高职“供配电智能电气实验系统”实训室建设实践＊

2018-11-29陈莉

科技与创新 2018年23期

陈莉

陈莉

（西安铁路职业技术学院，陕西西安 710014）

实训室建设是高职专业建设的一个重要组成部分，目前，高职供用电技术专业实训室建设面临着许多问题。从建设和完善供用电技术专业实训室的必要性出发，开发建设了供配电智能电气实验系统的实训室。对实训室建设方案的组成、功能、结构进行了详细介绍，此实训室可成为融教学、培训、技能鉴定、科研开发和生产服务多种功能为一体的实践教学平台。

实训室；智能电气实验系统；供电技术；内涵建设

1 概述

为了追踪供电技术的发展，以“高、新、全、通”为建设原则、虚实结合为手段、产学合作体系为纽带，挖掘内涵，更新设备，使实训基地与企业工作现场实现技术同步、环境相近、标准一致，既能满足学生综合职业能力培养与职业技能鉴定要求，又能成为行业职工培训、服务区域经济的平台。“供配电智能电气实验系统”实训室建设围绕课程学习目标，确定学习内容，整合知识点，设计训练项目，加强课程的内涵建设，培养学生高低压变配电技术的运行、维护和检修技能，使其符合行业适用的高技能应用性人才的需求。

2 实训室功能

“供配电智能电气实验系统”综合了“供配电技术”“工厂供电”“继电保护”等多门专业课程的教学内容，并结合生产实践的发展和应用，设计开发了此实验系统。

2.1 供配电系统

2.1.1 高压系统

供配电系统由高压和低压两部分组成，高压部分采用双电源进线，单母线分段供电方式，高压设备由2套10 kV进线、2台高压进线柜、1台高压联络柜以及2台10/0.4 kV干式变压器组成。

高压柜采用KYN28标准工业级配电柜，高压断路器选用手车式断路器。在本项目实施中为了完成对高压进线柜和内桥联络柜的保护、控制功能，在高压柜中配备了线路微机保护装置。

2.1.1.1 线路微机保护配置

线路微机保护装置有：三段带方向和低电压闭锁的电流定时限保护；反时限电流保护，反时限曲线为极强反时限特性曲线；过负荷告警功能；两段漏电保护和小电流接地选线功能可任意选（两者选一），两段漏电保护可以告警或跳闸，小电流接地选线配合上级实现接地选线功能；低电压保护：可以告警或跳闸；零序电压告警功能等。

2.1.1.2 事件记录及故障录波功能

32个保护动作事件记录：故障数据有效值，动作类型。

32个装置告警事件记录：告警类型及告警数据有效值。

32个遥信变位记录：变位状态等。

2.1.1.3 测量功能

装置采用高速AD芯片，每周波采样48点，并且应用频率跟踪技术和快速FFT算法。

2.1.1.4 系统通讯功能

通过通讯，后台系统可以实现以下主要通讯功能：采集电流、电压、有功、无功、功率因数及系统频率，遥信状态；采集脉冲和电度量；查看修改保护定值，投退保护功能；带返校的远方遥控分闸和合闸等。此外，还具有计量功能、控制功能、信号监视功能、自动化功能。

2.1.2 低压系统

低压设备由2台低压进线柜、1台低压联络柜、2台无功补偿柜和2台低压出线柜组成，为单母线分段供电方式。低压进线柜和联络柜采用工业标准GGD低压配电柜，断路器选用万能手车式低压断路器，在它们背面增加实验操作板，将所有的开关、按钮及指示灯的端子都安装在柜子的背面，对一次线路和二次线路进行隔离，目的是学生可以在进线柜和联络柜中完成多项开放性实验。2台低压补偿柜配备自动无功补偿装置，自动投切电容使得功率因数达到0.9以上。2台出线柜选用工业级标准GC s抽屉柜，抽屉柜内每个开关分布在独立的抽屉内，面板具有分、合、试验、抽出等位置的明显标志。

