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https://www.shjcedu.com  上海計呈教學設備13636618907                                                                                    GCDX-02B工廠供電綜合自動化實訓系統                                       概 述 現代化工廠（特別是大型企業）供電負荷密度大，供電方式復雜，可靠性要求高，電能質量要求嚴格，還要求考慮更高的靈活性，以適應供電負荷不斷增加和供電網絡升級的需要。針對這種情況，將綜合自動化技術融入到工廠供電系統中已成為一種必然趨勢和發展方向。 “SYGDX-02工廠供電綜合自動化實訓系統”正是依據高職高專《工廠電器與供電》、《電氣設備及運行維護》、《供配電技術》、《供用電網絡繼電保護》、《配電系統自動化》和《配電網自動化技術》等課程的實訓教學要求，結合工廠供電系統的實際應用和發展而設計的綜合型實訓系統。 特 點 全面性：清楚地反映典型工廠供電系統的一次和二次部分，綜合采用多種工廠供電實際應用的電氣設備。能夠實現工廠供電系統的受電、輸送、分配、控制、保護等實踐技能訓練要求； 先進性：綜合微機繼電保護、電量計量、PLC和工控組態等微機職能檢測控制的相關技術，采用分層分布式控制方式，組建成集控制、保護、測量和信號為一體的綜合自動化實驗平臺； 實用性：系統結構清晰，運行靈活，操作可靠。 技術性能 輸入電源：三相四線 AC380V±10% 50±2%Hz； 整機容量：≤3kVA； 實訓臺采用鐵質亞光密紋噴塑，鋁質面板； RS-485和以太網兩種通訊接口；標準MODBUS通訊協議； 微機保護裝置測量元件精度：刻度誤差：不大于1%；測量電流：0.2級；母線電壓：0.2級；輸出精度：0.2級；頻率：0.01Hz；P、Q、COSΦ；0.5級；通訊分辨率：不大于1ms。 實訓系統由供配電系統主接線模擬屏、計量柜、控制柜、監控軟件等四部分構成。 實訓系統能模擬中型工廠的供配電系統，采用控制屏結構，一次主接線印于鋁面板上。由35 kV，10kV，兩個不同的電壓等級構成 ，整個系統有兩路35kV進線，其中一路正常供電，另一路作為備用，通過備自投自動切換;35kV母線出線有兩路分支，一路送其他分廠，一路經總降變降壓為10kV母線的進線電源1供本地使用；為了保證供電可靠性，另加一路電源作為10kV母線的進線電源2。進線電源1和進線電源2互為暗備用，分別給10kVⅠ段母線和10kVⅡ段母線供電，兩者也可通過備自投自動切換。為了保證一次線路供電的可靠性，配置了微機備自投，微機線路和微機變壓器保護；為了保證高壓電動機的穩定運行，配置了高壓電動機保護；為了提高用電質量，配置了無功補償裝置；為了實現自動化控制，配置了PC機和PLC控制器，實現了整個系統的“四遙”功能。 計量柜包括：三只指針式交流電壓表（精度1.0級，量程：0～500V）；三只指針式交流電流表（精度1.0級，量程：0～5A）；指針式三相有功功率表和三相無功功率表各一只；電子式有功無功組合電能表（1只）：測量電流：0.2級；母線電壓：0.2級；輸出精度：0.2級；頻率：0.01HZ；P、Q、COSΦ；0.5級；通訊分辨率：不大于1ms；三相智能采集模塊（1只）：測量精度：電流、電壓0.2％，其他電量0.5％；帶RS-485通信接口；數字式電秒表（1只）：測量范圍0.0001S-9999.9S，測量誤差≤±5×10-5×量程±1個尾數字，有連續和觸動兩種功能。適應空觸點或5V-250V正極性電信號。連續性手動復零，觸動性即可手動復零，也可隨測量信號自動復零。 控制柜包括：微機線路保護裝置（1只）；微機電動機保護裝置（1只）；微機變壓器保護裝置（1只）；無功補償裝置（1只）；微機備自投裝置（1只）。 采用32位處理器，16位AD采樣，主要元件全部采用進口器件，保證了裝置電氣設計上的高可靠性，產品通過了嚴格的型式試驗和電磁兼容測試，保證了產品在惡劣環境下的適應能力和可靠性。 針對35kV及以下主變壓器、配電系統饋線、電容器、電動機、變壓器和備自投等而設計。除了具有完善的保護功能外，還具有對設備的電氣量的測量功能及對設備的可編程控制功能，具有通訊接口，能夠通過現場總線將數據和信息傳送至上位機（監控、調度計算機），同時接受上位機的分、合閘等控制命令。 采用一體化型材機箱，安裝方便靈活，適用于固定式及混合式的柜型，也可集中組屏安裝。 具有多路開關量輸入和輸出，可根據用戶需求在標準版本上擴充開入和開出，所有的開入均為交直流兩用。 