LG-DCM04型工廠供電綜合自動化實訓系統

  LG-DCM04型工廠供電綜合自動化實訓系統能滿足大專院校、職業院校供配電技術專業實驗教學要求。實訓項目包括典型工廠供電一次系統，二次回路的儀表、保護、控制等實訓項目，并結合供配電系統的前沿技術。通過該系統的教學實訓，能熟練地掌握供配電系統電氣主接線、工廠供電系統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，電動機保護、功率因數補償，備自投等方面的內容。實驗能融合《工廠電器設備》、《供配電技術》、《工廠供電》、《可編程控制技術》《配電自動化》、《微機保護技術》、《電力系統繼電保護》等相關教材內容。可用于電力、電氣類各專業相關課程的教學實驗和電力科研院科研項目的硬件開發平臺，以及國家電網部門的技術人員上崗的培訓平臺。
一、裝置的技術性能﹑指標及配備
1、基本參數
輸入電源：三相五線～380V±10% 50Hz±2%
整機容量：≤6kVA
RS-485和以太網兩種通訊接口；標準MODBUS通訊協議
2、人身及設備安全保護
屏體框架采用電力柜標準鋼型材，結構牢固；
設備外殼全金屬，并可靠接地；
設備電源進線裝設30mA動作漏電保護開關,確保人生安全；
設備采用全封閉式實訓導線，*大程度降低使用人員觸電風險；
3、設備組成
    本實訓裝置模擬中型工廠的供配電系統，由35kV、10kV，兩個不同的電壓等級構成，一次系統主接線。整個系統有兩路35kV進線，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，一路送其他分廠，一路經總降變降壓為10kV母線的進線電源1供本地使用；為了保證供電可靠性，另加一路電源作為10kV母線的進線電源2。進線電源1和進線電源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。
為了保證一次線路供電的可靠性，配置了微機備自投裝置和微機線路保護裝置；為了保證高壓電動機的穩定運行，配置了高壓電動機保護裝置；為了提高用電質量，配置了無功補償裝置；為了實現自動化控制，配置了10寸人機界面、PLC控制器、智能電量監測儀，實現了對有載變壓器分接頭狀態的采集和開關的控制。
4、一次部分
整個系統是由一次部分，二次部分，監控部分和接口部分組成。
一次部分包括一次供配電線路，隔離開關和斷路器，變壓器和各種負荷。負荷種類包括普通負荷，照明負荷和動力負荷等。
① 一次供配電線路：整個系統一次供配電線路是由35 kV，10kV兩個不同的電壓等級構成，線路阻抗采用電抗器來模擬。
② 隔離開關和斷路器及變壓器：系統采用一個兩卷的變壓器，模擬總降變壓器，具有載調壓功能。線路上所采用的斷路器和隔離開關盡量選用現場的實物，或外形接近。使學生通過正確的實驗操作，能夠明了正確的電氣投切操作，倒閘操作，投入運行操作以及各種運行方式的調整操作規程。
③ 負荷部分：可分為高壓電動機負荷和至1#~3#車間變電站負荷。高壓電動機采用1.5kW三相交流異步電動機模擬，并設置了直接啟動和變頻啟動等啟動方式。1#~3#車間變電站負荷使用感性負載、阻性負載和風機模擬。風機不僅可以作為負荷的一部分，同時也能給整套裝置散熱。
5、二次部分
二次部分包括自動裝置，儀表信號單元和轉換單元。自動裝置包括微機線路保護裝置、微機電動機保護裝置、無功補償裝置和微機備自投裝置；儀表信號單元包括模擬儀表、光字牌、指示燈、云平臺系統模塊等；轉換單元包括各狀態量的切換開關。
5.1 微機線路保護裝置
微機保護裝置需采用工業級主流產品，適用于110kV以下電壓等級的非直接接地系統或小電阻接地系統中的進線線路，集保護、測量及操作控制于一體。
技術參數
額定數據
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；
保護動作   不大于20W。
過載能力
交流電流回路：2倍額定電流      連續工作；
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    連續工作；
控制回路：70%—120%額定電壓     連續工作。
保護誤差
保護電流：不大于±3% ；
保護電壓：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 網絡通訊接口，語音播報功能，無線數據通訊功能、藍牙數據功能、留有反向讀取外圍儀表數據表功能能夠隨時通過協議自主讀取外圍電力儀表數據到保護裝置表格中進行統一查看。
