基于仿真建模的電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具研究

劉成君 石波

摘要：傳統(tǒng)的運(yùn)維輔助教具在實(shí)際應(yīng)用中存在教學(xué)效果差的問(wèn)題，為了解決此種問(wèn)題，開(kāi)展基于仿真建模的電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具研究。通過(guò)電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、基于仿真建模的教具可視化操作區(qū)域構(gòu)建、開(kāi)發(fā)電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具模塊化教學(xué)功能完成設(shè)計(jì)。選擇昆明供電局變電運(yùn)行二所作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行為期三個(gè)月教具輔助教學(xué)培訓(xùn)，記錄在此階段內(nèi)，測(cè)試人員對(duì)不同繼電保護(hù)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)情況，通過(guò)實(shí)踐證明：設(shè)計(jì)的電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具，可以在實(shí)際應(yīng)用中起到優(yōu)化培訓(xùn)效果的作用。

關(guān)鍵詞：仿真建模;電力設(shè)備;運(yùn)維輔助教具;可視化;

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

考慮到由于繼電保護(hù)裝置的特殊性，不能直接通過(guò)操作實(shí)際運(yùn)行中的設(shè)備來(lái)進(jìn)行研究培訓(xùn)，并且傳統(tǒng)的教學(xué)方式在實(shí)踐中會(huì)受到較多外界因素的影響，不能輔助學(xué)習(xí)人員正確地認(rèn)知并掌握保護(hù)動(dòng)作內(nèi)部邏輯、保護(hù)定值、保護(hù)事件、保護(hù)裝置輸入輸出[1]。因此，本文將在早期設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)一種基于仿真建模的電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具，通過(guò)可視化邏輯建模，深化學(xué)習(xí)人員對(duì)保護(hù)裝置深入了解，知其然知其所以然，輔助員工學(xué)習(xí)，使知識(shí)點(diǎn)直觀明了，便于學(xué)習(xí)、應(yīng)用、研究。通過(guò)對(duì)保護(hù)可視化技術(shù)研究，快速提升二次回路識(shí)圖、保護(hù)校驗(yàn)、檢修和故障排查技能[2]。此次設(shè)計(jì)預(yù)期達(dá)到高仿真度的效果，通過(guò)模擬裝置與實(shí)物設(shè)備基本吻合，做到所見(jiàn)即所得、所學(xué)即所用。

1基于仿真建模的電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具設(shè)計(jì)

1.1電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了確保構(gòu)建的電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具可以在教學(xué)中起到輔助教育效果，需要在設(shè)計(jì)研究前，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)[3]。教具結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

上述圖1中：1表示為教具支撐結(jié)構(gòu);2表示為電流互感器;3表示為電能表;4表示為接線盒;5表示為三相電流接線端;6表示為三相電流斷線端;7表示為校驗(yàn)儀;8表示為電力設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷開(kāi)關(guān);9表示為仿真建模操作臺(tái);10表示為隔板;11表示為支撐臺(tái);12表示為設(shè)備盒。按照上述方式安裝電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具。

1.2基于仿真建模的教具可視化操作區(qū)域構(gòu)建

項(xiàng)目實(shí)施在SimuGraph圖形化仿真支撐平臺(tái)系統(tǒng)中，此種平臺(tái)系統(tǒng)具有強(qiáng)大的仿真支持功能，可以利用其中的高性能算法，設(shè)計(jì)一個(gè)形象化的圖元，并將其與教具操作臺(tái)進(jìn)行連接[4]。通過(guò)用代碼編寫或自定義組合算法進(jìn)行連接并無(wú)限級(jí)構(gòu)建組合算法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包含各種各樣型號(hào)，但究其機(jī)理，不外乎若干個(gè)功能模塊的組合。因此，可按照保護(hù)原理將不同功能單獨(dú)建模，將具有標(biāo)志性特征的參數(shù)作為外部操作區(qū)域，通過(guò)對(duì)參數(shù)的調(diào)整，設(shè)計(jì)一個(gè)特定的功能模塊。設(shè)計(jì)中應(yīng)注意，教具的一個(gè)功能對(duì)應(yīng)一個(gè)模塊，一個(gè)模塊一個(gè)算法，以此種方式，保證設(shè)計(jì)的操作具有若干個(gè)輸入、輸出、系數(shù)可視化模塊。

