https://www.shjcedu.com  上海计呈教学设备13636618907                                                                                    GCDX-02B工厂供电综合自动化实训系统                                       概 述 现代化工厂（特别是大型企业）供电负荷密度大，供电方式复杂，可靠性要求高，电能质量要求严格，还要求考虑更高的灵活性，以适应供电负荷不断增加和供电网络升级的需要。针对这种情况，将综合自动化技术融入到工厂供电系统中已成为一种必然趋势和发展方向。 “SYGDX-02工厂供电综合自动化实训系统”正是依据高职高专《工厂电器与供电》、《电气设备及运行维护》、《供配电技术》、《供用电网络继电保护》、《配电系统自动化》和《配电网自动化技术》等课程的实训教学要求，结合工厂供电系统的实际应用和发展而设计的综合型实训系统。 特 点 全面性：清楚地反映典型工厂供电系统的一次和二次部分，综合采用多种工厂供电实际应用的电气设备。能够实现工厂供电系统的受电、输送、分配、控制、保护等实践技能训练要求； 先进性：综合微机继电保护、电量计量、PLC和工控组态等微机职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验平台； 实用性：系统结构清晰，运行灵活，操作可靠。 技术性能 输入电源：三相四线 AC380V±10% 50±2%Hz； 整机容量：≤3kVA； 实训台采用铁质亚光密纹喷塑，铝质面板； 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。 控制柜包括：微机线路保护装置（1只）；微机电动机保护装置（1只）；微机变压器保护装置（1只）；无功补偿装置（1只）；微机备自投装置（1只）。 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）。 上位机得监控软件，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：1、对供配电一次系统进行组态，实时显示主接线的变化；2、实时采集、显示、存储各类电量参数；3、对采集的各种电量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；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、根据采集的母线电量实现对电压、无功的自动调整。 PLC采用西门子PLC主机。 实训项目 工厂供电电气接线图的认知 工厂供电一次电气接线模拟图的认知 工厂供电二次控制回路接线及信号回路实训 电压和电流互感器的接线方法 工厂供电倒闸操作 工厂自动装置实训 备用电源自动投入装置参数整定操作 备用电源自动投入 无功补偿装置参数整定操作 无功自动补偿功能 备投投入条件测试 进线备投（明备用）及自适应 母联备投（暗备用）及自适应 无功补偿装置认知 手动/自动功率因数补偿 线路无功控制 VQC电压无功控制 工厂高压线路的微机继电保护 模拟系统短路 微机线路保护装置参数整定操作 无时限电流速断保护 带时限电流速断保护 定时限过电流保护 ★方向过电流保护 过电流三相一次重合闸保护 反时限过电流保护 电流电压连锁保护 零序电流保护 零序电压保护 高压电动机的继电保护 变频器参数整定操作 变频器的开环调速实训 三相异步电动机的启动方式 微机电动机保护装置参数整定操作 高压电动机的速断保护 高压电动机躲过启动电流速断保护 ★高压电动机的负序过电流保护 高压电动机堵转保护 高压电动机的反时限过流保护 高压电动机过电压保护 高压电动机欠电压保护 高压电动机零序过电流保护 变压器微机继电保护 变压器过流保护 变压器反时限过流保护 变压器过负荷保护 变压器零序过流保护 变压器零序电压保护 变压器低电压保护 变压器瓦斯、超温等非电量保护 整体监控及综合自动化 SCADA监控 线路故障定位、报警及切除 电能曲线分析及报表 配置清单 序号 设备名称 型号 单位 数量 备注 1 带灯按钮 直径16，长方形头 24V红 个 13   2 带灯按钮 直径16，长方形头 24V绿 个 13   3 按钮开关 直径16，圆头 红 点动 个 1   4 按钮开关 直径16，圆头 绿 点动 个 1 　 5 指示灯 直径16，圆头 红，24V 个 2 　 6 指示灯 直径16，圆头 黄，220V 个 1 　 7 指示灯 直径16，圆头 绿，220V 个 6 　 8 指示灯 直径16，圆头 红，220V 个 1 　 9 按钮开关 直径22，带自锁、红 个 4 　 10 漏电开关 DZ47LE32 16A 3P+N 个 1 　 11 空气开关 2P 个 1 　 12 保险座 5×20 含6A保险 个 4 　 13 组合开关 LW8-10 2档 0/1  3节 个 8 　 14 旋钮开关 直径16，黑色，带自锁 个 4 　 15 旋钮开关 直径22，带自锁、带灯24V，红 个 14   16 中间继电器 透明14脚，带灯，24V 个 100   17 交流接触器 CJX2-0910  220V 个 13   18 电压表 6L2 450V 个 1   19 电流表 6L2 10A 个 3   20 频率表 6L2  100V 5A 个 1   21 功率因数表 6L2  100V 5A 个 1   22 有功功率表 6L2  100V 5A 个 1   23 无功功率表 6L2  100V 5A 个 1   24 电压表 6L2 量程40KV 100V对应35KV 个 2   25 电压表 6L2 量程12KV 100V对应10KV 个 2   26 电压表 6L2 量程12KV 220V对应10KV 个 1   27 三相有功电能表 DT862 3×57.7/100V 3×1.5(6A)A 个 1   28 三相无功电能表 DX863  3×100V 3×1.5(6A)A 个 1   29 电子式三相电能表 DTS196 3×57.7/100V 3×1.5(6A)A 个 1   30 多功能智能仪表 100V 5A 开孔尺寸88×88 个 1 　 31 电秒表 417B   开孔尺寸90×45 个 1 　 32 万能转换开关 LW8-10 4档 0/UAB/UBC/UAC 个 5 　 33 电流互感器 一次穿心5:5 个 57 　 34 珐琅管电阻 50欧姆300W 个 20 　 35 触摸屏 7吋昆仑通态 个 1 含下载线、PLC通讯线 36 无功功率补偿仪 4路 个 1 　 37 PLC   套 1 含编程电缆 38 PLC扩展模块   台 1 　 39 三相调压器 3KW 个 1 　 40 三相干式变压器 3KW 个 1 　 41 变频器 D720 0.4KW 　 1 　 42 励磁电源 0-30V 套 1   43 三相异步电机 　 台 1   44 三相同步发电机 　 台 1   45 直流开关电源 DC220V  2A 个 1 　 46 微机保护 备自投、线路、电动机、变压器微机保护 台 各1 　 47 接线柱 安全性 个 若干 　 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   

