2021年貴州省職業院校技能大賽（能源動力與材料類高職組）“風光互補發電系統安裝與調試”比賽規程一、賽項名稱風光互補發電系統安裝與調試二、比賽組織機構（一）主辦單位：貴州省教育廳承辦單位：貴州電子信息職業技術學院比賽地點：貴州電子信息職業技術學院（二）比賽組委會比賽組委會下設競賽辦公室、競賽組、技術組、競賽裁判組、競賽仲裁組、后勤保障組及宣傳組：1.競賽辦公室:負責本次參賽隊的報名登記、報名資料收集、參賽資格審查。2.競賽組:負責競賽的組織安排、比賽秩序冊編制和日常管理工作。3.技術組:負責組織制訂競賽規則、評分標準及相關競賽技術性文件；負責參賽選手的培訓和輔導；負責競賽場地、器械、設備（包括對考試軟件的安裝）的檢驗、檢測確認及分配；負責編制綜合理論知識和實際操作技能知識試題庫等。4.競賽裁判組:負責競賽的裁判成員的選定、裁判員培訓及現場比賽的評判工作。5.競賽仲裁組:負責對競賽過程和裁判工作進行監督檢查、接受各代表隊領隊的書面申述、對競賽中出現的爭議提出處理意見。6.后勤保障組:負責競賽的各項后勤保障工作。7.宣傳組：負責保障賽場布置和接待新聞媒體。三、競賽方式與內容（一）競賽方式本賽項為團體賽，以院校為單位組隊參賽，不得跨校組隊，每校限報2支參賽隊。每支參賽隊由3名選手（設隊長1名）組成，選手須為2018年在籍高職高專學生，性別和年級不限。每隊設領隊1人（可兼任指導教師）、指導教師1～2名。（二）競賽項目使用器材與技術平臺1.競賽設備:風光互補發電實訓系統，主要器材見表1。2.競賽工位標明工位號，配備競賽設備、軟件、移動存儲器和工具。3.每個工位配備AC220V50Hz交流電源插座2個，供電負荷不小于1kw，具有電源保護裝置和安全保護措施。表1競賽項目使用器材與技術平臺設備名稱主要器材和技術平臺光伏供電系統（1）光伏電池組件：20W/18V、數量：4（2）投射燈：300W、數量：2（3）二維運動機構（4）直流電機：DC24V、數量：2（5）光線傳感器（6）擺桿（7）擺桿減速箱（8）交流電動機（9）西門子PLC：S7-20022624輸入/16輸出（10）控制電源單元（11）控制模塊（12）直流電壓采集模塊（13）直流電流采集模塊（14）DSP主控單元（15）人機對話模塊（16）MOS驅動模塊（17）接口模塊（18）直流電壓表（19）直流電流表（20）通信模塊（21）繼電器組（22）蓄電池組：12V20AH、數量：4（23）光伏供電系統控制軟件風力供電系統（1）水平軸風力發電機：300W、啟動風速：1.5m/s（2）塔架（3）風場運動機構（4）減速箱（5）轉向機構（6）軸流風機300W（7）測速儀0-5V（8）側風偏航控制單元（9）側風偏航檢測單元（10）護欄（11）控制電源單元（12）控制模塊（13）西門子PLC：S7-20022414輸入/10輸出（14）DSP主控單元（15）人機對話模塊（16）交流電壓表（17）交流電流表（18）直流電壓表（19）直流電流表（20）通信模塊（21）接口模塊（22）變頻器（23）交流電機（24）LED顯示屏（25）風力供電系統控制軟件逆變與負載系統（1）DSP主控單元（2）控制電源單元（3）逆變主電路模塊（4）交流電壓表（5）交流電流表（6）接口模塊（7）通信模塊（8）變頻器（9）交流電機（10）逆變控制軟件監控系統（1）一體機（2）力控組態軟件（三）競賽內容競賽內容涉及光伏供電裝置、光伏供電系統、風力供電裝置、風力供電系統、逆變與負載系統、監控系統的安裝、接線、測試、編程、調試、故障排除、分析等實訓考核以及職業素養考核。根據任務書,完成以下操作內容:（1）光伏電池組件、投射燈、光線傳感器的安裝。光伏電池伏安特性的測試。（2）光伏供電系統的控制單元、接口單元、可編程序控制器、傳感器、智能儀表、繼電器等器件的安裝、接線和測試。（3）光伏電池組件對光跟蹤的程序編制和測試。（4）蓄電池組充放電工作參數的測試、保護電路測試。（5）光伏供電系統相關電路的繪制與分析。（6）風力供電系統的控制單元、接口單元、可編程序控制器、傳感器、智能儀表、繼電器等器件的安裝、接線和測試。（7）風力發電機的輸出特性測試。（8）逆變器工作參數測試。（9）逆變系統相關電路的繪制與分析。（10）逆變負載的組建。（11）監控系統組態界面的設計與操作。（12）通信系統的相關參數設置與測試。