《電氣工程計算機仿真實訓》課程的教學設計

章彧

摘 要： 《電氣工程計算機仿真實訓》課程是電氣工程專業開設的一門綜合性的實踐課程，通過變電站巡視、操作票、倒閘操作和故障處理四大塊的實訓項目，培養學生的安全規范意識，提高操作技能，加深對專業知識的理解。

關鍵詞： 實訓 教學設計 實踐教學

《電氣工程計算機仿真實訓》課程是電氣工程專業開設的一門綜合性的實踐課程，安排在大四上學期，學生這時已經完成電氣工程專業技術課程的學習，對電氣工程專業有了比較系統性的認識和掌握。通過本環節計算機仿真實訓的實踐學習，使學生了解電力行業的運行、操作、維護、檢修、測試、設計、開發等環節的基本常識，并掌握相關計算和調試技能，對于學生深入了解電力系統的結構和運行方式、電力元件的特性和模型均有一定幫助，尤其是交互培訓可增強學生對電網運行的直觀感受。

實訓安排在220kV變電站數字物理仿真實驗室進行。該實驗室是面向電力類學生進行變電站運行、繼電保護等專業技能培訓而建立的綜合性培訓平臺，由220kV變電站數字物理混合仿真系統、220kV變電站三維仿真系統、電網調度DTS培訓系統組成。整個系統基于全范圍、全過程、全場景的整體設計理念，采用實時電磁暫態仿真、嵌入式模擬、虛擬現實、高層體系結構（HLA）分布式技術、圖庫模一體化技術、組件化技術等先進的仿真技術，為學生建立與實際現場高度一致的綜合實訓環境。

實訓內容安排及要求：

1.變電站巡視

變電站巡視是變電站日常工作的一項重要內容，是隨時掌握設備運行狀況，及時發現設備異常，保證電力系統安全運行的重要措施。實訓運用220kV變電站三維仿真系統，要求按照部頒與現場制定的運行規程，對變電站的設備（變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、電容器、電抗器、母線等）所有項目進行巡視。學生要了解巡視的項目和內容，掌握巡視的技巧和方法，巡視過程要求做到多看、多聽、多聞、多想。利用多媒體調出所需設備的圖像聲音，并附加文字說明。

2.操作票

操作票是電力系統中進行電氣操作的書面依據，是防止誤操作（誤拉、誤合、帶負荷拉、合隔離開關、帶地線合閘等）的主要措施。實訓中利用操作票軟件的開票系統，對南昌工程學院教學變電站南工I線由運行轉檢修開出標準操作票。通過開操作票的實訓項目，使學生深刻理解操作票制度的重要性，熟練掌握開票軟件的應用，掌握與倒閘操作有關的調度專業術語及含義，對應拉合的設備（斷路器、隔離開關、接地刀閘等）操作、驗電、裝拆接地線、安裝或拆除控制回路或電壓互感器回路的保險器、切換保護回路和自動化裝置及檢驗是否確無電壓等事項，要有深刻的記憶和理解。典型操作票開票練習完成后，學生進行瑞南I線運行轉檢修操作票開票測驗，完成開票任務后，形成操作票Excel文檔，提交給老師。

3.正常倒閘操作

電氣設備分為運行、備用、檢修三種狀態。將設備由一種狀態轉變為另一種狀態的過程叫倒閘。通過操作隔離開關、斷路器，以及掛、拆接地線，將電氣設備從一種狀態轉換為另一種狀態或使系統改變運行方式，這種操作就叫倒閘操作。學生針對任務要求，根據理論課程中學到的專業知識，結合上一個開操作票實訓項目的規范，利用220kV變電站數字物理混合仿真系統和220kV變電站三維仿真系統平臺，對線路倒閘、母線倒閘、旁路倒閘、變壓器停電檢修等項目進行訓練，能按照實際變電站的操作程序和習慣進行微機五防仿真實訓。通過該實訓內容，進一步加強學生對理論知識的理解。

4.故障處理

利用220kV變電站數字物理混合仿真系統，按現場事故處理規程及要求對學生進行事故處理實訓，其主要內容如下：（1）典型事故分析；（2）電氣設備異常運行工況；（3）各類電網或線路事故；（4）主變壓器及冷卻系統故障；（5）母線、互感器、電抗器和電容器故障等；（6）二次系統、直流系統和站用電系統等故障。利用教員軟件，設置故障，發送給硬件仿真系統，產生對應的故障處理事件。學生觀察后臺監控系統報警信息、開關狀態、光子牌等信息并記錄；查看保護屏液晶屏顯示、告警燈情況，并將液晶顯示和告警燈情況記錄；打印事故報告，分析事故報告，結合保護裝置說明書和保護定值，對打印出來的動作報告進行分析，包括：（1）動作元件內容及其動作時間分析；（2）保護動作后保護開入變位情況分析；（3）故障錄波分析（故障相電流電壓變化情況、零序電壓電流變化情況、重合閘前后電壓、電流變化情況等）。

通過《電氣工程計算機仿真實訓》課程，學生應用已學的基礎理論知識在仿真系統中操作，實現從理論到實踐的過程，同時在實訓中積累感性認識、培養工程意識和發現某些工程問題，加強對學生創新能力、實踐能力的培養，為后續專業課的學習和今后工作打好基礎。

參考文獻：

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