船用自动化电站模拟试验装置技术参数船用自动化电站模拟试验.docx

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船用自动化电站模拟试验装置技术参数船用自动化电站模拟试验

船用自动化电站模拟实验装置技术参数

一、船用自动化电站模拟实验装置概述

1.1基本要求

船用自动化电站模拟试验装置主要由发电机组、变压器、中压配电板、低压配电板等设备组成，系统设有三台交流发电机组（采用低压交流发电机组模拟实船中压发电机组，实际电压为690Vac，仪表显示为6.6kVac），一台应急发电机（采用低压交流发电机组模拟实船应急发电机组，电压400V），由三台主发电机为中压电网供电，三台发电机可长时间并联运行。

同时设有两台降压变压器，将中压配电板的输出电源降压后输出至低压配电板，由低压配电板对负载供电，两台变压器供电互锁。

主电网失电时，应急发电机向应急配电电网供电。

系统设一套功率管理系统，可根据设定参数对机组及电网进行管理，包括自动加减机组、重载询问、优先卸载等功能。

在满足模拟实船工况、实操演练功能的同时，本系统同时要求能作为测试平台，对多结构电网及电网的多种运行状态进行模拟。

可实现对船舶电站能量管理、协调控制、电能质量等相关技术的研究。

1.2采购货物范围

序号

名称

型号规格

数量

1

仿真船用发电机组实验系统

（模拟中压发电机组）

5KW

3台

模拟应急发电机组

2KW

1台

2

故障模拟单元实验系统

船用中压电站模拟试验装置控制台

1套

采集控制系统

1套

船用中压电站模拟试验管理软件

1套

3

配电板实验系统

中压配电板

船用标准规格

6套

低压配电板

船用标准规格

4套

应急配电板

船用标准规格

1套

4

岸电箱及附件系统

1套

5

变压器及模拟负载试验系统

中压降压变压器

15KVA，690V/400V

2台

低压降压变压器

1KVA，400V/230V

2台

常规负载柜

具体见后描述

1套

可调负载柜

具体见后描述

1套

1.3系统要求功能

◆船舶电站工况模拟

◆船舶电站操作演练

◆船舶电站测试研究平台

◆电站故障模拟

◆电力系统监测

1.4组成要求

船用自动化电站模拟试验装置系统组成：

电力系统单元、电站控制单元、数据采集单元和试验管理单元。

1.4.1电力系统要求

1）采用市电电源接入控制台中，用变频器控制异步交流电机驱动同步交流发电机向中压配电板供电。

同时提供岸电电源及可调负载控制电源。

2）中压配电板电源接通后用降压变压器向低压配电板供电。

3）低压配电板既可以由降压变压器供电，也可以由岸电供电；两台变压器及岸电电源之间互锁，

4）低压配电板负载要求：

a）常规负载，电阻＋电抗，并分组，自由组合；b）可调负载，能根据需要调节负载大小。

1.4.2电站控制单元

电站控制单元功能：

功率管理控制和标准功能，可视化功能。

能满足船级社对发电机以及断路器的控制和监测要求。

对中低压主配电板、主发电机提供保护监视功能以及配电系统的可视化功能

