中职 分布式光伏系统装调与运维 任务书4赛项赛题Word文档下载推荐.docx
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比赛开始30分钟后收取竞赛设备确认表。
（二）竞赛任务中所使用的各类软件工具都已安装至工作站，各类说明文件等都已拷贝至工作站的“桌面\竞赛资料”路径目录，请各参赛队根据竞赛任务合理调配使用。
（三）设备第一次上电，参赛队须举手示意裁判请求通电，裁判与技术服务人员共同在工位前监督；
学生现场完成上电检测，确认设备检测无误后，经裁判和技术服务人员许可，参赛队填写上电检测确认单并签字确认后方可上电；
参赛队对上电结果负责。
（四）竞赛过程中，选手应及时保存竞赛成果；
竞赛结束前，务必按要求完成离场确认单的填写。
（五）竞赛结束时，不得拆除硬件的连接，严禁对设备设置密码；
须断开实训设备上的所有空开。
（六）竞赛结束时，工作站严禁关机，退出组态软件；
务必保存设备配置，严禁对设备设置密码。
第二部分工程项目背景与任务概述
一、工程项目背景
拟某总包公司承接了一个分布式光伏电站建设的项目，要求本电站具备如下功能：
1.能够实现离网发电、并网发电方式的运行；
2.需要有配套的保护装置；
3.需要有配套的数据采集、电能计量、通讯等装置；
4.需要有配套的本地控制系统；
5.需要有配套的远程监控系统；
6.需要有配套的智能运维管理系统。
二、任务概述及作品呈现要求
分布式光伏系统的装调与运维任务概述及作品呈现要求表2.2.1所述。
表2.2.1任务概述及作品呈现要求
序号
任务概述
作品呈现要求
1
分布式光伏工程规划
分布式光伏系统的器件选型、布局规划、光伏能源的有效利用。
仿真规划软件中保存建立的方案信息。
2
分布式光伏系统的安装与部署
在竞赛设备上实现各功能模块装置的安装、配置、线路连接。
满足分布式光伏电站及控制系统的功能及工艺要求。
对完成安装部署的光伏电站进行电站施工检测验收，并提交阶段性验收报告。
系统安装部署验收报告。
3
分布式光伏系统
的运行与维护
基于可编程控制器控制系统的程序开发、调试及运行。
满足本地控制功能的结果呈现。
基于组态软件的分布式光伏远程监控系统的开发、调试、运行及监测。
满足分布式光伏远程监控系统的功能要求。
完成调试，编写光伏电站运行测试报告。
光伏电站运行测试报告。
对光伏电站的故障进行故障排查、修复及修复后的检测。
故障分析报告。
第三部分竞赛任务
任务一、分布式光伏工程规划（15分）
拟某区域为了减少传统能源的消耗与二氧化碳的排放量，计划在该区域建设光伏电站，当光伏电站产能不足时，自动由外部电力（即传统能源）补充，以保证本区域的用电。
该区域的光伏电站建设总体要求如下：
1.充分利用光伏能源，使光伏能源占比越高越好；
2.尽量减少外部电力的供给；
3.在满足减少外部电力供给的要求下，减少光伏电站建设成本投入。
要求参赛队在仿真规划软件的“工程项目四”模型上建立方案，对该区域进行光伏电站的仿真规划设计。
方案名称为工位号，例如01号工位，方案名称为“01”。
区域用能情况可在分布式仿真规划软件“方案设计”->
“汇总”中查询，该模型气候参数为福建省-厦门市，起始时间为2013/1/1~2013/12/31。
（一）光伏电站建设参数及任务要求
已知光伏电站由多组光伏方阵组成，光伏电站的整机转换效率可在指定模型的光伏发电参数中查询；
各类支架光伏电站的发电效率参数如表3.1.1所示：
表3.1.1支架类型与发电量系数
支架类型
最佳倾角固定
斜单轴跟踪
双轴跟踪
发电量系数
1.17
1.4
请完成光伏电站的如下设置及建立：
1.结合成本及组件串并联后电压电流指标的考量，选择适合的逆变器、光伏组件品牌及型号，并设置MPPT组件串并联数量；
2.根据指定的区域气候参数，查询并设置固定支架安装时最佳倾角；
3.根据所选的逆变器容量及光伏组件长度，结合系统查询或计算得出的相关参数，设置光伏方阵的行数、列数、逆变器数量及光伏方阵间距；
