TWB-GCGD2型工廠供電綜合自動化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

一、概述

現(xiàn)代化工廠（特別是大型企業(yè)）供電負(fù)荷密度大，供電方式復(fù)雜，可靠性要求高，電能質(zhì)量要求嚴(yán)格，還要求考慮更高的靈活性，以適應(yīng)供電負(fù)荷不斷增加和供電網(wǎng)絡(luò)升級的需要。針對這種情況，將綜合自動化技術(shù)融入到工廠供電系統(tǒng)中已成為一種必然趨勢和發(fā)展方向。

   “TWB-GCGD2型工廠供電綜合自動化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”正是依據(jù)高職高專《工廠電器與供電》、《電氣設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)》、《供配電技術(shù)》、《供用電網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)》、《配電系統(tǒng)自動化》和《配電網(wǎng)自動化技術(shù)》等課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求，結(jié)合工廠供電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展而設(shè)計(jì)的綜合型實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

二、特點(diǎn)

1.全面性：清楚地反映典型工廠供電系統(tǒng)的一次和二次部分，綜合采用多種工廠供電實(shí)際應(yīng)用的電氣設(shè)備。能夠?qū)崿F(xiàn)工廠供電系統(tǒng)的受電、輸送、分配、控制、保護(hù)等實(shí)踐技能訓(xùn)練要求；

2.先進(jìn)性：綜合微機(jī)繼電保護(hù)、電量計(jì)量、PLC和工控組態(tài)等微機(jī)職能檢測控制的相關(guān)技術(shù)，采用分層分布式控制方式，組建成集控制、保護(hù)、測量和信號為一體的綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺；

3.實(shí)用性：裝置試驗(yàn)內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)緊湊，在一個試驗(yàn)臺上能夠完成供配電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)、二次回路、自動裝置、倒閘操作等多方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

4.針對性：不緊讓學(xué)生掌握整個工廠供電系統(tǒng)的實(shí)踐外，還可以培養(yǎng)學(xué)生對PLC、變頻、觸摸屏等方面的編程和組態(tài)軟件的學(xué)習(xí)。

三、技術(shù)性能

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)臺采用鐵質(zhì)亞光密紋噴塑，鋁質(zhì)面板（凹字爛板工藝技術(shù)）；

4.RS-485和以太網(wǎng)兩種通訊接口；標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議；

5.微機(jī)保護(hù)裝置測量元件精度：刻度誤差：不大于1%；測量電流：0.2級；母線電壓：0.2級；輸出精度：0.2級；頻率：0.01Hz；P、Q、COSΦ；0.5級；通訊分辨率：不大于1ms。

6.所有交流接觸器采用正規(guī)施耐德品牌。所有微機(jī)保護(hù)裝置均采用電力現(xiàn)場110KV及以下電壓等級專用的微機(jī)保護(hù)測控裝置。后臺系統(tǒng)采用電力工業(yè)專用的電力版后臺軟件為開發(fā)平臺。可支持二次開發(fā)。

7.本實(shí)訓(xùn)裝置中所涉及的有關(guān)儀器儀表、配件等設(shè)備，均采用國標(biāo)產(chǎn)品，證件齊全。

8．安全性能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)設(shè)置漏電保護(hù)，確保學(xué)生的人身安全；主要設(shè)備均要設(shè)置安全保護(hù)措施，確保在學(xué)生誤操作時不會損壞設(shè)備。

四、可完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

（一）工廠供電電氣接線圖的認(rèn)知

1、工廠供電一次電氣接線模擬圖的認(rèn)知

2、工廠供電二次控制回路接線及信號回路實(shí)驗(yàn)

3、電壓和電流互感器的接線方法

（二）微機(jī)自動裝置實(shí)訓(xùn)

1、備投投入條件測試

2、母聯(lián)備投（暗備用）及自適應(yīng)實(shí)訓(xùn)

3、無功補(bǔ)償裝置認(rèn)知實(shí)訓(xùn)

4、手動/自動功率因數(shù)補(bǔ)償實(shí)訓(xùn)

5、線路無功控制實(shí)訓(xùn)

6、VQC電壓無功控制實(shí)訓(xùn)

（三）線路微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)

1、模擬系統(tǒng)正常、峰值、低谷運(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、線路無時限電流速斷保護(hù)

6、線路帶時限電流速斷保護(hù)

7、線路定時限過電流保護(hù)

8、線路反時限過電流保護(hù)

9、線路電流電壓連鎖保護(hù)

（四）電動機(jī)微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)

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、三相異步電動機(jī)的啟動方式

4、微機(jī)電動機(jī)保護(hù)裝置參數(shù)整定操作

5、電動機(jī)的速斷保護(hù)

6、電動機(jī)的反時限過流保護(hù)

（五）變壓器微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)

1、變壓器電流速斷保護(hù)

2、變壓器定時限保護(hù)

3、變壓器過電流保護(hù)

4、變壓器過負(fù)荷保護(hù)

