供配電技術綜合實驗裝置，供配電系統實訓裝置
2024-05-25 06:49供配電技術是指在電力系統中，從發電廠產生電能開始，通過輸電線路輸送到用戶處，然后通過各級變電站將高電壓降低至適合用戶使用的電壓等級，并最終將電能分配給各個用戶的全過程所涉及的技術。它是電力系統的重要組成部分，確保了電能的安全、穩定和高效供應。
供配電技術包括以下幾個主要方面：
變電技術：涉及變壓器、互感器等設備，用于將發電廠產生的高電壓轉換為適合輸送給用戶的電壓，或者將高壓電降至低壓電以供用戶使用。
配電技術：涵蓋低壓配電網的建設和維護，包括架空線路、地下電纜、開關設備等，確保電能能夠安全、有效地輸送到終端用戶。
保護與控制技術：為了保證電力系統的安全運行，需要配置各種保護裝置，如斷路器、熔斷器、繼電保護等，以及智能監控系統，對電力系統進行實時監控和故障處理。
無功補償與節能技術：通過使用電容器、電抗器等設備，改善功率因數，提高供電效率和供電質量。
接地技術：為了防止電氣設備外殼帶電造成觸電事故，需要采取適當的接地措施，如保護接地、工作接地等。
短路電流計算與分析：評估電力系統在發生短路故障時的最大短路電流，以設計合適的保護裝置和開關設備。
隨著科技的進步，供配電技術也在不斷發展，比如智能電網技術的引入，使得電力系統更加智能化，能夠更好地應對各種運行狀況，提高供電的可靠性和效率。此外，新能源技術的發展也對傳統的供配電技術提出了新的挑戰和要求。
（參考圖）
一、技術性能
1）、輸入電壓：三相四線制380V±10% 50Hz
2）、工作環境：環境溫度范圍為-5~+40℃相對濕度<85% (25℃) 海拔<4000m
3）、裝置容量：<2.5KVA
4）、臺體尺寸：系統2800mmX600mmX2000mm
控制臺1630mmX650mmX1630mm
2、人身安全保護功能和設備安全保護
1）、 滿足國家標準，在實驗裝置的電源輸入端設有電流型漏電器，控制屏內、外或強電輸出有漏電現象，即刻告警并切斷總電源，確保實驗安全。
2）、 采用全封閉性安全實驗導線避免學生雙手模電而造成的觸電事故。
3）、 儀表設有過量程保護功能，交直流電源具有短路保護。
4）、控制屏電源由接觸器通過啟、停按鈕進行控制。
5）、調壓器輸出接有高靈敏度的電子線路過流保護和保險絲雙重保護功能，相間電源、線間電源過電流或直接短路均能自動保護。
3、電氣系統主接線模擬屏與電氣系統控制屏
電氣系統主接線模擬屏、控制屏均采用組合式全封閉鋼結構屏架，表面敷以鋁合金裝飾，屏架為直線型，屏后留有門以便安裝和日常維護。屏面要求采用馬賽克屏，按照德國西門子公司先進式生產的模擬方塊，模擬方塊的面板可以自由拆卸，不能采用固定的鐵板結構。
4、PLC和智能儀表
PLC要求采用的是西門子S7-200系列PLC主機和模塊：主機提供14路輸入和10路繼電器輸出；模塊為EM223直流24V數字量組合模塊，提供16路輸入和16路繼電器輸出。
儀表要求采用PDM-800AV模塊及PDM-810DSC夜晶顯示模塊，通過通訊接口與計算機通訊，可實時采集儀表測量值。標準CT、PT輸入,適用于各種電壓等級及接線方式，具有RS-485通訊接口(光隔),ModBus RTU通訊規約，寬范圍交直流通用電源:AC/DC75～255V ，各種電量測量值通過通訊接口實時讀取,儀表參數可由計算機遠方設定，采用標準DIN導軌安裝或螺絲固定安裝方式
5、后臺主控屏
1）電源板
