模擬屏實驗創新平臺設計研究

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摘要：針對電氣主接線模擬屏實驗/實訓設備接線形式的固定性、單一性，提出一種多樣式可拼裝的電氣主接線模擬屏實驗平臺的新設計方法。運用帶有磁性的基板和拼插模塊組裝不同電氣主接線的接線形式，滿足電氣主接線相關知識點的教學和培訓，實現應用型創新人才培養的目標。

關鍵詞：電氣主接線；多樣式；可拼裝；實驗平臺；創新性

電力是現代工業生產的主要能源和動力，是人們生活重要的基礎資源。電氣主接線的好壞直接關系到電力系統的安全、穩定、靈活和經濟的運行。電氣主接線主要是指在發電廠、變電所、電力系統中，為了滿足預定的功率傳送和運行等要求而設計的，表明高壓電氣設備之間相互連接關系的傳送電能的電路。電氣主接線以電源進線和引出線為基本環節，以母線為中間環節構成的電能輸配電路。主接線中，各設備元件按規定的圖形符號和文字符號表示的電路圖稱主接線圖。電氣主接線圖是電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據，所以根據電氣主接線圖制作的模擬屏，是中高職院校、高等教育院校的電專業學生，以及各企事業單位變電所運行操作培訓人員，學習相關理論知識和操作實踐的重要依靠。

1實驗平臺的設計研究

1.1現狀。目前，國內電氣主接線模擬屏的實驗教學設備主要有普通馬賽克模擬屏、發光帶模擬屏及防誤操作模擬屏等，而且這些模擬屏大部分都由馬賽克拼接板面、雙色發光二極管燈光、防誤報警設備組成，造成了電氣主接線模擬屏體積龐大，造價高昂。同時，教學實驗設備屏面結構是一體式的，僅能針對固定、單一的某一種電氣主接線形式進行實操教學，導致一些院校不愿意對其投資。但是，學生在課程學習中至少要掌握單母線主接線、雙母線主接線、橋式主接線、環網主接線4種接線形式，單一主接線模擬屏的實驗實訓設備已經難以滿足現代電力發展對人才的需求。同時，不同變電所或相關企事業單位供配電部門的電氣主接線設計和運行維護也是不盡相同的，這就無法達到崗位銜接的目的，也無法更好的滿足教學要求。因此，為滿足電專業應用型人才的培養目標，研究設計多樣式可變電氣主接線形式的，拼裝電氣主接線模擬屏實驗創新平臺是必要的，也是緊迫的！1.2設計方案。多樣式拼裝電氣主接線模擬屏實驗創新平臺的設計基于模塊式搭建結構，每一模塊代表電氣主接線上相應電氣元件，如斷路器、隔離開關、母線、負載等。如圖1-圖4分別為單母線不分段、單母線分段、內橋式、外橋式主接線各元件模塊的拼裝成果圖。本設計采用獨立的模塊，相互拼接組成不同類型的電氣主接線，以單母線式主接線為例說明，如圖5所示。圖5為拼裝式單母線不分段和單母線分段式各電氣元件模塊的名稱。其中，1為基板，具有磁性功能；2～8為拼插模塊，模塊本身帶有磁性，可以吸附在基板1上，且各個模塊上的線條為導線，具有通、斷電顏色顯示功能。具體名稱和功能是：2、4是隔離開關，實際設備具有隔離作用，模塊上可顯示隔離開關的閉合、斷開兩種狀態；3是斷路器，實際設備具有短路、過載保護等作用，模塊上可顯示隔離開關的閉合、斷開兩種狀態；5為母線模塊；6為具有四個方向連接功能的母線；7為電纜端子模塊，表示電力用戶；8為具有三個方向連接功能的母線。橋式主接線和環網主接線的拼裝方法與圖5相類似，均利用代表不同電氣元件的模塊，像搭積木一般拼裝符合要求的電氣主接線形式。學生在拼裝不同形式的電氣主接線過程中，既識別了不同類型的電氣設備元件，又掌握了對應電氣設備元件的功能、特點等。1.3使用方法。在教學過程中，基板1是空白板，表面不帶有任何拼裝模塊，僅在實踐訓練中，學生根據訓練要求，在基板上進行相應電氣主接線上的自由拼裝，如單母線式主接線、雙母線式主接線、橋式主接線、環網主接線的拼裝等。教師首先要講授電氣主接線的相關理論知識點，如電氣主接線的概念、形式、特點等，同時在該知識點的講授前期，要將一次電氣設備進行講解作為鋪墊，因為電氣主接線的搭建、設計需要電氣設備的選擇進行輔助支撐知識。在理論知識的支撐下，學生可以拼裝任一種電氣主接線，拼裝的同時進一步強化了理論知識。拼裝對應的電氣主接線之后，可以對學生進行倒閘操作訓練。訓練過程中，各個電氣元件模塊和基板都具有磁性，所有可以很好的相互吸附，避免了模塊掉落的現象。圖5中2～4部分為電氣開關，模塊的正面分別是隔離開關、斷路器、隔離開關，對應模塊的背面有端點，可與其他模塊的端點進行連接而具有導電能力。圖5中的5～8模塊正面為導線，背面導線的端點可與其他模塊的端點接通，形成電氣通路。當學生在拼裝完所要求的電氣主接線后，按照操作步驟閉合相應的隔離開關和斷路器后，對應線路模塊的端點帶電，形成閉合回路，線路模塊上的線條發光，代表有電流流過線路模塊，顯示拼裝的電氣主接線正確。多樣式拼裝電氣主接線模擬屏實驗創新平臺不但可以輔助完成對應理論課程的教學，還可以輔助教師和學生更好的完成課程設計、畢業設計等。通過此實驗平臺可以很好的將理論與操作結合起來，達到理論-實踐-理論的教學目標。

2結論

多樣式拼裝電氣主接線模擬屏實驗創新平臺的設計方法，以電氣主接線相關的理論和實驗/實訓知識點為支撐，利用磁性基板和模塊實現可拼裝性，開發設計滿足電氣主接線的元件模塊。利用本實驗創新平臺輔助該知識點的教學，不但使學生能夠直觀、形象的理解理論內容，還能動手設計、拼裝符合要求的主接線形式，更能掌握電氣主接線操作過程中各元件的操作順序，達到了應用型創新人才培養的目標。

參考文獻

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作者:周丹 劉加寧 閻鈿 杜奕佟 單位:遼寧理工學院