交直流兩用操作回路，自適應5～5A開關跳合閘電流；操作回路配置了防跳回路。 配置工業級寬溫型160×160點陣液晶，全中文操作菜單及事故報文顯示。 面板上顯示設備的實時信息，監視設備的運行工況，如：電流、電壓、功率，開關位置等等，并有完善的預告、告警功能。 具有故障錄波功能，可分別記錄保護啟動前、保護動作前各兩周波，保護啟動后、保護動作后各八個周波。 ★裝置具有模擬產生標準4相電壓3相電流，方便地進行各種組合輸出進行各種類型保護試驗。每相電壓可設置200V，精度:誤差＜0.01V；電流三相可輸出200A，精度:誤差＜0.01A。相位范圍: 360º，精度:誤差＜0.1º； 分辨率: 0.01º。可模擬微機測控裝置在各運行工況下采樣值，如：停運、正常、故障等工況下電參量，在各工況狀態下自動切換所設定值，配合裝置正確投切一次設備。 具有 1 個標準的 RS485 通訊接口(Modbus RTU 通訊協議)， 兩路以太網通訊（IEC60870-5-103通訊規約）。 整機靜態功耗小于10W。 高抗干擾性，通過10項電磁兼容認證（快速瞬變、靜電放電、浪涌抗干擾等）。 上位機得監控軟件，監控主機與現場智能設備采用RS485總線，Modbus-RTU協議構建底層監控網絡。主要實現以下功能：1、對供配電一次系統進行組態，實時顯示主接線的變化；2、實時采集、顯示、存儲各類電量參數；3、對采集的各種電量量可生成實時和歷史曲線和報表，以利于實驗者比較、分析實驗數據；4、監視各斷路器位置、保護動作出口狀態；能夠控制輸電線路斷路器的跳/合閘；5、根據采集的母線電量實現對電壓、無功的自動調整。 PLC采用西門子PLC主機。 實訓項目 工廠供電電氣接線圖的認知 工廠供電一次電氣接線模擬圖的認知 工廠供電二次控制回路接線及信號回路實訓 電壓和電流互感器的接線方法 工廠供電倒閘操作 工廠自動裝置實訓 備用電源自動投入裝置參數整定操作 備用電源自動投入 無功補償裝置參數整定操作 無功自動補償功能 備投投入條件測試 進線備投（明備用）及自適應 母聯備投（暗備用）及自適應 無功補償裝置認知 手動/自動功率因數補償 線路無功控制 VQC電壓無功控制 工廠高壓線路的微機繼電保護 模擬系統短路 微機線路保護裝置參數整定操作 無時限電流速斷保護 帶時限電流速斷保護 定時限過電流保護 ★方向過電流保護 過電流三相一次重合閘保護 反時限過電流保護 電流電壓連鎖保護 零序電流保護 零序電壓保護 高壓電動機的繼電保護 變頻器參數整定操作 變頻器的開環調速實訓 三相異步電動機的啟動方式 微機電動機保護裝置參數整定操作 高壓電動機的速斷保護 高壓電動機躲過啟動電流速斷保護 ★高壓電動機的負序過電流保護 高壓電動機堵轉保護 高壓電動機的反時限過流保護 高壓電動機過電壓保護 高壓電動機欠電壓保護 高壓電動機零序過電流保護 變壓器微機繼電保護 變壓器過流保護 變壓器反時限過流保護 變壓器過負荷保護 變壓器零序過流保護 變壓器零序電壓保護 變壓器低電壓保護 變壓器瓦斯、超溫等非電量保護 整體監控及綜合自動化 SCADA監控 線路故障定位、報警及切除 電能曲線分析及報表 配置清單 序號 設備名稱 型號 單位 數量 備注 1 帶燈按鈕 直徑16，長方形頭 24V紅 個 13   2 帶燈按鈕 直徑16，長方形頭 24V綠 個 13   3 按鈕開關 直徑16，圓頭 紅 點動 個 1   4 按鈕開關 直徑16，圓頭 綠 點動 個 1 　 5 指示燈 直徑16，圓頭 紅，24V 個 2 　 6 指示燈 直徑16，圓頭 黃，220V 個 1 　 7 指示燈 直徑16，圓頭 綠，220V 個 6 　 8 指示燈 直徑16，圓頭 紅，220V 個 1 　 9 按鈕開關 直徑22，帶自鎖、紅 個 4 　 10 漏電開關 DZ47LE32 16A 3P+N 個 1 　 11 空氣開關 2P 個 1 　 12 保險座 5×20 含6A保險 個 4 　 13 組合開關 LW8-10 2檔 0/1  3節 個 8 　 14 旋鈕開關 直徑16，黑色，帶自鎖 個 4 　 15 旋鈕開關 直徑22，帶自鎖、帶燈24V，紅 個 14   16 中間繼電器 透明14腳，帶燈，24V 個 100   17 交流接觸器 CJX2-0910  220V 個 13   18 電壓表 6L2 450V 個 1   19 電流表 6L2 10A 個 3   20 頻率表 6L2  100V 5A 個 1   21 功率因數表 6L2  100V 5A 個 1   22 有功功率表 6L2  100V 5A 個 1   23 無功功率表 