SHYL-GDX115型工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

一、    工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)概述
工廠供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置是根據(jù)機(jī)械工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心編寫的《高級(jí)電工技術(shù)》、《電工基礎(chǔ)（高級(jí)工適用）》、《電工技師培訓(xùn)教材》結(jié)合《工廠供電》和《供配電技術(shù)》課程研發(fā)生產(chǎn)的。該裝置主要對(duì)教材中的35kV的總降壓變電所、10kV的高壓配電所及車間用電負(fù)荷的供配電線路中涉及的微機(jī)繼電保護(hù)裝置、備用電源自動(dòng)投入裝置、無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置、智能采集模塊以及工業(yè)人機(jī)界面等電氣一次、二次、控制保護(hù)等重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的，通過在本實(shí)訓(xùn)裝置中的技能訓(xùn)練能在深入理解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能。并且本套實(shí)訓(xùn)裝置還有利于學(xué)生對(duì)變壓器、電動(dòng)機(jī)組、電流互感器、電壓互感器、模擬表記、數(shù)字電秒表及開關(guān)元器件工作特性和接線原理的理解和掌握。

工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)-上海育聯(lián)

二、工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)特點(diǎn)
1.本裝置根據(jù)典型教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，在開發(fā)中征求了專業(yè)教師的建議、吸收了工程應(yīng)用中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。比較系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)了工廠供配電系統(tǒng)的受電、輸送、分配、控制、保護(hù)等實(shí)踐技能訓(xùn)練要求。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中還能掌握正確的電路投切操作，倒閘操作，運(yùn)行控制以及各種運(yùn)行方式的調(diào)整操作規(guī)程。本裝置結(jié)構(gòu)清晰，運(yùn)行靈活，操作方便，安全可靠。為學(xué)生提高實(shí)踐技能建立了一個(gè)良好的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。
2.綜合性強(qiáng)
本裝置綜合了與工廠供電相關(guān)的微機(jī)線路保護(hù)，微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)，備自投和無功補(bǔ)償?shù)裙δ埽捎玫氖枪I(yè)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品，線路模型和電動(dòng)機(jī)模型都能較典型的模擬工廠的現(xiàn)場(chǎng)狀況，有利于進(jìn)行理論分析和數(shù)值分析。
3.先進(jìn)性
本裝置綜合微機(jī)繼電保護(hù)、工業(yè)觸摸屏和PLC等微機(jī)智能檢測(cè)控制的相關(guān)技術(shù)，采用分層分布式控制方式，組建成幾控制、保護(hù)、測(cè)量和信號(hào)為一體的綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。體現(xiàn)了當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)在供配電網(wǎng)的深刻變革方向。
4．安全性
本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)融合了錯(cuò)誤操作安全偵別系統(tǒng)，如控制回路斷線、錯(cuò)誤操作信號(hào)告警功能。
三、工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)技術(shù)條件
1.輸入電源：三相四線AC380V±10%  50±2%Hz
2.整機(jī)容量：≤3kVA
3.實(shí)訓(xùn)臺(tái)采用鐵質(zhì)亞光密紋噴塑工藝。
4.主控屏尺寸：1600mm×600mm×1800mm
控制柜尺寸： 800mm×600mm×1800mm
儀表柜尺寸：  800mm×600mm×1800mm
電腦桌：     鋁合金：800mm*600mm*1200mm
5. 實(shí)訓(xùn)臺(tái)上裝置提供RS-485和以太網(wǎng)兩種通訊接口；標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議。微機(jī)保護(hù)裝置測(cè)量元件精度：刻度誤差：不大于1%；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。
四、工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)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）觸摸屏的正確操作                 
（3）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）電流互感器與電壓互感器的接線方式
（2）變壓器有載調(diào)壓
（3）線路停送電操作
（4）變壓器倒閘操作
（5）母線倒閘操作
3、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)試及裝置參數(shù)整定操作
（2）進(jìn)線備投（明備用）及自適應(yīng)
（3）母聯(lián)備投（暗備用）及自適應(yīng)
（4）無功補(bǔ)償裝置參數(shù)整定操作
（5）無功自動(dòng)補(bǔ)償功能
4、工廠高壓線路的微機(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)限過電流保護(hù)
（8）反時(shí)限過電流保護(hù)