4.结合光伏各类支架发电量系数及成本考量，选择本电站的支架安装方式；
5.光伏电站属性设置后，在地图上建立光伏电站。
（二）光伏电站的优化
运行设计方案，结合成本及产耗能情况，对所设计的光伏电站进行优化，以达到光伏电站建设的总体要求。
任务二、分布式光伏系统的安装与部署（21分）
（一）分布式光伏系统的线路连接（16分）
分布式光伏系统的设计图纸（见“桌面\竞赛资料\施工图纸”文件夹）已由需求方提供，本阶段选手作为施工人员，根据需求方提供的设计资料及工程要求，完成分布式光伏电站的安装部署工作。
1.分布式光伏系统的设备安装
分布式光伏工程实训平台已安装部分设备，根据任务要求完成通讯模块、环境感知模块的安装：
完成光照度传感器、温湿度传感器及LoRa通讯模块1的安装，要求使系统能够采集光伏组件的环境参数，模块安装牢固，布局美观且符合工程规范要求。
2.分布式光伏系统的线路连接
分布式光伏工程实训系统部分接线已完成，结合“桌面\竞赛资料”文件夹里《分布式光伏系统原理图》、赛题中确定的功能要求、线路要求及工艺要求完成分布式光伏系统的接线，要求如下：
（1）光伏组件、蓄电池经由集中控制模块至光伏控制器的线路连接；
（2）可调直流稳压电源经由集中控制模块至并网逆变器输入端口的线路连接；
（3）汇流箱线路连接：
光伏组件阵列由四块光伏组件组成并采用原理图中串并联的方式予以连接，汇流后给光伏控制器提供输入，光伏组件定义如图3.2.1（给光伏控制器提供输入时，光伏组件最大输出电压不超过50V）。
图3.2.1光伏组件定义图
（4）可调直流稳压电源线路连接：
仅给并网逆变器提供输入的线路连接（给并网逆变器提供输入时，可调直流稳压电源最大输出功率不得超过700W）；
（5）数据采集模块线路连接：
直流电压电流组合表1、直流电压电流组合表2、交流电压电流组合表1、交流电压电流组合表2、智能离网微逆变系统、单相电能表及双向电能表的线路连接；
（6）通讯线路连接：
①温湿度传感器、光照度传感器、智能离网微逆变系统、直流电压电流组合表1、直流电压电流组合表2、交流电压电流组合表1、交流电压电流组合表2、单相电能表、双向电能表及组件倾角仪的通讯线路连接；
②交换机、PLC的通讯线路的连接；
（7）负载线路连接：
①直流负载：
直流负载1（红灯）、直流负载2（绿灯）、直流负载3（黄灯）及直流负载4（蜂鸣器）控制线路的连接；
②交流负载：
交流负载1（交流灯1）、交流负载2（交流灯2）、交流负载3（交流风扇）控制线路的连接（上方为交流负载1，下方为交流负载2）；
（8）集中控制模块线路连接：
①PLC至开关按钮盘线路的连接；
②PLC至继电器以及接触器线路的连接等；
（9）电源线路连接：
①PLC的电源线路连接；
②温湿度传感器、光照度传感器、组件倾角仪电源线路连接；
③4块电压电流组合表电源线路连接（4块电压电流组合表采用24V供电，不是以220V供电，表上标示的L/N对应的➕/➖）；
④智能离网微逆变系统的功率电源线路连接；
（10）柔性工位左侧端子排的光伏单轴航空线缆20芯的连接：
表3.2.1光伏单轴20芯航空线缆定义
线缆编号
编号定义
01
PLC-24
02
PLC-0
03
摆杆向东限位
04
摆杆向西限位
05
摆杆垂直限位
06
组件向东限位
07
组件向西限位
08
光敏传感器东限位
09
光敏传感器西限位
10
未使用
11
模拟光源1
12
模拟光源2
13
组件向东运行
14
组件向西运行
15
摆杆向东运行
16
摆杆向西运行
17
光伏汇流箱输入（PV+）
18
光伏汇流箱输入（PV-）
19
20
（11）空气开关到各控制对象线路连接，继电器从左至右的编号依次为KA1~KA13；
接触器从左至右的编号依次为KM1~KM5；
下排空气开关从左至右依次为QF4~QF11。
数据采集模块从左至右依次为交流表1（P1）,交流表2（P2），直流表1（P3），直流表2（P4）。
3.设备安装接线工艺要求：
