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《機械原理》示教陳列櫃

一、概述：

《機械原理》示教陳列櫃是根據大、中專院校、技校、職業學校的機械原理教學大綱設計的電化教學設備。演示形象逼真，運行可靠，製作工藝美觀，使用本陳列櫃可提高教學效果，節約學時是一套現代化機械課程教學應用實驗室設備。

二、技術規格：

1、本陳列櫃共分十個單體陳列櫃組成，陳列櫃體外形尺寸：1200×530×1900mm（長×寬×高）

2、具有多功能語音播放控製係統。語音解說同步演示，采用單獨驅動由電腦或電子設備控製運轉演示。控製采用液晶觸摸屏控製和遙控控製自動運行講解、可順序循環與重複播放運轉，又能根據教材、教學需要而任意選擇還是單獨演示等。解說詞播放在100平方房內聲音宏亮。

3、櫃體采用1.0mm厚的SPCC冷紮板焊接而成，表麵采用中溫磷化噴塑製作，櫃體剛性好。櫃內陳列麵板為超豪華鋁塑夾層板，承載性好。板麵附有必要的圖表和文字說明，外形美觀大方，經久耐用。

4、櫃頂部裝有照明日光燈，櫃背設有對開門，有利維護設備和方便維修。櫃下部設有櫃箱，方便存放單個模型、實驗箱及相關實驗文檔。櫃底裝有萬向輪，方便移動，符合人機工程要求。

5、模型材料采用鋁合金、亞克力有機板與工程塑料製造；

TWWB-III多功能繼電保護實驗係統建設方案

 一. 實驗室建設思路

（一）傳統建設方式

 專業實驗室的傳統建設方式是與課程配套，一門專業課程設立一個專業實驗室，這樣建設實驗室一方麵造成實驗室功能單一，造成人力、物力資源的浪費；另一方麵對於電氣專業而言，本專業有著一定的特殊性，電力係統是一個非常複雜的係統，建立一個係統的概念對於電力係統及電氣工程專業的學生而言非常重要，但是這樣的實驗方式隻能完成單個的專業專門實驗，而無法完成綜合型、大型實驗。

（二） 改進的實驗室建設思路

 結合本專業特點和學科發展方向，本著培養應用型人才的基本思路，構建一個電氣工程綜合實驗室。可結合多門電氣專業課程，在一個實驗室內開設多項有針對性的專業實驗項目：既有與多門課程配套的實驗項目，又有大型專業綜合實驗。

 培養學生實踐能力的教學環節包括：專業實驗、課程設計和畢業設計等，因此要求專業實驗室不但能提供專業實驗，而且必須具有很好的平台性、設計性和開發性，能方便的用於學生課程設計和畢業設計。同時也可為專業教師提供良好的科研環境，成為一個電氣專業教學科研平台。

電氣工程綜合實驗室具有以下功能：

1. 滿足電氣工程專業本科實驗教學的要求

提供數十項有針對性的與課程配套的專業實驗項目，滿足《電力係統基礎》、《電力係統分析》、《電力係統繼電保護原理》、《電力係統自動控製技術》等課程本科生實驗教學的要求，既極大的提高了設備利用率，又節省用地，同時便於設備管理和維護。

2. 滿足專業拓展課程和工程應用實踐訓練的要求

滿足《電力係統微機保護》、《電力係統遠動技術》等專業拓展課程實驗的要求；具有很強的平台性、設計性和開放性，還可方便的用於學生進行電力網課程設計、繼電保護課程設計和畢業設計。同時由於實驗室設備緊密結合電力現場實際，可用於進行工程應用實踐訓練、供配電及電力係統運行、調度崗前培訓，為培養電氣工程技術應用型人才發揮重要作用。

