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《机械原理》示教陈列柜

一、概述：

《机械原理》示教陈列柜是根据大、中专院校、技校、职业学校的机械原理教学大纲设计的电化教学设备。演示形象逼真，运行可靠，制作工艺美观，使用本陈列柜可提高教学效果，节约学时是一套现代化机械课程教学应用实验室设备。

二、技术规格：

1、本陈列柜共分十个单体陈列柜组成，陈列柜体外形尺寸：1200×530×1900mm（长×宽×高）

2、具有多功能语音播放控制系统。语音解说同步演示，采用单独驱动由电脑或电子设备控制运转演示。控制采用液晶触摸屏控制和遥控控制自动运行讲解、可顺序循环与重复播放运转，又能根据教材、教学需要而任意选择还是单独演示等。解说词播放在100平方房内声音宏亮。

3、柜体采用1.0mm厚的SPCC冷扎板焊接而成，表面采用中温磷化喷塑制作，柜体刚性好。柜内陈列面板为超豪华铝塑夹层板，承载性好。板面附有必要的图表和文字说明，外形美观大方，经久耐用。

4、柜顶部装有照明日光灯，柜背设有对开门，有利维护设备和方便维修。柜下部设有柜箱，方便存放单个模型、实验箱及相关实验文档。柜底装有万向轮，方便移动，符合人机工程要求。

5、模型材料采用铝合金、亚克力有机板与工程塑料制造；

TWWB-III多功能继电保护实验系统建设方案

 一. 实验室建设思路

（一）传统建设方式

 专业实验室的传统建设方式是与课程配套，一门专业课程设立一个专业实验室，这样建设实验室一方面造成实验室功能单一，造成人力、物力资源的浪费；另一方面对于电气专业而言，本专业有着一定的特殊性，电力系统是一个非常复杂的系统，建立一个系统的概念对于电力系统及电气工程专业的学生而言非常重要，但是这样的实验方式只能完成单个的专业专门实验，而无法完成综合型、大型实验。

（二） 改进的实验室建设思路

 结合本专业特点和学科发展方向，本着培养应用型人才的基本思路，构建一个电气工程综合实验室。可结合多门电气专业课程，在一个实验室内开设多项有针对性的专业实验项目：既有与多门课程配套的实验项目，又有大型专业综合实验。

 培养学生实践能力的教学环节包括：专业实验、课程设计和毕业设计等，因此要求专业实验室不但能提供专业实验，而且必须具有很好的平台性、设计性和开发性，能方便的用于学生课程设计和毕业设计。同时也可为专业教师提供良好的科研环境，成为一个电气专业教学科研平台。

电气工程综合实验室具有以下功能：

1. 满足电气工程专业本科实验教学的要求

提供数十项有针对性的与课程配套的专业实验项目，满足《电力系统基础》、《电力系统分析》、《电力系统继电保护原理》、《电力系统自动控制技术》等课程本科生实验教学的要求，既极大的提高了设备利用率，又节省用地，同时便于设备管理和维护。

2. 满足专业拓展课程和工程应用实践训练的要求

满足《电力系统微机保护》、《电力系统远动技术》等专业拓展课程实验的要求；具有很强的平台性、设计性和开放性，还可方便的用于学生进行电力网课程设计、继电保护课程设计和毕业设计。同时由于实验室设备紧密结合电力现场实际，可用于进行工程应用实践训练、供配电及电力系统运行、调度岗前培训，为培养电气工程技术应用型人才发挥重要作用。