6L2  100V 5A 個 1   24 電壓表 6L2 量程40KV 100V對應35KV 個 2   25 電壓表 6L2 量程12KV 100V對應10KV 個 2   26 電壓表 6L2 量程12KV 220V對應10KV 個 1   27 三相有功電能表 DT862 3×57.7/100V 3×1.5(6A)A 個 1   28 三相無功電能表 DX863  3×100V 3×1.5(6A)A 個 1   29 電子式三相電能表 DTS196 3×57.7/100V 3×1.5(6A)A 個 1   30 多功能智能儀表 100V 5A 開孔尺寸88×88 個 1 　 31 電秒表 417B   開孔尺寸90×45 個 1 　 32 萬能轉換開關 LW8-10 4檔 0/UAB/UBC/UAC 個 5 　 33 電流互感器 一次穿心5:5 個 57 　 34 琺瑯管電阻 50歐姆300W 個 20 　 35 觸摸屏 7吋昆侖通態 個 1 含下載線、PLC通訊線 36 無功功率補償儀 4路 個 1 　 37 PLC   套 1 含編程電纜 38 PLC擴展模塊   臺 1 　 39 三相調壓器 3KW 個 1 　 40 三相干式變壓器 3KW 個 1 　 41 變頻器 D720 0.4KW 　 1 　 42 勵磁電源 0-30V 套 1   43 三相異步電機 　 臺 1   44 三相同步發電機 　 臺 1   45 直流開關電源 DC220V  2A 個 1 　 46 微機保護 備自投、線路、電動機、變壓器微機保護 臺 各1 　 47 接線柱 安全性 個 若干 　 六、變電站監控軟件 1、概述 電力綜合自動化監控系統支持基于多種通訊方式的分布式體系結構，采用對象化的設備描述方法，系統的描述由傳統的面向遠動的數據列表方式變為層次方式，對象層次可以任意嵌套，能夠更直觀更方便地反映電力系統的構成。 采用跨平臺設計，支持多種操作系統：   采用 Mysql 為主數據庫， 按畫面管理、數據管理與在線運行的模塊設計：   2、 功能特性1） 多國語言◆ 支持多國語言顯示，中文簡體、 中文繁體與英文◆ 支持多國語言動態切換， 多數模塊在切換語言后無須重啟軟件即可生效2） 語音報警◆ 支持媒體文件提示◆ 支持 TTS 文字轉語音， 支持事件提示與五防操作提示3） 圖元展示◆ 支持多種顯示方式，餅狀圖、 柱狀圖、 儀表盤、 溫度計、 圖片與動畫等◆ 支持一鍵將圖元數據推送顯示到曲線◆ 支持所有類型圖元實現操作屬性配置◆ 支持顯示公式計算值◆ 支持智能關聯，數據庫增加刪除數據后不影響已關聯圖元◆ 支持通過設備管理顯示所有設備所有數據4） 曲線展示◆ 支持顯示實時曲線，顯示時段范圍 5 分鐘到 60 分鐘可選◆ 支持顯示歷史曲線，顯示數據類型日月年最大最小平均值累計值等統計類可選◆ 支持顯示大量數據，支持同一數據多個不同時段值同時對比顯示◆ 支持將歷史曲線所顯示的數據導出到 excel 中◆ 支持曲線坐標范圍根據數據數值自適應 ◆ 支持用戶新增與編輯收藏曲線， 支持一鍵顯示用戶收藏曲線5）報表展示◆ 支持根據數據生成報表和通過圖元自定義報表◆ 支持將報表數據導出到 excel 中◆ 支持將報表數據顯示到曲線6） 事件查詢◆ 支持按設備查詢事件◆ 支持用關鍵字搜索事件◆ 支持以事件類型檢索事件◆ 支持將事件導出到 excel 中◆ 支持事件逐條確認與全部確認◆ 支持事件標注高亮顯示7） 五防閉鎖◆ 支持自定義五防邏輯，支持遙信遙測及公式作為邏輯閉鎖條件◆ 支持多種運行模式，支持禁用五防閉鎖或嚴格五防閉鎖◆ 支持五防開票與預演◆ 支持五防操作語音提示8） 定值操作◆ 支持定值的讀取與修改◆ 支持壓板讀取與修改◆ 支持運行區號的讀取與修改9） 設備接入◆ 支持多種協議接入，南自 103、 標準 104、 自定義 Modbus、 GPS 對時規約等◆ 支持自定義 Modbus 的配置◆ 支持通過公式實現遙信合并與遙測數據統計◆ 采用規約系數與變比分離設計◆ 支持導入南思監控系統格式設備模板◆ 支持與系統剪切板多行復制粘貼交互10） 數據轉發◆ 支持多種轉發協議◆ 支持轉發協議遙控遙調   3、運行圖例 1） 畫面管理  2）數據管理  3）在線運行主接線圖   4）餅圖與棒圖      5）歷史曲線與實時曲線  6）儀表盤與年報  7）日報與月報   8）設備管理實時數據   9）設備管理實時曲線    10）設備管理歷史曲線      11）設備管理運行日志   12）日志查詢        15）運行日志窗口  16） 保護告警窗口   17）五防操作窗口   18）五防邏輯編程   

