ZRGDX-02工厂供电综合自动化实训系统

一、 概 述

现代化工厂（特别是大型企业）供电负荷密度大，供电方式复杂，可靠性要求高，电能重量要求严格，还要求考虑更高的灵活性，以适应供电负荷不断多加和供电互联网升级的需要。针对这种现象，将综合自动化技术融入到工厂供电系统中已成为一种必然趋势和发展方向。

“工厂供电综合自动化实训系统”正是依据高职高专《工厂电器与供电》、《电气设备及运行维护》、《供配电技术》、《供用电互联网继电保护》、《配电系统自动化》和《配电网自动化技术》等课程的实训教学要求，集合工厂供电系统的实际应用和发展而设计的综合型实训系统。

二、 特 点

全面性：清楚地反映典型工厂供电系统的一次和二次部分，综合应用多种工厂供电实际应用的电气设备。能够完成工厂供电系统的受电、输送、分配、控制、保护等实践技能实训要求；

先进性：综合微机继电保护、电量计量、plc和工控组态等微机职能检验测试控制的相关技术，应用分层分布式控制方式，组建成集控制、保护、测量和信号为一体的综合自动化实训台；

实用性：系统构造清晰，运行灵活，实操可靠。

三、 技术功能

1. 写入电源：三相四线 AC380V±10% 50±2%Hz；

2. 整机容量：≤3kVA；

3. 实训装置应用钢制亚光密纹喷塑，金属铝面板；

4. RS-485和以太网两种通讯连接口；标准MODBUS通讯协议；

5. 微机保护装置测量元件精度：刻度误差：不大于1%；测量电流（A）：0.2级；母线电压（V）：0.2级；输出精度：0.2级；频率：0.01Hz；P、Q、COSΦ；0.5级；通讯分辨率：不大于1ms。

6. 实训系统由供配电系统主接线模仿屏、计量储物柜、控制储物柜、监控系统等四部分包括。

7. 实训系统能模仿中型工厂的供配电系统，应用控制屏构造，一次主接线印于铝面板上。由35 kV，10kV，两个不一样的电压（V）等级包括 ，整个系统有两路35kV进线，其中一路正常供电，另一路作为备用，经过备自投自动变换;35kV母线出线有两路分支，一路送其他分厂，一路经总降变降压为10kV母线的进线电源1供本地使用；为了保证供电可靠性，另加一路电源作为10kV母线的进线电源2。进线电源1和进线电源2互为暗备用，分别给10kVⅠ段母线和10kVⅡ段母线供电，两者也可经过备自投自动变换。为了保证一次线路供电的可靠性，配备了微机备自投，微机线路和微机变压器保护；为了保证高压电动机的平稳运行，配备了高压电动机保护；为了提升用电重量，配备了无功补偿装置；为了完成自动化控制，配备了PC机和PLC控制器，完成了整个系统的“四遥”功能。

8. 计量储物柜包括：三只指针式交流AC电压（V）表（精度1.0级，测量范围：0～500V）；三只指针式交流AC电流（A）表（精度1.0级，测量范围：0～5A）；指针式三相有功功率表和三相无功功率表各一只；电子式有功无功结合电能表（1只）：测量电流（A）：0.2级；母线电压（V）：0.2级；输出精度：0.2级；频率：0.01HZ；P、Q、COSΦ；0.5级；通讯分辨率：不大于1ms；三相智能收集模型块（3只）：测量精度：电流（A）、电压（V）0.2％，其他电量0.5％；带RS-485通信连接口；数字式电秒表（1只）：测量界限0.0001S-9999.9S，测量误差≤±5×10-5×测量范围±1个尾数字，有连续和触动两种功能。适应空触点或5V-250V正极性电信号。连续性手动复零，触动性即可手动复零，也可随测量信号自动复零。