3. 作為電氣工程碩士生和專業教師研究平台

實驗室采用具有可編程功能的開放式教學科研設備，可為研究生和教師創新提供電氣類科學研究和技術開發的平台。

4. 作為實驗、實踐、實訓、科研、並能對行業開放為一體的綜合性多功能立體實踐教學平台

二、實驗室設備構成

BHXWB-III多功能繼電保護實驗係統是一個自動化程度很高的多功能試驗平台，可單獨使用開出多門電氣工程專業課程的教學實驗。

1. BHPWB-III多功能繼電保護實驗台

BHPWB-III多功能繼電保護實驗台提供了一個典型的電力係統運行一次主係統，同時為繼電保護實驗提供一次係統平台。

實驗台由模擬一次主係統、BH2000多功能微機保護裝置、BH3000微機型繼電保護試驗測試儀等構成。

1) BH2000多功能微機保護裝置

BH2000多功能微機保護裝置既可用於各種繼電保護實驗，也可在電力係統實驗中作為線路保護裝置使用。

BH2000多功能微機保護裝置具有數字式電流、數字式電壓、數字式功率方向、數字式差動、數字式阻抗、數字式反時限電流等多種數字式繼電器、10kV-35kV饋線成組微機保護測控裝置、110kV線路成組微機保護測控裝置、變壓器主保護裝置、變壓器後備保護測控裝置、電容器微機保護測控裝置、電動機微機保護測控裝置、發電機差動保護裝置、發電機後邊保護裝置等多種微機保護測控功能，可通過菜單選擇不同的功能模塊靈活實現。

10kV-35kV饋線成組微機保護測控裝置功能如下：

110kV線路成組微機保護測控裝置功能如下：

變壓器後備保護測控裝置功能如下：

電動機微機保護測控裝置功能如下：

電容器微機保護測控裝置功能如下：

*發電機差動保護測控裝置功能如下：（差動類保護必須與現場保護一致是三相差動保護）

發電機後備保護裝置功能如下：

 

為了方便實驗接線，在實驗台內部已經將多功能微機保護裝置的電壓、電流輸入端子、保護跳閘和合閘信號以及斷路器跳、合位開入狀態信號引到實驗台麵板上。由於線路保護、變壓器主保護和後備保護的接線不同，因此麵板上設置有不同的保護接線端子區。

2) BH3000微機型繼電保護試驗測試儀

係統采用微機型繼電保護試驗測試儀產生繼電保護實驗信號，符合電力係統現場的典型實驗方式。測試儀產生的實驗信號可用於測試各種繼電器特性和繼電保護裝置，也可為成組繼電保護實驗提供與實際電壓互感器、電流互感器二次輸出相同的電壓、電流信號。實驗培訓係統配套提供功能強大的綜合控製係統軟件，不但可進行實時潮流分析計算，而且可進行任意設定點的故障分析運算，並能控製測試儀實時輸出設定選配點在正常運行和故障情況下的二次電流、電壓信號。

采用互動仿真單元與功率放大單元分立的結構，單元可獨立使用。

互動仿真單元采用800*480彩色觸摸屏顯示，多層菜單，顯示信息豐富，觸摸操作方便，人機界麵極為友好，可實時顯示各種運行狀態及數據，信息詳細直觀。試驗操作在觸摸屏和PC上位機上均可進行。具有8路開入、8路開出信號、10路模擬量輸出。

功率放大單元線性度好，響應快，適用各種容性、感性、阻性負載；帶負載能力強，傳輸距離長，負載阻抗高的應用；能輸出準確的負荷電流，小信號輸出精度高。 采用特殊的元器件和電路結構，保證電流、電壓放大器在連續工作較高溫升的情況下，仍有很好的特性、低失調、低漂移。長時間連續工作，仍保持穩定可靠。

(2)裝置具有隔離的RS485通訊總線接口和網線接口，波特率4800～19200可設置，並向用戶提供開放的通訊協議。

(3) 統一、通用硬件平台，維護方便。標準4U全鋁機箱結構。

(4) 吸收國內外先進技術，采用工業級進口器件，模塊化結構設計。

(5)采用獨特的可靠性設計，無可調元件，裝置穩定性好，抗幹擾性強

(6) 采用完善的電源管理、硬件看門狗及軟件陷阱技術，大大提高裝置的可靠性。

(7) 強型單元機箱按抗強振動、強幹擾設計,特別適應於惡劣環境,可分散安裝於開關櫃上也可集中組屏安裝運行。

(8) 集成電路全部采用工業品或軍品，使得裝置有很高的穩定性和可靠性。

(9) 采用32位高速數字處理芯片，配置大容量的RAM和Flash Memory，數據運算、邏輯處理和信息存儲能力強，可靠性高，運行速度快。

(10) 采用16位高精度DAC芯片，保證了很高的精度。

(11)  符合電力係統現場實際，采用微機型繼電保護試驗測試儀作為實驗信號源，符合電力係統繼電保護現場檢測的典型試驗方式，滿足對繼電保護裝置及繼電器的現場測試試驗要求。

