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模拟屏实验创新平台设计研究

摘要:针对电气主接线模拟屏实验/实训设备接线形式的固定性、单一性,提出一种多样式可拼装的电气主接线模拟屏实验平台的新设计方法。运用带有磁性的基板和拼插模块组装不同电气主接线的接线形式,满足电气主接线相关知识点的教学和培训,实现应用型创新人才培养的目标。

关键词:电气主接线;多样式;可拼装;实验平台;创新性

电力是现代工业生产的主要能源和动力,是人们生活重要的基础资源。电气主接线的好坏直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济的运行。电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中,为了满足预定的功率传送和运行等要求而设计的,表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电气主接线以电源进线和引出线为基本环节,以母线为中间环节构成的电能输配电路。主接线中,各设备元件按规定的图形符号和文字符号表示的电路图称主接线图。电气主接线图是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据,所以根据电气主接线图制作的模拟屏,是中高职院校、高等教育院校的电专业学生,以及各企事业单位变电所运行操作培训人员,学习相关理论知识和操作实践的重要依靠。

1实验平台的设计研究

1.1现状。目前,国内电气主接线模拟屏的实验教学设备主要有普通马赛克模拟屏、发光带模拟屏及防误操作模拟屏等,而且这些模拟屏大部分都由马赛克拼接板面、双色发光二极管灯光、防误报警设备组成,造成了电气主接线模拟屏体积庞大,造价高昂。同时,教学实验设备屏面结构是一体式的,仅能针对固定、单一的某一种电气主接线形式进行实操教学,导致一些院校不愿意对其投资。但是,学生在课程学习中至少要掌握单母线主接线、双母线主接线、桥式主接线、环网主接线4种接线形式,单一主接线模拟屏的实验实训设备已经难以满足现代电力发展对人才的需求。同时,不同变电所或相关企事业单位供配电部门的电气主接线设计和运行维护也是不尽相同的,这就无法达到岗位衔接的目的,也无法更好的满足教学要求。因此,为满足电专业应用型人才的培养目标,研究设计多样式可变电气主接线形式的,拼装电气主接线模拟屏实验创新平台是必要的,也是紧迫的!1.2设计方案。多样式拼装电气主接线模拟屏实验创新平台的设计基于模块式搭建结构,每一模块代表电气主接线上相应电气元件,如断路器、隔离开关、母线、负载等。如图1-图4分别为单母线不分段、单母线分段、内桥式、外桥式主接线各元件模块的拼装成果图。本设计采用独立的模块,相互拼接组成不同类型的电气主接线,以单母线式主接线为例说明,如图5所示。图5为拼装式单母线不分段和单母线分段式各电气元件模块的名称。其中,1为基板,具有磁性功能;2~8为拼插模块,模块本身带有磁性,可以吸附在基板1上,且各个模块上的线条为导线,具有通、断电颜色显示功能。具体名称和功能是:2、4是隔离开关,实际设备具有隔离作用,模块上可显示隔离开关的闭合、断开两种状态;3是断路器,实际设备具有短路、过载保护等作用,模块上可显示隔离开关的闭合、断开两种状态;5为母线模块;6为具有四个方向连接功能的母线;7为电缆端子模块,表示电力用户;8为具有三个方向连接功能的母线。桥式主接线和环网主接线的拼装方法与图5相类似,均利用代表不同电气元件的模块,像搭积木一般拼装符合要求的电气主接线形式。学生在拼装不同形式的电气主接线过程中,既识别了不同类型的电气设备元件,又掌握了对应电气设备元件的功能、特点等。1.3使用方法。在教学过程中,基板1是空白板,表面不带有任何拼装模块,仅在实践训练中,学生根据训练要求,在基板上进行相应电气主接线上的自由拼装,如单母线式主接线、双母线式主接线、桥式主接线、环网主接线的拼装等。教师首先要讲授电气主接线的相关理论知识点,如电气主接线的概念、形式、特点等,同时在该知识点的讲授前期,要将一次电气设备进行讲解作为铺垫,因为电气主接线的搭建、设计需要电气设备的选择进行辅助支撑知识。在理论知识的支撑下,学生可以拼装任一种电气主接线,拼装的同时进一步强化了理论知识。拼装对应的电气主接线之后,可以对学生进行倒闸操作训练。训练过程中,各个电气元件模块和基板都具有磁性,所有可以很好的相互吸附,避免了模块掉落的现象。图5中2~4部分为电气开关,模块的正面分别是隔离开关、断路器、隔离开关,对应模块的背面有端点,可与其他模块的端点进行连接而具有导电能力。图5中的5~8模块正面为导线,背面导线的端点可与其他模块的端点接通,形成电气通路。当学生在拼装完所要求的电气主接线后,按照操作步骤闭合相应的隔离开关和断路器后,对应线路模块的端点带电,形成闭合回路,线路模块上的线条发光,代表有电流流过线路模块,显示拼装的电气主接线正确。多样式拼装电气主接线模拟屏实验创新平台不但可以辅助完成对应理论课程的教学,还可以辅助教师和学生更好的完成课程设计、毕业设计等。通过此实验平台可以很好的将理论与操作结合起来,达到理论-实践-理论的教学目标。

2结论

多样式拼装电气主接线模拟屏实验创新平台的设计方法,以电气主接线相关的理论和实验/实训知识点为支撑,利用磁性基板和模块实现可拼装性,开发设计满足电气主接线的元件模块。利用本实验创新平台辅助该知识点的教学,不但使学生能够直观、形象的理解理论内容,还能动手设计、拼装符合要求的主接线形式,更能掌握电气主接线操作过程中各元件的操作顺序,达到了应用型创新人才培养的目标。

参考文献

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作者:周丹 刘加宁 阎钿 杜奕佟 单位:辽宁理工学院

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