一、概 述

“礦井供電系統模擬操作裝置”是根據典型的礦井供電系統進行設計的，包括井上供電部份、井下中央變電所部份、采區工作面供電部份、移動變電站供電部分等。通過本裝置的培訓，可讓學員對礦井的供電系統有個全面的了解，可以完成供電系統的倒閘操作，并設有誤操作報警，可作為礦井電類人員的安全培訓和考核。

二、技術參數

1.輸入電源：三相五線～380V±10% 50Hz

2.工作環境：環境溫度-5℃～＋40℃，相對濕度＜85%(25℃)，海拔＜4000m

3.外形尺寸：2400mm×500mm×2000mm

三、裝置配置

1. 裝置結構

裝置采用柜式結構，柜體采用雙層亞光密紋噴塑結構，面板采用2mm厚鋁板，面板上的文字符號采用噴塑工藝。柜體配有六個萬向輪，便于移動和固定。

2. 供電系統

控制屏正面為典型礦井供電系統模擬操作屏，裝置采用雙電源供電，系統分為五個部分：

(1)地面35kV供電部份（雙電源供電）

(2)地面6kV供電部份（副井提升機、主提升機、通風機、空壓機等）

(3)井下中央變電所6kV供電部份（提升機、整流設備、水泵、低壓動力照明等）

(4)采區變電所部分（煤電鉆）

(5)采區移動變電站配電部份（采煤機）

系統中主要開關元件為開關和斷路器，相應的系統圖上各開關操作元件和斷路器元件都嵌入系統圖的相應位置，其通斷有相應的信號燈指示，紅綠信號燈分別指示合閘和分閘。每條供電支路都有相應的負載并用光字牌指示

3. 誤操作告警及記錄模塊

倒閘屏正面裝有誤操作告警及記錄模塊。誤操作告警及記錄模塊具有智能識別學員操作是否正確的功能，如果操作錯誤，倒閘屏立即發出聲光告警指示，同時記錄誤故障次數。用戶在誤操作后，需更正誤操作，按復位按鈕，聲光告警才能復位，才能進行下一步操作。

控制屏側面裝有“誤操作清零”按鈕和兩個模擬檢漏繼電器故障的鈕子開關；按下“誤操作清零”按鈕，可以將倒閘屏面板的誤操作記錄清零；撥動鈕子開關“K1”“K2”可以模擬檢漏繼電器的故障。

4. 時鐘顯示模塊的設置

控制屏中央上部裝有時鐘顯示模塊，通過遙控器進行設置，該模塊平時可以作為時鐘使用，精確顯示“年、月、日、時、分、星期”，而且可以記錄供電系統安全運行的“天”數；也可以作為實訓考核的時間依據。

5. 儀表及光字牌

控制屏面板上的電壓表分別指示變電所35kV母線和6kV母線上的電壓，左右兩邊分別指示兩路電源；量程分別為0～40kV、0～6kV，精度1.0級；

光字牌代表每條支路上的負荷，相應的支路接通，光字牌點亮。

10. 上位機得監控軟件，監控主機與現場智能設備采用RS485總線，Modbus-RTU協議構建底層監控網絡。主要實現以下功能：1、對供配電一次系統進行組態，實時顯示主接線的變化；2、實時采集、顯示、存儲各類電量參數；3、對采集的各種電量量可生成實時和歷史曲線和報表，以利于實驗者比較、分析實驗數據；4、監視各斷路器位置、保護動作出口狀態；能夠控制輸電線路斷路器的跳/合閘；5、根據采集的母線電量實現對電壓、無功的自動調整。

11. PLC采用施耐德PLC主機。
12.教學軟件

1、用電安全與觸電急救仿真教學軟件

軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生用電的安全和急救方法，軟件內設有單相觸電、兩相觸電、跨步觸電、低壓觸電急救、高壓觸電急救、人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法等原理講解與教學，單相觸電分維修帶電斷線、維修插座觸電、室外觸電等原理演示。低壓觸電和高壓觸電教學主要為學生講解演示如何解救處于低壓觸電或者高壓觸電時的人，人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法采用采用3D虛擬仿真技術展示，經過渲染和潤色，使模型看起來與真實部件一般無二，畫面逼真。通過實訓能夠對學生進行實訓室安全用電教育，提高學生的安全意識，使學生學會一些自救的方法，讓學生在遇到危險時能采取一定的安全措施，保護自己，以及熟悉各種電氣事故產生的原因和處理電氣事故的實用操作措施，減少電氣事故的發生。

