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摘 要：针对电气工程虚拟仿真综合实验平台的服务对象以及专业培养目标，给出了电气工程虚拟仿真综合实验平台的建设方案，构建了包括发电、輸电、变电、配电、供电环节的综合虚拟仿真实验平台，满足专业转型以及应用型人才培养的需求。
关键词：电气工程；虚拟仿真；实验平台；实训
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2016）16-0052-02
Abstract： According to the service object of synthesized experiment platform for virtual simulation of electrical engineering and professional training objectives， this paper gives construction schemes of comprehensive experimental platform for the electrical engineering virtual simulation， builds an integrated virtual simulation experiment platform， including power generation， transmission， transformation， distribution and power supply， meeting the needs of professional transformation and applied talents training.
Keywords： electrical engineering； virtual simulation； experimental platform； training
电气工程虚拟仿真实验平台承担着电气工程领域的硕士留学生、硕士研究生、本科生以及专升本等各层次的实践教学工作。近年来实验中心与国家电网许继集团有限公司、北京科东电力控制系统有限责任公司、锦州拓新电力电子有限责任公司联合共建了“变电站仿真虚拟”、“高电压设备仿真实验”、“电力系统分析及调度实验”、“配电系统及安全防护模拟实验”、“微电网控制实验”等5个虚拟仿真实验平台。实验条件基本完善，但还存在一些问题：
1. 电气工程及其自动化专业知识涉及发电、输配电及用电整个电力系统，现有的实验平台没有形成一个完整的实验系统，即电力系统的监视、控制、调节及保护等环节没有有机地结合在一起。
2. 配电系统及安全防护模拟实验中的五防功能培训装置，缺少断路器本体、接地刀闸、具体的联锁互锁机构，在实验教学过程中，未能达到良好的仿真实训效果。
3. 在调度员以及配电网运行监控方面仿真实训功能不全，有待进一步加强配电、用电环节仿真实训。
综上所述，提出以下建设方案，进一步完善电气工程虚拟仿真综合实验平台，提高其服务质量。
一、电气工程虚拟仿真综合实验平台建设目标
1. 通过电气工程虚拟仿真综合实验平台的建设，提高电气工程学科的理论与应用研究水平，将电气工程及其自动化专业建设成省级一流应用型专业，使电气工程虚拟仿真综合实验平台成为国家级实验教学示范中心。
2. 将电气工程虚拟仿真综合实验平台建设成与省重点专业相当的教学与应用技术创新试验平台，提升本科生、专业学位研究生、教师的应用技术研究水平。
3. 通过电气工程虚拟仿真综合实验平台的建设，使电气工程及其自动化专业成为应用型示范专业。
二、电气工程虚拟仿真综合实验平台建设内容
（一）建设IPS互联电力系统实验平台
该系统为IEEE六节点网状分布的电力系统，基本配置为一个无穷大系统、四个发电厂、五个输电线路柜、七个变电站及负载等组件组成，在此基础上可像电力现场一样合理增加发电厂、输电线路、变电站等扩容增大整个实验系统，各单个的组件（变电站等）可以作为一套独立的实验平台使用。同时采用新一代软、硬件技术开发的大型电力系统及能量管理系统（EMS），适用于电力、电气类各专业相关课程的教学实验，也可作为学生毕业设计和教师科研的软硬件开发平台。
（二）电力系统二次设备实训平台
