电力系统动态模拟仿真综合性实验教学研究
电力系统综合实验教学模式研究与实践
总第 １ ５期第 ３期 ０ ２１ ０ ０年 ９月
高 校 实 验 室 工 作
研 究
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电 力 系统 综 合 实 验 教 学 模 式 研 究 与 实 践
电力系统动态模拟综合实验
《电力系统动态模拟综合实验》实验报告实验名称发电机及系统短路故障影响实验姓名XXX 学号XXX日期XXX 地点XXX成绩教师电气工程学院东南大学1.实验目的：（1）了解动模实验室的构成，主要设备及其功能。
（2）熟悉和掌握发电机的启动，调压，调速，并网，解列，停机等操作。
（3）通过单机---无穷大系统中不同点的短路故障实验，理解发电机在短路时的电磁暂态过程，分析和掌握短路起始相角及回路阻抗对发电机运行状态的影响。
2.实验内容：在单机----无穷大主接线模拟实验系统中，通过实验操作，熟悉实验室环境及实验设备，掌握发电机的启动，调压，调速，并列，解列及停机操作方法，选择不同的短路点进行短路故障实验，录取短路时刻的电压，电流波形，然后，根据所学知识，分析求取发电机或系统的状态参数，理解和掌握短路故障对发电机及系统运行状态的影响。
3.实验原理（实验的理论基础）：根据《电力系统暂态分析》相关理论，可知在三相短路时，发电机定子绕组电流中含有以下四个分量图1.发电机短路电流波形图i w(∞)为强制分量，不衰减∆i w为按此时励磁绕组的时间常数T d’衰减的分量∆i w2为按直轴阻尼绕组的时间常数T d’’衰减的分量iα和i2w为按定子绕组的时间常数T a衰减的分量根据发电机三相短路时电流波形图，由短路电流波形图绘制其包络线。
包络线中分线即直流分量。
将短路电流减去直流分量，则可以认为是基频交流分量。
根据发电机参数，T d’和T d’’都较小，在短路后0.5s，可以认为基频电流中只含有稳态分量，读出此时电流幅值i w(∞)。
在此时刻前找两处幅值I1，I2及对应时刻T1，T2，则可得方程组：11'''22'''21()22()d d d d T T T T w w w T T T T w w w i e i e i i e i e i --∞--∞⎧+=I -⎪⎪⎨⎪+=I -⎪⎩由此可以求出∆i w ，∆i w2。
电力系统动态模拟综合实验
实验一 发电机组的基本操作1． 实验目的掌握发电机的启动、并网、增减负荷、解列停机等基本操作。
2．实验要求（1）严格遵守实验室的各种规章制度。
（2）熟悉动模实验室模拟发电机组的基本构成。
（3）熟悉发电机的相关知识及起停基本操作步骤。
3． 实验原理同步发电机投入并联时，为了避免电机和电网中产生冲击电流，以及由此在电机转轴上产生的冲击转矩，待投入并联的发电机应当满足下列条件：（1） 发电机的相序应与电网一致； （2） 发电机的频率应与电网相同；（3） 发电机的激磁电动势0E 应与电网电压U 大小相等、相位相同； 上述三个条件中，第一个条件必须满足，其它两个允许稍有出入。
图1-1表示投入并联时的单相示意图。
若相序不同而投入并联，则相当于在电机的端点上加一组负序电压，这是一种严重的故障情况，电流和转矩冲击都很大，必须避免。
若发电机的频率与电网频率不同，0E 和U 之间便有相对运动，两相量间的相角差将在0~3600之间逐步变化，电压差U E U Δ -=0忽大忽小。
频率相差越大，电压差变化越剧烈，投入并联的操作亦困难；若投入电网，也不易牵入同步，而将在发电机与电网之间引起很大的电流和功率振荡。
若机端电压与电网电压大小不等如图1-1（a ）或相位不同如图1-1（b ）所示，而把发电机投入并联，则将在发电机与电网中产生一定的冲击电流。
在严重情况下，该电流可达到额定电流的5~8 倍。
(a) (b)图1-1 发电机投入并联时的情况 (a)0E 和U 大小不等；(b) 0E 和U 相位不同 为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为同步过程。
实用的同步方法有两种：准同步和自同步。
把发电机调整到完全合乎投入并联的条件，然后投入电网，叫做准同步。
