YKQYS牵引变电所运行与维护实训平台

牵引变电所运行与维护实训平台是一套集牵引变电所电气设备试验和电铁保护故障处理于一体的综合实验系统,系统能正确地反映牵引变电所各设备的试验现象,也可以用于本科教学的课程设计和毕业设计。
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牵引变电所运行与维护实训平台包括以下核心构成部分:中央信号回路、控制回路仿真模块、多功能电铁保护装置牵引变压器试验装置、电抗器及消弧线圈试验装置、互感器试验装置、27.5kV真空断路器试验装置、SF6断路器试验模块装置、隔离开关、负荷开关、熔断器试验装置、并联电容器试验装置、套管及绝缘子试验装置、避雷器及接地装置试验装置、电铁保护开源式开发资源包、开源式电铁保护装置。

1) 中央信号回路模拟装置

中央信号回路使变电站信号集中的地方,当变电站所有电气设备或电力系统发生异常情况时,都是由它及时、准确地发出指令合信号,运行值班人员根据信号的性质进行正确的分析、判断和处理,以保证供电的正常运行。

中央信号分事故信号和预告信号两部分,事故信号指的时电力系统已酿成事故后发出的信号,让值班员尽快地、正确地限制事故地发展。预告信号是指电力系统或个别电气设备已有异常情况,提醒值班员必须立刻采取有效地措施给以处理。

信号回路用于监视和湿示电气设备的工作状态,为运行人员提供操作。调节和处理故障所需的各类信息。当运行设备发生事故时,信号回路应给出灯光及音响信号提示。

中央信号可分为事故信号和预告信号两种,以音响的方式发出,事故音响信号使用蜂呜器(电笛),预告音响信号使用警铃(电铃)。事故音响信号在断路器事故跳闸时,发出较强的音响信号告知运行人员。预告音响信号在运行设备发生异常情况(如控制网路断线)时,瞬时或延时发出音响信号,并通过光字牌显示异常情况的内容。

装设牵引变电所中央信号模拟模块,将中央信号回路原理图印制于面板,并将各回路关键点设置为灵活接线,可实现事故音响信号回路故障、预告音响信号回路故障、事故音响信号回路故障的模拟。

2) 控制回路模拟装置

牵引变电所中控制回路的要求:

(1)能进行正常的人工分、合闸和故障时的自动分闸。分、合闸操作执行完毕后,应能自动解除命令脉冲,断歼分、合闸回路,以免分、合闸线圈长期受电而烧损。

(2)能指示断路器的分闸、合闸位置状态,自动分、合闸时应有明显的信号显示。

(3)能监视控制电源及下次操作电路的完整性。

(4)如果断路器的操作机构中没有防止跳跃的机械闭锁装置。则控制回路中应设置防止跳跃的电气的闭锁装置:

(5)对于采用气动、弹簧、液压操作机构的断路器,其控制回路中应设相应的气压、弹簧压力、液压闭锁装置。

按照断路器、隔离开关原理及控制回路分解布置虚拟断路器合虚拟隔离开关。模拟对断路器、隔离开关进行控制,完成分合闸操作。由指令单元、闭锁单元、连锁单元、中间传送放大单元、执行单元组成。指令单元一般包括控制开关、转换开关、按钮、保护出口继电器和自动装置等,其作用是发出断路器、隔离开关分、合闸命令。闭锁单元一般由闭锁继电器接点、断路器的辅助接点构成,其作用是当开关电器及其操动机构存在故障时,闭锁(切断)分合闸回路,防止事故的发生或事故范围扩大。当断路器与隔离开关实行联动操作时,通过联锁单元,能有效地保证断路器与隔离开关操怍顺序上的正确性。中间传送、放大单元由继电器、接触器组成,其作用是将指令单元发出的命令脉冲放大,并按一定程序送给执行单元。执行单元即断路器、隔离开关的操动机构,其作用是按命令驱动断路器分闸和合闸。

可模拟以下控制回路故障:

