继电保护与供配电技术实验系统，继电保护实训平台
2024-05-21 06:52
DB-DL15 继电保护与供配电技术实验系统
一、概述
随着计算机及通信技术的发展，电力系统自动化技术发生了深刻的变化，使之逐步从局部的、单一功能的自动化，向整体系统综合自动化发展，并且从输电网自动化向供配电网自动化延伸。继电保护与供配电技术实验系统正是基于将工业上的新技术引入到实践教学中这一的目的而研发的新型系列实验装置。继电保护与供配电技术实验系统是参照目前高等院校《工厂供电》、《工厂供配电技术》等专业课程中的教学内容，注重工厂供配电技术的实用性，围绕着工厂供配电系统的整体功能及相关实用技术，能以真实直观的实验教学形式对学生进行专业技能训练。
二、特点
实用性强：继电保护与供配电技术实验系统取材于实际的工厂配电设计，再结合教材中的相关内容开发而成，由于它将理论应用于实际，因而具有一定的实用价值。
综合性强：继电保护与供配电技术实验系统具有工厂供电相关的线路保护，变压器保护，备投和无功补偿等功能。
先进性：继电保护与供配电技术实验系统以计算机网络为核心，采用分层，分布式控制方式，组建成集控制、保护、测量于一体的综合自动化实验平台。
三、技术性能
输入电源：三相四线（或三相五线）380±10% 50Hz
工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%（25℃） 海拔＜4000m
微机保护：RS-485和以太网两种通讯接口；标准MODBUS通讯协议； 微机保护装置测量元件精度：刻度误差：不大于1%；测量电流：0.2级；母线电压：0.2级；输出精度：0.2级；频率：0.01Hz；P、Q、COSΦ；0.5级；通讯分辨率：不大于1ms。实训系统由供配电系统主接线模拟屏、计量柜、控制柜、监控软件等四部分构成。实训系统能模拟中型工厂的供配电系统，采用控制屏结构，一次主接线印于铝面板上。由35 kV，10kV，两个不同的电压等级构成 ，整个系统有两路35kV进线，其中一路正常供电，另一路作为备用，通过备自投自动切换;35kV母线出线有两路分支，一路送其他分厂，一路经总降变降压为10kV母线的进线电源1供本地使用；为了保证供电可靠性，另加一路电源作为10kV母线的进线电源2。进线电源1和进线电源2互为暗备用，分别给10kVⅠ段母线和10kVⅡ段母线供电，两者也可通过备自投自动切换。为了保证一次线路供电的可靠性，配置了微机备自投，微机线路和微机变压器保护；为了保证高压电动机的稳定运行，配置了高压电动机保护；为了提高用电质量，配置了无功补偿装置；为了实现自动化控制，配置了PC机和PLC控制器，实现了整个系统的“四遥”功能。计量柜包括：三只指针式交流电压表（精度1.0级，量程：0～500V）；三只指针式交流电流表（精度1.0级，量程：0～5A）；指针式三相有功功率表和三相无功功率表各一只；电子式有功无功组合电能表（1只）：测量电流：0.2级；母线电压：0.2级；输出精度：0.2级；频率：0.01HZ；P、Q、COSΦ；0.5级；通讯分辨率：不大于1ms；三相智能采集模块（1只）：测量精度：电流、电压0.2％，其他电量0.5％；带RS-485通信接口；数字式电秒表（1只）：测量范围0.0001S-9999.9S，测量误差≤±5×10-5×量程±1个尾数字，有连续和触动两种功能。适应空触点或5V-250V正极性电信号。连续性手动复零，触动性即可手动复零，也可随测量信号自动复零。
采用32位处理器，16位AD采样，主要元件全部采用进口器件，保证了装置电气设计上的高可靠性，产品通过了严格的型式试验和电磁兼容测试，保证了产品在恶劣环境下的适应能力和可靠性。
针对35kV及以下主变压器、配电系统馈线、电容器、电动机、变压器和备自投等而设计。除了具有完善的保护功能外，还具有对设备的电气量的测量功能及对设备的可编程控制功能，具有通讯接口，能够通过现场总线将数据和信息传送至上位机（监控、调度计算机），同时接受上位机的分、合闸等控制命令。
采用一体化型材机箱，安装方便灵活，适用于固定式及混合式的柜型，也可集中组屏安装。
具有多路开关量输入和输出，可根据用户需求在标准版本上扩充开入和开出，所有的开入均为交直流两用。
交直流两用操作回路，自适应0.5～5A开关跳合闸电流；操作回路配置了防跳回路。