（1）设备安装须符合工程安装工艺标准，设备安装牢固、美观；
（2）设备接线须符合工程接线工艺标准，设备接线牢固、走线合理；
（3）设备接线须按照设备上的接口标识进行正确的连接；
（4）冷压端子的使用：
每根导线的两端都必须使用冷压端子；
使用冷压端子时不得出现露铜；
（5）U型冷压端子压痕要求：
U型冷压端子裸端头压痕在正面端头管部的焊接缝上，保证压接牢固且装配时正面朝外，如图3.2.2所示：
图3.2.2U型冷压端子压线钳压痕示意图（以现场提供的U型冷压端子为准）
（6）号码管的使用：
号码管标识号按照提供的标识数码有序连接，号码管标识读序合理且正面朝外易于查看。
号码管标识示意图如图3.2.3所示；
要求号码管能遮住U型冷压端子的压线钳压痕或遮住管型冷压端子的塑料套管；
如图3.2.4所示：
图3.2.3号码管标识示意图（以现场提供的号码管标识为准）
图3.2.4号码管套用示意图（以现场提供的号码管为准）
（7）接线须使用正确颜色的导线：
火线及直流正极使用红色导线、零线及直流负极使用黑色导线；
PLC的输入输出信号线使用白色导线；
其他类型，导线的颜色由选手自定义；
（8）并线要求：
某个接线端子需要接入2根及以上导线时，不允许使用U型冷压端子；
（9）布线原则上都应在线槽内，特殊线路需在线槽外布线的导线（端子排）必须使用缠绕管缠绕；
接线完成后应盖紧线槽盖；
（10）接线须确认标识的输入、输出，正负极，零火等标识，正确连接，以免损害设备，严禁带电接线操作；
（11）接线耗材的使用要求：
在竞赛现场提供的耗材范围内对耗材进行合理分配及使用，竞赛时不额外提供耗材。
（12）在光伏组件引出线缆至汇流箱进线口之间规范的使用MC4接口连接，制作MC4接头符合表3.2.2要求：
表3.2.2MC4制作工艺要求
要求1
要求2
剥线钳剥去光伏电缆绝缘皮，保留线芯压线长度8-10mm。
金属端子公头和母头压线钳压紧后插入连接器，线芯和MC4连接器适当力度试拔不分离。
线芯拨开的绝缘层长度适中，锁紧螺母锁紧后不外露，适当力度无法旋开。
（二）分布式光伏系统的检测（5分）
遵照用电操作规范对已完成接线的设备进行检测及调试。
（1）上电前检测
在分布式光伏系统第一次上电前，使用钳形表对已完成接线的线路进行检测，确保上电安全；
并按要求把检测结果填入竞赛现场下发的《上电前检测表》。
（2）工程项目阶段性验收
在完成接线及上电前检测且确认无误后，根据工程验收项目要求，对分布式光伏系统进行项目阶段性验收。
任务三、分布式光伏系统的运行与维护（54分）
本阶段选手作为分布式光伏系统建设项目组的系统调试人员，需根据需求方提供的设计图纸及功能要求，完成对系统电气控制、监控功能的开发调试。
实现分布式光伏发电系统电力的生产和分配功能；
实现对分布式光伏发电系统的监测和管控；
并完成电站运行检测、完工后的资料整合交接等工作内容。
（一）分布式光伏系统的本地控制（16分）
要求在“桌面\竞赛资料”文件夹中的“分布式光伏系统.gx3”PLC程序基础上，通过开关按钮盘上的手动按钮及PLC编程实现本地控制功能，并进行本地控制整体功能的调试与运行，执行过程中本地控制的优先级高于远程监控。
开关按钮盘上的手动按钮布局示意图如图3.3.1所示。
图3.3.1手动按钮布局示意图
手动按钮及PLC编程要求如表3.3.1所示：
表3.3.1本地控制功能要求
按键
功能说明
急停按钮
在任何情况按下急停按钮：
PLC立即关闭所有输出，但不改变复位旋钮的模式，并且在组态任何界面显示“急停生效”弹窗，且急停提示弹窗无法从组态界面关闭；
急停按钮复位后：
不会恢复急停前的功能，“急停生效”提示弹窗消失。
复位旋钮
复位按钮改变发电模式的先决条件为按钮K1自锁；
复位旋钮旋转在左侧：
自动关闭发电模式2的所有功能，仅可运行发电模式1的功能；
复位旋钮旋转在右侧：
①在任何状态下旋钮旋转到右侧时，组态界面显示PLC“并网解锁验证码口口口口”弹窗，口代表该验证码为四位随机数字；
