多樣化電氣主接線(xiàn)模擬板的設計與應用
瀏覽量：1548 發(fā)布時(shí)間：2024年3月1日
1、現狀
當前，在國內，用于教學(xué)的電氣主接線(xiàn)模擬板主要包括標準馬賽克模擬板、發(fā)光條模擬板和防誤操作模擬板等幾種類(lèi)型。這些顯示板多數由馬賽克拼板、雙色LED燈和防誤報警系統組成，導致它們體積龐大且成本昂貴。此外，這些實(shí)驗教學(xué)設備的屏幕結構都是固定的整體式，只能用來(lái)針對某一特定的電氣主接線(xiàn)類(lèi)型進(jìn)行操作教學(xué)，這一局限性使得許多教育機構不愿投資。然而，學(xué)生至少需要掌握單母線(xiàn)、雙母線(xiàn)、橋接和環(huán)網(wǎng)等四種主接線(xiàn)方式。傳統的單一主接線(xiàn)模擬板已經(jīng)不能滿(mǎn)足現代電力行業(yè)對專(zhuān)業(yè)人才的需求。再加上，不同變電站或企業(yè)的電氣主接線(xiàn)設計及運維都有所不同，單一式的模擬板無(wú)法有效地對接工作崗位，也不能完全滿(mǎn)足教學(xué)的要求。因此，開(kāi)發(fā)一種多樣化、可變換的電氣主接線(xiàn)模擬板實(shí)驗創(chuàng )新平臺，不僅是為了適應電氣專(zhuān)業(yè)應用型人才培養的目標，更是一個(gè)迫切的需求。
2、設計方案
設計的多樣式電氣主接線(xiàn)模擬板創(chuàng )新實(shí)驗平臺基于可互換的模塊化構件，每個(gè)模塊代表電氣主接線(xiàn)中的一個(gè)特定元件，例如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)和負載等。例如，圖 1 至 圖 4 展示了單母線(xiàn)非分段式、單母線(xiàn)分段式、內橋連接式和外橋連接式主接線(xiàn)的模塊化組合成果。
在這個(gè)設計中，獨立的模塊可以被拼接起來(lái)，以形成各種不同的電氣主接線(xiàn)布局。以單母線(xiàn)系統為例進(jìn)行說(shuō)明，參見(jiàn)圖 5。
圖 5 展示了單母線(xiàn)非分段和分段式的組合電氣元件模塊及其名稱(chēng)。在這里，1號是具有磁性的基礎板；2號至8號是可以插入的模塊，這些模塊本身具有磁性，能夠吸附在基礎板1上，并且模塊上的導線(xiàn)能夠顯示通電或斷電狀態(tài)。具體來(lái)說(shuō)，2號和4號是隔離開(kāi)關(guān)模塊，它們在實(shí)際中起隔離作用，并且模塊上可以顯示這些開(kāi)關(guān)的閉合或斷開(kāi)狀態(tài)；3號是斷路器模塊，它在實(shí)際中負責短路和過(guò)載保護，模塊上也能顯示其閉合或斷開(kāi)狀態(tài)；5號是母線(xiàn)模塊；6號是帶有四個(gè)連接方向的母線(xiàn)模塊；7號是電纜端子模塊，代表電力用戶(hù)；8號是帶有三個(gè)連接方向的母線(xiàn)模塊。
類(lèi)似地，橋接和環(huán)網(wǎng)主接線(xiàn)的組裝過(guò)程與圖 5 描述的方法相似，都是通過(guò)使用代表不同電氣元件的模塊，以積木式的方式，組合出所需的電氣主接線(xiàn)布局。學(xué)生在組裝不同類(lèi)型的電氣主接線(xiàn)時(shí)，不僅能識別各種電氣設備元件，還能夠理解這些元件的功能和特性。
3、使用方法
在教學(xué)活動(dòng)中，基板1作為一塊空白板，其表面不附帶預裝的模塊。學(xué)生們在實(shí)際操作訓練環(huán)節，根據具體的實(shí)訓要求，在此基板上自由組裝各種電氣主接線(xiàn)配置，包括單母線(xiàn)、雙母線(xiàn)、橋接和環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)等。在動(dòng)手操作之前，教師需先行講解電氣主接線(xiàn)相關(guān)的理論知識，如其定義、類(lèi)型和特性等，同時(shí)在介紹這些概念的初始階段，要詳細解說(shuō)一次電氣設備，作為構建和設計電氣主接線(xiàn)時(shí)所需配備知識的基礎。
有了這些理論基礎之后，學(xué)生有能力去自由組裝任意一種電氣主接線(xiàn)配置，這個(gè)過(guò)程不僅加深了對理論知識的理解，也增強了實(shí)際操作能力。組裝完成特定的電氣主接線(xiàn)后，學(xué)生可以進(jìn)行倒閘操作訓練。由于每個(gè)電氣元件模塊與基板都配備了磁性，它們能夠牢固地相互吸附，從而避免了模塊的意外脫落。
具體到圖5，部件2至4是電氣開(kāi)關(guān)模塊，其正面分別呈現隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，而背面設有可以與其他模塊相連的端點(diǎn)，賦予了它們導電的能力。5至8號模塊的正面是導線(xiàn)，背面的導線(xiàn)端點(diǎn)也可以與其他模塊的端點(diǎn)相連，形成電路。
當學(xué)生完成指定的電氣主接線(xiàn)組裝并按照操作步驟閉合相應的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器時(shí)，電路模塊的端點(diǎn)將通電，形成閉合回路，導線(xiàn)上的線(xiàn)條將發(fā)光，表示電流正流經(jīng)其中，這驗證了所組裝的電氣主接線(xiàn)是正確的。
這種多樣式電氣主接線(xiàn)模擬板實(shí)驗平臺不僅能輔助完成相關(guān)理論課程的教學(xué)，也能幫助教師和學(xué)生更好地進(jìn)行課程設計、畢業(yè)設計等項目。實(shí)驗平臺將理論知識與實(shí)際操作緊密結合，幫助學(xué)生達到從理論到實(shí)踐再回到理論的教學(xué)循環(huán)目標。
設計多樣化電氣主接線(xiàn)模擬拼裝平臺的方法依托于電氣主接線(xiàn)的理論基礎和實(shí)驗/實(shí)操知識。該平臺采用帶磁性的基板和模塊，實(shí)現了模塊的可拼裝性，并開(kāi)發(fā)了一系列可以模擬電氣主接線(xiàn)的組件模塊。通過(guò)這一創(chuàng )新實(shí)驗平臺的應用，學(xué)生不僅能夠直觀(guān)地理解理論知識，還能親自動(dòng)手設計和組裝出滿(mǎn)足特定要求的主接線(xiàn)配置。此外，學(xué)生也會(huì )在實(shí)際操作中學(xué)習到控制各個(gè)電氣組件的正確順序，這樣的教學(xué)模式有助于培養學(xué)生的應用能力和創(chuàng )新精神，滿(mǎn)足了應用型創(chuàng )新人才的培養需求。
