可變速技術能使抽水蓄能機組不局限于額定轉速運行，從而使調控更靈活、快速、高效、可靠，該技術已成為全球抽水蓄能領域的新方向和研發熱點。目前，世界上大多數可變速抽水蓄能機組位于日本和歐洲。日本20世紀90年代就開始應用可變速抽水蓄能技術實現電網頻率控制，日本可變速抽水蓄能電機的產品*大單機容量已達到40萬千瓦。近年來，隨著大量風力發電的接入，歐洲開始大量引入可變速抽水蓄能進行電網功率平衡控制。

我國在可變速抽水蓄能產品方面還相對落后，目前國產化產品處于空白狀態。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組由外國公司承建，目前還在建造之中。

我國新型電力系統中急需一定量的可變速抽水蓄能機組，一是推進可再生能源發電的需要，二是保障電網可靠，提高供電質量。2021年，我國首座可變速抽水蓄能機組實證平臺在武漢大學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計、建設、運行提供基礎性支撐。

§1.1 產品簡介（LY803三相微機繼保分析儀工作原理及結構）

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標準《DL/T624-1997繼電保護微機型試驗裝置技術條件》，在廣泛聽取用戶意見的基礎上，認真總結多年積累的產品開發和生產經驗，采用目前*新的電子技術研制的新一代繼電保護測試裝置，可以獨立完成繼電保護、勵磁、計量等專業領域內的裝置和元器件測試調試，廣泛適用于電力、鐵路、石化、冶金和礦山等行業的科研、生產和電氣試驗現場。

本產品的主要特點：

1、業內開創真彩觸摸屏+鍵控，讓操作更得心應手

本機采用8寸真彩觸摸屏，配合自主設計的鍵盤，讓操作更快捷，更得心應手，同時，程序開始試驗時，自動關閉觸摸屏，防止任何誤操作。

2、業內開創內置單路嵌入式模擬斷路器

模擬斷路器主要用于繼電保護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。本機內置的模擬裝置為微機繼電保護測試系統的配套產品，特別在新建電廠、變電站的高壓斷路器沒調好或未投直流電源的情況下，使用內置模擬斷路器進行繼電保護試驗將不受外界因素影響，從而縮短調試時間，提高試驗工作效率。

3、嵌入式主機，配備超大規模可編程邏輯器件（CPLD）

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

4、單機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、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

精心設計的電壓、電流放大器實現交/直流共享，輸出級采用獨有的高精度超線性放大技術。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130V、70VA，交流電流全并輸出高達90A。直流電壓輸出可達300V、130VA。

6、接口完整，主機一體化單機箱結構

系統操作界面和試驗結果是全中文顯示，全部操作過程均在顯示屏上設定，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/鼠標口。還提供2個USB口、2個RS232口，可與外部計算機及其他設備通信。只需交流220V電源，開機即可工 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

采用*新設計的散熱結構，保證*好的通風狀況。并可同時判斷過流、過壓、過載、短路、溫度過高、數據異常等危及裝置本身保障的現象，即便是操作錯誤也不致損壞裝置。另外，當危險信號如外部電壓通過端子進入測試儀時，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

本裝置具有八路開關量輸入（A B C R a b c r）和4路開關量輸出。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、軟件功能強大

裝置立臥式放置均可，可脫機操作，亦可外接PC機操作，測試結果能自動整理、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機下傳，無需改動任何硬件。 軟件輔助計算功能強大，可自動計算正、負、零序電壓電流，一、二次側有功、無功、功率因數。可選配內置 GPS 模塊，只需外接天線，就可以同步聯調。

§1.2 產品型號說明及參數（LY803三相微機繼保分析儀工作原理及結構）

●主要額定參數

§1.3  面板說明（LY803三相微機繼保分析儀工作原理及結構）

接線端子

◎電壓輸出： UA、UB、UB分別對應A、B、C三相電壓，UX、UY、UZ分別對應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分別連接保護的跳A、跳B、跳C接點，R連接保護的重合閘接點。