9. 控制储物柜包括：微机线路保护装置（1只）：具有三段式过流保护，低压闭锁电流（A）保护，一相接地保护，反时限过流保护，过电流（A）前加快速度，过电流（A）后加快速度，重合闸等功能；微机电动机保护装置（1只）：具有电流（A）速断，过电流（A），电流（A）反时限，零序过流保护，负序电流（A）保护和低电压（V）保护等功能；微机变压器保护装置（1只）：具有电流（A）速断，过电流（A），电流（A）反时限，零序过流保护，负序电流（A）保护和低电压（V）保护等功能；微机无功补偿装置（1只）：能自动追踪电网功率因数并控制电容器组的投切，具有手动和自动投切功能。按照变压器的无功功率实行分相补偿，电容器组循环作业，使每组电容器均匀投运，从而减少电能损耗和电压（V）损失，提升设备的使用效率；微机备自投装置（1只）：有进线备投和母联备投方式可选 ，当主进线电源模仿故障失电后，备自投装置能自动地将备用进线电源投到作业母线上，以此保证连接在作业母线上的负荷仍能正常作业，提升供电的可靠性和平稳性。同时具有自适应功能，当检验测试到主进线电源恢复时，自动断开备用进线断路器，延时闭合主进线，完成主进线电压（V）恢复时自动变换后投入过程；同时要求全部的微机保护装置均应用TI公司的高功能DSP作为控制核心芯片，收集外部系统的电流（A）、电压（V）以及写入输出开关量，并送液晶显露。具有故障录波功能，可显露故障波动线。

尖峰谐波综合保护器(2只)：应用四星形接法，可将相间过电压（V）大大降低，保护的可靠性大为提升。用氧化锌非线性电阻和高能碳化硅结合构造，完成优势互补，提升了产品的使用寿命。电压（V）冲击系数为1，在各种电压（V）波动线下放电电压（V）值相等，不受各种实操过电压（V）波动线影响。过电压（V）保护值准确，保护功能优良。保护的阀值电压（V）低，保护效果好，如400V系统，保护电压（V）可以达到430v以下，只要超过430V的各种干扰过电压（V），全部可以很好的滤除；（尖峰谐波综合保护器需提供国家发明专利证书和型式检验报告，现场提供样机。）

10. 上位机得监控系统，监控主机与现场智能设备应用RS485总线，Modbus-RTU协议组建底层监控互联网。主要完成以下功能：1、对供配电一次系统实行组态，就地实时显露主接线的改变；2、就地实时收集、显露、存储各类电量功能数值；3、对收集的各种电量量可生成就地实时和历史曲线和报表，以利于实训者对比、解析实训数值；4、监视各断路器位置、保护动作出口状态；能够控制输电线路断路器的跳/合闸；5、按照收集的母线电量完成对电压（V）、无功的自动调节。

11. PLC应用施耐德PLC主机。
12.教学系统

1、用电安全与触电急救拟真教学系统

系统应用二维与三维（3D）集合的虚拟画面，教导学生用电的安全和急救方法，系统内设定有一相触电、两相触电、跨步触电、低压触电急救、高压触电急救、人工呼吸救护法、牵手呼吸救护法、胸外心脏按压就护法等原理讲解与教学，一相触电分维修带电断线、维修插座触电、室外触电等原理演示。低压触电和高压触电教学主要为学生讲解演示如何解救处于低压触电或者高压触电时的人，人工呼吸救护法、牵手呼吸救护法、胸外心脏按压就护法应用应用3D虚拟拟真技术展示，经过渲染和润色，使模型看起来与真实部件一般无二，画面逼真。经过实训能够对学生实行实训室安全用电教育，提升学生的安全意识，使学生学会一些自救的方法，让学生在遇到危险时能采取一定的安全措施，保护自己，以及熟悉各种电气事故产生的原因和处置整理电气事故的实用实操措施，减少电气事故的发生。

2、维修电工电子电动机与职业资格培训考评拟真系统

本系统为apk的格式，可在PC端使用，也可在位移端使用，本系统即可手动设定故障也能自动设定故障，本系统经过电子回路图中绿色的框选用手动设定故障点（*多可以设定39个故障点），也可以经过系统自动实行随机1个故障点设定，随机两个故障点设定，随机三个故障点设定，随机四个故障点设定，随机五个故障点设定，本系统内有工量具箱，元件库，放大镜，电子回路图等功能，可经过工量具箱可选用万用表实行检验测试，经过元件库选用合适的元件，经过放大镜可以清楚的理解各个元件及电子回路。本系统经过电动机星三角启动控制电子回路故障的设定，并经过种种排查，让学生理解电动机星三角启动控制电子回路的作业原理及电子回路构造。

