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输配电系列虚拟仿真实验室

浏览发布时间:2014-10-20

1、变电站仿真实验室
变电站仿真实验室有两个分室,分别为建于上世纪90年代的有屏柜的220kV枢纽仿真变电站和新建的500kV/220kV全数字仿真变电站。


220kV枢纽仿真变电站

220kV枢纽变电站采用数字物理混合仿真技术,由江苏省电力公司投资,我校教师自行研制开发。1995年获得原电力部教学成果一等奖,江苏省电力局科技成果二等奖。
该系统服务于《电力系统稳态分析》、《发电厂电气设备》、《继电保护原理》、《电力系统自动化技术》等多门课程,为我校电气工程及其自动化专业学生提供了直观、有效的学习训练手段。先后有96个班级4000多名学生在该仿真系统实习、实训和系统学习。
该系统开展的实训项目包括:
(1) 线路停送电操作。
(2) 运行检修流程。
(3) 故障判别与分析。
(4) 设备异常与缺陷判断。
(5) 继电保护行为分析。
(6) 继电保护定值整定。

500kV/220kV全数字变电站仿真系统

500kV/220kV全数字变电站仿真系统由南京工程学院与江苏省电力公司合作共建,于2008年5月建成。500kV/220kV变电站仿真系统在硬件上由高性能计算机、投影机、交换机、网络设备和打印机等组成,软件上由仿真支撑平台软件、电网动态计算软件、变电站模型软件、三维虚拟巡视软件、综自后台监控及五防操作软件、教练员台功能软件、学员台功能软件、培训评价考核系统软件等部分组成,通过双机三屏的配置方式,可同时显示综自后台监控界面、室外一次设备及场景界面、保护室屏盘界面。该仿真系统共具有52个实习(实训)工位,可根据实习(实训)的具体要求,在500kV变电站仿真系统与220kV变电站仿真系统之间进行独立或分组运行。
仿真系统提供给电力系统相关专业和课程的实习和实训,并可作为电力企业岗位技能培训基地,提供变电仿真运行、变电岗位技能鉴定以及变电岗位技能竞赛等技术服务。
500kV/220kV变电站仿真系统的主要实验教学项目包括:
(1)变电站组成及设备作用认识。
熟悉变电站的主要设备的平面布置,熟悉各类设备及其主要功能。
(2)变电运行。
正常监视、倒闸操作、缺陷处理、事故处理等。正常运行时数据记录及不同页面浏览;熟悉倒闸操作票的生成及操作注意事项;变电站常见的设备的缺陷处理流程;变电站的事故处理流程及作业。
(3)监控系统后台软件使用。
熟悉目前变电站的常用监控平台及多种高级应用程序。

2、输变电巡视虚拟仿真实验室
输变电巡视虚拟仿真室由输电巡视虚拟仿真系统、变电巡视虚拟仿真系统构成。输变电巡视虚拟仿真室同时也是南京工程学院与江苏省电力公司合作共建的输变电工程实习(实训)中心,于2008年5月建成。输变电巡视虚拟仿真系统在硬件上由服务器、高性能计算机、投影机、网络设备等组成。
可为《输电线路杆塔结构》、《输电线路施工》、《输电线路运行》、《输电线路设计》、《发电厂电气部分》、《电力工程》等课程教学提供服务,此外,仿真室可满足认识实习、变电运行实习、毕业实习、毕业设计等实践教学需要。
主要项目包括:
(1)虚拟仿真输电线路各部件的结构、型式、材质及其相互的装配关系。
通过输电线路与自然环境的空间布置能够反应出线路弧垂与安全距离、直线和耐张杆塔定位。
(2)变电站户外一次设备结构、型式、材质及其相互的布置关系。
反应各设备间的电气联络和电气安全距离;在此基础上,进行三维空间内的虚拟漫游,自由设置缺陷和故障点,通过第一视角巡查,发现、查找、观察、处理输电线路和变电站一次设备上的缺陷和故障。