对汇流排与发电机的电压和频率等参数进行独立监测。

1.4.3数据采集单元

能针对发电机组、中压配电板、低压配电板、常规负载柜及可调负载装置进行数据采集，并将采集到的数据进行转发、存储。

1.4.4试验管理单元

基于船用中压电力模拟试验管理软件，能实现中压电力模拟试验装置的状态监测，试验数据保存分析，要求有故障模拟试验功能。

1.5系统性能说明

1.5.1稳定性

系统硬件构架及软件设备选用均采用船用标准。

1.5.2易操作性

层次化架构设计，各分界面功能性按键清晰且指向性明确。

1.5.3可扩展性、开放性

预留设备连接及扩展接口，方便后期使用维护。

二、船用自动化电站模拟实验装置控制台技术要求

2.1概述

台体要求采用2.5冷轧钢板定制并喷塑，尺寸结构满足IEC规范及符合人体工程要求。

防护等级为IP22,板前维护。

2.2外形结构

设计钢琴台。

台体成型后外型尺寸根据实验室门尺寸设计，方便吊装；台前、台后开门，前

门采用铰链安装对开门，后门采用下插式门。

台体前、后门板设散热孔，两侧设散热风扇。

2.3结构材质

台体加工采用2.5mm冷轧钢板，局部设加强筋。

底座采用8#槽钢。

铭牌采用船用安装标准

2.4功能说明

1）供配电功能：

接入市电电源，并将其分配至各个用电设备。

2）发电机本地控制：

设有变频器及发电机控制板，能实现发电机的启动、停止、调速、调压等控制。

3）可调负载控制功能：

可调负载控制器集成安装于台内，操作人员可通过该控制器控制可调负载大小。

4）试验管理及故障设置功能：

台内设有一台安装有试验控制软件的工控机，能实时显示当前试验设备状态及发布各种控制命令，设置故障及试验内容等。

2.6控制台配置

序号

设备名称

数量

推荐厂家

1

塑壳断路器

1

施耐德，西门子，ABB,等

2

微型断路器

4

3

微型断路器

若干

4

交流接触器

4

5

交流变频器

3

6

中间继电器

若干

7

插座

4

8

熔断器

若干

9

开关电源

1

10

工控机

1

11

监控显示器

1

12

鼠标、键盘

1

13

网络交换机

1

14

发电机显示仪表

3

15

发电机控制板

3

16

可调负载控制器

1

三、船用自动化电站模拟试验管理软件技术要求

3.1基本要求

采用fameview组态软件及C#开发，Windows7、Windows8操作平台，32位组态监控平台软件。

3.2软件功能说明

3.2.1人机界面功能

电站各系统主要信息要求在工作站上显示。

屏幕的布置与各系统对应。

屏幕显示采用分层结构，单个系统或设备与其他系统之间能够切换。

所有图形应在每个工作站的终端上显示

工作站的控制软件应规定不同操作人员的操作授权级别

所有显示和控制对象采用标准图形

3.2.2报警

事件将在信息系统中进行收集和归档，事件记录通过信息形式按时间顺序显示。

报警信息在显示屏上进行显示，每个信息包含下列内容：

事件的日期/时间（日/月/年，小时/分/秒/微秒）格林威治时间。

