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    农村智能配电网与分布式电源虚拟仿真实验教学中心

    【来源:     日期:2018/04/23 15:53:45浏览量:  】【打印本页】 【关闭

       综合生产实习——变电站一次设备认知及串联谐振耐压虚拟仿真实验项目

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    “农村(cun)智(zhi)能(neng)配电(dian)网(wang)与(yu)(yu)分布式(shi)电(dian)源虚(xu)(xu)拟仿真实验(yan)(yan)(yan)教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)中(zhong)心(xin)(xin)”(以(yi)下简称“中(zhong)心(xin)(xin)”)成立(li)于2013年(nian),它(ta)依托于火狐(hu)体(ti)育(yu)登(deng)陆火狐(hu)体(ti)育(yu)信(xin)息(xi)与(yu)(yu)电(dian)气实验(yan)(yan)(yan)教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)中(zhong)心(xin)(xin)(以(yi)下简称“实验(yan)(yan)(yan)教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)中(zhong)心(xin)(xin)”)及火狐(hu)体(ti)育(yu)登(deng)陆现(xian)代教(jiao)(jiao)育(yu)技术中(zhong)心(xin)(xin)。中(zhong)心(xin)(xin)始终强(qiang)调实践育(yu)人的(de)理(li)念,积(ji)极深化实验(yan)(yan)(yan)教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)改革,充(chong)分发挥实验(yan)(yan)(yan)教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)在(zai)人才培养(yang)中(zhong)的(de)自(zi)主性和创新性,以(yi)虚(xu)(xu)实结(jie)合、相互补充(chong)、能(neng)实不虚(xu)(xu)的(de)建设原则(ze)构建了完整(zheng)的(de)农村(cun)智(zhi)能(neng)配电(dian)网(wang)与(yu)(yu)分布式(shi)电(dian)源虚(xu)(xu)拟仿真实验(yan)(yan)(yan)教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)体(ti)系,构建了丰富(fu)的(de)虚(xu)(xu)拟仿真实践教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)资源。

    2006年(nian),通过(guo)中(zhong)(zhong)央(yang)与(yu)(yu)地方共建(jian)(jian)、中(zhong)(zhong)央(yang)支持地方高校发展等专项(xiang)资金的(de)资助,开展了实验(yan)教(jiao)学中(zhong)(zhong)心的(de)建(jian)(jian)设工作。2013年(nian)10月,随着新(xin)学科楼的(de)投入(ru)使用,重(zhong)新(xin)对实验(yan)教(jiao)学中(zhong)(zhong)心的(de)软(ruan)硬(ying)件设施进(jin)行了完(wan)善,对中(zhong)(zhong)心所属实验(yan)室的(de)布(bu)(bu)局进(jin)行了重(zhong)新(xin)梳理(li)、整(zheng)合,按照教(jiao)育厅的(de)要求,成(cheng)立了“农村(cun)智能配电(dian)网与(yu)(yu)分布(bu)(bu)式电(dian)源虚拟仿真实验(yan)教(jiao)学中(zhong)(zhong)心”。在中(zhong)(zhong)心的(de)建(jian)(jian)设过(guo)程中(zhong)(zhong),依据“虚实结合、相互补(bu)充、能实不虚”的(de)原则,始终坚持“开放(fang)性、兼容性、可(ke)(ke)移植性、可(ke)(ke)维护性”的(de)建(jian)(jian)设思路,在网络(luo)结构、硬(ying)件和软(ruan)件的(de)配置上(shang)都遵(zun)循开放(fang)性的(de)原则,以达到系统的(de)可(ke)(ke)扩充性、可(ke)(ke)维护性。

    中心依(yi)托于学院(yuan)农(nong)业(ye)(ye)电气化专业(ye)(ye)的传统优势,并得益于毕业(ye)(ye)校友的大力(li)支持,构(gou)建了以配电网(wang)(wang)和分布式(shi)电源(yuan)为(wei)主的虚(xu)拟(ni)(ni)(ni)仿(fang)(fang)真(zhen)(zhen)实验(yan)(yan)教学体(ti)系。主要(yao)包括3个平(ping)台(tai),即电力(li)工程基(ji)础(chu)虚(xu)拟(ni)(ni)(ni)仿(fang)(fang)真(zhen)(zhen)实验(yan)(yan)平(ping)台(tai)、农(nong)村(cun)智能配电网(wang)(wang)虚(xu)拟(ni)(ni)(ni)仿(fang)(fang)真(zhen)(zhen)实验(yan)(yan)平(ping)台(tai)及分布式(shi)电源(yuan)虚(xu)拟(ni)(ni)(ni)仿(fang)(fang)真(zhen)(zhen)实验(yan)(yan)平(ping)台(tai)。

    中(zhong)心(xin)拥(yong)有配套(tao)的(de)(de)机房6个(ge)(220台(tai)(tai)计(ji)(ji)算(suan)机),机房全部(bu)设备联网(wang),信息(xi)平台(tai)(tai)完善(shan),实(shi)现优质实(shi)验教(jiao)学(xue)(xue)(xue)资源(yuan)的(de)(de)共享。为加强(qiang)对学(xue)(xue)(xue)生创新能力和实(shi)践能力的(de)(de)培(pei)养(yang),中(zhong)心(xin)经(jing)多年努力构建了较为完善(shan)实(shi)验条(tiao)件,通过不断在教(jiao)学(xue)(xue)(xue)内容(rong)、教(jiao)学(xue)(xue)(xue)方法(fa)手(shou)段等方面的(de)(de)改革,在实(shi)验课(ke)程(cheng)、毕业设计(ji)(ji)、课(ke)程(cheng)设计(ji)(ji)、创新创业大赛(sai)以及(ji)实(shi)验室建设和管(guan)理等方面都取(qu)得了显著成效。