配置工业级宽温型160×160点阵液晶，全中文操作菜单及事故报文显示。
面板上显示设备的实时信息，监视设备的运行工况，如：电流、电压、功率，开关位置等等，并有完善的预告、告警功能。
具有故障录波功能，可分别记录保护启动前、保护动作前各两周波，保护启动后、保护动作后各八个周波。
★装置具有模拟产生标准4相电压3相电流，方便地进行各种组合输出进行各种类型保护试验。每相电压可设置200V，精度:误差＜0.01V；电流三相可输出200A，精度:误差＜0.01A。相位范围: 360º，精度:误差＜0.1º； 分辨率: 0.01º。可模拟微机测控装置在各运行工况下采样值，如：停运、正常、故障等工况下电参量，在各工况状态下自动切换所设定值，配合装置正确投切一次设备。
具有 1 个标准的 RS485 通讯接口(Modbus RTU 通讯协议)，
两路以太网通讯（IEC60870-5-103通讯规约）。
整机静态功耗小于10W。
高抗干扰性，通过10项电磁兼容认证（快速瞬变、静电放电、浪涌抗干扰等）。
四、实验项目
1、工厂高压线路的微机继电保护实验
（1）微机保护装置认知实验
(2) 无时限电流速断保护实验
(3) 带时限电流速断保护实验
(4) 定时限过电流保护实验
(5) 反时限过电流保护实验
(6) 电流电压连锁保护实验
(7) 单相接地保护实验
(8) 阶段式过电流保护与自动重合闸前加速实验
(9) 阶段式过电流保护与自动重合闸后加速实验
2. 工厂供电系统的自动装置实验
(1) 备用电源自动投入装置认知实验
(2) 备用电源自动投入实验
(3) 低压减载实验
(4) 无功补偿装置认知实验
(5) 无功自动补偿实验
(6) 模拟工厂供电倒闸操作
3. 供电系统自动化实验
(1) 线路故障定位，隔离和自动恢复供电
(2) 线路运行参数数据的检测
(3) 线路无功控制实验
(4) 线路电压调整实验
(5) 线路电压/无功集成控制实验
4、变压器保护实验
(1) 变压器过电流保护
（2）变压器过负荷保护
（3）变压器电流速断
（4）变压器倒闸操作
5、母线实验
（1）单母线倒闸操作
（2）双母线倒闸操作
（3）母线纵差保护
6. SCADA实验
（1）遥测、遥控、遥调、遥信实验
（2）系统电量检测与负荷曲线在线监测
（3）触摸屏与智能仪表通讯组态实训
五、设备配置清单
| 序号 | 名称 | 规格型号 | 单位 | 数量 |
| 1 | 倒闸屏 | 包含模拟断路器开关、PLC等 | 台 | 1 |
| 2 | 测控屏 | 包含微机线路保护、变压器保护、母线差动保护、备自投保护 | 台 | 1 |
| 3 | 电脑桌 | 张 | 1 | |
| 4 | 学生凳 | 张 | 1 | |
| 5 | 变电站监控软件 | 套 | 1 | |
| 6 | 网线 | 3米 | 条 | 1 |
| 7 | 通讯线 | USB-485 | 条 | 1 |
| 8 | 说明书 | 本 | 1 | |
| 9 | 配套资源 | 套 | 1 |
六、变电站监控软件
1、概述
电力综合自动化监控系统支持基于多种通讯方式的分布式体系结构，采用对象化的设备描述方法，系统的描述由传统的面向远动的数据列表方式变为层次方式，对象层次可以任意嵌套，能够更直观更方便地反映电力系统的构成。
采用跨平台设计，支持多种操作系统：
采用 Mysql 为主数据库， 按画面管理、数据管理与在线运行的模块设计：
2、 功能特性
1） 多国语言
◆ 支持多国语言显示，中文简体、 中文繁体与英文
◆ 支持多国语言动态切换， 多数模块在切换语言后无须重启软件即可生效
2） 语音报警
◆ 支持媒体文件提示
◆ 支持 TTS 文字转语音， 支持事件提示与五防操作提示
3） 图元展示
◆ 支持多种显示方式，饼状图、 柱状图、 仪表盘、 温度计、 图片与动画等
◆ 支持一键将图元数据推送显示到曲线
◆ 支持所有类型图元实现操作属性配置
◆ 支持显示公式计算值
◆ 支持智能关联，数据库增加删除数据后不影响已关联图元
◆ 支持通过设备管理显示所有设备所有数据
4） 曲线展示
◆ 支持显示实时曲线，显示时段范围 5 分钟到 60 分钟可选
◆ 支持显示历史曲线，显示数据类型日月年最大最小平均值累计值等统计类可选