改造设备介绍：江苏新瑞机械有限公司有一台由天津某厂购进的德国 WADRICH COBURA 数控导轨磨，因长期闲置不用，电气元件老化，配件停产，决定进行电气的改造和机床的修 复。 改造方案：1、采用德国西门子 SINUMERIK 840D 数控系统，替换原机床的 810 数控系统；2、 使用 OP010 机床操作面板；10.4”彩色液晶显示器；PCU50 人机单元；NCU572.5 数控单元。 实现机床立磨头（S1）、万能磨头（S2）、X、Y、Z、A、U、V、U1 轴及横梁（W1、W2）轴的 控制要求； 3、采用西门子 611D 驱动系统和 1FT6 交流司服电机替换原来的驱动系统和电机； 4、恢复原 X 轴的曲线磨功能。X 轴为绝对值旋转编码器反馈，液压驱动系统。

成果与项目的背景及主要用途： 工业燃煤锅炉型式各异，主要是正传链条炉排锅炉，占总数的 70%以上，它们的热效率普遍较低，平均只有 67%，比发达国家低 15～20 个百分点。其主要原因是排烟热损失和不完全燃烧热损失过大。天津大学技术团队设计发明了链条燃煤锅炉分层给煤装置和新型排烟热回收装置。通过链条燃煤锅炉分层给煤装置，可以使燃煤按照颗粒大小分层落在链条炉排上，使其充分燃烧。新型排烟热回收装置的技术原理与传统装置不同，由少量燃气作为驱动热源，用低温排烟余热作为辅助热源，排烟温度不受回水温度的限制。新技术装置可以用于各行业大型锅炉节能改造，提高锅炉燃烧效率，降低能源消耗。 技术原理： 链条燃煤锅炉分层给煤装置可以使燃煤按照颗粒大小分层落在链条炉排上，大颗粒在最下面、中颗粒在中间，小颗粒在最上面。新型排烟热回收装置由少量燃气作为驱动热源，用低温排烟余热作为辅助热源，排烟温度不受回水温度的限制。因此，可以将排烟温度降低到 40℃以下，而在该温度区域内，烟气中的大部分水蒸汽都会凝结成液体水，释放出汽化潜热，并为排烟热回收装置所回收和利用，因此，将大大提高锅炉的热效率。其原理图如下： 应用前景分析及效益预测： 天津某热源厂有 29MW 的燃气锅炉 2 台，供热总面积为 130 万 m2。根据实测，每台锅炉的燃气消耗量 2330m3 /h，排烟温度为 138℃（有节能器），实际运行热效率只有 82%。如果能够将新型排烟热回收装置用于这 2 台锅炉上，按照锅炉热效率提高10%，燃料消耗降低 10.86%计算，每小时可以节约天然气 506 m3，每个采暖季可以节约天然气约 182 万 m3，折标准煤 2210 吨。目前天津市天然气市场价为 3.25 元/m3，据此计算，每年可以节约燃气费用591 万元左右。初投资约为 800 万元，在 2 个采暖期内就可以全部收回。此外，每年还可以减少 CO2 排放 3567 吨。经济效益、环境效益和社会效益都十分显著。 应用领域：燃煤锅炉提供能源生产行业 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 根据企业实际状况与需求商谈决定。 合作方式及条件：技术合作。 