*(12)  強大的聯網功能，多台測試儀可聯網構成二次信號源網絡，在上位PC機設計組態和電力係統分析計算軟件完成各個電壓等級的一次輸配電網絡的真實組態；輸入一次設備的真實參數，即可完成係統的潮流計算和針對係統中任意點發生任意故障的短路計算；輸入各測控點真實電流互感器和電壓互感器的變比，即可得到該測控點真實的二次電流、電壓值；係統中裝設微機保護測試儀的測控點，可以同步向該測控點的微機保護硬件平台發送該點真實二次電流、電壓模擬信號，以檢驗各保護的動作情況。由組態軟件組態的一次主接線直觀、真實，輸入真實的設備參數，可以在係統中任意點設置故障類型，很方便的進行潮流計算和短路計算，由微機保護測試儀同步發出各測控點的二次電流、電壓信號，這比用調壓器、移相器、電阻和測量儀表模擬的一次係統要直觀、真實、方便、準確。

*(13)控製方式：自帶觸摸屏操作界麵、PC機遠程實時控製

3）常規繼電器

實驗係統中包括常規電流繼電器、電壓繼電器、三相一次重合閘繼電器、時間繼電器、中間繼電器、閃光繼電器、信號繼電器、負序電壓繼電器、差動繼電器和功率方向繼電器等常規繼電器。常規繼電器既可單獨使用，也可構成成組繼電保護使用。

4）BHV3.0電力網信號源仿真係統

用於仿真試驗信號，測試各種繼電器的動作特性。由變電站信號控製主機組成，並與各套實訓係統中的微機型繼電保護試驗測試儀構成變電站二次信號通信網絡，實現變電站模型組態、潮流和故障控製。利用信號源控製主機設置變電站模型，控製多台微機型繼電保護試驗測試儀發出信號，模擬係統正常運行和各種故障情況。當模擬變電站正常運行時，電力網信號模擬仿真係統軟件進行變電站潮流計算，控製主機將計算出的潮流信號通過網絡通信同步下載到多台測試儀中，由信號源係統產生模擬量和各種開關量給保護測控係統；當模擬係統故障運行時，電力網信號模擬仿真係統軟件進行變電站故障運算，控製主機將計算出的故障信號同步下載到信號源係統中，提供給保護測控係統。

5）BHV3.0變電站監控軟件

由變電站信號控製主機組成，控製主機上安裝“電力網信號源綜合仿真係統軟件”，並與各套實訓係統中的微機型繼電保護試驗測試儀構成變電站二次信號通信網絡，實現變電站模型組態、潮流和故障控製。利用信號源控製主機設置變電站模型，控製多台微機型繼電保護試驗測試儀發出信號，模擬係統正常運行和各種故障情況。當模擬變電站正常運行時，電力網信號模擬仿真係統軟件進行變電站潮流計算，控製主機將計算出的潮流信號通過網絡通信同步下載到多台測試儀中，由信號源係統產生模擬量和各種開關量給保護測控係統；當模擬係統故障運行時，電力網信號模擬仿真係統軟件進行變電站故障運算，控製主機將計算出的故障信號同步下載到信號源係統中，提供給保護測控係統。