为了判断是否满足投入并联条件，常常采用同步指示器。
准同步的优点是，投入瞬间电网和电机没有（或很少）冲击，缺点是同步手续比较复杂。
为了把发电机迅速投入电网，可采用自同步方法。
自同步方法的投入步骤为：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向（和定子旋转磁场的转向一致）把发电机拖动到接近于同步转速，励磁绕组经限流电阻短路，然后把发电机投入电网，并立即加上直流励磁，此时依靠定、转子磁场间所形成的电磁转矩，就可以把转子自动牵入同步。
电力系统设施的模拟仿真技术研究
电力系统设施的模拟仿真技术研究一、引言电力系统设施的模拟仿真技术是一项重要的研究领域，它在电力系统规划、运行和维护中具有重要意义。
本文将从不同角度探讨电力系统设施的模拟仿真技术的应用和发展。
二、电力系统设施模拟仿真的概念和意义电力系统设施模拟仿真是利用计算机技术对电力系统中的设备、线路、发电机等进行建模和仿真，以获取系统的工作状态和性能参数。
通过模拟仿真，能够预测电力系统的响应和故障情况，为系统规划、运行和维护提供参考依据。
同时，它也能够帮助电力系统相关人员进行决策和优化，提高系统的可靠性和效率。
三、电力系统设施模拟仿真方法1. 传统方法：传统的电力系统设施模拟仿真方法主要依赖于数学模型和系统方程的解析求解。
这种方法能够准确地描述电力系统的动态特性，但计算复杂度高，耗时长，不适用于大规模系统的仿真。
2. 基于物理模型的仿真方法：基于物理模型的仿真方法是利用物理方程和参数对电力系统进行建模和仿真。
这种方法更加贴近实际情况，能够充分考虑系统的非线性和复杂性。
但它对模型的精确性和参数的敏感性要求较高，需要大量实验数据进行验证。
3. 基于统计模型的仿真方法：基于统计模型的仿真方法是利用统计方法对电力系统进行建模和仿真。
这种方法主要利用历史数据和概率统计方法进行系统状态的估计和预测。
它能够较好地应对系统参数的不确定性和随机性，但对模型假设和参数选择的准确性有一定要求。
4. 基于人工智能的仿真方法：随着人工智能技术的不断发展，基于人工智能的仿真方法也在电力系统领域得到了广泛应用。
这种方法利用机器学习和深度学习等技术对电力系统进行建模和仿真，能够从大量的实时数据中学习系统的行为规律和特征，实现对系统状态的准确预测和优化控制。
四、电力系统设施模拟仿真的应用1. 系统规划：电力系统的规划是保证系统可靠运行和发展的基础。
通过模拟仿真，能够预测系统的负荷需求和发电能力，进行系统扩建和优化配置，保证系统的供电可靠性和经济性。
电力系统的动态建模与仿真
电力系统的动态建模与仿真电力系统是一个复杂而庞大的系统，涉及到发电、输电和配电等多个环节。
为了确保电力系统的稳定运行，了解和预测电网中的各种动态行为是相当重要的。
因此，电力系统的动态建模与仿真成为了电力领域研究的重要方向之一。
本文将探讨电力系统动态建模与仿真的相关内容。
一、电力系统的动态行为电力系统的动态行为主要包括电力负荷的变化、电网故障的发生以及电力设备的开关行为等。
这些行为都会对电力系统的稳定性和可靠性产生影响。
了解这些动态行为可以帮助电力系统运营人员进行故障处理、优化调度以及更好地保障供电质量。
电力负荷的变化是电力系统中最主要的动态行为之一。
随着社会的发展，电力负荷呈现出多样化和不确定性。
例如，天气变化会引起家庭和企业的用电需求发生波动，而季节性的负荷变化则会对电网的稳定性产生挑战。
了解电力负荷的动态变化趋势对于电力系统的规划和调度至关重要。
电网故障的发生是另一个重要的动态行为。
故障可以是电力设备的短路、断开或者其他异常情况，这会导致电网的局部或者整体运行出现问题。
例如，一条输电线路的短路故障可能导致周边地区的电力中断，而变压器的损坏可能会引发设备连锁故障。
通过建立电力系统的动态模型，可以预测故障的发生和传播路径，提前进行故障处理，减少故障对电力系统的影响。
二、电力系统的动态建模电力系统的动态建模是通过数学和物理方法，把电网中的各种动态行为用模型进行描述。
在建模过程中，需要考虑电力设备之间的连接关系、能量传输以及系统中的控制和保护机制等因素。
