智能电网实验室仿真试验平台搭建
电力系统仿真平台的建设与应用
电力系统仿真平台的建设与应用随着电力系统的不断发展和智能化的推进，电力系统仿真平台的建设与应用变得越来越重要。
电力系统仿真平台是一种基于计算机技术的虚拟仿真环境，可以模拟电力系统的运行情况，帮助电力系统运行人员进行系统分析、优化调度和故障诊断等工作。
本文将介绍电力系统仿真平台的建设与应用，并探讨其在电力系统运行中的作用和意义。
一、电力系统仿真平台的建设1. 硬件设备的建设电力系统仿真平台的建设首先需要一定的硬件设备支持。
这包括计算机服务器、网络设备、存储设备等。
计算机服务器需要具备足够的计算能力和存储空间，以支持大规模的仿真计算。
网络设备需要保证平台内各个模块之间的通信畅通，以及与外部系统的数据交互。
存储设备需要提供足够的存储空间，以保存仿真数据和结果。
2. 软件系统的建设电力系统仿真平台的建设还需要一套完善的软件系统。
这包括仿真软件、数据库管理系统、数据可视化软件等。
仿真软件是平台的核心，需要具备强大的仿真计算能力和稳定的运行性能。
数据库管理系统用于存储和管理仿真数据，以便后续的数据分析和查询。
数据可视化软件可以将仿真结果以图表等形式展示，方便用户进行数据分析和决策。
3. 数据库的建设电力系统仿真平台需要建立一个完善的数据库，用于存储和管理各种仿真数据。
数据库需要具备高效的数据存储和查询能力，以满足平台的数据管理需求。
同时，数据库还需要具备一定的安全性和可靠性，以保护仿真数据的安全和完整性。
二、电力系统仿真平台的应用1. 电力系统分析与优化电力系统仿真平台可以模拟电力系统的运行情况，帮助电力系统运行人员进行系统分析和优化调度。
通过对电力系统的仿真计算，可以得到系统的各种运行参数和指标，如电压、电流、功率等。
运行人员可以根据这些仿真结果，对电力系统进行分析和优化，以提高系统的运行效率和稳定性。
2. 故障诊断与处理电力系统仿真平台还可以帮助电力系统运行人员进行故障诊断和处理。
通过对电力系统的仿真计算，可以模拟各种故障情况，如线路故障、设备故障等。
微电网仿真示范实验室 虚实结合建设方案
微网数字物理混合仿真实验室需求客户想要建立一个微网仿真实验室，希望有一个微网的实时仿真器，能够实时地仿真微网孤岛运行和与主网并网时的运行情况。
整个系统还要兼顾虚实结合，把实验室建设前期已经搭建好的光伏发电与风电系统的实际硬件接入到仿真系统中，构成一个物理数字混合仿真平台。
同时，还希望整个平台有很好的开放性和拓展性，既能帮助进行新能源微网的科研项目，又能够完成学生实验教学的任务，方便后期实验室进行升级和再建。
微网系统拓扑组成与功能为了满足客户对包含新能源微电网的科研需求，远宽能源搭建了如下图所示的微网拓扑。
此微网系统中含有风力发电、光伏发电等分布式可再生能源；也有钒液流(VRB)电池储能系统——在和主电网并网运行时储存能量，在微网孤岛运行时的提供功率支撑；还包括了不同类型的负荷，如普通的居民负荷，以及电动汽车充电负荷等。
在微网系统运行起来后，初始状态是并网运行的。
用户可以将储能、光伏、风机等依次使能，对应地观察各个系统的行为，比如光伏发电系统的最大功率追踪以及风机通过调节系统转速如何实现最大风功率追踪等。
把微网切换到孤岛运行的模式，可以看到在储能系统的功率支援下，微网系统在孤岛运行时如何保持频率和电压的稳定。
当储能系统控制器把微网的频率稳定到50Hz附近后，还可以使用系统主动同步的功能，使得微网和主电网的相位同步，以最小的系统冲击重新并网。
基于StarSim和PXI的实时仿真方案项目选用StarSim+PXI作为微网系统实时仿真的平台，同时利用采集板卡将实际光伏发电与风电系统的电压电流信号采集并输入到微网仿真系统中。
整体的结构如下图所示：实际的硬件照片：总结与展望利用StarSim软件搭建的微网系统，包含了各种新能源系统运行的部分，同时将实际的光伏发电与风力发电设备纳入其中，构成了一个物理数字混合仿真平台。
配合实验室系统中心的组态监控系统，以及用StarSim软件为基础搭建的在线电力电子基础仿真实验平台，使整个微网仿真实验室在微电网运行展示、控制、研究和教学等方面都能发挥很好的功能。
高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案
软件系统
实
D
实验教学管理
践 教
C
学
S
大型仪器设备共享管理
综
实
合
验
实验室建设项目申报管理
管
教
D
学 智
汇总统计生成上报数据
DCS虚拟实验预习系统
理 平
台
加强高校数字校园建设高与校应智用慧。实利验用室先虚进拟网仿络真和智信能息管技理术平，台建设方案 整合资源，构建先进、高效、实用的高等教育信息基础设施……。