5.2 微機電動機保護裝置
本裝置適用于35kV及以下電壓等級的經消弧線圈接地或不接地系統中的電動機保護測控，可集中組屏，也可在開關柜就地安裝，全面支持變配電綜合自動化系統。
5.3微機備自投裝置
適用于110kV及以下電壓等級的進線開關，內橋開關及主變兩側開關的自投裝置，也可選擇帶備自投的自適應功能；可集中組屏，也可在開關柜就地安裝。
5.3.1．備用電源自動投入保護裝置的作用是當工作電源消失后，自動地將備用電源投到工作母線上(進線備自投)，以使連接在工作母線上的負荷仍能正常運行；或者是兩段進線同時投入運行，當某段PT出現不合格時，則將不合格端PT的進線斷路器跳開，隨后合上母聯開關（母聯備自投）。
另外，如果當那側不合格端PT的進線電源恢復時（可通過檢測進線電壓或者帶電顯示器的接點），備自投將自動跳開母聯開關，合上該側進線開關（備自投自適應方式）；本裝置有母線互備和進線互備以及自適應三種方式。
5.3.2．母聯電流保護(速斷、過流)
5.3.3．測控功能:
1）遙測：兩段母線的線電壓（U1ab、U1bc、U2ab、U2bc），兩條進線的線電壓（U1x、U2x），兩條進線的電流（I1、I2），母聯保護（IA，IB，IC）及測量電流（Ia，Ic）。
2）遙信：開入1為進線 1 開關合閘位置，開入2為進線2開關合閘位置，開入5備自投閉鎖信號；母聯控制回路斷線、保護動作信號、PT斷線信號、操作機構故障信號等。
3）遙控：母聯開關遙控跳、合；手動和遙控互為閉鎖，互為切換。
4．輔助功能：
1）異常告警：電源消失或自檢出錯（ROM,RAM,EPROM定值檢驗出錯），閉鎖開出繼電器。
2）控制回路斷線：由外部引入開關量。
3）遙控：裝置可接受遙控命令對母聯開關實行遠方跳、合控制。
4）事件記錄：可以記錄不低于60次的各項事件數據，并可傳送到管理系統或監控系統。
5）故障錄波：可以保存不低于事故發生時的電流電壓波形100個。
通信等其他功能要求
具有RS485 網絡通訊接口，語音播報功能，無線數據通訊功能、藍牙數據功能、留有反向讀取外圍儀表數據表功能能夠隨時通過協議自主讀取外圍電力儀表數據到保護裝置表格中進行統一查看。
5.4 微機無功補償裝置
     裝置能自動追蹤電網功率因數并控制電容器組的投切，具有手動和自動投切功能。根據變壓器的無功功率進行分相補償，電容器組循環工作，使每組電容器均勻投運，從而減少電能損耗和電壓損失，提高設備的使用效率。
5.5 模擬表
    采用國標6L2型模擬表顯示各電壓等級的電壓。
5.6 短路故障設置模塊
    系統通過軟、硬件配合可以設置多種線路故障和模擬多種電動機故障，短路時間和短路電流均連續可調；
6、監控部分
監控部分包括觸摸屏，PLC控制器、智能電量監測儀組成。實現了對有載變壓器分接頭狀態的采集和開關的控制、供配電系統三相電流、三相電壓、三相有功功率、三相無功功率、三相視在功率、功率因數、頻率、電能等電參數的就地監測和遙測。
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結構，低功耗主頻400MHz
內存：64MSRAM
硬盤：128M FLASH
觸摸屏：4線電阻觸摸屏
接口:1*RS232，1*RS485，1*USB、以太網口
6.2智能電量監測儀
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；
6.3 PLC
采用西門子PLC作為系統遠動控制器，可以采集一次系統所有隔離開關，斷路器的位置信號，并執行斷路器的遙控命令，與觸摸屏、智能儀表構建供配電系統監控網絡。
6.4 接口部分
信網絡接口有：①總線接口：選用標準為RS-485的有線串行通信接口，如果把PLC控制器、微機電動機保護裝置、微機線路保護裝置、微機備自投裝置掛接至通信總線接口，利用總線接口與上位機的通信，可實現上位機對本系統的監控功能。②以太網接口：通信網絡接口用于數據的遠方上傳，方便以后系統升級擴展。
6.5 供電系統創新物聯網應用云平臺模塊
本平臺將物聯網技術運用于信息技術并將數據上傳至云平臺，進行海量數據存儲，并提供豐富的數據分析工具方便更加準確的掌握數據與分析數據。
本平臺可實現以下幾個功能：
（1）、數據云系統上傳
（2）、手機app數據查詢
（3）、歷史數據查詢
