启动实验

  在实验管理系统，选择【启动实验】，即开始实验。实验包括五个功能模块，即厂站认知、运行控制、抽水运行、发电运行、实操考核，共12个实验步骤。

                             图1  实验加载页

                             图2  实验主界面

  在各实验界面，选择右上角“？”按钮，即显示操作引导界面，如图3所示。在操作三维旋钮时，需按下鼠标左键并向旋转方向移动。

                          图3  实验操作引导界面

引导学习：厂站认知

  用户选择【厂站认知】，展示了抽水蓄能电站总体布局，如下图4所示。包括了“区域认知”、“设备认知”、“系统认知”、“工况认知”、“认知考核”等五个功能模块。

                      图4  厂站认知实验界面

1.1区域认知

  抽水蓄能电站的主要区域包括了上水库、引水系统、地下洞群、球阀室、主厂房、母线洞、主变洞、尾闸室、尾水系统、下水库等，用户在选择右侧的不同区域后，视角会自动定位至该区域，并由左下角的“工程师”介绍各区域的组成及功能，如图5所示。

                     图5  区域认知界面

1.2设备认知

  抽水蓄能电站的主要设备包括了水泵水轮机、发电电动机、主变压器、高压厂变、静止变频器、励磁装置、同期装置、调速器等，用户在选择右侧的不同设备后，视角会自动定位至该设备，并由左下角的“工程师”介绍各设备的结构及工作原理，如图6所示。

                      图6  设备认知界面

  若该设备高亮，用户点击高亮区域，可查看该设备的结构爆炸图，如图7所示。

                      图7  水泵水轮机结构爆炸图

1.3系统认知

  抽水蓄能电站的主要系统包括了输水系统、电气主系统、调相压水系统等，该模块从水泵模式、发电模式分别介绍三大系统的工作原理，如图8所示。

                       图8  系统认知界面

  例如选择电气主系统，再选择水泵模式（或发电模式），播放水泵模式（或发电模式）下电气主系统的动画，展示了不同阶段的电流流向，如图9所示。

                        图9  电气主系统的工作原理动画

1.4工况认知

  抽水蓄能电站的工况包括发电、抽水、调相、停机以及水泵拖动、线路充电、黑启动等，并通过动画形式，展示了各工况之间的相互关系及转换时机。

                          图10 抽水工况认知界面

                           图11 发电工况认知界面

步骤1：调速控制实验

  在实验主界面，选择【运行控制】模块，将默认进入【调速控制】实验，先阅读实验目的，选择【学习了】，如图13所示。

                       图13 调速控制实验目的

  选择【开始实验】，在微机调速器模型图中，输入PID控制器的Kp、Ki、Kd三个参数，然后选择【开机】，系统将显示转速曲线，计算曲线上升时间、超调量和稳态误差，自动评估控制器的性能，如图14所示。

                          图14 调速器参数设置

  选择【完成实验】，回答思考题，选择【提交】，提交实验结果，如图15所示。

                         图15  调速控制实验思考题

步骤2：调压控制实验

  选择【调压控制】，进入实验后，先阅读实验目的。

  选择【开始实验】，在励磁调节器模型图中，输入AVR超前、滞后环节参数T1、T2、T3与T4，然后选择【起励】，系统将显示机端电压曲线，计算曲线上升时间、超调量和稳态误差，自动评估控制器的性能，如图16所示。选择【完成实验】，提交实验结果。

                        图16 励磁调节器参数设置

步骤3：并网控制实验

  选择【并网控制】，进入实验后，先阅读实验目的。

  选择【开始实验】，显示了7项不同的并网实验条件。在同期控制柜上，用户先将“同期方式”开关旋转至“手动”位，并通过旋转“电压调节开关”、“频率调节开关”，手动调节机端电压幅值、频率，使电压差、频率差、相位差快速满足各并网条件。若并网条件满足时，即电压差、频率差、相位差的显示灯均点亮，如图17所示。

