高职组GNY01风光互补发电系统安装与调试.docx

1、高职组GNY01风光互补发电系统安装与调试“2012年全国职业院校技能大赛”高职组风光互补发电系统安装与调试赛项规程一、竞赛项目名称风光互补发电系统安装与调试二、竞赛目的通过技能竞赛，促进高职院校紧贴新能源产业发展与需求，培养新能源产业发展急需的应用型高技能人才。推动高职院校新能源技术应用专业、自动化专业、电力电子专业、机电一体化及相关专业的建设，展示高职院校相关专业的教学改革和实践成果。提升高职院校学生的综合素质、团队合作精神。通过技能竞赛，积极推进高职院校与企业的深入合作，探索培养新能源产业光伏发电系统的安装、调试和维护的高素质技能型人才的新途径和新方法。三、竞赛方式与内容（一）竞赛方式竞

2、赛采取团队竞赛方式，每个参赛队以学校为单位，每校限报一个参赛队，由3名参赛选手组成，须为同校在籍学生，性别和年级不限，其中选定队长1名，可以配该校指导教师2名。比赛过程中，允许参赛队员在规定时间内，按照规则，接受指导教师指导。参赛选手可自主选择是否接受指导，接受指导的时间计入竞赛总用时。 赛场开放，允许观众按照规定，在不影响选手比赛的前提下现场参观和体验区体验。（二）竞赛内容比赛内容涉及光伏供电系统、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统的安装、接线、调试、PLC程序设计和分析：（1）离网型风光互补发电系统规划；（2）根据功率要求，选择、安装和连接光伏电池组件；（3）根据功率要求，选择、安装和

3、连接风力发电机；（4）基于MCU的光伏电池组件最大功率跟踪程序设计；（5）基于MCU的风力发电机最大功率跟踪的程序设计； （6）蓄电池容量匹配计算与选型；（7）蓄电池充放电参数设置、保护参数设置；（8）逆变器参数设置；（9）监控系统组态及操作；（10）光伏供电系统调试；（11）风力供电系统调试；（12）风光互补发电系统调试；（13）电能质量的监测、调试和分析。1.光伏供电系统（1）将大赛提供的光伏电池组件、投射灯、光线传感器、水平和俯仰方向运动机构、交流电动机、减速箱、摆杆支架等器件与设备组装成如图1所示的光伏供电装置。要求：4块光伏电池组件按任务书进行连接，组成光伏电池方阵。光线传感器安装在

4、光伏电池方阵中央，2盏投射灯安装在摆杆支架上。图1 光伏供电装置（2）将大赛提供的DSP主控制单元、西门子可编程序控制器、人机对话模块、接口模块、控制单元、直流电压表、直流电流表、蓄电池组、负载、按钮、继电器、断路器等器件与设备安装在“光伏供电系统”网孔架内（接线排和走线槽已经安装好）。（3）根据大赛所提供的光伏供电装置、光伏供电系统电气原理图和接线图，完成光伏供电装置和光伏供电系统的布线和接线。布线与接线要有合理的布线路径、线径和线标套管。（4）定义西门子可编程序控制器的输入输出端口。编制光伏电池方阵手动跟踪模式和光伏电池方阵自动跟踪模式的程序。要求：在手动跟踪模式下，分别按下向东按钮、向西

5、按钮、向南按钮、向北按钮时，光伏电池方阵分别向东、向西、向南、向北偏移。分别按下投射灯1按钮、投射灯2按钮、摆杆东西向运动按钮、摆杆西东向运动按钮时，灯1、灯2分别点亮，并随摆杆完成东西向或作西东向运动。在自动跟踪模式下，按下启动按钮，投射灯点亮并随摆杆运动，光伏电池方阵跟踪投射灯运动。（5）通过人机对话模块设置光伏电池方阵参数、PWM充电参数、蓄电池充、放电保护参数。要求：实现光伏发电对蓄电池组的PWM充电过程。通过示波器检测蓄电池充、放电过程以及保护过程的波形并进行分析。（6）通过调节光伏电池方阵负载和投射灯的光照度，检测光伏电池方阵的输出电压和电流，计算光伏电池方阵的输出功率，绘制光伏电

