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多向融合探究式课堂教学改革以电力系统自动化(2)
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摘要:(三)频率和有功功率调节知识模块 设计的探究式课题名称为:“异常情况下电力系统频率一体化调控装置”。课题任务主要包括: 基于嵌入式实验模块
(三)频率和有功功率调节知识模块
设计的探究式课题名称为:“异常情况下电力系统频率一体化调控装置”。课题任务主要包括:
基于嵌入式实验模块(单片机、DSP、ARM),或者PLC控制器,设计开发电力系统一体化频率自动控制装置,要求可实现:1.电力系统频率实时检测;2.电力系统冷备用发电机组自启动;3.冷备用发电机组自启动后的自动准同期并列;4.系统低频自动减载。
(四)变电站综合自动化知识模块
设计的探究式课题名称为:“变电站VQC策略研究及软件开发”。课题任务主要包括:
1.查阅文献,综述目前系统常用的VQC产品;2.分析对比,深入研究一种先进的VQC策略;3.基于可视化软件开发平台,设计开发变电站VQC程序,要求实现内核算法,以及可参数模拟调节、综合控制过程展示的界面(软件方向);4.基于嵌入式实验模块,设计开发VQC装置,要求可模拟VQC实施逻辑和过程(硬件方向)。
(五)电力调度自动化系统知识模块
设计的探究式课题名称为:“电力系统负荷预测算法研究及软件开发”。课题任务主要包括:
1.查阅文献,综述目前系统常用的负荷预测算法;2.深入研究两种较先进的负荷预测算法原理;3.基于常用编程语言(MALTAB、C、C++、Python等),编程开发上述两种负荷预测算法的实现程序;4.基于同一组历史数据,对比分析两种算法的负荷预测效果。
(六)开放性课题模块
考虑到部分学生已经在课外深度参与了专业教师们的科研项目课题组,对于该类与本课程知识内容密切相关,学生自身又比较熟悉的课题,允许学生开放性自主选题,进行交流汇报,以扩大课堂知识维度和深度,进一步开拓学生视野。开放性课题例如:
1.配电网电压暂降源智能诊断与自动定位;2.含太阳能发电配电系统电能质量仿真;3.电力系统状态估计算法研究及编程实现;4.GIS技术在配电管理系统中的应用;5.变电站备用电源自投装置设计开发;6.基于Lyapunov的电力系统在线调度优化。
三、多向融合探究式教改案例
(一)案例一:准同期并列模拟装置设计与开发
发电机自动并列知识模块中设置的“准同期并列模拟装置设计与开发”探索性课题,其核心任务为:基于可视化软件开发平台或者嵌入式控制器,设计开发一种全自动化准同期并列装置原型。准同期并列控制要求在发电机合闸前通过调整待并机组的电压和转速,使并列断路器两端的电压幅值、频率、相角基本一致,根据“恒定越前时间原理”,自动选择合适时机发出合闸命令,目的是使机组投入电力系统后能被迅速、小扰动地进入同步状态。基于该课题,学生可更深刻理解发电机准同期并列的原理和机理,并进行基于软件方案、硬件方案的实践探索。
图1 准同期并列模拟装置的硬件、软件设计方案
图2 电压暂降扰动信号小波变换特征值分析
案例实施中,一组学生采用了硬件设计方案:运用TM4C1294型号单片机实验平台,编写的内核程序可以很好实现并列的逻辑控制,编写的界面程序可以利用平台点式电阻屏彩色显示器直观地模拟出准同期并列过程,如图1(a)所示。另一组学生采用了软件设计方案:依据并列控制流程,基于VC++平台设计开发出程序界面,如图1(b)所示,通过两根不同颜色指针的长度和转速变化来模拟系统电压和发电机两端的电压差、频率差以及相角差,快键菜单项可以用以并列条件模拟调整,界面文本和指针可以模拟并列控制过程。
(二)案例二:配电网电压暂降源智能诊断与自动定位
开放性课题模块中,以由于参加学院“优才导师”项目,跟随导师深度参与了题为“智能配电网电能质量扰动源智能诊断”实际科研项目的一组学生为例,其主要任务为:搭建四种电压暂降源引起的电压暂降SIMULINK仿真模型,实现了基于小波分析算法的电压暂降时间定位。
案例实施中,学生首先学习搭建了含分布式发电(DG)智能配电网的Simulink仿真模型,并在学习了解电网电压暂降发生机理前提下,模拟仿真各种不同原因造成的暂降事件,并采集记录三相电压、电流暂降实时数据。进一步学习小波变化法原理,并利用MATLAB编程实现暂降电压、电流信号的多时间窗口扰动信号特征值提取,如图2所示。基于此,可以非常清晰地自动判断监测出目标电网发生电压暂降扰动的起止时间点()。
文章来源:《电力系统自动化》 网址: http://www.dlxtzdhzz.cn/qikandaodu/2021/0709/1031.html