并網(wǎng)控制裝置，用于三相發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)操作。
本實用新型還提供一種電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多臺人力發(fā)電機(jī)組、 電力網(wǎng)絡(luò)、多個負(fù)荷、通信網(wǎng)絡(luò)以及計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；所述的多臺人力發(fā)電機(jī) 組分別與所述的電力網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，所述的負(fù)荷也分別與所述的電力網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)相連 接；所述的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述的多臺人力發(fā)電機(jī)組及多個負(fù) 荷相連接；其中，人力發(fā)電機(jī)組，用于發(fā)電、速度調(diào)節(jié)并向所述的電力網(wǎng)絡(luò)輸 送電能；負(fù)荷，用于接收所述電力網(wǎng)絡(luò)輸送的電能而運行；所述的計算機(jī)監(jiān)控 系統(tǒng)，用于設(shè)罝電網(wǎng)培訓(xùn)項目，并控制和監(jiān)視所述多臺人力發(fā)電機(jī)組及多個負(fù) 荷裝置的運行。
本實用新型以人力發(fā)電機(jī)組為核心，由多臺人力發(fā)電機(jī)組、開關(guān)、輸電線 路、用戶負(fù)荷、變壓器:、繼電保護(hù)及綜合自動化裝置等設(shè)備靈活組成，可設(shè)計 和開展各種各樣的實驗項目。本實用新型能夠反映多機(jī)電力系統(tǒng)中電能生產(chǎn)、 輸送、消費的全過程，符合目前電力系統(tǒng)高度自動化、信息化、數(shù)字化的特點， 實現(xiàn)了電力生產(chǎn)過程檢測、監(jiān)視、控制、保護(hù)、調(diào)度自動化。
本實用新型真正"以人為本"，可以進(jìn)行發(fā)電廠、電網(wǎng)運行和控制的實驗， 能給教學(xué)提供一個綜合的真正的電力物理實驗系統(tǒng)，其實驗內(nèi)容覆蓋了電氣工 程專業(yè)的絕大部分專業(yè)實驗，滿足學(xué)員的教學(xué)和科研工作，成為電氣工程學(xué)科 提升教學(xué)水平、培養(yǎng)學(xué)員實際動手能力和創(chuàng)新能力、促進(jìn)素質(zhì)教育的綜合實驗 平臺。通過4吏用本實用新型，學(xué)員能自己設(shè)計實驗項目，在多機(jī)電力系統(tǒng)教學(xué) 實驗平臺上，進(jìn)行電力系統(tǒng)的基本操作技能訓(xùn)練。使得能在電力系統(tǒng)實際環(huán)境 下，培養(yǎng)學(xué)員的實驗動手能力、分析能力、科學(xué)研究能力，通過學(xué)員親自搡作設(shè) 備，親身體驗電功率的大小和人的力量的對比，從而對電力系統(tǒng)的實際運行有 更深入的認(rèn)識和理解，本實用新型利用人的體力運動驅(qū)動同步大飛輪，同步大 飛輪通過同步傳送帶帶動同步小飛輪，同步小飛輪與變速同步輪同軸，從而通 過同步傳送帶帶動發(fā)電機(jī)發(fā)出工頻電力，這樣可用人力驅(qū)動和速度調(diào)節(jié)單元代 替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電動機(jī)及其調(diào)速器單元，直接驅(qū)動和控制發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電能并將 其送入電網(wǎng)，進(jìn)而構(gòu)成環(huán)保、節(jié)能型的基于人力發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)。

圖l是現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機(jī)組單機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2是本實用新型的人力同步發(fā)電機(jī)組單機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3是本實用新型具體實施方式
的人力發(fā)電機(jī)組示意圖4是多機(jī)電力系統(tǒng)教學(xué)實驗平臺結(jié)構(gòu)框圖； 圖5是交流同步人力發(fā)電機(jī)組單機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖6是交流低速人力發(fā)電機(jī)組單機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖7是直流人力發(fā)電機(jī)組單機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖8是計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)框圖； 圖9是本實用新型具體實施方式
通信網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖IO是本實用新型具體實施方式
的多機(jī)電力系統(tǒng)潮流實驗電路原理圖； 圖11是本實用新型具體實施方式
的多機(jī)電力網(wǎng)絡(luò)運行實'險原理圖； 圖12是本實用新型具體實施方式
的并網(wǎng)控制裝置原理圖。
具體實施方式

以下參照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。本實用新型利用人的體力 運動驅(qū)動人力發(fā)電機(jī)組代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電動機(jī)及其調(diào)速器單元，驅(qū)動和控制發(fā) 電機(jī)，產(chǎn)生電能并將其送入電網(wǎng)，進(jìn)而構(gòu)成環(huán)保、節(jié)能型的基于人力發(fā)4機(jī)組 的電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)。
如圖2所示，本實用新型系統(tǒng)包括
(1) 人力驅(qū)動和速度調(diào)節(jié)裝置，人力驅(qū)動和調(diào)速控制單元通過將人力轉(zhuǎn)換 成轉(zhuǎn)子動能實現(xiàn)機(jī)組自動啟動、頻率調(diào)整、同步發(fā)電機(jī)自動增減負(fù)荷、自動開、 停機(jī)等功能。
