實驗簡介

電能作為一種經濟、實用、清潔且容易控制和轉換的能源形態(tài)，在國民經濟各個領域中廣泛應用，是人民生活中不可或缺的主要能源應用形式。日常生活中使用的電能主要來自其他形式能量的轉換，其轉換與控制是由電力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)完成的，而電網綜合自動化系統(tǒng)是保證電力系統(tǒng)可靠運行的基礎。

隨著國民經濟的不斷發(fā)展，我國也已進入第三代智能電網大規(guī)模發(fā)展和建設的階段，對相關人才的需求較為迫切，培養(yǎng)滿足第三代電網建設需求的電氣工程專業(yè)技術人才成為高等學校相關學科的緊迫任務。

目前，從培養(yǎng)滿足第三代電網技術要求的專業(yè)技術人才的角度來看，傳統(tǒng)的教學方法與設施存在著教學內容滯后、學生感性認知度低、實驗操作具有危險性、學生實踐機會較少等諸多不足，因此，基于虛擬仿真技術的智能電網實驗教學平臺可以克服上述缺點，已成為實驗教學的發(fā)展方向。

設計原則

智能電網綜合自動化虛擬仿真實驗系統(tǒng)采用基于IE C61850標準的純數字模擬實驗方法，以典型220kV智能變電站系統(tǒng)為基礎，構建基于真實系統(tǒng)運行環(huán)境的虛擬仿真實驗環(huán)境，其系統(tǒng)結構主要包括實時數字仿真PC、數據服務器及WEB服務器等，以及實驗教學案例輔助系統(tǒng)。其設計原則是：以虛擬智能變電站所裝設的繼電保護與自動裝置原理為基礎，先根據模擬典型電網主接線，利用仿真計算軟件構建模擬電網計算模型，并進行正常運行及故障情況下電壓、電流及裝置行為的仿真模擬計算，用于模擬電網運行過程中的各種故障現象及繼電保護與自動裝置的行為，生成電網實時運行基礎數據，存儲于數據服務器，與VR虛擬仿真環(huán)境進行交互，通過繼電保護與自動裝置的動作情況，理解繼電保護與自動裝置的原理，并利用WEB服務器實現基于B/S結構Web服務實現遠程教學。此外，將原智能變電站綜合自動化實驗室和動模實驗室的實驗環(huán)境作為實驗教學案例輔助系統(tǒng)連入虛擬仿真系統(tǒng)，作為教學案例校驗與基礎數據的輔助工具。

需要指出的是智能電網綜合自動化虛擬仿真實驗系統(tǒng)是不依賴于實驗教學案例輔助系統(tǒng)的，是可以獨立運行的。

實驗目的

智能電網綜合自動化虛擬仿真實驗通過智能電網綜合自動化虛擬仿真實驗教學軟件平臺能夠重現智能電網系統(tǒng)中自動裝置與繼電保護功能實現的原理及各種物理過程，使得學生通過仿真教學軟件平臺的操作與練習，理解和掌握電力系統(tǒng)運行、故障、自動裝置與繼電保護的原理；通過交互式虛擬仿真實驗教學平臺，避免傳統(tǒng)實驗教學中的可能接觸到高電壓、大電流的危險性，學生可以自主設計和改進實驗環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新設計能力，達到良好的教學效果與目的。

實驗要求

智能電網綜合自動化虛擬仿真實驗要求：

1.熟悉智能電網及變電站自動化系統(tǒng)環(huán)境，理解電力系統(tǒng)輸電線路故障類型及故障過程；

2.理解智能電網輸電線路多段式距離保護裝置的實現原理；

3.熟悉和掌握輸電線路距離保護接地距離與相間距離繼電器的動作特性；

4.熟悉和掌握裝置輸電線路距離保護裝置定值配置方法；

5.通過輸電線路的短路故障實驗所記錄和觀察的故障電壓、電流波形及實驗數據，理解輸電線路故障切除過程；

6.通過輸電線路不同地點的短路故障實驗，掌握輸電線路多段式距離保護裝置定值整定計算方法；

7.通過輸電線路故障電壓、電流波形分析及保護裝置動作行為的分析，理解和掌握短路類型及保護定值對輸電線路距離保護功能的影響。

成績評定

考核成績四部分組成：預習（10 %）、實驗操作（50 %）、實驗報告（30 %），實驗設計（10 %）。

其中，預習通過學生在預習階段的基礎知識掌握程度以及教師的在線答疑過程評定；實驗操作通過學生在實驗過程中操作正確性判定的基礎上，根據出錯率（滿分基礎上扣分）進行評定；實驗報告根據學生報告的總體情況判定成績，實驗設計通過學生的實驗設計方案的正確性和創(chuàng)新性進行評定。