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智能微电网实训实验系统,风光互补发电实训设备

智能微电网实训实验系统由模拟风力发电单元、太阳能光伏发电单元、微电网接入与能量管理屏柜、微电网储能与稳定控制屏柜、微电网分布式能源接入屏柜、微电网交直流负荷管理屏柜、微电网监控平台等组成。

1、模拟风力发电单元

模拟风力发电单元由永磁风力发电机组、拖动异步电机、发电机支架、电机电缆、风速模拟单元等组成。风力发电机采用永磁水平轴风力发电机，通过异步变频电机进行拖动，可模拟发电机在不同风速状况下的发电情况。

2、太阳能光伏发电单元

由光伏模拟器组成，模拟光伏板的各种特征。

3、微电网接入与能量管理屏柜

微电网接入与能量管理屏柜由西门子PLC、微电网能量管理系统(EMS)、工业以太网交换机、交流浪涌保护器、交流接触器、塑壳断路器、单相双向计量仪表、低压线路保护器、电流互感器、组态触摸屏、急停按钮、指示灯、继电器、开关电源、复位开关、转换开关、微断、测试端子、电力电缆、通讯电缆、接线端子、测试端子等组成。主要完成微电网与大电网能量交互的控制、计量与保护，同时通过能量管理系统对微电网储能、分布式发电、交直流负荷等进行能量管理与调度，实现微电网平滑稳定、经济高效运行。

4、微电网储能与稳定控制屏柜

微电网储能与稳定控制屏柜由双向储能变流器、切换开关、储能蓄电池组、电池监测系统、直流功率计量仪表、低压线路保护器、电流互感器、分流器、交流接触器、指示灯、继电器、复位开关、转换开关、电力电缆、通讯电缆、接线端子、测试端子等组成。主要完成对微电网储能的充放电管理、实现微电网直流母线与交流母线的双向变流、提供隔离微电网与市电电网的PCC节点。

5、微电网分布式能源接入屏柜

微电网分布式能源接入屏柜由光伏控制器、风机控制器、直流功率计量仪表、交流功率计量仪表、电流互感器、分流器、变频调速器、指示灯、继电器、转换开关、电力电缆、通讯电缆、接线端子、测试端子等组成。主要完成对分布式能源的接入、分布式发电的计量与保护。

6、微电网交直流负荷管理屏柜

微电网交直流负荷管理屏柜由交直流模拟负载、直流功率仪表、交流功率仪表、电流互感器、分流器、交流接触器、测试端子等组成。可以通过软件模拟对不同等级负荷进行自动调度控制，模拟微电网负荷投切控制和带载运行参数分析。

7、微电网监控平台

微电网监控平台由工控计算机、显示器、操作台、通讯电缆、SCADA电力监控软件等组成。完成对微电网系统运行监测与控制。

主要设备技术参数

微电网接入与能量管理屏柜由西门子PLC、微电网能量管理系统(EMS)、工业以太网交换机、交流浪涌保护器、交流接触器、塑壳断路器、单相双向计量仪表、低压线路保护器、电流互感器、组态触摸屏、急停按钮、指示灯、继电器、开关电源、复位开关、转换开关、微断、测试端子、电力电缆、通讯电缆、接线端子、测试端子等组成。主要完成微电网与大电网能量交互的控制、计量与保护，同时通过能量管理系统对微电网储能、分布式发电、交直流负荷等进行能量管理与调度，实现微电网平滑稳定、经济高效运行。

微电网接入与能量管理单元主要技术参数：

1）PLC：西门子S7-1200PLC及扩展模块；14点数 字量输入；10点数字量输出；2模拟量输出；支持Profinet、I/O通讯；

2）微电网能量管理系统：CPU：ARM9 400MHz；操作系统：嵌入式Linux2.6.30； SDRAM：128M；FLASH：128M；SD卡：支持最大8G；RS485接口：8个，通讯带隔离；网口：10/100M自适应；软件：内置微电网能量管理软件；数据库：内置SQLite关系数据库；额定电源：DC24V，5.4W；外形尺寸（L×W×H，mm）：241×130×38

3）以太网交换机：网络标准：IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x；端口：8个10/100Mbps RJ45 端口；指示灯：每端口具有1个Link/Ack、Speed 指示灯/每设备具有1个Power指示灯；性能：存储转发/支持3.2Gbps的背板带宽/支持8K的MAC地址表深度；使用环境：工作温度(0℃～40℃)/存储温度(-40℃～70℃)/工作湿度(10%～90%RH，不凝露)/存储湿度(5%～90%RH，不凝露)；输入电源：100-240V～50/60Hz；外形尺寸（L×W×H，mm）：143×104×48

