供配电技术综合实验装置，供配电系统实训装置
2024-05-25 06:49供配电技术是指在电力系统中，从发电厂产生电能开始，通过输电线路输送到用户处，然后通过各级变电站将高电压降低至适合用户使用的电压等级，并最终将电能分配给各个用户的全过程所涉及的技术。它是电力系统的重要组成部分，确保了电能的安全、稳定和高效供应。
供配电技术包括以下几个主要方面：
变电技术：涉及变压器、互感器等设备，用于将发电厂产生的高电压转换为适合输送给用户的电压，或者将高压电降至低压电以供用户使用。
配电技术：涵盖低压配电网的建设和维护，包括架空线路、地下电缆、开关设备等，确保电能能够安全、有效地输送到终端用户。
保护与控制技术：为了保证电力系统的安全运行，需要配置各种保护装置，如断路器、熔断器、继电保护等，以及智能监控系统，对电力系统进行实时监控和故障处理。
无功补偿与节能技术：通过使用电容器、电抗器等设备，改善功率因数，提高供电效率和供电质量。
接地技术：为了防止电气设备外壳带电造成触电事故，需要采取适当的接地措施，如保护接地、工作接地等。
短路电流计算与分析：评估电力系统在发生短路故障时的最大短路电流，以设计合适的保护装置和开关设备。
随着科技的进步，供配电技术也在不断发展，比如智能电网技术的引入，使得电力系统更加智能化，能够更好地应对各种运行状况，提高供电的可靠性和效率。此外，新能源技术的发展也对传统的供配电技术提出了新的挑战和要求。
（参考图）
一、技术性能
1）、输入电压：三相四线制380V±10% 50Hz
2）、工作环境：环境温度范围为-5~+40℃相对湿度<85% (25℃) 海拔<4000m
3）、装置容量：<2.5KVA
4）、台体尺寸：系统2800mmX600mmX2000mm
控制台1630mmX650mmX1630mm
2、人身安全保护功能和设备安全保护
1）、 满足国家标准，在实验装置的电源输入端设有电流型漏电器，控制屏内、外或强电输出有漏电现象，即刻告警并切断总电源，确保实验安全。
2）、 采用全封闭性安全实验导线避免学生双手模电而造成的触电事故。
3）、 仪表设有过量程保护功能，交直流电源具有短路保护。
4）、控制屏电源由接触器通过启、停按钮进行控制。
5）、调压器输出接有高灵敏度的电子线路过流保护和保险丝双重保护功能，相间电源、线间电源过电流或直接短路均能自动保护。
3、电气系统主接线模拟屏与电气系统控制屏
电气系统主接线模拟屏、控制屏均采用组合式全封闭钢结构屏架，表面敷以铝合金装饰，屏架为直线型，屏后留有门以便安装和日常维护。屏面要求采用马赛克屏，按照德国西门子公司先进式生产的模拟方块，模拟方块的面板可以自由拆卸，不能采用固定的铁板结构。
4、PLC和智能仪表
PLC要求采用的是西门子S7-200系列PLC主机和模块：主机提供14路输入和10路继电器输出；模块为EM223直流24V数字量组合模块，提供16路输入和16路继电器输出。
仪表要求采用PDM-800AV模块及PDM-810DSC夜晶显示模块，通过通讯接口与计算机通讯，可实时采集仪表测量值。标准CT、PT输入,适用于各种电压等级及接线方式，具有RS-485通讯接口(光隔),ModBus RTU通讯规约，宽范围交直流通用电源:AC/DC75～255V ，各种电量测量值通过通讯接口实时读取,仪表参数可由计算机远方设定，采用标准DIN导轨安装或螺丝固定安装方式
5、后台主控屏
1）电源板
该模块提供主电源输出，由接触器通过启、停按钮进行控制，通过调压器输出0～380V连续可调交流电压，额定输出功率3kVA，并带有电流型漏电保护器和高灵敏度互感器组成的电子线路多重保护，一旦过流或发生短路自动切断电源，对调压器进行保护。带有一指针式交流电压表监视三相交流电压输出。并接有升流器，输出带有过流保护，最大输出电流可达20A。
2）直流电源及母线
要求提供二次回路所需的220V直流电压，带有过流保护和发光二极管指示。提供控制小母线输出。
3）直流电压表（1只）：测量范围为0～300V，量程分为2V、20V、300V，仪表精度0.5级，带有量程切换，并具有超量程保护功能。