3、虚拟频谱仪、逻辑解析仪、示波器、三用表拟真系统：

本系统为apk的格式，可在PC端使用，也可在位移端使用，本系统的功能有：电阻的测量、交流AC电压（V）的测量（测量变压器，若变压器测量烧坏多用表时，冒黑烟提醒并可以重置多用表）、晶体管的极性判别、直线DC电压（V）测量（通电流（A）表档时灯光亮）、直线DC电流（A）的测量、以及电容好坏的判别。本系统可随意拖动红色与黑色笔头，2个笔头拖拽至被测物体上定位时显露红圈，如未定位准确无红圈显露，可以在实行错误实操的时（如所选测量范围错误、所测数值错误等等），仪表指针将无反应、提醒错误重新测量等，本多用表可选用交流AC电压（V）档，直线DC电压（V）档，电阻档，电流（A）档，电阻调0，并而且可放大显露数值，可清楚观看所测数值大小。学生可以经过本系统学习掌控把握多用表的正确使用方法。

4、单片机、plc可编程设计与控制虚拟拟真系统：

本系统基于unity3d研发，内置实训步骤、实训指导书、电子回路图、结合套件清单、连接线路、接通电源、电子回路图、场景重置、返回等按钮，在连线及代码正确后，可以经过启动/停止、正向动作、反向动作按钮实操三维（3D）机床模型动作，在连接线路状态下，三维（3D）机床模型可实行放大/缩小、平移。

1.继电器控制：阅读实训指导书，并进入实训，经过认识阅读电子回路图，选用结合套件清单中的继电器、热继电器、开关等元件以拖拽的形式布置至电器储物柜中，限位器放置于三维（3D）机床模型上，可选用盖盖子，部分元件名称可重命名，然后点击连接线路按钮，将端子对端子实行连线，将机床电子回路连接成功后，选用接通电源，实行实操，若结合套件或线路连接错误将弹出提醒错误框，可随时实行场景重置。

2.PLC控制：实训同继电器控制，多加PLC控制功能，在连线完成后，经过PLC编码按钮，进入程序语言编写界面，编写正向与反向2条程序，共有12个梯形图符文号，编写完成后，选用提供并上交实行程序检验。检验成功后，接通电源实行实操，结合套件、线路连接、代码错误将弹出提醒错误框，可随时实行场景重置。

3.单片机控制：实训同继电器控制，多加单片机控制功能，在连线完成后，经过C编码按钮进入编程界面，写入正确的C语言代码，提供并上交检验成功后，接通电源实行实操，结合套件、线路连接、代码错误将弹出提醒错误框，可随时实行场景重置。

四、 实训项目

1. 工厂供电电气接线图的认知

(1) 工厂供电一次电气接线模仿图的认知

(2) 工厂供电二次控制线路接线及信号线路实训

(3) 电压（V）和电流（A）互感器的接线方法

(4) 工厂供电倒闸实操

2. 工厂自动装置实训

(1) 备投投入条件测试

(2) 进线备投（明备用）及自适应

(3) 母联备投（暗备用）及自适应

(4) 无功补偿装置认知

(5) 手动/自动功率因数补偿

(6) 线路无功控制

(7) VQC电压（V）无功控制

3. 工厂高压线路的微机继电保护

(1) 模仿系统正常、、*小运行方式

(2) 模仿系统短路

(3) 电秒表的正确实操

(4) 微机线路保护装置功能数值整定实操

(5) 线路无时限电流（A）速断保护

(6) 线路带时限电流（A）速断保护

(7) 线路定时限过电流（A）保护

(8) 线路反时限过电流（A）保护

(9) 线路电流（A）电压（V）连锁保护

(10) 线路的接地保护

4. 高压电动机的继电保护

(1) 变频器功能数值整定实操

(2) 变频器开环调节速度

(3) 三相异步电动机的启动方式

(4) 微机电动机保护装置功能数值整定实操

(5) 电动机的速断保护

(6) 电动机的反时限过流保护

(7) 电动机的低电压（V）保护

(8) 电动机的接地保护

5. 变压器微机继电保护

(1) 变压器电流（A）速断保护

(2) 变压器过电流（A）保护

(3) 变压器瓦斯保护

(4) 变压器过负荷保护

6. 整体监控及综合自动化

(1) SCADA监控

(2) 线路故障定位、报警及切除

(3) 电能曲线解析及报表

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