关键词:
虚拟仿真
联合仿真
半实物仿真
电力系统分析
继电保护
摘要:
根据电力系统的特点,传统的电力系统课程实验教学大多是在物理模拟原理的实验台上进行的,无法真实再现现代电力系统运行中的各种工况,同时由于实验设备与工业实际设备差别较大,学生感性认知度较低,难以提高实践教学水平。为提高实验教学质量和实践育人水平,本文结合电力系统的特点和我校电力系统实验教学的实际情况,开发了一套电力系统虚拟仿真实验教学系统,该系统由纯软件虚拟仿真实验系统和半实物虚拟仿真实验系统两部分组成,其中前者为采用Lab VIEW和MATLAB/Simulink联合仿真的形式,可以作为学生远程线上实验平台;后者以电力系统全数字实时仿真装置ADPSS为核心组成半实物虚拟仿真系统,以半实物仿真和数字仿真虚实结合的形式,适合于改进传统的实验室进行线下实验教学。纯软件虚拟仿真实验系统同时应用虚拟仪器技术和数字仿真技术,在Lab VIEW中搭建人机交互界面,在Simulink中搭建电力系统仿真模型,再以DLL动态链接库技术为纽带,实现Lab VIEW对Simulink仿真模型脱离MATLAB环境的动态调用。利用Active X数据对象技术,以UDL文件的形式将Lab VIEW与SQL数据库联通,从而实现用户登录功能。通过对Lab VIEW的网络发布功能的使用,实现学生远程在线实验的功能。文中以电力系统暂态稳定性实验为例,展示实验系统开发流程。半实物虚拟仿真实验系统中ADPSS经物理接口箱和功率放大器与外接实验设备相连,组成实验室硬件平台。在电磁暂态计算平台ETSDAC中搭建电力系统故障模型,并通过用户自定义模型UDM来构建外接实验设备的软件模型。利用构建的实验设备的软件模型实现软件型虚拟仿真实验,用于研究理解实验设备的各组成部分实现原理。通过实际的外接实验设备进行半实物虚拟仿真实验,用于掌握设备的使用操作和工作过程及原理。外接设备可以选用典型工业应用设备模块扩充实验项目。文中以电流保护和距离保护实验为例,构建了相应的软件模型,展示了实验系统开发流程。在距离保护实验模型设计中,就故障过渡过程中测量阻抗的计算进行了优化分析,选择了一种比较稳定的计算方法。经过实验验证,文中开发的电力系统虚拟仿真实验教学系统能够准确地进行《电力系统分析》和《电力系统继电保护》等课程中涉及到的实验教学项目。该实验系统具有开发快、成本低、易于拓展、易于上手等优点,对电力系统的实验教学改革工作起到积极推动重要作用。