工厂供配电技术方案.docx

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QSGPD-GG1型工厂供电综合自动化实训装置

（报价： 150000 元／套）

一、概述

“工厂供电综合自动化实训装置”是依据《工厂供电》、《供配电技术》、《电力系统继电保护》等相关课程和实验的要求，利用先进的配电自动化技术开发的具有多种实验实训功能的综合性教学培训设备。系统模拟变电站，实现准现

场化的监测、控制等操作，利用 RTU设备实现 SCADA功能。该装置配有各种常规机械式继电器及最新技术研制的通用型微机测控保护装置，能够完成包括线路、变压器、电动机、电容器、备自投等在内的常规继电器和微机保护实训。

该装置主要对教材中的 35kV 的总降压变电所（ HSS）及车间用电负荷的供配电线路中涉及的微机保护测控装置、无功自动补偿装置、智能采集模块等电气一

次、二次、控制保护等重点教学内容进行设计开发的，通过在本实训装置中的

技能训练能在深入理解专业知识的同时，培养学生的实践技能。并且本套实训

装置还有利于学生对常规继电器变压器、电动机组、电流互感器、电压互感

器、模拟表记、数字电秒表及开关元器件工作特性和接线原理的理解和掌握。

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（图片供参考，以投标文件实际描述为准）

二、特点

1.实用性强

本装置根据典型教学内容设计，在开发中征求了专业教师的建议、吸收了

工程应用中的实际经验。比较系统地实现了工厂供配电系统的受电、输送、分

配、控制、保护等实践技能训练要求。学生在实训中还能掌握正确的电路投切

操作，倒闸操作，运行控制以及各种运行方式的调整操作规程。此外，装置中

还加入一些常规继电器，使同学们能够更加清楚的了解继电保护的原理。本装

置结构清晰，运行灵活，操作方便，安全可靠。为学生提高实践技能建立了一

个良好的实训平台。

2.综合性强

本装置综合了与工厂供电相关的微机线路保护，微机电动机保护，微机变

压器保护，微机电容器保护，备自投和无功补偿等功能，采用的是工业现场产

品，线路模型，变压器模型，电动机模型和电容器模型都能较典型的模拟工厂

的现场状况，有利于进行理论分析和数值分析。

3.先进性

本装置综合微机继电保护、智能采集模块和PLC 等微机智能检测控制的相关技术，采用分层分布式控制方式，组建成集控制、保护、测量和信号为一体

的综合自动化实训平台。体现了当前自动化技术和通信技术在供配电网的深刻

变革方向。

4．安全性

本实训系统融合了错误操作安全侦别系统，如控制回路断线、错误操作信

号告警功能。

三、技术条件

1.输入电源：三相四线 AC380V±10% 50 ±2%Hz

2.整机容量：≤3kVA

3.降压变电站： 1500×600×1900mm

控制柜： 700×600×1900mm

4.实训台上装置提供 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。

四、实训项目

1．工厂供电电气接线图的认知

（1）工厂供电一次电气接线模拟图的认知

（2）工厂供电二次控制回路接线和信号回路实验

（3）断路器控制，手动分合闸实验

（4）控制回路防跳、断线实验

（5）电压和电流互感器的接线方法

2．供配电操作考核

（1）模拟工厂供电倒闸操作考核

（2）电压无功联调操作考核

（3）送电、停电操作考核

3．微机自动装置实验

（1）进线备用电源自动投入实验

（2）母联备用电源自动投入实验

（3）无功补偿装置的认知

（4）手动 / 自动功率因数补偿

4．常规继电器特性及保护实验

（1）电流继电器特性实验

（2）电压继电器特性实验

（3）时间继电器特性实验

（4）信号继电器特性实验

（5）电流速断保护实验

（6）带时限过电流保护实验

（7）反时限过流继电器特性实验

（8）电流闭锁电压速断保护实验

（9）三相一次重合闸实验

（10）差动保护实验

（11）变压器电流速断保护实验

（12）变压器过电流保护实验

（13）变压器过负荷保护实验

（14）变压器低压启动过流保护实验

（15）复合电压启动过流保护实验

（16）双星形接线中性点不平衡电压保护

（17）双星形接线中性点不平衡电流保护

（18）自动重合闸前加速保护实验

（19）自动重合闸后加速保护实验

5．线路微机继电保护试验

（1）模拟系统正常、最大、最小运行方式（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）电压闭锁过电流保护实验