事件的日期/时间（日/月/年，小时/分/秒/微秒）本地时间。

区域。

信息类型（报警、警报，工作站信息）。

信息状态（正发生、过去、确认…）。

测量点编号。

3.2.3信息确认

信息确认在概览区（树状图）、处理区、弹出窗口或信息系统中完成。

确认信号发送给自动化系统，表明在何处进行的确认。

再通过自动化系统将新消息发送给所有工作站服务器，并在服务器上存储、相应显示器上显示。

3.2.4信息归档

所有信息归档存储在工作站服务器的硬盘上。

信息管理采取循环归档方式并指定信息归档数量旧信息被新信息自动替代。

3.2.5声光报警

报警、警报和处理信息触发声音报警（蜂鸣器）并灯光闪烁

在进行声音报警的同时提供下属信息屏：

新报警表（所有未确认的信息）。

旧报警表（当前已经确认的信息）。

操作员信息。

闭锁的信息。

在所有信息屏上可通过滤功能选择需显示的信息，选择和过滤分类包括：

文本，部分文本，日

期，消息级别，消息形式。

3.2.6电网状态显示功能

电网状态显示应简洁明了、层次清晰。

3.2.7电站系统故障设置

教师应能在软件上设置若干接地故障，通过硬件反馈后由学员进行处理；

教师应能设置机组相关故障、电网异常等故障，模拟出加/减机组、分级卸载、机组过载保护等；

教师应能设置自动工况下的相关故障（如：

机组自起失败动、机组自动并车失败）；

教师应能模拟各种机、电引起的跳闸故障。

3.2.8软件自身容错性

常规情况下，软件进行异常管理，当异常发生后，将对该进行提示或报警处理。

当程序接收数据时进行判断是否异常，并作异常处理；当数据存储到数据库时进行异常判断，确保数据库正常。

如遇数据处理软件出错或者当系统损坏，能够对其故障进行处理，快速恢复正常工作。

如遇计算机监控软件出错或者当系统损坏，能通过GHOST软件还原操作，快速恢复正常工作。

四、采集控制系统技术要求

4.1基本要求

对发电机组、中压配电板、低压配电板、常规负载柜及可调负载装置等设备进行数据的采集，并将采集到的数据进行转发、存储。

4.2功能说明

◆采集发电机组电能信息，包括电压、电流，并车状态、发电机工作状态；

◆采集配电板开关的电能信息，包括交流开关的电压、电流、频率、功率因素、视在功率，开

关状态；

◆采集可调负载电能信息，包括开关的电压、电流、开关状态；

◆采集负载控制柜开关的信息，包括开关状态；

◆配电板开关的远程遥控；

◆电量信号采用霍尔传感器采集；

◆交流配电板预留电流、电压互感器信号、开关状态、开关控制接口。

4.4主要设备选型

◆所有设备及元器件应符合船用标准

4.5测试系统软件

系统软件设计以工业控制计算机为核心，能实时测试和数据库管理，实时测试包括人机界面、信号采集和输出控制。

数据库包括测试数据的管理、记录、查询和报表打印。

要求用户界面图形化、直观、明了。

五、模拟电站发电机组技术要求

5.1基本要求

模拟电站发电机组由低压变频器驱动低压异步电动机，电动机通过机械联轴与同步发电机相连，发电机组实际输出电压为690Vac，用于仿真中压系统（数据仿真为6600Vac）。

