陳莉

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高職“供配電智能電氣實驗系統(tǒng)”實訓室建設(shè)實踐＊

陳莉

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學院，陜西 西安 710014）

實訓室建設(shè)是高職專業(yè)建設(shè)的一個重要組成部分，目前，高職供用電技術(shù)專業(yè)實訓室建設(shè)面臨著許多問題。從建設(shè)和完善供用電技術(shù)專業(yè)實訓室的必要性出發(fā)，開發(fā)建設(shè)了供配電智能電氣實驗系統(tǒng)的實訓室。對實訓室建設(shè)方案的組成、功能、結(jié)構(gòu)進行了詳細介紹，此實訓室可成為融教學、培訓、技能鑒定、科研開發(fā)和生產(chǎn)服務(wù)多種功能為一體的實踐教學平臺。

實訓室；智能電氣實驗系統(tǒng)；供電技術(shù)；內(nèi)涵建設(shè)

1 概述

為了追蹤供電技術(shù)的發(fā)展，以“高、新、全、通”為建設(shè)原則、虛實結(jié)合為手段、產(chǎn)學合作體系為紐帶，挖掘內(nèi)涵，更新設(shè)備，使實訓基地與企業(yè)工作現(xiàn)場實現(xiàn)技術(shù)同步、環(huán)境相近、標準一致，既能滿足學生綜合職業(yè)能力培養(yǎng)與職業(yè)技能鑒定要求，又能成為行業(yè)職工培訓、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟的平臺。“供配電智能電氣實驗系統(tǒng)”實訓室建設(shè)圍繞課程學習目標，確定學習內(nèi)容，整合知識點，設(shè)計訓練項目，加強課程的內(nèi)涵建設(shè)，培養(yǎng)學生高低壓變配電技術(shù)的運行、維護和檢修技能，使其符合行業(yè)適用的高技能應用性人才的需求。

2 實訓室功能

“供配電智能電氣實驗系統(tǒng)”綜合了“供配電技術(shù)”“工廠供電”“繼電保護”等多門專業(yè)課程的教學內(nèi)容，并結(jié)合生產(chǎn)實踐的發(fā)展和應用，設(shè)計開發(fā)了此實驗系統(tǒng)。

2.1 供配電系統(tǒng)

2.1.1 高壓系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)由高壓和低壓兩部分組成，高壓部分采用雙電源進線，單母線分段供電方式，高壓設(shè)備由2套10 kV進線、2臺高壓進線柜、1臺高壓聯(lián)絡(luò)柜以及2臺10/0.4 kV干式變壓器組成。

高壓柜采用KYN28標準工業(yè)級配電柜，高壓斷路器選用手車式斷路器。在本項目實施中為了完成對高壓進線柜和內(nèi)橋聯(lián)絡(luò)柜的保護、控制功能，在高壓柜中配備了線路微機保護裝置。

2.1.1.1 線路微機保護配置

線路微機保護裝置有：三段帶方向和低電壓閉鎖的電流定時限保護；反時限電流保護，反時限曲線為極強反時限特性曲線；過負荷告警功能；兩段漏電保護和小電流接地選線功能可任意選（兩者選一），兩段漏電保護可以告警或跳閘，小電流接地選線配合上級實現(xiàn)接地選線功能；低電壓保護：可以告警或跳閘；零序電壓告警功能等。

2.1.1.2 事件記錄及故障錄波功能

32個保護動作事件記錄：故障數(shù)據(jù)有效值，動作類型。

32個裝置告警事件記錄：告警類型及告警數(shù)據(jù)有效值。

32個遙信變位記錄：變位狀態(tài)等。

2.1.1.3 測量功能

裝置采用高速AD芯片，每周波采樣48點，并且應用頻率跟蹤技術(shù)和快速FFT算法。

2.1.1.4 系統(tǒng)通訊功能

通過通訊，后臺系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下主要通訊功能：采集電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)及系統(tǒng)頻率，遙信狀態(tài)；采集脈沖和電度量；查看修改保護定值，投退保護功能；帶返校的遠方遙控分閘和合閘等。此外，還具有計量功能、控制功能、信號監(jiān)視功能、自動化功能。

2.1.2 低壓系統(tǒng)

低壓設(shè)備由2臺低壓進線柜、1臺低壓聯(lián)絡(luò)柜、2臺無功補償柜和2臺低壓出線柜組成，為單母線分段供電方式。低壓進線柜和聯(lián)絡(luò)柜采用工業(yè)標準GGD低壓配電柜，斷路器選用萬能手車式低壓斷路器，在它們背面增加實驗操作板，將所有的開關(guān)、按鈕及指示燈的端子都安裝在柜子的背面，對一次線路和二次線路進行隔離，目的是學生可以在進線柜和聯(lián)絡(luò)柜中完成多項開放性實驗。2臺低壓補償柜配備自動無功補償裝置，自動投切電容使得功率因數(shù)達到0.9以上。2臺出線柜選用工業(yè)級標準GC s抽屜柜，抽屜柜內(nèi)每個開關(guān)分布在獨立的抽屜內(nèi)，面板具有分、合、試驗、抽出等位置的明顯標志。

2.1.3 負載控制系統(tǒng)