(2) 動能輸出車，將人力變成運動的動能。
(3) 發(fā)電機(jī)單元，將人運動的能量轉(zhuǎn)換成電能。
(4) 發(fā)電機(jī)保護(hù)單元，采用微機(jī)保護(hù)單元實現(xiàn)電流保護(hù)，也可單獨實現(xiàn)繼電 器特性調(diào)整及模擬動作行為實驗。
(5) 發(fā)電機(jī)勵磁和并網(wǎng)控制裝置，包括起勵建壓和自動勵磁調(diào)節(jié)以及同步 發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)和退出電網(wǎng)運行的操作。
(6) 電網(wǎng)自動裝置，有線路微機(jī)型電流、電壓保護(hù)和自動合閘功能。
(7) 負(fù)荷，無窮大系統(tǒng)400V電網(wǎng)或自設(shè)負(fù)荷的孤島電力系統(tǒng)。
如圖3所示，本實用新型系統(tǒng)的人力驅(qū)動和速度調(diào)節(jié)單元的各部分包括
地面l、系統(tǒng)地面支架2、腳i^"板3、同步傳送帶4、同步大飛輪5、固架6、座 位7、儲能飛輪8、手把柄9、同步小飛輪軸IO、制動瓦片11、制動^立桿12、 制動調(diào)節(jié)柄13、同步大飛輪軸14、同步小飛輪15、變速同步輪16、發(fā)電機(jī)17、 發(fā)電機(jī)軸18、發(fā)電機(jī)軸同步輪19、發(fā)電機(jī)接線盒20以及同步傳送帶21。
同步速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由同步大飛輪5、同步傳送帶4、同步小飛輪15、變 速同步輪16、同步傳送帶21和發(fā)電機(jī)軸同步輪19等組成，當(dāng)人體用力以一定 的速度蹬腳踏板3時，設(shè)計同步輪和同步傳送帶的合適齒數(shù)使得發(fā)電機(jī)能以同 步速度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生同步頻率的電力，通過發(fā)電機(jī)接線盒20引出，經(jīng)過變壓 器送往電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)或孤島系統(tǒng)。
儲能飛輪8的作用可以存儲機(jī)械能，使運動的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，當(dāng)作為發(fā)電機(jī) 時，由人力進(jìn)行儲能；當(dāng)作為電動機(jī)時，由電力系統(tǒng)對其進(jìn)行儲能。
制動系統(tǒng)由制動瓦片11、制動拉桿12和制動調(diào)節(jié)柄13構(gòu)成，根據(jù)系統(tǒng)運 行需要可進(jìn)行制動調(diào)節(jié)。
通過設(shè)計同步大飛輪5、同步小飛輪15、變速同步輪16、發(fā)電機(jī)軸同步輪 19、同步傳送帶4、同步傳送帶21的齒數(shù)和對應(yīng)的半徑(具體數(shù)據(jù)不是唯一的， 所以這里沒有給出)，使得一般人在正常用力發(fā)電時，使得發(fā)電機(jī)能達(dá)到3000 轉(zhuǎn)，從而能發(fā)出工頻電力。
如圖8所示，計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用計算機(jī)來實現(xiàn)，系統(tǒng)規(guī)模是按照實施例 圖lli殳計的，計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)。該分層分布式結(jié)構(gòu)應(yīng)用工 業(yè)現(xiàn)場總線通信技術(shù)，集測量、保護(hù)、控制、通訊、管理于一體，可以實現(xiàn)人力發(fā) 電機(jī)組綜合自動化管理。監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成
(1)當(dāng)?shù)貙?，?dāng)?shù)貙又饕蓽y量、保護(hù)、控制、并網(wǎng)、勵磁等功能模塊構(gòu)成, 可通過標(biāo)準(zhǔn)的CAN工業(yè)現(xiàn)場總線(或其它工業(yè)現(xiàn)場總線)通訊接口將信息傳遞 給集中控制管理層。其功能主要包括對人力發(fā)電機(jī)組運行的數(shù)據(jù)一開關(guān)量和模 擬量的采集；發(fā)電機(jī)組的開機(jī)和停機(jī)控制；人力發(fā)電機(jī)組調(diào)速的控制；人力發(fā) 電機(jī)組勵磁的控制和調(diào)節(jié)；人力發(fā)電機(jī)組運行實時數(shù)據(jù)的建立；人力發(fā)電機(jī)組 故障判別和拫警；通過集中控制管理層與以太網(wǎng)聯(lián)接，可以將當(dāng)?shù)貙硬杉降?br> 信息存儲到服務(wù)器的后臺數(shù)據(jù)庫中。
(2) 集中控制管理層，各人力發(fā)電機(jī)組的集中控制管理層通過工業(yè)現(xiàn)場總線 將當(dāng)?shù)貙拥目刂婆c測量裝置信息進(jìn)行收集，將之發(fā)送給調(diào)度通信系統(tǒng)總控室的 上位才幾,實現(xiàn)機(jī)組信息的上傳、遠(yuǎn)程控制及裝置整定值等功能。
(3) 總控管理層，它的任務(wù)是將存儲在后臺數(shù)據(jù)庫的信息在以太網(wǎng)上發(fā)廣播， 包括值班站的所有PC機(jī)都能收到，為人力發(fā)電機(jī)組自成系統(tǒng)運行提供信息。還 可以通過TCPPIP協(xié)議為網(wǎng)絡(luò)提供WEB服務(wù)，可以實現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上監(jiān)視基于人 力發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)運行情況。
