一、設(shè)計(jì)理念與目標(biāo)定位
工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是專(zhuān)為培養(yǎng)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人才而設(shè)計(jì)的模擬平臺(tái)。它旨在通過(guò)高度仿真的生產(chǎn)環(huán)境，讓學(xué)員能夠親身體驗(yàn)和操作真實(shí)的工廠供電系統(tǒng)，從而掌握供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及維護(hù)等關(guān)鍵技能。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)“學(xué)以致用”，即通過(guò)實(shí)踐教學(xué)的方式，讓理論知識(shí)與實(shí)際操作緊密結(jié)合，提高學(xué)員的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
二、功能特點(diǎn)與技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1. 高度仿真：該系統(tǒng)通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，模擬出真實(shí)的工廠供電環(huán)境，包括電力傳輸、分配和控制等多個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)員可以在安全無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的情況下進(jìn)行各種操作練習(xí)。
2. 綜合性強(qiáng)：覆蓋了從基本的電路知識(shí)到復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的多個(gè)層面，使學(xué)員能夠全面了解和掌握工廠供電系統(tǒng)的工作原理及其應(yīng)用。
3. 交互性好：配備有友好的用戶(hù)界面和豐富的交互手段，如觸摸屏操作、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)等，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性和互動(dòng)性。
4. 實(shí)時(shí)反饋：系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)員的操作過(guò)程，并給出相應(yīng)的反饋和評(píng)估，幫助學(xué)員及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展和存在的問(wèn)題。
5. 模塊化設(shè)計(jì)：各功能模塊可以根據(jù)需要自由組合或更換，方便教學(xué)過(guò)程中根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行快速調(diào)整。
三、在工業(yè)培訓(xùn)中的重要性
1. 技能提升：通過(guò)使用這一系統(tǒng)，學(xué)員不僅能夠?qū)W習(xí)到最新的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，還能夠通過(guò)實(shí)踐操作大幅提升自己的技術(shù)水平和解決問(wèn)題的能力。
2. 理論與實(shí)踐結(jié)合：該系統(tǒng)的應(yīng)用使得理論知識(shí)與實(shí)際操作之間的差距得以有效縮小，幫助學(xué)員更好地理解和掌握復(fù)雜的供電系統(tǒng)知識(shí)。
3. 創(chuàng)新能力培養(yǎng)：通過(guò)模擬真實(shí)工作場(chǎng)景下的各種挑戰(zhàn)和問(wèn)題，激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。
4. 適應(yīng)未來(lái)需求：隨著工業(yè)4.0的到來(lái)，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)人才的需求日益增加。該系統(tǒng)的引入有助于教育機(jī)構(gòu)和企業(yè)提前準(zhǔn)備，培養(yǎng)符合未來(lái)工業(yè)發(fā)展需求的高素質(zhì)技術(shù)人才。
