技能大赛拟设赛题高职风光互补发电系统安装与调试赛题.docx
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2017年全国风光互补发电系统安装与调试赛项竞赛任务书
2017年全国
风光互补发电系统安装与调试赛项
竞赛任务书
2017年4月
选手须知：
（1）任务书共22页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。
（2）竞赛时间共4小时，包括系统安装时间、接线时间、程序设计与系统调试时间、测试时间、分析时间、答题时间和提交成果时间等，参赛团队应在4个小时内完成任务书规定内容。
参赛选手在竞赛过程中根据任务书要求，将各系统的运行记录或程序文件存储到指定的计算机的盘目录下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不予给分。
（3）参赛选手提交的试卷不得写上姓名或与身份有关的信息，否则成绩无效。
（4）参赛选手认定竞赛设备的器件有故障可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣该参赛队2分。
（5）竞赛过程中，参赛选手要遵守操作规程，确保人身及设备安全，并接受裁判员的监督和警示。
竞赛过程中由于参赛选手人为原因造成的器件损坏，不予更换。
竞赛过程中由于参赛选手人为原因造成贵重器件损坏，停止该队比赛，竞赛成绩作为零分。
（6）在竞赛过程中，参赛选手如有舞弊、不服从裁判判决、扰乱赛场秩序等行为，裁判长按照规定扣减相应分数。
情节严重的取消竞赛资格，竞赛成绩记为零分。
一、竞赛设备描述
竞赛设备以“KNT-WP01型风光互补发电实训系统”为载体，该设备由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统和监控系统组成，如图1所示。
（a）（b）（c）（d）（e）（f）
图1KNT-WP01型风光互补发电实训系统外形图
（a）光伏供电装置（b）风力供电装置（c）光伏供电系统
（d）风力供电系统（e）逆变与负载系统（f）监控系统
1．光伏供电装置
光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成。
光伏供电装置的光伏电池组件偏移方向的定义和摆杆移动方向的定义如图2所示，靠近摆杆的投射灯定义为投射灯1（简称灯1），另1盏投射灯定义为投射灯2（简称灯2）。
光伏供电装置相关设备与器件已安装好，仅将并联的光伏电池的连接线拆开，分为4组独立的连接线。
2．光伏供电系统
光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、DSP核心单元、信号处理单元、接口单元、西门子S7-200CPU226PLC、继电器组、蓄电池组、可调电阻、断路器、开关电源、应用软件、接线排、网孔架等组成。
光伏供电系统的光伏供电控制单元连接线已拆除、西门子S7-200CPU226PLC除了AC220V电源线和接地线外，其它接线已拆除；继电器组接线已拆除。
图2光伏供电装置外形图及方向定义
将光伏电池组件1#,2#组成1号光伏电站，3#,4#组成2号光伏电站。
3．风力供电装置
风力供电装置主要由水平轴永磁同步风力发电机、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、单相交流电动机、电容器、风场运动机构箱、护栏、连杆、滚轮、万向轮、微动开关和接近开关等设备与器件组成。
如图3所示是风力供电装置示意图，风场运动机构箱运动方向的定义已在图3中标明。
风力供电装置已安装完成。
图3风力供电装置示意图
4．风力供电系统
风力供电系统主要由风电电源控制单元、风电输出显示单元、触摸屏、风力供电控制单元、DSP控制单元、接口单元、西门子S7-200CPU224PLC、变频器、继电器组、可调电阻、断路器、应用软件、开关电源、接线排、网孔架等组成。
风力供电系统的风力供电控制单元没有接线、西门子S7-200CPU224PLC除了AC220V电源线、接地线外，其它接线已拆除，继电器组上所有接线已拆除。
5．逆变与负载系统
逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、DSP核心单元、DC-DC升压单元、单相桥逆变单元、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、继电器、网孔架等组成。
逆变与负载系统上，负载的连接线已拆除。
6．监控系统
监控系统主要由计算机、组态软件、接线排、网孔架等组成。
计算机上的COM端口已拆除。
二、工作任务
任务一：
光伏电站的搭建（35%）
一、测试不同状态光伏组件数据（5分）
1.光伏电池开路电压和短路电流数据的测量
将光伏供电控制单元的选择开关拨向手动控制状态，调节光伏供电装置的摆杆处于垂直状态，调节光伏电池组件正对着投射灯，并在同时打开灯1、灯2的前提下，用万用表分别测试下列几种情况下的开路电压UOC和短路电流ISC，将数据记录在答题纸表1中；
（1）1#光伏电池组件，2块2块分别并联后2组串联，2块2块分别串联后2组并联，4块光伏电池组件并联，4块光伏电池组件串联；
（2）保持1#光伏电池组件遮挡，再次重新测量上述5种情况；
（3）保持1#光伏电池组件遮挡，同时在1#光伏电池组件接线盒内反向并
联二极管，再次重新测量上述5种情况。
注：
遮挡物有考场发放，已放在工位上。
另外，对于光伏电池组件旁路二级管的焊接与拆除，可以选择在组件后面的接线盒内焊接，也可以在接线盒外的两根导线接头处焊接（这里要注意安全操作与包扎整齐）。