2、維修電工電子電機與職業資格培訓考評仿真軟件

本軟件為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本軟件即可手動設置故障也能自動設置故障，本軟件通過電路圖中綠色的框選擇手動設置故障點（最多可以設置39個故障點），也可以通過系統自動進行隨機1個故障點設置，隨機兩個故障點設置，隨機三個故障點設置，隨機四個故障點設置，隨機五個故障點設置，本軟件內有工具箱，元件庫，放大鏡，電路圖等功能，可通過工具箱可選擇萬用表進行檢測，通過元件庫選擇合適的元件，通過放大鏡可以清楚的了解各個元器件及電路。本軟件通過電動機星三角啟動控制電路故障的設置，并經過種種排查，讓學生了解電動機星三角啟動控制電路的工作原理及電路結構。

3、虛擬頻譜儀、邏輯分析儀、示波器、三用表仿真軟件：

本軟件為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本軟件的功能有：電阻的測量、交流電壓的測量（測量變壓器，若變壓器測量燒壞多用表時，冒黑煙提示并可以重置多用表）、晶體管的極性判斷、直流電壓測量（通電流表檔時燈光亮）、直流電流的測量、以及電容好壞的判斷。本軟件可任意拖動紅色與黑色筆頭，2個筆頭拖拽至被測物體上定位時顯示紅圈，如未定位準確無紅圈顯示，并在進行錯誤操作的時（如所選量程錯誤、所測數據錯誤等等），儀表指針將無反應、提示錯誤重新測量等，本多用表可選擇交流電壓檔，直流電壓檔，電阻檔，電流檔，電阻調0，并且可放大顯示數據，可清楚觀看所測數據大小。學生可以通過本軟件學習多用表的正確使用方法。

4、單片機、plc可編程設計與控制虛擬仿真軟件：

本軟件基于unity3d開發，內置實驗步驟、實驗指導書、電路圖、組件列表、連接線路、接通電源、電路圖、場景重置、返回等按鈕，在連線及代碼正確后，可以通過啟動/停止、正向運動、反向運動按鈕操作三維機床模型運動，在連接線路狀態下，三維機床模型可進行放大/縮小、平移。

1.繼電器控制：閱讀實驗指導書，并進入實驗，通過識讀電路圖，選擇組件列表中的繼電器、熱繼電器、開關等元器件以拖拽的形式布局至電器柜中，限位器置于三維機床模型上，可選擇蓋蓋子，部分元器件名稱可重命名，然后點擊連接線路按鈕，將端子對端子進行連線，將機床電路連接成功后，選擇接通電源，進行操作，若組件或線路連接錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

2.PLC控制：實驗同繼電器控制，增加PLC控制功能，在連線完成后，通過PLC編碼按鈕，進入程序編寫界面，編寫正向與反向2條程序，共有12個梯形圖符號，編寫完成后，選擇提交進行程序驗證。驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

3.單片機控制：實驗同繼電器控制，增加單片機控制功能，在連線完成后，通過C編碼按鈕進入編程界面，輸入正確的C語言代碼，提交驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

四、 實訓項目

1. 工廠供電電氣接線圖的認知

(1) 工廠供電一次電氣接線模擬圖的認知

(2) 工廠供電二次控制回路接線及信號回路實訓

(3) 電壓和電流互感器的接線方法

(4) 工廠供電倒閘操作

2. 工廠自動裝置實訓

(1) 備投投入條件測試

(2) 進線備投（明備用）及自適應

(3) 母聯備投（暗備用）及自適應

(4) 無功補償裝置認知

(5) 手動/自動功率因數補償

(6) 線路無功控制

(7) VQC電壓無功控制

3. 工廠高壓線路的微機繼電保護

(1) 模擬系統正常、最大、最小運行方式

(2) 模擬系統短路

(3) 電秒表的正確操作

(4) 微機線路保護裝置參數整定操作

(5) 線路無時限電流速斷保護

(6) 線路帶時限電流速斷保護

(7) 線路定時限過電流保護

(8) 線路反時限過電流保護

(9) 線路電流電壓連鎖保護

(10) 線路的接地保護

4. 高壓電動機的繼電保護

(1) 變頻器參數整定操作

(2) 變頻器開環調速

(3) 三相異步電動機的啟動方式

(4) 微機電動機保護裝置參數整定操作

(5) 電動機的速斷保護

(6) 電動機的反時限過流保護

(7) 電動機的低電壓保護

(8) 電動機的接地保護

5. 變壓器微機繼電保護

(1) 變壓器電流速斷保護

(2) 變壓器過電流保護

(3) 變壓器瓦斯保護

(4) 變壓器過負荷保護

6. 整體監控及綜合自動化

(1) SCADA監控

(2) 線路故障定位、報警及切除

(3) 電能曲線分析及報表