HYGD-03型工廠供配電技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置
HYGD-3工廠供配電實(shí)訓(xùn)裝置滿足大專院校、職業(yè)院校供配電技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目包括典型工廠供電一次系統(tǒng)，二次回路的儀表、保護(hù)、控制等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，并結(jié)合供配電系統(tǒng)的前沿技術(shù)。通過(guò)該系統(tǒng)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)，能熟練地掌握供配電系統(tǒng)電氣主接線、工廠供電系統(tǒng)的正常停送電操作和各種異常工況下的倒閘操作，二次儀表回路，線路保護(hù)，電動(dòng)機(jī)保護(hù)、功率因數(shù)補(bǔ)償，備自投等方面的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)?zāi)苋诤稀豆S電器設(shè)備》、《供配電技術(shù)》、《工廠供電》、《可編程控制技術(shù)》《配電自動(dòng)化》、《微機(jī)保護(hù)技術(shù)》、《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》等相關(guān)教材內(nèi)容?？捎糜陔娏?、電氣類各專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和電力科研院科研項(xiàng)目的硬件開發(fā)平臺(tái)，以及國(guó)家電網(wǎng)部門的技術(shù)人員上崗的培訓(xùn)平臺(tái)。
一、裝置的技術(shù)性能﹑指標(biāo)及配備
1基本參數(shù)
輸入電源：三相五線～380V±10% 50Hz±2%
整機(jī)容量：≤6kVA
RS-485和以太網(wǎng)兩種通訊接口；標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議
2 人身及設(shè)備安全保護(hù)
屏體框架采用電力柜標(biāo)準(zhǔn)鋼型材，結(jié)構(gòu)牢固；
設(shè)備外殼全金屬，并可靠接地；
設(shè)備電源進(jìn)線裝設(shè)30mA動(dòng)作漏電保護(hù)開關(guān),確保人生安全；
設(shè)備采用全封閉式實(shí)訓(xùn)導(dǎo)線，降低使用人員觸電風(fēng)險(xiǎn)；
3 設(shè)備組成
本實(shí)訓(xùn)裝置模擬中型工廠的供配電系統(tǒng)，由35kV、10kV，兩個(gè)不同的電壓等級(jí)構(gòu)成 ，一次系統(tǒng)主接線。整個(gè)系統(tǒng)有兩路35kV進(jìn)線，其中一路正常供電，另一路作為備用，通過(guò)備自投自動(dòng)切換;35kV母線出線有兩路分支，一路送其他分廠，一路經(jīng)總降變降壓為10kV母線的進(jìn)線電源1供本地使用；為了保證供電可靠性，另加一路電源作為10kV母線的進(jìn)線電源2。進(jìn)線電源1和進(jìn)線電源2互為暗備用，分別給10kVⅠ段母線和10kVⅡ段母線供電，兩者也可通過(guò)備自投自動(dòng)切換。
為了保證一次線路供電的可靠性，配置了微機(jī)備自投裝置和微機(jī)線路保護(hù)裝置；為了保證高壓電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，配置了高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置；為了提高用電質(zhì)量，配置了無(wú)功補(bǔ)償裝置；為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，配置了10寸人機(jī)界面、PLC控制器、智能電量監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)有載變壓器分接頭狀態(tài)的采集和開關(guān)的控制。
4 一次部分
整個(gè)系統(tǒng)是由一次部分，二次部分，監(jiān)控部分和接口部分組成。
一次部分包括一次供配電線路，隔離開關(guān)和斷路器，變壓器和各種負(fù)荷。負(fù)荷種類包括普通負(fù)荷，照明負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷等。
① 一次供配電線路：整個(gè)系統(tǒng)一次供配電線路是由35 kV，10kV兩個(gè)不同的電壓等級(jí)構(gòu)成，線路阻抗采用電抗器來(lái)模擬。