該模塊提供主電源輸出，由接觸器通過啟、停按鈕進行控制，通過調壓器輸出0～380V連續可調交流電壓，額定輸出功率3kVA，并帶有電流型漏電保護器和高靈敏度互感器組成的電子線路多重保護，一旦過流或發生短路自動切斷電源，對調壓器進行保護。帶有一指針式交流電壓表監視三相交流電壓輸出。并接有升流器，輸出帶有過流保護，最大輸出電流可達20A。
2）直流電源及母線
要求提供二次回路所需的220V直流電壓，帶有過流保護和發光二極管指示。提供控制小母線輸出。
3）直流電壓表（1只）：測量范圍為0～300V，量程分為2V、20V、300V，儀表精度0.5級，帶有量程切換，并具有超量程保護功能。
4）直流電流表（1只）：測量范圍為0～2A，量程分為20mA 、200mA、2A，儀表精度0.5級，帶有量程切換，并具有超量程保護功能。
5）電秒表（1只）：采用單片機制作，帶有啟動和停止接線柱，顯示單位分別為s和ms，量程可實現自動切換。
6）二次回路要求：
該模塊提供一次系統的電壓互感器、電流互感器的二次側接線端子，輸出可接繼電器和微機保護裝置。同時提供一次系統故障設置部分，帶有兩個切換開關，可分別進行變壓器故障設置（內部短路、正常工作、外部短路）和線路故障設置（正常工作、近端短路、遠端短路），同時通過按鈕可設置多種故障現象（三相短路故障、兩相短路故障、單相接地故障等）。
7）斷路器回路及信號指示
提供和展開斷路器的控制回路接口，讓學生更好的了解斷路器的工作原理，用于完成線路保護的相關實驗。信號指示：兩個光示牌、紅綠只是燈各一只、蜂鳴器1只。
8）控制開關模塊
該模塊由一只D0724型萬能轉換開關和一只LW2-Z-1a.4.6a.40.20.20/F8型萬能轉換開關組成，主要用于綜合實驗中更好的模擬現場控制。提高實驗的真實性。
9）交流電壓表（2只）：測量范圍0-500V，量程分為2V、20V、200V、500V，儀表精度0.5級，并具有超量程保護功能。
10）交流電流表（2只）：測量范圍0-20A，量程分為200mA、2A、20A，儀表精度0.5級，帶有量程切換，并具有超量程保護功能。
11）繼電器模塊（一）
該模塊由兩只DL-21C的電磁式電流繼電器，用于電機、變壓器及輸電線路的過負荷與短路保護線路中，作為啟動元件。采用河南許昌繼電器廠的產品，兩電流繼電器分別為DL-21C/6和DL-21C/3，動作電流的整定范圍分別為1.5A～6A和0.5A～2A，繼電器名牌刻度值為線圈串聯時的額定值。
12）繼電器模塊（二）
該模塊由一只DY-28C低電壓繼電器和一只DS-21時間繼電器組成。均采用河南許昌繼電器廠的產品。DY-28C低電壓繼電器主要用于繼電保護線路中，作為過電壓保護或低電壓閉鎖的動作元件。動作電壓的整定范圍為12V～48V，繼電器名牌刻度值為線圈并聯時的額定值。DY-21時間繼電器，作為輔助元件用于各種保護和自動線路中，使被控元件的動作得到可調的延時。該時間繼電器工作電壓為直流220V，動作時間整定值為0.2～1.5S。
13）繼電器模塊（三）
該模塊由一只DZ-31B中間繼電器和一只DZS-12B的延時中間繼電器。均采用河南許昌繼電器廠的產品。額定電壓值均為220V。DZ-31B中間繼電器用于直流操作的各種保護和自動控制線路中，作為輔助繼電器，以增加觸點的數量和容量。DZS-12B繼電器作為延時返回繼電器，用于直流操作的各種保護和自動控制線路中，作為輔助繼電器，以增加觸點的數量和容量。
14）繼電器模塊（四）
