THKJ-03型工厂供电技术实训装置

    HYGD-03工厂供电实训平台满足大专院校、职业院校供配电技术专业实验教学要求。实训项目包括典型工厂供电一次系统，二次回路的仪表、保护、控制等实训项目，并结合供配电系统的前沿技术。通过该系统的教学实训，能熟练地掌握供配电系统电气主接线、工厂供电系统的正常停送电操作和各种异常工况下的倒闸操作，二次仪表回路，线路保护，电动机保护、功率因数补偿，备自投等方面的内容。实验能融合《工厂电器设备》、《供配电技术》、《工厂供电》、《可编程控制技术》《配电自动化》、《微机保护技术》、《电力系统继电保护》等相关教材内容。可用于电力、电气类各专业相关课程的教学实验和电力科研院科研项目的硬件开发平台，以及国家电网部门的技术人员上岗的培训平台。

一、装置的技术性能﹑指标及配备 
1基本参数 
输入电源：三相五线～380V±10%  50Hz±2% 
整机容量：≤6kVA 
RS-485和以太网两种通讯接口；标准MODBUS通讯协议 
2 人身及设备安全保护 
屏体框架采用电力柜标准钢型材，结构牢固； 
设备外壳全金属，并可靠接地； 
设备电源进线装设30mA动作漏电保护开关,确保人生安全； 
设备采用全封闭式实训导线，降低使用人员触电风险； 
3 设备组成 
    本实训装置模拟中型工厂的供配电系统，由35kV、10kV，两个不同的电压等级构成 ，一次系统主接线。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，通过备自投自动切换;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，两者也可通过备自投自动切换。 
为了保证一次线路供电的可靠性，配置了微机备自投装置和微机线路保护装置；为了保证高压电动机的稳定运行，配置了高压电动机保护装置；为了提高用电质量，配置了无功补偿装置；为了实现自动化控制，配置了10寸人机界面、PLC控制器、智能电量监测仪，实现了对有载变压器分接头状态的采集和开关的控制。 
4 一次部分 
整个系统是由一次部分，二次部分，监控部分和接口部分组成。 
一次部分包括一次供配电线路，隔离开关和断路器，变压器和各种负荷。负荷种类包括普通负荷，照明负荷和动力负荷等。 
① 一次供配电线路：整个系统一次供配电线路是由35 kV，10kV两个不同的电压等级构成，线路阻抗采用电抗器来模拟。 
② 隔离开关和断路器及变压器：系统采用一个两卷的变压器，模拟总降变压器，具有载调压功能。线路上所采用的断路器和隔离开关尽量选用现场的实物，或外形接近。使学生通过正确的实验操作，能够明了正确的电气投切操作，倒闸操作，投入运行操作以及各种运行方式的调整操作规程。 
③ 负荷部分：可分为高压电动机负荷和至1#~3#车间变电站负荷。高压电动机采用1.5kW三相交流异步电动机模拟，并设置了直接启动和变频启动等启动方式。1#~3#车间变电站负荷使用感性负载、阻性负载和风机模拟。风机不仅可以作为负荷的一部分，同时也能给整套装置散热。 
5 二次部分 
二次部分包括自动装置，仪表信号单元和转换单元。自动装置包括微机线路保护装置、微机电动机保护装置、无功补偿装置和微机备自投装置；仪表信号单元包括模拟仪表、光字牌、指示灯、云平台系统模块等；转换单元包括各状态量的切换开关。 
5.1 微机线路保护装置 
微机保护装置需采用工业级主流产品，适用于110kV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统中的进线线路，集保护、测量及操作控制于一体。 
技术参数 
额定数据 
装置电源：AC220V 允许偏差：-20℅～+15℅； 
交流电流：5A； 
交流电压：100V； 
交流频率：50Hz； 
控制回路电压： DC220V。 
功率消耗 
交流电流回路：In=5A     每相不大于0.5VA； 
交流电压回路：U=UN 每相不大于0.2VA； 
控制回路：正常工作   不大于10W； 
保护动作   不大于20W。 
过载能力 
交流电流回路：2倍额定电流      连续工作； 
10倍额定电流     允许10s； 
40倍额定电流     允许1s； 
交流电压回路：1.2倍额定电压    连续工作； 
控制回路：70%—120%额定电压     连续工作。 
保护误差 
保护电流： 不大于±3% ； 
保护电压： 不大于±3% ； 
温度影响 
正常工作温度：     -10℃ ～ 55℃； 
极限工作温度：     -25℃ ～ 75℃； 
装置在-10℃～55℃温度下动作值因温度变化而引起的变差不大于±1% 。 
通信等其他功能要求 