系统可通过调节变频器输出频率，实现对中压发电机组的调速和有功功率分配；通过调节发电机的AVR，实现对发电机组的调压和无功功率分配。

5.2技术参数

模拟中压发电机组技术参数如下表：

发电机主要技术参数

变频电动机主要技术参数

额定功率

5kW

额定功率

7.5kW

额定电压

690V

额定电压

380V

额定电流

5.3A

额定电流

14.3A

额定频率

50Hz

额定频率

50Hz

额定功率因数

0.8（滞后）

额定转速

1445r/min

工作方式

连续

调速范围

90～110%

相数与接法

三相三线制

工作方式

连续

调压方式

AVR自动调压

相数与接法

三相三线制

绝缘等级

H级

防护等级

IP22

电压调整范围

95-105%

额定转速

1500r/min

稳态调压率

≤±3.5%

瞬态调压率

≤+20%

稳定时间

≤1.5s

电压波动率

≤±2%

六、模拟应急发电机组技术要求

6.1基本要求

模拟低压应急发电机组由低压变频器驱动低压异步电动机，电动机通过机械联轴与同步发电机相连，发电机组实际输出电压为400Vac，用于仿真低压应急发电机系统。

系统可通过调节变频器输出频率，实现对应急发电机组的调速和有功功率分配；通过调节发电机的AVR，实现对发电机组的调压和无功功率分配。

6.2技术参数

模拟应急发电机组技术参数如下表：

发电机主要技术参数

变频电动机主要技术参数

额定功率

2kW

额定功率

7.5kW

额定电压

400V

额定电压

380V

额定电流

3.6A

额定电流

14.3A

额定频率

50Hz

额定频率

50Hz

额定功率因数

0.8（滞后）

额定转速

1445r/min

工作方式

连续

调速范围

90～110%

相数与接法

三相三线制

工作方式

连续

调压方式

AVR自动调压

相数与接法

三相三线制

绝缘等级

H级

防护等级

IP22

电压调整范围

95-105%

额定转速

1500r/min

稳态调压率

≤±3.5%

瞬态调压率

≤+20%

稳定时间

≤1.5s

七、中压配电板技术要求

7.1基本要求

中压配电板采用标准船用配电柜，为自立式安装形式，配电板的前面板上配备扶手，配置断路器、电站功率管理系统（PMS）、综保装置、显示仪表等。

中压配电板的外部电缆接线位置布置在配电板的后面，板后需预留维修接线空间。

中压配电板屏数为6屏，从左至右排列：

1#主电力变压器屏1屏

1#主发电机屏1屏

2#主发电机屏1屏

联络开关屏1屏

3#主发电机屏1屏

2#主电力变压器屏1屏

7.2外形结构

配电柜柜体分四小室：

母线室、断路器室、电缆室和低压室，柜内部各隔室间分隔合理，柜内的各个可移动部件传动平稳可靠，位置准确，机械传动效率高，配电柜的机械联锁满足“五防”要求。

配电柜应方便使用和维护。

进线方向：

底部进线

防护等级：

前部/顶部IP22内部底部，自下IP00

颜色：

电子灰

扶手：

前面板

每个面板开门闭锁装置

顶部吊钩

全部接地连接

7.3材质及尺寸

柜体加工采用2.0mm冷轧钢板，局部设加强筋。

尺寸按船用标准。

7.4功能说明

中压配电板的主要具有以下几项功能：

机组过电流、短路、接地故障保护、逆功、过/欠电压、过/欠频率、故障停机等保护；

发电机控制模式：

手动-半自动-全自动；

发电机稳频/稳压、启动、停机、并车、解列；

并联机组的有功、无功负荷分配；

机组故障处理；

机组、电网监测显示报警；

系统运行动态显示；

报警历史查询及远程通信。

7.5功率管理系统

中压配电板内部集成功率管理系统，能在独立的电网中控制和管理发电设备。

能够在所有操作状态中不中断供电，提供足够的电能。

电站控制单元应包括网络的保护和电功率的集成。

7.5.1系统要求

模块化的设计以及各自独立运行的电站控制单元与保护系统。

独立的多功能控制保护设备分别对各台发电机提供保护

方便地在系统的操作面板上修改系统的所有参数

采用现场层数据通讯

7.5.2发电机的控制和保护功能

电站控制单元对发电机提供以下控制和保护功能：

1）过载监测；2）过压/低压监测；3）过频/低频监测；4）短路保护；5）过流保护；6）逆功率保护；7）母排接地；8）差动保护；9）发电机与母排的自动同步并车；10）发电机与母排的自动解列；11）负荷管理（重载和轻载逻辑检测）。