4）直流电流表（1只）：测量范围为0～2A，量程分为20mA 、200mA、2A，仪表精度0.5级，带有量程切换，并具有超量程保护功能。
5）电秒表（1只）：采用单片机制作，带有启动和停止接线柱，显示单位分别为s和ms，量程可实现自动切换。
6）二次回路要求：
该模块提供一次系统的电压互感器、电流互感器的二次侧接线端子，输出可接继电器和微机保护装置。同时提供一次系统故障设置部分，带有两个切换开关，可分别进行变压器故障设置（内部短路、正常工作、外部短路）和线路故障设置（正常工作、近端短路、远端短路），同时通过按钮可设置多种故障现象（三相短路故障、两相短路故障、单相接地故障等）。
7）断路器回路及信号指示
提供和展开断路器的控制回路接口，让学生更好的了解断路器的工作原理，用于完成线路保护的相关实验。信号指示：两个光示牌、红绿只是灯各一只、蜂鸣器1只。
8）控制开关模块
该模块由一只D0724型万能转换开关和一只LW2-Z-1a.4.6a.40.20.20/F8型万能转换开关组成，主要用于综合实验中更好的模拟现场控制。提高实验的真实性。
9）交流电压表（2只）：测量范围0-500V，量程分为2V、20V、200V、500V，仪表精度0.5级，并具有超量程保护功能。
10）交流电流表（2只）：测量范围0-20A，量程分为200mA、2A、20A，仪表精度0.5级，带有量程切换，并具有超量程保护功能。
11）继电器模块（一）
该模块由两只DL-21C的电磁式电流继电器，用于电机、变压器及输电线路的过负荷与短路保护线路中，作为启动元件。采用河南许昌继电器厂的产品，两电流继电器分别为DL-21C/6和DL-21C/3，动作电流的整定范围分别为1.5A～6A和0.5A～2A，继电器名牌刻度值为线圈串联时的额定值。
12）继电器模块（二）
该模块由一只DY-28C低电压继电器和一只DS-21时间继电器组成。均采用河南许昌继电器厂的产品。DY-28C低电压继电器主要用于继电保护线路中，作为过电压保护或低电压闭锁的动作元件。动作电压的整定范围为12V～48V，继电器名牌刻度值为线圈并联时的额定值。DY-21时间继电器，作为辅助元件用于各种保护和自动线路中，使被控元件的动作得到可调的延时。该时间继电器工作电压为直流220V，动作时间整定值为0.2～1.5S。
13）继电器模块（三）
该模块由一只DZ-31B中间继电器和一只DZS-12B的延时中间继电器。均采用河南许昌继电器厂的产品。额定电压值均为220V。DZ-31B中间继电器用于直流操作的各种保护和自动控制线路中，作为辅助继电器，以增加触点的数量和容量。DZS-12B继电器作为延时返回继电器，用于直流操作的各种保护和自动控制线路中，作为辅助继电器，以增加触点的数量和容量。
14）继电器模块（四）
该模块由两只电流型DX-8型信号继电器，均采用河南许昌继电器厂的产品。用于直流操作的保护和自动控制线路中，作为动作指示器。额定动作电流值为150mA,信号牌为机械保持，手动复归。
15）继电器模块（六）
该模块由一只DH-3型三相一次自动重合闸，用于输电线路上实现三相一次重合闸的控制回路中。采用河南许昌继电器厂的产品。继电器的额定电压为220V，中间元件电流绕组的额定电流为1A，时间元件的延时调整范围为0.25S～3.5S。
16）继电器模块（六）
该模块由一只DCD-5A型差动继电器，用于两绕组或三绕组电力变压器的单相保护线路中，作为主保护。可以完整、明显的测出工作电流、制动电流及它们的相位差制动特性曲线。采用河南许昌继电器厂的产品。额定电流为5A，额定频率为50HZ，无直流分量时，继电器起始动作安匝为60匝。
6、软件
模拟屏及操作屏操作软件使用工业组态软件开发的上位机系统应用软件。可在各种版本的Windows下运行。模拟屏全图在微机上显示，采用滚动模式，用户界面好，屏幕显示清晰、美观。用户无须专门培训，也不必掌握计算机专业知识就能上机操作。模拟屏上所有模拟元件的状态和主机CRT上完全一致。改变CRT上的状态，模拟屏上相应元立即同步变化。模拟屏上所有元器件都可采用不下位操作，并可对模拟屏的显示值进行人工设置和修改。系统状态随时保存在主机硬盘中若有失电或其他原因推出运行后，重开机时系统保持推出前的状态。上位机软件要求包含微机线路保护、变压器后备保护及备自投功能等，算法对用户开发。方便用户自行编写保护算法。
