水電站短路故障及處理虛擬仿真實驗是三峽大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：水電站短路故障及處理虛擬仿真實驗
- 課程負責人：陳鐵
- 建設院校：三峽大學
- 授課教師：李鹹善、張彬橋、汪長林、鐘浩
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
巨型水電站是電力系統的重要電源，運行中如突發短路故障，不但可能損毀重要設備，還可能造成電力系統解列，引發區域性的大停電，對社會經濟和生命安全造成重大影響。故障發生後，運行人員須快速準確隔離故障，並適當調整電廠的運行方式，以確保非故障設備能持續可靠運行。這對電力一線運行人員的工程實踐能力提出了極高的要求。首先，專業人才須具有紮實的專業理論知識。由於不良操作可能擴大故障範圍，並引發連鎖故障，因此運行人員必須能夠準確地分析和評估操作對非故障設備造成的影響，這樣，在制定操作方案時，才能將影響限制到最小。其次，運行人員須具備紮實的操作技能。操作可能涉及到發電機組、母線、輸電線路、變壓器、繼電保護、勵磁與調速系統等電氣一次/二次設備，以及水、氣、油等輔機設備，只有熟練地掌握了各類設備的操作規則，才能準確的完成操作任務。第三，電廠的實時運行方式會根據其實際需要進行調整，而短路類型多、故障點多，在不同運行方式下，即使在同一個位置發生了同一種類型的短路故障，短路現象和操作步驟都可能不同。只有針對不同的場景進行反覆訓練，才能有效地提升專業人才應對突發性短路故障的能力。
然而現實教學中難以開展此類實驗。首先，在電力生產現場操作運行設備具有極高的安全風險，學生即使進入實習現場，也只能看不能動。其次，現實教學中難以建立能夠滿足要求的實驗平台。實驗涉及電廠幾乎所有的重要機電設備，這些設備價格昂貴，控制和保護過程複雜，平台構建成本高且難度大;此外，突發性短路故障具有很強的破壞性，反覆實驗會迨成發電機、變壓器等重要設備損毀。第三，故障具有多樣性和複雜性，處理不當會導致故障擴大，容易引發重大事故，對社會經濟和生命安全造成重大損失,其實驗過程不可逆。
三峽大學具有鮮明的“水電特色”，本專業面向電力行業生產一線培養套用型人才。為了解決專業在實習實踐中的問題，我校依託原電力部重點室“水電站仿真實驗室”開發了“水電站仿真系統”，為本科生開設“水電站運行仿真實驗”，取得了豐碩的教學成果。“水電站仿真培訓實驗教學體系研究與實踐”、“電氣工程及其自動化水電特色專業本科套用型人才培養模式研究與實踐”分別獲得獲得2005年、2009年湖北省教學成果一等獎。
傳統仿真實驗模式難以有效利用網路信息資源，制約了實驗信息技術水平的發展。同時隨著大量新設備和新技術在水電站被廣泛使用，所致巨型水電站的運行特徵更加複雜，傳統水電站運行仿真實驗越來越難以適應這種變化。基於此，團隊綜合了專業人才培養目標和電力行業人才培養的實際需求，吸收了現代化巨型水電站的最新技術成果，依託團隊自主研發的智慧型建模技術、大規模數據實時共享技術、虛擬雲平台技術，以水電站主要電氣設備（發電機、主變、母線和輸電線路）突發短路及其處理操作過程為線索，開發了本實驗，既拓寬原實驗的廣度和深度，更好的為人才培養服務，還能提高本專業的實驗信息技術水平。
教學目標
掌握繼電保護、電氣主接線、電力系統自動裝置的運行知識，能夠通過文獻研究或使用工具對短路故障特徵、電氣主接線的運行特徵進行分析和評估，並得到有效結論。
能夠設計實驗對短路故障進行演練，並通過故障現象識別短路故障。
掌握髮電機、變壓器、母線和輸電線路等主設備的倒閘操作方法，能夠在隨機初始運行工況下，正確地完成指定設備的停服役操作。
能夠根據故障現象制訂操作流程，並通過實驗操作驗證流程的合理性，從而有效地應對突發性短路故障。
團隊成員能夠相互協作共同完成實驗。能夠針對遇到的問題與同伴或老師進行有效地討論和交流，並通過撰寫報告，答辯等方式對實驗原理、過程及結論進行準確的描述。
