可變速技術(shù)能使抽水蓄能機(jī)組不局限于額定轉(zhuǎn)速運行，從而使調(diào)控更靈活、快速、高效、可靠，該技術(shù)已成為全球抽水蓄能領(lǐng)域的新方向和研發(fā)熱點。目前，世界上大多數(shù)可變速抽水蓄能機(jī)組位于日本和歐洲。日本20世紀(jì)90年代就開始應(yīng)用可變速抽水蓄能技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)頻率控制，日本可變速抽水蓄能電機(jī)的產(chǎn)品*大單機(jī)容量已達(dá)到40萬千瓦。近年來，隨著大量風(fēng)力發(fā)電的接入，歐洲開始大量引入可變速抽水蓄能進(jìn)行電網(wǎng)功率平衡控制。

我國在可變速抽水蓄能產(chǎn)品方面還相對落后，目前國產(chǎn)化產(chǎn)品處于空白狀態(tài)。我國第1座可變速抽水蓄能電站是豐寧電站二期工程，該電站的變速抽水蓄能機(jī)組由外國公司承建，目前還在建造之中。

我國新型電力系統(tǒng)中急需一定量的可變速抽水蓄能機(jī)組，一是推進(jìn)可再生能源發(fā)電的需要，二是保障電網(wǎng)可靠，提高供電質(zhì)量。2021年，我國首座可變速抽水蓄能機(jī)組實證平臺在武漢大學(xué)校外抽水蓄能實驗基地成功通過專家評審，將為我國第1批可變速抽水蓄能電站的設(shè)計、建設(shè)、運行提供基礎(chǔ)性支撐。

§1.1 產(chǎn)品簡介（LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu)）

是上海來揚電氣科技有限公司參照中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DL/T624-1997繼電保護(hù)微機(jī)型試驗裝置技術(shù)條件》，在廣泛聽取用戶意見的基礎(chǔ)上，認(rèn)真總結(jié)多年積累的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗，采用目前*新的電子技術(shù)研制的新一代繼電保護(hù)測試裝置，可以獨立完成繼電保護(hù)、勵磁、計量等專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的裝置和元器件測試調(diào)試，廣泛適用于電力、鐵路、石化、冶金和礦山等行業(yè)的科研、生產(chǎn)和電氣試驗現(xiàn)場。

本產(chǎn)品的主要特點：

1、業(yè)內(nèi)開創(chuàng)真彩觸摸屏+鍵控，讓操作更得心應(yīng)手

本機(jī)采用8寸真彩觸摸屏，配合自主設(shè)計的鍵盤，讓操作更快捷，更得心應(yīng)手，同時，程序開始試驗時，自動關(guān)閉觸摸屏，防止任何誤操作。

2、業(yè)內(nèi)開創(chuàng)內(nèi)置單路嵌入式模擬斷路器

模擬斷路器主要用于繼電保護(hù)裝置的整組試驗以及在備用電源自投裝置試驗等項目中替代真實的高壓斷路器。本機(jī)內(nèi)置的模擬裝置為微機(jī)繼電保護(hù)測試系統(tǒng)的配套產(chǎn)品，特別在新建電廠、變電站的高壓斷路器沒調(diào)好或未投直流電源的情況下，使用內(nèi)置模擬斷路器進(jìn)行繼電保護(hù)試驗將不受外界因素影響，從而縮短調(diào)試時間，提高試驗工作效率。

3、嵌入式主機(jī)，配備超大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?/span>CPLD）

主機(jī)采用高速高性能嵌入式微機(jī)系統(tǒng)配備CPLD，響應(yīng)速度快，傳輸頻帶寬，對基波可產(chǎn)生每周波500點的高密度擬合正弦波，輸出波形光滑，無諧波分量。由于 輸出點數(shù)多，且通過精準(zhǔn)的濾波電路，波形的失真度極小，在諧波輸出時，即使對 9次諧波、450Hz也可以達(dá)到每周波55點的高密度。