……培养学生自主学习、自主管理、自主服务的意识与能力。
目前实验教学现状
教学环境和实验设 备条件有限 。
学生不能自由进入实 验室 。
高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案
2020
高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案
高校智慧实验高校室智慧虚实验拟室虚仿拟真仿真智能管理平台建设方案 高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案 智能管理平台建设方案 高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案 高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案 高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案 高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案 高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案
途径，是教育信息化发展的高创校新智前慧沿实。验进室一虚步拟加仿强真基智础能设管施理和平信台建设方案 息资源建设，重点推进信息高技校术智与慧高实等验教室育虚的拟深仿度真融智合能，管促理进平教台建设方案 育内容、教学手段和方法现高高代校校化智智，慧 慧创实 实新验 验人室 室才虚 虚培拟 拟养仿 仿、真 真科智 智研能 能组管 管织理 理和平 平社台 台建 建设 设方 方案 案 会服务模式，推动文化传承高创校新智，慧促实进验高室等虚教拟育仿质真量智全能面管提理高平。台建设方案
高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案
•建设背景与目标•平台架构与功能设计•关键技术实现•平台应用与管理•建设方案实施与规划目•效益评估与可持续发展•风险评估与对策建议录建设背景2. 实验资源浪费严重1. 实验室管理效率低下4. 信息化技术发展3. 实验室安全问题实验室管理缺乏有效的监控手段，存在一定的安全隐患。
1. 提高实验室管理效率建设目标2. 优化实验资源配置3. 加强实验室安全保障4. 推动实验室信息化建设平台架构服务器端负责管理虚拟仿真实验资源，包括软件资源、数据存储、计算处理等，为客户端提供支持和保障。
网络通信通过校园网或互联网，实现客户端与服务器端的数据传输和通信，保障实验过程的顺畅进行。
客户端硬件标、键盘）等，用于提供虚拟仿真实验的操作界面和交互体验。
功能设计实验操作与控制实验模拟实验资源管理实验评估与反馈实验过程监控虚拟仿真技术基于3D建模和仿真算法的虚拟实验室通过3D建模技术，建立实验设备和实验场景的数字模型，再结合仿真算法，模拟实验过程和实验现象，让学生获得直观、真实的实验体验。
虚拟实验与真实实验的交互通过虚拟仿真技术，实现虚拟实验与真实实验的交互，让学生在虚拟环境中进行实验操作，同时不影响真实实验的进行。
物联网技术设备连接与数据采集远程监控与管理利用大数据技术，对实验室产生的海量数据进行存储和处理，包括设备数据、实验数据、人员数据等。
数据挖掘与决策支持通过大数据分析技术，挖掘数据背后的规律和趋势，为实验室管理提供数据支持和决策依据。
数据存储与处理大数据分析技术VS自动化管理利用人工智能技术，实现实验室的自动化管理，包括设备自动控制、实验自动安排、安全自动监控等。
要点一要点二智能化决策通过人工智能技术，对实验室数据进行深度学习，预测实验结果、优化实验方案等，提高实验效率和准确性。
AI智能管理技术实验室设备管理设备维护与保养设备申购与报废管理设备实时监控与报警学生管理学生信息录入收集并录入学生基本信息，如学号、姓名、性别、联系方式等，方便教师进行学生管理。
电气专业VR虚拟仿真实践平台建设探索
电气专业VR虚拟仿真实践平台建设探索随着科学技术的不断进步和发展，虚拟现实技术（VR）也在不断发展和应用。
在电气专业中，虚拟现实技术的应用有着广阔的前景，可以为学生提供更加真实、直观的学习环境和实践机会。
建设一个电气专业的VR虚拟仿真实践平台具有重要的意义。
建设一个电气专业的VR虚拟仿真实践平台需要进行综合规划和设计。
需要确定平台的基本功能和模块。
可以包括电路实验模块、电机实验模块、变压器实验模块等。
每个实验模块都应具有一定的实验设备和实验步骤，学生可以通过虚拟现实技术进行仿真实验，并且可以观察和分析实验结果。