② 隔離開關(guān)和斷路器及變壓器：系統(tǒng)采用一個(gè)兩卷的變壓器，模擬總降變壓器，具有載調(diào)壓功能。線路上所采用的斷路器和隔離開關(guān)盡量選用現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)物，或外形接近。使學(xué)生通過(guò)正確的實(shí)驗(yàn)操作，能夠明了正確的電氣投切操作，倒閘操作，投入運(yùn)行操作以及各種運(yùn)行方式的調(diào)整操作規(guī)程。
③ 負(fù)荷部分：可分為高壓電動(dòng)機(jī)負(fù)荷和至1#~3#車間變電站負(fù)荷。高壓電動(dòng)機(jī)采用1.5kW三相交流異步電動(dòng)機(jī)模擬，并設(shè)置了直接啟動(dòng)和變頻啟動(dòng)等啟動(dòng)方式。1#~3#車間變電站負(fù)荷使用感性負(fù)載、阻性負(fù)載和風(fēng)機(jī)模擬。風(fēng)機(jī)不僅可以作為負(fù)荷的一部分，同時(shí)也能給整套裝置散熱。
5 二次部分
二次部分包括自動(dòng)裝置，儀表信號(hào)單元和轉(zhuǎn)換單元。自動(dòng)裝置包括微機(jī)線路保護(hù)裝置、微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置、無(wú)功補(bǔ)償裝置和微機(jī)備自投裝置；儀表信號(hào)單元包括模擬儀表、光字牌、指示燈、云平臺(tái)系統(tǒng)模塊等；轉(zhuǎn)換單元包括各狀態(tài)量的切換開關(guān)。
5.1 微機(jī)線路保護(hù)裝置
微機(jī)保護(hù)裝置需采用工業(yè)級(jí)主流產(chǎn)品，適用于110kV以下電壓等級(jí)的非直接接地系統(tǒng)或小電阻接地系統(tǒng)中的進(jìn)線線路，集保護(hù)、測(cè)量及操作控制于一體。
技術(shù)參數(shù)
額定數(shù)據(jù)
裝置電源：AC220V 允許偏差：-20℅～+15℅；
交流電流：5A；
交流電壓：100V；
交流頻率：50Hz；
控制回路電壓： DC220V。
功率消耗
交流電流回路：In=5A 每相不大于0.5VA；
交流電壓回路：U=UN 每相不大于0.2VA；
控制回路：正常工作 不大于10W；
保護(hù)動(dòng)作 不大于20W。
過(guò)載能力
交流電流回路：2倍額定電流 連續(xù)工作；
10倍額定電流 允許10s；
40倍額定電流 允許1s；
交流電壓回路：1.2倍額定電壓 連續(xù)工作；
控制回路：70%—120%額定電壓 連續(xù)工作。
保護(hù)誤差
保護(hù)電流： 不大于±3% ；
保護(hù)電壓： 不大于±3% ；
溫度影響
正常工作溫度： -10℃ ～ 55℃；
極限工作溫度： -25℃ ～ 75℃；
裝置在-10℃～55℃溫度下動(dòng)作值因溫度變化而引起的變差不大于±1% 。
通信等其他功能要求
具有RS485 網(wǎng)絡(luò)通訊接口，語(yǔ)音播報(bào)功能，無(wú)線數(shù)據(jù)通訊功能、藍(lán)牙數(shù)據(jù)功能、留有反向讀取外圍儀表數(shù)據(jù)表功能能夠隨時(shí)通過(guò)協(xié)議自主讀取外圍電力儀表數(shù)據(jù)到保護(hù)裝置表格中進(jìn)行統(tǒng)一查看。
5.2 微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置
本裝置適用于35kV及以下電壓等級(jí)的經(jīng)消弧線圈接地或不接地系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控，可集中組屏，也可在開關(guān)柜就地安裝，全面支持變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。
5.3微機(jī)備自投裝置
適用于110kV及以下電壓等級(jí)的進(jìn)線開關(guān)，內(nèi)橋開關(guān)及主變兩側(cè)開關(guān)的自投裝置，也可選擇帶備自投的自適應(yīng)功能；可集中組屏，也可在開關(guān)柜就地安裝。
1．備用電源自動(dòng)投入保護(hù)裝置的作用是當(dāng)工作電源消失后，自動(dòng)地將備用電源投到工作母線上(進(jìn)線備自投)，以使連接在工作母線上的負(fù)荷仍能正常運(yùn)行；或者是兩段進(jìn)線同時(shí)投入運(yùn)行，當(dāng)某段PT出現(xiàn)不合格時(shí)，則將不合格端PT的進(jìn)線斷路器跳開，隨后合上母聯(lián)開關(guān)（母聯(lián)備自投）。
另外，如果當(dāng)那側(cè)不合格端PT的進(jìn)線電源恢復(fù)時(shí)（可通過(guò)檢測(cè)進(jìn)線電壓或者帶電顯示器的接點(diǎn)），備自投將自動(dòng)跳開母聯(lián)開關(guān)，合上該側(cè)進(jìn)線開關(guān)（備自投自適應(yīng)方式）；本裝置有母線互備和進(jìn)線互備以及自適應(yīng)三種方式。