得到验证码后，在开关按钮盘输入，若输入正确直流绿灯闪烁两下后激活旋钮右侧功能，验证码弹窗消失；
若输入错误红灯闪烁两下后可重新输入，不限次数。
②输入验证码正确后自动关闭发电模式1的所有功能，仅可运行发电模式2的功能。
（开关按钮按K1代表数字1，K2代表数字2，K10代表数字0，依次类推，单次自锁算按下一次。
）
发电模式1（光伏离网发电系统）功能如下：
K1
K1作为辅助按钮。
K2
K2第一次按下：
以脉冲宽度300ms，信号周期1000ms的脉冲序列点亮直流负载红灯；
K2第二次按下：
以脉冲宽度500ms，信号周期1000ms的脉冲序列点亮直流负载绿灯；
K2第三次按下：
以脉冲宽度800ms，信号周期1000ms的脉冲序列点亮直流负载黄灯；
（后续按钮操作，按照上述顺序实现循环。
K3
K3第一次自锁：
打开智能离网微逆变系统信号电源输出开关；
K3第二次自锁：
关闭智能离网微逆变系统信号电源输出开关；
（后续按钮自锁，按照上述顺序实现相关功能。
K4
K4第一次自锁：
组件进行偏转，角度为自东向西65度；
K4第二次自锁：
组件进行偏转，角度为自东向西115度；
K4第三次自锁：
组件进行偏转，角度为自东向西90度；
（后续按钮自锁，按照上述顺序实现循环。
注：
以光伏单轴供电平台所在的水平面为水平基准，光敏传感器柱状沿升为测量平面，定义方向正东为0度，定义方向正西为180度。
K5
K5自锁：
开启光伏离网发电系统，使离网发电系统保持正常发电状态，根据下列要求执行相应调整；
单次按下K1（单击），开启交流灯1，输出电压每2秒降低20V，当达到160V后每两秒升高20V，直至恢复我国电网民用额定电压；
快速按两次K1（双击），开启交流风扇，输出频率每2秒降低5HZ，当达到40HZ后每两秒升高5HZ，直至恢复我国电网额定频率；
K5解锁：
关闭K5自锁时功能以及清空K5解锁前的按键动作；
K6
K6第一次按下：
开启模拟光源1；
K6第二次按下：
保持模拟光源1亮，开启模拟光源2，光伏组件保持逐日追踪；
K6第三次按下：
同时关闭模拟光源1、2，停止逐日追踪；
发电模式2（光伏并网发电系统）功能如下：
K7
K7第一次按下：
打开交流灯1开关与市电接入开关；
K7第二次按下：
关闭交流灯1开关与市电接入开关；
K8
二次回路检测：
自行设计电路接线并保持该系统状态，配合K10按钮功能，用于自行检测监控电站内控制设备的运行情况及状态；
K10自锁：
自左到右依次更替吸合继电器自动检查继电器是否工作正常，吸合动作是否与测试程序存在差异。
检查完毕后检查结论在组态界面进行显示。
检查报告内容：
“本次共检查X个控制节点，其中X个存在风险或损坏，该节点为XXX，请前往检查维修！
”
例：
“本次共检查15个控制节点，其中1个存在风险或损坏，该节点为KA3，请前往检查维修！
K10解锁：
关闭K10自锁时功能；
K9
拟光伏电站运维公司为了使该光伏电站经济效益的最大化，运维公司提出以下整改方案：
K9自锁：
光伏系统以并网模式运行发电；
当开启光伏并网发电系统后，光伏并网发电系统采用自动运行方式如下：
当输出功率小于等于600W时，直流红灯常亮，进入全额并网模式，交流负载均不可运行；
当输出功率大于600W时，直流绿灯常亮，进入自发自用余电上网模式，不限制交流负载运行。
K9解锁：
关闭光伏并网发电系统及所有交流负载。
（后续按钮操作，按照上述顺序实现相关功能。
K10
光伏单轴运行测试模式：
光伏组件向西运行；
到达限位以后向东运行，向东运行过程中模拟光源1以0.5Hz的频率闪烁；
组件到达东限位后第二次向西运行，向西运行过程中模拟光源2以0.5Hz的频率闪烁；
当到达西限位后，模拟光源灭，直流绿灯亮；
关闭自锁时所有动作；
1.上表中“打开**开关”仅要求接通相应的继电器及接触器；
“**负载点亮/常亮/闪烁/运行”则要求负载能够处于工作状态；
2.默认开关按钮盘上按钮初始状态均为弹起状态（解锁）。