电力系统的动态建模可以采用多种方法，其中最常见的方法之一是基于微分方程的状态空间模型。
该模型能够描述电力系统中各种元件的动态行为和相互作用。
例如，发电机的机械运动方程、电动机的电磁方程以及线路元件的电流与电压关系等。
通过求解这些微分方程，可以获得电力系统在不同时间点上的状态。
此外，电力系统的动态建模还可以采用基于概率和统计的方法。
这种方法通过收集和分析大量的实际运行数据，建立电力系统动态行为的概率模型。
电力系统动态仿真技术研究
电力系统动态仿真技术研究1. 引言电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一，而动态仿真技术则是电力系统设计和运营中必不可少的工具。
通过动态仿真，我们可以预测电力系统运行的各种可能情况，并根据这些情况进行相应的调整，以保证电力系统的稳定性和可靠性。
本文将探讨电力系统动态仿真技术的研究现状和未来发展方向。
2. 电力系统动态仿真技术的基本原理动态仿真技术是一种在计算机上对电力系统进行模拟分析的方法，可以利用该技术模拟各种工况，以预测电力系统在各种非正常运行情况下的响应。
动态仿真技术的基本原理是建立电力系统的数学模型，并将其在计算机上进行模拟。
电力系统的数学模型通常包括各种元器件的等效电路和它们之间的关系，如发电机、输电线路、变压器、负载等。
通过建立这种数学模型，我们可以模拟电力系统在各种不同负载下的状态和响应。
3. 电力系统动态仿真技术在电力系统设计与运营中的应用动态仿真技术在电力系统设计和运营中具有重要的应用价值。
主要包括以下几个方面：（1）电力系统稳定性分析电力系统稳定性分析是指对电力系统在各种故障情况下的稳定性进行评估和分析。
通过动态仿真可以模拟电力系统在各种故障情况下的稳定性响应，并对此进行评估和分析。
例如，若某个发电机突然失去了负载，那么整个电力系统可能会出现频繁的电压和频率变化。
通过动态仿真可以准确地模拟这种情况，并评估电力系统的稳定性，并提出相应的处理措施。
（2）电力系统容量分析电力系统容量分析是指对电力系统可靠性进行分析，以确定电力系统容量是否足够满足电力需求。
通过动态仿真可以模拟电力系统在各种负载条件下的运行情况，并评估电力系统的容量和可靠性。
例如，电力系统运行时，发电机的输出功率必须与负载需求匹配。
如果负载过大，电力系统可能会出现短暂的电压波动或频率变化。
通过动态仿真可以模拟这种情况，并评估电力系统的容量和可靠性。
（3）电力系统负荷预测和优化电力系统负荷预测和优化是指通过动态仿真技术对电力系统的负荷进行预测和优化。
基于虚拟仿真和混合式教学的《电力系统自动化》课程教学改革
基于虚拟仿真和混合式教学的《电力系统自动化》课程教学改革1.引言1.1 概述电力系统自动化是电气工程领域中的一门重要课程，它主要研究电力系统在自动化控制下的运行与管理。
随着信息技术的快速发展和社会的进步，电力系统自动化课程在教学中亦需与时俱进。
因此在本文中，我们将探讨基于虚拟仿真和混合式教学的电力系统自动化课程教学改革。
虚拟仿真这一概念指的是利用计算机技术对真实系统进行模拟，从而在虚拟环境中进行实验与演练。
在电力系统自动化课程中，虚拟仿真技术可以被应用于模拟电力系统的运行情况、故障和优化等方面。
通过虚拟仿真，学生可以在安全的环境下进行实践操作，加深对电力系统自动化原理的理解。
混合式教学则是指传统的面对面授课与网络教育的结合。
在电力系统自动化课程中，混合式教学可以通过网络教学平台提供课件、视频讲解和在线作业等资源，方便学生随时随地进行学习。
同时，面对面授课则可以提供实验操作、讨论和研讨的机会，加强与教师和同学之间的互动与交流。
本文的目的是讨论如何将虚拟仿真和混合式教学方法应用于电力系统自动化课程中，以期提升学生对课程内容的理解和掌握。
在接下来的章节中，我们将重点介绍虚拟仿真在电力系统自动化课程中的应用以及混合式教学在电力系统自动化课程中的应用，并对教学改革的展望进行探讨。
通过本文的研究，我们希望能够对电力系统自动化课程的教学改革提供一定的理论支持和实践经验。
同时，我们也期待本文的内容能够为相关领域的教师和研究人员提供一些启示，从而不断推动电力系统自动化课程教学的发展和创新。