6、池方阵的输出功率曲线。分析光伏电池方阵的非线性输出特性和MPPT特性。（7）正确选取元器件，焊接光伏供电系统的接口电路模块，要求焊接的接口电路模块能够替代光伏供电系统上的接口电路模块。（8）设置光伏供电系统控制器的通讯地址，完成光伏供电系统与后台监控系统的通信，实现监控系统遥测光伏供电系统的运行状态。（9）完成光伏供电系统PLC与监控系统的通信，实现监控系统遥控PLC动作。2.风力供电系统（1）将大赛提供的叶片、轮毂、发电机、机舱、塔架、风场运动机构、测速仪、偏航控制单元、护栏等器件与设备，组装成如图2所示的风力供电装置。图2 风力供电装置（2）将大赛提供的DSP主控单元、西门子可编程序控制器

7、、人机对话模块、接口模块、控制单元、交流电压表和交流电流表、直流电压表和直流电流表、通信模块、负载、按钮、继电器、断路器等器件与设备安装在“风力供电系统”网孔架内（接线排和走线槽已经安装好）。（3）根据大赛所提供的风力供电装置、风力供电系统电气控制原理图和接线图，完成风力供电装置和风力供电系统的布线和接线。布线与接线要有合理的布线路径、线径和线标套管。（4）定义西门子可编程序控制器的输入输出端口。编制风力发电手动控制模式和风力发电自动控制模式的程序。要求：在手动控制模式下，分别按下风场顺时运动按钮或逆时运动按钮时，模拟风场运动机构分别作顺时和逆时圆弧运动，实现风场的风向变化。按下给风和偏航按钮

8、时，水平轴风力发电机迎风发电。当旋转风速控制旋钮时，风场改变风速，当风场提供的风速达到设定的大风量状态时，水平轴风力发电机作侧风偏航运动。在自动控制模式下，按下启动按钮，风场自动进行风向和风速变化，水平轴风力发电机作自动偏航运动。当风场提供的风速达到设定的大风量状态时，水平轴风力发电机自动作侧风偏航运动。（5）通过人机对话模块设置风速、风向、风力发电机切入风速、切除风速、输出功率等参数。设置PWM充电参数、蓄电池充、放电保护参数。要求：实现风力发电，交流电压表和交流电流表显示风力发电机的输出电压和电流值。直流电压表和直流电流表显示经过整流后的电压和电流值。实现风力发电对蓄电池组的PWM充电过程

9、。通过示波器检测蓄电池充、放电过程以及保护过程的波形并进行分析。通过调节风场的风速和风力发电机的负载，检测风力发电机的输出电压和电流，计算风力发电机的输出功率，绘制风力发电机的输出功率曲线并分析输出特性。（6）设置风力供电系统控制器的通讯地址，完成风力供电系统与后台监控系统的通信，实现监控系统遥测风力供电系统的运行状态。（7）完成风力供电系统PLC与监控系统的通信，实现监控系统遥控PLC动作。3.逆变与负载系统（1）将大赛提供的DSP主控单元、IGBT逆变模块、交流电压表和交流电流表、人机对话模块、变频器、交流电动机、LED显示模块等器件与设备安装在“逆变与负载系统”网孔架内（接线排和走线槽已

10、经安装好）。（2）根据大赛所提供的逆变与负载系统电气原理图和接线图，完成逆变与负载系统的布线和接线。布线与接线要有合理的布线路径、线径和线标套管。（3）检测逆变器输出电压、电流、频率、功率因数。（4）通过人机对话模块设置SPWM、H桥死区、功率因数、谐波等参数，通过示波器检测逆变过程的相关波形并分析。（5）通过人机对话模块设置逆变过载、短路保护参数，完成过载、短路保护功能调试。（6）将变频器和交流电动机组成交流调速系统，实现调速功能。（7）设置逆变系统控制器的通讯地址，完成逆变系统与后台监控系统的通信，实现监控系统遥测逆变系统的运行状态。4.监控系统（1）完成组态主界面，用于显示光伏供电系统、