（8）阶段式过电流保护与自动重合闸后加速实验（9）线路过电流保护与自动重合闸综合实验6．变压器微机继电保护实验

（1）模拟变压器轻瓦斯保护实验

（2）模拟变压器重瓦斯保护实验

（3）变压器电流速断保护实验

（4）微机变压器纵差动保护整定

（5）变压器的二次谐波制动

（6）变压器差动速断保护

（7）变压器过电流保护实验

（8）变压器低电压起动的过电流保护实验（9）变压器复合电压起动的过电流保护实验（10）变压器的过负荷保护实验

7．电动机微机继电保护实验

（1）变频器参数整定操作

（2）变频器的开环调速实验

（3）三相异步电动机的启动方式

（4）电动机速断保护试验

（5）电动机负序过电流保护实验

（6）电动机反时限过电流保护实验

（7）电动机低电压保护试验

8．电容器微机继电保护实验

（1）电容器电流速断保护实验

（2）电容器过电流保护

（3）电容器过电压保护实验

（4）电容器低电压保护实验

9．35KV变电站综合自动化实验

（1） SCADA监控

（2）故障定位、报警及切除

（3）电能曲线分析及报表

五、装置主要部件的配置

序号型号名称及功能说明数量1GPD-GC-003电气一次系统1

PLC 可编程控制器（ CPU226 AC/DC/RLY）

1混合扩展模块（ EM223 DC/RLY）

EDA9033智能采集模块8接触器35

辅助触头12

变压器2

电流互感器、电压互感器16

电力仪表4

转换开关27

控制按纽33

信号灯9 JKL5CF无功功率自动补偿控制器1品牌说明西门子

浙江指月

漏电保护器1

3GPD-107微机保护测控装置1

微机变压器差动测控装置1

4GPD-109电秒表1 GPD-108B常规继电器1

电流继电器2

电压继电器1

时间继电器1 5中间继电器1

信号继电器1

差动继电器1

三相一次重合闸继电器1

反时限继电器1 6GPD-110A电源控制1

直流仪表2

漏电保护器1

单相调压器1

励磁电源1 7GPD-104负载1 HLP-C变频器1

M04交流异步电动机1

M08同步发电机1

电机导轨1 8控制屏及控制柜1 9电脑联想电脑（扬天T4900V）2 10其他配件及辅件若干11实验导线1

共 1 套

许昌继电器

海利普

联想南京康尼

六、系统原理概述

图 1 为工厂供电及配电自动化实训装置系统主接线图，对于大型工厂及某些电源进线电压为 35KV及以上的中型工厂，通常经过两次降压，也就是电源进

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厂以后，先经总降压变电所（ HSS），其中装有较大容量的电力变压器，将 35KV 及以上的电源电压降为 10KV的配电电压，然后通过 10KV的高压配电所（ HDS）将电能送到各个车间变电所，也有的经过高压配电所再送到车间变电所

（STS），最后经车间变电所的配电变压器降为一般低压用电设备所需的电压。

总降变电所（ HSS）有两路 35KV 电源进线，一路是模拟的架空线路 WL1，另一路模拟的是电缆线路WL2。我公司采用最常见的进线方案是，一路电源来

自发电厂或电力系统变电站，作为正常工作电源，而另一路电源来自临近单位

的高压联络线，作为备用电源。总降变电所的两路出线降压之后到10KV高压配电所，。

高压配电所（ HDS）及车间负荷一路进线为总降变电所过来的电源，做为正

常工作电源使用，另一路为来自邻近工厂的电源，做为备用电源使用。它的出

线分为六路，其中一路到高压电动机组、一路到高压电容室、四路到车间变电

所。

整个系统是由一次部分，二次部分和监控部分组成。

1、一次部分

一次部分包括一次供配电线路，隔离开关和断路器，变压器和各种负荷。

负荷种类包括普通负荷，照明负荷和动力负荷等。

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架空进线电缆进线

WL1WL2

QS1QS2

V V

V V

QF1QF2

QS3QS4

QS5

QS6

QS7

V

V

QF4

QF3

T1T2

QF5

QF6

QS8QF7QS9

QS10QS11QS12QS13QS14QS15

V V

V

QF9QF10QF11QF12V

QF8QF13

至高压至1号至2号至2号至3号高压电

电容器室车间车间车间车间动机组

工厂总降压变电所（HSS）

高压配电所（HDS）

QSGPD-GG1型工厂供电系统实训装置系统主接线图

1）、一次供配电线路：整个系统一次供配电线路是由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（如图 1 所示）。