需要考虑到平台的硬件设施和软件技术。
在硬件方面，需要选购适合的虚拟现实设备，例如头戴式显示器、手柄控制器等。
这些设备可以提供真实的视觉和触觉感受，使学生能够更好地融入虚拟环境中。
在软件方面，需要开发相应的虚拟现实应用程序和实验模型。
这些程序和模型需要具备良好的交互性和真实感，以满足学生的学习需求。
还需要考虑到平台的管理和维护。
建设一个VR虚拟仿真实践平台需要投入大量的时间和资源，因此需要建立一个专门的团队来进行管理和维护工作。
这个团队可以负责开发新的实验模块和应用程序，解决平台的故障和问题，定期更新平台的内容和功能等。
还需要制定相应的管理规范和操作流程，确保平台的正常运行和有效利用。
建设一个电气专业的VR虚拟仿真实践平台还需要与实际教学相结合。
虚拟现实技术可以为学生提供更加真实和直观的学习环境，但同时也不能完全取代传统的实验教学。
在建设平台的过程中，需要与教师和学生进行充分的沟通和合作，了解他们的需求和意见，确保平台的设计和内容能够真正满足教学的要求。
建设一个电气专业的VR虚拟仿真实践平台需要进行综合规划和设计，包括确定平台的基本功能和模块，选购适合的硬件设施和软件技术，建立专门的管理和维护团队，与实际教学相结合等。
这些探索和努力将为电气专业的教学提供更加全面、灵活和有效的方式。
高校智慧实验室虚拟仿真智能管理平台建设方案
在线实验和模拟训练的数据可以实时传输到系统中，系统可以自动分析数据并给出实验评价。
01
02
03
06
实施方案与计划
实施方案与步骤
确定建设目标与需求
对高校智慧实验室进行深入调研，明确需求和建设目标，为平台建设提供方向。
根据实验室需求，设计平台整体的架构，包括前端和后端的设计，明确各模块之间的关系和功能。
智慧实验室建设背景
国家政策支持
物联网、云计算、大数据等技术的发展，为智慧实验室建设提供了技术支撑。
技术发展推动
高校实验教学需要提高实验教学质量，增强学生实践能力和创新意识，智慧实验室建设成为必然趋势。
实验教学需求
虚拟仿真技术应用现状
要点三
虚拟仿真技术日趋成熟
虚拟仿真技术已经逐渐成熟，应用于多个领域，如工业仿真、虚拟手术等。
采用了先进的技术
通过智能化管理Biblioteka 可以实现实验室资源的实时监控和调配，使资源得到更加合理的利用。
智能化管理
学生和教师可以方便快捷地进行实验操作、数据分析和结果展示，同时也可以实时监控实验室资源的使用情况。
良好的用户体验
加强系统稳定性
进一步优化系统性能，提高系统的稳定性和可靠性，保证系统的正常运行。
拓展应用领域
实验人员权限管理
为不同级别的人员分配不同的系统权限，确保系统安全性。
实验人员培训与考核
对实验人员进行专业技能培训，并对其掌握程度进行考核。
01
03
02
在线实验与模拟训练系统模块
在线实验
提供虚拟仿真实验环境，学生可以在线进行实验操作。
模拟训练
提供实验模拟训练功能，学生可以通过模拟训练熟悉实验操作流程。
试析具有特色的电网仿真实验室建设与运用的研究
试析具有特色的电网仿真实验室建设与运用的研究电网仿真实验室是为了模拟和研究电力系统运行、控制和保护等方面的问题而建立的一种实验平台。
电网仿真实验室通过搭建实质上和实际电力系统相同的模型，并在此基础上开展各种实验和研究，可以将电力系统各种运行状态和故障条件下的主要参数波形、继电保护方案、控制策略进行模拟和验证，有效提高电力系统的运行可靠性和自动化水平。
电网仿真实验室建设的关键是建立适应实验需求的模型。
模型的建立通常包括以下几个步骤：首先，了解实验目的和需求，根据要求确定模型的规模和复杂程度。
其次，采集与电力系统相关的各种数据，包括变电站、输电线路、发电机组等，以及继电保护设备、自动装置、控制设备等。
然后，根据采集到的数据进行模型建立和数据处理，将电力系统的各种元件和设备拟合为电路模型或数学模型。
最后，对模型进行验证，通过与实际运行数据对比，确保模型的准确性和可靠性。
在电网仿真实验室建设过程中，还需要配备先进的仿真软件和硬件设备。
常见的电网仿真软件有PSCAD、EMTP-RV、DIgSILENT等，可以用于模拟和分析各种电力系统运行状态和故障情况。
同时，还需要配备实际的电力元器件和设备，如变压器、断路器、隔离开关等，以便进行实际装置的调试和测试。
建设完成后，电网仿真实验室的运用主要包括以下几个方面：1. 电力系统故障分析和保护方案验证。
可以模拟各种故障模式，如线路短路、发电机失步、变压器故障等，验证继电保护装置的动作性能和保护方案的可靠性。
2. 功率系统稳定和动态响应的研究。
可以模拟电力系统的各种运行工况，分析电压稳定、频率稳定、功率分配等问题，验证发电机组的调节性能和稳定性。
3. 电力系统规划和优化。
