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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:2020/04/23 15:53:45浏览量:  】【打印本页】 【关闭


    “农村智能配电网与分布式电源虚拟仿真实验教学中心”(以下简称“中心”)成立于2013年,它依托于我校信息与电气工程学院信息与电气实验教学中心(以下简称“实验教学中心”)及我校现代教育技术中心。中心始终强调实践育人的理念,积极深化实验教学改革,充分发挥实验教学在人才培养中的自主性和创新性,以虚实结合、相互补充、能实不虚的建设原则构建了完整的农村智能配电网与分布式电源虚拟仿真实验教学体系,构建了丰富的虚拟仿真实践教学资源。

    2006年,通过中央与地方共建、中央支持地方高校发展等专项资金的资助,开展了实验教学中心的建设工作。201310月,随着新学科楼的投入使用,重新对实验教学中心的软硬件设施进行了完善,对中心所属实验室的布局进行了重新梳理、整合,按照教育厅的要求,成立了“农村智能配电网与分布式电源虚拟仿真实验教学中心”。在中心的建设过程中,依据“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则,始终坚持“开放性、兼容性、可移植性、可维护性”的建设思路,在网络结构、硬件和软件的配置上都遵循开放性的原则,以达到系统的可扩充性、可维护性。

    中心依托于学院农业电气化专业的传统优势,并得益于毕业校友的大力支持,构建了以配电网和分布式电源为主的虚拟仿真实验教学体系。主要包括3个平台,即电力工程基础虚拟仿真实验平台、农村智能配电网虚拟仿真实验平台及分布式电源虚拟仿真实验平台。

    中心拥有配套的机房6个(220台计算机),机房全部设备联网,信息平台完善,实现优质实验教学资源的共享。为加强对学生创新能力和实践能力的培养,中心经多年努力构建了较为完善实验条件,通过不断在教学内容、教学方法手段等方面的改革,在实验课程、毕业设计、课程设计、创新创业大赛以及实验室建设和管理等方面都取得了显著成效。

    中心的3个虚拟仿真实验平台,在教学实践中注重常规实验与新技术的结合,充分利用现代化的实验手段和方法,对传统的实验进行改造,同时根据实验教学改革的需求,不断更新实验项目及内容。

    部分仿真实验内容如下。

    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。


    1 系统登录界面

    2 系统运行主界面

    3 线路走向设计

    2)配电网无功规划优化

    根据农网的现状及发展趋势,自主开发建立虚拟运行系统,该系统包括电源、电容器、线路、节点、负荷的图元库,虚拟系统的主界面如图4所示。



    4 虚拟系统的主界面

    在虚拟系统的主界面建立虚拟运行系统,方便地进行农网的运行分析,实现对电气图编辑、绘制、数据的保存以及相关显示。在虚拟系统上,可以进行配电网潮流计算、无功优化、分布式电源(DG)优化、以及网架规划优化,并显示相关结果。

    潮流计算结果的显示包括:节点电压和支路信息,分别包括最小负荷情况、中间负荷情况及最大负荷情况。以最大负荷情况为例来说明潮流计算结果的显示,显示结果既可以结合图元显示在虚拟运行系统中,也可以显示在虚拟系统主界面的列表中,如图5和图6所示。




    5 节点电压显示



       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。

    6 支路信息显示

    3)农村智能配电网继电保护

    继电器动作原理虚拟仿真,能模拟仿真各种继电器的动作过程,如电流继电器、极化继电器、过流继电器、瓦斯继电器、重合闸继电器等。这些实验使枯燥的继电器动作原理更加形象、生动,可提升学习效果。图7为极化继电器仿真界面;图8为瓦斯继电器仿真界面。

    7 极化继电器仿真界面

    8 瓦斯继电器仿真界面


    保护装置动作原理虚拟仿真,能模拟仿真在线路正常运行和故障时各种保护装置动作过程,如三段式电流保护、方向性电流保护、零序电流保护、纵联差动保护、高频保护、变压器过电流保护、变压器零序电流保护等,这些实验使枯燥的继电保护理论更加形象、生动,可提升学习效果。图9为三段式电流保护动作过程仿真界面;图10为高频闭锁方向保护仿真界面;图11为变压器过电流保护仿真界面。

    10 高频闭锁方向保护仿真界面


    11 变压器过电流保护仿真界面