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智能微電網實訓實驗系統,風光互補發電實訓設備

智能微電網實訓實驗系統由模擬風力發電單元、太陽能光伏發電單元、微電網接入與能量管理屏柜、微電網儲能與穩定控制屏柜、微電網分布式能源接入屏柜、微電網交直流負荷管理屏柜、微電網監控平臺等組成。

1、模擬風力發電單元

模擬風力發電單元由永磁風力發電機組、拖動異步電機、發電機支架、電機電纜、風速模擬單元等組成。風力發電機采用永磁水平軸風力發電機，通過異步變頻電機進行拖動，可模擬發電機在不同風速狀況下的發電情況。

2、太陽能光伏發電單元

由光伏模擬器組成，模擬光伏板的各種特征。

3、微電網接入與能量管理屏柜

微電網接入與能量管理屏柜由西門子PLC、微電網能量管理系統(EMS)、工業以太網交換機、交流浪涌保護器、交流接觸器、塑殼斷路器、單相雙向計量儀表、低壓線路保護器、電流互感器、組態觸摸屏、急停按鈕、指示燈、繼電器、開關電源、復位開關、轉換開關、微斷、測試端子、電力電纜、通訊電纜、接線端子、測試端子等組成。主要完成微電網與大電網能量交互的控制、計量與保護，同時通過能量管理系統對微電網儲能、分布式發電、交直流負荷等進行能量管理與調度，實現微電網平滑穩定、經濟高效運行。

4、微電網儲能與穩定控制屏柜

微電網儲能與穩定控制屏柜由雙向儲能變流器、切換開關、儲能蓄電池組、電池監測系統、直流功率計量儀表、低壓線路保護器、電流互感器、分流器、交流接觸器、指示燈、繼電器、復位開關、轉換開關、電力電纜、通訊電纜、接線端子、測試端子等組成。主要完成對微電網儲能的充放電管理、實現微電網直流母線與交流母線的雙向變流、提供隔離微電網與市電電網的PCC節點。

5、微電網分布式能源接入屏柜

微電網分布式能源接入屏柜由光伏控制器、風機控制器、直流功率計量儀表、交流功率計量儀表、電流互感器、分流器、變頻調速器、指示燈、繼電器、轉換開關、電力電纜、通訊電纜、接線端子、測試端子等組成。主要完成對分布式能源的接入、分布式發電的計量與保護。

6、微電網交直流負荷管理屏柜

微電網交直流負荷管理屏柜由交直流模擬負載、直流功率儀表、交流功率儀表、電流互感器、分流器、交流接觸器、測試端子等組成。可以通過軟件模擬對不同等級負荷進行自動調度控制，模擬微電網負荷投切控制和帶載運行參數分析。

7、微電網監控平臺

微電網監控平臺由工控計算機、顯示器、操作臺、通訊電纜、SCADA電力監控軟件等組成。完成對微電網系統運行監測與控制。

主要設備技術參數

微電網接入與能量管理屏柜由西門子PLC、微電網能量管理系統(EMS)、工業以太網交換機、交流浪涌保護器、交流接觸器、塑殼斷路器、單相雙向計量儀表、低壓線路保護器、電流互感器、組態觸摸屏、急停按鈕、指示燈、繼電器、開關電源、復位開關、轉換開關、微斷、測試端子、電力電纜、通訊電纜、接線端子、測試端子等組成。主要完成微電網與大電網能量交互的控制、計量與保護，同時通過能量管理系統對微電網儲能、分布式發電、交直流負荷等進行能量管理與調度，實現微電網平滑穩定、經濟高效運行。

微電網接入與能量管理單元主要技術參數：

1）PLC：西門子S7-1200PLC及擴展模塊；14點數 字量輸入；10點數字量輸出；2模擬量輸出；支持Profinet、I/O通訊；

2）微電網能量管理系統：CPU：ARM9 400MHz；操作系統：嵌入式Linux2.6.30； SDRAM：128M；FLASH：128M；SD卡：支持最大8G；RS485接口：8個，通訊帶隔離；網口：10/100M自適應；軟件：內置微電網能量管理軟件；數據庫：內置SQLite關系數據庫；額定電源：DC24V，5.4W；外形尺寸（L×W×H，mm）：241×130×38

3）以太網交換機：網絡標準：IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x；端口：8個10/100Mbps RJ45 端口；指示燈：每端口具有1個Link/Ack、Speed 指示燈/每設備具有1個Power指示燈；性能：存儲轉發/支持3.2Gbps的背板帶寬/支持8K的MAC地址表深度；使用環境：工作溫度(0℃～40℃)/存儲溫度(-40℃～70℃)/工作濕度(10%～90%RH，不凝露)/存儲濕度(5%～90%RH，不凝露)；輸入電源：100-240V～50/60Hz；外形尺寸（L×W×H，mm）：143×104×48