4）串口服务器：32位ARM嵌入式处理器；1个隔离10M/100M自适应网口，内嵌1.5KV电磁隔离；8个隔离RS422/485串口，接线端子接口，每个串口带有15KV ESD保护；支持断电或者断网自动恢复；支持9-24VDC宽电压输入；支持Web/Telnet/Console控制台多种方式进行管理和配置；支持TCP、UDP、、ICMP、HTTP、DNS、DHCP ,Telnet协议；工作方式：TCP Server，TCP Client、UDP、虚拟串口驱动访问模式；支持过网关，跨路由通信；支持标准TCP/IP SOCKET, Telnet程序访问；

5）组态触摸屏：触摸屏尺寸：7″；屏幕类型：TFT液晶显示屏；分辨率：800×480；内核：Cortex-A8 CPU（主频600MHz）；内存：128M；触摸类型：四线电阻式触摸屏（分辨率4096×4096）；串行接口：RS232/RS485；以太网口：10/100M自适应；电磁兼容：三业三极；

6）交流浪涌保护器：电源系统：TT-TN-IT；额定电压Un：220V；最大持续运行电压Uc：385V；标称放电电流In(8/20us)：20KA；最大放电电流Imax(8/20us)：40KA；保护水平Up(8/20us)：<1.8KV；响应时间：≤25ns；失效指示：绿色/正常，红色/失效；

7）交流接触器：主触点数量：3对；额定电流：25A；额定电压：AC220V；线圈电压：AC220V；辅助触点：2常闭2常开；

8）单相双向计量仪表：电流、电压测量精度：0.2级；功率、有功电能测量精度：0.5级；频率：0.05HZ；无功电能：1级；供电电压：AC80-270V、DC90-350V；功耗：≤10VA；

9）低压线路保护器：测量参数：电流、电压、功率、功率因素、频率、电能监测；过流保护；欠压保护；过压保护；零序保护、断相保护、联动保护、不平衡保护；通讯接口：RS485/Modbus-RTU通讯；开关量输入：5路；继电器输出：4路；具有SOE事件记录功能；

10）开关电源：输入电压：AC220V；输出电压：DC24V；输出电流：5A；

11）屏柜材质与尺寸：板材：热镀锌处理；板材表面烤漆工艺；钢板厚度：2mm；前门采用推拉式，采用透时钢化玻璃设计，带气动缓冲器；后门采用双开门设计，底部装置过滤网；两边侧门可拆卸设计；底座前后活动式设计，方便进出线与柜体搬运；柜体尺寸：800×800×2000(mm)；

微电网储能与稳定控制屏柜由双向储能变流器、切换开关、储能蓄电池组、电池监测系统、直流功率计量仪表、低压线路保护器、电流互感器、分流器、交流接触器、指示灯、继电器、复位开关、转换开关、电力电缆、通讯电缆、接线端子、测试端子等组成。主要完成对微电网储能的充放电管理、实现微电网直流母线与交流母线的双向变流、提供隔离微电网与市电电网的PCC节点。

微电网储能与稳定控制单元主要技术参数：

1）双向储能变流器：最大并网功率：3600W；输入直流电压：DC48V；输入电池类型：铅酸电池或锂电池；最大充电功率：3600W(可设定)；充电电压：57V(可设定)；集成温度补偿功能；保护功能：接反保护，欠压保护，过压保护，过充保护，过载保护，短路保护等；额定输出电压：220V(180Vac-280Vac)；额定电网频率：50/60HZ，±5HZ；最大交流电流：16A；功率因素：0.8超前～0.8滞后；THDI：<1.5%；交流连接类型：单相；最大转换效率：97.6%；MPPT效率：99.9%；设备保护：直流极性反接保护，直流输入开关保护，交流输出过流保护，交流输出过压保护，接地故障监测，电网孤岛监测，残余电流检测；通讯接口：隔离RS485；

2）储能蓄电池：电池类型：铅酸免维护；电池容量：12V85AH；电池连接方式：串联；电池保护：末端接保险丝；

3）电池监测系统：电源电压：DC80～320V/AC220V；驶入功率：≤10W；电池单体电压检测：32节；电池电流采集：1路；电池温度采集：1路；单体电压测量范围：0.5V～16V；单体电压测量精度：≤±0.3%；通讯端口：RS485；外形尺寸：230×95×35(mm)；工作环境温度：-15～+55℃；

4）直流功率表：电压测量范围：DC0-100V；电压测量精度：0.2级；电流测量范围：0-20A；电流测量精度：0.2级；供电电压：AC80-270V、DC90-350V；功耗：≤10VA；