1.3開(kāi)發(fā)電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具模塊化教學(xué)功能

采用圖形化的方式建立、編輯、調(diào)試模型，模塊與模塊之間用特殊的連接線將各模塊的輸入輸出連接在一起，實(shí)現(xiàn)模塊與模塊之間信息的連接和傳遞[5]。信息的連接和傳遞實(shí)際是通過(guò)具有相同的變量號(hào)實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)模塊的某個(gè)輸出變量號(hào)與另一模塊的某個(gè)輸入變量號(hào)相同，用連接線連接兩模塊的輸入輸出，除了在圖形上展現(xiàn)了兩個(gè)模塊之間信息的連接和傳遞，更重要的是將兩模塊相應(yīng)的輸入輸出變量設(shè)置為一個(gè)相同的變量。

由于算法的一個(gè)輸入輸出管腳可以代表多個(gè)輸入輸出，因此用一根連接線相連兩個(gè)模塊時(shí)，可以設(shè)置多組相同的輸入輸出變量。

將所有的功能模塊連接起來(lái)，根據(jù)動(dòng)作流程、信息流向得到最終的輸出結(jié)果，進(jìn)行最后組合。將所有需要的輸入（如電流值、電壓值、電源、保護(hù)定值等）輸出（如動(dòng)作信息、報(bào)文信息、面板信息、測(cè)量信息等）封裝成模塊，就得到了具備保護(hù)功能運(yùn)算的保護(hù)模型了。集成功能區(qū)，使多個(gè)功能區(qū)在教具中保持良好通信，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)教具的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)。

2實(shí)例應(yīng)用分析

電力企業(yè)通常會(huì)采用建立實(shí)訓(xùn)基地、搭建實(shí)際變電站等方式，進(jìn)行員工對(duì)繼電保護(hù)的認(rèn)知、檢修、培訓(xùn)。但此種培訓(xùn)與教育方式存在投資大、維護(hù)成本高、投入管理人員多、針對(duì)性不足、重復(fù)性難等問(wèn)題，員工不僅很難掌握了解和學(xué)習(xí)電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式、工作原理，企業(yè)也無(wú)法通過(guò)此種方式，達(dá)到預(yù)設(shè)的人才教育與訓(xùn)練效果。因此，本文開(kāi)展了基于仿真建模的電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具設(shè)計(jì)研究。但此項(xiàng)研究成果需要有關(guān)單位對(duì)其進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)后才能正式投入使用，下述將通過(guò)實(shí)例應(yīng)用的方式，對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行檢驗(yàn)。

選擇昆明供電局變電運(yùn)行二所作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行為期三個(gè)月教具輔助教學(xué)培訓(xùn)，記錄在此階段內(nèi)，測(cè)試人員對(duì)不同繼電保護(hù)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)情況，每完成一個(gè)階段的學(xué)習(xí)，對(duì)參與訓(xùn)練的員工進(jìn)行一次測(cè)試。記錄員工培訓(xùn)后不同項(xiàng)目的測(cè)試通過(guò)率。如下表1所示。

通過(guò)上述實(shí)踐可以證明，本文設(shè)計(jì)的電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具，可以在實(shí)際應(yīng)用中起到優(yōu)化培訓(xùn)效果的作用。能有效避免因技術(shù)人員技能不足或?qū)ΡＷo(hù)設(shè)備不了解造成的誤操作，實(shí)現(xiàn)為公司創(chuàng)造成果轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟(jì)效益。

3結(jié)束語(yǔ)

本文開(kāi)展了基于仿真建模的電力設(shè)備運(yùn)維輔助教具設(shè)計(jì)研究，完成設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作后，通過(guò)實(shí)踐證明了此教具具有真實(shí)輔助教學(xué)的作用。本次研究的系統(tǒng)模型可以用于技術(shù)人員對(duì)保護(hù)原理的學(xué)習(xí)、有需求原理時(shí)的快速查閱、直觀地進(jìn)行動(dòng)作流程分析以及功能模塊動(dòng)作分析。本次研究的關(guān)鍵點(diǎn)是通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)裝置精細(xì)化可視化邏輯建模，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行操作、保護(hù)校驗(yàn)、檢修操作等模擬功能。

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