總結(jié)而言，工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)作為一種新型的教育工具，不僅為工業(yè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)員提供了一個(gè)高效、實(shí)用的學(xué)習(xí)平臺(tái)，也為整個(gè)工業(yè)培訓(xùn)領(lǐng)域帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的深化，相信這一系統(tǒng)將在未來(lái)的工業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
產(chǎn)品簡(jiǎn)介：
一、 概 述
現(xiàn)代化工廠（特別是大型企業(yè)）供電負(fù)荷密度大，供電方式復(fù)雜，可靠性要求高，電能質(zhì)量要求嚴(yán)格，還要求考慮更高的靈活性，以適應(yīng)供電負(fù)荷不斷增加和供電網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的需要。針對(duì)這種情況，將綜合自動(dòng)化技術(shù)融入到工廠供電系統(tǒng)中已成為一種必然趨勢(shì)和發(fā)展方向。DB-GC01 工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)正是依據(jù)高職高專(zhuān)《工廠電器與供電》、《電氣設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)》、《供配電技術(shù)》、《供用電網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)》、《配電系統(tǒng)自動(dòng)化》和《配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)》等課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求，結(jié)合工廠供電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展而設(shè)計(jì)的綜合型實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。
二、 特 點(diǎn)
全面性：工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能清楚地反映典型工廠供電系統(tǒng)的一次和二次部分，綜合采用多種工廠供電實(shí)際應(yīng)用的電氣設(shè)備。能夠?qū)崿F(xiàn)工廠供電系統(tǒng)的受電、輸送、分配、控制、保護(hù)等實(shí)踐技能訓(xùn)練要求；
先進(jìn)性：綜合微機(jī)繼電保護(hù)、電量計(jì)量、PLC和工控組態(tài)等微機(jī)職能檢測(cè)控制的相關(guān)技術(shù)，采用分層分布式控制方式，組建成集控制、保護(hù)、測(cè)量和信號(hào)為一體的綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；
實(shí)用性：工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，運(yùn)行靈活，操作可靠。
三、 技術(shù)性能
1. 輸入電源：三相四線 AC380V±10% 50±2%Hz；
2. 整機(jī)容量：≤3kVA；
3. 實(shí)訓(xùn)臺(tái)采用鐵質(zhì)亞光密紋噴塑，鋁質(zhì)面板；
4. RS-485和以太網(wǎng)兩種通訊接口；標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議；
5. 微機(jī)保護(hù)裝置測(cè)量元件精度：刻度誤差：不大于1%；測(cè)量電流：0.2級(jí)；母線電壓：0.2級(jí)；輸出精度：0.2級(jí)；頻率：0.01Hz；P、Q、COSΦ；0.5級(jí)；通訊分辨率：不大于1ms。
6. 工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由供配電系統(tǒng)主接線模擬屏、計(jì)量柜、控制柜、監(jiān)控軟件等四部分構(gòu)成。
7. 工廠供電綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能模擬中型工廠的供配電系統(tǒng)，采用控制屏結(jié)構(gòu)，一次主接線印于鋁面板上。由35 kV，10kV，兩個(gè)不同的電壓等級(jí)構(gòu)成 ，整個(gè)系統(tǒng)有兩路35kV進(jìn)線，其中一路正常供電，另一路作為備用，通過(guò)備自投自動(dòng)切換;35kV母線出線有兩路分支，一路送其他分廠，一路經(jīng)總降變降壓為10kV母線的進(jìn)線電源1供本地使用；為了保證供電可靠性，另加一路電源作為10kV母線的進(jìn)線電源2。進(jìn)線電源1和進(jìn)線電源2互為暗備用，分別給10kVⅠ段母線和10kVⅡ段母線供電，兩者也可通過(guò)備自投自動(dòng)切換。