2）、隔离开关和断路器及变压器：系统采用两个两卷变的变压器，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。

3）、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，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。

1）微机保护测控装置：具有线路的三段式过流保护，低压闭锁电流保

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，负序电流保护和低电压保护，电容器的速断保护，

不平衡电流和电压保护以及备自投和变压器的速断保护，过电流保护，瓦斯保

护和过负荷保护。

2）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）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。

3、监控部分

监控部分包括上位机， PLC控制器及智能采集模块组成。

上位机： 1）对每条线路运行电能电量参数和开关状态量的实时显示，通过

总线把操作命令下传给PLC 控制器和微机装置，执行供电线路开关和断路器的

遥控，负荷的投退；

2）监视整个系统负荷运行状态，生成负荷运行曲线；

3）对线路故障，电动机故障和功率因数过低都设置告警提示，并按时间顺

序保存最新的事件信息或保护动作信息，并能够进行保护定值的远方整定和修

改。

PLC 控制器：利用PLC 作为控制器，各个开关和断路器状态通过PLC 采集后，传送至上位机，实现遥信功能；PLC 接受并执行主站发送的命令，完成对

断路器的分合闸操作，负荷的投退，实现遥控功能。

智能采集模块：采集供电线路的电能电量参数，并使用自身配套的通信接

口，通过总线，把每个回路的电量参数及时的传送给上位机。

七、装置技术性能

1、人身安全和设备安全保护功能

◆ 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。

◆ 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。

◆ 仪表设有过量程保护功能，交直流电源具有短路保护。

◆ 控制屏电源由接触器通过启、停按钮进行控制。

◆ 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。

2、产品结构介绍

本实训装置采用操作控制屏加控制柜的方式，均为固定式结构，操作控制

屏为实训一次线路，从上到下依次为总降变电所、高压配电所及车间负荷，控

制柜为二次控制回路，装有微机保护测控装置、电秒表、负载柜装有变频器、

电动机、无功自动补偿控制器等。

整个结构设计既符合人的视觉习惯，又较好地模拟了工业现场，完全符合

教科书的要求，同时还减少了教师更换实验模块的工作量。

3、先进性

实训台上装置提供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。

4、安全性

本实训系统融合了错误操作安全侦别系统，如控制回路断线、错误操作信

号告警功能。

5、主要部件的技术性能说明

1）微机保护测控装置

HNP-3600 系列微机保护测控装置集保护 , 监视 , 控制 , 人机接口 , 通信等多种

功能于一体 ; 专门针对开关柜进行 " 单元化 " 设计 , 一台装置即可完成开关柜内所有

的自动化功能 .

可通过配置下载不同的软件模块分别实现多种不同功

能可实现线路微机保护装置的功能

可实现自动重合闸装置的功能

可实现变压器微机保护装置的功能

可实现电动机微机保护装置的功能

可实现电容器微机保护装置的功能

可实现备自投装置的功能

可利用梯形图自行设计备投方案

2）HOLIP-C+变频器

·功率范围： 0.4KW--2.2KW（单、三相 220V）。

·以 PIM为核心，整机可靠性高；

·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·具有多种控制方式，适合不同场合的控制需要；

·具有小体积、功能强的特点，内置PID 及简易 PLC；

·具有较强的抗干扰能力；

·具有 RS485标准接口，易组成集中控制系统

3）EDA9033系列智能电参数测量模块

EDA9000系列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、电度、谐波等30 多种电力参数，带I/O 接口。

EDA9000 系列智能电参数测量模块可替代模拟电流、电压、功率、功率因数、电量等一系列变送器及模拟量模入模块，广泛应用于各种工业测控系统及集散式 / 分布式电力监控系统、设备能效检测等领域，可大大降低系统成本，方便现场布线，提高系统可靠性。

4）无功功率自动补偿控制器

本系列控制器采用高性能单片机为基本硬件，充分利用计算机的高速运算力和逻辑判断力，使本系列控制器真正做到了智能化、数字化。其技术先进功能完善，抗干扰能力强，支路稳定可靠，补偿精确，外形美观。

5）实验导线

实验连接导线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。