电源回路故障

储能回路故障

储能指示故障

分合闸控制回路故障

分合闸指示回路故障

远程控制回路故障

断路器位置回路故障

信号灯故障

通讯线路故障

断路器故障

跳闸回路故障

分闸回路故障

3) 牵引变压器试验模块

牵引变压器简易结构示意图印制于面板,各组成及大地均设置接线端。接线端至少包括变压器分接头、变压器三相接线、绕组连同套管、绝缘油、铁芯、紧固件、大地等。

对应直流电阻、绝缘电阻、耐压、介质参数、变形度通过旋钮自行调节,以便模拟不同误差或故障下的试验测量值。

牵引变压器试验模拟装置:根据试验选项自动切换测量单位及试验方式,模拟实现直流电阻测试仪、回路电阻测试仪、直流高压发生器、变比组别测试仪、接地电阻测试仪、油耐压测试仪、介损测试仪等仪器,可配合试验模块模拟完成绝缘油试验、测量绕组连同套管的直流电阻、检查分接头的电压比、测量与铁芯绝缘各紧固件及铁芯的绝缘电阻、测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数、测量绕组连同套管的介质损耗角、测量绕组连同套管的直流泄露电流、变压器绕组变形试验、绕组连同套管的交流耐压试验。

4) 电抗器及消弧线圈试验模块

电抗器及消弧线圈简易结构示意图印制于面板,各组成及大地均设置接线端。接线端至少包括连同套管、绝缘油、电抗接头、铁芯、紧固件等。

对应绕组连同套管直流电阻、绝缘电阻、耐压、介质参数、电感量等通过旋钮自行调节,以便模拟不同误差或故障下的试验测量值。

电抗器及消弧线圈试验模拟装置:根据试验选项自动切换测量单位及试验方式,模拟实现直流电阻测试仪、直流高压发生器、接地电阻测试仪、油耐压测试仪、介损测试仪等仪器,可配合试验模块模拟完成测量绕组连同套管的直流电阻、测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数、测量绕组连同套管的介质损耗角、测量绕组连同套管的直流泄露电流、绕组连同套管的交流耐压试验、绝缘油试验、电感量的测量、测量与铁芯绝缘各紧固件及铁芯的绝缘电阻。

5) 互感器试验模块

电流互感器及电压互感器简易结构示意图印制于面板,各组成及大地均设置接线端。接线端至少包括互感器一次接线端、互感器二次接线端、铁芯、紧固件等。

对应绕组绝缘电阻、铁芯螺旋绝缘电阻、局部耐压、介质参数、励磁特性等通过旋钮自行调节,以便模拟不同误差或故障下的试验测量值。

电流互感器及电压互感器试验模拟装置:根据试验选项自动切换测量单位及试验方式,模拟实现直流电阻测试仪、回路电阻测试仪、直流高压发生器、变比组别测试仪、接地电阻测试仪、介损测试仪等仪器,可配合试验模块模拟完成测量绕组的绝缘电阻、测量35KV及以上电压等电压互感器介质损耗角、局部放电测量、测量绕组的直流电阻、检查接线组别与极性、误差测量、测量电流互感器的励磁特性曲线、测量电磁试电压互感器的励磁特性、测量铁芯夹紧螺栓的绝缘电阻、交流耐压试验、绝缘油的试验。

6) 27.5kV真空断路器试验模块

27.5kV真空断路器简易结构示意图印制于面板,各组成及大地均设置接线端。接线端至少包括合闸线圈、分闸线圈、壳体、操作机构、每相接头、导电回路、紧固件等。

对应绝缘电阻、导电回路的电阻、线圈直流电阻、介质参数等通过旋钮自行调节,以便模拟不同误差或故障下的试验测量值。

27.5kV真空断路器试验模拟装置:根据试验选项自动切换测量单位及试验方式,模拟实现直流电阻测试仪、回路电阻测试仪、直流高压发生器、变比组别测试仪、开关动特性测试仪、接地电阻测试仪、油耐压测试仪、介损测试仪等仪器,可配合试验模块模拟完成测量绝缘电阻、测量每相导电回路的电阻、交流耐压试验、测量断路器主触头分合闸时间,测量分合闸同期性,测量合闸时触头的弹跳时间、测量分合闸线圈及合闸接触器线圈直流电阻、断路器操作机构试验。