3. 作为电气工程硕士生和专业教师研究平台

实验室采用具有可编程功能的开放式教学科研设备，可为研究生和教师创新提供电气类科学研究和技术开发的平台。

4. 作为实验、实践、实训、科研、并能对行业开放为一体的综合性多功能立体实践教学平台

二、实验室设备构成

BHXWB-III多功能继电保护实验系统是一个自动化程度很高的多功能试验平台，可单独使用开出多门电气工程专业课程的教学实验。

1. BHPWB-III多功能继电保护实验台

BHPWB-III多功能继电保护实验台提供了一个典型的电力系统运行一次主系统，同时为继电保护实验提供一次系统平台。

实验台由模拟一次主系统、BH2000多功能微机保护装置、BH3000微机型继电保护试验测试仪等构成。

1) BH2000多功能微机保护装置

BH2000多功能微机保护装置既可用于各种继电保护实验，也可在电力系统实验中作为线路保护装置使用。

BH2000多功能微机保护装置具有数字式电流、数字式电压、数字式功率方向、数字式差动、数字式阻抗、数字式反时限电流等多种数字式继电器、10kV-35kV馈线成组微机保护测控装置、110kV线路成组微机保护测控装置、变压器主保护装置、变压器后备保护测控装置、电容器微机保护测控装置、电动机微机保护测控装置、发电机差动保护装置、发电机后边保护装置等多种微机保护测控功能，可通过菜单选择不同的功能模块灵活实现。

10kV-35kV馈线成组微机保护测控装置功能如下：

110kV线路成组微机保护测控装置功能如下：

变压器后备保护测控装置功能如下：

电动机微机保护测控装置功能如下：

电容器微机保护测控装置功能如下：

*发电机差动保护测控装置功能如下：（差动类保护必须与现场保护一致是三相差动保护）

发电机后备保护装置功能如下：

 

为了方便实验接线，在实验台内部已经将多功能微机保护装置的电压、电流输入端子、保护跳闸和合闸信号以及断路器跳、合位开入状态信号引到实验台面板上。由于线路保护、变压器主保护和后备保护的接线不同，因此面板上设置有不同的保护接线端子区。

2) BH3000微机型继电保护试验测试仪

系统采用微机型继电保护试验测试仪产生继电保护实验信号，符合电力系统现场的典型实验方式。测试仪产生的实验信号可用于测试各种继电器特性和继电保护装置，也可为成组继电保护实验提供与实际电压互感器、电流互感器二次输出相同的电压、电流信号。实验培训系统配套提供功能强大的综合控制系统软件，不但可进行实时潮流分析计算，而且可进行任意设定点的故障分析运算，并能控制测试仪实时输出设定选配点在正常运行和故障情况下的二次电流、电压信号。

采用互动仿真单元与功率放大单元分立的结构，单元可独立使用。

互动仿真单元采用800*480彩色触摸屏显示，多层菜单，显示信息丰富，触摸操作方便，人机界面极为友好，可实时显示各种运行状态及数据，信息详细直观。试验操作在触摸屏和PC上位机上均可进行。具有8路开入、8路开出信号、10路模拟量输出。

功率放大单元线性度好，响应快，适用各种容性、感性、阻性负载；带负载能力强，传输距离长，负载阻抗高的应用；能输出准确的负荷电流，小信号输出精度高。 采用特殊的元器件和电路结构，保证电流、电压放大器在连续工作较高温升的情况下，仍有很好的特性、低失调、低漂移。长时间连续工作，仍保持稳定可靠。

(2)装置具有隔离的RS485通讯总线接口和网线接口，波特率4800～19200可设置，并向用户提供开放的通讯协议。

(3) 统一、通用硬件平台，维护方便。标准4U全铝机箱结构。

(4) 吸收国内外先进技术，采用工业级进口器件，模块化结构设计。

(5)采用独特的可靠性设计，无可调元件，装置稳定性好，抗干扰性强

(6) 采用完善的电源管理、硬件看门狗及软件陷阱技术，大大提高装置的可靠性。

(7) 强型单元机箱按抗强振动、强干扰设计,特别适应于恶劣环境,可分散安装于开关柜上也可集中组屏安装运行。

(8) 集成电路全部采用工业品或军品，使得装置有很高的稳定性和可靠性。

(9) 采用32位高速数字处理芯片，配置大容量的RAM和Flash Memory，数据运算、逻辑处理和信息存储能力强，可靠性高，运行速度快。

(10) 采用16位高精度DAC芯片，保证了很高的精度。

(11)  符合电力系统现场实际，采用微机型继电保护试验测试仪作为实验信号源，符合电力系统继电保护现场检测的典型试验方式，满足对继电保护装置及继电器的现场测试试验要求。