（13）系統的故障排除。（14）通過編程體現風光互補發電運行策略。1.光伏供電裝置（1）參賽選手根據任務書中的工程設計施工方案要求，將大賽提供的光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、二維運動機構、減速箱、擺桿支架等器件與設備組裝成光伏供電裝置。（2）在不同的條件下檢測開路電壓和短路電流，分析光伏電池組件工作特性。（3）參賽選手根據任務書中的工程設計施工方案要求，將大賽提供的光伏供電控制單元、DSP核心單元、信號處理單元、接口單元、可編程序控制器、觸摸屏、直流電壓表、直流電流表、蓄電池組、負載、按鈕、繼電器、斷路器等器件與組件安裝在“光伏供電系統”網孔架內（接線排和走線槽已經安裝好）。（4）根據工程設計施工要求，完成光伏供電系統的布線和接線。（5）根據可編程序控制器輸入輸出端口的定義，編制光伏電池組件跟蹤光源的程序。（6）通過觸摸屏設置蓄電池充放電參數，實現光伏電池組件對蓄電池組的充放電過程。利用示波器檢測蓄電池充放電過程以及保護過程的波形并進行分析。（7）通過對觸摸屏的組態設計，實現觸摸屏的現場控制功能。（8）改變光伏電池組件的負載大小和投射燈的光照度，檢測光伏電池組件的輸出電壓和電流，繪制光伏電池組件的伏安特性曲線和輸出功率曲線。分析光伏電池組件的非線性輸出特性和MPPT特性。（9）完成光伏供電系統與后臺監控系統的通信，實現監控系統遙測和遙控光伏供電系統的運行狀態。（10）繪制光伏供電系統相關電路圖并分析。2.風力供電系統（1）將大賽提供的葉片、輪轂、發電機、機艙、塔架、風場運動機構、測速儀、偏航控制單元、護欄等器件與設備，組裝成風力供電裝置。（2）將大賽提供的DSP主控單元、西門子可編程序控制器、人機對話模塊、接口模塊、控制單元、交流電壓表和交流電流表、直流電壓表和直流電流表、通信模塊、負載、按鈕、繼電器、斷路器等器件與設備安裝在“風力供電系統”網孔架內（接線排和走線槽已經安裝好）。（3）根據大賽所提供的風力供電裝置、風力供電系統電氣控制原理圖和接線圖，完成風力供電裝置和風力供電系統的布線和接線。布線與接線要有合理的布線路徑、線徑和線標套管。（4）定義西門子可編程序控制器的輸入輸出端口。編制風力發電手動控制模式和風力發電自動控制模式的程序。（5）通過人機對話模塊設置風速、風向、風力發電機切入風速、切除風速、輸出功率等參數。設置PWM充電參數、蓄電池充、放電保護參數。實現風力發電對蓄電池組的PWM充電過程。通過示波器檢測蓄電池充、放電過程以及保護過程的波形并進行分析。通過調節風場的風速和風力發電機的負載，檢測風力發電機的輸出電壓和電流，計算風力發電機的輸出功率，繪制風力發電機的輸出功率曲線并分析輸出特性。（6）設置風力供電系統控制器的通訊地址，完成風力供電系統與后臺監控系統的通信，實現監控系統遙測風力供電系統的運行狀態。（7）完成風力供電系統PLC與監控系統的通信，實現監控系統遙控PLC動作。3.逆變與負載系統（1）將大賽提供的DSP主控單元、逆變模塊、交流電壓表和交流電流表、變頻器、交流電動機、LED顯示模塊等器件與設備安裝在“逆變與負載系統”網孔架內（接線排和走線槽已經安裝好）。（2）根據大賽所提供的逆變與負載系統電氣原理圖和接線圖，完成逆變與負載系統的布線和接線。布線與接線要有合理的布線路徑、線徑和線標套管。（3）檢測逆變器輸出電壓、電流、頻率、功率因數。（4）設置SPWM、H橋死區、調制比等參數，通過示波器檢測逆變過程的相關波形并分析。（5）將變頻器和交流電動機組成交流調速系統，實現調速功能。（6）設置逆變系統控制器的通訊地址，完成逆變系統與后臺監控系統的通信，實現監控系統遙測逆變系統的運行狀態。4.監控系統（1）完成組態主界面，用于顯示光伏供電系統、風力供電系統、逆變與負載系統的實時運行數據，數據至少應包含電壓、電流、功率、有功、無功等必要信息。光伏供電系統、風力供電系統、逆變與負載系統的通訊狀態開關量顯示。（2）完成光伏供電系統、風力供電系統、逆變與負載系統界面，分別顯示各自的運行狀態參數，參數單元應包含電壓、電流等系統相關的信息。（3）設計光伏發電采集報表和風力發電采集報表；逆變與負載系統的逆變輸入電壓、輸入電流、逆變輸出電壓、電流、功率等數據報表。（4）對監控系統的諧波分析儀中的諧波波形信息進行分析。