                    图17 满足并网三个条件界面

  在并网条件满足时，快速旋转“手动同期开关”旋钮至“合”位，完成并网操作。选择【录波曲线】，查询发电机输出有功曲线的并网后峰值功率值，如图18所示。

                      图18 并网控制实验录波曲线

  选择【数据记录】，查看各并网时刻的电压差、频率差与相位差，并输入并网峰值功率，如图19所示。

                      图19 并网控制实验数据记录

  用户需逐项条件完成准同期并网操作，并记录各并网峰值功率，如图20所示。

                       图20 并网控制实验全部完成界面

  当7个条件下的并网实验及数据记录均完成后，选择【完成实验】，并回答思考题，选择【提交】，提交实验结果，如图21所示。

                        图21 并网控制实验思考题

步骤4：停机转抽水调相工况

  在界面左下角，“工程师”给出了每项操作步骤的操作方法。在每项操作步骤完成后，需选择该步骤前的方框，进行“√”标记，即进入下一项操作步骤。

（1）确认SFC（静止变频器）处于“就绪状态”

  该步骤的操作方法如下：

a. 确认SFC控制柜的“高压指示”灯亮

b. 确认SFC控制柜的“故障指示”灯灭

c. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                       图22  静止变频器SFC控制柜

（2）启动水泵水轮机的辅助设备

  该步骤的操作方法如下：

a. 打开1LCU控制柜的DCS 画面

b. 在“冷却水系统”画面，开启冷却水泵

c. 在“水轮机辅助系统”画面，开启轴承循环油泵

d. 在“调相压水系统”画面，开启密封环供水阀

e. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                     图23  调相压水系统DCS界面

（3）机械制动装置退出

  该步骤的操作方法如下：

a. 按下低压制动控制柜的“停止”按钮

b. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                        图24  SPT控制柜

（4）SFC启动进入“热备用”状态

  该步骤的操作方法如下：

a. 打开1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

b. 合上01GEV003JS(M)换相刀闸

c. 合上01GEV001JS启动刀闸

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                       图25  电气系统DCS界面

（5）灭磁开关合闸

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1号励磁调节器柜，旋转“S13-励磁远方现地切换开关”至“LOCAL”位

b. 按下就地控制屏的“手动”按钮

c. 按下就地控制屏的“合闸”按钮

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                         图26  励磁调节器

（6）SFC启动水泵运行

该步骤的操作方法如下：

a. 在SFC控制柜的控制屏上，按下“RUN”按钮

b. 确认“运行指示”灯亮，“运行频率”、“输出电压”逐渐升高

c. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                           图27  SFC变频启动

（7）启动调相压水控制

  该步骤的操作方法如下：

a. 打开1LCU控制柜的DCS 画面，选择“调相压水系统”画面

b. 开启调相压水阀；

c. 上述操作完成后选择返回，在操作单上确认，进入下一步

                        图28  调相压水系统DCS界面

（8）励磁系统切AVR运行

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1号机励磁系统调节器柜，选择就地控制屏的“AVR”按钮

b. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                            图29  励磁调节器切AVR运行

（9）手动方式下同期并网

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1号机组同期控制柜，旋转“同期方式”开关至“手动”位

b. 可调节“电压调节开关”，使压差表在5%范围内

c. 可调节“频率调节开关”，使频差表在0.15Hz范围内

d. 当相位差表旋转至中间位置（20°内），可选择“手动同期开关”

e. 旋转“同期方式”开关至“退出”位

f. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                     图30  抽水方向手动并网

（10）SFC装置恢复“冷备用”状态

  该步骤的操作方法如下：

a. 选择SFC控制柜的“系统复位”按钮

b. 打开1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

c. 断开01GEV001JS启动刀闸

d. 上述操作完成后选择返回，在操作单上确认，进入下一步

                        图31  SFC装置恢复冷备用

（11）进入抽水调相运行工况

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1号机励磁系统调节器柜，选择就地控制屏的“AQR”按钮

b. 按就地控制屏的“增磁”按钮，缓慢增加无功功率至77Mvar

c. 如果无功功率过大，可按“减磁”按钮，降低无功功率

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                        图32  抽水方向增加无功功率

步骤5：抽水调相转抽水工况

(12）退出调相压水控制

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“调相压水系统”画面

b. 关闭调相压水阀

c. 开启转轮排气阀

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                       图33  退出调相压水控制