4、單機(jī)8路D/A同時輸出

采用16位高精度DAC芯片，確保擬合波形精度高，線性度好。可同時輸出8路模擬信號，滿足變壓器保護(hù)、備用電源自投等全方位測試。

5、高精度線性功放，同時輸出5相電壓及3相電流

精心設(shè)計的電壓、電流放大器實現(xiàn)交/直流共享，輸出級采用獨有的高精度超線性放大技術(shù)。精度高，可靠性好，同時輸出5相交流電壓和3相交流電流，每相交流電壓輸出高達(dá)130V、70VA，交流電流全并輸出高達(dá)90A。直流電壓輸出可達(dá)300V、130VA。

6、接口完整，主機(jī)一體化單機(jī)箱結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)操作界面和試驗結(jié)果是全中文顯示，全部操作過程均在顯示屏上設(shè)定，顯示直觀清晰。裝置可用自帶觸摸屏和鍵盤操作，亦提供外接鍵盤/鼠標(biāo)口。還提供2個USB口、2個RS232口，可與外部計算機(jī)及其他設(shè)備通信。只需交流220V電源，開機(jī)即可工 作。攜帶方便，非常適合流動試驗及野外工作。

7、智能型自我保護(hù)

采用*新設(shè)計的散熱結(jié)構(gòu)，保證*好的通風(fēng)狀況。并可同時判斷過流、過壓、過載、短路、溫度過高、數(shù)據(jù)異常等危及裝置本身保障的現(xiàn)象，即便是操作錯誤也不致?lián)p壞裝置。另外，當(dāng)危險信號如外部電壓通過端子進(jìn)入測試儀時，裝置告警指示燈變紅，并自動切斷功放。

8、接點豐富、試驗適用能力強(qiáng)

本裝置具有八路開關(guān)量輸入（A B C R a b c r）和4路開關(guān)量輸出。輸入接點為空接點和0-250V電位接點兼容方式，可智能識別。

9、放置靈活、軟件功能強(qiáng)大

裝置立臥式放置均可，可脫機(jī)操作，亦可外接PC機(jī)操作，測試結(jié)果能自動整理、記錄成試驗報告，以備查閱，亦可使用U盤直接保存且方便傳送到外接PC機(jī)中編輯、打印等處理。軟件升級簡單快捷，直接通過U盤升級或外部PC機(jī)下傳，無需改動任何硬件。 軟件輔助計算功能強(qiáng)大，可自動計算正、負(fù)、零序電壓電流，一、二次側(cè)有功、無功、功率因數(shù)?？蛇x配內(nèi)置 GPS 模塊，只需外接天線，就可以同步聯(lián)調(diào)。

§1.2 產(chǎn)品型號說明及參數(shù)（LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu)）

●主要額定參數(shù)

§1.3  面板說明（LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu)）

接線端子

◎電壓輸出： UA、UB、UB分別對應(yīng)A、B、C三相電壓，UX、UY、UZ分別對應(yīng)X、Y、Z三相電壓，UN電壓接地端子。

◎接地端子：用于可靠接大地。

◎開關(guān)量輸入：A、B、C、R、a、b、c、r及N公共端。

開入量可以接空接點，也可以接10～250V的帶電位接點。一般地，A、B、C分別連接保護(hù)的跳A、跳B、跳C接點，R連接保護(hù)的重合閘接點。

使用帶電接點時，直流電源的＋端，即控制源的＋KM，必須接公共端(N)。直流電源允許電壓為0～250伏。如圖

◎開關(guān)量輸出：1、2、3、4，空接點，接點容量250V/2A，其斷開、閉合的狀態(tài)切換由軟件控制。

◎電流輸出：一般地，IA、IB、IC分別對應(yīng)A、B、C三相電流，IX、IY、IZ分別對應(yīng)X、Y、Z三相電流，IN為電流接地端子（IA、IB、IC任意兩并或三并輸出大電流時，建議用三個IN端子并聯(lián)輸出）。