計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有軟件管理系統(tǒng)，監(jiān)控管理采用分層分布式結(jié)構(gòu)。上位 機(jī)和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控制單元之間采用CAN總線(或其它工業(yè)總線)通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并通 過通訊網(wǎng)絡(luò)與各發(fā)電機(jī)組和開關(guān)站的相應(yīng)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控制單元相聯(lián),可通過局域網(wǎng)與 遠(yuǎn)方調(diào)度通訊.監(jiān)控管理系統(tǒng)上位機(jī)采用抗干擾性強(qiáng)的工業(yè)控制計算機(jī)，各發(fā)電 機(jī)組的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控制單元采用具有監(jiān)控功能的微機(jī)勵磁系統(tǒng)對發(fā)電機(jī)機(jī)組完成當(dāng) 地監(jiān)控，各開關(guān)站的電量監(jiān)測采用具有數(shù)據(jù)處理功能的智能儀表對線路、負(fù)荷完 成當(dāng)?shù)乇O(jiān)測，并通過高可靠性的PLC對各開關(guān)進(jìn)行監(jiān)控和負(fù)荷調(diào)節(jié),且具有過栽 報警功能，實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化的"四遙，，等功能，即
A遙測測量每臺發(fā)電機(jī)頻率、發(fā)電機(jī)定子電流、電壓、有功功率、無功 功率、發(fā)電機(jī)勵磁電流、發(fā)電機(jī)勵磁電壓以及每條輸電線路和負(fù)荷的3相電流、 相/線電壓、零序電流/電壓、有功/無功/視在功率、功率因數(shù)、頻率等電量。
B遙信狀態(tài)信號監(jiān)測有發(fā)電機(jī)的勵磁開關(guān)狀態(tài)、發(fā)電機(jī)同期開關(guān)狀態(tài)、 輸電線路開關(guān)狀態(tài)、聯(lián)絡(luò)變壓器開關(guān)狀態(tài)、負(fù)荷開關(guān)狀態(tài)。
C遙控控制輸電線路開關(guān)的跳、合閘，聯(lián)絡(luò)開關(guān)的跳、合閘,負(fù)荷開關(guān)的跳、 合閘以及切才幾、切負(fù)荷控制。
D遙調(diào)未并網(wǎng)前調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓，并網(wǎng)以后調(diào)節(jié)可以隨時在線調(diào)節(jié)發(fā)電 機(jī)勵磁控制M。
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用的是三臺發(fā)電機(jī)組，還可以進(jìn)一步擴(kuò)展為多臺發(fā)電機(jī)組，均 不影響整個系統(tǒng)運行，具有很好的擴(kuò)展性。
各當(dāng)?shù)乇O(jiān)控制單元(LCU)均為微機(jī)系統(tǒng)，獨立面對監(jiān)控對象實施當(dāng)?shù)乇O(jiān)控， 當(dāng)上位機(jī)或一臺LCU出現(xiàn)故障時，不影響其它LCU的正常運行。
智能儀表具有開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)通訊接口 ，可方便地接入現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，因此，系統(tǒng) 功能擴(kuò)充將很方便。
所述的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括電力系統(tǒng)啟動過程試驗單元，用于所述電力 系統(tǒng)啟動過程的設(shè)置和控制；電力系統(tǒng)正常運行過程試驗單元，用于所述電力 系統(tǒng)正常運行過程的設(shè)置和控制；電力系統(tǒng)故障和恢復(fù)過程試驗單元，用于所 述電力系統(tǒng)故障和恢復(fù)過程的設(shè)置和控制；電力網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)試驗單元，用于所述 電力網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的設(shè)置和控制；多機(jī)電力網(wǎng)絡(luò)潮流分布試驗單元，用于所述多機(jī) 電力網(wǎng)絡(luò)潮流分布的設(shè)置和控制；發(fā)電試驗單元，該發(fā)電試驗單元進(jìn)一步包括 發(fā)電廠綜合自動化系統(tǒng)實驗?zāi)K；同步發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)計及控制實驗?zāi)K； 同步發(fā)電機(jī)自動和手動并列運行操作及運行特性實驗?zāi)K；同步發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷 實驗?zāi)K；發(fā)電機(jī)組就地控制和遠(yuǎn)程控制實驗?zāi)K；發(fā)電機(jī)制動電阻實驗?zāi)K； 自動調(diào)頻系統(tǒng)實驗?zāi)K；電力系統(tǒng)功角特性和功率極限實驗?zāi)K；發(fā)電機(jī)的功 角和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)運行參數(shù)可視化實驗?zāi)K；輸電試驗單元，該輸電試驗單 元進(jìn)一步包括微機(jī)型三段式電流保護(hù)整定實驗?zāi)K；微機(jī)三相重合閘實驗?zāi)?塊；系統(tǒng)最大最小正常運行方式實驗?zāi)K；輸電線路串聯(lián)補(bǔ)償實驗?zāi)K；輸電 線路各種類型故障試驗、故障判別和報警實驗?zāi)K；變電試驗單元，該變電試 驗單元進(jìn)一步包括無功補(bǔ)償實驗?zāi)K；低周波減負(fù)載實驗?zāi)K；用電試驗單 元，該用電試驗單元進(jìn)一步包括直流電機(jī)調(diào)速實驗?zāi)K；交流電機(jī)變頻調(diào)速 實驗?zāi)K；無功補(bǔ)償實驗?zāi)K；諧波與濾波模塊；電動機(jī)保護(hù)模塊等等。
本實用新型可以開展的基本試驗如下 (一)整個電力系統(tǒng)
1) 整個電力系統(tǒng)的啟動過程；
2) 整個電力系統(tǒng)的正常運行過程；
3) 整個電力系統(tǒng)的故障和恢復(fù)過程；
4) 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實驗；
5)多機(jī)電力網(wǎng)潮流分布試驗。
(二) 發(fā)電部分
1) 發(fā)電廠綜合自動化系統(tǒng)實驗；
2) 同步發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)計及控制實驗；
3) 同步發(fā)電機(jī)自動和手動并列運行操作及其運行特性;
