TWB-GCGD2型工廠供電綜合自動化實訓係統

一、概述

現代化工廠（特別是大型企業）供電負荷密度大，供電方式複雜，可靠性要求高，電能質量要求嚴格，還要求考慮更高的靈活性，以適應供電負荷不斷增加和供電網絡升級的需要。針對這種情況，將綜合自動化技術融入到工廠供電係統中已成為一種必然趨勢和發展方向。

   “TWB-GCGD2型工廠供電綜合自動化實訓係統”正是依據高職高專《工廠電器與供電》、《電氣設備及運行維護》、《供配電技術》、《供用電網絡繼電保護》、《配電係統自動化》和《配電網自動化技術》等課程的實訓教學要求，結合工廠供電係統的實際應用和發展而設計的綜合型實訓係統。

二、特點

1.全麵性：清楚地反映典型工廠供電係統的一次和二次部分，綜合采用多種工廠供電實際應用的電氣設備。能夠實現工廠供電係統的受電、輸送、分配、控製、保護等實踐技能訓練要求；

2.先進性：綜合微機繼電保護、電量計量、PLC和工控組態等微機職能檢測控製的相關技術，采用分層分布式控製方式，組建成集控製、保護、測量和信號為一體的綜合自動化實驗平台；

3.實用性：裝置試驗內容豐富，結構緊湊，在一個試驗台上能夠完成供配電係統微機保護、二次回路、自動裝置、倒閘操作等多方麵的實驗內容。

4.針對性：不緊讓學生掌握整個工廠供電係統的實踐外，還可以培養學生對PLC、變頻、觸摸屏等方麵的編程和組態軟件的學習。

三、技術性能

1.輸入電源：三相四線 AC380V±10% 50±2%Hz；

2.整機容量：≤3kVA；

3.實訓台采用鐵質亞光密紋噴塑，鋁質麵板（凹字爛板工藝技術）；

4.RS-485和以太網兩種通訊接口；標準MODBUS通訊協議；

5.微機保護裝置測量元件精度：刻度誤差：不大於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：不大於1ms。

6.所有交流接觸器采用正規施耐德品牌。所有微機保護裝置均采用電力現場110KV及以下電壓等級專用的微機保護測控裝置。後台係統采用電力工業專用的電力版後台軟件為開發平台。可支持二次開發。

7.本實訓裝置中所涉及的有關儀器儀表、配件等設備，均采用國標產品，證件齊全。

8．安全性能滿足國家標準，係統設置漏電保護，確保學生的人身安全；主要設備均要設置安全保護措施，確保在學生誤操作時不會損壞設備。

四、可完成實訓項目

（一）工廠供電電氣接線圖的認知

1、工廠供電一次電氣接線模擬圖的認知

2、工廠供電二次控製回路接線及信號回路實驗

3、電壓和電流互感器的接線方法

（二）微機自動裝置實訓

1、備投投入條件測試

2、母聯備投（暗備用）及自適應實訓

3、無功補償裝置認知實訓

4、手動/自動功率因數補償實訓

5、線路無功控製實訓

6、VQC電壓無功控製實訓

（三）線路微機繼電保護實訓

1、模擬係統正常、峰值、低穀運行方式

2、模擬係統短路

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、線路無時限電流速斷保護

6、線路帶時限電流速斷保護

7、線路定時限過電流保護

8、線路反時限過電流保護

9、線路電流電壓連鎖保護

（四）電動機微機繼電保護實訓

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、電動機的速斷保護

6、電動機的反時限過流保護

（五）變壓器微機繼電保護實訓

1、變壓器電流速斷保護

2、變壓器定時限保護

3、變壓器過電流保護

4、變壓器過負荷保護

（六）整體監控及綜合自動化實訓

1、SCADA監控實訓

2、“四遙”（遙控、遙測、遙調、遙信）

五、係統組成

（一）供配電一次係統 （一次係統模擬控製屏）

實訓係統模擬中型工廠的供配電係統，采用控製屏結構，一次主接線印於鋁麵板上。由35 kV，10kV，兩個不同的電壓等級構成，整個係統有兩路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，一路經總降變降壓為10kV母線的進線電源

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。其一次係統圖見圖1所示。

2、為了保證一次線路供電的可靠性，配置了微機備自投，微機線路和微機變壓器保護；為了保證高壓電動機的穩定運行，配置了高壓電動機保護；為了提高用電質量，配置了無功補償裝置；為了實現自動化控製，配置了PC機和PLC控製器，實現了整個係統的“四遙”功能。

工廠供配電係統一次係統接線圖

3、自動裝置無功補償裝置

能自動追蹤電網功率因數並控製電容器組的投切，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。

4、提供三菱PLC主機一台

提供(三菱FX3U-128)一台，通過PLC控製可在上位機監控軟件操作，具有麵板上的所有的操作功能，為今後的二次開發提供的便利。

(二)控製櫃（微機繼電保護櫃）

控製櫃主要包括自動裝置及微機保護裝置。微機保護裝置包括微機線路保護裝置、微機變壓器保護裝置、微機電動機保護裝置；自動裝置無功補償裝置、微機備自投裝置及變頻器。

1、微機線路保護裝置（1隻）

具有三段式過流保護，低壓閉鎖電流保護，單相接地保護，過電流前加速，過電流後加速，重合閘等功能。

2、微機電動機保護裝置（1隻）

具有電流速斷，過電流，電流反時限，零序過流保護，負序電流保護和低電壓保護等功能。

3、微機變壓器主保護裝置（1隻）

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

4、微機備自投裝置（1隻）

有進線備投和母聯備投方式可選，當主進線電源模擬故障失電後，備自投裝置能自動地將備用進線電源投到工作母線上，以此保證連接在工作母線上的負荷仍能正常工作，提高供電的可靠性和穩定性。同時具有自適應功能，當檢測到主進線電源恢複時，自動斷開備用進線斷路器，延時閉合主進線，實現主進線電壓恢複時自動切換後投入過程。

5、變頻器（1隻）

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

7、DJQ14三相同步發電機：170W  220V（Y）1500r/min

（三）配套軟件

1、監控軟件(電力組態監控軟件)

1.後台係統必須要以電力的組態軟件開發平台。C/S拓撲結構，可支持32台客戶機訪問管理服務器（或稱主站），實現了多用戶共享監控權的功能（見下圖2所示）並且可以同電力係統模擬屏進行通信使模擬屏進行動態顯示。

2.主要功能：

（1）對供配電一次係統進行組態，實時顯示主接線的變化；

（2）實時采集、顯示、存儲各類電量參數；

（3）對采集的各種電量量可生成實時和曆史曲線和報表，以利於實驗者比較、分析實驗數據；

（4）監視各斷路器位置、保護動作出口狀態；能夠控製輸電線路斷路器的跳/合閘；

（5）根據采集的母線電量實現對電壓、無功的自動調整；

（6）可以同電力係統模擬屏進行通信和操作。

後台監控係統網絡結構