7) SF6断路器试验模块

SF6断路器简易结构示意图印制于面板,各组成及大地均设置接线端。接线端至少包括合闸线圈、分闸线圈、壳体、操作机构、每相接头、导电回路、紧固件等。

对应绝缘电阻、导电回路的电阻、线圈直流电阻、耐压、密封性、气体含水量、介质参数等通过旋钮自行调节,以便模拟不同误差或故障下的试验测量值。

SF6断路器试验模拟装置:根据试验选项自动切换测量单位及试验方式,模拟实现直流电阻测试仪、回路电阻测试仪、直流高压发生器、变比组别测试仪、开关动特性测试仪、接地电阻测试仪、油耐压测试仪、介损测试仪等仪器,可配合试验模块模拟完成测量绝缘电阻、测量每相导电回路的电阻、交流耐压试验、测量断路器分合闸时间、测量断路器分合闸速度、测量分合闸同期性、测量断路器合闸电阻的投入时间及直流电阻、测量断路器分合闸线圈绝缘电阻和直流电阻、断路器操作机构的试验、测量断路器(SF6)气体的含水量、密封性试验。

8) 隔离开关、负荷开关、熔断器试验模块

隔离开关、负荷开关、熔断器简易结构示意图印制于面板,各组成及大地均设置接线端。接线端至少包括壳体、操作机构、每相接头、导电回路等。

对应绝缘电阻、导电回路的电阻、耐压、介质参数等通过旋钮自行调节,以便模拟不同误差或故障下的试验测量值。

隔离开关、负荷开关、熔断器试验模拟装置:根据试验选项自动切换测量单位及试验方式,模拟实现直流电阻测试仪、回路电阻测试仪、直流高压发生器、变比组别测试仪、开关动特性测试仪、接地电阻测试仪、油耐压测试仪、介损测试仪等仪器,可配合试验模块模拟完成测量绝缘电阻、测量高压限流熔丝管的直流电阻、测量负荷开关导电回路的电阻、交流耐压试验。

9) 并联电容器试验模块

并联电容器简易结构示意图印制于面板,各组成及大地均设置接线端。接线端至少包括壳体、大地、电容接头等。

对应绝缘电阻、电容容量、耐压、介质参数等通过旋钮自行调节,以便模拟不同误差或故障下的试验测量值。

并联电容器试验模拟装置:根据试验选项自动切换测量单位及试验方式,模拟实现直流电阻测试仪、法拉表、接地电阻测试仪、油耐压测试仪、介损测试仪等仪器,可配合试验模块模拟完成测量绝缘电阻、测量耦合电容器介质损耗角、测量电容容量、交流耐压试验。

10) 套管及绝缘子试验模块

套管及绝缘子简易结构示意图印制于面板,各组成及大地均设置接线端。接线端至少包括壳体、大地、接头等。

对应绝缘电阻、耐压、介质参数等通过旋钮自行调节,以便模拟不同误差或故障下的试验测量值。

套管及绝缘子试验模拟装置:根据试验选项自动切换测量单位及试验方式,可配合试验模块模拟完成测量套管绝缘电阻、套管交流耐压试验、测量绝缘子绝缘电阻、绝缘子交流耐压试验。

11)避雷器及接地装置试验模块

避雷器及接地装置简易结构示意图印制于面板,各组成及大地均设置接线端。接线端至少包括避雷器、壳体、基座、大地、接头等。

对应绝缘电阻、介质参数等通过旋钮自行调节,以便模拟不同误差或故障下的试验测量值。

套管及绝缘子试验模拟装置:根据试验选项自动切换测量单位及试验方式,可配合试验模块模拟完成测量避雷器及基座绝缘电阻、测量避雷器直流参考电压和0.75倍直流参考电压下的泄露电流、检查放电计数器动作情况及监视电流表指示、接地阻抗测量。

