智能电网实训系统

产品编号:123725-784

产品型号:智能电网

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更新时间:2014.06.03

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1.1 智能电网概述

进入21世纪以来,随着世界经济的发展,能源需求量持续增长,环境保护问题日益严峻,调整和优化能源结构,应对全球气候变化,实现可持续发展成为人类社会普遍关注的焦点,更成为电力工业实现转型发展的核心动力。在此背景下,智能电网成为全球电力工业应对未来挑战的共同选择。

火电、水电、风力发电、太阳能发电和其它发电形式à变电à输电à变电à配电à用电,这是电力的产生、传输、消耗过程,智能电网就是对这一过程实现自动、可视、互动、智能化。

智能电网的特点:

自愈:发现问题,并立即采取措施加以控制或纠正,达到不中断对用户供电服务的目的。

互动:消费者自主选择适合自己的用电方案,也可提出个性化服务的要求,以满足特殊需求。

兼容:可以接入各种分布式电源,如太阳能、风能等可再生能源。

高效:提高电网输送效率,提高能源利用率。

创新:鼓励并推动创新性产品、服务和市场的发展。

优质:电压、频率波动符合供电质量要求,谐波污染可以有效控制,保障供电质量。

安全:通过坚强的电网网架,提高电网应对各种物理攻击和网络攻击的能力,可靠处理系统故障。

1.2 智能电网与物联网

物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。其应用范围几乎覆盖了各行各业。物联网在电力网上的运用将引导智能电网出现飞跃式的发展。

智能电网就是以物理电网为基础,将物联网先进的无线传感技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网,实现智能电网的特点。

其整体结构如图 5.5所示:

5.5 智能电网结构图

1.3 智能电网实训系统

智能电网就是以物理电网为基础,将物联网先进的无线传感技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网,实现智能电网的特点:自愈、互动、兼容、高效、创新、优质、安全。

智能电网实训系统分为四个部分:太阳能发电系统、风力发电系统、演示沙盘和智能电网控制系统(机柜)。

图 5.6 智能电网实训系统

实训系统将智能电网的各个环节的以生动、形象、美观的沙盘形式展现出来。在开放式的控制柜里,将各个环节的技术点和知识点体现出来,允许用户接线、搭建智能电网分系统或者整系统。

整个实训系统开放彻底、综合全面运用智能电网技术,充分体现智能电网主要特点,能够为智能电网的教学和研究提供优秀的基础平台。

第一部分、     智能电网演示沙盘

演示沙盘展示了智能电网从发电à输电à用电的整个过程,发电环节有火力发电站、太阳能发电站、风力发电站,输电过程有输电塔、变电站,用电过程有居民用电和工业用电。

实训演示沙盘分为6个部分:太阳能发电站、风力发电站、火力发电站、变电站、工厂、住宅。

第二部分、     太阳能发电系统

系统由太阳能电池组件、自动跟踪系统、模拟光源蓄电池组件、环境监测系统、太阳能控制器、太阳能发电逆变系统、太阳能应用负载系统组成,各系统采用模块化设计。其特点是:

(2)太阳能跟踪系统开放化,提供各种实训,加强学生动手能力。

(3)太阳能电池板工作环境监控,更接近实际工业级运用中太阳能电池板的使用。

(4)采用多块工业级太阳能电池板,可进行串、并联组合,模仿KW级光伏发电系统的太阳能电池板系统组建。

技术参数要求:

一、              太阳能电池板

太阳能电池板采用阵列组装形式,采用4块小型太阳能电池板组建,可实现太阳能电池板的并接方式和串接方式,进而提供大电流或大电压的两种太阳能电池板组网方式。

最大输出功率:4*10W

二、              具有电压表、电流表、温度表及湿度表、时钟等

三、              蓄电池容量至少4Ah、电压12V

四、              环境监测模块技术指标:含有照度计、温度表、湿度表,单片机时钟系统,实现时间的显示和设置

五、              正弦波逆变器太阳能发电逆变器模块:100w

六、              太阳能控制器技术指标:(12V/24V自动切换系统)

Ÿ           具有过充、过放、短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制各种保护均不损坏器件

Ÿ           控制方式:充电为PWM脉宽调制

七、              控制器主要功能:

Ÿ           太阳能电池板工作状态(欠压、运行)

Ÿ           蓄电池工作状态(过充、过放、充电)

Ÿ           蓄电池电量指示(25%,50%,75%,100%)

Ÿ           输出模式设置(普通,光控,时控,光控+时控)

