电气工程专业虚拟变电所设备巡检系统应用与分析.pdf

叶工业控制计算机曳圆园圆3 年第 猿6 卷第 8 期电气工程专业虚拟变电所设备巡检系统应用与分析郑力万洪莉渊大连东软信息学院计算机科学与技术系袁辽宁 大连 116023冤虚拟实验技术是以计算机应用技术为基础的虚拟现实技术在实验教学领域的应用咱1-3暂遥 通过计算机软件和配套的硬件设备逼真地模拟真实实验的场景尧仪器设备尧实验现象尧操作流程和环节袁可以突破常规实验周期长尧危险性大尧材料消耗多等诸多缺点袁实现低成本尧全天候的虚拟实验运行袁是一种极具发展潜力的现代教育教学技术咱4-5暂遥 本文所研究的虚拟变电所设备巡检系统是依据野大同西供电段冶实际项目为背景袁还原了真实的变电所内部设备布置咱6暂遥 实验过程中袁平台通过野教学模式冶野训练模式冶和野考核模式冶三种模式咱7暂袁提供给教师和学生不同的实验环境袁根据不同的需求选用不同模式进行操作遥学生可根据对变电所内主要设备的了解袁对主要设备工作原理的掌握袁以及对设备巡检检测点的了解袁完成变电所设备巡检考核遥员虚拟变电所设备巡检系统员.1 变电所虚拟仿真实验平台软件门户本实验基于润尼尔公司开发虚拟仿真实验平台袁 界面如图1 所示遥 硬件条件包括虚拟仿真实验室服务器一台和操作站电脑多台遥员.2 变电所虚拟仿真实验平台硬件环境本系统带宽要求如下院1冤基于公有云服务器部署的系统袁5 M耀10 M 带宽曰2冤基于局域网服务器部署的系统袁10 M耀50 M 带宽遥电气工程专业主要侧重于电力系统一次尧二次系统的操作和运行及电力电子与电机控制领域相关技术的研究遥 由于电力系统庞大尧复杂袁且高电压尧大电流袁电力设备种类多尧价格昂贵等特点袁在实验室很难建立和现场完全一样的电力实验系统咱8-10暂遥在虚拟环境中袁 模拟设备包括变电所 110 kV 场地尧27.5 kV场地尧控制室尧高压室和电容电抗室的设备遥 模拟了变电所内部主要设备包括主变压器尧六氟化硫断路器尧隔离开关尧避雷器尧电容电抗器尧电流互感器尧电压互感器等的巡检考核系统的完整流程遥2虚拟变电所设备巡检系统实验原理及操作2.1 实验目的虚拟仿真环境依据野大同西供电段冶实际项目为背景袁真实还原了变电所内部设备布置袁根据操作流程袁在规定时间内对变电所内主要电气设备主要检测点完成日常巡检袁 并完成报告记录遥能够根据所学理论知识袁对异常状况给出解决方案和预防措施遥 整体实验所涵盖知识点共 6 个袁如表 1 所示遥叶虚拟变电所设备巡检分析考核系统曳实验目的院淤理解高压变电站主要设备及其布置曰于掌握变电站设备工作原理曰盂掌握变电站设备巡视点及其巡视流程曰榆利用虚拟仿真环境袁掌握Application and Analysis of Virtual Power Substation Inspection Systemin Electrical Engineering摘要院根据电气工程专业课程教学大纲要求袁分析教学中实验类课程的教学目的袁引入虚拟变电所设备巡检系统遥 通过设计 11 个典型实验项目和其他补充项目袁充分应用虚拟实验系统袁使学生在实践环节中理解实验项目电气设备工作原理遥完成在现实条件下无法实操的巡检项目袁从而充分理解巡检项目的设置目的袁能对巡检故障进行深入分析袁找到故障产生的原因袁并能给出处理方案和预防措施遥项目解决了学生很难进入变电所进行实际操作的问题袁 突破了教学过程中的瓶颈遥经分析袁随着实验项目教学内容的补充和完善袁项目访问量尧使用量日益增长遥关键词院虚拟实验系统曰变电所曰巡检Abstract:According to the requirements of the teaching program of electrical engineering,virtual power substation in鄄spection system is introduced by analyzing the teaching purpose of experimental courses in teaching.The virtual experimentsystem is fully applied to enable students to understand the working principle of electrical equipment in the experimentalproject in the practical link by applying the design of 11 typical inspection projects of substation equipment and other sup鄄plementary projects.To complete the inspection items which can爷t be operated in real conditions,so as to fully understandthe purpose of inspection items,analyze the inspection faults in depth,find out the causes of the faults and provide solu鄄tions and preventive measures.The project solves the problem that it is difficult for students to enter the substation forpractical operation,and breaks the bottleneck in the teaching process.After analysis,the number of project visits and use isincreasing with the supplement and improvement of the