2．母聯(lián)電流保護(hù)(速斷、過(guò)流)
3．測(cè)控功能:
1）遙測(cè)：兩段母線的線電壓（U1ab、U1bc、U2ab、U2bc），兩條進(jìn)線的線電壓（U1x、U2x），兩條進(jìn)線的電流（I1、I2），母聯(lián)保護(hù)（IA，IB，IC）及測(cè)量電流（Ia，Ic）。
2）遙信：開入1為進(jìn)線 1 開關(guān)合閘位置，開入2為進(jìn)線2開關(guān)合閘位置，開入5備自投閉鎖信號(hào)；母聯(lián)控制回路斷線、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、PT斷線信號(hào)、操作機(jī)構(gòu)故障信號(hào)等。
3）遙控：母聯(lián)開關(guān)遙控跳、合；手動(dòng)和遙控互為閉鎖，互為切換。
4．輔助功能：
1）異常告警：電源消失或自檢出錯(cuò)（ROM,RAM,EPROM定值檢驗(yàn)出錯(cuò)），閉鎖開出繼電器。
2）控制回路斷線：由外部引入開關(guān)量。
3）遙控：裝置可接受遙控命令對(duì)母聯(lián)開關(guān)實(shí)行遠(yuǎn)方跳、合控制。
4）事件記錄：可以記錄不低于60次的各項(xiàng)事件數(shù)據(jù)，并可傳送到管理系統(tǒng)或監(jiān)控系統(tǒng)。
5）故障錄波：可以保存不低于事故發(fā)生時(shí)的電流電壓波形100個(gè)。
通信等其他功能要求
具有RS485 網(wǎng)絡(luò)通訊接口，語(yǔ)音播報(bào)功能，無(wú)線數(shù)據(jù)通訊功能、藍(lán)牙數(shù)據(jù)功能、留有反向讀取外圍儀表數(shù)據(jù)表功能能夠隨時(shí)通過(guò)協(xié)議自主讀取外圍電力儀表數(shù)據(jù)到保護(hù)裝置表格中進(jìn)行統(tǒng)一查看。
5.4 微機(jī)無(wú)功補(bǔ)償裝置
裝置能自動(dòng)追蹤電網(wǎng)功率因數(shù)并控制電容器組的投切，具有手動(dòng)和自動(dòng)投切功能。根據(jù)變壓器的無(wú)功功率進(jìn)行分相補(bǔ)償，電容器組循環(huán)工作，使每組電容器均勻投運(yùn)，從而減少電能損耗和電壓損失，提高設(shè)備的使用效率。
5.5 模擬表
采用國(guó)標(biāo)6L2型模擬表顯示各電壓等級(jí)的電壓。
5.6 短路故障設(shè)置模塊
系統(tǒng)通過(guò)軟、硬件配合可以設(shè)置多種線路故障和模擬多種電動(dòng)機(jī)故障，短路時(shí)間和短路電流均連續(xù)可調(diào)；
6監(jiān)控部分
監(jiān)控部分包括觸摸屏，PLC控制器、智能電量監(jiān)測(cè)儀組成。實(shí)現(xiàn)了對(duì)有載變壓器分接頭狀態(tài)的采集和開關(guān)的控制、供配電系統(tǒng)三相電流、三相電壓、三相有功功率、三相無(wú)功功率、三相視在功率、功率因數(shù)、頻率、電能等電參數(shù)的就地監(jiān)測(cè)和遙測(cè)。
6.1觸摸屏
液晶屏：10寸TFT液晶屏，分辨率（800*480），LED背光
CPU主板：ARM結(jié)構(gòu)，低功耗 主頻400MHz
內(nèi)存：64MSRAM
硬盤：128M FLASH
觸摸屏：4線電阻觸摸屏
接口:1*RS232，1*RS485，1*USB、以太網(wǎng)口
6.2智能電量監(jiān)測(cè)儀
測(cè)量電流：0.2級(jí)；
母線電壓：0.2級(jí)；
輸出精度：0.2級(jí)；
頻率：0.01HZ；
P、Q、COSΦ；0.5級(jí)；
通訊分辨率：不大于1ms；
6.3 PLC
采用西門子PLC作為系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)控制器，可以采集一次系統(tǒng)所有隔離開關(guān)，斷路器的位置信號(hào)，并執(zhí)行斷路器的遙控命令，與觸摸屏、智能儀表構(gòu)建供配電系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
6.4 接口部分
信網(wǎng)絡(luò)接口有：①總線接口：選用標(biāo)準(zhǔn)為RS-485的有線串行通信接口，如果把PLC控制器、微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)線路保護(hù)裝置、微機(jī)備自投裝置掛接至通信總線接口，利用總線接口與上位機(jī)的通信，可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)本系統(tǒng)的監(jiān)控功能。②以太網(wǎng)接口：通信網(wǎng)絡(luò)接口用于數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)方上傳，方便以后系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)展。