4) 同步發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷實驗；
5) 機(jī)組當(dāng)?shù)乜刂坪瓦h(yuǎn)程控制；
6) 同步機(jī)制動電阻實驗；
7) 自動調(diào)頻系統(tǒng)實驗；
9) 電力系統(tǒng)功角特性和功率極限實驗；
10) 發(fā)電機(jī)的功角和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)運行參數(shù)可視化。
(三) 輸電部分
1) 微機(jī)型三段式電流保護(hù)整定實驗；
2) 微機(jī)三相重合閘實驗；
3) 系統(tǒng)最大最小正常運行方式實驗；
4) 輸電線路串聯(lián)補(bǔ)償實驗；
5) 輸電線路各種類型故障試驗、故障判別和報警。
(四) 變電部分
1) 無功補(bǔ)償實驗；
2) 低周波減負(fù)載實驗。
(五) 用電部分
1) 直流電機(jī)調(diào)速實驗；
2) 交流電機(jī)變頻調(diào)速實驗；
3) 無功補(bǔ)償實驗；
4) 諧波與濾波；
5) 電動機(jī)保護(hù)。
基于人力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)系統(tǒng)實施例(實施例一)
本實用新型的交流工頻同步人力發(fā)電機(jī)組可用于模擬電廠的發(fā)電機(jī)組，人 力發(fā)電機(jī)組由人力驅(qū)動和速度調(diào)節(jié)、交流同步發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)保護(hù)單元、發(fā)電 4幾勵》茲調(diào)節(jié)和發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制裝置所組成，所構(gòu)成的單機(jī)無窮大系統(tǒng)或孤島系
統(tǒng)如圓2所示，由人力發(fā)電機(jī)組、出口開關(guān)、100V/400V變壓器、電網(wǎng)自動'裝置、 集中控制管理單元等設(shè)備所組成。交流同步發(fā)電機(jī)也可采用永磁同步電機(jī)或、 混合勵磁7lU茲電機(jī)。其中，人力驅(qū)動和速度調(diào)節(jié)如圖3所示。其中人力發(fā)電 才幾組既可以并網(wǎng)也可以孤島運行，對于并網(wǎng)型機(jī)組，其啟動、并網(wǎng)和運行原理與 過程如下
1) 準(zhǔn)備過程
將交流同步人力發(fā)電機(jī)組的工作電源(圖中未畫出)投入運行,將出口開關(guān) 斷開，將出口開關(guān)的系統(tǒng)側(cè)接入無窮大電源系統(tǒng)或孤島電力系統(tǒng)。
2) 啟動過程
(1) 學(xué)員騎在動能輸出車的座位7上時，用腳蹬腳踏板3對動能輸出車施 加力的作用，使同步大飛輪5旋轉(zhuǎn)，因為同步大飛輪5和同步小飛輪15通過同 步傳送帶4連在一起，這樣可通過同步傳送帶4驅(qū)動小飛輪15;
(2) 由于儲能飛輪8、變速同步飛輪16和同步小飛輪15均安裝在同步小 飛輪軸10上，進(jìn)而通過同步傳送帶4可將人力的動能儲存在儲能飛輪8中；
(3 )因為變速同步飛輪16和發(fā)電機(jī)飛輪19通過同步傳送帶21連在一起， 這樣可通過同步傳送帶21驅(qū)動發(fā)電機(jī)軸18;
(4) 當(dāng)由腳踏板3產(chǎn)生的力矩大于發(fā)電機(jī)17的空載力矩或有載力矩時， 交流發(fā)電機(jī)軸18就會旋轉(zhuǎn)，這樣，交流同步發(fā)電機(jī)(也可采用永》茲同步電機(jī)、 混合勵磁7^電機(jī))就會發(fā)出交流電，其工頻三相電源從發(fā)電機(jī)接線盒20中引 出，供給負(fù)荷或送入電網(wǎng)；
(5) 由制動瓦片11、制動拉桿12和制動調(diào)節(jié)手柄13構(gòu)成制動系統(tǒng)，根據(jù) 系統(tǒng)運行需要可進(jìn)行制動調(diào)節(jié)。
3) 并網(wǎng)過程
對于圖5類型的人力發(fā)電機(jī)組采用旋轉(zhuǎn)燈光法。
如圖12所示是三相人力發(fā)電機(jī)組的三相并網(wǎng)控制裝置的旋轉(zhuǎn)燈光法接線原
理圖，La、 Lb、 Lc是白熾燈，BS是并網(wǎng)開關(guān)(并網(wǎng)前處于斷開的狀態(tài))，V、 H、 S分別是電壓偏差表、頻率偏差表和相位偏差表，虛線線框內(nèi)為并網(wǎng)控制裝置， 并網(wǎng)過程如下
(1) 觀察La、 Lb、 Lc三組白熾燈，若依次明滅形成旋轉(zhuǎn)燈光，則表示發(fā) 電機(jī)和電網(wǎng)相序相同；若三組燈同時亮或滅，則表示發(fā)電^L和電網(wǎng)相序不同， 應(yīng)調(diào)換相序。
(2) 當(dāng)發(fā)電機(jī)和網(wǎng)絡(luò)相序相同時，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使各相 燈光緩慢輪流旋轉(zhuǎn)發(fā)亮，如果電壓偏差表V、頻率偏差表H和相位偏差表S讀 數(shù)接近于零，待A相白熾燈熄滅時合上并網(wǎng)開關(guān)BS,并網(wǎng)成功。
4)運行過程
當(dāng)學(xué)員用力驅(qū)動腳踏板時，人力發(fā)電機(jī)組處于發(fā)電狀態(tài)，而向電力系統(tǒng)送 電；當(dāng)學(xué)員停止用力驅(qū)動人力車時，人力發(fā)電機(jī)姐處于電動機(jī)狀態(tài)，系統(tǒng)向人力 發(fā)電機(jī)組供電，使電動機(jī)帶動儲能飛輪8旋轉(zhuǎn)，將電能變成機(jī)械能。
基于人力發(fā)電機(jī)組的多機(jī)系統(tǒng)實施例(實施例二)
基于人力發(fā)電機(jī)組的電力網(wǎng)絡(luò)實驗平臺由靈活可i的多機(jī)電力網(wǎng)絡(luò)、通信 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件管理系統(tǒng)和當(dāng)?shù)卦O(shè)備監(jiān)控單元等四個子系統(tǒng)構(gòu) 成。電力系統(tǒng)教學(xué)實驗平臺由N臺人力發(fā)電機(jī)組、電力網(wǎng)絡(luò)和n個負(fù)荷組成。應(yīng) 該說，這樣的平臺和實際電力系統(tǒng)基本相似，可以開展各種類型的單機(jī)和多機(jī)電 力系統(tǒng)實驗，本實用新型的人力發(fā)電機(jī)組配置比較完善，基本的電力網(wǎng)絡(luò)配置就 可以開設(shè)前述的電力系統(tǒng)實驗項目，如需開展更豐富的實驗項目，只需配置電力 網(wǎng)絡(luò)即可。