四、實驗項目

（一）繼電器特性實驗

1. 常規電流繼電器特性實驗

2. 常規電壓繼電器特性實驗

3. 常規功率方向繼電器特性實驗

4. 常規差動繼電器特性實驗

5. 信號繼電器實驗

6. 時間繼電器實驗

7. 中間繼電器實驗

8. 重合閘繼電器實驗

（二）繼電保護成組實驗

1. 最大、最小及正常運行方式下電流保護實驗

2. 電流速斷保護實驗

3. 電流速斷保護與三相一次重合閘綜合實驗

4. 限時電流速斷保護實驗

5. 限時電流速斷保護與三相一次重合閘綜合實驗

6. 過電流保護實驗

7. 過電流保護與三相一次重合閘綜合實驗

8.電流電壓聯鎖速斷保護實驗

9. 三相一次重合閘實驗

10. 低電壓起動的過電流保護實驗

11. 電流電壓聯鎖速斷保護與三相一次重合閘綜合實驗

（三） 微機保護實驗

1. 數字式繼電器特性實驗

1) 數字式電流繼電器特性實驗

2) 數字式電壓繼電器特性實驗

3) 數字式功率方向繼電器特性實驗

4) 數字式差動繼電器特性實驗

5) 數字式阻抗繼電器特性實驗 

6) 數字式反時限電器特性實驗 

2. 微機保護綜合實驗（可設置任意實驗模型，並能進行故障錄波）

1) 10kV-35kV饋線保護綜合實驗

2) 110kV線路保護綜合實驗

3) 變壓器保護綜合實驗

模擬重瓦斯告警、跳閘實驗

模擬輕瓦斯告警實驗

模擬超溫告警、跳閘實驗

模擬過溫告警實驗

4) 電容器保護綜合實驗

5) 電動機保護綜合實驗

6) 發電機差動保護實驗

l  發電機差動速斷保護實驗

l  發電機比率製動差動保護實驗

l  發電機模擬超溫保護實驗

l  發電機模擬過溫保護實驗

7) 發電機後備保護實驗

l  發電機過電流保護實驗

l  發電機低電壓閉鎖過電流保護實驗

l  發電機複合電壓閉鎖過電流保護實驗

l  發電機過電壓保護實驗

l  發電機零序過壓保護實驗

l  發電機負序過壓保護實驗

l  發電機低電壓保護實驗

l  發電機過負荷保護實驗

l  發電機模擬超溫保護實驗

l  發電機模擬過溫告警實驗

（四）二次回路實驗

（五）變電站綜合自動化實驗

1. 變電站監控實驗

2. 遙測、遙控、遙信操作功能實驗

3. 變電站倒閘操作實驗、實訓

4. 變電站送電操作實訓

5. 變電站停電操作實訓

6. 繼電保護接線實驗

7. 110kV線路保護實驗

8. 變壓器保護實驗

9. 10kV線路保護實驗

10. 電容器保護實驗

11. 電動機保護實驗

（六）電氣工程專業課程設計

可用於進行發電廠電氣、電力網、繼電保護課程設計，方便地檢驗課程設計成果。

（七）畢業設計及創新科研平台

係統通信協議開放，可作為保護、測控、變電站綜合自動化等相關方向的畢業設計和創新科研平台。

五、技術參數

係統核心設備的主要技術參數如下：

1. BH2000多功能微機保護裝置

1) 工作環境條件

i. 環境溫度：-10℃－40℃

ii. 相對濕度：5%－95%

2) 交流電源

i. 額定電壓： AC220V

ii. 允許偏差：-15%－+15%

iii. 頻率：50Hz±0.5 Hz

iv. 波形：正弦波，波形畸變<5%

3) 額定參數

i. 交流電流：5A

ii. 交流電壓：相電壓57.7V

iii. 頻率：50Hz

iv. 直流電壓輸出： DC24V

v. 保護電流工作範圍：2.5A－40A

vi. 保護電壓工作範圍：5V－120V

4) 保護精度

i. 電流精度：0.5%

ii. 電壓精度：0.5%

iii. 時間精度：±10ms

iv. 裝置瞬動時間：≤40ms

2. BH3000多功能微機型繼電保護試驗測試儀

1) 工作環境條件

i. 環境溫度：－10℃~ 40℃

ii. 相對濕度：5%~ 95%

iii. 交流電源電壓：220V±10%，50Hz±1%

2) 可調交流電壓輸出

i. 輸出範圍：四相，每相0~70V（有效值）

ii. 輸出功率：每相20VA

iii. 響應速度：<300us

iv. 輸出電壓精度：≤0.5%

3) 可調交流電流輸出

i. 輸出範圍：六相，每相0~20A（有效值）

ii. 輸出功率：每相100VA

iii. 響應速度：<300us

iv. 輸出電流精度：≤0.5%