系统采用实际变电站一次设备和二次设备，结合数字仿真和实时测试、暂态仿真技术、数字信号处理技术、通信技术及计算机技术等[1]，对继电保护、自动化及远动系统、变电检修等专业技术人员进行运行操作、调试维护、检修试验等内容的实训。
（三）电力调度员岗位技能实训平台
该系统采用先进的计算机技术、多媒体技术、WEB技术进行电网调度工种基础理论培训、技能基础培训、工作技能培训、规范化作业流程培训、工作技能模拟练习互动培训、在线考核培训等内容。全面提高培训人员技能水平，也可对电网调度人员（包括管理人员）进行岗位培训和职业技能鉴定。
（四）配电设备实训平台
系统采用多媒体、计算机仿真技术，利用二维/三维动画技术，结合一、二次设备、通讯系统原理结构图对其结构、工作原理、技术理论、运行与维护进行各种知识的全面讲解[2]，内容丰富、直观、生动、实用，能满足调控运行人员、自动化和通讯运维人员、现场运检人员以及技术管理人员的培训、学习需要。
（五）变电设备检修仿真实训平台
系统以断路器、隔离开关等待检修设备作为检修仿真对象，对设备的内、外部构造按照1：1的比例三维建模，形成高精度的变电一次设备。在此基础上，深入检修专业，对仿真设备进行检修操作仿真模拟，全方位讲解设备的检修过程及检修工艺。
（六）输电线路带电作业三维仿真实训平台 系統以输电线路带电作业培训仿真应用需求为背景，通过采用先进计算机技术，开发一批与实训基地相结合的“互动化、高仿真、沉浸式”的输电线路带电作业培训仿真，提供便捷、多元、开放、智能、协同高效，并可跨越时间与空间的三维仿真虚拟培训空间，使学习者可以在逼真的虚拟仿真环境中完成输电线路的技能学习与训练，并提升输电线路带电作业安全意识与技能，解决工学矛盾。
（七）变电站五防系统完善
该系统为原有“五防”仿真培训系统升级项目，原有仿真培训系统由开关柜、模拟盘、教员机、学员机等构成。其中开关柜为模拟开关柜，柜内未安装小车开关、地刀、保护等实际电气设备。在教学过程中，采用的本仿真开关柜，未能达到良好的仿真培训效果。因此，本项目为升级项目，在仿真开关柜内加装小车开关、地刀、保护等实际电气设备，使其达到完全仿真的效果，以满足教学的需求。
三、平台建设预期效益
（一）为重点学科提供科研平台
项目实施完成后，学科专业实验室将成为与省级一流应用型学科相当的教学与技术应用服务的创新实验平台，学科的试验条件得到明显改善，为在继续提升应用技术研究的特色和优势的同时，为加强开发和服务提供了保障。
（二）为学生实践能力和创新创业能力培养提供教学平台
项目实施完成后，本学科的教学条件将得到明显地提高，满足本学科及相关学科的专业学位研究生的相关课程教学、学生实践能力和创新能力培养的需要。同时，可通过多种方式实现资源共享，为省内外其它高校及科研单位提供实验教学、科研条件和工程检测支持。
（三）有利于应用技术教师团队建设和学生创新精神和实践能力的培养
经过多年建设，我院电气工程学科已经拥有一支高素质的应用型技术师资队伍，浓厚的工程应用氛围，项目建成后，将拥有较为完善的设备条件，进一步整合与凝练技术研究方向，引进和培养学科带头人，培养中青年骨干，强化和突出现有应用技术研究方向的优势和特色，将电气工程学科建设成省一流应用型学科；教师的应用技术研究活动将进一步带动学生的科技创新活动的开展，为学生创新精神和实践能力的培养提供良好的硬件基础。
（四）有利于科研平台的开放与资源共享
通过电气工程虚拟仿真综合实验平台建设，能够实现设备的开放和资源共享，吸引高水平人才从事相关项目的技术研究与开发。同时，我们有义务也有能力利用电气工程虚拟仿真综合实验平台为辽宁省地方经济建设服务。
四、增强办学实力，提高办学水平
通过专业实践平台建设，可以建设和培养一支高水平的应用型师资队伍，配置学科建设所需的先进的教学科研设备，开展高水平的应用技术科研活动和对外交流活动，加速教师知识体系的更新，提高人才培养质量，扩大我院电气工程学科的影响力和社会认知度。
总之，该综合实验平台建设后，可以满足培养更多该领域合格人才的需要，同时也将为我校更好地服务辽宁省电气工程行业打下良好的基础，会带来良好的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]武卫平，孔玉娟.变电站数字物理混合仿真培训系统[J].东北电力技术，2010，2：37-39.