圖11給出一個典型的多機(jī)電力網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)，由1~4臺人力發(fā)電機(jī)組模 擬實際電力系統(tǒng)中發(fā)電廠(Gl、 G2、 G3、 G4)、 5條不同長度的輸電線路(L15、 L26、 L36、 L57、 L67 )、 3臺發(fā)電機(jī)各帶1組用白熾燈才莫擬的純電阻(或其它類 型)當(dāng)?shù)刎?fù)荷(LD1、 LD2、 LD3)、負(fù)荷中心的可改變功率大小的1組電動機(jī)負(fù) 荷(LD6)、 2個母聯(lián)開關(guān)(S1、 S2)、 7個母線(B1、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6、 B7 )、
7個母線開關(guān)站(Bl有開關(guān)Sll、 S12、 S13、 SI; B2有開關(guān)S21、 S22、 S23; B3 有開關(guān)S31、 S32、 S33; B4有開關(guān)S41、 S42; B5有開關(guān)S51、 S52、 S2; B6有 開關(guān)S61、 S62、 S63、 S64; B7有開關(guān)S71、 S72、 S73)和變壓器T等組成。
Gl、 G2和G3分別模擬相應(yīng)的發(fā)電廠(根據(jù)需要可進(jìn)一步擴(kuò)展)，Gl和G2兩 臺發(fā)電機(jī)組分別聯(lián)接到電力網(wǎng)母線Bl和B2將所發(fā)電力經(jīng)雙回輸電線送入無窮
模擬無窮大電源機(jī)組G4則由市電380V經(jīng)變壓器T接至母線B7上，4組不同 大小的當(dāng)?shù)刎?fù)荷LD1、 LD2、 LD3和LD6分別聯(lián)接至母線Bl、 B2、 B3和B6母線 上，其中一組負(fù)荷LD6的功率因數(shù)可變；母線B5和B6為線路中間站母線，Gl 、 G2和G3機(jī)組可以靈活地進(jìn)行發(fā)電機(jī)和電動機(jī)運行方式改變，從而可獲得豐富的 系統(tǒng)潮流分布數(shù)據(jù)，整個強(qiáng)電系統(tǒng)的線路連接方式可通過線路開關(guān)(Sll、 S12、 S13、 S21、 S22、 S23、 S31、 S32、 S33、 S41、 S42、 S51、 S52、 S61、 S62、 S71、 S72、 S73)和線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)(S1、 S2)靈活改變，形成一個靈活可變的電力系 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，便于理論計算和實驗分析。 .
主網(wǎng)電壓等級是IOOV(或其它電壓等級)，每臺發(fā)電機(jī)組的最大功率是500W, 無窮大電源短路容量為IOMVA。
在該網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，可以設(shè)計各種各樣的實驗。舉例如下
1、電網(wǎng)的建立
(1) 給所有的開關(guān)控制電源供電，將發(fā)電機(jī)開關(guān)Sll、 S21、 S31、 S41和 負(fù)荷開關(guān)S13、 S23、 S33、 S63斷開，然后按圖11所示的多機(jī)電力網(wǎng)絡(luò)接線圖 接線；
(2) 合上開關(guān)S41，變壓器系統(tǒng)側(cè)線電壓為380V,本網(wǎng)絡(luò)側(cè)母線B1—B7 的線電壓均為100V;
(3) 啟動發(fā)電機(jī)組G1，并網(wǎng)成功后，Sll已經(jīng)被合上，此時能從本網(wǎng)絡(luò)和 系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)S42的測量儀表上看到本網(wǎng)絡(luò)向系統(tǒng)輸送電功率；如果將 當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)S13合上，如果負(fù)荷LD1與Gl發(fā)送的功率平衡，則聯(lián)絡(luò)開關(guān)S42 的測量儀表上顯示的輸送電功率為零(注S42配置的測量儀表可測量電流、電
壓、有功功率和無功功率)；
(4 )同理，將發(fā)電機(jī)組G2和G3并入電網(wǎng)，并將所有的負(fù)荷投入運行，調(diào) 節(jié)各臺發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率，通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)S42的測量儀表上顯示的輸送電功率 大小可以看出網(wǎng)絡(luò)發(fā)電和供電的平衡狀態(tài)；網(wǎng)絡(luò)建立后，就可以通過各種控制 手段改變本網(wǎng)絡(luò)的潮流分布。
2 、改變潮流分布的實驗
(1) 發(fā)電機(jī)組G1、 G2相聯(lián)，帶有當(dāng)?shù)刎?fù)荷，通過雙回長距離線路L15和 L26將功率送入無窮大系統(tǒng)，也可將母聯(lián)開關(guān)Sl和S2斷開分別輸送功率；
(2) 在中間站的母線B5和B6經(jīng)線路L36與母線B3相聯(lián)，發(fā)電機(jī)組G3在 輕負(fù)荷時向系統(tǒng)輸送功率，而當(dāng)重負(fù)荷時從系統(tǒng)吸收功率，從而改變潮流方向；
(3) 該電力網(wǎng)是具有多個節(jié)點的、具有中間站的、雙回線的T型電力網(wǎng)絡(luò)， 通過投切線路，能靈活地改變接線方式，如斷開聯(lián)絡(luò)開關(guān)Sl和S2，電力網(wǎng)則變成 了 一個多機(jī)輻射狀網(wǎng)絡(luò)，而發(fā)電機(jī)組Gl及其輸電線路構(gòu)成了單機(jī)無窮大系統(tǒng)；
(4) 如果合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)S1，斷開聯(lián)絡(luò)開關(guān)S2，電力網(wǎng)則變成了一個多機(jī)環(huán) 狀網(wǎng)絡(luò)；
(5) 在不改變網(wǎng)絡(luò)主結(jié)構(gòu)前提下，通過分別改變發(fā)電機(jī)有功、無功來改變 潮流的分布；
(6) 可以通過投、切負(fù)荷改變電力網(wǎng)潮流的分布，也可以將雙回路線改為 單回路線輸送來改變電力網(wǎng)潮流的分布； .