為了保證一次線路供電的可靠性，配置了微機(jī)備自投，微機(jī)線路和微機(jī)變壓器保護(hù)；為了保證高壓電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，配置了高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)；為了提高用電質(zhì)量，配置了無(wú)功補(bǔ)償裝置；為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，配置了PC機(jī)和PLC控制器，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的“四遙”功能。
8. 計(jì)量柜包括：三只指針式交流電壓表（精度1.0級(jí)，量程：0～500V）；三只指針式交流電流表（精度1.0級(jí)，量程：0～5A）；指針式三相有功功率表和三相無(wú)功功率表各一只；電子式有功無(wú)功組合電能表（1只）：測(cè)量電流：0.2級(jí)；母線電壓：0.2級(jí)；輸出精度：0.2級(jí)；頻率：0.01HZ；P、Q、COSΦ；0.5級(jí)；通訊分辨率：不大于1ms；三相智能采集模塊（3只）：測(cè)量精度：電流、電壓0.2％，其他電量0.5％；帶RS-485通信接口；數(shù)字式電秒表（1只）：測(cè)量范圍0.0001S-9999.9S，測(cè)量誤差≤±5×10-5×量程±1個(gè)尾數(shù)字，有連續(xù)和觸動(dòng)兩種功能。適應(yīng)空觸點(diǎn)或5V-250V正極性電信號(hào)。連續(xù)性手動(dòng)復(fù)零，觸動(dòng)性即可手動(dòng)復(fù)零，也可隨測(cè)量信號(hào)自動(dòng)復(fù)零。
9. 控制柜包括：微機(jī)線路保護(hù)裝置（1只）：具有三段式過(guò)流保護(hù)，低壓閉鎖電流保護(hù)，單相接地保護(hù)，反時(shí)限過(guò)流保護(hù)，過(guò)電流前加速，過(guò)電流后加速，重合閘等功能；微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置（1只）：具有電流速斷，過(guò)電流，電流反時(shí)限，零序過(guò)流保護(hù)，負(fù)序電流保護(hù)和低電壓保護(hù)等功能；微機(jī)變壓器保護(hù)裝置（1只）：具有電流速斷，過(guò)電流，電流反時(shí)限，零序過(guò)流保護(hù)，負(fù)序電流保護(hù)和低電壓保護(hù)等功能；微機(jī)無(wú)功補(bǔ)償裝置（1只）：能自動(dòng)追蹤電網(wǎng)功率因數(shù)并控制電容器組的投切，具有手動(dòng)和自動(dòng)投切功能。根據(jù)變壓器的無(wú)功功率進(jìn)行分相補(bǔ)償，電容器組循環(huán)工作，使每組電容器均勻投運(yùn)，從而減少電能損耗和電壓損失，提高設(shè)備的使用效率；微機(jī)備自投裝置（1只）：有進(jìn)線備投和母聯(lián)備投方式可選 ，當(dāng)主進(jìn)線電源模擬故障失電后，備自投裝置能自動(dòng)地將備用進(jìn)線電源投到工作母線上，以此保證連接在工作母線上的負(fù)荷仍能正常工作，提高供電的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)具有自適應(yīng)功能，當(dāng)檢測(cè)到主進(jìn)線電源恢復(fù)時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)備用進(jìn)線斷路器，延時(shí)閉合主進(jìn)線，實(shí)現(xiàn)主進(jìn)線電壓恢復(fù)時(shí)自動(dòng)切換后投入過(guò)程；同時(shí)要求所有的微機(jī)保護(hù)裝置均采用TI公司的高性能DSP作為控制核心芯片，采集外部系統(tǒng)的電流、電壓以及輸入輸出開(kāi)關(guān)量，并送液晶顯示。具有故障錄波功能，可顯示故障波形。
尖峰諧波綜合保護(hù)器(2只)：采用四星形接法，可將相間過(guò)電壓大大降低，保護(hù)的可靠性大為提高。用氧化鋅非線性電阻和高能碳化硅組合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高了產(chǎn)品的使用壽命。電壓沖擊系數(shù)為1，在各種電壓波形下放電電壓值相等，不受各種操作過(guò)電壓波形影響。過(guò)電壓保護(hù)值準(zhǔn)確，保護(hù)性能優(yōu)良。保護(hù)的閥值電壓低，保護(hù)效果好，如400V系統(tǒng)，保護(hù)電壓最低可以達(dá)到430v以下，只要超過(guò)430V的各種干擾過(guò)電壓，都可以很好的濾除；