（9）運(yùn)行方式對(duì)保護(hù)靈敏度的影響及靈敏度校驗(yàn)
（10）電流電壓連鎖保護(hù)
5、變壓器微機(jī)保護(hù)
（1）變壓器過電流保護(hù)
（2）變壓器過負(fù)荷保護(hù)
（3）變壓器電流速斷保護(hù)
6、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）變頻器的開環(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）模擬電動(dòng)機(jī)出口短路
（5）微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置參數(shù)整定操作
（6）高壓電動(dòng)機(jī)的速斷保護(hù)
（7）高壓電動(dòng)機(jī)的反時(shí)限過流保護(hù)
 7、整體監(jiān)控及自動(dòng)化
（1）SCADA監(jiān)控
（1）遠(yuǎn)程投切、故障定位等
（2）PC組態(tài)完成遙測(cè)等操作
 8、繼電器實(shí)訓(xùn)
（1）電流繼電器
（2）電壓繼電器
9、無線監(jiān)控實(shí)訓(xùn)
（1）無線電力監(jiān)控系統(tǒng)
工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)原理概述
工廠供電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置系統(tǒng)主接線圖，對(duì)于大型工廠及某些電源進(jìn)線電壓為35KV及以上的中型工廠，通常經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠以后，先經(jīng)總降壓變電所（HSS），其中裝有較大容量的電力變壓器，將35KV及以上的電源電壓降為10KV的配電電壓，然后通過10KV的高壓配電所（HDS）將電能送到各個(gè)車間變電所，也有的經(jīng)過高壓配電所再送到車間變電所（STS），后經(jīng)車間變電所的配電變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。
總降變電所（HSS）有兩路35KV電源進(jìn)線，一路是模擬的架空線路WL1，另一路模擬的是電纜線路WL2。我公司采用常見的進(jìn)線方案是，一路電源來自發(fā)電廠或電力系統(tǒng)變電站，作為正常工作電源，而另一路電源來自臨近單位的高壓聯(lián)絡(luò)線，作為備用電源。總降變電所的出線一路降壓之后的10KV到高壓配電所，另一路為35KV的鄰近的分廠或工廠。
高壓配電所（HDS）及車間負(fù)荷一路進(jìn)線為總降變電所過來的電源，做為正常工作電源使用，另一路為來自鄰近工廠的電源，做為備用電源使用。它的出線分為七路，其中兩路路到測(cè)量表計(jì)、一路到無功補(bǔ)償柜、三路為動(dòng)力出線，一路到10KV模擬高壓電動(dòng)機(jī)組。
整個(gè)系統(tǒng)是由一次部分，二次部分和監(jiān)控部分組成。
1、一次部分
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不同的電壓等級(jí)構(gòu)成，線路阻抗采用電抗器和電阻來模擬（如圖1所示）。
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，其中一臺(tái)模擬總降變壓器，具有有載調(diào)壓功能。使學(xué)生通過正確的實(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：可分為高壓負(fù)荷和低壓負(fù)荷。高壓負(fù)荷是用電動(dòng)機(jī)組模擬，低壓負(fù)荷使用純電阻，電感等模擬。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。
2、二次部分
二次部分包括自動(dòng)裝置，儀表和信號(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、無功補(bǔ)償裝置和備自投裝置；儀表和信號(hào)單元包括模擬儀表，光字牌指示等；轉(zhuǎn)換單元包括各狀態(tài)量的切換開關(guān)。
1）微機(jī)線路保護(hù)裝置：具有三段式過流保護(hù)，低壓閉鎖電流保護(hù)，單相接地保護(hù)，反時(shí)限過流保護(hù)，過電流前加速，過電流后加速，重合閘等功能
2）微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置：具有電流速斷，過電流，電流反時(shí)限，零序過流保護(hù)，負(fù)序電流保護(hù)和低電壓保護(hù)等功能。
3）無功補(bǔ)償裝置：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。
4）備自投裝置：包括三種方式：進(jìn)線備投方式；母聯(lián)備投方式和應(yīng)急備投
3、監(jiān)控部分
監(jiān)控部分包括觸摸屏，PLC控制器及智能采集模塊組成。
觸摸屏：1）對(duì)每條線路運(yùn)行電能電量參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)量的實(shí)時(shí)顯示，通過總線把操作命令下傳給PLC控制器和微機(jī)裝置，執(zhí)行供電線路開關(guān)和斷路器的遙控，負(fù)荷的投退；
2）監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，生成負(fù)荷運(yùn)行曲線；
3）對(duì)線路故障，電動(dòng)機(jī)故障和功率因數(shù)過低都設(shè)置告警提示，并按時(shí)間順序保存新的事件信息或保護(hù)動(dòng)作信息，并能夠進(jìn)行保護(hù)定值的遠(yuǎn)方整定和修改。
PLC控制器：利用PLC作為控制器，各個(gè)開關(guān)和斷路器狀態(tài)通過PLC采集后，傳送至觸摸屏，實(shí)現(xiàn)遙信功能；PLC接受并執(zhí)行主站發(fā)送的命令，完成對(duì)斷路器的分合閘操作，負(fù)荷的投退，實(shí)現(xiàn)遙控功能。
智能采集模塊：采集供電線路的電能電量參數(shù)，并使用自身配套的通信接口，通過總線，把每個(gè)回路的電量參數(shù)及時(shí)的傳送給觸摸屏。
七、裝置技術(shù)性能
1、人身安全和設(shè)備安全保護(hù)功能
◆ 滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)裝置的電源輸入端設(shè)有電流型漏電器，控制屏內(nèi)、
外或強(qiáng)電輸出有漏電現(xiàn)象，即刻告警并切斷總電源，確保實(shí)驗(yàn)安全。