二．指示燈

IA IB IC IX IY IZ交流電流源開路告警指示燈：當(dāng)打開功放并開始送模擬量后，如果電流源處于開路狀態(tài)，對應(yīng)燈常亮示警，但裝置不會保護(hù)。

UA UB UC UX UY UZ 電壓源短路告警指示燈：當(dāng)打開功放并開始送模擬量后，如果電壓源處于開路狀態(tài)，裝置保護(hù)，但對應(yīng)燈常亮告警。

T 溫度告警指示燈：送大電流后，裝置內(nèi)部溫度上升，如果超出**范圍，裝置保護(hù)，切斷功放開關(guān)，本燈常亮告警。

三．外部接口

裝置上蓋處接口分別是：

PS2口，可外接101電腦鍵盤及鼠標(biāo)，以操作裝置軟件

USB口，可插U盤，拷貝測試報告或給軟件升級

COM1,RS232口，用于與PC連接，使用Windows操作軟件

COM2,RS232口，可用于同步對調(diào)時外接GPS接收機(jī)。對于內(nèi)置GPS模塊的，此端口預(yù)留。

四．嵌入式模擬斷路器

1.輸入接點：跳閘、公共端、合閘。

2.指示燈：110V0.5A、110V1A、220V0.5A、220V1A。當(dāng)前電壓及動作電流選擇指示燈。

3.調(diào)檔開關(guān)：模擬斷路器總電源及檔位選擇開關(guān)。

4.時間旋鈕：設(shè)置動作時間。范圍是0-200ms。

5.輔助接點：跳閘、公共端、合閘。指示當(dāng)前模擬斷路器的開關(guān)位置。

下面以 RCS-9612A 線路保護(hù)裝置為例，介紹做重合閘實驗時，內(nèi)置模擬斷路器的接線方法：

【注意】：本模塊適用于110KV及以下的保護(hù)。對于220KV以上的，要測試分相跳閘的的實驗，請另接其他模擬斷路器。

§1.4  注意事項（LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu)）

1．開關(guān)機(jī)順序:開機(jī)：電源開關(guān) －→ 功放開關(guān)

關(guān)機(jī)：功放開關(guān) －→ 電源開關(guān)

測試儀啟動完畢后，才能投入功放開關(guān)。

2．裝置應(yīng)可靠接地。為保證本機(jī)外殼可靠接大地，外部電源的引入線一定要用三芯電源線！

另外，還提供一個接地端子，可用來接大地。對應(yīng)標(biāo)識。

3．優(yōu)良禁止將外部交直流電源引入測試儀的電壓、電流插孔！

4．使用帶電接點時，直流電源的＋端，即控制源的＋KM，必須接公共端(N)。直流電源允許電壓為0～250伏。

5．建議開機(jī)后，按下功放開關(guān)先預(yù)熱5～15分鐘,再進(jìn)行試驗！

6．如果被測設(shè)備是在運行現(xiàn)場，則請將現(xiàn)場的電流互感器(CT)、電壓互感器(PT)回路與保護(hù)設(shè)備解開，以免本裝置受強(qiáng)烈干擾而不能正確測試。

