高職“供配電智能電氣實驗系統”實訓室建設實踐＊

陳莉

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高職“供配電智能電氣實驗系統”實訓室建設實踐＊

陳莉

（西安鐵路職業技術學院，陜西 西安 710014）

實訓室建設是高職專業建設的一個重要組成部分，目前，高職供用電技術專業實訓室建設面臨著許多問題。從建設和完善供用電技術專業實訓室的必要性出發，開發建設了供配電智能電氣實驗系統的實訓室。對實訓室建設方案的組成、功能、結構進行了詳細介紹，此實訓室可成為融教學、培訓、技能鑒定、科研開發和生產服務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；供電技術；內涵建設

1 概述

為了追蹤供電技術的發展，以“高、新、全、通”為建設原則、虛實結合為手段、產學合作體系為紐帶，挖掘內涵，更新設備，使實訓基地與企業工作現場實現技術同步、環境相近、標準一致，既能滿足學生綜合職業能力培養與職業技能鑒定要求，又能成為行業職工培訓、服務區域經濟的平臺。“供配電智能電氣實驗系統”實訓室建設圍繞課程學習目標，確定學習內容，整合知識點，設計訓練項目，加強課程的內涵建設，培養學生高低壓變配電技術的運行、維護和檢修技能，使其符合行業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”綜合了“供配電技術”“工廠供電”“繼電保護”等多門專業課程的教學內容，并結合生產實踐的發展和應用，設計開發了此實驗系統。

2.1 供配電系統

2.1.1 高壓系統

供配電系統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，高壓設備由2套10 kV進線、2臺高壓進線柜、1臺高壓聯絡柜以及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橋聯絡柜的保護、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：故障數據有效值，動作類型。

32個裝置告警事件記錄：告警類型及告警數據有效值。

32個遙信變位記錄：變位狀態等。

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和快速FFT算法。

2.1.1.4 系統通訊功能

通過通訊，后臺系統可以實現以下主要通訊功能：采集電流、電壓、有功、無功、功率因數及系統頻率，遙信狀態；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、信號監視功能、自動化功能。

2.1.2 低壓系統

低壓設備由2臺低壓進線柜、1臺低壓聯絡柜、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。低壓進線柜和聯絡柜采用工業標準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、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絡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達到0.9以上。2臺出線柜選用工業級標準GC s抽屜柜，抽屜柜內每個開關分布在獨立的抽屜內，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

負載控制系統由2臺照明控制柜、2臺動力控制柜以及各種負載裝置組成，可以模擬系統中所有的負載形式。照明柜設計10條支路，可以投切10路阻性負載。動力柜設計15條支路，其中電機負載10路，電容負載5路。負載系統支持就地和遠程監測和控制。在動力柜背面增加實驗操作板，將所有的開關、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

智能管理系統由電力監控系統、通訊層設備組成。通訊層設備包括通訊管理機、通訊服務機柜等，其中通訊管理機主要用于與高低壓開關柜綜合保護和多功能儀表之間的數據通訊，既可以實現當地監控，還可以完成綜合保護與地面調度主站間的數據上傳及命令下達；電力監控系統實時監測每個配電柜的運行狀態和電力參數，遠程控制配電柜開關的通斷以及負載的投切；電力監控系統由UP s不間斷電源、電力監控服務器、定值管理軟件、sCADA監控軟件、故障錄波管理軟件、組態工具軟件、故障定位軟件、操作票管理軟件等組成。

2.2 電力監控平臺部分

2.2.1 軟件功能

2.2.1.1 監視功能

高低壓配電數據采集與處理功能：測量10 kV及0.4 kV系統每個回路的電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量；監視開關分合位置、保護信號情況。

報警及事件記錄功能：開關變位告警、保護動作告警、電壓電流越限告警；當發生開關跳閘、保護動作等事件時，將自動調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 組態功能

系統配置組態功能；圖形組態功能；數據庫組態功能；PLC控制功能組態。

2.2.1.4 通信功能

具有多個支持多種介質及多種網絡的通信接口；與測控單元的高速網絡數據通信功能；與多種微機保護的通信功能；與多種智能設備的通信功能。

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；系統診斷與自恢復功能；遠程監視與維護功能等。此外，還具有事故追憶功能、報表功能、圖形功能、歷史數據記錄功能。

2.2.2 主要技術指標

反應速度方面，開關量變位不大于2 s；遙測量更新不大于2 s。系統容量方面，可容納128個32個回路的變電所的信息量。系統巡檢周期小于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度監控系統間的數據交換功能：能接收并儲存地面調度中心的命令；根據地面調度中心的命令，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、錄波數據等，并向中心站傳輸；具有按地面調度中心的命令控制高低壓開關的合閘、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：實現與上級調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、失電數據保持功能、規約轉換功能、當地集中監控功能、各保護器通訊狀態監視功能、遠程維護功能。

2.3.2 技術指標

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專業、電氣化鐵道技術專業、城軌供電技術方向等的專業課程的實驗、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

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.120

〔編輯：張思楠〕