該模塊由兩只電流型DX-8型信號繼電器，均采用河南許昌繼電器廠的產品。用于直流操作的保護和自動控制線路中，作為動作指示器。額定動作電流值為150mA,信號牌為機械保持，手動復歸。
15）繼電器模塊（六）
該模塊由一只DH-3型三相一次自動重合閘，用于輸電線路上實現三相一次重合閘的控制回路中。采用河南許昌繼電器廠的產品。繼電器的額定電壓為220V，中間元件電流繞組的額定電流為1A，時間元件的延時調整范圍為0.25S～3.5S。
16）繼電器模塊（六）
該模塊由一只DCD-5A型差動繼電器，用于兩繞組或三繞組電力變壓器的單相保護線路中，作為主保護。可以完整、明顯的測出工作電流、制動電流及它們的相位差制動特性曲線。采用河南許昌繼電器廠的產品。額定電流為5A，額定頻率為50HZ，無直流分量時，繼電器起始動作安匝為60匝。
6、軟件
模擬屏及操作屏操作軟件使用工業組態軟件開發的上位機系統應用軟件。可在各種版本的Windows下運行。模擬屏全圖在微機上顯示，采用滾動模式，用戶界面好，屏幕顯示清晰、美觀。用戶無須專門培訓，也不必掌握計算機專業知識就能上機操作。模擬屏上所有模擬元件的狀態和主機CRT上完全一致。改變CRT上的狀態，模擬屏上相應元立即同步變化。模擬屏上所有元器件都可采用不下位操作，并可對模擬屏的顯示值進行人工設置和修改。系統狀態隨時保存在主機硬盤中若有失電或其他原因推出運行后，重開機時系統保持推出前的狀態。上位機軟件要求包含微機線路保護、變壓器后備保護及備自投功能等，算法對用戶開發。方便用戶自行編寫保護算法。
電腦控制系統由主控微機、智能遙信模擬顯示燈、PLC、智能儀表等組成。主控微機采用工控微機或商用計算機。用戶軟件全部漢化，開機后自動進入用戶主菜單，向用戶提示各種操作及操作說明，另提供調試工具軟件以便用戶自行修改和擴展。
7、實驗導線要求
實驗連接導線要求采用高可靠全封閉手槍插型式，內部為無氧銅抽絲而成發絲般細的128股線，質地柔軟，護套用粗線徑、防硬化化學制品制成，插頭采用實芯銅質件 。
8、實驗項目
供配電常用繼電器特性實驗
1) 典型電流繼電器的特性實驗
2) 典型電壓繼電器的特性實驗
3) 典型中間繼電器的特性實驗
4) 信號繼電器的特性實驗
5) 差動繼電器特性實驗
供配電系統繼電保護實驗
1) 供電線路帶時限的過流保護實驗
2) 供電線路低電壓啟動過電流保護實驗
3) 供電線路電流速斷保護實驗
4) 供電線路電流速斷保護實驗
5) 配電變壓器過電流保護實驗
6) 配電變壓器的電流速斷保護
7) 配電變壓器的過負荷保護實驗
8) 配電變壓器縱聯差動保護實驗
供配電系統的二次回路與自動裝置實驗
1) 斷路器的控制和信號回路實驗
2) 6～35KV系統的絕緣監視裝置電路實驗
3) 供配電系統一次重合閘實驗
4) 線路過電流保護與自動重合閘綜合實驗
5) 線路過電流保護與自動重合閘后加速綜合實驗
6) 電力變壓器的有載調壓實驗
7) 手動功率因數補償實驗
8) 自動功率因數補償實驗
供配電系統的微機監控實驗
1) 系統電量監測與負荷曲線測繪
2) 斷路器的遠動控制與信號采集
3) 變電站電壓無功綜合自動調節
PLC在供配電保護控制中的應用實驗
1) 線路帶時限的過電流保護實驗
2) 線路低電壓啟動過電流保護實驗
3) 線路電流速斷保護實驗
4) 變壓器過電流保護實驗
5) 變壓器的過負荷保護實驗
6) 線路過電流保護與自動重合閘實驗
7) 線路過電流保護與自動重合閘后加速實驗
