ZN-3221Z型 智能工厂供电及配电自动化实验实训装置

ZN-3221Z型 智能工厂供电及配电自动化实验实训装置

一、设备外观

二、设备概述

该实验实训系统取材于现场实际变电站及工厂供配电系统，依据工业现场，紧扣教育部《变电站综合自动化》《供配电技术》、《工厂供电》、《配电自动化》、《电力系统继电保护》、《电力系统微机保护》、《电气制图》等相关课程实验教学的需求结合现代电力工业改革中的先进技术而设计开发的实验实训两用型教学应用设备。该系统实用性强应用广泛，不仅可满足电力相关专业的教学实验实训需求，还可作为学生毕业设计及教师科研的基础应用平台，同时可广泛应用于相关职业培训机构技能培训考核的平台。

系统组成

整套系统由一次部分、二次部分和监控部分（监控软件及计算机通讯接口）组成。

1、供配电一次系统部分

本实训系统模拟中型工厂的供配电系统，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；为了保证电力电容器的稳定安全，配置了微机电容器保护装置，为了提高用电质量，配置了无功补偿装置；为了实现工厂供电综合自动化控制，配置了工业平板电脑及电力专用组态软件和PLC控制器，实现了整个系统的“四遥”功能，完全依照电力现场设置。

微机保护装置均采用高性能控制核心芯片，采集外部系统的电流、电压以及输入输出开关量，并送液晶显示。具有故障录波功能，可显示故障波形。

Ø   一次供配电线路：整个系统一次供配电线路由35 kV，10kV不同的电压等级构成，线路阻抗采用电抗器和电阻来模拟。

Ø   隔离开关和断路器及变压器：系统采用一个两卷的变压器，模拟总降变压。使学生通过正确的实验操作，能够明了正确的电气投切操作，倒闸操作，投入运行操作以及各种运行方式的调整操作规程。

Ø   负荷部分：可分为线路负荷，变压器负荷及其它高压负荷。其中其它高压负荷是用电动机组和高压电容器模拟。风机不仅可以作为负荷的一部分，同时也能给整套装置散热。

2、二次部分

二次部分包括自动装置，智能仪表和信号单元和转换单元。自动装置包括微机保护测控装置、无功补偿装置；仪表和信号单元包括模拟仪表等；转换单元包括各状态量的切换开关。

Ø   微机保护测控装置：所有保护装置均采用高性能的控制核心芯片，采集外部系统的电流、电压以及输入输出开关量，并送液晶显示，同时具有故障录波功能。具有线路的三段式过流保护，低压闭锁电流保护，单相接地保护，反时限过流保护，过电流后加速，重合闸等功能还能完成电动机的电流速断，过电流，电流反时限，零序过流保护，负序电流保护和低电压保护，电容器的速断保护，过电流保护，瓦斯保护和过负荷保护。

Ø   无功补偿装置：能自动追踪电网功率因数并控制电容器组的投切，具有手动和自动投切功能。

Ø   常规继电器部分：装置配有一些常规的继电器，通过这些继电器可以进行常规继电器的特性试验，以及一些继电保护综合实验。

2.1微机线路保护装置

具有三段式过流保护，低压闭锁电流保护，单相接地保护，反时限过流保护，过电流前加速，过电流后加速，重合闸等功能。

2.2微机电动机保护装置

具有电流速断，过电流，电流反时限，零序过流保护，负序电流保护和低电压保护等功能。

2.3微机变压器综合保护装置

具有电流速断，过电流，电流反时限，零序过流保护，负序电流保护和低电压保护等功能。

2.4微机无功补偿装置

能自动追踪电网功率因数并控制电容器组的投切，具有手动和自动投切功能。根据变压器的无功功率进行分相补偿，电容器组循环工作，使每组电容器均匀投运，从而减少电能损耗和电压损失，提高设备的使用效率。

3、变频器

功率范围：0.4KW--2.2KW（单、三相220V）。 

具有高输出转矩，起动力矩大的特点，1HZ时输出力矩可达150%；

载波频率可达16K，具有极静音的特点，可应用于对噪声要求较高的场合

4、智能电参数测量模块

智能电参数测量模块是一款智能型电力参数综合测量采集模块，准确测量单相、3相3线制或3相4线制交流电路中的电压、电流、功率、功率因数、频率、等多种电力参数，带I/O接口。

5、监控部分（监控软件及计算机通讯接口）

供配电监控系统由主控微机（远优于触摸屏的工业级平板）、智能遥信模拟显示灯、PLC、智能仪表等组成。主控微机采用商用计算机。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。上位机监控软件采用组态软件为开发平台，监控主机与现场智能设备采用RS485总线，Modbus-RTU协议构建底层监控网络。主要实现以下功能：

5.1对供配电一次系统进行组态，实时显示主接线的变化；

5.2实时采集、显示、存储各类电量参数；

5.3对采集的各种电量可生成实时和历史曲线和报表，以利于实验者比较、分析实验数据；

5.4监视各断路器位置、保护动作出口状态；能够控制输电线路断路器的跳/合闸；

5.5根据采集的母线电量实现对电压、无功的自动调整。

电力自动化软件是面向电力生产领域而研制的一款通用电力组态软件平台，适用于县级调度自动化、集控站自动化、变电站综合自动化、电厂电气监控（ECS）、企业供配电自动化、太阳能发电、水电站综合自动化及楼宇配电自动化等后台监控系统的开发。该系统主要有以下特点：

Ø  实时数据库系统面向电力系统一次对象建模，数据库以树状视图真实的定义和展示了电网的结构。

Ø  实现了电力主接线图自动绘制、网络拓扑动态着色、自动操作票及操作票执行预演、间隔防误等功能，这些功能随着实时数据库的定义而自动实现，无须另外配置。

Ø  强大的矢量图开发系统，帮用户方便的开发制作各种丰富的画面。

Ø  图形系统支持画面分层、画面无级缩放、画面鸟瞰、大画面漫游、画面自动定位等功能。

Ø  实时数据库模板、采集设备IED模板、画面模板等可帮助您大大提高工程的制作及维护效率。

Ø  采集系统模型符合工程习惯，稳定性好，应用方便。

三、技术参数

1、输入电源：三相五线制AC 380V±10%  50HZ

2、输入功率：1.5 kw

3、工作环境：1） 温度：-10℃～+40℃   2） 相对湿度：≤90%（+20℃）  3） 海拔高度：≤2000m 
4）空气清洁，无腐蚀性及爆炸性气体，无导电及能破坏绝缘的尘埃

4、设备重量:1100kg

5、外形尺寸：宽×深×高=2400mm×800mm×2000mm

6、本质安全：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。