2.1.3 负载控制系统

负载控制系统由2台照明控制柜、2台动力控制柜以及各种负载装置组成，可以模拟系统中所有的负载形式。照明柜设计10条支路，可以投切10路阻性负载。动力柜设计15条支路，其中电机负载10路，电容负载5路。负载系统支持就地和远程监测和控制。在动力柜背面增加实验操作板，将所有的开关、按钮、交流接触器以及指示灯的端子都安装到柜子的背面，对一次线路和二次线路进行隔离，以增加学生动手操作的机会。

2.1.4 智能管理系统

智能管理系统由电力监控系统、通讯层设备组成。通讯层设备包括通讯管理机、通讯服务机柜等，其中通讯管理机主要用于与高低压开关柜综合保护和多功能仪表之间的数据通讯，既可以实现当地监控，还可以完成综合保护与地面调度主站间的数据上传及命令下达；电力监控系统实时监测每个配电柜的运行状态和电力参数，远程控制配电柜开关的通断以及负载的投切；电力监控系统由UP s不间断电源、电力监控服务器、定值管理软件、sCADA监控软件、故障录波管理软件、组态工具软件、故障定位软件、操作票管理软件等组成。

2.2 电力监控平台部分

2.2.1 软件功能

2.2.1.1 监视功能

高低压配电数据采集与处理功能：测量10 kV及0.4 kV系统每个回路的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量；监视开关分合位置、保护信号情况。

报警及事件记录功能：开关变位告警、保护动作告警、电压电流越限告警；当发生开关跳闸、保护动作等事件时，将自动调出事故回路所在的画面。

2.2.1.2 控制功能

支持多个远方控制中心的选择控制功能：控制操作有高压开关的分合闸控制操作、保护信号复归操作和启动录波操作3种；低压动力柜、进线柜、照明柜、负载柜的远程分合闸控制，能够控制到每一低压柜的某一支线回路。

2.2.1.3 组态功能

系统配置组态功能；图形组态功能；数据库组态功能；PLC控制功能组态。

2.2.1.4 通信功能

具有多个支持多种介质及多种网络的通信接口；与测控单元的高速网络数据通信功能；与多种微机保护的通信功能；与多种智能设备的通信功能。

2.2.1.5 高级应用功能

嵌入式微机五防功能；小电流接地选线功能；操作票及防误闭锁功能；系统诊断与自恢复功能；远程监视与维护功能等。此外，还具有事故追忆功能、报表功能、图形功能、历史数据记录功能。

2.2.2 主要技术指标

反应速度方面，开关量变位不大于2 s；遥测量更新不大于2 s。系统容量方面，可容纳128个32个回路的变电所的信息量。系统巡检周期小于2 s。遥控反应时间不大于1 s。

2.3 通讯管理机

2.3.1 主要功能

完成保护装置与地面调度监控系统间的数据交换功能：能接收并储存地面调度中心的命令；根据地面调度中心的命令，采集高压综合保护器和低压多功能仪表的遥测量、遥信量、事件顺序记录、录波数据等，并向中心站传输；具有按地面调度中心的命令控制高低压开关的合闸、分闸功能。

具有带时标的事件记录查询与显示功能；具有开关分合控制功能；具有保护装置信号复归功能；具有录波启动功能。

具有时钟同步功能：实现与上级调度主站和下级综合保护器的时钟同步功能。主站每30 min与管理机对时1次，管理机每15 min与综合保护对时1次，确保时钟一致；管理机实时监测综合保护的投入运行情况，一旦有新安装的保护开机运行，管理机就会主动与保护对时。另外，具有录波文件存储功能、失电数据保持功能、规约转换功能、当地集中监控功能、各保护器通讯状态监视功能、远程维护功能。

2.3.2 技术指标

供电电源为AC220V±20%.电气接口串口方面，有16个可软件配置的RS485/RS232，最大波特率115 200 bps。容量为可接入128个智能终端。