贵州省职业院校技能大赛（能源动力与材料类 高职组）风光互补发电系统安装与调试赛项规程

2021年贵州省职业院校技能大赛（能源动力与材料类高职组）“风光互补发电系统安装与调试”比赛规程一、赛项名称风光互补发电系统安装与调试二、比赛组织机构（一）主办单位：贵州省教育厅承办单位：贵州电子信息职业技术学院比赛地点：贵州电子信息职业技术学院（二）比赛组委会比赛组委会下设竞赛办公室、竞赛组、技术组、竞赛裁判组、竞赛仲裁组、后勤保障组及宣传组：1.竞赛办公室:负责本次参赛队的报名登记、报名资料收集、参赛资格审查。2.竞赛组:负责竞赛的组织安排、比赛秩序册编制和日常管理工作。3.技术组:负责组织制订竞赛规则、评分标准及相关竞赛技术性文件；负责参赛选手的培训和辅导；负责竞赛场地、器械、设备（包括对考试软件的安装）的检验、检测确认及分配；负责编制综合理论知识和实际操作技能知识试题库等。4.竞赛裁判组:负责竞赛的裁判成员的选定、裁判员培训及现场比赛的评判工作。5.竞赛仲裁组:负责对竞赛过程和裁判工作进行监督检查、接受各代表队领队的书面申述、对竞赛中出现的争议提出处理意见。6.后勤保障组:负责竞赛的各项后勤保障工作。7.宣传组：负责保障赛场布置和接待新闻媒体。三、竞赛方式与内容（一）竞赛方式本赛项为团体赛，以院校为单位组队参赛，不得跨校组队，每校限报2支参赛队。每支参赛队由3名选手（设队长1名）组成，选手须为2018年在籍高职高专学生，性别和年级不限。每队设领队1人（可兼任指导教师）、指导教师1～2名。（二）竞赛项目使用器材与技术平台1.竞赛设备:风光互补发电实训系统，主要器材见表1。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。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：S7-20022624输入/16输出（10）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：S7-20022414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）交流电压表（5）交流电流表（6）接口模块（7）通信模块（8）变频器（9）交流电机（10）逆变控制软件监控系统（1）一体机（2）力控组态软件（三）竞赛内容竞赛内容涉及光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统的安装、接线、测试、编程、调试、故障排除、分析等实训考核以及职业素养考核。根据任务书,完成以下操作内容:（1）光伏电池组件、投射灯、光线传感器的安装。光伏电池伏安特性的测试。（2）光伏供电系统的控制单元、接口单元、可编程序控制器、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试。（3）光伏电池组件对光跟踪的程序编制和测试。（4）蓄电池组充放电工作参数的测试、保护电路测试。（5）光伏供电系统相关电路的绘制与分析。（6）风力供电系统的控制单元、接口单元、可编程序控制器、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试。（7）风力发电机的输出特性测试。（8）逆变器工作参数测试。（9）逆变系统相关电路的绘制与分析。（10）逆变负载的组建。（11）监控系统组态界面的设计与操作。（12）通信系统的相关参数设置与测试。（13）系统的故障排除。（14）通过编程体现风光互补发电运行策略。1.光伏供电装置（1）参赛选手根据任务书中的工程设计施工方案要求，将大赛提供的光伏电池组件、投射灯、光线传感器、二维运动机构、减速箱、摆杆支架等器件与设备组装成光伏供电装置。（2）在不同的条件下检测开路电压和短路电流，分析光伏电池组件工作特性。（3）参赛选手根据任务书中的工程设计施工方案要求，将大赛提供的光伏供电控制单元、DSP核心单元、信号处理单元、接口单元、可编程序控制器、触摸屏、直流电压表、直流电流表、蓄电池组、负载、按钮、继电器、断路器等器件与组件安装在“光伏供电系统”网孔架内（接线排和走线槽已经安装好）。（4）根据工程设计施工要求，完成光伏供电系统的布线和接线。（5）根据可编程序控制器输入输出端口的定义，编制光伏电池组件跟踪光源的程序。（6）通过触摸屏设置蓄电池充放电参数，实现光伏电池组件对蓄电池组的充放电过程。利用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。（7）通过对触摸屏的组态设计，实现触摸屏的现场控制功能。（8）改变光伏电池组件的负载大小和投射灯的光照度，检测光伏电池组件的输出电压和电流，绘制光伏电池组件的伏安特性曲线和输出功率曲线。分析光伏电池组件的非线性输出特性和MPPT特性。（9）完成光伏供电系统与后台监控系统的通信，实现监控系统遥测和遥控光伏供电系统的运行状态。（10）绘制光伏供电系统相关电路图并分析。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、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。（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。实现风力发电对蓄电池组的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。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、逆变模块、交流电压表和交流电流表、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）设置SPWM、H桥死区、调制比等参数，通过示波器检测逆变过程的相关波形并分析。（5）将变频器和交流电动机组成交流调速系统，实现调速功能。（6）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、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采集报表；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、风力供电和风光互补供电，供电方式由环境条件决定。（四）竞赛流程管理（一）竞赛时间共3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。（二）参赛队员进入竞赛现场前，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，由参赛队员签字确认。（三）参赛队在竞赛开始前半小时领取竞赛任务，在指定地点制订工作分工、工作计划和工作方案。开赛前15分钟进入竞赛工位，检查并确认设备、材料、工具等，签字确认。裁判长宣布竞赛开始，参赛队员方可进行操作，竞赛开始计时。竞赛结束前10分钟，裁判长提醒竞赛即将结束，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）。提前结束竞赛的参赛队，由队长示意裁判停止计时，竞赛时间到而未停机者将被酌情扣分。（四）参赛队完成竞赛任务时，应将竞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竞赛成果。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、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，按统一指令开始竞赛。（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）竞赛过程中，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竞赛，裁判长有权裁决继续竞赛并酌情扣分或终止该队竞赛。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收同意后方可离开赛场。五、评分方法及奖项设置（一）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，裁判长按照规定扣减相应分数。情节严重的取消竞赛资格，竞赛成绩记为零分。（二）评分项目评分项目内容如表2所示。表2评分项目内容项目竞赛内容备注职业与安全意识（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光伏供电系统（30%）光伏电池板、光线传感器的安装摆杆、摆杆支架及投射灯的安装投射灯电源线的布线与接线、光伏电池组件连接线的焊接光伏电池板开路电压和短路电流数据的测量电源控制单元、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光伏供电系统PLC的安装与接线光伏电池方阵手动跟踪模式程序设计与调试光伏电池方阵自动跟踪模式程序设计与调试光伏电池组件输出参数测试光伏电池组件输出特性曲线绘制蓄电池组的安装蓄电池PWM充电测试风力供电系统（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风速仪的安装与调试风场运动机构安装与调试电源控制单元、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变频器设置风力供电系统PLC的安装与接线风力发电手动模式程序设计与调试风力发电自动模式程序设计与调试风力发电机输出特性测试风力发电机侧风偏航测试风光互补能量切换接线与调试逆变与负载系统（15%）控制单元、DSP控制单元、逆变模块、交流电压表、交流电流表安装、接线与调试SPWM调制波形的测试逆变H桥电路的测试死区测试与分析逆变器输出电压、电流测试逆变器输出功率因数的测试逆变器输出频率的测试逆变谐波测试与分析过载保护、短路保护功能调试变频器、交流电动机的安装、接线，交流调速功能调试监控系统（20%）监控系统的安装与接线监控系统与其他单元之间的通讯调试设计主界面，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，风光互补能量转换界面，分别显示各自的运行状态参数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风力供电