11、风力供电系统、逆变与负载系统的实时运行数据，数据至少应包含电压、电流、功率、有功、无功等必要信息。光伏供电系统、风力供电系统、逆变与负载系统的通讯状态开关量显示。（2）完成光伏供电系统、风力供电系统、逆变与负载系统界面，分别显示各自的运行状态参数，参数单元应包含电压、电流等系统相关的信息。（3）设计光伏发电采集报表和风力发电集报表，采集数据不少于10次，3分钟记录一次光伏输出电压、电流，风力发电机的输出电压、电流；逆变与负载系统的逆变输入电压、输入电流、逆变输出电压、电流、功率等数据并打印数据报表。（4）对监控系统的谐波分析仪中的谐波波形信息进行分析。5.风光互补实现光伏供电、风力供电和风光互

12、补供电，供电方式由环境条件决定。四、竞赛规则1.赛场提供竞赛指定的专用设备，参赛选手不可自带工具。2.参赛队在竞赛区的赛位采用抽签方式确定。3.参赛选手按规定时间进入竞赛场地，按统一指令开始比赛。4.赛题以任务书的形式发放，参赛队根据任务书的要求完成竞赛任务,并按要求提交竞赛结果。5.比赛过程中，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。如遇设备故障，应由队长示意裁判停止计时。因选手个人原因造成设备故障而无法继续比赛，裁判长有权裁决继续比赛并酌情扣分或终止该队比赛。非选手原因造成设备故障的，由裁判长视具体情况做出裁决。6.提交竞赛结果后，选手须清理现场经裁判员清点验

13、收同意后方可离开赛场。五、评分方式与奖项设定（一）评分标准制定原则1.竞赛题目和评分标准由相关行业、企业和院校专家共同设计，竞赛题目以实际项目为基础，注重知识和能力并重，重点考核安装、操作和调试，体现风光互补发电系统的先进技术和应用，呈现新能源领域的人才培养和需求的特点。2.赛项裁判组负责赛项成绩评定工作（二）评分方法1.竞赛评分严格按照公平、公正、公开、科学、规范的原则。2.参赛队成绩由赛项裁判组统一评定。采用分步得分、错误不传递、累计总分的计分方式，分别计算各分项得分，再按规定的比例计入团体总分。竞赛只计团体竞赛成绩，不计参赛选手个人成绩。竞赛名次按照得分高低排序。3.在竞赛过程中，参赛选

14、手如有舞弊、不服从裁判判决、扰乱赛场秩序等行为，裁判长按照任务书内容扣减相应分数。情节严重的取消竞赛资格，竞赛成绩记为零分。（三）评分细则评分细则如表1所示。表1 评分细则项目竞赛内容分值比例职业与安全意识（5%）团队组织、协作和纪律；遵守职业岗位要求；安全意识和安全措施5%光伏供电系统（26%）光伏电池组件安装1%投射灯的安装1%光线传感器的安装与调试1%水平和俯仰运动机构的安装与调试2%电源控制单元、DSP控制单元、人机对话触摸屏、蓄电池组、直流电压表、直流电流表、继电器、负载等电器组件安装与接线5%光伏供电系统PLC的安装与接线2%光伏电池方阵手动跟踪模式程序设计与调试2%光伏电池方阵自

15、动跟踪模式程序设计与调试2%光伏电池方阵输出特性测试（MPPT）3%蓄电池组的安装1%蓄电池PWM充电调试2%蓄电池的过充、过放、过流等保护参数设置与调试4%风力供电系统（30%）叶片、轮毂、发电机、机舱、塔架、侧风偏航控制单元等安装与调试5%风速仪的安装与调试1%风场运动机构、护栏等安装与调试2%电源控制单元、DSP控制单元、人机对话触摸屏、蓄电池组、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、继电器、负载等电器组件安装与接线5%风力供电系统PLC的安装与接线2%风力发电手动模式程序设计与调试2%风力发电自动模式程序设计与调试2%风力发电机输出特性测试3%风力发电机侧风偏航测试2%蓄电池