10. 上位機(jī)得監(jiān)控軟件，監(jiān)控主機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備采用RS485總線，Modbus-RTU協(xié)議構(gòu)建底層監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。主要實(shí)現(xiàn)以下功能：1、對(duì)供配電一次系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，實(shí)時(shí)顯示主接線的變化；2、實(shí)時(shí)采集、顯示、存儲(chǔ)各類(lèi)電量參數(shù)；3、對(duì)采集的各種電量量可生成實(shí)時(shí)和歷史曲線和報(bào)表，以利于實(shí)驗(yàn)者比較、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；4、監(jiān)視各斷路器位置、保護(hù)動(dòng)作出口狀態(tài)；能夠控制輸電線路斷路器的跳/合閘；5、根據(jù)采集的母線電量實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、無(wú)功的自動(dòng)調(diào)整。
11. PLC采用西門(mén)子PLC主機(jī)。
四、 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
1. 工廠供電電氣接線圖的認(rèn)知
(1) 工廠供電一次電氣接線模擬圖的認(rèn)知
(2) 工廠供電二次控制回路接線及信號(hào)回路實(shí)訓(xùn)
(3) 電壓和電流互感器的接線方法
(4) 工廠供電倒閘操作
2. 工廠自動(dòng)裝置實(shí)訓(xùn)
(1) 備投投入條件測(cè)試
(2) 進(jìn)線備投（明備用）及自適應(yīng)
(3) 母聯(lián)備投（暗備用）及自適應(yīng)
(4) 無(wú)功補(bǔ)償裝置認(rèn)知
(5) 手動(dòng)/自動(dòng)功率因數(shù)補(bǔ)償
(6) 線路無(wú)功控制
(7) VQC電壓無(wú)功控制
3. 工廠高壓線路的微機(jī)繼電保護(hù)
(1) 模擬系統(tǒng)正常、最大、最小運(yùn)行方式
(2) 模擬系統(tǒng)短路
(3) 電秒表的正確操作
(4) 微機(jī)線路保護(hù)裝置參數(shù)整定操作
(5) 線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)
(6) 線路帶時(shí)限電流速斷保護(hù)
(7) 線路定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)
(8) 線路反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)
(9) 線路電流電壓連鎖保護(hù)
(10) 線路的接地保護(hù)
4. 高壓電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)
(1) 變頻器參數(shù)整定操作
(2) 變頻器開(kāi)環(huán)調(diào)速
(3) 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式
(4) 微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置參數(shù)整定操作
(5) 電動(dòng)機(jī)的速斷保護(hù)
(6) 電動(dòng)機(jī)的反時(shí)限過(guò)流保護(hù)
(7) 電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)
(8) 電動(dòng)機(jī)的接地保護(hù)
5. 變壓器微機(jī)繼電保護(hù)
(1) 變壓器電流速斷保護(hù)
(2) 變壓器過(guò)電流保護(hù)
(3) 變壓器瓦斯保護(hù)
(4) 變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)
6. 整體監(jiān)控及綜合自動(dòng)化
(1) SCADA監(jiān)控
(2) 線路故障定位、報(bào)警及切除
(3) 電能曲線分析及報(bào)表
五、 配置清單
| 序號(hào) | 設(shè)備名稱(chēng) | 型號(hào) | 單位 | 數(shù)量 | 備注 |
| 1 | 帶燈按鈕 | 直徑16，長(zhǎng)方形頭 24V紅 | 個(gè) | 13 | |
| 2 | 帶燈按鈕 | 直徑16，長(zhǎng)方形頭 24V綠 | 個(gè) | 13 | |
| 3 | 按鈕開(kāi)關(guān) | 直徑16，圓頭 紅 點(diǎn)動(dòng) | 個(gè) | 1 | |