[2]张明杰.创新型“运维一体化”风电企业的研究和分析[J].风能，2013，12：58-63.
关键词：电气工程；虚拟仿真；实验平台；实训
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2016）16-0052-02
Abstract： According to the service object of synthesized experiment platform for virtual simulation of electrical engineering and professional training objectives， this paper gives construction schemes of comprehensive experimental platform for the electrical engineering virtual simulation， builds an integrated virtual simulation experiment platform， including power generation， transmission， transformation， distribution and power supply， meeting the needs of professional transformation and applied talents training.
Keywords： electrical engineering； virtual simulation； experimental platform； training
电气工程虚拟仿真实验平台承担着电气工程领域的硕士留学生、硕士研究生、本科生以及专升本等各层次的实践教学工作。近年来实验中心与国家电网许继集团有限公司、北京科东电力控制系统有限责任公司、锦州拓新电力电子有限责任公司联合共建了“变电站仿真虚拟”、“高电压设备仿真实验”、“电力系统分析及调度实验”、“配电系统及安全防护模拟实验”、“微电网控制实验”等5个虚拟仿真实验平台。实验条件基本完善，但还存在一些问题：
1. 电气工程及其自动化专业知识涉及发电、输配电及用电整个电力系统，现有的实验平台没有形成一个完整的实验系统，即电力系统的监视、控制、调节及保护等环节没有有机地结合在一起。
2. 配电系统及安全防护模拟实验中的五防功能培训装置，缺少断路器本体、接地刀闸、具体的联锁互锁机构，在实验教学过程中，未能达到良好的仿真实训效果。
3. 在调度员以及配电网运行监控方面仿真实训功能不全，有待进一步加强配电、用电环节仿真实训。
综上所述，提出以下建设方案，进一步完善电气工程虚拟仿真综合实验平台，提高其服务质量。
一、电气工程虚拟仿真综合实验平台建设目标
1. 通过电气工程虚拟仿真综合实验平台的建设，提高电气工程学科的理论与应用研究水平，将电气工程及其自动化专业建设成省级一流应用型专业，使电气工程虚拟仿真综合实验平台成为国家级实验教学示范中心。
2. 将电气工程虚拟仿真综合实验平台建设成与省重点专业相当的教学与应用技术创新试验平台，提升本科生、专业学位研究生、教师的应用技术研究水平。
3. 通过电气工程虚拟仿真综合实验平台的建设，使电气工程及其自动化专业成为应用型示范专业。
二、电气工程虚拟仿真综合实验平台建设内容
（一）建设IPS互联电力系统实验平台
该系统为IEEE六节点网状分布的电力系统，基本配置为一个无穷大系统、四个发电厂、五个输电线路柜、七个变电站及负载等组件组成，在此基础上可像电力现场一样合理增加发电厂、输电线路、变电站等扩容增大整个实验系统，各单个的组件（变电站等）可以作为一套独立的实验平台使用。同时采用新一代软、硬件技术开发的大型电力系统及能量管理系统（EMS），适用于电力、电气类各专业相关课程的教学实验，也可作为学生毕业设计和教师科研的软硬件开发平台。
（二）电力系统二次设备实训平台
系统采用实际变电站一次设备和二次设备，结合数字仿真和实时测试、暂态仿真技术、数字信号处理技术、通信技术及计算机技术等[1]，对继电保护、自动化及远动系统、变电检修等专业技术人员进行运行操作、调试维护、检修试验等内容的实训。