电脑控制系统由主控微机、智能遥信模拟显示灯、PLC、智能仪表等组成。主控微机采用工控微机或商用计算机。用户软件全部汉化，开机后自动进入用户主菜单，向用户提示各种操作及操作说明，另提供调试工具软件以便用户自行修改和扩展。
7、实验导线要求
实验连接导线要求采用高可靠全封闭手枪插型式，内部为无氧铜抽丝而成发丝般细的128股线，质地柔软，护套用粗线径、防硬化化学制品制成，插头采用实芯铜质件 。
8、实验项目
供配电常用继电器特性实验
1) 典型电流继电器的特性实验
2) 典型电压继电器的特性实验
3) 典型中间继电器的特性实验
4) 信号继电器的特性实验
5) 差动继电器特性实验
供配电系统继电保护实验
1) 供电线路带时限的过流保护实验
2) 供电线路低电压启动过电流保护实验
3) 供电线路电流速断保护实验
4) 供电线路电流速断保护实验
5) 配电变压器过电流保护实验
6) 配电变压器的电流速断保护
7) 配电变压器的过负荷保护实验
8) 配电变压器纵联差动保护实验
供配电系统的二次回路与自动装置实验
1) 断路器的控制和信号回路实验
2) 6～35KV系统的绝缘监视装置电路实验
3) 供配电系统一次重合闸实验
4) 线路过电流保护与自动重合闸综合实验
5) 线路过电流保护与自动重合闸后加速综合实验
6) 电力变压器的有载调压实验
7) 手动功率因数补偿实验
8) 自动功率因数补偿实验
供配电系统的微机监控实验
1) 系统电量监测与负荷曲线测绘
2) 断路器的远动控制与信号采集
3) 变电站电压无功综合自动调节
PLC在供配电保护控制中的应用实验
1) 线路带时限的过电流保护实验
2) 线路低电压启动过电流保护实验
3) 线路电流速断保护实验
4) 变压器过电流保护实验
5) 变压器的过负荷保护实验
6) 线路过电流保护与自动重合闸实验
7) 线路过电流保护与自动重合闸后加速实验
8) 备用电源自动投入实验
模拟供配电所送电和停电操作实验
上位机监控系统实验
1) 上位机遥测实验
2) 上位机遥控实验
3) 上位机遥信实验
4) 上位机变压器遥调实验
供配电技术包括以下几个主要方面：
变电技术：涉及变压器、互感器等设备，用于将发电厂产生的高电压转换为适合输送给用户的电压，或者将高压电降至低压电以供用户使用。
配电技术：涵盖低压配电网的建设和维护，包括架空线路、地下电缆、开关设备等，确保电能能够安全、有效地输送到终端用户。
保护与控制技术：为了保证电力系统的安全运行，需要配置各种保护装置，如断路器、熔断器、继电保护等，以及智能监控系统，对电力系统进行实时监控和故障处理。
无功补偿与节能技术：通过使用电容器、电抗器等设备，改善功率因数，提高供电效率和供电质量。
接地技术：为了防止电气设备外壳带电造成触电事故，需要采取适当的接地措施，如保护接地、工作接地等。
短路电流计算与分析：评估电力系统在发生短路故障时的最大短路电流，以设计合适的保护装置和开关设备。
随着科技的进步，供配电技术也在不断发展，比如智能电网技术的引入，使得电力系统更加智能化，能够更好地应对各种运行状况，提高供电的可靠性和效率。此外，新能源技术的发展也对传统的供配电技术提出了新的挑战和要求。
（参考图）
1）、输入电压：三相四线制380V±10% 50Hz
2）、工作环境：环境温度范围为-5~+40℃相对湿度<85% (25℃) 海拔<4000m
3）、装置容量：<2.5KVA
4）、台体尺寸：系统2800mmX600mmX2000mm
控制台1630mmX650mmX1630mm
2、人身安全保护功能和设备安全保护
1）、 满足国家标准，在实验装置的电源输入端设有电流型漏电器，控制屏内、外或强电输出有漏电现象，即刻告警并切断总电源，确保实验安全。
2）、 采用全封闭性安全实验导线避免学生双手模电而造成的触电事故。
3）、 仪表设有过量程保护功能，交直流电源具有短路保护。
4）、控制屏电源由接触器通过启、停按钮进行控制。