Ÿ           蓄电池充电电流,电压监测。

Ÿ           采用高品质航空插头,可以让学生接线,搭建太阳能发电系统,具备防接反设计,避免学生误操作损坏系统。

第三部分、     模拟太阳光系统

使用3只50W白炽灯,从不同的位置照射太阳能电池阵列,模拟早晨、中午、傍晚的太阳照射角度。

可以调节太阳光强度,模拟不同日照强度。

第四部分、     自动逐日系统

自动跟踪逐日系统,采用光强自动跟踪控制和手动控制两种控制方式,实现太阳能电池板全自动跟踪。

跟踪方式:双轴全自动跟踪

Ÿ           精度:±0.5°

Ÿ           水平回转角度:360°

Ÿ           俯仰角度:180°

第五部分、     风力发电系统

一、风向仪、风轮机及支撑系统

300W水平轴风力发电机,启动风速3.14m/s;额定风速13 m/ s;偏航风速5m/ s;最大设计风速15 m/s;传动方式:风轮直接驱动发电机;温度范围:- 40~60 ℃。

二、风光互补控制器

电力电子模块:稳压模块、控制模块、逆变模块;控制面板:风速、风向控制面板、数据显示面板,控制系统。

三、负载部分、蓄电池扩展功能

四、蓄电池容量至少4Ah、电压24V

主要包括以下部分:

a)        可以分别对风力发电机、控制器模块、逆变器模块中的各参数(电流、电压、温度、湿度、风速、风向、风力发电的电量等)进行实时监测并显示,带有报警提示功能

b)        输出电压、电流、功率的数据显示及动态曲线显示

c)        单项逆变器:输出电压、电流、功率、用电量的数据显示及动态曲线显示; 输出频率显示

d)        蓄电池:电压数据显示及动态曲线显示

e)        环境监测:温度、湿度、照度显示

f)          温度计界面显示、湿度计界面显示

第六部分、     模拟风源系统

风源模拟;工业轴流风机:功率1000W,轴流风扇,采用可调速控制器,风速调节范围:0~13m/s;风速控制精度:0.1m/s;风向控制精度:0.1 度。

第七部分、     智能电网控制机柜

所有的控制系统都集成在机柜里,体现智能电网在发电à输电à用电三个环节的实现过程,具体如下:

A.        电源输入保护区。控制机柜的电源数据端,包含空气开关、漏电断路器、急停开关、指示灯、时控开关等。

B.        太阳能发电监控区

Ÿ           本区域是太阳能发电站的控制系统、监视系统。太阳能电池板产生的直流电经由太阳能控制器存储到蓄电池里、提供给直流负载或者输送给逆变器,逆变器将之转换220V交流电,提供给变电站或者交流负载。这个过程实现太阳能发电过程。

Ÿ           智能电网控制中心可以对太阳能发电的各种参数,比如太阳能电池板温度、电压、电流,控制器输出电流、电压,逆变器输出电流、电压,直流和交流负载的电流、电压等各种参数进行监控,实现智能化管理的过程。

Ÿ           上述各个环节都是开路状态,学生可以通过接线搭建太阳能控制系统、变电系统、负载系统,学习太阳能发电的原理、工程运用。

Ÿ           具有直流数字电压表、直流数字电流表、交流数字电压表、交流数字电流表,可以对系统的每个关键点进行电压、电流参数监控。

C.       风力发电监控区

Ÿ           本区域是风力发电站的控制系统、监视系统。风力发电机产生的直流电经由风力发电控制器存储到蓄电池里、提供给直流负载或者输送给逆变器,逆变器将之转换220V交流电,提供给变电站或者交流负载。这个过程实现风力发电过程。

Ÿ           智能电网控制中心可以对风力发电的各种参数,比如风力发电机电压、电流,控制器输出电流、电压,逆变器输出电流、电压,直流和交流负载的电流、电压等各种参数进行监控,实现智能化管理的过程。

Ÿ           上述各个环节都是开路状态,学生可以通过接线搭建风力发电控制系统、变电系统、负载系统,学习风力发电的原理、工程运用。

Ÿ           具有直流数字电压表、直流数字电流表、交流数字电压表、交流数字电流表,可以对系统的每个关键点进行电压、电流参数监控。

D.       智能电网控制中心

Ÿ           本区域是整个智能电网的控制中心,控制机柜有PC机和智能电网SCADA软件,对电网各个环境的传感器进行实时监控,出现问题及时报警。接收摄像头图像,对变电站、输电线路进行图像监控。

Ÿ           控制中心能够对三个电厂的发电情况进行监控,对工厂及居民用电进行调节。对外发布实时电价、电网负荷等信息。

Ÿ           本区域体现智能电网输电智能监控过程。在电塔、输电线和变电站上,装有电流互感器、电压互感器、震动传感器、温度传感器、倾斜传感器等智能电网的感知终端,并通过zigbee无线网络将这些传感器信号传输到控制机柜。

Ÿ           在沙盘上装有监控摄像头,对输电线路和变电站进行24小时监控,图像经由无线图像传输链路传送到控制机柜。

E.        工业用电控制区和居民用电控制区

Ÿ           这两部分体现两种类型的用电环节。

Ÿ           居民用电区和工业用电区能够从智能电网控制中心接收到实时的电价和电网负荷信息。

Ÿ           居民和工业用电用户可以根据电价信息调整生产和生活用电安排。

Ÿ           拥有无线抄表系统,电力管理局可以远程获取居民及工厂的用电情况。

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