◆ 支持显示大量数据，支持同一数据多个不同时段值同时对比显示
◆ 支持将历史曲线所显示的数据导出到 excel 中
◆ 支持曲线坐标范围根据数据数值自适应
◆ 支持用户新增与编辑收藏曲线， 支持一键显示用户收藏曲线
5）报表展示
◆ 支持根据数据生成报表和通过图元自定义报表
◆ 支持将报表数据导出到 excel 中
◆ 支持将报表数据显示到曲线
6） 事件查询
◆ 支持按设备查询事件
◆ 支持用关键字搜索事件
◆ 支持以事件类型检索事件
◆ 支持将事件导出到 excel 中
◆ 支持事件逐条确认与全部确认
◆ 支持事件标注高亮显示
7） 五防闭锁
◆ 支持自定义五防逻辑，支持遥信遥测及公式作为逻辑闭锁条件
◆ 支持多种运行模式，支持禁用五防闭锁或严格五防闭锁
◆ 支持五防开票与预演
◆ 支持五防操作语音提示
8） 定值操作
◆ 支持定值的读取与修改
◆ 支持压板读取与修改
◆ 支持运行区号的读取与修改
9） 设备接入
◆ 支持多种协议接入，南自 103、 标准 104、 自定义 Modbus、 GPS 对时规约等
◆ 支持自定义 Modbus 的配置
◆ 支持通过公式实现遥信合并与遥测数据统计
◆ 采用规约系数与变比分离设计
◆ 支持导入南思监控系统格式设备模板
◆ 支持与系统剪切板多行复制粘贴交互
10） 数据转发
◆ 支持多种转发协议
◆ 支持转发协议遥控遥调
3、运行图例
1） 画面管理
2）数据管理
3）在线运行主接线图
4）饼图与棒图
5）历史曲线与实时曲线
6）仪表盘与年报
7）日报与月报
8）设备管理实时数据
9）设备管理实时曲线
10）设备管理历史曲线
11）设备管理运行日志
12）日志查询
15）运行日志窗口
16） 保护告警窗口
17）五防操作窗口
18）五防逻辑编程
七、配套资源
1、供配电倒闸操作仿真训练教学软件
软件分为两大部分，分别是送电操作和停电操作。送电操作和停电操作中各包括5个实训项目，依次是主变送电与停电、厂变送电与停电、机组送电与停电、直流屏送电与停电、冬用变送电与停电，每个项目中又包括若干个项目进程。软件采用三维可视化控制技术而制作，具有很强的情景性、过程性与互动性。
送电操作
| 一级 | 二 级 模 块 | 三级模块 |
| 主变送电 | 接受指令 | 接受送电操作命令 |
| 填操作票 | 操作人填写操作票 | |
| 操作准备 | 个人防护、准备五防钥匙 | |
| 投运检查 | ||
| 主变操作 | 进入五防系统、1#主变投入运行 | |
| 汇报完成操作 | 填写操作终了时间、给操作票盖章、向发令人汇报操作完毕 | |
| 厂变送电 | 接受指令 | 接受送电操作命令 |
| 填操作票 | 操作人填写操作票 | |
| 操作准备 | 个人防护、准备五防钥匙 | |
| 投运检查 | ||
| 厂变操作 | 进入五防系统、1#厂变投入运行 | |
| 汇报完成操作 | 填写操作终了时间、给操作票盖章、向发令人汇报操作完毕 | |
| 机组送电 | 接受指令 | 接受送电操作命令 |
| 填操作票 | 操作人填写操作票 | |
| 操作准备 | 个人防护、准备五防钥匙 | |
| 投运检查 | 外部条件检查、机组设备检查、电气设备检查、仪器仪表检查 | |
| 机组操作 | 进入五防系统、1#机组投入运行 | |
| 汇报完成操作 | 填写操作终了时间、给操作票盖章、向发令人汇报操作完毕 | |
| 直流屏送电 | 直流屏送电操作 | |
| 冬用变送电 | 冬用变送电操作 | |
停电操作
| 一级 | 二 级 模 块 | 三级模块 |
| 主变停电 | 接受指令 | 接受停电操作命令 |
| 填操作票 | 操作人填写操作票 | |
| 操作准备 | 个人防护、准备五防钥匙 | |
| 主变操作 | 进入五防系统、1#主变退出运行 | |
| 汇报完成操作 | 填写操作终了时间、给操作票盖章、向发令人汇报操作完毕 | |
| 厂变停电 | 接受指令 | 接受停电操作命令 |
| 填操作票 | 操作人填写操作票 | |
| 操作准备 | 个人防护、准备五防钥匙 | |
| 厂变操作 | 进入五防系统、1#厂变退出运行 | |
| 汇报完成操作 | 填写操作终了时间、给操作票盖章、向发令人汇报操作完毕 | |