8) 備用電源自動投入實驗
模擬供配電所送電和停電操作實驗
上位機監控系統實驗
1) 上位機遙測實驗
2) 上位機遙控實驗
3) 上位機遙信實驗
4) 上位機變壓器遙調實驗
供配電技術包括以下幾個主要方面：
變電技術：涉及變壓器、互感器等設備，用于將發電廠產生的高電壓轉換為適合輸送給用戶的電壓，或者將高壓電降至低壓電以供用戶使用。
配電技術：涵蓋低壓配電網的建設和維護，包括架空線路、地下電纜、開關設備等，確保電能能夠安全、有效地輸送到終端用戶。
保護與控制技術：為了保證電力系統的安全運行，需要配置各種保護裝置，如斷路器、熔斷器、繼電保護等，以及智能監控系統，對電力系統進行實時監控和故障處理。
無功補償與節能技術：通過使用電容器、電抗器等設備，改善功率因數，提高供電效率和供電質量。
接地技術：為了防止電氣設備外殼帶電造成觸電事故，需要采取適當的接地措施，如保護接地、工作接地等。
短路電流計算與分析：評估電力系統在發生短路故障時的最大短路電流，以設計合適的保護裝置和開關設備。
隨著科技的進步，供配電技術也在不斷發展，比如智能電網技術的引入，使得電力系統更加智能化，能夠更好地應對各種運行狀況，提高供電的可靠性和效率。此外，新能源技術的發展也對傳統的供配電技術提出了新的挑戰和要求。
（參考圖）
1）、輸入電壓：三相四線制380V±10% 50Hz
2）、工作環境：環境溫度范圍為-5~+40℃相對濕度<85% (25℃) 海拔<4000m
3）、裝置容量：<2.5KVA
4）、臺體尺寸：系統2800mmX600mmX2000mm
控制臺1630mmX650mmX1630mm
2、人身安全保護功能和設備安全保護
1）、 滿足國家標準，在實驗裝置的電源輸入端設有電流型漏電器，控制屏內、外或強電輸出有漏電現象，即刻告警并切斷總電源，確保實驗安全。
2）、 采用全封閉性安全實驗導線避免學生雙手模電而造成的觸電事故。
3）、 儀表設有過量程保護功能，交直流電源具有短路保護。
4）、控制屏電源由接觸器通過啟、停按鈕進行控制。
5）、調壓器輸出接有高靈敏度的電子線路過流保護和保險絲雙重保護功能，相間電源、線間電源過電流或直接短路均能自動保護。
3、電氣系統主接線模擬屏與電氣系統控制屏
電氣系統主接線模擬屏、控制屏均采用組合式全封閉鋼結構屏架，表面敷以鋁合金裝飾，屏架為直線型，屏后留有門以便安裝和日常維護。屏面要求采用馬賽克屏，按照德國西門子公司先進式生產的模擬方塊，模擬方塊的面板可以自由拆卸，不能采用固定的鐵板結構。
4、PLC和智能儀表
PLC要求采用的是西門子S7-200系列PLC主機和模塊：主機提供14路輸入和10路繼電器輸出；模塊為EM223直流24V數字量組合模塊，提供16路輸入和16路繼電器輸出。
儀表要求采用PDM-800AV模塊及PDM-810DSC夜晶顯示模塊，通過通訊接口與計算機通訊，可實時采集儀表測量值。標準CT、PT輸入,適用于各種電壓等級及接線方式，具有RS-485通訊接口(光隔),ModBus RTU通訊規約，寬范圍交直流通用電源:AC/DC75～255V ，各種電量測量值通過通訊接口實時讀取,儀表參數可由計算機遠方設定，采用標準DIN導軌安裝或螺絲固定安裝方式
5、后臺主控屏
1）電源板
該模塊提供主電源輸出，由接觸器通過啟、停按鈕進行控制，通過調壓器輸出0～380V連續可調交流電壓，額定輸出功率3kVA，并帶有電流型漏電保護器和高靈敏度互感器組成的電子線路多重保護，一旦過流或發生短路自動切斷電源，對調壓器進行保護。帶有一指針式交流電壓表監視三相交流電壓輸出。并接有升流器，輸出帶有過流保護，最大輸出電流可達20A。
