2017年广西职业院校技能大赛高职组风光互补发电系统安装与调试

1、2017年广西职业院校技能大赛高职组风光互补发电系统安装与调试赛项竞赛规程一、赛项名称赛项编号：G-55。赛项名称：风光互补发电系统安装与调试。英语翻译：Installation and Commissioning of Hybrid Wind/PV Power Generating System.赛项组别：高职组。赛项归属产业：能源产业类、新能源产业类、加工制造类、信息技术类。二、竞赛目的本赛项面向高职院校新能源技术应用专业、自动化专业、电力电子专业、机电一体化及相关专业学生，通过技能竞赛，促进高职院校紧贴新能源产业发展与需求，培养新能源产业发展急需的应用型高技能人才；引领高职院校相关专业的

2、教育教学改革，探索培养新能源产业光伏发电系统的安装、调试和维护的高素质技能型人才的新途径和新方法；展示高职院校相关专业的教学改革和实践成果，积极推进高职院校与企业的深入合作。赛项内容面向新能源产业发展，通过技能竞赛，展示职业院校新能源专业人才培养的特点，引领职业院校新能源技术应用相关专业教学改革，促进职业院校学生的创新意识、实践能力和技术综合应用能力的培养。以赛促教、以赛促学。三、竞赛内容与时间本竞赛由技能、综合素质二部分内容组成，其中技能部分占权重95%，综合素质部分占权重5%。竞赛时间为3.5小时。具体见表1。表1 竞赛内容竞赛内容竞赛时间（小时）所占权重（%）技能部分3.595综合素质5

3、竞赛内容涉及光伏供电系统、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统的安装、接线、调试、PLC程序设计和分析:（1）光伏电池组件、投射灯、传感器的安装。（2）光伏供电系统中的控制单元、接口单元、PLC、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试。（3）光伏电池伏安特性的测试。（4）光伏电池组件对光跟踪的程序编制和测试。（5）蓄电池组的安装、充放电工作参数的测试、保护电路测试。（6）光伏供电系统相关电路的绘制。（7）模拟风场组件安装。（8）风力发电机的组装。（9）风力发电机输出特性的测试。（10）控制单元、接口单元、PLC、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试。（11）模拟风场控制

4、的程序编制和测试。（12）侧风偏航的控制与测试。（13）风力供电系统相关电路的绘制。（14）逆变器工作参数测试。（15）逆变系统相关电路的绘制。（16）逆变负载的组建。（17）监控系统组态界面的操作。（18）通信系统的测试。1.光伏供电系统。（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、水平和俯仰方向运动机构、交流电动机、减速箱、摆杆支架等器件与设备组装成光伏供电装置。（2）将大赛提供的DSP核心单元、信号处理单元、接口单元、西门子可编程序控制器、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

5、统”网孔架内（接线排和走线槽已经安装好）。（3）根据大赛所提供的光伏供电系统电气原理图和接线图，完成光伏供电装置和光伏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。编制光伏电池方阵跟踪光源的程序。（5）通过触摸屏设置充放电参数、蓄电池充放电保护参数，实现光伏电池方阵发电对蓄电池组的充放电过程。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。（6）通过调节光伏电池方阵负载和投射灯的光照度，检测光伏电池方阵的输出电压和电流，绘制光伏电池方阵的输出功率曲线。分析光伏电池方阵的非线性输出特性和MPPT特性。（7）正确选取元

6、器件，焊接光伏供电系统的控制电路或接口电路模块，要求焊接的接口电路模块能够替代光伏供电系统上的相关电路模块。（8）设置光伏供电系统控制器的通讯地址，完成光伏供电系统与后台监控系统的通信，实现监控系统遥测光伏供电系统的运行状态。（9）完成光伏供电系统PLC与监控系统的通信，实现监控系统遥控PLC动作。（10）分析光伏供电系统安装与调试过程中的有关赛点问题。（11）绘制光伏供电系统相关电路。2.风力供电系统。（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

7、核心单元、信号处理单元、接口单元、西门子可编程序控制器、触摸屏、交流电压表、交流电流表、直流电压表、直流电流表、负载、按钮、继电器、断路器等器件与组件安装在“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。编制风力发电控制程序。要求风力供电装置自动提供可变风向和风量的风场，风力发电机迎风发电。当风场提供的风速达到设定的大风量状态时，风力发电机作侧风偏航运动。（5）通过触摸屏设置风速、风向、风力发电机