4）串口服務器：32位ARM嵌入式處理器；1個隔離10M/100M自適應網口，內嵌1.5KV電磁隔離；8個隔離RS422/485串口，接線端子接口，每個串口帶有15KV ESD保護；支持斷電或者斷網自動恢復；支持9-24VDC寬電壓輸入；支持Web/Telnet/Console控制臺多種方式進行管理和配置；支持TCP、UDP、、ICMP、HTTP、DNS、DHCP ,Telnet協議；工作方式：TCP Server，TCP Client、UDP、虛擬串口驅動訪問模式；支持過網關，跨路由通信；支持標準TCP/IP SOCKET, Telnet程序訪問；

5）組態觸摸屏：觸摸屏尺寸：7″；屏幕類型：TFT液晶顯示屏；分辨率：800×480；內核：Cortex-A8 CPU（主頻600MHz）；內存：128M；觸摸類型：四線電阻式觸摸屏（分辨率4096×4096）；串行接口：RS232/RS485；以太網口：10/100M自適應；電磁兼容：三業三極；

6）交流浪涌保護器：電源系統：TT-TN-IT；額定電壓Un：220V；最大持續運行電壓Uc：385V；標稱放電電流In(8/20us)：20KA；最大放電電流Imax(8/20us)：40KA；保護水平Up(8/20us)：<1.8KV；響應時間：≤25ns；失效指示：綠色/正常，紅色/失效；

7）交流接觸器：主觸點數量：3對；額定電流：25A；額定電壓：AC220V；線圈電壓：AC220V；輔助觸點：2常閉2常開；

8）單相雙向計量儀表：電流、電壓測量精度：0.2級；功率、有功電能測量精度：0.5級；頻率：0.05HZ；無功電能：1級；供電電壓：AC80-270V、DC90-350V；功耗：≤10VA；

9）低壓線路保護器：測量參數：電流、電壓、功率、功率因素、頻率、電能監測；過流保護；欠壓保護；過壓保護；零序保護、斷相保護、聯動保護、不平衡保護；通訊接口：RS485/Modbus-RTU通訊；開關量輸入：5路；繼電器輸出：4路；具有SOE事件記錄功能；

10）開關電源：輸入電壓：AC220V；輸出電壓：DC24V；輸出電流：5A；

11）屏柜材質與尺寸：板材：熱鍍鋅處理；板材表面烤漆工藝；鋼板厚度：2mm；前門采用推拉式，采用透時鋼化玻璃設計，帶氣動緩沖器；后門采用雙開門設計，底部裝置過濾網；兩邊側門可拆卸設計；底座前后活動式設計，方便進出線與柜體搬運；柜體尺寸：800×800×2000(mm)；

微電網儲能與穩定控制屏柜由雙向儲能變流器、切換開關、儲能蓄電池組、電池監測系統、直流功率計量儀表、低壓線路保護器、電流互感器、分流器、交流接觸器、指示燈、繼電器、復位開關、轉換開關、電力電纜、通訊電纜、接線端子、測試端子等組成。主要完成對微電網儲能的充放電管理、實現微電網直流母線與交流母線的雙向變流、提供隔離微電網與市電電網的PCC節點。

微電網儲能與穩定控制單元主要技術參數：

1）雙向儲能變流器：最大并網功率：3600W；輸入直流電壓：DC48V；輸入電池類型：鉛酸電池或鋰電池；最大充電功率：3600W(可設定)；充電電壓：57V(可設定)；集成溫度補償功能；保護功能：接反保護，欠壓保護，過壓保護，過充保護，過載保護，短路保護等；額定輸出電壓：220V(180Vac-280Vac)；額定電網頻率：50/60HZ，±5HZ；最大交流電流：16A；功率因素：0.8超前～0.8滯后；THDI：<1.5%；交流連接類型：單相；最大轉換效率：97.6%；MPPT效率：99.9%；設備保護：直流極性反接保護，直流輸入開關保護，交流輸出過流保護，交流輸出過壓保護，接地故障監測，電網孤島監測，殘余電流檢測；通訊接口：隔離RS485；

2）儲能蓄電池：電池類型：鉛酸免維護；電池容量：12V85AH；電池連接方式：串聯；電池保護：末端接保險絲；

3）電池監測系統：電源電壓：DC80～320V/AC220V；駛入功率：≤10W；電池單體電壓檢測：32節；電池電流采集：1路；電池溫度采集：1路；單體電壓測量范圍：0.5V～16V；單體電壓測量精度：≤±0.3%；通訊端口：RS485；外形尺寸：230×95×35(mm)；工作環境溫度：-15～+55℃；

4）直流功率表：電壓測量范圍：DC0-100V；電壓測量精度：0.2級；電流測量范圍：0-20A；電流測量精度：0.2級；供電電壓：AC80-270V、DC90-350V；功耗：≤10VA；