2）直流電源及母線
要求提供二次回路所需的220V直流電壓，帶有過流保護和發光二極管指示。提供控制小母線輸出。
3）直流電壓表（1只）：測量范圍為0～300V，量程分為2V、20V、300V，儀表精度0.5級，帶有量程切換，并具有超量程保護功能。
4）直流電流表（1只）：測量范圍為0～2A，量程分為20mA 、200mA、2A，儀表精度0.5級，帶有量程切換，并具有超量程保護功能。
5）電秒表（1只）：采用單片機制作，帶有啟動和停止接線柱，顯示單位分別為s和ms，量程可實現自動切換。
6）二次回路要求：
該模塊提供一次系統的電壓互感器、電流互感器的二次側接線端子，輸出可接繼電器和微機保護裝置。同時提供一次系統故障設置部分，帶有兩個切換開關，可分別進行變壓器故障設置（內部短路、正常工作、外部短路）和線路故障設置（正常工作、近端短路、遠端短路），同時通過按鈕可設置多種故障現象（三相短路故障、兩相短路故障、單相接地故障等）。
7）斷路器回路及信號指示
提供和展開斷路器的控制回路接口，讓學生更好的了解斷路器的工作原理，用于完成線路保護的相關實驗。信號指示：兩個光示牌、紅綠只是燈各一只、蜂鳴器1只。
8）控制開關模塊
該模塊由一只D0724型萬能轉換開關和一只LW2-Z-1a.4.6a.40.20.20/F8型萬能轉換開關組成，主要用于綜合實驗中更好的模擬現場控制。提高實驗的真實性。
9）交流電壓表（2只）：測量范圍0-500V，量程分為2V、20V、200V、500V，儀表精度0.5級，并具有超量程保護功能。
10）交流電流表（2只）：測量范圍0-20A，量程分為200mA、2A、20A，儀表精度0.5級，帶有量程切換，并具有超量程保護功能。
11）繼電器模塊（一）
該模塊由兩只DL-21C的電磁式電流繼電器，用于電機、變壓器及輸電線路的過負荷與短路保護線路中，作為啟動元件。采用河南許昌繼電器廠的產品，兩電流繼電器分別為DL-21C/6和DL-21C/3，動作電流的整定范圍分別為1.5A～6A和0.5A～2A，繼電器名牌刻度值為線圈串聯時的額定值。
12）繼電器模塊（二）
該模塊由一只DY-28C低電壓繼電器和一只DS-21時間繼電器組成。均采用河南許昌繼電器廠的產品。DY-28C低電壓繼電器主要用于繼電保護線路中，作為過電壓保護或低電壓閉鎖的動作元件。動作電壓的整定范圍為12V～48V，繼電器名牌刻度值為線圈并聯時的額定值。DY-21時間繼電器，作為輔助元件用于各種保護和自動線路中，使被控元件的動作得到可調的延時。該時間繼電器工作電壓為直流220V，動作時間整定值為0.2～1.5S。
13）繼電器模塊（三）
該模塊由一只DZ-31B中間繼電器和一只DZS-12B的延時中間繼電器。均采用河南許昌繼電器廠的產品。額定電壓值均為220V。DZ-31B中間繼電器用于直流操作的各種保護和自動控制線路中，作為輔助繼電器，以增加觸點的數量和容量。DZS-12B繼電器作為延時返回繼電器，用于直流操作的各種保護和自動控制線路中，作為輔助繼電器，以增加觸點的數量和容量。
14）繼電器模塊（四）
該模塊由兩只電流型DX-8型信號繼電器，均采用河南許昌繼電器廠的產品。用于直流操作的保護和自動控制線路中，作為動作指示器。額定動作電流值為150mA,信號牌為機械保持，手動復歸。