項目成果/簡介:1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。應用范圍:南開大學在碳納米材料的制備及應用研究方面取得了一批開創性成果，該項目技術的推廣，將促進我國新材料、微電子、儲能、資源保護等領域的技術進步和發展，為我國在這一新型納米材料領域占據有利地位，提高國際競爭力，做出重要貢獻。

1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。

1991年發現的碳納米管（CNT）以及2004年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備SWNTs的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖1），純度達70%以上，并達到了產業化規模（達200公斤/年以上）。 采用機械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS及聚氨酯等為基質材料，電導率達0.2 S/cm、導

1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21 世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。

針對當前車用無油渦旋空壓機加工精度要求高、渦旋盤容易磨損的問題，本 項目團隊提出了水冷無油渦旋空氣壓縮機技術。采用這一技術可將渦旋盤最高溫 度控制在 120℃以內，從而降低動靜盤熱變形，提高壓縮機的可靠性與效率。

研究團隊圍繞山地城市、夏熱冬冷氣候區等特征下城市可再生能源分布特征, 在可再生能源建筑應用技術體系進行了多項研究和應用，先后形成“重慶市太陽 能光伏發電和太陽能空調應用前景及相關技術研究”、“重慶市建筑太陽能熱水 系統一體化應用適宜技術研究”、“重慶市可再生能源建筑應用系統性能監測控 制系統研發與應用”、“重慶市既有可再生能源建筑應用項目運行后評估（含水 處理監測與評價）”重慶市科學技術成果證書。研究圍繞可再生能源建筑應用技術體系形成了多項實用成果，獲權“地源熱泵地 下換熱器的換熱量測量儀”、“一種地源熱泵地下換熱器的埋設裝置”、“一種 室內太陽能輔助通風采暖系統”、“高能效活動外遮陽”等發明專利，并進行實 際工程應用；出版《重慶地區地源熱泵系統技術應用》、《太陽能光熱技術的建 筑應用》等專著；開發了 “重慶地區太陽能熱水應用評估分析軟件”；編制了行 業協會標準《空氣源熱泵供暖工程技術規程》、重慶市《空氣源熱泵應用技術標 準》DBJ50/T-301-2018、等標準。研究成果得到國內專家同行的高度評價，西安 建筑科技大學李安桂教授認為“成果填補了國內空白，處于國際先進水平”；湖 南大學李念平教授認為“研究成果在城鎮人居環境改善與保障關鍵技術研究等方 面取得了許多創新性成果”。市場及經濟效益分析： 支撐、指導重慶市可再生能源建筑應用國家級示范城市、重慶巫溪縣和云陽 縣可再生能源建筑應用國家級示范縣建設（財政直接投入資金9050萬元）。原 中國建筑科學研究院總工程師吳元煒教授認為研究成果“取得了良好的經濟效益、 環欖效益和社會效益，研究成果對我國自然資源在建筑室內熱濕環境改善中的技 術應用和推動具有重要的指導意義”

在 MIS 或 SCADA 等系統內集成先進的專業能效分析診斷模型，實現能效的可視化、在線化、標準化和自動化。

?1、 能源介質系統的集中監測及運行狀態分析完善軋制生產線能源介質系統的儀表配置和數據收集，對各類能源介質進行集中監控和在線計量，根據熱平衡、水平衡等動態分析方法，對能源介質系統運行狀態進行異常識別、診斷和預警，并自動生成管理報表等。?2、 軋件工序能耗成本的在線核算和挖掘分析利用能耗分析模型，根據軋件跟蹤時序，在線統計分析每一軋件在各工序中的能源介質消耗及成本，并與生產過程數據關聯分析，為生產工藝的節能優化提供依據。?3、 軋件工序能耗的預測仿真及生產優化利用能耗預測模型實現生產工藝節能的仿真優化，并根據生產節奏，通過峰谷電量排產和燃氣、冷卻水供應優化，以減少能源介質的耗散，同時避免能源介質波動對產品質量穩定性造成不良影響。