（三）电力调度员岗位技能实训平台
该系统采用先进的计算机技术、多媒体技术、WEB技术进行电网调度工种基础理论培训、技能基础培训、工作技能培训、规范化作业流程培训、工作技能模拟练习互动培训、在线考核培训等内容。全面提高培训人员技能水平，也可对电网调度人员（包括管理人员）进行岗位培训和职业技能鉴定。
（四）配电设备实训平台
系统采用多媒体、计算机仿真技术，利用二维/三维动画技术，结合一、二次设备、通讯系统原理结构图对其结构、工作原理、技术理论、运行与维护进行各种知识的全面讲解[2]，内容丰富、直观、生动、实用，能满足调控运行人员、自动化和通讯运维人员、现场运检人员以及技术管理人员的培训、学习需要。
（五）变电设备检修仿真实训平台
系统以断路器、隔离开关等待检修设备作为检修仿真对象，对设备的内、外部构造按照1：1的比例三维建模，形成高精度的变电一次设备。在此基础上，深入检修专业，对仿真设备进行检修操作仿真模拟，全方位讲解设备的检修过程及检修工艺。
（六）输电线路带电作业三维仿真实训平台 系統以输电线路带电作业培训仿真应用需求为背景，通过采用先进计算机技术，开发一批与实训基地相结合的“互动化、高仿真、沉浸式”的输电线路带电作业培训仿真，提供便捷、多元、开放、智能、协同高效，并可跨越时间与空间的三维仿真虚拟培训空间，使学习者可以在逼真的虚拟仿真环境中完成输电线路的技能学习与训练，并提升输电线路带电作业安全意识与技能，解决工学矛盾。
（七）变电站五防系统完善
该系统为原有“五防”仿真培训系统升级项目，原有仿真培训系统由开关柜、模拟盘、教员机、学员机等构成。其中开关柜为模拟开关柜，柜内未安装小车开关、地刀、保护等实际电气设备。在教学过程中，采用的本仿真开关柜，未能达到良好的仿真培训效果。因此，本项目为升级项目，在仿真开关柜内加装小车开关、地刀、保护等实际电气设备，使其达到完全仿真的效果，以满足教学的需求。
三、平台建设预期效益
（一）为重点学科提供科研平台
项目实施完成后，学科专业实验室将成为与省级一流应用型学科相当的教学与技术应用服务的创新实验平台，学科的试验条件得到明显改善，为在继续提升应用技术研究的特色和优势的同时，为加强开发和服务提供了保障。
（二）为学生实践能力和创新创业能力培养提供教学平台
项目实施完成后，本学科的教学条件将得到明显地提高，满足本学科及相关学科的专业学位研究生的相关课程教学、学生实践能力和创新能力培养的需要。同时，可通过多种方式实现资源共享，为省内外其它高校及科研单位提供实验教学、科研条件和工程检测支持。
（三）有利于应用技术教师团队建设和学生创新精神和实践能力的培养
经过多年建设，我院电气工程学科已经拥有一支高素质的应用型技术师资队伍，浓厚的工程应用氛围，项目建成后，将拥有较为完善的设备条件，进一步整合与凝练技术研究方向，引进和培养学科带头人，培养中青年骨干，强化和突出现有应用技术研究方向的优势和特色，将电气工程学科建设成省一流应用型学科；教师的应用技术研究活动将进一步带动学生的科技创新活动的开展，为学生创新精神和实践能力的培养提供良好的硬件基础。
（四）有利于科研平台的开放与资源共享
通过电气工程虚拟仿真综合实验平台建设，能够实现设备的开放和资源共享，吸引高水平人才从事相关项目的技术研究与开发。同时，我们有义务也有能力利用电气工程虚拟仿真综合实验平台为辽宁省地方经济建设服务。
四、增强办学实力，提高办学水平
通过专业实践平台建设，可以建设和培养一支高水平的应用型师资队伍，配置学科建设所需的先进的教学科研设备，开展高水平的应用技术科研活动和对外交流活动，加速教师知识体系的更新，提高人才培养质量，扩大我院电气工程学科的影响力和社会认知度。
总之，该综合实验平台建设后，可以满足培养更多该领域合格人才的需要，同时也将为我校更好地服务辽宁省电气工程行业打下良好的基础，会带来良好的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]武卫平，孔玉娟.变电站数字物理混合仿真培训系统[J].东北电力技术，2010，2：37-39.
[2]张明杰.创新型“运维一体化”风电企业的研究和分析[J].风能，2013，12：58-63.