| 4 | 按鈕開(kāi)關(guān) | 直徑16，圓頭 綠 點(diǎn)動(dòng) | 個(gè) | 1 | |
| 5 | 指示燈 | 直徑16，圓頭 紅，24V | 個(gè) | 2 | |
| 6 | 指示燈 | 直徑16，圓頭 黃，220V | 個(gè) | 1 | |
| 7 | 指示燈 | 直徑16，圓頭 綠，220V | 個(gè) | 6 | |
| 8 | 指示燈 | 直徑16，圓頭 紅，220V | 個(gè) | 1 | |
| 9 | 按鈕開(kāi)關(guān) | 直徑22，帶自鎖、紅 | 個(gè) | 4 | |
| 10 | 漏電開(kāi)關(guān) | DZ47LE32 16A 3P+N | 個(gè) | 1 | |
| 11 | 空氣開(kāi)關(guān) | 2P | 個(gè) | 1 | |
| 12 | 保險(xiǎn)座 | 5×20 含6A保險(xiǎn) | 個(gè) | 4 | |
| 13 | 組合開(kāi)關(guān) | LW8-10 2檔 0/1 3節(jié) | 個(gè) | 8 | |
| 14 | 旋鈕開(kāi)關(guān) | 直徑16，黑色，帶自鎖 | 個(gè) | 4 | |
| 15 | 旋鈕開(kāi)關(guān) | 直徑22，帶自鎖、帶燈24V，紅 | 個(gè) | 14 | |
| 16 | 中間繼電器 | 透明14腳，帶燈，24V | 個(gè) | 100 | |
| 17 | 交流接觸器 | CJX2-0910 220V | 個(gè) | 13 | |
| 18 | 電壓表 | 6L2 450V | 個(gè) | 1 | |
| 19 | 電流表 | 6L2 10A | 個(gè) | 3 | |
| 20 | 頻率表 | 6L2 100V 5A | 個(gè) | 1 | |
| 21 | 功率因數(shù)表 | 6L2 100V 5A | 個(gè) | 1 | |
| 22 | 有功功率表 | 6L2 100V 5A | 個(gè) | 1 | |
| 23 | 無(wú)功功率表 | 6L2 100V 5A | 個(gè) | 1 | |
| 24 | 電壓表 | 6L2 量程40KV 100V對(duì)應(yīng)35KV | 個(gè) | 2 | |
| 25 | 電壓表 | 6L2 量程12KV 100V對(duì)應(yīng)10KV | 個(gè) | 2 | |
| 26 | 電壓表 | 6L2 量程12KV 220V對(duì)應(yīng)10KV | 個(gè) | 1 | |
| 27 | 三相有功電能表 | DT862 3×57.7/100V 3×1.5(6A)A | 個(gè) | 1 | |
| 28 | 三相無(wú)功電能表 | DX863 3×100V 3×1.5(6A)A | 個(gè) | 1 | |
| 29 | 電子式三相電能表 | DTS196 3×57.7/100V 3×1.5(6A)A | 個(gè) | 1 | |
| 30 | 多功能智能儀表 | 100V 5A 開(kāi)孔尺寸88×88 | 個(gè) | 1 | |
| 31 | 電秒表 | 417B 開(kāi)孔尺寸90×45 | 個(gè) | 1 | |
| 32 | 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) | LW8-10 4檔 0/UAB/UBC/UAC | 個(gè) | 5 | |
| 33 | 電流互感器 | 一次穿心5:5 | 個(gè) | 57 | |
| 34 | 琺瑯管電阻 | 50歐姆300W | 個(gè) | 20 | |
| 35 | 觸摸屏 | 7吋昆侖通態(tài) | 個(gè) | 1 | 含下載線、PLC通訊線 |
| 36 | 無(wú)功功率補(bǔ)償儀 | 開(kāi)孔尺寸113×113 4路 | 個(gè) | 1 | |
| 37 | PLC | CPU114-1BD20-0X24 | 套 | 1 | 含編程電纜 |
| 38 | PLC擴(kuò)展模塊 | 30DI 9DO | 臺(tái) | 1 | |
| 39 | 三相調(diào)壓器 | 3KW | 個(gè) | 1 | |
| 40 | 三相干式變壓器 | 3KW | 個(gè) | 1 | |
| 41 | 變頻器 | D720 0.4KW | 1 | ||
| 42 | 勵(lì)磁電源 | 0-30V | 套 | 1 | |
| 43 | 三相異步電機(jī) | 臺(tái) | 1 | ||
| 44 | 三相同步發(fā)電機(jī) | 臺(tái) | 1 | ||
| 45 | 直流開(kāi)關(guān)電源 | DC220V 2A | 個(gè) | 1 | |
| 46 | 微機(jī)保護(hù) | 備自投、線路、電動(dòng)機(jī)、變壓器微機(jī)保護(hù) | 臺(tái) | 各1 | |
| 47 | 接線柱 | 安全性 | 個(gè) | 若干 |