| 机组停电 | 接受指令 | 接受停电操作命令 |
| 填操作票 | 操作人填写操作票 | |
| 操作准备 | 个人防护、准备五防钥匙 | |
| 机组操作 | 进入五防系统、1#机组退出运行 | |
| 汇报完成操作 | 填写操作终了时间、给操作票盖章、向发令人汇报操作完毕 | |
| 直流屏停电 | 直流屏停电操作 | |
| 冬用变停电 | 冬用变停电操作 | |
2、供配电系统综合教学仿真软件
一、系统设计依据
系统依据《电力安全生产模拟培训系列教材》《国家电网输变电工程工艺标准》标准，采用现代的可视技术和3D仿真技术而研制，以直观、生动的仿真形式对变电、供配电工程工艺进行说明讲解，以实现对工艺标准的深刻理解和掌握。
二、系统内容模块
| 单元名称 | 教学模块 | 教学任务与内容 |
| 一、主变压器系统设备安装 | 变压器主体安装 | 1.开箱清点及附件检查 |
| 2.变压器本体就位 | ||
| 3.吊罩前准备 | ||
| 4.钟罩起吊 | ||
| 5.器身检查 | ||
| 6.钟罩复位 | ||
| 变压器附件安装 |
储油柜检查与安装 气体继电器压力释放阀 呼吸器检查与安装 温度计检查与安装 升高座安装 套管检查与安装 片式散热器检查与安装 |
|
| 变压器接地引线安装 | 接地母线制作与安装 | |
| 变压器附属设备安装 |
中性点隔离开关主体安装 中性点互感器避雷器安装 中性点隔离开关机构安装 |
|
| 箱柜安装及接线 |
箱体安装 箱内接线 |
|
| 抽真空注油 |
变压器抽真空 真空注油 静置和密封试验 |
|
| 一二次接线 |
一次接线 二次接线 |
|
| 二、配电装置及母线安装 | 断路器安装 |
开箱清点及附件检查 液压操动机构安装 本体安装 充气与检漏 液压系统注油与排气 分合闸铁芯动作间隙 压力表动作校验值的规定 电气控制回路检查 断路器实验标准 |
| 隔离开关安装 |
开关安装前的检查 设备支架检测 底座安装 静触头、主刀闸与支持绝缘子的安装 操作机构与传动部分的安装 接地刀闸及手动机构的安装 整体调试 |
|
| 互感器安装 |
互感器外观检查 互感器实验测试 支架的检测 互感器安装 一、二次接线 |
|
| 避雷器安装 |
安装前准备和检查 支架的安装 避雷器的安装 |
|
| 软母线安装 |
绝缘子串的组装 导线下料 导线压接 母线敷设 |
|
| 硬母线安装 |
管母线加工 支柱绝缘子组装 母线安装 |
|
| 三、母线停送电 | 66kV东母线停电 | 退出66kV备用电源自动投入 |
| 66kV东母线恢复送电 | 退出66kV备用电源自动投入 | |
| 四、供配电 | 作业前准备 |
现场勘查 工作票填写与签发 工具搬运与检测 操作前准备 召开现场站班会 绝缘斗臂车测试 进入绝缘斗臂车 |
| 作业过程 |
1.更换跌落式熔断器作业过程 2.更换耐张绝缘子作业过程 3.更换柱上隔离开关作业过程 4.带负荷更换柱上负荷开关作业过程 5.更换跌落式熔断器上引线作业过程 |
|
| 五、违章操作及纠正 | 开工准备 |
现场勘察 工具的放置 绝缘工具的检查 斗臂车 安全措施 着装要求 停用重合闸 |
| 作业过程 |
监护制度 安全技术措施 等电位作业 绝壁斗车的使用 绝缘工具的使用 绝缘遮蔽 断接引线 检测绝缘子 带电清扫 |
|
| 工作终结 |
作业后的检查 结束汇报 |
三、系统技术路线要求
在教学设计上，每个单元精心设计了认知、应用过程、纠错等内容，在媒体设计上，以三维可视化编程技术为主，3ds Max制作动画素材，以更好地实现情境性与过程性。以便操作者循序渐进地得到训练。
本系统做到了认识与实践相结合，实验与实训相结合，操作与指导相结合的方针，采用三维动画技术，具有很强的职业性、情景性、过程性、智能性。
3、★配套供配电技术多媒体课件教学系统适应所有的教材，内容丰富并可随意调取。合理地运用多媒体课件教学系统，可以很大程度上减轻老师讲课的工作量。(包含以下内容):
模块一 供配电技术基本知识（82页）
模块二 供配电设备的运行及管理（220页）
模块三 供配电系统的主接线图（39页）
模块四 供配电线路的结构与敷设（104页）
模块五 电力变压器的结构与运行（76页）
模块六 供配电系统的继电保护（145页）