16、PWM充电调试、蓄电池的过充、过放、过流等保护参数设置与调试4%风光互补能量切换接线与调试2%逆变与负载系（20%）控制单元、DSP控制单元、IGBT逆变模块、交流电压表、交流电流表安装、接线与调试3%SPWM调制的测试2%逆变H桥电路的测试2%死区测试与分析2%逆变器输出电压、电流测试1%逆变器输出功率因数的测试1%逆变器输出频率的测试1%逆变谐波测试与分析3%过载保护、短路保护功能调试3%变频器、交流电动机的安装、接线，交流调速功能调试2%监控系统（16%）监控系统的安装与接线2%监控系统与其他单元之间的通讯调试2%设计主界面，光伏供电系统界面，风力供电系统界面，逆变与负载系统界面，风光互

17、补能量转换界面，分别显示各自的运行状态参数3%光伏供电系统界面设置相应的按钮，实现光伏电池方阵自动跟踪2%风力供电系统界面设置相应的按钮，实现风力发电机侧风偏航控制2%风光互补能量转换界面设置切换按钮，实现风、光独立发电及互补发电2%设计光伏发电采集报表和风力发电集报表，采集数据不少于10次，3分钟记录一次光伏输出电压、电流，风力发电机的输出电压、电流；逆变与负载系统的逆变输入电压、输入电流、逆变输出电压、电流、功率等数据并打印数据报表。2%对监控系统的谐波分析仪中的谐波波形信息进行分析。1%工作文档(3%)文档正确；文档符合规范3%（四）奖项设定竞赛设参赛选手团体奖，一等奖占比10%，二等奖

18、占比20%，三等奖占比30%。获得一等奖的参赛队指导教师由组委会颁发优秀指导教师证书。八、申诉与仲裁（一）申诉1.参赛队对不符合竞赛规定的设备、工具、软件，有失公正的评判、奖励，以及对工作人员的违规行为等，均可提出申诉。2.申诉应在竞赛结束后2小时内提出，超过时效将不予受理。申诉时，应按照规定的程序由参赛队领队向相应赛项仲裁工作组递交书面申诉报告。报告应对申诉事件的现象、发生的时间、涉及到的人员、申诉依据与理由等进行充分、实事求是的叙述。事实依据不充分、仅凭主观臆断的申诉将不予受理。申诉报告须有申诉的参赛选手、领队签名。3.赛项仲裁工作组收到申诉报告后，应根据申诉事由进行审查，6小时内书面通知

19、申诉方，告知申诉处理结果。如受理申诉，要通知申诉方举办听证会的时间和地点；如不受理申诉，要说明理由。4.申诉人不得无故拒不接受处理结果，不允许采取过激行为刁难、攻击工作人员，否则视为放弃申诉。申诉人不满意赛项仲裁工作组的处理结果的，可向大赛赛区仲裁委员会提出复议申请。（二）仲裁大赛采用两级仲裁机制。赛项设仲裁工作组，赛区设仲裁委员会。赛项仲裁工作组接受由代表队领队提出的对裁判结果的申诉。大赛执委会办公室选派人员参加赛区仲裁委员会工作。赛项仲裁工作组在接到申诉后的2小时内组织复议，并及时反馈复议结果。申诉方对复议结果仍有异议，可由省（市）领队向赛区仲裁委员会提出申诉。赛区仲裁委员会的仲裁结果为最

20、终结果。“2012年全国职业院校技能大赛高职组”风光互补发电系统安装与调试赛项技术规范一、相关知识与技能1.与竞赛主题相关的知识。2.可编程序控制器应用能力。3.CAD/CAM软件应用能力。4.计算机通信应用能力。二、行业技术标准本赛项遵循以下国家标准和行业标准：1.GB/T 2297-1989 太阳光伏能源系统术语2.GB/T 18497-2001 地面用光伏（PV）发电系统-概述与导则3.GB/T 18210-2000 晶体硅光伏方阵I-V特性的现场测量4.GB/T19064-2003 太阳能光伏系统用控制器和逆变器5.CGC/GF004:2007 光伏能源系统用铅酸蓄电池6.GB/T 1

21、9568-2004 风力发电机组装配与安装规范7.GB/T 19069-2003 风力发电机组-控制器技术条件8.GB/T 19070-2003 风力发电机组-控制器试验方法9.JB/T 10425.1-2004风力发电机组-偏航系统技术条件10.JB/T 10425.2-2004风力发电机组-偏航系统试验方法11.JB/T 10426.1-2004风力发电机组-制动系统技术条件12.JB/T 10426.2-2004风力发电机组-制动系统试验方法13.GB/T 18451.2-2003 风力发电机组 功率特性试验14.GB/T 20320-2006 风力发电机组 电能质量测量和评估方法15.