(7) 通過改變每臺發(fā)電機(jī)組的運行方式，如發(fā)電和電動方式，改變電力網(wǎng) 潮流的分布。
3 、短路故障分析
在不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)前提下，針對Ll5線路做短路試驗，可進(jìn)行故障計算分析， 此時當(dāng)線路L15故障時其線路兩端的開關(guān)S12和S51會動作跳閘(保護(hù)跳閘時間 可整定)，也可以針對除L15以外的其它線路做類似的短路試驗。
4 、孤島運行
當(dāng)中間,站的母線B5發(fā)生故障，而開關(guān)S2又失靈時，本網(wǎng)絡(luò)相對于無
窮大電源系統(tǒng)將出現(xiàn)兩個孤島系統(tǒng)，即發(fā)電機(jī)組Gl和G2及其相鄰線路形成第 一個孤島系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)組G3和相鄰線路形成第二個孤島；故障隔離維修后，按 操作規(guī)程恢復(fù)原系統(tǒng)。 實施例三
電力系統(tǒng)教學(xué)實驗平臺的強(qiáng)電系統(tǒng)如圖4所示，由N臺人力發(fā)電機(jī)組、電 力網(wǎng)絡(luò)和n個負(fù)荷組成。電力系統(tǒng)教學(xué)實驗平臺調(diào)度通信系統(tǒng)如圖9所示，這樣 的平臺和實際電力系統(tǒng)基本相似，可以開展各種類型的單機(jī)和多機(jī)電力系統(tǒng)實 驗，本實用新型的人力發(fā)電機(jī)組配置比較完善，基本的電力網(wǎng)絡(luò)配置就可以開設(shè) 如下的電力系統(tǒng)實驗項目，如需開展更豐富的實驗項目，只需配置電力網(wǎng)絡(luò)即 可。
計算機(jī)監(jiān)控采用分層分布式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)現(xiàn)場總 線通信技術(shù)，集測量、保護(hù)、控制、通訊、管理于一體，可以實現(xiàn)人力發(fā)電機(jī)組 綜合自動化管理。監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成
(1) 現(xiàn)地層。現(xiàn)地層主要由測量、保護(hù)、控制、并網(wǎng)、勵磁等功能模塊構(gòu) 成，可通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232、 485或CAN工業(yè)現(xiàn)場總線通訊接口將信息傳遞給集中 控制管理層。其功能主要包括:對人力發(fā)電機(jī)組運行的數(shù)據(jù)一開關(guān)量和模擬量的 采集；發(fā)電機(jī)組的開機(jī)和停機(jī)控制；人力發(fā)電機(jī)組調(diào)速的控制；人力發(fā)電機(jī)組勵 磁的控制和調(diào)節(jié)；人力發(fā)電機(jī)組運行實時數(shù)據(jù)的建立；人力發(fā)電機(jī)組故障判別 和報警;通過集中控制管理層與以太網(wǎng)聯(lián)接，可以將現(xiàn)地層采集到的信息存儲到 服務(wù)器的后臺數(shù)據(jù)庫中。
(2) 集中控制管理層(人力發(fā)電機(jī)組)。各人力發(fā)電機(jī)組的集中控制管理層 通過工業(yè)現(xiàn)場總線將現(xiàn)地層的控制與測量裝置信息進(jìn)行收集，將之發(fā)送給調(diào)度 通信系統(tǒng)總控室的上位機(jī)，并采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信接口規(guī)約，實現(xiàn)機(jī)組信息 的上傳、遠(yuǎn)程控制及裝置整定值等功能。
(3) 總控管理層(調(diào)度通信系統(tǒng))。它的任務(wù)是將存儲在后臺數(shù)據(jù)庫的信息 在以太網(wǎng)上發(fā)廣播，包括值班站的所有PC機(jī)都能收到，為人力發(fā)電機(jī)組自成系統(tǒng) 運行提供信息.還可以通過TCPPIP協(xié)議為網(wǎng)絡(luò)提供WEB服務(wù),可以實現(xiàn)在互聯(lián)
網(wǎng)上監(jiān)視人力發(fā)電機(jī)組的運行情況。
所設(shè)計的人力發(fā)電機(jī)組有三種類型交流同步人力發(fā)電機(jī)組、交流低速人力 發(fā)電機(jī)組和直流人力發(fā)電機(jī)組，交流同步人力發(fā)電機(jī)組可用于^f莫擬火電廠能直 接發(fā)出同步頻牟電源的汽輪發(fā)電機(jī)組；交流低速人力發(fā)電機(jī)組可用于模擬風(fēng)力 等直接發(fā)出非同步頻率電源的新能源類型的發(fā)電機(jī)組；直流人力發(fā)電機(jī)組可用 于模擬太陽能等能直接發(fā)出直流電源的新能源類型的發(fā)電機(jī)組。每種人力發(fā)電
機(jī)組既可以并網(wǎng)也可以脫離電網(wǎng)運行，對于并網(wǎng)型才Ai^其啟動、并網(wǎng)和運行過程
如下
交流同步人力發(fā)電機(jī)組(參見圖5):
交流同步人力發(fā)電機(jī)組可用于模擬火電廠能直接發(fā)出同步頻率電源的汽輪 發(fā)電機(jī)組，強(qiáng)電部分如圖5所示，由學(xué)員、動能輸出車、變速裝置、三相交流同 步發(fā)電機(jī)(采用永磁同步電機(jī)或混合勵磁同步電機(jī))、測控、保護(hù)、并網(wǎng)裝置、 三相出口開關(guān)、三相變壓器、工作電源和集中控制管理層計算機(jī)等所組成。
啟動、并網(wǎng)和運行過程見前述的基于人力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)系統(tǒng)實施例(實施 例一)。