12)   开源式电铁保护装置

★开源式电铁保护装置具有一键清除定值及压板功能和恢复出厂设置功能。点击一键清除定值及压板按键,对应装置所有已设置的定值及压板全部清零,装置基础参数保持。投标文件中提供制造厂商出具的技术参数确认函(加盖原厂鲜章),承诺开源式电铁保护装置具有一键清除定值及压板功能和恢复出厂设置功能。

通过一次接线系统或牵引变电所信号源仿真装置中各线路、负载、故障位置、故障类型等的不同设置,反应出的不同电流、电压等潮流情况下,对应的保护现象。

保护装置整定值可自行修改,可用于教学过程中实现不同系统参数、元件参数下的保护定值计算、设置和验证。

包括电铁馈线保护装置、电铁变压器差动保护装置、电铁变压器保护装置等多种电铁保护测控功能可以通过菜单选择,设置成相应功能的装置。

机箱结构尺寸:210mm×250mm×178mm(4U机箱)。

正常工作温度:0~40˚

贮存及运输:   -25~70˚

直流电源:交流电压输入:220V,允许偏差:+7%,-10%

           直流输出:5V/3A;+12V/0.5A;-12V/0.5A;24V/0.5A

频率:50Hz

过载能力:电流回路:2倍额定电流,连续工作

                    10倍额定电流,允许10S

                    40倍额定电流,允许1S

           电压回路:1.5倍额定电压,连续工作

功耗:交流电流:<1VA/相(In=3A)

                <0.5VA/相(In=0.5A)

       交流电压:<0.5VA/相

       直流:正常时<35W

            跳闸时<50W

    装置可掉电保存最新40次报警记录。

    装置带有2RS485总线通信口和1个以太网通信口,便于实现双网通信。

    遥信:控制回路断线、开关位置(包括断路器、手车、刀闸位置)、保护动作(事故及预告信号)、接地刀闸等。

    遥控:控制断路器开关跳合。

采用7寸多彩触摸屏,显示直观生动,采用触控弹窗的方式,配备电阻触摸笔,信息输入方便,装置配置具有隔离的RS485通讯总线接口和LAN接口,向用户提供开放的通讯协议,与计算机联网通信,可将以上测量参数上传计算机显示,及下载装置的各种参数。

★开放装置源代码及硬件原理图,可通过编程软件学生可以参与编程。在学生掌握了ARM单片机的工作原理及编程方法的基础上,可以自主参与微机保护的编程。微机保护装置由显示模块、控制模块、采集模块、逻辑模块等组成,开放标准显示界面,显示参数完全标准通讯协议,学生只需对对应ID传输所需显示的值即可,可以实现简单的显示程序;针对数据采集、保护原理、保护逻辑等提供通道参数,出口控制参数,利用微机保护装置给出的编程接口和协议,学生可自主设计替代一部分源程序或全部源程序。投标文件中提供制造厂商出具的源代码及硬件图纸开放承诺书(加盖原厂鲜章)和不少于5张的源代码截图及硬件原理图截图(加盖原厂鲜章)。

电铁馈线保护功能:

1)四段距离保护

2)电流速断保护

3)过电流保护

4)过负荷保护

5)三段高阻接地保护

6)一次自动重合闸

电铁变压器差动保护功能:

1)电流比率差动保护

2)电流差动速断保护

3)其他功能

电铁变压器保护功能:

1)高压侧低压启动过电流保护

2)低压侧低压启动过电流保护

3)过负荷保护(I段、II段)

4)零序过电流保护

5)失压保护

6)其他功能

并联电容器补偿保护功能:

1)电流速断保护

2)过电流保护

3)谐波过电流保护

4)电压保护

13)电铁保护开源式开发资源包

开放电铁保护装置编程接口。

★开放各保护装置源代码,可通过编程软件学生可以参与编程。在学生掌握了ARM单片机的工作原理及编程方法的基础上,可以自主参与微机保护的编程。微机保护装置由显示模块、控制模块、采集模块、逻辑模块等组成,开放标准显示界面,显示参数完全标准通讯协议,学生只需对对应ID传输所需显示的值即可,可以实现简单的显示程序;针对数据采集、保护原理、保护逻辑等提供通道参数,出口控制参数,利用微机保护装置给出的编程接口和协议,学生可自主设计替代一部分源程序或全部源程序。