*(12)  强大的联网功能，多台测试仪可联网构成二次信号源网络，在上位PC机设计组态和电力系统分析计算软件完成各个电压等级的一次输配电网络的真实组态；输入一次设备的真实参数，即可完成系统的潮流计算和针对系统中任意点发生任意故障的短路计算；输入各测控点真实电流互感器和电压互感器的变比，即可得到该测控点真实的二次电流、电压值；系统中装设微机保护测试仪的测控点，可以同步向该测控点的微机保护硬件平台发送该点真实二次电流、电压模拟信号，以检验各保护的动作情况。由组态软件组态的一次主接线直观、真实，输入真实的设备参数，可以在系统中任意点设置故障类型，很方便的进行潮流计算和短路计算，由微机保护测试仪同步发出各测控点的二次电流、电压信号，这比用调压器、移相器、电阻和测量仪表模拟的一次系统要直观、真实、方便、准确。

*(13)控制方式：自带触摸屏操作界面、PC机远程实时控制

3）常规继电器

实验系统中包括常规电流继电器、电压继电器、三相一次重合闸继电器、时间继电器、中间继电器、闪光继电器、信号继电器、负序电压继电器、差动继电器和功率方向继电器等常规继电器。常规继电器既可单独使用，也可构成成组继电保护使用。

4）BHV3.0电力网信号源仿真系统

用于仿真试验信号，测试各种继电器的动作特性。由变电站信号控制主机组成，并与各套实训系统中的微机型继电保护试验测试仪构成变电站二次信号通信网络，实现变电站模型组态、潮流和故障控制。利用信号源控制主机设置变电站模型，控制多台微机型继电保护试验测试仪发出信号，模拟系统正常运行和各种故障情况。当模拟变电站正常运行时，电力网信号模拟仿真系统软件进行变电站潮流计算，控制主机将计算出的潮流信号通过网络通信同步下载到多台测试仪中，由信号源系统产生模拟量和各种开关量给保护测控系统；当模拟系统故障运行时，电力网信号模拟仿真系统软件进行变电站故障运算，控制主机将计算出的故障信号同步下载到信号源系统中，提供给保护测控系统。

5）BHV3.0变电站监控软件

由变电站信号控制主机组成，控制主机上安装“电力网信号源综合仿真系统软件”，并与各套实训系统中的微机型继电保护试验测试仪构成变电站二次信号通信网络，实现变电站模型组态、潮流和故障控制。利用信号源控制主机设置变电站模型，控制多台微机型继电保护试验测试仪发出信号，模拟系统正常运行和各种故障情况。当模拟变电站正常运行时，电力网信号模拟仿真系统软件进行变电站潮流计算，控制主机将计算出的潮流信号通过网络通信同步下载到多台测试仪中，由信号源系统产生模拟量和各种开关量给保护测控系统；当模拟系统故障运行时，电力网信号模拟仿真系统软件进行变电站故障运算，控制主机将计算出的故障信号同步下载到信号源系统中，提供给保护测控系统。