（13）开启主进水阀

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“主进水系统”画面

b. 退出接力器锁定，主进水阀自动按一定的速度打开

c. 选择“调相压水系统”画面，关闭转轮排气阀

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                          图34  开启主进水阀

（14）进入抽水运行工况

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

b. 选择抽水方向“开机”按钮，机组功率自动升至325MW

c. 在1号机励磁系统调节器柜，选择就地控制屏的“APFR”按钮

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                         图35  抽水运行工况

步骤6：调压调速特性测定实验

（15）发电电动机的调压调速特性测定

该步骤的操作方法如下：

a. 选择“数据记录”按钮，显示“调压调速特性实验数据”面板

b. 选择系统电压的“+”、“-”按钮，分别可提高、降低系统电压

c. 缓慢调节系统电压，以满足数据面板的各机端电压要求

d. 按照数据表格要求，记录相应的数据

e. 测定完成后，恢复机端电压至额定电压

                    图36  调压调速特性测定实验数据记录

步骤7：抽水转停机工况

（16）抽水运行工况转抽水调相运行工况

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1号机励磁系统调节器柜，选择就地控制屏的“AQR”按钮

b. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

c. 选择抽水方向“停机”按钮，导叶关闭

d. 在1号机励磁系统调节器柜，选择就地控制屏的“减磁”按钮，降低无功功率至3Mvar

e. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                          图37  抽水方向减磁操作

（17）抽水调相运行工况转旋转备用工况

  该步骤的操作方法如下：

a. 选择励磁调节方式“AVR”按钮

b. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

c. 断开01GEV001JD发电机出口开关，发电电动机解列运行

d. 拉开01GEV003JS(M)换相刀闸

e. 在1号机励磁系统调节器柜，选择就地控制屏的“分闸”按钮，逆变灭磁

f. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                         图38  抽水方向离网操作

（18）旋转备用工况转停机工况

  该步骤的操作方法如下：

a. 等待转速降至60%（150 rpm）时，合上01GEV002JD制动开关，电气制动投入

b. 等待转速达到5% （12.5 rpm）时，断开01GEV002JD制动开关，电气制动退出

c. 按下低压制动控制柜的“启动”按钮，机械制动投入

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                         图39 抽水方向电制动投入操作

（19）关闭主进水阀

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“主进水系统”画面

b. 投入接力器锁定

c. 关闭密封环供水阀

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                             图40  投入接力器锁定

（20）退出水泵水轮机的辅助设备

  该步骤的操作方法如下：

a. 打开1LCU控制柜的DCS 画面

b. 在“冷却水系统”画面，关闭冷却水泵

c. 在“水轮机辅助系统”画面，关闭轴承循环油泵

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入稳定停机工况

                            图41  关闭油气水辅助设备

步骤8：停机转发电工况

  在界面左下角，“工程师”给出了每项操作步骤的操作方法。在每项操作步骤完成后，需选择该步骤前的方框，进行“√”标记，即进入下一项操作步骤。

（1）启动水泵水轮机的辅助设备

  该步骤的操作方法如下：

a. 打开1LCU控制柜的DCS 画面

b. 在“冷却水系统”画面，开启冷却水泵

c. 在“水轮机辅助系统”画面，开启轴承循环油泵

d. 上述操作完成后选择返回，在操作单上确认，进入下一步

                        图42  启动油气水辅助设备

（2）开启水泵水轮机的主进水阀

  该步骤的操作方法如下：

a. 选择“主进水系统”画面

b. 退出接力器锁定

c. 主进水阀自动开启

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                            图43  开启主进水阀

（3）机械制动装置退出

该步骤的操作方法如下：

a. 按下低压制动控制柜的“停止”按钮

b. 上述操作完成后选择返回，在操作单上确认，进入下一步

                           图44  退出机械制动风闸

（4）进入旋转备用工况

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

b. 按下发电方向“开机”按钮，转速上升至250 rmp（开导叶）

c. 合上换相刀闸01GEV003JS(G)

d. 确认励磁调节方式为“AVR”，合上灭磁开关01GEX001JD

e. 等待机端电压上升至约15.75kV

f. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                         图45  发电电动机切空载