◆ 采用全封閉性安全實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線避免學(xué)生雙手模電而造成的觸電事故。
◆ 儀表設(shè)有過量程保護(hù)功能，交直流電源具有短路保護(hù)。
◆ 控制屏電源由接觸器通過啟、停按鈕進(jìn)行控制。
◆ 調(diào)壓器輸出接有高靈敏度的電子線路過流保護(hù)和保險(xiǎn)絲雙重保護(hù)功能，
相間電源、線間電源過電流或直接短路均能自動(dòng)保護(hù)。
2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹
本實(shí)訓(xùn)裝置采用操作控制屏加控制柜的方式，均為固定式結(jié)構(gòu)，操作控制屏為實(shí)訓(xùn)一次線路，從上到下依次為總降變電所、高壓配電所及車間負(fù)荷，控制柜為二次控制回路，裝有微機(jī)線路保護(hù)裝置、備用電源自動(dòng)投入裝置、變頻器、無功自動(dòng)補(bǔ)償控制器、高壓電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)等。
整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既符合人的視覺習(xí)慣，又較好地模擬了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，完全符合教科書的要求，同時(shí)還減少了教師更換實(shí)驗(yàn)?zāi)K的工作量。
3、先進(jìn)性
實(shí)訓(xùn)臺(tái)上裝置提供RS-485和以太網(wǎng)兩種通訊接口；標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議。微機(jī)保護(hù)裝置測(cè)量元件精度：刻度誤差：不大于1%；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。
4、安全性
本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)融合了錯(cuò)誤操作安全偵別系統(tǒng)，如控制回路斷線、錯(cuò)誤操作信號(hào)告警功能。
5、主要部件的技術(shù)性能說明
1）微機(jī)線路保護(hù)測(cè)控裝置
主要適用于110KV以下電壓等級(jí)的不帶有距離保護(hù)的線路保護(hù)，且具有測(cè)量、控制、遙脈、通訊功能，既可集中組屏，也可分散放于開關(guān)柜內(nèi)。該模塊旁邊為線路保護(hù)測(cè)控裝置的接線端子。
2）電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置
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)。
本裝置含有中等容量以上三相（二相）異步電動(dòng)機(jī)的全套保護(hù)包括 : 電流速斷、過電流、電流反時(shí)限、負(fù)序過流保護(hù)、過熱保護(hù)跳閘、過熱保護(hù)報(bào)警、ＰＴ斷線告警、低電壓保護(hù)、零序過流跳閘、零序過流告警、過電壓保護(hù)。裝置正常運(yùn)行情況下可顯示監(jiān)視電動(dòng)機(jī)運(yùn)行所需的參數(shù)。故障后可顯示故障種類參數(shù)，并記錄故障過程中的大故障量，供事后調(diào)出作分析故障之用。
3）備用電源自動(dòng)投入裝置
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。
4）變頻器
·功率范圍：0.4KW—2.2KW（單、三相220V）。
·以PIM為核心，整機(jī)可靠性高；
·具有高輸出轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)力矩大的特點(diǎn)，1HZ時(shí)輸出力矩可達(dá)150%；
·載波頻率可達(dá)16K，具有極靜音的特點(diǎn)，可應(yīng)用于對(duì)噪聲要求較高的場(chǎng)合
·具有多種控制方式，適合不同場(chǎng)合的控制需要；
·具有小體積、功能強(qiáng)的特點(diǎn)，內(nèi)置PID及簡(jiǎn)易PLC；
·具有較強(qiáng)的抗干擾能力；
·具有RS485標(biāo)準(zhǔn)接口，易組成集中控制系統(tǒng)
5）PZ72系列智能電參數(shù)測(cè)量模塊
PZ72系列智能電參數(shù)測(cè)量模塊是一款智能型電力參數(shù)綜合測(cè)量采集模塊，準(zhǔn)確測(cè)量單相、3相3線制或3相4線制交流電路中的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電度、諧波等30多種電力參數(shù)，帶I/O接口。
PZ72系列智能電參數(shù)測(cè)量模塊可替代模擬電流、電壓、功率、功率因數(shù)、電量等一系列變送器及模擬量模入模塊，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)及集散式/分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備能效檢測(cè)等領(lǐng)域，可大大降低系統(tǒng)成本，方便現(xiàn)場(chǎng)布線，提高系統(tǒng)可靠性。
6）人機(jī)界面
具有超強(qiáng)的兼容性和卓絕的真彩顯示性能，配合PLC能夠發(fā)揮出佳的效果，使生產(chǎn)線更有效工作，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上，邊框縮小讓相同的熒幕尺寸看起來更寬廣、視界更寬大，更適合視覺習(xí)慣。
7）無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器
本系列控制器采用高性能單片機(jī)為基本硬件，充分利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算力和邏輯判斷力，使本系列控制器真正做到了智能化、數(shù)字化。其技術(shù)先進(jìn)功能完善，抗干擾能力強(qiáng)，支路穩(wěn)定可靠，補(bǔ)償精確，外形美觀。
8）實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線
實(shí)驗(yàn)連接導(dǎo)線采用高可靠全封閉手槍插型式，內(nèi)部為無氧銅抽絲而成發(fā)絲般細(xì)的128股線，質(zhì)地柔軟，護(hù)套用粗線徑、防硬化化學(xué)制品制成，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件 。