航天科恩实验室设计、装修、安装、施工一站式服务，本着“安全、环保、智能、实用、耐久、美观、经济、”的施工理念，我们在设计过程中始终坚持“以人为本”，实验室装修中，美观实用的家具，是高标准实验室装修成功的前提。面对不同客户、不同实验室，把顾客的信息准确传递到设计部门，设计部门进行合理设计，装修竣工给客户一个“经济舒适、实用耐用、安全智能”的全新实验室。 安全：在进行实验作业时，必须确保安全性，尤其是在进行化学试验时，必须有效地排出有毒有害、有味的废气，以保障实验人员的身心健康。 高效：提高实验效率，才能加快实验进程，必须根据不同的实验课题，以及其工艺性配置适的实验设备。 舒适：明快亲切的色彩：符合人体工程学的外形尺寸;方便、实用的功能以及符合环保要求的选材，从而确保科研人员的舒适工作。

 本项目面向配电变压器，集就地自动监测、记录分析、远程数据采集和就地无功补偿等功能于一身，对10KV配电变压器实施有效的在线监测、远程通讯及离线分析。     利用GSM无线电话网络将各项数据传回供电局抄表工作站，并以数据库的形式融入供电局MIS系统，实现数据共享，为相应的专业部门提供可靠有价值的数据。为实现办公自动化，提高工作质量和效率奠定基础，真正实现减人增效。     本项目采用先进的GSM无线电话网络作为通信信道，同时利用程控电话线路作为补充；特点是信道可靠、易于施工、维护方便，成本则与专线、载波等方式持平，而且预算更容易得到控制。    

针对分布式风光发电在配电网中的高比例接入态势，源荷存在时空不匹配特性，导致功率倒送和节点过电压等问题，面向电网网架相对薄弱地区，开展考虑风光发电不确定性的储能的选址定容研究，实现不同运行方式下储能的优化配置；提出基于有功/无功电压控制分区的新型配电系统电压控制策略，实现配电网电压的分散式与集中式协同控制，满足高渗透率风光并网场景下的电能质量要求。