（六）整體監(jiān)控及綜合自動化實(shí)訓(xùn)

1、SCADA監(jiān)控實(shí)訓(xùn)

2、“四遙”（遙控、遙測、遙調(diào)、遙信）

五、系統(tǒng)組成

（一）供配電一次系統(tǒng) （一次系統(tǒng)模擬控制屏）

實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)模擬中型工廠的供配電系統(tǒng)，采用控制屏結(jié)構(gòu)，一次主接線印于鋁面板上。由35 kV，10kV，兩個不同的電壓等級構(gòu)成，整個系統(tǒng)有兩路35kV進(jìn)線，其中一路正常供電，另一路作為備用，通過備自投自動切換;35kV母線出線有兩路分支，一路經(jīng)總降變降壓為10kV母線的進(jìn)線電源

1、另一路總降壓變壓器為10kV電源2；為了保證供電可靠性，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，兩者也可通過備自投自動切換。其一次系統(tǒng)圖見圖1所示。

2、為了保證一次線路供電的可靠性，配置了微機(jī)備自投，微機(jī)線路和微機(jī)變壓器保護(hù)；為了保證高壓電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，配置了高壓電動機(jī)保護(hù)；為了提高用電質(zhì)量，配置了無功補(bǔ)償裝置；為了實(shí)現(xiàn)自動化控制，配置了PC機(jī)和PLC控制器，實(shí)現(xiàn)了整個系統(tǒng)的“四遙”功能。

工廠供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)接線圖

3、自動裝置無功補(bǔ)償裝置

能自動追蹤電網(wǎng)功率因數(shù)并控制電容器組的投切，具有手動和自動投切功能。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、提供三菱PLC主機(jī)一臺

提供(三菱FX3U-128)一臺，通過PLC控制可在上位機(jī)監(jiān)控軟件操作，具有面板上的所有的操作功能，為今后的二次開發(fā)提供的便利。

(二)控制柜（微機(jī)繼電保護(hù)柜）

控制柜主要包括自動裝置及微機(jī)保護(hù)裝置。微機(jī)保護(hù)裝置包括微機(jī)線路保護(hù)裝置、微機(jī)變壓器保護(hù)裝置、微機(jī)電動機(jī)保護(hù)裝置；自動裝置無功補(bǔ)償裝置、微機(jī)備自投裝置及變頻器。

1、微機(jī)線路保護(hù)裝置（1只）

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)，過電流前加速，過電流后加速，重合閘等功能。

2、微機(jī)電動機(jī)保護(hù)裝置（1只）

具有電流速斷，過電流，電流反時限，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、微機(jī)變壓器主保護(hù)裝置（1只）

具有電流速斷，過電流，過電壓保護(hù)，低電壓保護(hù)，重瓦斯，輕瓦斯、溫度告警等保護(hù)功能。

4、微機(jī)備自投裝置（1只）

有進(jìn)線備投和母聯(lián)備投方式可選，當(dāng)主進(jìn)線電源模擬故障失電后，備自投裝置能自動地將備用進(jìn)線電源投到工作母線上，以此保證連接在工作母線上的負(fù)荷仍能正常工作，提高供電的可靠性和穩(wěn)定性。同時具有自適應(yīng)功能，當(dāng)檢測到主進(jìn)線電源恢復(fù)時，自動斷開備用進(jìn)線斷路器，延時閉合主進(jìn)線，實(shí)現(xiàn)主進(jìn)線電壓恢復(fù)時自動切換后投入過程。

5、變頻器（1只）

6、DJQ10三相鼠籠式異步電動機(jī)：370W  220V 1420r/min

7、DJQ14三相同步發(fā)電機(jī)：170W  220V（Y）1500r/min

（三）配套軟件

1、監(jiān)控軟件(電力組態(tài)監(jiān)控軟件)

1.后臺系統(tǒng)必須要以電力的組態(tài)軟件開發(fā)平臺。C/S拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可支持32臺客戶機(jī)訪問管理服務(wù)器（或稱主站），實(shí)現(xiàn)了多用戶共享監(jiān)控權(quán)的功能（見下圖2所示）并且可以同電力系統(tǒng)模擬屏進(jìn)行通信使模擬屏進(jìn)行動態(tài)顯示。

2.主要功能：

（1）對供配電一次系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，實(shí)時顯示主接線的變化；

（2）實(shí)時采集、顯示、存儲各類電量參數(shù)；

（3）對采集的各種電量量可生成實(shí)時和歷史曲線和報(bào)表，以利于實(shí)驗(yàn)者比較、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

（4）監(jiān)視各斷路器位置、保護(hù)動作出口狀態(tài)；能夠控制輸電線路斷路器的跳/合閘；

（5）根據(jù)采集的母線電量實(shí)現(xiàn)對電壓、無功的自動調(diào)整；

（6）可以同電力系統(tǒng)模擬屏進(jìn)行通信和操作。

后臺監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)