8、切入风速、切除风速、输出功率等参数。设置充放电参数、蓄电池充放电保护参数。实现风力发电，交流电压表和交流电流表显示风力发电机的输出电压和电流值。直流电压表和直流电流表显示经过整流后的电压和电流值。实现风力发电对蓄电池组的充放电过程。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

9、监控系统遥控PLC动作。（8）分析风力供电系统安装与调试过程中的有关赛点问题。（9）绘制风力供电系统相关电路。3.逆变与负载系统。（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DSP核心单元、DC-DC升压单元、全桥逆变单元、交流电压表、交流电流表、触摸屏、变频器、交流电动机、LED显示模块等器件与组件安装在“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、频率等参数。（4）通过触摸屏和后台计算机设置SPWM

10、、H桥死区、输出电压、频率等参数，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。（7）分析逆变与负载系统安装与调试过程中的有关赛点问题。（8）绘制逆变与负载系统相关电路。4.监控系统。（1）完成组态主界面，用于显示光伏供电和风力供电的实时运行数据，数据至少应包含电压、电流、功率等必要信息。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

11、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集报表，采集数据不少于8次，5分钟左右记录一次光伏输出电压、电流，风力发电机的输出电压、电流；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、频率、功率等数据并打印数据报表。（4）实现风光互补供电方式。5.职业素养。（1）现场操作安全保护：应符合安全操作规程。（2）操作岗位：工具摆放、工位整洁、包装物品与导线线头等的处理符合职业岗位标准，节约电气耗材。（3）团队合作精神：应有合理地分工，团队配合紧密。（4）参赛纪律：参赛选手遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员，爱惜赛场的设备和器材。拟定竞赛时间：2017年4月1

12、0号报到，2016年4月11日至4月12日正式比赛。四、竞赛方式1本赛项为团体赛，以院校为单位组队参赛，不得跨校组队。每支参赛队由3名选手（设队长1名）和不超过2名指导教师组成。参赛选手须为高职院校2017年度在校在籍学生。2竞赛采用技能操作方式进行，技能竞赛在KNT-WP01型风光互补发电实训系统平台上进行，由3名选手合作完成技能竞赛任务书给定的任务。五、竞赛流程（一）竞赛安排（以正式公布的比赛指南为准）。比赛时间共3.5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。具体的竞赛日期，由全国职业院校技能大赛执委会及赛区执委会统一规定，以下所列为竞赛期间的日程安

13、排。日期时间内容地点备注4月10日14：30-15：30参赛队报到学校15：30-15：45领队会议场次抽签14：30-16：00熟悉场地位置赛场4月11日7：20-7：40选手检录赛场8：00-11：30第一组比赛赛场11：30-13：30裁判打分、设备恢复赛场13：20-13：40选手检录赛场14：00-17：30第二组比赛赛场17：30-19：30裁判打分、设备恢复赛场4月12日7：20-7：40选手检录赛场8：00-11：30第三组比赛赛场11：30-13：30裁判打分、设备恢复赛场14:00-15:30统分出成绩学校核查、上报16:00-17:00闭赛式学校点评、成绩公布（二）竞赛流

14、程。参赛队报到组织参赛选手赛前熟悉场地、介绍比赛规程举办开赛式正式比赛（期间组织观摩、交流活动、展示体验）比赛结束（参赛队上交比赛成果）选手演示比赛结果、评分裁判进行现场客观性结果评定举办闭幕式召开竞赛执行委员会总结会议。七、竞赛规则1. 参赛资格。参赛选手均为高等职业院校具有正式学籍的全日制在校学生。参赛选手年龄须不超过25周岁（即1992年5月1日及以后出生），各参赛选手指导老师须为本校专兼职教师。2. 遵循准则。（1）竞赛分天分批依次进行，报到当天先抽签确定各参赛学校参赛日期，再抽签确定参赛队的比赛场次。工位号在入场前抽签确定。各参赛队按照所抽定的日期、场次及工位号进行竞赛。（2）各队参

15、赛选手自行分工，完成相应的工作任务。（3）参赛选手必须持本人身份证并携（佩）戴大赛组委会签发的选手证参加比赛。（4）参赛选手不得自带电脑、U盘等电子存储设备、手机等通讯设备及工具入场，赛场提供所需电脑和KNT-WP01型风光互补发电实训系统标配工具。（5）参赛选手按规定时间进入竞赛场地，按统一指令开始比赛。迟到20分钟者不得参加比赛。竞赛过程中原则上不能离开赛场，离开赛场后不得在赛场周围高声谈论、逗留。（6）不同竞赛日采用不同赛题，第一场比赛前由裁判长抽出当天所用赛题。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。（7）比赛过程中，参赛选手要遵守操作规程，确