交流低速人力發(fā)電機(jī)組(參見圖6):
可用于模擬風(fēng)力等直接發(fā)出非同步頻率電源的新能源類型的發(fā)電機(jī)組，強(qiáng) 電部分如圖6所示，由學(xué)員、動能輸出車、三相交流同步發(fā)電機(jī)(也可采用7JU茲 同步電機(jī)、混合勵磁永J茲電機(jī)或異步機(jī))、三相整流和濾波器、三相逆變器、測 控、保護(hù)、并網(wǎng)裝置、三相出口開關(guān)、工作電源和集中控制管理層計算機(jī)等所 組成。
啟動、并網(wǎng)和運行過程
1、 準(zhǔn)備過程:將交流低速同步人力發(fā)電機(jī)組的工作電源投入運行,將出口開 關(guān)合上，將出口開關(guān)另 一側(cè)接入無窮大電源系統(tǒng)或孤島電力系統(tǒng)；
2、 啟動過程學(xué)員用腳或手驅(qū)動動能輸出車，動能輸出車帶動交流低速同 步發(fā)電積^走轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生三相非同步頻率交流電，通過三相整流濾波和逆變變 成同步頻率交流電，集中控制管理層計算機(jī)通過測控和保護(hù)裝置獲得啟動過程
參數(shù)，當(dāng)機(jī)端電壓及其頻率達(dá)到額定值時完成啟動過程；
3、 自動并網(wǎng)三相并網(wǎng)型逆變器，根據(jù)開關(guān)系統(tǒng)側(cè)電源的頻率，自動進(jìn)行 逆變轉(zhuǎn)換，將直流轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻率、同電壓和同相位的電力送入系統(tǒng)；
4、 運行過程當(dāng)學(xué)員用力驅(qū)動動能輸出車時，交流低速同步人力發(fā)電機(jī)組 處于發(fā)電狀態(tài)，而向電力系統(tǒng)送電；當(dāng)學(xué)員停止用力驅(qū)動人力車時，人力發(fā)電機(jī) 組停止向電力系統(tǒng)供電。
直流人力發(fā)電機(jī)組(參見圖7):
可用于模擬太陽能等能直接發(fā)出直流電源的新能源類型的發(fā)電機(jī)組，強(qiáng)電 部分如圖7所示，由學(xué)員、動能輸出車、直流發(fā)電機(jī)、濾波器、三相逆變器、 測控、保護(hù)、并網(wǎng)裝置、三相出口開關(guān)、工作電源和集中控制管理層計算機(jī)等 所組成。
啟動、并網(wǎng)和運行過程見上述的交流低速人力發(fā)電機(jī)組(實施例三)。 實施例四
圖10是本實用新型多機(jī)電力系統(tǒng)潮流實-瞼的實施例，多機(jī)電力系統(tǒng)由人力 發(fā)電機(jī)組1011、人力發(fā)電機(jī)組1021、人力發(fā)電機(jī)組1031、母線1012、母線1022、 母線1032、當(dāng)?shù)刎?fù)荷(150瓦)1014、當(dāng)?shù)刎?fù)荷(150瓦)1024、當(dāng)?shù)刎?fù)荷(150 瓦)1034、當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)1013、當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)1023、當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)1033、無窮 大機(jī)組(市電網(wǎng)絡(luò))1041、系統(tǒng)母線1042、系統(tǒng)負(fù)荷(300瓦)1044、系統(tǒng)負(fù)荷開 關(guān)1043、遠(yuǎn)距離輸電線及其測量儀表1015、遠(yuǎn)距離輸電線及其測量儀表1025、 遠(yuǎn)距離輸電線及其測量儀表1035、系統(tǒng)與無窮大電源聯(lián)絡(luò)線及其測量儀表1045、 無窮大電源開關(guān)1046等構(gòu)成。
實驗過程如下
1、 將空栽網(wǎng),入電網(wǎng)。將母線1012、母線1022、母線1032、系統(tǒng)母 線42、遠(yuǎn)距離輸電線及其測量^^1015、遠(yuǎn)距離輸電線及其測量儀表1025、遠(yuǎn) 距離輸電線及其測量儀表1035、系統(tǒng)與無窮大電源聯(lián)絡(luò)線及其測量儀表1045連 接起來，合上無窮大電源開關(guān)1046,這樣，將網(wǎng)絡(luò)與無窮大電源接通。由于網(wǎng)絡(luò)空 載，測量4義表1015、測量儀表1025、測量儀表1035、測量儀表1045均沒有功
率指示。
2、 合上系統(tǒng)負(fù)荷開關(guān)1043，測量儀表1045有300瓦的功率顯示。
3、 第一個學(xué)員按照人力發(fā)電機(jī)組的啟動要求，將人力發(fā)電機(jī)組1011啟動 后并入電網(wǎng)，控制使其發(fā)出150瓦的功率，測量儀表1045有150瓦的功率顯示， 測量儀表1015有150瓦的功率顯示。
合上當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)1013，當(dāng)?shù)刎?fù)荷(150瓦)1014被供電，測量儀表1045恢 復(fù)300瓦的功率顯示，測量儀表1015的功率顯示為零。
4、 第二個學(xué)員按照人力發(fā)電機(jī)組的啟動要求，將人力發(fā)電機(jī)組1022啟動后 并入電網(wǎng)，控制4吏其發(fā)出150瓦的功率，測量"束1045有150瓦的功率顯示，測 量儀表1025有150瓦的功率顯示。