experimental teaching content.Keywords:virtual power substation inspection system,equipments of power substation,inspection图 1变电巡检虚拟仿真实验平台界面97电气工程专业虚拟变电所设备巡检系统应用与分析变电站设备巡视及其考核方法遥2.2 实验要求实验前需要掌握与本实验相关的理论知识袁 了解熟悉相关设备工作原理袁了解各个巡视检测点的检测目的遥本实验是对变电所设备巡视的综合考评袁 需要将所学理论知识和实践有机结合袁才能达到期望的效果遥实验中要认真细致袁实验后做好记录袁并提交巡检报告遥2.3 实验项目设计将虚拟变电所设备巡检系统应用于实验课程中袁共设计 11个典型实验项目袁如表 2 所示遥 根据学时要求和学生掌握情况袁安排其他设备巡检项目实践遥 其他巡检项目包括门型架日常巡检和高压室穿墙套管瓷瓶巡检遥表 2典型日常巡检项目下面以主变压器日常巡检项目和 110 kV 主要设备日常巡检项目为例袁介绍虚拟仿真实验平台的应用遥2.3.1 主变压器日常巡检项目主变压器是变电所主要设备遥 本项目包括 1 号和 2 号两台主变压器袁承担变电所内负荷电压转换袁主要检测点分别为温度指示尧油位指示尧呼吸器硅胶干燥器是否变色尧瓦斯继电器集气盒数值遥 此外袁还对套管线夹处测温片有无变色尧红外线测温仪测温进行虚拟巡检实验操作遥2.3.2 110 kV 主要设备日常巡检项目110 kV 主要设备包括五项院110 kV 六氟化硫断路器尧110 kV电流互感器尧110 kV 电压互感器尧110 kV 避雷器尧110 kV 隔离开关遥其中袁110 kV 六氟化硫断路器的巡检包括 源 项院六氟化硫密度控制器气压数值尧断路器引线夹处测温片有无变色尧引线有无散股断股现象尧断路器瓷瓶表面有无破损放电痕迹遥典型的巡检界面如图 2 所示院图 2密度控制器气压数3项目成果通过变电所设备巡视考核培训系统的练习袁 让学生身临其境地进入 110 kV 高压变电站袁了解变电站的内部配置袁通过对变电站关键设备巡视袁可以掌握这些重要设备的巡检项目遥并以此为契机袁 深入学习相关知识袁 将所学理论和实践有机结合起来遥 最终袁学生通过对虚拟仿真系统进行熟悉和操作练习袁能够进行变电站设备巡视并提交实验报告遥4应用效果分析4.1 实践教学项目中的应用特色教学应用中采用野虚实结合袁以虚补实冶的教学方法遥以学生为中心袁通过虚拟仿真实验平台袁提高学习效果遥 使学生体验真实工作环境袁激发学生学习兴趣袁很好地保障了实验项目真实性和理论方法的先进性袁具有行业示范性遥教学设计中采用线上线下教学手段并用袁 教学内容设计全面袁循序渐进遥 覆盖多层面学生能力的综合提升袁为学生专业基本知识的掌握提供了有效工具袁 通过虚拟仿真袁 达到可视化表达袁有助于提升学生创新能力遥4.2 推广价值4.2.1 教学推广价值传统教学以多媒体以及板书相结合的方式进行授课袁 授课效果往往不尽人意袁本虚拟仿真实验采用线上线下模式相结合袁鼓励师生自主开发与自主学习袁 可从传统的理论知识学习基础上袁得到动手操作能力与创新能力的延伸袁大大地扩展了传统教学模式的实用性袁使得学生学习兴趣更加浓厚袁为本专业学生未来工作打下基础遥4.2.2 人才输出价值虚拟变电所设备巡检系统在实践教学中的应用袁 一方面考察学生对于中高压供配电系统相关知识的掌握水平袁 另一方面也锻炼学生的实际操作能力遥通过虚拟仿真实验教学环节袁可以全面提升学生的业务水平与能力袁培养技术过硬的应用型人才袁应对当今电力系统对于人才需求的发展趋势遥5结束语虚拟变电所仿真巡检平台在实践教学中的应用袁 使学生能够根据与本实验相关的课程教学大纲要求袁 理解实验项目电气设备工作原理遥 完成巡检项目袁充分理解巡检项目的设置目的袁能对巡检故障进行深入分析袁找到故障产生的原因袁并能给出处理方案和预防措施遥虚拟实验平台解决了学生很难进入变电所进行实际操作的问题袁 突破了教学过程中的瓶颈遥 有助于学生更加深刻地理解所学理论知识袁有助于学生理论联系实际遥本平台已应用到学校的教学中袁 每年 900 人次遥 随着实验项目教学内容的补充和完善袁项目访问量尧使用量日益增长袁具体成果达到了预期成果遥参考文献咱1暂ZHOU ZEWEI,FENG YIPING,RONG GANG,et al.VirtualReality Based Process Integrated Simulation Platform in Re鄄finery:Virtual Refinery and Its ApplicationJ.China PetroleumProcessing&Petrochemical Technology,2011,13(3):74-84咱2暂高培超袁刘钊袁谢美慧袁等.Low-cost cloud computing solution forgeo-information processingJ.Journal of Central South Uni鄄versity,2016,23(12):3217-3224咱3暂KOLASA P,JANOWSKI M.Study of possibilities to store en鄄ergy virtually in a grid(VESS)with the use of smart meteringJ.Renewable and Sustainable Energy Reviews,2017,79(Nov.):1513-1517咱4暂刘华袁彭红袁余志超袁等.应用型高校计算机工程虚拟仿真实验中心建渊下转第 100 页冤表 1虚拟仿真实验课程知识点98图像中女性人体参数拟合算法研究渊上接第 98 页冤设与实践探索咱J暂.软件工程袁2017袁20渊6冤院38-41袁20咱5暂殷磊袁谢文阁袁许志来袁等.网络虚拟实验教学系统的设计与实现咱J暂.软件工程袁2018袁21渊12冤院44-46咱6