7.5.3功率管理功能

根据出现的故障启动发电机

根据出现的故障延时停止发电机

根据出现的故障紧急停止发电机

断电自动启动（备用发电机自动启动并自动同步、合闸到主母排上）

根据负载的功率自动启动或停止发电机

在恒频模式下对负载进行有功功率、无功功率的分配

非重要负载分组脱扣自动卸载

重载启动问询

连续对系统的故障进行自诊断

通过主配电板的前门板可执行以下手动操作：

选择手动模式/半自动模式/自动模式

选择备用发电机的顺序

机组的启动和停车

发电机及母联断路器的合闸和分闸

在自动模式下抑制发电机根据电网功率的自动停机功能

7.5.4电站功率管理系统的基本操作模式

基本模式有手动工作模式，半自动工作模式和全自动工作模式。

7.5.4.1手动工作模式

模拟发电机组的启动和停止可以在本地控制箱或主配电板上操作。

手动工作模式不通过功率管理系统执行，由独立的控制单元实现。

7.5.4.2半自动工作模式

在半自动工作模式下，发电机启动后将空载运行，不会立刻投入与母排自动同步运行。

只有在操作人员给出合闸指令后，空载运行的发电机才会投入与母排进行自动同步且合闸的运行。

同样，只有在操作人员给出分闸指令后，运行在母排上的发电机才会投入自动卸载且分闸的运行。

如果只有一台发电机在母排上运行，该发电机的断路器可以被直接分闸，而不需要首先卸载。

在半自动模式下，电站功率管理系统的自动化功能将全部被封锁。

但在所有的操作模式下，发电机的保护功能均起作用。

7.5.4.3全自动工作模式

在全自动工作模式下，发电机将被自动启动或停止。

发电机启动后将自动投入同步和合闸运行。

在发出停止指令后，发电机将投入自动卸载、分闸和停机运行程序。

在全自动工作模式下，电站功率管理系统的所有自动化功能将发挥作用。

八、降压变压器技术要求

8.1基本要求

船用自动化电站模拟试验装置配置四台降压变压器，其中两台用于中压配电板降压，将中压配电

板输出的690Vac转换为400Vac；另外两台用于低压配电板降压，将低压配电板输出的400Vac转换

为230Vac，变压器均为铜芯，不得用铝芯变压器。

8.2技术参数降压变压器技术参数下：

中压降压变压器主要技术参数

低压降压变压器主要技术参数

额定容量

15kVA

额定容量

2kVA

额定电压

690Vac/400Vac

额定电压

400Vac/230Vac

额定频率

50Hz

额定频率

50Hz

连接方式

Y（690V）/∆（400V）

连接方式

Y（400V）/∆（230V）

型式

干式

型式

干式

绝缘等级

F

绝缘等级

F

数量

2台

数量

2台

九、低压配电板技术要求

9.1基本要求

低压配电板采用船用标准配电柜，自立式安装形式，配电板的前面板上将配备扶手，配电板将配备板前照明灯具。

所有接线排将提供永久接线编号。

配电板将配备合适的仪表如：

功率表、电流表、电压表和频率表。

低压配电板屏数为5屏，从左至右排列如下：

◆1#变压器及AC380V负载屏1屏

◆隔离及AC220V负载屏1屏

◆2#变压器及AC380V负载屏1屏

◆应急发电机控制屏1屏

◆组合启动屏1屏

9.2外形结构

配电板采用船用标准低压配电柜结构。

进线方向：

底部进线

防护等级：

前部/顶部IP22内部底部，自下IP00

颜色：

电子灰

扶手：

前面板

每个面板开门闭锁装置

顶部吊钩

全部接地连接

9.3材质及尺寸

柜体加工采用2.0mm冷轧钢板，局部设加强筋。

尺寸按船用标准。

9.4功能说明

低压配电板的主要具有以下几项功能：

◆负载供电

◆岸电联锁

◆应急发电机控制

◆电机的磁力控制

◆紧急卸载的控制部分

9.6低压配电板的采购范围

低压配电板由以下各屏组成：

◆变压器及AC380V负载屏2屏

每屏都配备负载断路器、指示仪表和其他控制单元，以下为其中一套的配置：

序号

设备名称

备注

数量

1

变压器主断路器

塑壳式，带电操机构，标准船用设备

1

2

交流电压表

测量变压器线电压，船用仪表

1

3

交流电流表

测量变压器相电流，船用仪表

1

4

绝缘监测仪

测量380V电网对地绝缘，船用仪表

1

5

转换开关

电流、电压测量转换，船用转换开关

2

6

按钮指示灯

