110kV变电站作业及故障模拟虚拟仿真试验系统

(1)实验方案设计思路:

发电厂电气部分》是电气工程及其自动化专业的核心专业课程,实验和实践环节至关重要。近年智能电网技术高速发展,实验室条件不能适应高电压条件下电气自动化相关实验。同时,电气安全责任重大,大型电厂、供配电部门不接受在校学生到进行现场学习和实验,学生无法接触现代化电力系统设施,限制了学生对变压器、断路器、隔离开关等大型设备学习和实验的展开。

采用可视化、信息化等先进技术将电力系统运行以人机交互的方式进行展示,避免了直接进行现场实验的高风险、大成本,同时能将电力系统自动化实验中因为实验条件不能满足而无法开展的实验利用虚拟实验台开展。通过与行业领先的专业公司合作,采用国际先进的3D技术对实验场景、设备装置等高度仿真,实验全程三维展现,比如变压器、断路器、隔离开关等,操作上规范、标准,3D实验台场景逼真,体验感和交互性强,吸引学生强烈的参与愿望。

(2)教学方法创新:

理论与实践相结合,虚拟仿真设计与电气实训设备相结合,增加学生参与感,实现以学生为主体的自主设计教学方法。虚拟仿真实验极大地拓展了学生的学习资源和空间,提升学生实验教学的参与感,强烈激发学生的实验兴趣,使学生成为实验教学的主体。在虚拟仿真教学过程中,也促进了教师对专业知识的进一步理解,更好的进行科研与教学的结合,可以根据电气工程及其自动化专业课程的需求,多维度多角度开发虚拟仿真实验项目,虚实结合,通过虚拟仿真系统弥补了部分真实实验教学无法开展的不足,完善了实验教学体系,提高了大学生实验技能。

(3)评价体系创新:

多元评价系统:实验预习、实验操作、实验结果、实验报告 “四位一体”,全方位多元化对学生学习成效进行考核和评价。实验操作过程与实验结果实时记录,实验结果分析与实验报告则反映学生对专业知识的理解和设计过程的掌握情况,综合评价学生设计过程中的学习能力、创新能力及实践动手能力。尤其是真实实验中难以掌控的过程性评价,虚拟仿真通过自动考核系统根据学生实际方案的正确性和创新性进行评价,将实际电网运行状态(模型系统以实际电网为依据搭建)与虚拟仿真数据进行对比,确保评价系统的准确性

(4)对传统教学的延伸与拓展:

虚实结合,极大拓展传统实验范围。坚持“能实不虚”的原则,在学院智能电网实训中心和真实变电站运行结构数据的基础上,虚拟仿真系统构建了智能变电站虚拟现实场景实验内容选取电力行业人才培养需求的电气一次部分内容,其实际操作产生的高电压、大电流具有危险性,且实验成本高教学设施存在诸多不足同时,传统实验中出于设备及人员安全考虑,其实验类型及实验工况单一,虚拟实验中学生可大范围修改实验参数,修正设计方案,并可观测到对应的实验现象,极大拓展了传统实验范围提高了学生的自主设计能力和创新能力。

国家大力倡导虚拟仿真实验项目建设的大背景下,项目面向高校相关专业学生和社会相关专业技术人员开放,提高参与度,不断进行完善,提高教学质量