（二）分布式光伏系统的远程监控（21分）
根据需求方提供的功能要求，在现有的分布式光伏远程监控系统的基础上进行定制化需求更改、调试，最终实现对分布式光伏系统的监测和管控运行，并完成电站运行检测。
现有的分布式光伏远程监控系统见“桌面\竞赛资料\“分布式光伏系统远程监控程序.PCZ”文件。
需要完成的优化项目如下：
1.分布式光伏电站的配置
根据功能要求及现场下发的相关配置对分布式光伏电站的相关器件进行配置，实现与远程监控系统的通讯。
2.分布式光伏电站的系统组态
（1）登录界面：
创建两个用户账户，用户等级分别为“操作工级”与“系统管理员级”。
操作工级：
用户的账号为abc，密码为123，仅可对操作界面进行查看及操作；
系统管理员级：
用户的账号为admin，密码为123456，可对操作界面、监控界面均可进行查看及操作。
系统自动检测账号密码的正确性；
当账号及密码均输入正确时，延时2秒后自动进入相应权限的界面（操作工进入操作界面“光伏离网发电系统”页面，系统管理员进入监控界面）；
当账号或密码输入错误时，则无法进入登录界面以外的任何界面，并跳出弹窗，在弹窗上显示“当前用户账号或密码错误”。
再次输入正确的账号密码后，仍可以延时2秒自动进入相应权限的界面。
（2）操作界面
制作两个页面，分别命名为“光伏离网发电系统”、“光伏并网发电系统”。
①“光伏离网发电系统”页面：
Ø
使用图3.3.2的自制控件制作可控制《分布式光伏系统原理图》中光伏离网发电系统的组合式开关按键盘。
组合式开关按键盘包括：
当前选定字符显示块、字母“K”按钮、字母“A”按钮、字母“M”按钮、数字键0-9、吸合功能按钮、断开功能按钮、吸合保持功能按钮、重置功能按钮。
点击字母按钮及数字键：
组合成需要开启设备上对应的继电器或接触器的名称；
点击“吸合”按键：
点动吸合设备上对应的继电器或接触器；
点击“断开”按键：
断开设备上对应已吸合的继电器或接触器，未吸合的点击此按钮不发生动作；
点击“吸合保持”按键：
吸合并保持设备上对应的继电器或接触器，已吸合的点击此按钮不发生动作；
点击“重置”按键：
重置当前已选定的继电器或接触器的名称以及任何选定字符；
KM3与KM5、KA6与KA8互锁功能与设备上的功能保持一致；
当前选定字符显示盘显示内容为当前选定的字符或继电器接触器名称；
使用图3.3.3所用的控件绘制光伏离网发电系统的系统框图，实现光伏离网发电系统的动画显示，系统框图案例如图3.3.4。
要求系统框图必须包含光伏单轴供电单元、蓄电池、光伏控制器、智能离网微逆变器系统、24V开关电源、所有负载、继电器、接触器及指示灯；
要求系统框图中器件的连接方式、器件的名称及功能与“任务一”中的接线要求一致，并能与设备同步运行；
要求系统框图中的继电器与接触器与设备同步接通、断开；
智能离网微逆变系统开启顺序，开启时必须先开启信号源输入（KA2），再开启功率源输入（KM1）；
智能离网微逆变系统关闭时，必须先关闭功率源输入（KM1），再关闭信号源输入（KA2）。
未按照此顺序关闭智能离网微逆变系统的，造成设备损坏，按照竞赛规则扣分处理。
要求系统框图中的离网系统输出指示灯亮时为绿色，灭时为灰色；
要求系统框图中的交流灯/直流灯工作时的颜色与设备一致，灭时为灰色；
蜂鸣器工作时的颜色为红色并闪烁，灭时为灰色，交流风扇与设备同步转动或停止；
要求系统框图中能源流向/导通与设备一致，能源导通的线路在框图中显示均为绿色，未导通的线路显示为红/黑色。
②“光伏并网发电系统”页面：
使用图3.3.2的自制控件制作可控制《分布式光伏系统原理图》中光伏并网发电系统的组合式开关按键盘。
当前选定字符显示盘、字母“K”按钮、字母“A”按钮、字母“M”按钮、数字键0-9、吸合功能按钮、断开功能按钮、保持功能按钮、重置功能按钮。
点动吸合设备上对应的继
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