15）繼電器模塊（六）
該模塊由一只DH-3型三相一次自動重合閘，用于輸電線路上實現三相一次重合閘的控制回路中。采用河南許昌繼電器廠的產品。繼電器的額定電壓為220V，中間元件電流繞組的額定電流為1A，時間元件的延時調整范圍為0.25S～3.5S。
16）繼電器模塊（六）
該模塊由一只DCD-5A型差動繼電器，用于兩繞組或三繞組電力變壓器的單相保護線路中，作為主保護。可以完整、明顯的測出工作電流、制動電流及它們的相位差制動特性曲線。采用河南許昌繼電器廠的產品。額定電流為5A，額定頻率為50HZ，無直流分量時，繼電器起始動作安匝為60匝。
6、軟件
模擬屏及操作屏操作軟件使用工業組態軟件開發的上位機系統應用軟件。可在各種版本的Windows下運行。模擬屏全圖在微機上顯示，采用滾動模式，用戶界面好，屏幕顯示清晰、美觀。用戶無須專門培訓，也不必掌握計算機專業知識就能上機操作。模擬屏上所有模擬元件的狀態和主機CRT上完全一致。改變CRT上的狀態，模擬屏上相應元立即同步變化。模擬屏上所有元器件都可采用不下位操作，并可對模擬屏的顯示值進行人工設置和修改。系統狀態隨時保存在主機硬盤中若有失電或其他原因推出運行后，重開機時系統保持推出前的狀態。上位機軟件要求包含微機線路保護、變壓器后備保護及備自投功能等，算法對用戶開發。方便用戶自行編寫保護算法。
電腦控制系統由主控微機、智能遙信模擬顯示燈、PLC、智能儀表等組成。主控微機采用工控微機或商用計算機。用戶軟件全部漢化，開機后自動進入用戶主菜單，向用戶提示各種操作及操作說明，另提供調試工具軟件以便用戶自行修改和擴展。
7、實驗導線要求
實驗連接導線要求采用高可靠全封閉手槍插型式，內部為無氧銅抽絲而成發絲般細的128股線，質地柔軟，護套用粗線徑、防硬化化學制品制成，插頭采用實芯銅質件 。
8、實驗項目
供配電常用繼電器特性實驗
1) 典型電流繼電器的特性實驗
2) 典型電壓繼電器的特性實驗
3) 典型中間繼電器的特性實驗
4) 信號繼電器的特性實驗
5) 差動繼電器特性實驗
供配電系統繼電保護實驗
1) 供電線路帶時限的過流保護實驗
2) 供電線路低電壓啟動過電流保護實驗
3) 供電線路電流速斷保護實驗
4) 供電線路電流速斷保護實驗
5) 配電變壓器過電流保護實驗
6) 配電變壓器的電流速斷保護
7) 配電變壓器的過負荷保護實驗
8) 配電變壓器縱聯差動保護實驗
供配電系統的二次回路與自動裝置實驗
1) 斷路器的控制和信號回路實驗
2) 6～35KV系統的絕緣監視裝置電路實驗
3) 供配電系統一次重合閘實驗
4) 線路過電流保護與自動重合閘綜合實驗
5) 線路過電流保護與自動重合閘后加速綜合實驗
6) 電力變壓器的有載調壓實驗
7) 手動功率因數補償實驗
8) 自動功率因數補償實驗
供配電系統的微機監控實驗
1) 系統電量監測與負荷曲線測繪
2) 斷路器的遠動控制與信號采集
3) 變電站電壓無功綜合自動調節
PLC在供配電保護控制中的應用實驗
1) 線路帶時限的過電流保護實驗
2) 線路低電壓啟動過電流保護實驗
3) 線路電流速斷保護實驗
4) 變壓器過電流保護實驗
5) 變壓器的過負荷保護實驗
6) 線路過電流保護與自動重合閘實驗
7) 線路過電流保護與自動重合閘后加速實驗
8) 備用電源自動投入實驗
模擬供配電所送電和停電操作實驗
上位機監控系統實驗
1) 上位機遙測實驗
2) 上位機遙控實驗
3) 上位機遙信實驗
4) 上位機變壓器遙調實驗