案例分享 | 智能电网变电站综合自动化虚拟仿真实验
电能作为一种经济、实用、清洁且容易控制和转换的能源形态,在国民经济各个领域中广泛应用,是人民生活中不可或缺的主要能源应用形式。日常生活中使用的电能主要来自其他形式能量的转换,其转换与控制是由电力系统及其控制系统完成的,而电网综合自动化系统是保证电力系统可靠运行的基础。
背景与痛点
随着国民经济的不断发展,我国也已进入第三代智能电网大规模发展和建设的阶段,对相关人才的需求较为迫切,培养满足第三代电网建设需求的电气工程专业技术人才成为高等学校相关学科的紧迫任务。
目前,从培养满足第三代电网技术要求的专业技术人才的角度来看,传统的教学方法与设施存在着教学内容滞后、学生感性认知度低、实验操作具有危险性、学生实践机会较少等诸多不足,因此,基于虚拟仿真技术的智能电网实验教学平台可以克服上述缺点,已成为实验教学的发展方向。
解决方案:原则与方针
基于此,恒点与东南大学共同开发设计智能电网变电站综合自动化虚拟仿真实验。实验以实际江苏电网为蓝本,融合国家“双碳目标”的关键元素,聚集于“新能源”和“电力系统调度”两个焦点,有力推进国家低碳发展。大规模电力系统中新能源并网处于高电压大电流的危险环境中,同时电网安全关系到国计民生,无法在实际系统中做故障实验或电网崩溃实验。
本实验项目源于工程实际和科研前沿,经过精心设计,构建出“理论方法教学+虚拟实物仿真+工程实际操作”的实验体系,掌握《电力系统稳态分析》、《电力系统暂态分析》等专业核心课程的关键知识点,让学生通过“理论方法教学”夯实调度知识,通过“虚拟实物仿真”加强系统感知和知识理解,最终在虚拟真实环境下进行“工程实际操作”提升操作技能和培养创新能力。
解决方案:设计亮点
实验根据教学需求,共分为电力系统认知和电网调度、电力系统运行调度、电力系统故障处置三个板块。
(1)电力系统认知和电网调度
学生首先会进入虚拟调度大厅,浏览真实的调度场景。调度大厅内部主要包含大屏、工位、虚拟电脑。大屏上上方展示系统的全局统计信息,并且将根据实时电网调度结果动态变化。调度大厅中大屏上的各个模块闪烁,学生可以依次点击闪烁的模块进入子场景认知设备结构及运行原理。
在电力系统认知网络拓扑子界面,分别点击沙盘上闪烁的“火电厂”、“风电场”、“光伏电站”、“变电站”和“线路”,可以观察电气设备的相应实际模型,子界面会出现相应标签说明其组成部分。其中,在风电场和光伏电站中,会计及天气状况的随机性,展现出新能源出力的特性曲线,并为后续实验做基础。
(2)电力系统运行调度
运行系统对电压的控制,是安排和充分利用电网中的无功功率补偿容最和调节能力,随时保持正常运行情祝下和事故情况后电网中各枢纽点电压值不超过规定限颊,并保证电力系统的安全稳定运行。
当大量的温控负荷被合理的控制时,能发挥出高度有效的聚合灵活性,这种特性使得温控负荷为智能电网提供多种多样的辅助服务。
(3)电力系统故障处置
故障不处置:三维的场景沉浸式的展现故障的危害。
故障处置:在相对应的各个变电站和发电厂接收到调度大厅的调度指令,调整至目标值后,进入故障处理的实践环节。
结语
恒点与东南大学共同开发设计的智能电网综合自动化虚拟仿真实验,通过教学软件平台能够重现智能电网系统中自动装置与继电保护功能实现的原理及各种物理过程,使得学生通过仿真教学软件平台的操作与练习,理解和掌握电力系统运行、故障、自动装置与继电保护的原理。
通过交互式虚拟仿真实验教学平台,避免传统实验教学中的可能接触到高电压、大电流的危险性,学生可以自主设计和改进实验环节,培养学生的创新思维和创新设计能力,达到良好的教学效果与目的。
相关推荐
-
虚拟仿真赋能地域非遗文化传承与教育创新
随着国家对文化传承的重视程度不断提高,相关政策的大力支持为非遗文化的教育推广提供了前所未有的机遇。然而,传统教育模式在非遗文化传承方面存在诸多局限性。恒点虚拟仿真能够提供沉浸式的学习体验,增强学生的参与感与学习兴趣。在虚拟仿真的课程中,学生可以扮演工匠角色,亲自参与工艺品设计与制作过程中,直观感受传统文化的精髓,突破了传统教育在非遗文化传承中的瓶颈。
-
打破癌症诊断教学困局,虚拟仿真实现临床实战常态化教学