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

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

◎電流輸出：一般地，IA、IB、IC分別對應A、B、C三相電流，IX、IY、IZ分別對應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：當打開功放并開始送模擬量后，如果電流源處于開路狀態，對應燈常亮示警，但裝置不會保護。

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

T 溫度告警指示燈：送大電流后，裝置內部溫度上升，如果超出**范圍，裝置保護，切斷功放開關，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，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，可用于同步對調時外接GPS接收機。對于內置GPS模塊的，此端口預留。

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。當前電壓及動作電流選擇指示燈。

3.調檔開關：模擬斷路器總電源及檔位選擇開關。

4.時間旋鈕：設置動作時間。范圍是0-200ms。

5.輔助接點：跳閘、公共端、合閘。指示當前模擬斷路器的開關位置。

下面以 RCS-9612A 線路保護裝置為例，介紹做重合閘實驗時，內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。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（LY803三相微機繼保分析儀工作原理及結構）

1．開關機順序:開機：電源開關 －→ 功放開關

關機：功放開關 －→ 電源開關

測試儀啟動完畢后，才能投入功放開關。

2．裝置應可靠接地。為保證本機外殼可靠接大地，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。對應標識。

3．優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．建議開機后，按下功放開關先預熱5～15分鐘,再進行試驗！

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

第2章 軟件操作說明（LY803三相微機繼保分析儀工作原理及結構）

§2.0  概述

測試儀啟動后，進入如下主菜單：

一．脫機運行：選擇進入脫機運行主界面。每個測試菜單的介紹，參照下面章節。

二．外接PC試驗

外接筆記本電腦，使用Windows下程序，進行試驗。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．開機后，按下功放開關先預熱5～15分鐘。

3．接上串口線，使用Windows下程序，進行試驗。

三．系統管理：選擇進入如下菜單

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。

選擇進入本菜單，程序自動完成拷貝。

關閉測試儀電源，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。其正確目錄應該是U盤根目錄下AT_UPD。

插好U盤，打開測試儀電源。

選擇進入本菜單，程序自動完成升級。

關閉測試儀電源，拔出U盤。

外接PC升級軟件

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

初始化各菜單設置

輸入密碼確認后，將所有菜單的參數設置，恢復到出廠值。

刪除所有測試報告

輸入密碼確認后，刪除所有的測試報告。

打開或關閉觸摸屏

配置打開或者關閉觸摸屏。關閉后，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。

常規抽水蓄能機組的運行過程轉速不變，發電狀態下功率調節范圍較窄，抽水狀態下功率不能調節，不足以應對電網近年來出現的大規模快速功率波動的迫切需求。采用可變速抽水蓄能機組可以實現發電運行和抽水運行兩種狀態的寬負荷功率調節，同時具有快速系統響應速度，使水輪機在任意水頭和負荷時始終保持在*佳轉速運行，并保持效率*優，對電力系統穩定運行起到重要作用。目前來看，面臨以下挑戰。

一是大型可變速抽水蓄能機組由于采用雙饋電機機型，轉動部分與定子部分具有一樣的鐵心和繞組。這樣的結構對小型電機不存在太大問題，但對于大型抽水蓄能機組這種大尺寸、高線速度下的轉動鐵心和繞組，其動態穩定設計是國際公認的難題。從轉動部分關鍵部件的材料選擇，到電磁性能、力學性能及傳熱性能的設計都存在亟待攻克的難點，需要電機方面科研技術人員的努力。

二是大型變速抽水蓄能機組需具備快速準確協助電網調峰調頻調相的能力，開發出適用于發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組的勵磁控制裝置和控制策略是當前亟待解決的問題，與此相應還需要進一步提升勵磁、調速器、變頻裝置等輔機設備的國產化水平。

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

四是需要進一步利用物聯網、云計算和大數據等技術，推動大型可變速抽水蓄能機組設計、建造和管理的數字化、智能化。

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