16、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或造成安全事故无法继续比赛，裁判长有权决定终止该队比赛。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。（8）当听到大赛结束命令时参赛选手应立即停止操作或答题，不得以任何理由拖延比赛时间，静候裁判进行评分。（9）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，离开比赛场地时不得将比赛有关的物品带离现场。八、竞赛环境1.赛场每个竞赛工位面积约20m2。竞赛场地平整、通风良好，场地面积满足比赛要求，场地净高不低于4m。2.赛场设置裁判员休息室1间、候场室1间、备件

17、储藏室1间。九、技术规范本赛项遵循以下国际相关标准，国家相关标准和行业相关标准：IEC61215 Crystalline silicon terrestrial photovoltaic（PV）modules-Design qualification and type approval地面用晶体硅光伏组件-设计鉴定与定型。IEC61730 photovoltaic（PV）module safety qualification-Part1:Requirements for construction 光伏（PV）组件安全鉴定-第1部分：结构要求IEC61173 Overvoltage protec

18、tion for photovoltaic（PV） Power generating systems-Guide 光伏发电系统过电压保护。IEC61194 Characteristic parameters of stand-alone photovoltaic（PV）systems 独立光伏系统的特性参数。IEC 61400-13 Measurement of Mechanical Loads机械载荷测试。IEC 61400-12 Wind Turbine Power Performance Measurement Techniques风力发电机功率特性试验。IEC 61400-2 Safe

19、ty Requirements for Small Wind Turbine Generators小型风力发电机的安全。ASTM E 1240-88 Standard Test Method for Performance Testing of Wind Energy Conversion System风能转换系统性能的测试方法。ASME/ANSI PTC 42-1988 Wind Turbine Performance Test Codes 风力机性能试验规程。ANSI/IEEE 1021-1988 Recommended Practice for Utility Interconnecti

20、on of Small Wind Energy Conversion System小型风能转换系统与公用电网互联的推荐规范。ASTM E 1240-88 Standard Test Method for Performance Testing of Wind Energy Conversion System 风能转换系统性能的测试方法。IEC61000-4-3 Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-3电磁兼容性(EMC).第4-3部分ISO9000:2008 质量管理体系中国强制性产品认证(3C)GB/T13423-1992工业控制用软件评定

21、准则GB 14081 系列国家低压电器标准GB/T9813-2000微型计算机通用规范GB4943.95信息技术设备包括电气设备的安全GB/T 2297-1989 太阳光伏能源系统术语GB/T 18497-2001 地面用光伏（PV）发电系统-概述与导则GB/T 18210-2000 晶体硅光伏方阵I-V特性的现场测量GB/T19064-2003 太阳能光伏系统用控制器和逆变器CGC/GF004:2007 光伏能源系统用铅酸蓄电池GB/T 19568-2004 风力发电机组装配与安装规范GB/T 19069-2003 风力发电机组-控制器技术条件GB/T 19070-2003 风力发电机组-控

22、制器试验方法JB/T 10425.1-2004风力发电机组-偏航系统技术条件JB/T 10425.2-2004风力发电机组-偏航系统试验方法JB/T 10426.1-2004风力发电机组-制动系统技术条件JB/T 10426.2-2004风力发电机组-制动系统试验方法GB/T 18451.2-2003 风力发电机组 功率特性试验GB/T 20320-2006 风力发电机组 电能质量测量和评估方法GB 17646-1998 小型风力发电机组安全要求GB/T19115.1-2003 风光互补发电系统十、技术平台竞赛项目使用器材与技术平台见下表：设备名称主要器材和技术平台光伏供电装置（1）光伏电池组

23、件20W/18V 数量：4（2）投射灯 300W 数量：2（3）水平方向和俯仰方向运动机构 数量：4（4）水平运动和俯仰运动直流电动机,DC24V 数量：2（5）光线传感器 数量：1（6）光照度传感器 数量：1（7）摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架 数量：各1（8）光线传感器控制盒 数量：1（9）单相交流电动机，90 W 数量：1（10）电容器，4.7F/450V 数量：1（11）接近开关 数量：3（12）微动开关 数量：3（13）底座支架 数量：1光伏供电系统（1）光伏电源控制单元 数量：1（2）光伏输出显示单元 数量：1（3）触摸屏 数量：1（4）光伏供电控制单元 数量：1（5）DSP核心单元