在医学院校和职业卫生类院校的课堂上,癌症诊断教学长期面临难以突破的瓶颈。恒点通过情景化的虚拟仿真教学体系,将虚拟现实与医学教育深度融合,构建了覆盖癌症诊断全流程的沉浸式学习环境,实现真实临床场景的“无风险复刻”。通过虚拟仿真,学生可以在安全环境中反复试错,培养临床决策能力,打破了临床实践机会不足的瓶颈,为医学教育提供完善的虚拟临床解决方案。
-
AI+虚拟仿真,助推虚拟仿真智能化发展
AI技术与虚拟仿真的融合,为教育领域带来了前所未有的机遇,有力地推动了虚拟仿真向智能化方向发展。在这一进程中,恒点AI技术强势赋能虚拟仿真项目,打造实践目标图谱、能力图谱和学习图谱。其中,实践目标图谱为学习指明方向,学习图谱助力学生高效达成目标,能力图谱则对学习成果进行全面评估和反馈,进一步指导学习目标和学习路径的优化,构建智能化虚拟仿真学习新生态。
-
“新双高”视角下,虚拟仿真赋能新能源汽车专业人才培养
职业院校作为培养技术人才的重要阵地,在新能源汽车维修人才培养方面却面临着诸多难题。在新双高计划的指引下,新能源汽车专业需紧密围绕产业需求,深化产教融合,创新人才培养模式,提升专业内涵建设。虚拟仿真技术凭借其突破时空限制、降低实践成本、增强交互体验等优势,成为破解职业院校新能源汽车专业教学瓶颈的关键路径,为新能源汽车专业人才培养提供新思路。
-
跨文化设计教育数字化转型,虚拟仿真打破空间与认知的边界
随着“一带一路”倡议深化与跨国设计项目激增,兼具文化敏感性与创新力的室内设计师成为行业刚需。然而,传统教学深陷多重困局。为此,恒点以虚拟仿真为技术核心,助力院校打破“地域局限”迈向“全球共创”,共同探索跨文化设计人才的培养新路径。作为教学配套的硬件设施,恒点推出跨文化设计XR数字融合工作站,从而着力改善传统多媒体教学效率低、管理难、功能单一、无法适应未来虚拟仿真应用需求的短板。
-
6大行动,让数字化赋能教师发展!来看教育部最新通知
教育部办公厅近日发布关于组织实施数字化赋能教师发展行动的通知。其中提到,经过3至5年努力,教师数字素养全面提升,熟练应用数字化手段开展教育教学成为新常态,探索形成大规模因材施教和人机协同教学的有效路径。
-
恒点助力江苏职业院校装备制造大类教师“AI+虚拟仿真”能力素养提升
近日,2025年江苏省职业院校教师素质提高计划装备制造大类教师课程实施能力提升培训在南京工业职业技术大学举行。恒点作为企业代表,受邀对培训教师开展《AI+虚拟仿真赋能实践教学创新发展暨教育智能化建设与应用》讲座。报告围绕虚拟仿真技术在职业教育装备制造大类中的教育和应用;职业智能知识库、实践目标图谱、职业能力图谱的建设与应用;虚拟仿真智能化升级等内容等内容进行了经验分享。
-
虚拟仿真重新定义新能源汽车专业人才培养
如今,越来越多的职业院校开设了新能源汽车相关专业。专业涵盖新能源汽车技术、智能网联汽车技术等多个方向。与此同时,学校在人才培养方面也存在诸多的局限性。恒点专注于信息化教育技术与传统教学的深度融合,为新能源汽车专业提供完整的虚拟仿真教学解决方案,构建虚拟仿真实训基地,解决传统实训中“三高三难”问题,同时融入智能网联等前沿技术模块,推动产教深度融合与校企协同创新。
-
虚拟仿真激活非遗生命力, 赋能职业教育新双高
职业教育作为培养技术技能人才的重要阵地,在非遗传承与发展中发挥着越来越重要的作用。在“新双高计划”和产教融合政策驱动下,恒点“非遗技艺传承‘AI+虚仿’创新实训基地”应运而生。实训基地由非遗技艺博物馆展示区、非遗技艺虚拟仿真练习区、非遗技艺教学资源研创区和非遗技艺制作体验区四大区域组成。通过恒点自研的虚拟仿真硬件设备和系统,构建虚实融合的创新实践教学体系,助力职业院校非遗传承专业金基地建设。
-
虚拟仿真技术赋能非遗技艺传承,破解教学痛点
《非遗专业教学痛点及转型》:非遗专业面临资源稀缺、成本高、时空限制等问题,亟待数字化转型。教育部《意见》指出,职业院校应推动非遗进校园,加强相关学科专业建设,学生可通过实训平台学习非遗。然而,实训过程中仍面临诸多痛点与难点,需要进一步改革。恒点“非遗技艺传承‘AI+虚仿’创新实训基地”以其独特的优势为非遗专业教学注入新的活力,提升人才培养质量,为非遗传承与发展培养更多优秀的专业人才。