1.2文章结构1.2 文章结构本文共分为引言、正文和结论三个部分。
具体结构如下：引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述部分，将介绍《电力系统自动化》课程的背景和重要性，以及该课程在电力工程专业中的地位。
在文章结构部分，将简要介绍本文的内容和各个部分的主要内容。
在目的部分，将明确本文撰写的目的，即探讨基于虚拟仿真和混合式教学的《电力系统自动化》课程教学改革的可行性和优势。
电力电子教学虚拟仿真实验平台的搭建与研究
电力电子教学虚拟仿真实验平台的搭建与研究【摘要】本文主要研究了电力电子教学虚拟仿真实验平台的搭建与研究，首先阐述了选题背景、研究意义以及国内外研究现状。
接着从设计要求、技术架构、功能模块、应用案例和效果评估五个方面详细描述了该平台的具体内容。
最后对该平台的潜在应用价值进行了讨论，提出了未来研究方向，最后总结和展望。
通过这些研究，可以更好地促进电力电子教学的实践应用，提高教学效果和学习体验，有助于推动电力电子领域的教学和研究工作。
【关键词】电力电子、教学、虚拟仿真、实验平台、设计、技术架构、功能模块、应用案例、效果评估、潜在应用价值、研究方向、总结、展望1. 引言1.1 选题背景电力电子是电气工程领域的重要分支，主要研究电力系统中的电能转换、控制和调节技术。
随着电力电子技术的不断发展和应用，对电力电子教育的需求也越来越迫切。
传统的电力电子教学主要依靠实验室实践，但存在设备昂贵、环境受限、安全隐患等问题，不能满足教学和实验的需求。
电力电子教学虚拟仿真实验平台的搭建与研究成为当前的热点之一。
该平台借助计算机技术和仿真技术，模拟真实的电力电子实验环境，为学生提供更加便捷、安全、有效的学习体验。
通过虚拟仿真实验平台，学生可以在模拟的实验环境中进行实验操作、参数调节、结果观察等，从而更好地理解和掌握电力电子的原理和应用。
建立一套完善的电力电子教学虚拟仿真实验平台对于提高电力电子教学的质量和效率具有重要意义。
在国内外，已有部分研究团队在这方面取得了一定进展，但仍存在着技术不成熟、功能不完善等问题。
本研究旨在借鉴国内外先进经验，通过系统研究和实践，构建一套完善的电力电子教学虚拟仿真实验平台，以满足电力电子教育的需求。
1.2 研究意义电力电子教学虚拟仿真实验平台的研究意义：电力电子技术在现代电气工程领域中占据着重要地位，对于培养学生的实际操作能力和理论知识的掌握具有不可替代的作用。
传统的电力电子实验教学存在着诸多问题，如设备昂贵、实验时间有限、安全隐患等，限制了学生的实践操作和深入理解。
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很 难 形 成 系统 性 。 导致 学生 对 动 模 实 验 的 重 视程 度 不 够 ， 实 验 过 程 中 只 是 机 械 地 听 从 教 师 的 指 示 进 行 操 作 ，对 实 验 的 内 容 比较 模 糊 ，动 模 实 验 本 应 具有 的直 观 性 等优 点 未 能充 分 体现 。 继 电 保 护 、 自动 装 黄 等 电 力 专业 课 程 都 有 相 应 的 实验 课 程 ，但 这些 实验 丰要 针 对 该 课 程 的 内容 ， 知
该课程 的 实验课 “ 电力系 统动 模实验 ”在 加 强学 生的 直 观 理解 、培 养动 手 能 力方 面起 着重 要的作 用 。
一
识 面 较 窄 ，初 学 者 易于 将 其 局 限 于 某 一课 程 ，较 难 以
将知识点融合 ，形成 系统的 电力知识。而动模实验既
包含了发电 （ 原动 机 和 励 磁 调 节 等 ）、输 电等 一 次 系 统 内容 ， 又包 含 了保 护 、并 网控 制 等 二次 系 统 知 识 ， 是 最 易 实现 电 力诸 多知 识 点 融 合 的 实验 课 程 。而 且 ， 当 前 课程 的交 叉 性 越 来 越 强 ，实验 课程 也 需 相 应 地 进 行 整 合 ， 而综 合 性 实 验 是 最 有 前途 的路 径 之 一 ，这 有 利 于 克 服传 统 实验 只 停 留在 分 散 的验 证 某 个 概 念 、理 论 、 方 法 的较 低 水 平 上 。通 过 综 合 性 实验 ，改 变 学 生 从 原 来 的验 证 性 实验 到 综 合 性 实验 的 思路 和 方 法 ，引 导 学生 把 实验 的重 点放 在 展 示知 识 的 内在 联 系上 。