24、数量：1（6）信号处理单元 数量：1（7）接口单元 数量：1（8）温度传感器 数量：1（9）湿度传感器 数量：1（10）西门子S7-200PLC 数量：1（11）继电器组，24V 数量：8（12）蓄电池组 数量：4（13）可调电阻，1000/50W 数量：1（14）断路器 数量：1（15）开关电源，12V/100W 数量：1（16）应用软件风力供电装置（1）水平轴永磁同步风力发电机 300W启动风速：1.5m/s叶片直径：120mm、数量：3（2）风场运动机构箱 数量：1（3）塔架和基础 数量：1（4）侧风偏航机构 偏航控制45度，90度 数量：1（5）直流电动机 90W 数量：1（6）风速仪

25、 输出05V 数量：1（7）风向仪 输出05V 数量：1（8）轴流风机 370W 数量：1（9）单相交流电动机 90W 数量：1（10）护栏风力供电系统（1）风电电源控制单元 数量：1（2）风电输出显示单元 数量：1（3）风力供电控制单元 数量：1（4）触摸屏 9英寸数量：1（5）DSP核心单元 数量：1（6）信号处理单元 数量：1（7）接口单元 数量：1（8）温度传感器 数量：1（9）湿度传感器 数量：1（10）PLC S7-200 CPU224 数量：1（11）变频器 400W 数量：1（12）继电器组 24V 数量：6（13）可调电阻 1000/50W 数量：1（14）断路器 数量：1（

26、15）应用软件逆变与负载系统（1）逆变电源控制单元 数量：1（2）逆变输出显示单元 数量：1（3）DSP核心单元 数量：1（4）DC-DC升压单元 数量：1（5）全桥逆变单元 AC220V/300W 数量：1（6）变频器 400W 数量：1（7）三相交流电机 50W 数量：1（8）发光管舞台灯光模块 数量：1（9）警示灯 25W 数量：1（10）应用软件监控系统（1）计算机 显示器17英寸 数量：1（2）打印机 数量：1（3）组态软件十一、评分标准1.评分标准制定原则。（1）竞赛题目和评分标准由大赛组委专家、相关企业和行业的专家、院校专家共同设计，竞赛题目以实际项目为基础，注重知识和能力并重，

27、重点考核安装、操作和调试，体现风光互补发电系统的先进技术和应用，呈现新能源领域的人才培养和需求的特点。（2）在高职组赛事裁判委员会领导下，赛项裁判组负责赛项成绩评定工作，并上报高职组赛事仲裁工作组，由高职组赛事仲裁工作组对竞赛结果作最终裁定。（3）由大赛组委会聘请有制造与工程技术类行业大赛经验的裁判、国家级考评员等行业专家组成大赛考评委员会，负责大赛评判工作。凡有参与本项目竞赛院校的专家与裁判不参与命题与裁判工作。专家与裁判成员名单略，由2017广西高等职业院校技能大赛裁判组统一组织。2.评分方法。（1）参赛队成绩由赛项裁判组统一评定，竞赛成绩当场评判，且由参赛选手当场确认签字。（2）竞赛评分

28、严格按照公平、公正、公开、科学、规范的原则。（3）竞赛成绩满分为100分，采用分步得分、错误不传递。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。如果竞赛成绩得分相同，竞赛用时少的名次在前。（4）在竞赛时段，参赛选手如有舞弊、不服从裁判及监考、扰乱赛场秩序等行为情节严重的，取消参赛队综合奖评奖资格。比赛结束，如无补时，选手仍强行操作的，取消参赛队奖项评比资格。3.评分细则。评分细则如表2所示。表2 评分细则一级指标比例二级指标比例光伏供电系统40%光伏供电装置的安装6%光伏供电系统的安装与接线12%光伏电池方阵跟踪光源程序设计6%光伏电池方阵发电对蓄电池组的充电测试3%光伏电池方阵的非线性输出特性和MPPT特性测试6%光伏供电系统与监控系统的通信2%焊接光伏供电系统的控制电路或接口电路模块、分析3%绘制光伏供电系统相关电路图2%风力供电系统30%风力供电装置的安装6%风力供电系统的安装与接线8%风力供电系统控制程序设计4%风电系统对蓄电池组的充电测试3%风力发电机输出特性测试3%风力供电系统与监控系统的通信2%分析2%绘制风力供电系统相关电路图2%逆变与负载系统10%逆变与负载系统安装与接线2%逆变与负载系统参数测试2%调速系统测试2