3、电力系统数字物理混合仿真实验室
实验室通过数字物理混合仿真技术,模拟一个110kV变电站的物理过程,通过功率放大,将电压、电流等信号传送给真实的继电保护、监控系统,重点解决学生电力系统的建模、机电暂态下电气量变化定量分析,以及变电站继电保护设备、监控系统信号传动试验。该实验室采用电力系统暂态DDRTS数字物理混合仿真系统软件,是国内同类高校第一个成功的范例,于2005年建成并投入使用,2007年获得江苏省教学成果二等奖。
变电站实时动态数字仿真系统采用计算机实时动态仿真软件,对变电站的一次系统进行仿真计算。它可以“任意”改变变电站的一次主接线及其设备参数,可以任意设置并模拟电力系统的各种故障,可以任意模拟电力负荷的变化等等。“变电站实时动态数字仿真系统”仿真变电站一次系统及设备的运行,并将仿真计算出的数据信息输出。同时接受输入的各种控制信息,并根据这些输入的控制信息、改变计算机仿真变电站的运行。
为学生提供熟悉变电站综合自动化系统的构成、原理以及各模块作用,包括一、二次设备之间的联系(测量、控制回路),二次与三次设备之间的信息传递(网络技术)。了解各种电力系统运行状态下综合自动化系统的整组行为。了解综合自动化变电所运行规程。掌握变电站综合自动化系统中保护、测量、控制、信号、自动装置、监控、通信等主要功能、原理及其相互关系。掌握综合自动化系统运行的基本操作、基本维护、基本测试项目及方法。掌握综合自动化变电站的综合自动化系统与常规变电站的二次系统(包括常规的操作控制回路、中央信号、继电保护、自动装置、远动装置等)的替代关系和特点。此外,可为继电保护、远动自动化等岗位职工提供有关的专业技术培训、岗位技能鉴定等。
目前开设的项目包括:
(1)30个三相节点规模的电力系统电磁暂态模式的实时仿真。
(2)100个三相节点规模的电力系统机电暂态模式的实时仿真。
(3)多机电力系统的潮流计算。
(4)通过功率放大单元与继电保护装置相连接进行保护装置的闭环试验。
(5)仿真各种类型故障、模拟多重故障,包括区内转换型故障、区内转区外故障、区外转区内故障等。
(6)模拟重合闸的动作和保护合于永久故障等现象。

4、电网调度自动化主站仿真系统实验室
电网调度自动化主站培训系统以计算机模拟系统和信号与部分实物设备相结合,构成一整套电网监控模拟实习培训系统。它运行方式灵活,可以模拟多种电力自动化系统,而且在信息的数量种类及其可控性方面和对系统的参与性、互动性方面有较大的提高。调度主站培训系统由远方数据收发装置、计算机局域网络等硬件组成,并在计算机上运行高级监控软件(SCADA软件),以实现数据的收发、存储、区域电网实时状态的图形显示、打印、报警,遥控、遥调等操作命令的发布等功能,并为电力系统的其它自动化功能模块提供共享数据的接口。
系统可以为电气工程及其自动化专业的各专业方向(电力系统自动化、继电保护、电网监控、供用电等)提供实验、课程设计、毕业实习和毕业设计的平台,实现与电力系统现场一致的工程训练和专业技能的培训。为学科的进一步的发展以及研究生教育以及科研开发奠定良好的基础。另外可为电力生产第一线的运行、调度、维护、检修人员提供模拟培训项目。
开设的实验(实训)项目有:
(1)熟悉电网调度自动化系统硬件和软件的构成和功能。
(2)电网调度自动化系统通信通道的构成和功能。
(3)厂站端“四遥”功能的实现方法。
(4)一次接线图、电压棒图、曲线图、工况图等图的调用。
(5)SOE、PDR、遥控功能的实现方法。
(6)实时库和历史库的显示和查询。
(7)模拟屏实时数据的显示

5、电气试验仿真实验室
目前大部分仿真系统侧重于系统或设备的运行仿真,为满足学生在设备检修、拆装、试验方面技能的提高,本中心也建立了多个相应的仿真系统,例如高压电气试验远程仿真培训系统。
高压电气试验操作的特点是,需要掌握的试验仪器仪表众多,试验种类和科目众多,需要反复训练才能掌握;大部分试验属于带电操作,具有一定的危险性;此外试验多为外场操作,对于操作者的操作技能和动作评估和考核具有一定难度。
中心与江苏省电科院合作,以高压电气试验操作培训内容为模板,应用虚拟现实技术和高压理论仿真计算技术,开发了一个能够可供远程使用的、用于电气试验仿真操作和对操作人员进行考核的新一代远程仿真培训软件系统。
高压电气试验远程仿真培训系统,完整实现整个电气试验过程,提供基于三维图形环境的交互操作功能,允许用户选择仪表、选择设备、交互连线或改变开关状态,其操作结果可以通过仪表显示和特殊效果来展示,操作步骤可被记录和检验,并提供自动评分功能。
可开展的主要实验(试验)项目有:
(1)绝缘电阻测量。
(2)介质损耗因素测量。
(3)电容量测量。
(4)交流耐压试验。
(5)回路电阻测量
(6)变压器试验(变比测量、极性和组别测定、直流电阻测量、空载特性试验、负载特性试验、有载调压装置的试验、运行电压下的交流泄漏电流及阻性电流测试)。
(7)故障仿真:绕组引线断股、脱焊及接触不良、绕组绝缘不良、绕组接地、绕组匝间短路、绝缘局部放电、绕组接线错误、绕组变形、分接开关接触不良、铁心多点接地、变压器油质劣化、高压套管进水受潮、本体进水受潮、测量环境变化、测量仪表异常等。

电气试验虚拟场景1

电气试验虚拟场景2

Tel:025-83499818,Email:dongxueyu@njit.edu.cn
建议采用1024×768分辨率,以达到最佳视觉效果)

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