第2章 軟件操作說明（LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu)）

§2.0  概述

測試儀啟動后，進(jìn)入如下主菜單：

一．脫機(jī)運行：選擇進(jìn)入脫機(jī)運行主界面。每個測試菜單的介紹，參照下面章節(jié)。

二．外接PC試驗

外接筆記本電腦，使用Windows下程序，進(jìn)行試驗。ESC退出本菜單項。

【注意事項】：

正確操作步驟：

1．接好電源線及電壓電流接至被測裝置的線。

2．開機(jī)后，按下功放開關(guān)先預(yù)熱5～15分鐘。

3．接上串口線，使用Windows下程序，進(jìn)行試驗。

三．系統(tǒng)管理：選擇進(jìn)入如下菜單

U盤拷貝測試報告

本菜單將拷貝測試儀中所有已保存的測試報告至U盤中的AT_REP。

插好U盤，然后打開測試儀電源。

選擇進(jìn)入本菜單，程序自動完成拷貝。

關(guān)閉測試儀電源，拔出U盤。

使用U盤升級軟件

將軟件升級包解壓并拷貝至U盤，注意不要改變目錄，否則不能正常完成操作。其正確目錄應(yīng)該是U盤根目錄下AT_UPD。

插好U盤，打開測試儀電源。

選擇進(jìn)入本菜單，程序自動完成升級。

關(guān)閉測試儀電源，拔出U盤。

外接PC升級軟件

開機(jī)后，不要打開功放開關(guān)，接好串口線，選擇進(jìn)入本菜單，再使用Windows程序中“下位機(jī)軟件升級” 菜單，選擇本系統(tǒng)的升級包中配置文件，開始升級操作。

初始化各菜單設(shè)置

輸入密碼確認(rèn)后，將所有菜單的參數(shù)設(shè)置，恢復(fù)到出廠值。

刪除所有測試報告

輸入密碼確認(rèn)后，刪除所有的測試報告。

打開或關(guān)閉觸摸屏

配置打開或者關(guān)閉觸摸屏。關(guān)閉后，觸摸屏操作無效。

裝置使用注意事項

顯示測試儀使用中*重要的注意事項。

常規(guī)抽水蓄能機(jī)組的運行過程轉(zhuǎn)速不變，發(fā)電狀態(tài)下功率調(diào)節(jié)范圍較窄，抽水狀態(tài)下功率不能調(diào)節(jié)，不足以應(yīng)對電網(wǎng)近年來出現(xiàn)的大規(guī)?？焖俟β什▌拥钠惹行枨?。采用可變速抽水蓄能機(jī)組可以實現(xiàn)發(fā)電運行和抽水運行兩種狀態(tài)的寬負(fù)荷功率調(diào)節(jié)，同時具有快速系統(tǒng)響應(yīng)速度，使水輪機(jī)在任意水頭和負(fù)荷時始終保持在*佳轉(zhuǎn)速運行，并保持效率*優(yōu)，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行起到重要作用。目前來看，面臨以下挑戰(zhàn)。

一是大型可變速抽水蓄能機(jī)組由于采用雙饋電機(jī)機(jī)型，轉(zhuǎn)動部分與定子部分具有一樣的鐵心和繞組。這樣的結(jié)構(gòu)對小型電機(jī)不存在太大問題，但對于大型抽水蓄能機(jī)組這種大尺寸、高線速度下的轉(zhuǎn)動鐵心和繞組，其動態(tài)穩(wěn)定設(shè)計是國際公認(rèn)的難題。從轉(zhuǎn)動部分關(guān)鍵部件的材料選擇，到電磁性能、力學(xué)性能及傳熱性能的設(shè)計都存在亟待攻克的難點，需要電機(jī)方面科研技術(shù)人員的努力。

二是大型變速抽水蓄能機(jī)組需具備快速準(zhǔn)確協(xié)助電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻調(diào)相的能力，開發(fā)出適用于發(fā)電和抽水兩種工況并且有功和無功控制高度解耦的大型可變速抽水蓄能機(jī)組的勵磁控制裝置和控制策略是當(dāng)前亟待解決的問題，與此相應(yīng)還需要進(jìn)一步提升勵磁、調(diào)速器、變頻裝置等輔機(jī)設(shè)備的國產(chǎn)化水平。

三是提高大型可變速抽水蓄能機(jī)組工藝水平，降低工程造價，確保工程**和質(zhì)量等方面還面臨挑戰(zhàn)。

四是需要進(jìn)一步利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，推動大型可變速抽水蓄能機(jī)組設(shè)計、建造和管理的數(shù)字化、智能化。

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