模擬屏實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)設(shè)計(jì)研究

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摘要：針對(duì)電氣主接線模擬屏實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)設(shè)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)的新設(shè)計(jì)方法。運(yùn)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(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)和培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：電氣主接線；多樣式；可拼裝；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；創(chuàng)新性

電力是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，是人們生活重要的基礎(chǔ)資源。電氣主接線的好壞直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為了滿足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的，表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。電氣主接線以電源進(jìn)線和引出線為基本環(huán)節(jié)，以母線為中間環(huán)節(jié)構(gòu)成的電能輸配電路。主接線中，各設(shè)備元件按規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示的電路圖稱主接線圖。電氣主接線圖是電氣運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，所以根據(jù)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(yè)學(xué)生，以及各企事業(yè)單位變電所運(yùn)行操作培訓(xùn)人員，學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)和操作實(shí)踐的重要依靠。

1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)研究

1.1現(xiàn)狀。目前，國(guó)內(nèi)電氣主接線模擬屏的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備主要有普通馬賽克模擬屏、發(fā)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(fā)光二極管燈光、防誤報(bào)警設(shè)備組成，造成了電氣主接線模擬屏體積龐大，造價(jià)高昂。同時(shí)，教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備屏面結(jié)構(gòu)是一體式的，僅能針對(duì)固定、單一的某一種電氣主接線形式進(jìn)行實(shí)操教學(xué)，導(dǎo)致一些院校不愿意對(duì)其投資。但是，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中至少要掌握單母線主接線、雙母線主接線、橋式主接線、環(huán)網(wǎng)主接線4種接線形式，單一主接線模擬屏的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代電力發(fā)展對(duì)人才的需求。同時(shí)，不同變電所或相關(guān)企事業(yè)單位供配電部門(mén)的電氣主接線設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)也是不盡相同的，這就無(wú)法達(dá)到崗位銜接的目的，也無(wú)法更好的滿足教學(xué)要求。因此，為滿足電專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，研究設(shè)計(jì)多樣式可變電氣主接線形式的，拼裝電氣主接線模擬屏實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)是必要的，也是緊迫的！1.2設(shè)計(jì)方案。多樣式拼裝電氣主接線模擬屏實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)的設(shè)計(jì)基于模塊式搭建結(jié)構(gòu)，每一模塊代表電氣主接線上相應(yīng)電氣元件，如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線、負(fù)載等。如圖1-圖4分別為單母線不分段、單母線分段、內(nèi)橋式、外橋式主接線各元件模塊的拼裝成果圖。本設(shè)計(jì)采用獨(dú)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(shuō)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(gè)模塊上的線條為導(dǎo)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(kāi)關(guān)，實(shí)際設(shè)備具有隔離作用，模塊上可顯示隔離開(kāi)關(guān)的閉合、斷開(kāi)兩種狀態(tài)；3是斷路器，實(shí)際設(shè)備具有短路、過(guò)載保護(hù)等作用，模塊上可顯示隔離開(kāi)關(guān)的閉合、斷開(kāi)兩種狀態(tài)；5為母線模塊；6為具有四個(gè)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(gè)方向連接功能的母線。橋式主接線和環(huán)網(wǎng)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(xué)生在拼裝不同形式的電氣主接線過(guò)程中，既識(shí)別了不同類型的電氣設(shè)備元件，又掌握了對(duì)應(yīng)電氣設(shè)備元件的功能、特點(diǎn)等。1.3使用方法。在教學(xué)過(guò)程中，基板1是空白板，表面不帶有任何拼裝模塊，僅在實(shí)踐訓(xùn)練中，學(xué)生根據(jù)訓(xùn)練要求，在基板上進(jìn)行相應(yīng)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(huán)網(wǎng)主接線的拼裝等。教師首先要講授電氣主接線的相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)，如電氣主接線的概念、形式、特點(diǎn)等，同時(shí)在該知識(shí)點(diǎn)的講授前期，要將一次電氣設(shè)備進(jìn)行講解作為鋪墊，因?yàn)殡姎庵鹘泳€的搭建、設(shè)計(jì)需要電氣設(shè)備的選擇進(jìn)行輔助支撐知識(shí)。在理論知識(shí)的支撐下，學(xué)生可以拼裝任一種電氣主接線，拼裝的同時(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化了理論知識(shí)。拼裝對(duì)應(yīng)的電氣主接線之后，可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行倒閘操作訓(xùn)練。訓(xùn)練過(guò)程中，各個(gè)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(xiàn)象。圖5中2～4部分為電氣開(kāi)關(guān)，模塊的正面分別是隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)模塊的背面有端點(diǎn)，可與其他模塊的端點(diǎn)進(jìn)行連接而具有導(dǎo)電能力。圖5中的5～8模塊正面為導(dǎo)線，背面導(dǎo)線的端點(diǎn)可與其他模塊的端點(diǎn)接通，形成電氣通路。當(dāng)學(xué)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(yīng)的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器后，對(duì)應(yīng)線路模塊的端點(diǎn)帶電，形成閉合回路，線路模塊上的線條發(fā)光，代表有電流流過(guò)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(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)不但可以輔助完成對(duì)應(yīng)理論課程的教學(xué)，還可以輔助教師和學(xué)生更好的完成課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以很好的將理論與操作結(jié)合起來(lái)，達(dá)到理論-實(shí)踐-理論的教學(xué)目標(biāo)。

2結(jié)論

多樣式拼裝電氣主接線模擬屏實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，以電氣主接線相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)知識(shí)點(diǎn)為支撐，利用磁性基板和模塊實(shí)現(xiàn)可拼裝性，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)滿足電氣主接線的元件模塊。利用本實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)輔助該知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，不但使學(xué)生能夠直觀、形象的理解理論內(nèi)容，還能動(dòng)手設(shè)計(jì)、拼裝符合要求的主接線形式，更能掌握電氣主接線操作過(guò)程中各元件的操作順序，達(dá)到了應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

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作者:周丹 劉加寧 閻鈿 杜奕佟 單位:遼寧理工學(xué)院