5）低壓線路保護器：測量參數：電流、電壓、功率、功率因素、頻率、電能監測；過流保護；欠壓保護；過壓保護；零序保護、斷相保護、聯動保護、不平衡保護；通訊接口：RS485/Modbus-RTU通訊；開關量輸入：5路；繼電器輸出：4路；具有SOE事件記錄功能；

6）交流接觸器：主觸點數量：3對；額定電流：25A；額定電壓：AC220V；線圈電壓：AC220V；輔助觸點：2常閉2常開；

7）屏柜材質與尺寸：板材：熱鍍鋅處理；板材表面烤漆工藝；鋼板厚度：2mm；前門采用推拉式，采用透時鋼化玻璃設計，帶氣動緩沖器；后門采用雙開門設計，底部裝置過濾網；兩邊側門可拆卸設計；底座前后活動式設計，方便進出線與柜體搬運；柜體尺寸：800×800×2000(mm)；

微電網分布式能源接入屏柜由光伏控制器、風機控制器、直流功率計量儀表、交流功率計量儀表、電流互感器、分流器、變頻調速器、指示燈、繼電器、轉換開關、電力電纜、通訊電纜、接線端子、測試端子等組成。主要完成對分布式能源的接入、分布式發電的計量與保護。

微電網分布式能源接入單元主要技術參數：

1）光伏控制器：額定系統電壓：48V；空載損耗：≤1.2W；光伏最大輸入電壓：150V；最大充電電流：30A；轉換效率：≤98%；MPPT追蹤效率：>99%；溫度補償系數：-3mv/℃/2V（默認值）；工作溫度：-35℃～+45℃；保護功能：接反保護，欠壓保護，過壓保護，過充保護，過載保護，短路保護，反充保護等；通訊方式：RS485；外形尺寸：266×182×81(mm)；

2）風機控制器：額定風機輸入功率：300W；最大風機輸入功率：450W；蓄電池額定電壓：48V；風機剎車電流：7.5A；卸載開始電壓：54V；完全卸載電壓：58V；蓄電池過放保護電壓：43.2V；蓄電池過放恢復電壓：48V；輸入過壓保護電壓：64V；充電方式：PWM；靜態電流：≦30mA；保護功能：接反保護，欠壓保護，過壓保護，過充保護，過載保護，短路保護，反充保護等；通訊方式：RS485；外形尺寸：440×300×170(mm)；

3）直流功率表：電壓測量范圍：DC0-100V；電壓測量精度：0.2級；電流測量范圍：0-20A；電流測量精度：0.2級；供電電壓：AC80-270V、DC90-350V；功耗：≤10VA；

4）單相交流功率表：電流、電壓測量精度：0.2級；功率、有功電能測量精度：0.5級；頻率：0.05HZ；無功電能：1級；供電電壓：AC80-270V、DC90-350V；功耗：≤10VA；

5）屏柜材質與尺寸：板材：熱鍍鋅處理；板材表面烤漆工藝；鋼板厚度：2mm；前門采用推拉式，采用透時鋼化玻璃設計，帶氣動緩沖器；后門采用雙開門設計，底部裝置過濾網；兩邊側門可拆卸設計；底座前后活動式設計，方便進出線與柜體搬運；柜體尺寸：800×800×2000(mm)；

 分布式發電模擬由模擬風力與模擬光伏單元組成，模擬風力發電單元由永磁風力發電機組、拖動異步電機、發電機支架、電機電纜、風速模擬單元等組成，風力發電機采用永磁水平軸風力發電機，通過異步變頻電機進行拖動，可模擬發電機在不同風速狀況下的發電情況；太陽能光伏發電單元由單晶太陽能光伏電池組件、太陽能組件支架、太陽能專用電纜、MC4連接器、環境檢測傳感器等組成。

15、電源分析系統：

光伏電池模塊和風力輪機產生的能量通過功率調節器后直流電將轉換為交流電。蓄電池的充電控制單元對電能進行轉換，最大限度降低這些轉換中的損耗可以提升整個能源系統的效率。能夠提供多個通道的功率輸入，可以測量每個轉換器之前和之后的電壓、電流、功率和( 交流) 頻率，以及轉換器效率和充電效率。

功能：1.功率積分測量 2. 低電壓穿越（LVRT）測試

      3. 最大功率點跟蹤（MPPT）測試  4. 閃變測量

      5. 用戶自定義測量  6.高精度寬帶電流分流器

（二）該實訓平臺滿足開設以下實驗內容：

1、線形負載和燈泡負載電堆性能實驗

2、恒值負載電堆性能實驗

3、不同溫度電堆性能曲線實驗

4、不同壓力電堆性能曲線實驗

5、不同尾氣排放量電堆性能曲線實驗

6、最佳電堆性能曲線實驗

7、不同類型電堆性能評價實驗