5）低压线路保护器：测量参数：电流、电压、功率、功率因素、频率、电能监测；过流保护；欠压保护；过压保护；零序保护、断相保护、联动保护、不平衡保护；通讯接口：RS485/Modbus-RTU通讯；开关量输入：5路；继电器输出：4路；具有SOE事件记录功能；

6）交流接触器：主触点数量：3对；额定电流：25A；额定电压：AC220V；线圈电压：AC220V；辅助触点：2常闭2常开；

7）屏柜材质与尺寸：板材：热镀锌处理；板材表面烤漆工艺；钢板厚度：2mm；前门采用推拉式，采用透时钢化玻璃设计，带气动缓冲器；后门采用双开门设计，底部装置过滤网；两边侧门可拆卸设计；底座前后活动式设计，方便进出线与柜体搬运；柜体尺寸：800×800×2000(mm)；

微电网分布式能源接入屏柜由光伏控制器、风机控制器、直流功率计量仪表、交流功率计量仪表、电流互感器、分流器、变频调速器、指示灯、继电器、转换开关、电力电缆、通讯电缆、接线端子、测试端子等组成。主要完成对分布式能源的接入、分布式发电的计量与保护。

微电网分布式能源接入单元主要技术参数：

1）光伏控制器：额定系统电压：48V；空载损耗：≤1.2W；光伏最大输入电压：150V；最大充电电流：30A；转换效率：≤98%；MPPT追踪效率：>99%；温度补偿系数：-3mv/℃/2V（默认值）；工作温度：-35℃～+45℃；保护功能：接反保护，欠压保护，过压保护，过充保护，过载保护，短路保护，反充保护等；通讯方式：RS485；外形尺寸：266×182×81(mm)；

2）风机控制器：额定风机输入功率：300W；最大风机输入功率：450W；蓄电池额定电压：48V；风机刹车电流：7.5A；卸载开始电压：54V；完全卸载电压：58V；蓄电池过放保护电压：43.2V；蓄电池过放恢复电压：48V；输入过压保护电压：64V；充电方式：PWM；静态电流：≦30mA；保护功能：接反保护，欠压保护，过压保护，过充保护，过载保护，短路保护，反充保护等；通讯方式：RS485；外形尺寸：440×300×170(mm)；

3）直流功率表：电压测量范围：DC0-100V；电压测量精度：0.2级；电流测量范围：0-20A；电流测量精度：0.2级；供电电压：AC80-270V、DC90-350V；功耗：≤10VA；

4）单相交流功率表：电流、电压测量精度：0.2级；功率、有功电能测量精度：0.5级；频率：0.05HZ；无功电能：1级；供电电压：AC80-270V、DC90-350V；功耗：≤10VA；

5）屏柜材质与尺寸：板材：热镀锌处理；板材表面烤漆工艺；钢板厚度：2mm；前门采用推拉式，采用透时钢化玻璃设计，带气动缓冲器；后门采用双开门设计，底部装置过滤网；两边侧门可拆卸设计；底座前后活动式设计，方便进出线与柜体搬运；柜体尺寸：800×800×2000(mm)；

 分布式发电模拟由模拟风力与模拟光伏单元组成，模拟风力发电单元由永磁风力发电机组、拖动异步电机、发电机支架、电机电缆、风速模拟单元等组成，风力发电机采用永磁水平轴风力发电机，通过异步变频电机进行拖动，可模拟发电机在不同风速状况下的发电情况；太阳能光伏发电单元由单晶太阳能光伏电池组件、太阳能组件支架、太阳能专用电缆、MC4连接器、环境检测传感器等组成。

15、电源分析系统：

光伏电池模块和风力轮机产生的能量通过功率调节器后直流电将转换为交流电。蓄电池的充电控制单元对电能进行转换，最大限度降低这些转换中的损耗可以提升整个能源系统的效率。能够提供多个通道的功率输入，可以测量每个转换器之前和之后的电压、电流、功率和( 交流) 频率，以及转换器效率和充电效率。

功能：1.功率积分测量 2. 低电压穿越（LVRT）测试

      3. 最大功率点跟踪（MPPT）测试  4. 闪变测量

      5. 用户自定义测量  6.高精度宽带电流分流器

（二）该实训平台满足开设以下实验内容：

1、线形负载和灯泡负载电堆性能实验

2、恒值负载电堆性能实验

3、不同温度电堆性能曲线实验

4、不同压力电堆性能曲线实验

5、不同尾气排放量电堆性能曲线实验

6、最佳电堆性能曲线实验

7、不同类型电堆性能评价实验