（4）、數據分析統計
（5）、新浪微博報警
（6 ）、微信反向控制
6.6 供電系統創新并離網逆變器模塊
工業級1KW并離網逆變器模塊，具有新能源并離網逆變器系統實驗實訓裝置*證書。原件備查。具有低壓報警，低壓關斷，過壓關斷，過載關斷，過熱保護等多種功能。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
切換時間：<8ms
充電電流：Max 20A
逆變器輸出保護：輸入過高/過低壓保護、直流欠壓保護、尖峰浪涌保護，過載保護：100-120%30 秒;> 120%,100毫秒;>150% ,50毫秒; 輸出短路<150微秒。
噪音：< 45dB
運行環境溫度：-25-65攝氏度
MPPT電壓：15-23V
運行/貯存環境相對濕度：0-90%無結露
運行環境海拔高度：0-3,000米
貯存環境海拔高度：0-15,000米
7、工廠供電無線智能管理系統
（1）系統采用先進的分布式智能管理型無線AP,通過WIFI技術實現終端覆蓋。采用15寸彩色中文觸控屏的無線系統管理器，中文菜單式觸控操作界面，人機對話友好。移動控制終端可控制任意一臺帶驅動模塊的實訓設備。可作學生機登錄實訓與考核的操作終端，也可作教師機登錄出題設故的操作終端。
（2）集成無線實驗電源管理系統，通過終端系統監控查詢學生實驗臺的電源開關狀態；單獨開啟關閉學生實驗臺電源；全部開啟或全部關閉實驗臺電源功能；定時全閉功能；控制范圍>50m；控制能力>50臺。
（3）集成無線考核系統能實現密碼登錄系統，設置數據庫路，系統測試(查詢設備)，學生庫設置，題庫與題庫等級設置，學生鍵盤設置，考核故障發布考核試卷提取與存儲考核時間設置與啟動，考核成績查詢，考核成績打印，登錄密碼修改與恢復。
（4）學生終端采用大屏幕液晶顯示具有聯機考核和脫機考核功能，學號查詢，故障解除，時間查詢，分數查，設備號查詢。
（5）集成無線多功能數據采集、分析、控制系統
（1）可實時長時間記錄電壓、電流、電阻、電容、通斷等，并生成趨勢曲線。
（2）虛擬測量直流電壓，量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V、800V
（3）虛擬交流電壓測量，量程 60.00mV 、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V
（4）虛擬直流電流測量，量程 60.00mA 、600.00mA 、6.000A、10.00A
（5）虛擬交流電流測量，量程 60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A
（6）虛擬電阻測量，量程 600、6.000K、60.00K、600.0K、6.000M 、60.00M
（7）虛擬電容測量，量程 40.00nF 、400.00nF、4.000uF、40.00uF、400.0uF
（8）虛擬二極管測量 0V~2.0V
二、實訓項目
1、工廠供電電氣接線圖的認知
（1）實訓臺電氣主接線模擬圖的認知
（2）電氣主接線圖的認知
2、工廠變配電室值班技能培訓
（1）互感器的接線方法
（2）變壓器有載調壓
（3）工廠供電倒閘操作
（4）供配電系統多功能智能儀表的使用與參數設置
3、工廠供電線路的微機繼電保護
（1）模擬系統正常、*大、*小運行方式
（2）模擬系統短路
（3）電秒表的正確操作
（4）微機線路保護裝置參數整定操作
（5）無時限電流速斷保護
（6）帶時限電流速斷保護
（7）定時限過電流保護
（8）反時限過電流保護
4、高壓電動機的繼電保護
（1）變頻器參數整定操作
（2）變頻器開環調速實訓
（3）三相異步電動機的啟動方式
（4）微機電動機保護裝置參數整定操作
（5）高壓電動機的速斷保護
（6）高壓電動機的反時限過流保護
5、工廠供電系統的自動裝置實訓
（1）備投投入條件測試
（2）進線備投（明備用）及自適應實訓
（3）母聯備投（暗備用）及自適應實訓
（4）無功補償裝置認知實訓
（5）無功自動補償實訓
6、供電系統云平臺實驗
（1）遙測、遙控、遙信實驗
（2）數據云系統上傳
（3）手機app數據查詢
（4）歷史數據查詢
（5）數據分析統計
（6）新浪微博報警
（7）微信反向控制
（8）微信監控
7、labview監控系統實驗

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