具有RS485 网络通讯接口，语音播报功能，无线数据通讯功能、蓝牙数据功能、留有反向读取外围仪表数据表功能能够随时通过协议自主读取外围电力仪表数据到保护装置表格中进行统一查看。 
5.2 微机电动机保护装置 
本装置适用于35kV及以下电压等级的经消弧线圈接地或不接地系统中的电动机保护测控，可集中组屏，也可在开关柜就地安装，全面支持变配电综合自动化系统。 
5.3微机备自投装置 
  适用于110kV及以下电压等级的进线开关，内桥开关及主变两侧开关的自投装置，也可选择带备自投的自适应功能；可集中组屏，也可在开关柜就地安装。 
 1．备用电源自动投入保护装置的作用是当工作电源消失后，自动地将备用电源投到工作母线上(进线备自投)，以使连接在工作母线上的负荷仍能正常运行；或者是两段进线同时投入运行，当某段PT出现不合格时，则将不合格端PT的进线断路器跳开，随后合上母联开关（母联备自投）。 
另外，如果当那侧不合格端PT的进线电源恢复时（可通过检测进线电压或者带电显示器的接点），备自投将自动跳开母联开关，合上该侧进线开关（备自投自适应方式）；本装置有母线互备和进线互备以及自适应三种方式。 
2．母联电流保护(速断、过流) 
3．测控功能: 
1）遥测：两段母线的线电压（U1ab、U1bc、U2ab、U2bc），两条进线的线电压（U1x、U2x），两条进线的电流（I1、I2），母联保护（IA，IB，IC）及测量电流（Ia，Ic）。 
2）遥信：开入1为进线 1 开关合闸位置，开入2为进线2开关合闸位置，开入5备自投闭锁信号；母联控制回路断线、保护动作信号、PT断线信号、操作机构故障信号等。 
3）遥控：母联开关遥控跳、合；手动和遥控互为闭锁，互为切换。 
4．辅助功能： 
1）异常告警：电源消失或自检出错（ROM,RAM,EPROM定值检验出错），闭锁开出继电器。 
2）控制回路断线：由外部引入开关量。 
3）遥控：装置可接受遥控命令对母联开关实行远方跳、合控制。 
4）事件记录：可以记录不低于60次的各项事件数据，并可传送到管理系统或监控系统。 
5）故障录波：可以保存不低于事故发生时的电流电压波形100个。 
通信等其他功能要求 
具有RS485 网络通讯接口，语音播报功能，无线数据通讯功能、蓝牙数据功能、留有反向读取外围仪表数据表功能能够随时通过协议自主读取外围电力仪表数据到保护装置表格中进行统一查看。 
5.4 微机无功补偿装置 
     装置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。根据变压器的无功功率进行分相补偿，电容器组循环工作，使每组电容器均匀投运，从而减少电能损耗和电压损失，提高设备的使用效率。 
5.5 模拟表 
    采用国标6L2型模拟表显示各电压等级的电压。 
5.6 短路故障设置模块 
    系统通过软、硬件配合可以设置多种线路故障和模拟多种电动机故障，短路时间和短路电流均连续可调； 
6监控部分 
监控部分包括触摸屏，PLC控制器、智能电量监测仪组成。实现了对有载变压器分接头状态的采集和开关的控制、供配电系统三相电流、三相电压、三相有功功率、三相无功功率、三相视在功率、功率因数、频率、电能等电参数的就地监测和遥测。 
6.1触摸屏 
液晶屏：10寸TFT液晶屏，分辨率（800*480），LED背光 
CPU主板：ARM结构，低功耗 主频400MHz 
内存：64MSRAM 
硬盘：128M FLASH 
触摸屏：4线电阻触摸屏 
接口:1*RS232，1*RS485，1*USB、以太网口 
6.2智能电量监测仪 
测量电流：0.2级； 
母线电压：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； 
6.3 PLC 
采用西门子PLC作为系统远动控制器，可以采集一次系统所有隔离开关，断路器的位置信号，并执行断路器的遥控命令，与触摸屏、智能仪表构建供配电系统监控网络。 
6.4 接口部分 
信网络接口有：①总线接口：选用标准为RS-485的有线串行通信接口，如果把PLC控制器、微机电动机保护装置、微机线路保护装置、微机备自投装置挂接至通信总线接口，利用总线接口与上位机的通信，可实现上位机对本系统的监控功能。②以太网接口：通信网络接口用于数据的远方上传，方便以后系统升级扩展。 
6.5 供电系统创新物联网应用云平台模块 
本平台将物联网技术运用于信息技术并将数据上传至云平台，进行海量数据存储，并提供丰富的数据分析工具方便更加准确的掌握数据与分析数据。 
本平台可实现以下几个功能： 
（1）、数据云系统上传                                 
（2）、手机app数据查询 
（3）、历史数据查询                         
（4）、数据分析统计 
