实验设置目标:
利用虚拟仿真技术重现电力系统运行与控制中各种运行与故障行为,使教学实验更接近于真实电力系统的运行状况,让学生更为透彻地理解电力系统稳态的工作原理。完整重现智能电网的控制行为,能够使学生掌握IEC61850标准的建模方法,理解智能站的运行过程,拓展学生的知识面,提升学生的技能。
实验课程内容与成效:
实验项目1——智能电力系统运行并网控制系统虚拟仿真
智能电力系统发电、输电、变电与配电建模、运行与控制虚拟仿真建模与分析——
利用东南大学电气工程学院动态模拟实验室(简称动模实验室)的物理模拟设备,对现代电力系统的发电、输电、变电与配电各环节进行建模,并根据模型对电力系统各环节的物理现象进行物理模拟,通过RTDS系统(RTDS全称为实时数字仿真仪Real Time Digital Simulator)接入到虚拟仿真系统,实现物理模拟与虚拟数字模拟的结合,完整重现现代电力系统运行中的各种稳态运行行为,实现电力系统稳态运行的教学要求。
风能、光伏太阳能等新能源建模、运行与控制虚拟仿真建模与分析——
利用动模实验室的风力发电及光伏发电模拟设备,对现代电力系统的中的风力发电及光伏发电控制系统各环节进行建模,并根据模型对风力发电机及光伏发电等可再生能源各环节的物理现象进行物理模拟,通过RTDS系统接入到虚拟仿真模拟系统,实现新能源系统的物理模拟与虚拟数字模拟的结合,完整重现现代电力系统中各种新能源运行与控制的各种行为,实现新能源接入运行与控制的教学要求。
基于IEC61850标准的数字变电站综合自动化系统建模、运行与控制虚拟仿真建模与分析——
利用东南大学电气工程学院数字变电站综合自动化实验室的设备,对现代电力系统的中基于IEC61850标准的数字化智能变电站综合自动化系统各环节进行建模,并根据模型对基于IEC61850标准的数字化智能变电站综合自动化系统各环节的物理现象进行物理模拟,并通过RTDS系统接入到虚拟仿真系统,实现新能源系统的物理模拟与虚拟数字模拟的结合,重现现代电力系统中数字化智能变电站综合自动化系统运行与控制的各种行为,实现基于IEC61850标准的数字化智能变电站综合自动化系统接入、运行与控制的教学要求。
实验项目2——智能电力系统故障模拟与继电保护控制系统虚拟仿真
智能电网故障建模与继电保护控制虚拟仿真建模与分析——
利用动模实验室的物理模拟设备,对现代电力系统的各环节故障进行建模,并根据模型对电力系统各环节的故障物理现象进行物理模拟,通过RTDS系统接入到虚拟仿真系统,实现系统故障物理模拟与虚拟数字故障仿真的结合,完整重现现代电力系统运行中的各种故障行为,并对电力系统继电保护设备的控制行为进行模拟与仿真,使学生充分理解电力系统故障行为模式,掌握电力系统继电保护设备工作原理,实现电力系统暂态运行的教学要求。
风能、光伏太阳能等新能源故障建模与继电保护控制虚拟仿真建模与分析——
利用动模实验室的风力发电及光伏发电模拟设备,结合MATLAB建模仿真工具,对现代电力系统中具有风力发电及光伏发电控制环节的电网故障行为进行建模,并根据模型对具有风力发电机及光伏发电等可再生能源环节的电力系统故障物理现象进行物理模拟,并通过RTDS系统接入到虚拟故障仿真系统,实现含有新能源系统的电网故障物理模拟与虚拟数字故障模拟的结合,完整重现现代电力系统中各种新能源接入后系统故障与继电保护控制的各种行为,实现新能源接入的故障建模与继电保护控制工作原理的教学要求。
基于IEC61850标准的数字变电站综合自动化系统故障建模与继电保护控制虚拟仿真建模与分析——
利用数字变电站综合自动化实验室设备,对现代电力系统中基于IEC61850标准的数字化智能变电站综合自动化系统的电网故障行为进行建模,根据模型对基于IEC61850标准的数字化智能变电站综合自动化系统的故障及继电保护控制物理现象进行物理模拟,并通过RTDS系统接入到虚拟故障仿真模拟系统,实现新能源系统的物理模拟与虚拟数字模拟的结合,完整重现现代电力系统中数字化智能变电站综合自动化系统运行与控制的各种行为,实现基于IEC61850标准的数字化智能变电站综合自动化系统接入、运行与控制的教学要求。
实验项目3——智能电力系统运行、调度与管理系统虚拟仿真
将动模实验室、数字变电站综合自动实验室、RTDS系统及发电厂与变电站培训仿真系统,通过基于IEC61850标准的底层通信管理平台,连接为一个完整的现代大电网实验平台,再通过后期开发,采用MATLAB建模工具、虚拟现实三维3dsMAX开发平台及其它虚拟仿真构建平台,构建完整的现代电力系统运行与控制模型,完整重现大电网的各种运行模式和行为,能够使学生掌握IEC61850标准的建模方法,理解智能电网在各种运行模式下的运行过程,拓展学生的知识面,提升学生的技能。体现了基于虚拟现实技术的现代化实验教学模式和分析方法,增强了系统模型和系统运行特性的感知性、形象性和真实性,便于学生更好地掌握基于IEC61850标准的智能电网运行与控制的工作原理;动模实验室数字化变电站线路测控结构。
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