可以根据电力系统的负荷需求和输电条件等，进行电网规划和配置优化研究，包括变电站选址、线路走向和容量、配电网布局等。
4. 新技术和设备的研究和应用。
可以用于评估新设备和技术的性能和适用性，如智能电网技术、分布式发电技术、储能设备等。
《电力系统虚拟仿真实验平台》的建设与应用
《电力系统虚拟仿真实验平台》的建设与应用作者：洪宝棣宗哲英来源：《教育教学论坛》2019年第12期摘要：本文通过阐述《电力系统虚拟仿真实验平台》实验中心建设的必要性、仿真实验平台的主要内容和基本功能，结合专业课程建设介绍了机电工程学院《电力系统虚拟仿真实验平台》实验教学中心目前的建设情况，通过平台的建设进一步推动虚拟仿真教学模式在实验教学中的广泛应用，加快了内蒙古农业大学虚拟仿真实验教学的改革与创新。
关键词：虚拟仿真;实验教学;建设与应用中图分类号：G642; ; ;文献标志码：A; ; ;文章编号：1674-9324（2019）12-0276-03虚拟仿真教学系统是以虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术为基础，借助于多媒体、人机交互等多种计算机技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象的新兴技术，学生可以在虚拟环境中开展实验，实验效果、反馈与真实实验完全一致，从而实现教学大纲的教学要求的新兴技术[1，2]。
虚拟仿真技术的应用在高校专业课教学中还处于初步阶段，怎样建立有效的虚拟仿真教学资源，使虚拟仿真技术在实践教学中充分发挥其作用，提高高校学生的创新能力、动手能力及就业创业能力，成为高校教育工作者面临的新挑战[3]。
一、虚拟仿真实验教学中心建设的必要性教育部办公厅近年来在全国高校大力推行《国家级实验教学示范中心》《示范性虚拟仿真实验教学项目》的建设工作，指出虚拟仿真实验教学中心的建设是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是推动高校实验教学改革与创新的重要方向。
机电工程学院在这个时代背景下，依托自身的优势实验教学资源，根据有多年丰富专业教学经验的一线教师思路和要求，借鉴兄弟院校实践教学平台的经验，委托专业公司通过最先进技术实现定制的适用于电力、自动化专业教学，注重理论结合实践、教师和学生的互动，完全服务于教学，建立起来的《电力系统虚拟仿真实验平台》，依靠在线虚拟实验教学模块，解决了传统的实验教学环节，如电压高、辐射性强、破坏性且花费昂贵的试验，在现实中无法实施的一些重要的专业实验，通过交互功能完善的在线虚拟实验教学的模式，得以轻松实现[4]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
智能电网实验室仿真试验平台搭建
深圳市菊水皇家科技有限公司作者：郭立如2012-8-8智能电网定义：
在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。
近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。
从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。
由于智能电网的研究与开发尚处于起步阶段，各国国情及资源分布不同，发展的方向和侧重点也不尽相同，国际上对其还没有达成统一而明确的定义。
根据目前的研究情况，智能电网就是为电网注入新技术，包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和电力工程技术等，从而赋予电网某种人工智能，使其具有较强的应变能力，成为一个完全自动化的供电网络。
发展趋势：
电网已成为工业化、信息化社会发展的基础和重要组成部分。
同时，电网也在不断吸纳工业化、信息化成果，使各种先进技术在电网中得到集成应用，极大提升了电网系统功能。
（1）智能电网是电网技术发展的必然趋势。
近年来，通信、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。
传感器技术与信息技术在电网中的应用，为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持，使电网自愈成为可能。
调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展，为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。
通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动。