    中(zhong)心的3个虚拟仿真(zhen)实验(yan)(yan)平(ping)台,在教学实践(jian)中(zhong)注(zhu)重常规(gui)实验(yan)(yan)与新(xin)技术的结合(he),充分(fen)利用现代化的实验(yan)(yan)手段和方法,对传统的实验(yan)(yan)进行改(gai)造,同时(shi)根据实验(yan)(yan)教学改(gai)革的需求,不断更新(xin)实验(yan)(yan)项(xiang)目及(ji)内容。

    环节模型模拟实践文章以下。

    (1)架空线路辅助设计

       基于GIS自主开发的架空线路辅助设计系统利用数字高层模型获取高层信息,从而实现设计线路平断面图的自动绘制;并通过数据库将线路和杆塔的属性信息、空间信息及相关的设计参数有机的结合,实现配电线路设计与管理的统一,作为《架空线路设计原理》课程的课程设计环节内容起到了非常好的教学效果。架空线路辅助设计系统登录界面如图1所示,图2为系统运行主界面。


    图1 系统登录界面

    图2 系统(tong)运行主界面

    图3 线路走向设计

    (2)配电网无功(gong)规划(hua)优化

      根据农网的(de)现状及发展趋势,自主开发建立虚(xu)拟运行系统,该系统包括电(dian)源(yuan)、电(dian)容器(qi)、线(xian)路、节(jie)点(dian)、负(fu)荷(he)的(de)图(tu)元(yuan)库(ku),虚(xu)拟系统的(de)主界面如图(tu)4所示(shi)。



    图4 虚拟系统的主界面

    在虚(xu)拟(ni)系(xi)统(tong)(tong)的主界面建(jian)立(li)虚(xu)拟(ni)运(yun)(yun)行(xing)系(xi)统(tong)(tong),方便地进(jin)行(xing)农网(wang)的运(yun)(yun)行(xing)分析(xi),实现对电气图编辑、绘制、数据的保存以(yi)及(ji)相关(guan)显示。在虚(xu)拟(ni)系(xi)统(tong)(tong)上,可(ke)以(yi)进(jin)行(xing)配电网(wang)潮流计算(suan)、无(wu)功优化(hua)、分布式电源(DG)优化(hua)、以(yi)及(ji)网(wang)架规划优化(hua),并显示相关(guan)结(jie)果。

    潮(chao)流(liu)计算结果的(de)显(xian)示(shi)包(bao)括(kuo):节点电压(ya)和支路信息,分别包(bao)括(kuo)最(zui)小(xiao)负荷情(qing)况(kuang)、中间负荷情(qing)况(kuang)及最(zui)大负荷情(qing)况(kuang)。以(yi)最(zui)大负荷情(qing)况(kuang)为例来说明潮(chao)流(liu)计算结果的(de)显(xian)示(shi),显(xian)示(shi)结果既可以(yi)结合图元显(xian)示(shi)在虚(xu)拟运行系(xi)统(tong)中,也可以(yi)显(xian)示(shi)在虚(xu)拟系(xi)统(tong)主界面的(de)列(lie)表中,如图5和图6所(suo)示(shi)。




    图5 节(jie)点电压显示



       点击“显示”菜单的子菜单“潮流计算”,如图5,“节点电压”的子菜单“最大负荷情况”,在虚拟系统的主界面右侧即出现列表显示节点电压,包括:节点编号、幅值及相角。列表中的节点编号与左侧图中节点编号(图中放在节点下面)一致。在图中,当鼠标移至节点上并双击鼠标左建,即可在节点上方显示该节点电压的幅值,如图中节点14上方显示的电压。

    图6 支路信息显示

    (3)农村智能配电网继电保(bao)护(hu)

    继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)动(dong)(dong)作原(yuan)理虚拟仿(fang)真,能模(mo)拟仿(fang)真各种继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)的(de)动(dong)(dong)作过程,如电(dian)(dian)流继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)、极化继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)、过流继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)、瓦斯(si)继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)、重合闸继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)等。这(zhei)些实验使枯燥(zao)的(de)继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)动(dong)(dong)作原(yuan)理更加(jia)形象、生动(dong)(dong),可提升学习效果。图7为(wei)极化继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)仿(fang)真界(jie)面;图8为(wei)瓦斯(si)继(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)器(qi)(qi)仿(fang)真界(jie)面。

    图7 极化继电器仿(fang)真界面

    图8 瓦斯继电器仿真界面(mian)


    保(bao)护(hu)装置动(dong)作(zuo)原理(li)虚拟仿(fang)真,能(neng)模拟仿(fang)真在线(xian)路正常运行(xing)和故障时各种(zhong)保(bao)护(hu)装置动(dong)作(zuo)过(guo)程(cheng),如三(san)段(duan)式电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)护(hu)、方(fang)向性电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)护(hu)、零序电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)护(hu)、纵(zong)联(lian)差(cha)动(dong)保(bao)护(hu)、高(gao)频(pin)保(bao)护(hu)、变压器(qi)过(guo)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)护(hu)、变压器(qi)零序电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)护(hu)等,这(zhei)些实验使枯燥的继电(dian)(dian)(dian)保(bao)护(hu)理(li)论更加(jia)形象、生动(dong),可提升学习效果。图(tu)9为(wei)高(gao)频(pin)闭锁(suo)方(fang)向保(bao)护(hu)仿(fang)真界(jie)(jie)面(mian);图(tu)10为(wei)变压器(qi)过(guo)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)护(hu)仿(fang)真界(jie)(jie)面(mian)。

    图9 高频闭锁方向保护仿真界面

    图10 变压器(qi)过电流保护仿真界面