5）、调压器输出接有高灵敏度的电子线路过流保护和保险丝双重保护功能，相间电源、线间电源过电流或直接短路均能自动保护。
3、电气系统主接线模拟屏与电气系统控制屏
电气系统主接线模拟屏、控制屏均采用组合式全封闭钢结构屏架，表面敷以铝合金装饰，屏架为直线型，屏后留有门以便安装和日常维护。屏面要求采用马赛克屏，按照德国西门子公司先进式生产的模拟方块，模拟方块的面板可以自由拆卸，不能采用固定的铁板结构。
4、PLC和智能仪表
PLC要求采用的是西门子S7-200系列PLC主机和模块：主机提供14路输入和10路继电器输出；模块为EM223直流24V数字量组合模块，提供16路输入和16路继电器输出。
仪表要求采用PDM-800AV模块及PDM-810DSC夜晶显示模块，通过通讯接口与计算机通讯，可实时采集仪表测量值。标准CT、PT输入,适用于各种电压等级及接线方式，具有RS-485通讯接口(光隔),ModBus RTU通讯规约，宽范围交直流通用电源:AC/DC75～255V ，各种电量测量值通过通讯接口实时读取,仪表参数可由计算机远方设定，采用标准DIN导轨安装或螺丝固定安装方式
5、后台主控屏
1）电源板
该模块提供主电源输出，由接触器通过启、停按钮进行控制，通过调压器输出0～380V连续可调交流电压，额定输出功率3kVA，并带有电流型漏电保护器和高灵敏度互感器组成的电子线路多重保护，一旦过流或发生短路自动切断电源，对调压器进行保护。带有一指针式交流电压表监视三相交流电压输出。并接有升流器，输出带有过流保护，最大输出电流可达20A。
2）直流电源及母线
要求提供二次回路所需的220V直流电压，带有过流保护和发光二极管指示。提供控制小母线输出。
3）直流电压表（1只）：测量范围为0～300V，量程分为2V、20V、300V，仪表精度0.5级，带有量程切换，并具有超量程保护功能。
4）直流电流表（1只）：测量范围为0～2A，量程分为20mA 、200mA、2A，仪表精度0.5级，带有量程切换，并具有超量程保护功能。
5）电秒表（1只）：采用单片机制作，带有启动和停止接线柱，显示单位分别为s和ms，量程可实现自动切换。
6）二次回路要求：
该模块提供一次系统的电压互感器、电流互感器的二次侧接线端子，输出可接继电器和微机保护装置。同时提供一次系统故障设置部分，带有两个切换开关，可分别进行变压器故障设置（内部短路、正常工作、外部短路）和线路故障设置（正常工作、近端短路、远端短路），同时通过按钮可设置多种故障现象（三相短路故障、两相短路故障、单相接地故障等）。
7）断路器回路及信号指示
提供和展开断路器的控制回路接口，让学生更好的了解断路器的工作原理，用于完成线路保护的相关实验。信号指示：两个光示牌、红绿只是灯各一只、蜂鸣器1只。
8）控制开关模块
该模块由一只D0724型万能转换开关和一只LW2-Z-1a.4.6a.40.20.20/F8型万能转换开关组成，主要用于综合实验中更好的模拟现场控制。提高实验的真实性。
9）交流电压表（2只）：测量范围0-500V，量程分为2V、20V、200V、500V，仪表精度0.5级，并具有超量程保护功能。
10）交流电流表（2只）：测量范围0-20A，量程分为200mA、2A、20A，仪表精度0.5级，带有量程切换，并具有超量程保护功能。
11）继电器模块（一）
该模块由两只DL-21C的电磁式电流继电器，用于电机、变压器及输电线路的过负荷与短路保护线路中，作为启动元件。采用河南许昌继电器厂的产品，两电流继电器分别为DL-21C/6和DL-21C/3，动作电流的整定范围分别为1.5A～6A和0.5A～2A，继电器名牌刻度值为线圈串联时的额定值。
12）继电器模块（二）
该模块由一只DY-28C低电压继电器和一只DS-21时间继电器组成。均采用河南许昌继电器厂的产品。DY-28C低电压继电器主要用于继电保护线路中，作为过电压保护或低电压闭锁的动作元件。动作电压的整定范围为12V～48V，继电器名牌刻度值为线圈并联时的额定值。DY-21时间继电器，作为辅助元件用于各种保护和自动线路中，使被控元件的动作得到可调的延时。该时间继电器工作电压为直流220V，动作时间整定值为0.2～1.5S。