随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成，智能电网应运而生。
（2）发展智能电网是社会经济发展的必然选择。
为实现清洁能源的开发、输送和消纳，电网必须提高其灵活性和兼容性。
为抵御日益频繁的自然灾害和外界干扰，电网必须依靠智能化手段不断提高其安全防御能力和自愈能力。
为降低运营成本，促进节能减排，电网运行必须更为经济高效，同时须对用电设备进行智能控制，尽可能减少用电消耗。
分布式发电、储能技术和电动汽车的快速发展，改变了传统的供用电模式，促使电力流、信息流、业务流不断融合，以满足日益多样化的用户需求。
电力技术的发展，使电网逐渐呈现出诸多新特征，如自愈、兼容、集成、优化，而电力市场的变革，又对电网的自动化、信息化水平提出了更高要求，从而使智能电网成为电网发展的必然趋势。
系统结构组成：
本方案所描述的实验系统可用在新能源发电系统及微电网控制系统、智能家居、充电汽车充电等科学研究的实验方面。
主要由以下几个部分组成（图1）：
�利用楼顶建设发电峰值容量20kWp的单晶硅平板光伏发电系统(分成9路2.5kW并网系统)；
�利用地面安装具有微风启动、轻风发电特点的5kW小型风力发电系统3台，形成安装容量为15kW 的小型风力发电系统；
�建设25kW/50kWh胶体电池+超级电容储能系统（一套），建设25kW/30kWh胶体电池+超级电容储能系统（一套），分别用于两段母线；
图1智能电网实验室系统组成
�建设可变灵活接线系统，可以适用于微电网主从控制技术、对等控制技术的研究；
�仿真实验室系统配置之变频器：60KW的PVS900电网模拟器（图1中的变频器）、提供三相相位角独立可调，可任意编辑测试谐波，低电压穿越，满足电网能量管理系统测试；
仿真实验室系统配置之
仿真实验室系统配置之
�部署包含了二次测控保护、通讯与数据采集在内的设备和微电网集中管理系统，实现与供电网络的协调运行，最终建成一个包含智能配电、风、光、储、微多种智能电网要素结合的实验的系统；
�建设包括智能家电控制系统、灯光情景控制系统、可视对讲系统、智能安防系统的智能家居样板间；
�建设包括充电桩、充电站监控系统在内的充电汽车充电系统。
该智能电网实验系统的结构和功能如下：
本实验系统重点对基于逆变电源技术的微网系统的控制方法进行验证，包括微网主从控制技术，及预留对等控制技术研究的功能扩展。
微网试验采用可变结构，系统结构如图2所示。
图2智能电网试验系统结构及其变型系统图
1)智能电网与本地电网之间联络线上不可避免地会出现功率波动，本试验系统可进行联络线功率控制研究，分别对L1、L2和L3联络线上的功率进行控制；
2)能够对基于逆变电源技术微网系统的各种主流控制方法进行验证，包括智能电网主从控制技术，及预留对等控制技术研究的功能扩展。
3)研究适用于分布式能源智能电网系统并网及智能电网自主稳定运行的发电单元控制理论，提出基于分布式测量的功率、电压和频率的分布式控制策略，实现智能电网快速无缝地连接或独立于电网系统稳定运行、同时有功和无功功率可以独立控制，以满足负载的动态需求。
4)智能电网与外部电网接口快速切换方法。
研究在外部电网故障条件下，快速检测出外部电网故障及判断算法，提出智能电网与外部电网接口快速切换控制算法，保证在尽可能短的时间内，将智能电网与外部电网快速分离。
5)防逆流控制。
防逆流控制在分布式电源发电大于负荷用电时实现零功率交换控制，实现分布式发电并网不上网的功能。
6)自动电压无功控制。
微电网能通过自动电压无功控制模块保证微电网内部的电压质量，实现无功功率的就地平衡，确保电压在合格范围内。
7)调度交换功率控制。
在并网运行方式下，配电网可根据经济运行分析、需求侧管理分析等，给各个微电网下发交换功率定值以实现整个配电网最优运行。
8)储能充放电曲线控制。
根据负荷曲线制定储能充放电曲线，依靠储能充放电实现用电负荷的消峰填谷。
9)调度交换功率紧急控制。
在特殊情况下（如发生地震、暴风雪、洪水等意外灾害情况）或在大电网用电紧张需大范围拉闸限电时，微电网作为配电网的后备电源向配电网提供有力支撑。
微电网能量管理系统支持在保证微电网内部重要负荷用电的前提下，实现对配电网的紧急援助。
10)配网联合调度。
微电网集中管理系统具有与配电调度中心交互信息的功能，能将微电网公共连接点处的并离网状态、交换功率上送调度中心，并可接受调度中心对微电网的并离网状态的控制和交换功率的设置。
11)微电网经济运行控制。
微电网在并网运行时，在保证微网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行。