合上當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)1023,當(dāng)?shù)刎?fù)荷(150瓦)1024被供電，測量儀表1045恢 復(fù)300瓦的功率顯示，測量儀表1025的功率顯示為零。
5、 第三個學(xué)員按照人力發(fā)電機(jī)組的啟動要求，將人力發(fā)電機(jī)組1032啟動后 并入電網(wǎng)，控制使其發(fā)出150瓦的功率，測量儀表1045有150瓦的功率顯示，測 量儀表1025有150瓦的功率顯示。
合上當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)1033,當(dāng)?shù)刎?fù)荷(150瓦)1034 #1供電，測量儀表1045恢 復(fù)300瓦的功率顯示，測量儀表1035的功率顯示為零。
6、 例如，第一個學(xué)員停止驅(qū)動其人力發(fā)電機(jī)組，該人力發(fā)電機(jī)組就變成了 電動機(jī)(假設(shè)帶動150瓦負(fù)荷)，各路儀表會有不同的顯示。
7、 如果斷開當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)1013、當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)1023、當(dāng)?shù)刎?fù)荷開關(guān)1033、 系統(tǒng)負(fù)荷開關(guān)1043,那么測量儀表1015、測量儀表1025、測量4:^ 1035均顯示 150瓦的發(fā)電功率，測量儀表1045顯示向無窮大電源系統(tǒng)送450瓦的發(fā)電功率
8、 改變?nèi)我话l(fā)電機(jī)發(fā)出的功率，或改變?nèi)我回?fù)荷的大小，或 i:變網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 都可以得到不同的潮流分布。能獲得極其豐富的實驗內(nèi)容。
硬件系統(tǒng)每臺發(fā)電機(jī)的電流、電壓都留有標(biāo)準(zhǔn)接口，以及對發(fā)電機(jī)組調(diào)壓 控制也留有接口，并且各開關(guān)的跳、合控制接口全部引到端子排，供試驗研究人員 使用。
本實用新型以人力發(fā)電機(jī)組為核心，由多臺人力發(fā)電機(jī)組、開關(guān)、輸電線 路、用戶負(fù)荷、變壓器、繼電保護(hù)及綜合自動化裝置等設(shè)備靈活組成，可設(shè)計 和開展各種各樣的實驗項目。本實用新型能夠反映多機(jī)電力系統(tǒng)中電能生產(chǎn)、 輸送、消費的全過程，符合目前電力系統(tǒng)高度自動化、信息化、數(shù)字化的4爭點， 實現(xiàn)了電力生產(chǎn)過程檢測、監(jiān)視、控制、保護(hù)、調(diào)度自動化。
以上具體實施方式
僅用于說明本實用新型，而非用于限定本實用新型。
權(quán)利要求1.一種人力發(fā)電機(jī)組，其特征是，所述的人力發(fā)電機(jī)組包括人力驅(qū)動和速度調(diào)節(jié)單元，用于輸出動能，并對運動速度進(jìn)行調(diào)節(jié)；三相發(fā)電機(jī)，用于將動能轉(zhuǎn)化為電能；三相發(fā)電機(jī)保護(hù)單元，用于對三相發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)；三相發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)單元，用于對三相發(fā)電機(jī)勵磁進(jìn)行調(diào)節(jié)；三相發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制裝置，用于三相發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)操作。
專利摘要本實用新型提供一種人力發(fā)電機(jī)組及基于人力發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括人力發(fā)電機(jī)組、電力網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷、通信網(wǎng)絡(luò)以及計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；所述的人力發(fā)電機(jī)組通過電力網(wǎng)絡(luò)與所述的負(fù)荷相連接；所述的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述的人力發(fā)電機(jī)組及負(fù)荷相連接；其中，所述的人力發(fā)電機(jī)組，用于發(fā)電、速度調(diào)節(jié)并向電力網(wǎng)絡(luò)輸送電能；所述的負(fù)荷，用于接收電力網(wǎng)絡(luò)輸送的電能而運行；所述的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，用于設(shè)置電網(wǎng)培訓(xùn)項目，并控制和監(jiān)視所述人力發(fā)電機(jī)組及負(fù)荷裝置的運行。本實用新型將人力發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)發(fā)電，用于建立具有學(xué)員能靈活操作的環(huán)保節(jié)能型電網(wǎng)培訓(xùn)系統(tǒng)。
文檔編號F03G5/00GK201000696SQ20072010347
公開日2008年1月2日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者梁志珊 申請人:中國石油大學(xué)(北京)