22、GB 17646-1998 小型风力发电机组安全要求16.GB/T19115.1-2003 风光互补发电系统三、竞赛场地和环境标准1.赛场布置20个竞赛工位，每个竞赛工位面积约20m2。竞赛场地平整、通风良好，场地面积满足比赛要求，场地净高不低于4m。2.赛场设置裁判员休息室1间、备件储藏室1间。四、赛场开放区赛场设有开放区，在竞赛不被影响的前提下赛场全面开放。开放区设在赛场的安全通道，观摩和学习人员沿指定路线、在指定区域观摩。五、竞赛技术平台1.竞赛设备:南京康尼科技实业有限公司 KNT-WP01风光互补发电实训系统。2.竞赛工位标明工位号，配备竞赛设备、软件、移动存储器和工具。3.每个工位

23、配备AC220V50Hz交流电源插座2个，供电负荷不小于1kw，具有电源保护装置和安全保护措施。六、安全保障（安全操作要求和赛场安全保障）1.安全操作要求（1）参赛选手进入赛场比赛，必须穿带符合安全要求的服装，不得穿背心、短裤和拖鞋。（2）赛场设备是依照赛项要求安放，在确保安全的基础上，满足赛项的可操作性。参赛选手不得擅自移动、调换和更换。（3）严格遵守操作规程，不得擅自开启电源，不得带电操作，以免造成伤害和事故。（4）通电检查发现电路需改接时，必须先切断电源，后进行电路的拆除与连接。（5）有可能造成意外带电的机械部件、电器元件的金属外壳等都必须接地，赛场提供的黄、绿双色绝缘导线，只做接地线。

24、（6）在电子装接过程中，使用电烙铁时，必须对电源线、插头、手柄等部分进行安全检查，发现局部损坏或松动，必须立即进行更换。工作时电烙铁应放在电烙铁架上，并置于工作台的右前方。（7）比赛结束，参赛选手必须首先关闭电源，清洁桌面，扫除垃圾，整理工作现场，所有移动过的仪器、设备都必须恢复原状。参赛选手与裁判办理终结手续后，方可离场。（8）参赛选手应爱护比赛场所的仪器和设备，操作仪器和设备时，应按规定的操作程序谨慎操作。操作中若违反安全操作规定导致发生较严重的安全事故，将立即取消比赛资格。2.赛场安全保障（1）大赛进行期间，如遇有突发事件发生时，赛项执委会有权决定停止或部分停止赛事的进行。赛事的恢复须报

25、大赛组委会批准。（2）赛事现场突发事件紧急处理预案落实到责任人。（3）赛场统一设置安全提示标志。（4）在赛场的醒目位置张贴安全疏散示意图，明确表明疏散路线、疏散地点。（5）在赛场设有医务室并配备专门的医务人员。七、竞赛项目使用器材与技术平台竞赛项目使用器材与技术平台见表1。表1 竞赛项目使用器材与技术平台设备名称主要器材和技术平台光伏供电系统（1）光伏电池组件：20W/18V、数量：4（2）投射灯：300W、数量：2（3）二维运动机构（4）直流电机：DC24V、数量：2（5）光线传感器（6）摆杆（7）摆杆减速箱（8）交流电动机（9）西门子PLC：S7-200 226 24输入/16输出（10）

26、控制电源单元（11）控制模块（12）直流电压采集模块（13）直流电流采集模块（14）DSP主控单元（15）人机对话模块（16）MOS驱动模块（17）接口模块（18）直流电压表（19）直流电流表（20）通信模块（21）继电器组（22）蓄电池组：12V20AH、数量：4（23）光伏供电系统控制软件风力供电系统（1）水平轴风力发电机：300W、启动风速：1.5m/s（2）塔架（3）风场运动机构（4）减速箱（5）转向机构（6）轴流风机 300W（7）测速仪 0-5V（8）侧风偏航控制单元（9）侧风偏航检测单元（10）护栏（11）控制电源单元（12）控制模块（13）西门子PLC：S7-200 224 1