合闸、分闸，

4

7

负载断路器

塑壳式，船用

4

8

其他

继电器、熔断器、变压器等

若干

◆隔离及AC220V负载屏1屏

联络开关屏配备隔离开关、指示仪表和其他控制单元，

序号

设备名称

备注

数量

1

汇流排隔离开关

HZ910-63A

1

2

交流电压表

测量照明变压器线电压，船用仪表

1

3

交流电流表

测量照明变压器相电流，船用仪表

1

4

绝缘监测仪

测量220V电网对地绝缘，船用仪表

1

5

转换开关

电流、电压测量转换，船用转换开关

2

6

按钮指示灯

合闸、分闸、风油遥切等

若干

7

负载断路器

微型断路器

12

8

其他

继电器、熔断器、变压器等

若干

◆应急发电机控制屏1屏

应急发电机控制屏配备发电机主开关、指示仪表和控制单元，

序号

设备名称

备注

数量

1

应急发电机主开关

塑壳式，带电操机构

1

2

交流电压表

测量应急发电机线电压，船用仪表

1

3

交流电流表

测量应急发电机相电流，船用仪表

1

4

交流功率表

测量应急发电机功率，船用仪表

1

5

转换开关

电流、电压测量转换，船用转换开关

2

6

按钮指示灯

合闸、分闸等

若干

7

其他

继电器、熔断器、变压器等

若干

◆组合启动屏1屏

低压配电板集成四类典型的电机磁力控制方式：

1）常规磁力启动；

2）正反转磁力启动；

3）星三角磁力启动；

4）正反转星三角磁力启动

配置短路保护断路器；启动器应按列安装并进行隔离，在屏内形成隔间；每个启动单元的控制电源电压为交流220V，取自启动器内部的控制变压器。

根据不同的功能要求，典型的启动器至少但不仅限于包含下列元器件：

序号

设备名称

备注

数量

1

断路器

根据容量选择塑壳断路器或者马达保护开关

1

2

接触器

根据电机容量选择

1

3

热继电器

根据电机容量选择

1

4

电流表

F72，电机功率大于10kW时设置

1

5

电流互感器

电机功率大于10kW时设置

1

6

计时器

F72，电机功率大于10kW时设置

1

7

控制变压器

400V/230V

1

8

电源指示灯

白色

1

9

启动按钮

绿色

1

10

停止按钮

红色

1

11

手/自动转换开关

需要时设置

1

12

控制熔断器

1套

13

控制继电器

需要时设置

1套

14

端子排

1套

磁力启动器列表如下：

序号

设备名称

备注

数量

1

舱底总用泵

11kW，星三角启动，

1

2

消防总用泵

7.5kW，直接启动，

1

3

舱底压载泵

4kW，直接启动

1

4

燃油输送泵

1.5kW，直接启动，带分励脱扣，带自动启动

1

5

1#机舱风机

4kW，直接启动，正反转，分励脱扣

1

6

2#机舱风机

11kW，星三角启动，正反转，分励脱扣

1

7

分油机

5kW，直接启动，

8

空压机

11kW，星三角启动，

十、常规负载柜技术要求

10.1基本要求

常规负载柜用于低压配电板组合磁力启动单元，根据每个启动单元大小单独设置负载单元，保证负载功率因数为0.8，每套交流负载由电阻加电感组合构成。

10.2结构

常规负载柜采用的金属构架焊接而成的框架结构，配备钢制前门板、后门板和侧封板。

配电板为全封闭式结构、落地式安装。

配电板的背部靠壁安装，板前电缆接线和维修工作。

配电板采用标准的电气元器件和机械部件，满足电气强度和机械强度的要求。

配电板的连锁机构、挡板和其它结构部件能够有效地防止人员接触到带电的部分。

◆进线方向：

底部进线

◆防护等级：

前部/顶部IP22内部底部，自下IP00

◆颜色：

电子灰

◆开门闭锁装置：

每个面板

◆吊钩：

顶部

◆接地连接：

全部

10.3材质

◆柜体加工采用2.0mm冷轧钢板，局部设加强筋。

底座采用8#槽钢。

10.4常规负载柜配置

序号

设备名称

备注

数量

1

负载组合

1.5kW，功率因数0.8

1

2

负载组合

4kW，功率因数0.8

2

3

负载组合

7.5kW，功率因数0.8

1

4

负载组合

11kW，功率因数0.8

2

十一、可调负