（5）、新浪微博报警                             
（6 ）、微信反向控制 
6.6 供电系统创新并离网逆变器模块 
工业级1KW并离网逆变器模块，具有新能源并离网逆变器系统实验实训装置专利证书。原件备查。具有低压报警，低压关断，过压关断，过载关断，过热保护等多种功能。采用双CPU控制，可选择DSP或者STM32。采用OLED液晶显示（尺寸45*25），开放部分核心源代码供老师研究、深入了解并网原理等。 
功率(W)：1000W 
直流电压（VDC）：24V 
输入电压：180-260VAC 
输入频率：50/60 Hz 
逆变器输出电压/频率：220VAC±5% /50Hz±1% 
输出波形：纯正弦波 
切换时间：<8ms 
充电电流：Max 20A 
逆变器输出保护：输入过高/过低压保护、直流欠压保护、尖峰浪涌保护，过载保护：100-120%30 秒;> 120%,100毫秒;>150% ,50毫秒; 输出短路<150微秒。 
噪音：< 45dB 
运行环境温度：-25-65摄氏度 
MPPT电压：15-23V 
运行/贮存环境相对湿度：0-90%无结露 
运行环境海拔高度：0-3,000米 
贮存环境海拔高度：0-15,000米 
7 工厂供电无线智能管理系统 
（1）系统采用先进的分布式智能管理型无线AP,通过WIFI技术实现终端覆盖。采用15寸彩色中文触控屏的无线系统管理器，中文菜单式触控操作界面，人机对话友好。移动控制终端可控制任意一台带驱动模块的实训设备。可作学生机登录实训与考核的操作终端，也可作教师机登录出题设故的操作终端。
（2）集成无线实验电源管理系统，通过终端系统监控查询学生实验台的电源开关状态；单独开启关闭学生实验台电源；全部开启或全部关闭实验台电源功能；定时全闭功能；控制范围>50m；控制能力>50台。
（3）集成无线考核系统能实现密码登录系统，设置数据库路，系统测试(查询设备)，学生库设置，题库与题库等级设置，学生键盘设置，考核故障发布考核试卷提取与存储考核时间设置与启动，考核成绩查询，考核成绩打印，登录密码修改与恢复。
（4）学生终端采用大屏幕液晶显示具有联机考核和脱机考核功能，学号查询，故障解除，时间查询，分数查，设备号查询。
（5）集成无线多功能数据采集、分析、控制系统
（1）可实时长时间记录电压、电流、电阻、电容、通断等，并生成趋势曲线。
（2）虚拟测量直流电压，量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V、800V
（3）虚拟交流电压测量，量程 60.00mV 、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V
（4）虚拟直流电流测量，量程 60.00mA 、600.00mA 、6.000A、10.00A
（5）虚拟交流电流测量，量程 60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A
（6）虚拟电阻测量，量程 600、6.000K、60.00K、600.0K、6.000M 、60.00M
（7）虚拟电容测量，量程 40.00nF 、400.00nF、4.000uF、40.00uF、400.0uF
（8）虚拟二极管测量 0V~2.0V 
二  实训项目 
 1.工厂供电电气接线图的认知 
（1）实训台电气主接线模拟图的认知 
（2）电气主接线图的认知 
 2.工厂变配电室值班技能培训 
（1）互感器的接线方法 
（2）变压器有载调压 
（3）工厂供电倒闸操作 
（4）供配电系统多功能智能仪表的使用与参数设置 
 3.工厂供电线路的微机继电保护 
（1）模拟系统正常、最大、最小运行方式 
（2）模拟系统短路 
（3）电秒表的正确操作 
（4）微机线路保护装置参数整定操作 
（5）无时限电流速断保护 
（6）带时限电流速断保护 
（7）定时限过电流保护 
（8）反时限过电流保护 
  4.高压电动机的继电保护 
（1）变频器参数整定操作 
（2）变频器开环调速实训 
（3）三相异步电动机的启动方式 
（4）微机电动机保护装置参数整定操作 
（5）高压电动机的速断保护 
（6）高压电动机的反时限过流保护 
 5.工厂供电系统的自动装置实训 
（1）备投投入条件测试 
（2）进线备投（明备用）及自适应实训 
（3）母联备投（暗备用）及自适应实训 
（4）无功补偿装置认知实训 
（5）无功自动补偿实训 
 6. 供电系统云平台实验 
（1）遥测、遥控、遥信实验 
（2）数据云系统上传         
（3）手机app数据查询 
（4）历史数据查询   
（5）数据分析统计 
（6）新浪微博报警   
（7）微信反向控制 
（8）微信监控 
labview监控系统实验