負載控制系統(tǒng)由2臺照明控制柜、2臺動力控制柜以及各種負載裝置組成，可以模擬系統(tǒng)中所有的負載形式。照明柜設(shè)計10條支路，可以投切10路阻性負載。動力柜設(shè)計15條支路，其中電機負載10路，電容負載5路。負載系統(tǒng)支持就地和遠程監(jiān)測和控制。在動力柜背面增加實驗操作板，將所有的開關(guān)、按鈕、交流接觸器以及指示燈的端子都安裝到柜子的背面，對一次線路和二次線路進行隔離，以增加學生動手操作的機會。

2.1.4 智能管理系統(tǒng)

智能管理系統(tǒng)由電力監(jiān)控系統(tǒng)、通訊層設(shè)備組成。通訊層設(shè)備包括通訊管理機、通訊服務(wù)機柜等，其中通訊管理機主要用于與高低壓開關(guān)柜綜合保護和多功能儀表之間的數(shù)據(jù)通訊，既可以實現(xiàn)當?shù)乇O(jiān)控，還可以完成綜合保護與地面調(diào)度主站間的數(shù)據(jù)上傳及命令下達；電力監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測每個配電柜的運行狀態(tài)和電力參數(shù)，遠程控制配電柜開關(guān)的通斷以及負載的投切；電力監(jiān)控系統(tǒng)由UP s不間斷電源、電力監(jiān)控服務(wù)器、定值管理軟件、sCADA監(jiān)控軟件、故障錄波管理軟件、組態(tài)工具軟件、故障定位軟件、操作票管理軟件等組成。

2.2 電力監(jiān)控平臺部分

2.2.1 軟件功能

2.2.1.1 監(jiān)視功能

高低壓配電數(shù)據(jù)采集與處理功能：測量10 kV及0.4 kV系統(tǒng)每個回路的電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量；監(jiān)視開關(guān)分合位置、保護信號情況。

報警及事件記錄功能：開關(guān)變位告警、保護動作告警、電壓電流越限告警；當發(fā)生開關(guān)跳閘、保護動作等事件時，將自動調(diào)出事故回路所在的畫面。

2.2.1.2 控制功能

支持多個遠方控制中心的選擇控制功能：控制操作有高壓開關(guān)的分合閘控制操作、保護信號復歸操作和啟動錄波操作3種；低壓動力柜、進線柜、照明柜、負載柜的遠程分合閘控制，能夠控制到每一低壓柜的某一支線回路。

2.2.1.3 組態(tài)功能

系統(tǒng)配置組態(tài)功能；圖形組態(tài)功能；數(shù)據(jù)庫組態(tài)功能；PLC控制功能組態(tài)。

2.2.1.4 通信功能

具有多個支持多種介質(zhì)及多種網(wǎng)絡(luò)的通信接口；與測控單元的高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信功能；與多種微機保護的通信功能；與多種智能設(shè)備的通信功能。

2.2.1.5 高級應用功能

嵌入式微機五防功能；小電流接地選線功能；操作票及防誤閉鎖功能；系統(tǒng)診斷與自恢復功能；遠程監(jiān)視與維護功能等。此外，還具有事故追憶功能、報表功能、圖形功能、歷史數(shù)據(jù)記錄功能。

2.2.2 主要技術(shù)指標

反應速度方面，開關(guān)量變位不大于2 s；遙測量更新不大于2 s。系統(tǒng)容量方面，可容納128個32個回路的變電所的信息量。系統(tǒng)巡檢周期小于2 s。遙控反應時間不大于1 s。

2.3 通訊管理機

2.3.1 主要功能

完成保護裝置與地面調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換功能：能接收并儲存地面調(diào)度中心的命令；根據(jù)地面調(diào)度中心的命令，采集高壓綜合保護器和低壓多功能儀表的遙測量、遙信量、事件順序記錄、錄波數(shù)據(jù)等，并向中心站傳輸；具有按地面調(diào)度中心的命令控制高低壓開關(guān)的合閘、分閘功能。

具有帶時標的事件記錄查詢與顯示功能；具有開關(guān)分合控制功能；具有保護裝置信號復歸功能；具有錄波啟動功能。

具有時鐘同步功能：實現(xiàn)與上級調(diào)度主站和下級綜合保護器的時鐘同步功能。主站每30 min與管理機對時1次，管理機每15 min與綜合保護對時1次，確保時鐘一致；管理機實時監(jiān)測綜合保護的投入運行情況，一旦有新安裝的保護開機運行，管理機就會主動與保護對時。另外，具有錄波文件存儲功能、失電數(shù)據(jù)保持功能、規(guī)約轉(zhuǎn)換功能、當?shù)丶斜O(jiān)控功能、各保護器通訊狀態(tài)監(jiān)視功能、遠程維護功能。

2.3.2 技術(shù)指標

供電電源為AC220V±20%.電氣接口串口方面，有16個可軟件配置的RS485/RS232，最大波特率115 200 bps。容量為可接入128個智能終端。

3 預期效果

該實訓中心可開展供用電技術(shù)專業(yè)、電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)、城軌供電技術(shù)方向等的專業(yè)課程的實驗、實訓及變電崗位技能訓練，同時可進行變電值班工、電器鉗工、電工等工種的職業(yè)技能鑒定考核，開展城市軌道交通、電氣化鐵路客運專線變電新技術(shù)的職工或師資培訓。

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2017年陜西省教育廳科學研究計劃項目（項目編號：17JK1080）

2095－6835（2018）23－0120－02

TN929

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.120

〔編輯：張思楠〕