13）继电器模块（三）
该模块由一只DZ-31B中间继电器和一只DZS-12B的延时中间继电器。均采用河南许昌继电器厂的产品。额定电压值均为220V。DZ-31B中间继电器用于直流操作的各种保护和自动控制线路中，作为辅助继电器，以增加触点的数量和容量。DZS-12B继电器作为延时返回继电器，用于直流操作的各种保护和自动控制线路中，作为辅助继电器，以增加触点的数量和容量。
14）继电器模块（四）
该模块由两只电流型DX-8型信号继电器，均采用河南许昌继电器厂的产品。用于直流操作的保护和自动控制线路中，作为动作指示器。额定动作电流值为150mA,信号牌为机械保持，手动复归。
15）继电器模块（六）
该模块由一只DH-3型三相一次自动重合闸，用于输电线路上实现三相一次重合闸的控制回路中。采用河南许昌继电器厂的产品。继电器的额定电压为220V，中间元件电流绕组的额定电流为1A，时间元件的延时调整范围为0.25S～3.5S。
16）继电器模块（六）
该模块由一只DCD-5A型差动继电器，用于两绕组或三绕组电力变压器的单相保护线路中，作为主保护。可以完整、明显的测出工作电流、制动电流及它们的相位差制动特性曲线。采用河南许昌继电器厂的产品。额定电流为5A，额定频率为50HZ，无直流分量时，继电器起始动作安匝为60匝。
6、软件
模拟屏及操作屏操作软件使用工业组态软件开发的上位机系统应用软件。可在各种版本的Windows下运行。模拟屏全图在微机上显示，采用滚动模式，用户界面好，屏幕显示清晰、美观。用户无须专门培训，也不必掌握计算机专业知识就能上机操作。模拟屏上所有模拟元件的状态和主机CRT上完全一致。改变CRT上的状态，模拟屏上相应元立即同步变化。模拟屏上所有元器件都可采用不下位操作，并可对模拟屏的显示值进行人工设置和修改。系统状态随时保存在主机硬盘中若有失电或其他原因推出运行后，重开机时系统保持推出前的状态。上位机软件要求包含微机线路保护、变压器后备保护及备自投功能等，算法对用户开发。方便用户自行编写保护算法。
电脑控制系统由主控微机、智能遥信模拟显示灯、PLC、智能仪表等组成。主控微机采用工控微机或商用计算机。用户软件全部汉化，开机后自动进入用户主菜单，向用户提示各种操作及操作说明，另提供调试工具软件以便用户自行修改和扩展。
7、实验导线要求
实验连接导线要求采用高可靠全封闭手枪插型式，内部为无氧铜抽丝而成发丝般细的128股线，质地柔软，护套用粗线径、防硬化化学制品制成，插头采用实芯铜质件 。
8、实验项目
供配电常用继电器特性实验
1) 典型电流继电器的特性实验
2) 典型电压继电器的特性实验
3) 典型中间继电器的特性实验
4) 信号继电器的特性实验
5) 差动继电器特性实验
供配电系统继电保护实验
1) 供电线路带时限的过流保护实验
2) 供电线路低电压启动过电流保护实验
3) 供电线路电流速断保护实验
4) 供电线路电流速断保护实验
5) 配电变压器过电流保护实验
6) 配电变压器的电流速断保护
7) 配电变压器的过负荷保护实验
8) 配电变压器纵联差动保护实验
供配电系统的二次回路与自动装置实验
1) 断路器的控制和信号回路实验
2) 6～35KV系统的绝缘监视装置电路实验
3) 供配电系统一次重合闸实验
4) 线路过电流保护与自动重合闸综合实验
5) 线路过电流保护与自动重合闸后加速综合实验
6) 电力变压器的有载调压实验
7) 手动功率因数补偿实验
8) 自动功率因数补偿实验
供配电系统的微机监控实验
1) 系统电量监测与负荷曲线测绘
2) 断路器的远动控制与信号采集
3) 变电站电压无功综合自动调节
PLC在供配电保护控制中的应用实验
1) 线路带时限的过电流保护实验
2) 线路低电压启动过电流保护实验
3) 线路电流速断保护实验
4) 变压器过电流保护实验
5) 变压器的过负荷保护实验
6) 线路过电流保护与自动重合闸实验
7) 线路过电流保护与自动重合闸后加速实验
8) 备用电源自动投入实验
模拟供配电所送电和停电操作实验
上位机监控系统实验
1) 上位机遥测实验
2) 上位机遥控实验
3) 上位机遥信实验
4) 上位机变压器遥调实验