四、实验项目

（一）继电器特性实验

1. 常规电流继电器特性实验

2. 常规电压继电器特性实验

3. 常规功率方向继电器特性实验

4. 常规差动继电器特性实验

5. 信号继电器实验

6. 时间继电器实验

7. 中间继电器实验

8. 重合闸继电器实验

（二）继电保护成组实验

1. 最大、最小及正常运行方式下电流保护实验

2. 电流速断保护实验

3. 电流速断保护与三相一次重合闸综合实验

4. 限时电流速断保护实验

5. 限时电流速断保护与三相一次重合闸综合实验

6. 过电流保护实验

7. 过电流保护与三相一次重合闸综合实验

8.电流电压联锁速断保护实验

9. 三相一次重合闸实验

10. 低电压起动的过电流保护实验

11. 电流电压联锁速断保护与三相一次重合闸综合实验

（三） 微机保护实验

1. 数字式继电器特性实验

1) 数字式电流继电器特性实验

2) 数字式电压继电器特性实验

3) 数字式功率方向继电器特性实验

4) 数字式差动继电器特性实验

5) 数字式阻抗继电器特性实验 

6) 数字式反时限电器特性实验 

2. 微机保护综合实验（可设置任意实验模型，并能进行故障录波）

1) 10kV-35kV馈线保护综合实验

2) 110kV线路保护综合实验

3) 变压器保护综合实验

模拟重瓦斯告警、跳闸实验

模拟轻瓦斯告警实验

模拟超温告警、跳闸实验

模拟过温告警实验

4) 电容器保护综合实验

5) 电动机保护综合实验

6) 发电机差动保护实验

l  发电机差动速断保护实验

l  发电机比率制动差动保护实验

l  发电机模拟超温保护实验

l  发电机模拟过温保护实验

7) 发电机后备保护实验

l  发电机过电流保护实验

l  发电机低电压闭锁过电流保护实验

l  发电机复合电压闭锁过电流保护实验

l  发电机过电压保护实验

l  发电机零序过压保护实验

l  发电机负序过压保护实验

l  发电机低电压保护实验

l  发电机过负荷保护实验

l  发电机模拟超温保护实验

l  发电机模拟过温告警实验

（四）二次回路实验

（五）变电站综合自动化实验

1. 变电站监控实验

2. 遥测、遥控、遥信操作功能实验

3. 变电站倒闸操作实验、实训

4. 变电站送电操作实训

5. 变电站停电操作实训

6. 继电保护接线实验

7. 110kV线路保护实验

8. 变压器保护实验

9. 10kV线路保护实验

10. 电容器保护实验

11. 电动机保护实验

（六）电气工程专业课程设计

可用于进行发电厂电气、电力网、继电保护课程设计，方便地检验课程设计成果。

（七）毕业设计及创新科研平台

系统通信协议开放，可作为保护、测控、变电站综合自动化等相关方向的毕业设计和创新科研平台。

五、技术参数

系统核心设备的主要技术参数如下：

1. BH2000多功能微机保护装置

1) 工作环境条件

i. 环境温度：-10℃－40℃

ii. 相对湿度：5%－95%

2) 交流电源

i. 额定电压： AC220V

ii. 允许偏差：-15%－+15%

iii. 频率：50Hz±0.5 Hz

iv. 波形：正弦波，波形畸变<5%

3) 额定参数

i. 交流电流：5A

ii. 交流电压：相电压57.7V

iii. 频率：50Hz

iv. 直流电压输出： DC24V

v. 保护电流工作范围：2.5A－40A

vi. 保护电压工作范围：5V－120V

4) 保护精度

i. 电流精度：0.5%

ii. 电压精度：0.5%

iii. 时间精度：±10ms

iv. 装置瞬动时间：≤40ms

2. BH3000多功能微机型继电保护试验测试仪

1) 工作环境条件

i. 环境温度：－10℃~ 40℃

ii. 相对湿度：5%~ 95%

iii. 交流电源电压：220V±10%，50Hz±1%

2) 可调交流电压输出

i. 输出范围：四相，每相0~70V（有效值）

ii. 输出功率：每相20VA

iii. 响应速度：<300us

iv. 输出电压精度：≤0.5%

3) 可调交流电流输出

i. 输出范围：六相，每相0~20A（有效值）

ii. 输出功率：每相100VA

iii. 响应速度：<300us

iv. 输出电流精度：≤0.5%