2.光伏电池组件的输出特性测试
（1）光伏电池组件的输出参数测试
将光伏供电控制单元的选择开关拨向左边时，PLC处在手动控制状态，调节光伏供电装置的摆杆处于不同位置，调节光伏电池组件投射灯，测试1号光伏电站的输出参数，将下面测试的数据分别填在答题纸表2～表4中，并在表中计算功率。
注意：
在光伏电池组件温度不变、光强变化缓慢的情况下，光伏电池组件最大功率点对应的输出电压值Um一般约为其在相同测试条件下的开路电压UOC的75-80％。
选取最大功率点电压大约为Um=0.8UOC。
（要求：
以下三种情况的测试时，每一个表的第一组为短路状态点、最后一组为开路状态点，同时在所测试的最大功率点的左边和右边均要求不少于6个测试点。
）
①摆杆偏移至西东限位位置，同时点亮投射灯1和灯2，检测光伏电池组件的输出特性。
调节光伏供电系统的可调变阻器负载，测试时要求该负载从短路逐渐变化到开路。
记录对应的电压、电流值，填写在答题纸表2所示的光伏电池组件输出的电压、电流值表格中，每次记录的对应的电压值和电流值为一组，记录16组。
②调节光伏供电装置的摆杆处于垂直状态，调节光伏电池组件正对着投射灯，同时点亮投射灯1和灯2，检测光伏电池组件的输出特性。
调节光伏供电系统的可调变阻器负载，测试时要求该负载从短路逐渐变化到开路。
记录对应的电压、电流值，填写在答题纸表3所示的光伏电池组件输出的电压、电流值表格中，每次记录的对应的电压值和电流值为一组，记录16组。
③调节光伏供电装置的摆杆处于垂直状态，调节光伏电池组件正对着投射灯，只点亮投射灯1，检测光伏电池组件的输出特性。
调节光伏供电系统的可调变阻器负载，测试时要求该负载从短路逐渐变化到开路。
记录对应的电压、电流值，填写在答题纸表4所示的光伏电池组件输出的电压、电流值表格中，每次记录的对应的电压值和电流值为一组，记录16组。
（2）光伏电池组件的输出特性曲线绘制
根据答题纸表2、表3和表4记录的数据，在答题纸坐标图1上分别绘制3条光伏电池组件输出功率-电流特性曲线，在答题纸坐标图2上分别绘制3条光伏电池组件伏-安特性曲线。
每条曲线均需要标明坐标的名称、参数单位和计量单位。
二、光伏供电装置与供电系统的安装与接线（7分）
图4光伏供电装置与供电系统的安装接线图
光伏供电装置与供电系统的安装接线图如图4所示。
按照图4所示电路，完成接线。
接线要有合理的线标套管。
线标套管号码除了同1根导线两端一致外，不得与其它导线的线标套管号码重复命名（电源线除外）。
三、光伏供电装置和供电系统程序编写与调试（20分）
1.控制单元的布线与接线
在不改变光伏供电控制单元的按钮、旋钮、急停按钮的功能，按照表1配置表及表2要求，完成光伏供电控制单元的布线与接线。
接线要有合理的线标套管。
线标套管号码除了同1根导线两端一致外，不得与其它导线的线标套管号码重复命名（电源线除外）。
2．CPU226PLC布线与接线
根据表1的PLC配置表及表2线径和颜色要求表，完成西门子S7-200CPU226PLC的布线与接线。
表1西门子S7-200CPU226PLC的配置表
序号
输入输出
配置
序号
输入输出
配置
1
I0.0
摆杆东西向限位开关
23
Q0.0
继电器KA1线圈
2
I0.1
摆杆西东向限位开关
24
Q0.1
继电器KA2线圈
3
I0.2
光伏组件向北限位开关
25
Q0.2
继电器KA3线圈
4
I0.3
光伏组件向南限位开关
26
Q0.3
继电器KA4线圈
5
I0.4
摆杆接近开关垂直限位
27
Q0.4
继电器KA5线圈
6
I0.5
光伏组件向东、向西限位开关
28
Q0.5
继电器KA6线圈
7
I1.0
光线传感器向东信号
29
Q0.6
继电器KA7线圈
8
I1.1
光线传感器向南信号
30
Q0.7
继电器KA8线圈
9
I1.2
光线传感器向西信号
31
Q1.0
继电器KA13线圈
10
I1.3
光线传感器向北信号
32
Q1.1
继电器KA14线圈
11
I1.4
启动按钮
33
Q1.2
继电器KA15线圈
12
I1.5
急停按钮
34
Q1.3
继电器KA16线圈
13
I1.6
停止按钮
35
Q1.4
继电器KA17线圈
14
I1.7
向东按钮
36
Q1.5
继电器KA18线圈
15
I2.0
向南按钮
37
Q1.6
启动指示灯
16
I2.1
向西按钮
38
Q1.7
停止指示灯
17
I2.2
向北按钮
39
1M
0V
18
I2.3
东西按钮
40
2M
0V
19
I2.4
西东按钮
41
1L
DC24V
20
I2.5
灯1按钮
42
2L
DC24V
21
I2.6
灯2按钮
43
22
I2.7
旋转开关自动挡
44
表2S7-200CPU226PLC接线的线径和颜色要求
序号
起始端
结束端
线型
序号
起始端
结束端
线型
1
L1
接线排L
0.75mm2红色
25
I2.0
略
0.3mm2蓝色
2
N
接线排N
0.75mm2黑色
26
I2.1
略
0.3mm2蓝色
3
GND
接线排PE
0.75mm2黄绿色
27
I2.2
略
0.3mm2蓝色
4
1M
略
0.3mm2白色
28
I2.3
略
0.3mm2蓝色
5
2M
略
0.3mm2白色
29
I2.4
略
0.3mm2蓝色
6
1L
略
0.3mm2红色
30
I2.5
略
0.3mm2蓝色
7
2L
略
0.3mm2红色
31
I2.6
略
0.3mm2蓝色
8
3L
略
0.3mm2红色
32
I2.7
略
0.3mm2蓝色
9
I0.0
略
0.3mm2蓝色
33
Q0.0
略
0.3mm2蓝色
10
I0.1
略
0.3mm2蓝色
34
Q0.1
略
0.3
升级会员 