6.5 供電系統(tǒng)創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用云平臺(tái)模塊
本平臺(tái)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于信息技術(shù)并將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，進(jìn)行海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并提供豐富的數(shù)據(jù)分析工具方便更加準(zhǔn)確的掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。
本平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：
（1）、數(shù)據(jù)云系統(tǒng)上傳
（2）、手機(jī)app數(shù)據(jù)查詢
（3）、歷史數(shù)據(jù)查詢
（4）、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)
（5）、新浪微博報(bào)警
（6 ）、微信反向控制
6.6 供電系統(tǒng)創(chuàng)新并離網(wǎng)逆變器模塊
工業(yè)級(jí)1KW并離網(wǎng)逆變器模塊具有低壓報(bào)警，低壓關(guān)斷，過(guò)壓關(guān)斷，過(guò)載關(guān)斷，過(guò)熱保護(hù)等多種功能。采用雙CPU控制，可選擇DSP或者STM32。采用OLED液晶顯示（尺寸45*25），開放部分核心源代碼供老師研究、深入了解并網(wǎng)原理等。
功率(W)：1000W
直流電壓（VDC）：24V
輸入電壓：180-260VAC
輸入頻率：50/60 Hz
逆變器輸出電壓/頻率：220VAC±5% /50Hz±1%
輸出波形：純正弦波
切換時(shí)間：<8ms
充電電流：Max 20A
逆變器輸出保護(hù)：輸入過(guò)高/過(guò)低壓保護(hù)、直流欠壓保護(hù)、尖峰浪涌保護(hù)，過(guò)載保護(hù)：100-120%30 秒;> 120%,100毫秒;>150% ,50毫秒; 輸出短路<150微秒。
噪音：< 45dB
運(yùn)行環(huán)境溫度：-25-65攝氏度
MPPT電壓：15-23V
運(yùn)行/貯存環(huán)境相對(duì)濕度：0-90%無(wú)結(jié)露
運(yùn)行環(huán)境海拔高度：0-3,000米
貯存環(huán)境海拔高度：0-15,000米
7 工廠供電無(wú)線智能管理系統(tǒng)
（1）系統(tǒng)采用先進(jìn)的分布式智能管理型無(wú)線AP,通過(guò)WIFI技術(shù)實(shí)現(xiàn)終端覆蓋。采用15寸彩色中文觸控屏的無(wú)線系統(tǒng)管理器，中文菜單式觸控操作界面，人機(jī)對(duì)話友好。移動(dòng)控制終端可控制任意一臺(tái)帶驅(qū)動(dòng)模塊的實(shí)訓(xùn)設(shè)備?？勺鲗W(xué)生機(jī)登錄實(shí)訓(xùn)與考核的操作終端，也可作教師機(jī)登錄出題設(shè)故的操作終端。
（2）集成無(wú)線實(shí)驗(yàn)電源管理系統(tǒng)，通過(guò)終端系統(tǒng)監(jiān)控查詢學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源開關(guān)狀態(tài)；單獨(dú)開啟關(guān)閉學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源；全部開啟或全部關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源功能；定時(shí)全閉功能；控制范圍>50m；控制能力>50臺(tái)。
（3）集成無(wú)線考核系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)密碼登錄系統(tǒng)，設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)路，系統(tǒng)測(cè)試(查詢?cè)O(shè)備)，學(xué)生庫(kù)設(shè)置，題庫(kù)與題庫(kù)等級(jí)設(shè)置，學(xué)生鍵盤設(shè)置，考核故障發(fā)布考核試卷提取與存儲(chǔ)考核時(shí)間設(shè)置與啟動(dòng)，考核成績(jī)查詢，考核成績(jī)打印，登錄密碼修改與恢復(fù)。