（5）自动方式下同期并网

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1号机组同期控制柜，旋转“同期方式”开关至“自动”位

b. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

c. 合发电机出口断路器01GEV001JD，等待断路器合闸

d. 旋转“同期方式”开关至“退出”位

e. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                         图46  发电方向自动准同期并网

（6）升功率运行

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

b. 按下励磁调节方式“AQR”按钮

c. 按励磁调节“+”或“-”按钮，将无功功率升至约4.8Mvar

d. 按有功调节“+”或“-”按钮，将有功功率升至约10MW

e. 确认功率因数约0.9，按下励磁调节方式“APFR”按钮

f. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                          图47  发电方向升功率运行

步骤9：外特性测定实验

（7）发电电动机的外特性测定

  该步骤的操作方法如下：

a. 选择“数据记录”按钮，显示“外特性实验数据”面板

b. 缓慢提升发电机有功功率，达到测定要求的各功率要求

c. 按照数据表格要求，记录相应的数据

d. 外特性测定完成后，计算电压变化率

                          图48  外特性曲线测定

步骤10：发电转停机工况

（8）降功率运行

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

b. 在“APFR”励磁调节方式下，缓慢降有功功率至约3MW

c. 按下励磁调节方式“AVR”按钮

d. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                            图49  发电方向降功率运行

（9）进入旋转备用工况

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“电气系统”画面

b. 断开发电出口开关01GEV001JD

c. 拉开换相刀闸01GEV003JS(G)

d. 断开灭磁开关01GEX001JD，逆变灭磁

e. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                             图50  发电方向解列操作

（10）旋转备用工况转停机工况

  该步骤的操作方法如下：

a. 在DCS界面“电气系统”画面，选择发电方向“停机”按钮

b. 等待转速降至60%（150 rpm）时，合上01GEV002JD制动开关，电气制动投入

c. 等待转速达到5% （12.5 rpm）时，断开01GEV002JD制动开关，电气制动退出

d. 按下低压制动控制柜的“启动”按钮，机械制动投入

e. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                           图51  投入电气制动降速

（11）关闭主进水阀

  该步骤的操作方法如下：

a. 在1LCU控制柜的DCS界面，选择“主进水系统”画面

b. 投入接力器锁定，阀门关闭。

c. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入下一步

                           图52  关闭主进水阀

（12）退出水泵水轮机的辅助设备

  该步骤的操作方法如下：

a. 在“冷却水系统”画面，关闭冷却水泵

b. 在“水轮机辅助系统”画面，关闭轴承循环油泵

c. 上述操作完成后，在操作单上确认，进入稳定停机工况

                             图53  退出油气水辅助设备

步骤11：理论考核

         选择【理论考核】，进入理论知识考核界面，该模块从系统题库中随机选择10道单选或多选题。用户在答题完毕后，选择【提交】，并返回实验主界面。

                                                                               图55  理论考核实验界面

步骤12：实操考核

         选择【实操考核】，系统将机组预设为停机工况，并随机选择抽水、发电工况其中一种，要求用户在规定时间（20min）内，且在没有操作方法提示的前提下，完成工况的切换任务。本实验旨在考核用户对抽水蓄能电站的各运行工况概念理解程度，及工况切换操作的掌握程度。

         进入实验模块后，先阅读实验目的，并完成思考题，选择【提交】，开始实操考核任务。

                          图56  回答思考题

  考核界面展示了考核任务的操作单，且提供了相关设备或装置的自动定位功能，用户需逐项完成操作任务，并在该步骤前的方框，进行“√”标记。操作任务全部完成后，返回实验主界面。

                            图57  实验操作考核界面

实验报告

         依据赋分模型，系统自动对各操作步骤进行评分。

                          图58  实验评分界面

  选择【实验评价】，并【提交】实验结果后，系统自动生成实验报告，用户可在实验教学平台上，查询【实验记录】，打印实验报告，实验报告部分截图如下图所示。

                           图57  实验报告截图