《电气工程计算机仿真实训》课程的教学设计

章彧

摘 要： 《电气工程计算机仿真实训》课程是电气工程专业开设的一门综合性的实践课程，通过变电站巡视、操作票、倒闸操作和故障处理四大块的实训项目，培养学生的安全规范意识，提高操作技能，加深对专业知识的理解。

关键词： 实训 教学设计 实践教学

《电气工程计算机仿真实训》课程是电气工程专业开设的一门综合性的实践课程，安排在大四上学期，学生这时已经完成电气工程专业技术课程的学习，对电气工程专业有了比较系统性的认识和掌握。通过本环节计算机仿真实训的实践学习，使学生了解电力行业的运行、操作、维护、检修、测试、设计、开发等环节的基本常识，并掌握相关计算和调试技能，对于学生深入了解电力系统的结构和运行方式、电力元件的特性和模型均有一定帮助，尤其是交互培训可增强学生对电网运行的直观感受。

实训安排在220kV变电站数字物理仿真实验室进行。该实验室是面向电力类学生进行变电站运行、继电保护等专业技能培训而建立的综合性培训平台，由220kV变电站数字物理混合仿真系统、220kV变电站三维仿真系统、电网调度DTS培训系统组成。整个系统基于全范围、全过程、全场景的整体设计理念，采用实时电磁暂态仿真、嵌入式模拟、虚拟现实、高层体系结构（HLA）分布式技术、图库模一体化技术、组件化技术等先进的仿真技术，为学生建立与实际现场高度一致的综合实训环境。

实训内容安排及要求：

1.变电站巡视

变电站巡视是变电站日常工作的一项重要内容，是随时掌握设备运行状况，及时发现设备异常，保证电力系统安全运行的重要措施。实训运用220kV变电站三维仿真系统，要求按照部颁与现场制定的运行规程，对变电站的设备（变压器、断路器、隔离开关、互感器、电容器、电抗器、母线等）所有项目进行巡视。学生要了解巡视的项目和内容，掌握巡视的技巧和方法，巡视过程要求做到多看、多听、多闻、多想。利用多媒体调出所需设备的图像声音，并附加文字说明。

2.操作票

操作票是电力系统中进行电气操作的书面依据，是防止误操作（误拉、误合、带负荷拉、合隔离开关、带地线合闸等）的主要措施。实训中利用操作票软件的开票系统，对南昌工程学院教学变电站南工I线由运行转检修开出标准操作票。通过开操作票的实训项目，使学生深刻理解操作票制度的重要性，熟练掌握开票软件的应用，掌握与倒闸操作有关的调度专业术语及含义，对应拉合的设备（断路器、隔离开关、接地刀闸等）操作、验电、装拆接地线、安装或拆除控制回路或电压互感器回路的保险器、切换保护回路和自动化装置及检验是否确无电压等事项，要有深刻的记忆和理解。典型操作票开票练习完成后，学生进行瑞南I线运行转检修操作票开票测验，完成开票任务后，形成操作票Excel文档，提交给老师。

3.正常倒闸操作

电气设备分为运行、备用、检修三种状态。将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸。通过操作隔离开关、断路器，以及挂、拆接地线，将电气设备从一种状态转换为另一种状态或使系统改变运行方式，这种操作就叫倒闸操作。学生针对任务要求，根据理论课程中学到的专业知识，结合上一个开操作票实训项目的规范，利用220kV变电站数字物理混合仿真系统和220kV变电站三维仿真系统平台，对线路倒闸、母线倒闸、旁路倒闸、变压器停电检修等项目进行训练，能按照实际变电站的操作程序和习惯进行微机五防仿真实训。通过该实训内容，进一步加强学生对理论知识的理解。

4.故障处理

利用220kV变电站数字物理混合仿真系统，按现场事故处理规程及要求对学生进行事故处理实训，其主要内容如下：（1）典型事故分析；（2）电气设备异常运行工况；（3）各类电网或线路事故；（4）主变压器及冷却系统故障；（5）母线、互感器、电抗器和电容器故障等；（6）二次系统、直流系统和站用电系统等故障。利用教员软件，设置故障，发送给硬件仿真系统，产生对应的故障处理事件。学生观察后台监控系统报警信息、开关状态、光子牌等信息并记录；查看保护屏液晶屏显示、告警灯情况，并将液晶显示和告警灯情况记录；打印事故报告，分析事故报告，结合保护装置说明书和保护定值，对打印出来的动作报告进行分析，包括：（1）动作元件内容及其动作时间分析；（2）保护动作后保护开入变位情况分析；（3）故障录波分析（故障相电流电压变化情况、零序电压电流变化情况、重合闸前后电压、电流变化情况等）。

通过《电气工程计算机仿真实训》课程，学生应用已学的基础理论知识在仿真系统中操作，实现从理论到实践的过程，同时在实训中积累感性认识、培养工程意识和发现某些工程问题，加强对学生创新能力、实践能力的培养，为后续专业课的学习和今后工作打好基础。

参考文献：

[1]吴萍.高职高专《液压与气动技术》实验教学探讨[J].考试周刊，2015（36）.

[2]吴娟娟，等.基于发变组微机保护装置的综合训练项目开发[J].考试周刊，2015（66）.