5.風光互補實現光伏供電、風力供電和風光互補供電，供電方式由環境條件決定。（四）競賽流程管理（一）競賽時間共3小時，包括系統安裝時間、接線時間、編程時間、設計時間、調試時間及提交成果時間等。（二）參賽隊員進入競賽現場前，賽項組織參賽隊員抽取批次和競賽工位號，在裁判員核對各參賽隊員的身份后，由參賽隊員簽字確認。（三）參賽隊在競賽開始前半小時領取競賽任務，在指定地點制訂工作分工、工作計劃和工作方案。開賽前15分鐘進入競賽工位，檢查并確認設備、材料、工具等，簽字確認。裁判長宣布競賽開始，參賽隊員方可進行操作，競賽開始計時。競賽結束前10分鐘，裁判長提醒競賽即將結束，各參賽隊應準備停止作業，清理現場（如將所用工具放在適當的位置、切斷電源等）。提前結束競賽的參賽隊，由隊長示意裁判停止計時，競賽時間到而未停機者將被酌情扣分。（四）參賽隊完成競賽任務時，應將競賽過程中產生的所有電子文件存貯在指定的電腦界面上，并提請現場裁判員收取和驗收競賽成果。裁判員將收取的競賽結果文件裝入專用密封袋進行密封，參賽隊隊長在裁判員記錄的競賽情況記錄表上簽字確認。四、競賽規則（1）賽場提供競賽指定的專用設備，參賽選手不可自帶工具。（2）參賽隊在競賽區的賽位采用抽簽方式確定。（3）參賽選手按規定時間進入競賽場地，按統一指令開始競賽。（4）賽題以任務書的形式發放，參賽隊根據任務書的要求完成競賽任務,并按要求提交競賽結果。（5）競賽過程中，參賽選手要遵守操作規程，確保人身及設備安全，并接受裁判員的監督和警示。如遇設備故障，應由隊長示意裁判停止計時。因選手個人原因造成設備故障而無法繼續競賽，裁判長有權裁決繼續競賽并酌情扣分或終止該隊競賽。非選手原因造成設備故障的，由裁判長視具體情況做出裁決。（6）提交競賽結果后，選手須清理現場經裁判員清點驗收同意后方可離開賽場。五、評分方法及獎項設置（一）評分方法1.競賽評分嚴格按照公平、公正、公開、科學、規范的原則。2.參賽隊成績由賽項裁判組統一評定。采用分步得分、錯誤不傳遞、累計總分的計分方式，分別計算各分項得分，再按規定的比例計入團體總分。競賽只計團體競賽成績，不計參賽選手個人成績。競賽名次按照得分高低排序。3.在競賽過程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場秩序等行為，裁判長按照規定扣減相應分數。情節嚴重的取消競賽資格，競賽成績記為零分。（二）評分項目評分項目內容如表2所示。表2評分項目內容項目競賽內容備注職業與安全意識（5%）團隊組織、協作和紀律；遵守職業崗位要求；安全意識和安全措施光伏供電系統（30%）光伏電池板、光線傳感器的安裝擺桿、擺桿支架及投射燈的安裝投射燈電源線的布線與接線、光伏電池組件連接線的焊接光伏電池板開路電壓和短路電流數據的測量電源控制單元、DSP控制單元、人機對話觸摸屏、蓄電池組、直流電壓表、直流電流表、繼電器、負載等電器組件安裝與接線光伏供電系統PLC的安裝與接線光伏電池方陣手動跟蹤模式程序設計與調試光伏電池方陣自動跟蹤模式程序設計與調試光伏電池組件輸出參數測試光伏電池組件輸出特性曲線繪制蓄電池組的安裝蓄電池PWM充電測試風力供電系統（30%）葉片、輪轂、發電機、機艙、塔架、側風偏航控制單元等安裝與調試風速儀的安裝與調試風場運動機構安裝與調試電源控制單元、DSP控制單元、人機對話觸摸屏、蓄電池組、直流電壓表、直流電流表、交流電壓表、交流電流表、繼電器、負載等電器組件安裝與接線變頻器設置風力供電系統PLC的安裝與接線風力發電手動模式程序設計與調試風力發電自動模式程序設計與調試風力發電機輸出特性測試風力發電機側風偏航測試風光互補能量切換接線與調試逆變與負載系統（15%）控制單元、DSP控制單元、逆變模塊、交流電壓表、交流電流表安裝、接線與調試SPWM調制波形的測試逆變H橋電路的測試死區測試與分析逆變器輸出電壓、電流測試逆變器輸出功率因數的測試逆變器輸出頻率的測試逆變諧波測試與分析過載保護、短路保護功能調試變頻器、交流電動機的安裝、接線，交流調速功能調試監控系統（20%）監控系統的安裝與接線監控系統與其他單元之間的通訊調試設計主界面，光伏供電系統界面，風力供電系統界面，逆變與負載系統界面，風光互補能量轉換界面，分別顯示各自的運行狀態參數光伏供電系統界面設置相應的按鈕，實現光伏電池方陣自動跟蹤風力供電