系统非接触式实现变电站及所有设备的异常监测，包括全景视频、温度和局部放电。对GIS、变压器、电抗器、开关、电缆、CT、PT等一次设备各部件温度及各类绝缘缺陷，违规作业、异物入侵等实施直接监测或计算外推，并实时智能预警。系统由多物理量值守机器人、智能云APP和大数据后台组成，值守机器人集成局部放电、红外测温、视频图像及声音诊断等传感器，并具备初步的人工智能算法和设备异常诊断能力，后台包括设备管理和大数据评估功能模块，APP接收智能终端和后台信息，主要显示诊断结果、数据内容，并实现人机交互。通信方式有无线、有线两种。 局放传感模块、红外传感模块、视频模块、气体传感模块、声音模块、油色谱等不同功能模块可根据实际情况合理增减搭配使用。产品的集成度高，远距离非接触采集信息，高智能、高可靠、低成本。近5年来，使用该技术发现了48起变电站内潜在故障隐患，避免了多起停电事故。 本项目经过十余年的研发与产学研合作，对应了目前泛在电力物联网的总体思路和要求，具有多个电网公司的应用案例，取得了一系列国际上具有独创性的成果。 适用范围广  能在高温、低温、高湿等环境条件下可靠运行，防水防尘。 多物理量协同  集成局放、红外、视频、声音等传感器，同时监测变压器、敞开式开关、电抗器等变电站内一次设备的局放信号、红外热像、视频信息，实现多传感器的高效结合及协调诊断。 使用方便  配备智能云APP，实时接收现场值守机器人采集的数据，实现人机交互，能够早期发现缺陷，判断缺陷位置，提高现场人员的工作效率。 智能化程度高  监测的数据可以通过无线网络或有线数据同步传输，嵌入人工智能算法，提高了监测数据及时率、准确率及有效性。 安装方便  值守机器人体积小，重量轻，一键式安装。有线通信与无线通信系统自动切换，内部参数可以通过手机设置。 性价比高  采用低成本、高可靠技术路线，通过人工智能算法降低硬件的复杂性。 目前该系统已获得14项国内发明专利授权、3项PCT专利授权、8项实用新型专利、软件著作权登记3项。高电压技术、电力设备智能监测领域权威期刊上发表论文30篇。应用在国家电网、中国石化30多个变电站，有三百多套挂网运行。 不同场景的实物及应用照片，或原理图解 图1 长距离多参数智能传感器（视频、红外、局放、声音+人工智能边缘计算） 图2 短距离多参数智能传感器（视频、红外、局放、声音+人工智能边缘计算） 图3 用户报告 图4 变电站安装监测 图5 大数据后台应用

项目成果/简介:系统非接触式实现变电站及所有设备的异常监测，包括全景视频、温度和局部放电。对GIS、变压器、电抗器、开关、电缆、CT、PT等一次设备各部件温度及各类绝缘缺陷，违规作业、异物入侵等实施直接监测或计算外推，并实时智能预警。系统由多物理量值守机器人、智能云APP和大数据后台组成，值守机器人集成局部放电、红外测温、视频图像及声音诊断等传感器，并具备初步的人工智能算法和设备异常诊断能力，后台包括设备管理和大数据评估功能模块，APP接收智能终端和后台信息，主要显示诊断结果、数据内容，并实现人机交互。通信方式有无线、有线两种。局放传感模块、红外传感模块、视频模块、气体传感模块、声音模块、油色谱等不同功能模块可根据实际情况合理增减搭配使用。产品的集成度高，远距离非接触采集信息，高智能、高可靠、低成本。近5年来，使用该技术发现了48起变电站内潜在故障隐患，避免了多起停电事故。本项目经过十余年的研发与产学研合作，对应了目前泛在电力物联网的总体思路和要求，具有多个电网公司的应用案例，取得了一系列国际上具有独创性的成果。适用范围广 能在高温、低温、高湿等环境条件下可靠运行，防水防尘。多物理量协同 集成局放、红外、视频、声音等传感器，同时监测变压器、敞开式开关、电抗器等变电站内一次设备的局放信号、红外热像、视频信息，实现多传感器的高效结合及协调诊断。使用方便 配备智能云APP，实时接收现场值守机器人采集的数据，实现人机交互，能够早期发现缺陷，判断缺陷位置，提高现场人员的工作效率。智能化程度高 监测的数据可以通过无线网络或有线数据同步传输，嵌入人工智能算法，提高了监测数据及时率、准确率及有效性。安装方便 值守机器人体积小，重量轻，一键式安装。有线通信与无线通信系统自动切换，内部参数可以通过手机设置。性价比高 采用低成本、高可靠技术路线，通过人工智能算法降低硬件的复杂性。目前该系统已获得14项国内发明专利授权、3项PCT专利授权、8项实用新型专利、软件著作权登记3项。高电压技术、电力设备智能监测领域权威期刊上发表论文30篇。应用在国家电网、中国石化30多个变电站，有三百多套挂网运行。不同场景的实物及应用照片，或原理图解图1 长距离多参数智能传感器（视频、红外、局放、声音+人工智能边缘计算）图2 短距离多参数智能传感器（视频、红外、局放、声音+人工智能边缘计算）图3 用户报告图4 变电站安装监测图5 大数据后台应用知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家自然科学基金、上海市创新专项等