合 性 实 验 的 内容 ， 提 高 了 实验 的效 果 。 关键 词 ：实 验 教 学 ； 综 合 性 实 验 ； 电力 系 统 ；动 模
电力 系统 分析 是 电气工 程专 业 重要 的基 础课 程 ， 在 电力 类课 程 教 学 中处 于核 心 地位 ， 生对 该 课程 的理 解 学 和 掌握 直接 影 响其 专 业基 础和 技能 发展 。该课 程 具有 很 强 的理论 性 ， 内容 丰 富 、抽 象 ， 不容 易理 解 和 掌握 ， 生 学 很 容 易陷入 死记 硬背 公式 和不 求甚解 的 复杂计 算 中 ；而
以往 的 教 学 实验 巾 ，动 模 实 验 作 为 电 力 系 统 分 析 教 学组 成 部 分 ， 在授 课 期 间穿 插 做 实 验 ， 内 容 分 散 ，
要 。因此，我们选择物理模拟作为动模综合性实验课
程 的 主 要 方式 ，并 加 大 了动 模 实验 室 改造 、进 行 课程 改 革 、优 化 实验 内容 、加 强 实验 管 理等 举措 。 １ 加大 动模 实验 室 改造 ． 我 院 动 模 实 验 室 自１ ９ 年 建 成 以来 ， 已成 为 教 ９１
２ ０ 第 期（第 ５） ０年 ７ 总 ９ １ 期
☆教 学实 践 与 课 程 建设 ☆
中国 观代款有 各 蒙
电力系统动态模拟仿真综合性实验教学研究宰
胡 少强 王智 东 林 声宏
华南理工大学 广东广州 ５ ０ ４ １６０
摘 要 ：为 了改变实验课时少 、实验 内容无法形成系统性 、实验效果差等 问题 ，在 电气工程专业设置 的电力系统动模实验 基础上 ，加 大了动模 实验 室改造、进行课程改革、优化实验 内容 、加强 实验管理等举措 ，完善 了电力系统动 态模拟仿真综
收 稿 日期 ： ２０ — ｌ ｌ ０ ９ １— ７ 作 者 简 介 ： 胡 少 强 ， 级 工 程 师 ， 电力 实 验 中心 主 任 。王 智 高 东， 一 林 声 宏 ， 级 实验 师 。 硕 高 本 文 系华 南 理 工 大 学 校 级 实 验 教 学 改 革项 目。
发 电机 进相 运 行监 控 装 置 的 仿 真 实 验 。通 过 对 动 模 实 验 室 的 改造 ，使 动 模 实 验 室 已初 步 形成 了 多机 组 、多 同 路 、 多个 电 压 等 级 的 电 力 网 络 ，主 要 设备 性 实 验 是 实 验 教 学 内 容 、 实 验 教 学 方 法 和 手 段 改 革 的重 要 教 学模 式 ， 由于 综 合 性 实 验 具有 实验 内 容 的 复合 性 、实 验方 法 的多 元 性 、 实验 手 段 的 多样 性 ，所 以它 与常 规 的 、 单… 内容 的验 证 性 实 验 有 着 很
涉 及 动 模 原 理 等 理 论 知 识 ，又 包 含 具 体 实 验项 目； 实 验 过 程 巾 ， 需 了 解 和 熟 悉 设 备 的功 能和 特 点 ， 又 需 既 掌 握 具 体 的 实 操 。因此 ，学 牛 很 难 在 短 时 问 内对 实验 过 程 有 较 深 入 的 了解 和 掌 握 ， 别 是 实验 过 程 中 的 各 特 种 运 行工 况 、结果 的 理解 和 掌 握 ， 实验 效 果不 理 想 。
大 的 别 。 以我 学 院 的 动模 实 验 为 例 子 ， 在 开 设 综 合 性 实验 前 ， 安排 了８ 时 的动 模 实验 。而 动 模 实验 不 仅 学
二 、综 合 性 实 验 课 程 实践
数 字 模 拟 具 有 灵 活 性 好 、 容 易 搭 建 复 杂 网络 等
优 点 ，但 在 直 观 性 方 面 略 显 不 足 。从 本 科 教 学 经 验 来 看 ，通 过 实验 让初 学 者 加 强 对 概念 、 原理 的理 解 和 现 场 运 行 方 式 的 掌 握 比对 抽 象 的 复 杂 网 络 的模 拟 更 重