投标文件中提供制造厂商出具的源代码开放承诺书(加盖原厂鲜章)和不少于5张的源代码截图截图(加盖原厂鲜章)。

★开放各保护装置硬件原理图及PCB图。投标文件中提供制造厂商出具的硬件图纸开放承诺书(加盖原厂鲜章)和不少于5张硬件原理图截图(加盖原厂鲜章)。

开放各装置通信协议,用于上位机软件的开发和设计,可通过执行设计上位机软件采集和控制牵引变电所创新实训系统各参数。

2、牵引变电所信号源仿真装置

★馈线故障模拟模型的线路参数、线路长度、负荷大小、输入电压等参数均可自由调整,调整后对应的二次电流、二次电压信号输出能跟调整的参数对应的调整输出值。

★变压器故障模拟模型的变压器档位、变压器容量、负荷大小、输入电压、接地电阻等参数均可自由调整,调整后对应的二次电流、二次电压信号输出能跟调整的参数对应的调整输出值。

★电容故障模拟模型的电容值、输入电压、电抗值等参数均可自由调整,调整后对应的二次电流、二次电压信号输出能跟调整的参数对应的调整输出值。

故障模拟的故障位置、故障类型、故障距离均可自由调整,调整后对应的二次电流、二次电压信号输出能跟调整的参数对应的调整输出值。

可通过故障仿真信号源模拟输出各种状态的二次电流、二次电压信号,内置多种测试模块以及多个线路模型,7寸触摸屏,可通过触摸屏修改模型参数,改变系统运行状态来计算并输出不同运行状态下的电流电压信号。

通过信号源仿真装置中各线路、负载、故障位置、故障类型等的不同设置,反应出的不同电流、电压等潮流情况下,对应的保护现象。

保护装置整定值可自行修改,可用于教学过程中实现不同系统参数、元件参数下的保护定值计算、设置和验证。

参数:

电压输出:四相,;响应速度:<200us;输出电压精度:≤0.5%。

★电流输出:输出范围:六相;响应速度:<200us   ;相位:各输出通道相位均独立可调,调节范围0-360°,调节精度0.1°。

开入量:12路。

继电器输出:8路

★为保证投标货物质量,功能参数符合招标货物的要求,投标文件中提供二次开发测试信号源省级以上第三方具有相关资质机构出具的检测报告。检测报告中需体现以上各参数,否则视为负偏离。

★3) 仿真故障类型要求:

负荷调节要求0%-99%连续可调,各类型故障要求可1%-99%连续可调,且保证其线性度。

故障模拟的故障位置、故障类型、故障距离均可自由调整,调整后对应的二次电流、二次电压信号输出能跟调整的参数对应的调整输出值。

模拟馈线故障要求:

同时满足α相、β相故障仿真。

不同距离短路故障

高阻接地故障

电流增量

三段式过流保护

过负荷功能

失压

过压

二次谐波

重合闸

模拟牵引变故障要求:

同时满足1#变压器和2#变压器两台变压器故障仿真

变压器内部故障(故障类型和故障点可任意调整)

变压器外部故障(故障类型和故障点可任意调整)

过负荷功能

二次谐波

重合闸

电流互感器二次回路故障

模拟并补电容故障要求:

与QF之间连线短路

故障电容器切除后的过电压

单相接地

内部故障与引出线短路

过电压

母线失压

过负荷

★为满足教学需求,投标现场需提供能体现制造厂商logo的演示视频,演示内容至少包含馈线故障模拟、主变故障模拟、并补电容故障模拟等。

(四)、实验项目

1、开源式电铁保护综合实验

2、故障模拟仿真实验

3、开放式微机保护二次开发设计

4、故障处理实验

5、牵引变电所电气设备试验

牵引变压器试验:

电抗器及消弧线圈试验:

互感器试验:

27.5kV真空断路器试验:

SF6断路器试验:

隔离开关、负荷开关、熔断器试验:

并联电容器试验:

套管及绝缘子试验:

避雷器试验:




编号
42