（4）學(xué)生終端采用大屏幕液晶顯示具有聯(lián)機(jī)考核和脫機(jī)考核功能，學(xué)號(hào)查詢，故障解除，時(shí)間查詢，分?jǐn)?shù)查，設(shè)備號(hào)查詢。
（5）集成無(wú)線多功能數(shù)據(jù)采集、分析、控制系統(tǒng)
（1）可實(shí)時(shí)長(zhǎng)時(shí)間記錄電壓、電流、電阻、電容、通斷等，并生成趨勢(shì)曲線。
（2）虛擬測(cè)量直流電壓，量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V、800V
（3）虛擬交流電壓測(cè)量，量程 60.00mV 、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V
（4）虛擬直流電流測(cè)量，量程 60.00mA 、600.00mA 、6.000A、10.00A
（5）虛擬交流電流測(cè)量，量程 60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A
（6）虛擬電阻測(cè)量，量程 600、6.000K、60.00K、600.0K、6.000M 、60.00M
（7）虛擬電容測(cè)量，量程 40.00nF 、400.00nF、4.000uF、40.00uF、400.0uF
（8）虛擬二極管測(cè)量 0V~2.0V
二 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
1.工廠供電電氣接線圖的認(rèn)知
（1）實(shí)訓(xùn)臺(tái)電氣主接線模擬圖的認(rèn)知
（2）電氣主接線圖的認(rèn)知
2.工廠變配電室值班技能培訓(xùn)
（1）互感器的接線方法
（2）變壓器有載調(diào)壓
（3）工廠供電倒閘操作
（4）供配電系統(tǒng)多功能智能儀表的使用與參數(shù)設(shè)置
3.工廠供電線路的微機(jī)繼電保護(hù)
（1）模擬系統(tǒng)正常、大、小運(yùn)行方式
（2）模擬系統(tǒng)短路
（3）電秒表的正確操作
（4）微機(jī)線路保護(hù)裝置參數(shù)整定操作
（5）無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)
（6）帶時(shí)限電流速斷保護(hù)
（7）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)
（8）反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)
4.高壓電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)
（1）變頻器參數(shù)整定操作
（2）變頻器開環(huán)調(diào)速實(shí)訓(xùn)
（3）三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式
（4）微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置參數(shù)整定操作
（5）高壓電動(dòng)機(jī)的速斷保護(hù)
（6）高壓電動(dòng)機(jī)的反時(shí)限過(guò)流保護(hù)
5.工廠供電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置實(shí)訓(xùn)
（1）備投投入條件測(cè)試
（2）進(jìn)線備投（明備用）及自適應(yīng)實(shí)訓(xùn)
（3）母聯(lián)備投（暗備用）及自適應(yīng)實(shí)訓(xùn)
（4）無(wú)功補(bǔ)償裝置認(rèn)知實(shí)訓(xùn)
（5）無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償實(shí)訓(xùn)
6. 供電系統(tǒng)云平臺(tái)實(shí)驗(yàn)
（1）遙測(cè)、遙控、遙信實(shí)驗(yàn)
（2）數(shù)據(jù)云系統(tǒng)上傳
（3）手機(jī)app數(shù)據(jù)查詢
（4）歷史數(shù)據(jù)查詢
（5）數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)
（6）新浪微博報(bào)警
（7）微信反向控制
（8）微信監(jiān)控
labview監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
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