27、4输入/10输出（14）DSP主控单元（15）人机对话模块（16）交流电压表（17）交流电流表（18）直流电压表（19）直流电流表（20）通信模块（21）接口模块（22）变频器（23）交流电机（24）LED显示屏（25）风力供电系统控制软件逆变与负载系统（1）DSP主控单元（2）控制电源单元（3）逆变主电路模块（4）人机界面（5）IGBT驱动模块（6）交流电压表（7）交流电流表（8）接口模块（9）通信模块（10）变频器（11）交流电机（12）LED显示屏（13）逆变控制软件监控系统（1）通信管理机（2）显示器（3）打印机（4）力控组态软件“2012年全国职业院校技能大赛高职组”风光互补发电系统

28、安装与调试赛项须知一、参赛队须知 1.参赛队名称统一使用规定的地区代表队名称，不使用学校或其他组织、团体名称；不接受跨校组队报名。2.参赛队员在报名获得审核确认后，原则上不再更换，如筹备过程中，队员因故不能参赛，所在省教育主管部门需出具书面说明并按相关规定补充人员并接受审核；竞赛开始后，参赛队不得更换参赛队员，允许队员缺席比赛。3.参赛队按照大赛赛程安排凭大赛组委会颁发的参赛证和有效身份证件参加比赛及相关活动。4.参赛队员统一着装，须符合安全生产及竞赛要求。5.参赛队员应自觉遵守赛场纪律，服从裁判、听从指挥、文明竞赛；持证进入赛场，禁止将通讯工具、自编电子或文字资料带入赛场。二、指导教师须知

29、1.指导教师经报名、审核后确定，一经确定不得更换。允许指导教师缺席比赛。2.竞赛过程中，根据选手要求，允许1名指导教师在规定的范围内进行一次现场指导，时间不超过5分钟，指导时间计入竞赛总用时。3.指导教师应严格遵守有关规定，现场指导仅限于口头，禁止操作任何与比赛有关的工具和设备，禁止现场书写、传递或夹带纸片等任何资料。准时进场、准时离场，不得无故拖延。4.参赛队有权选择或放弃教师现场指导。三、参赛选手须知1.比赛时间共6小时，包括系统安装时间、接线时间、编程时间、设计时间、调试时间及提交成果时间等。2.参赛队员进入比赛现场前，赛项组织参赛队员抽取批次和竞赛工位号，在裁判员核对各参赛队员的身份后

30、，由参赛队员签字确认。3.参赛队在比赛开始前半小时领取比赛任务，在指定地点制订工作分工、工作计划和工作方案。开赛前15分钟进入比赛工位，检查并确认设备、材料、工具等，签字确认。裁判长宣布比赛开始，参赛队员方可进行操作，比赛开始计时。比赛结束前10分钟，裁判长提醒比赛即将结束，各参赛队应准备停止作业，清理现场（如将所用工具放在适当的位置、切断电源等）。提前结束比赛的参赛队，由队长示意裁判停止计时，比赛时间到而未停机者将被酌情扣分。4.参赛队完成比赛任务时，应将比赛过程中产生的所有电子文件存贮在指定的电脑界面上，并提请现场裁判员收取和验收比赛成果。裁判员将收取的竞赛结果文件装入专用密封袋进行密封，参赛队队长在裁判员记录的竞赛情况记录表上签字确认。四、赛场管理须知1.裁判及赛场工作人员应按规定审查允许带入赛场的资料和物品，不允许带入的资料和物品由参赛队随行人员保管，赛场不代为保管。 2.竞赛任务和现场条件须经参赛队确认无误并签字后开始比赛。 3.竞赛过程中如遇竞赛队对竞赛设备、竞赛设施提出异议，现场裁判人员应记录竞赛队的提议，并对现场进行摄像，如不能裁定竞赛设备、竞赛设施是否处于正常状态，须报请裁判组进行现场裁定；经裁定，竞赛设施、设备确实存在故障，妨碍选手正常竞赛的，应及时启动相应预案，并补足参赛队相应耽误的时间。 4.竞赛结束阶段，应重点查验竞