电气试验仿真实训系统的简析

电气试验仿真实训系统的简析

刘振山1王庆军1孔明1吴义纯2

（1国网安徽省电力公司电力科学研究院安徽省合肥市230022；

2国网安徽省电力公司培训中心安徽省合肥市230022）

摘要：电气试验仿真实训是提高试验和检修人员的实操技能水平的有效手段，本文简述了该仿真系统的组成，介绍了该系统利用强大的计算机功能对现场实训进行模拟，可以对实训状态、过程与结果进行有效的分析，且具备特有的安全性，有效的提高了学员的试验操作技能。

关键词：电气试验；仿真；实训

引言

电气试验专业是安徽电科院培训分部的核心专业，重点研究变电类设备的高压试验工作，需要有较强的理论基础和整套的实训设备，以满足电气高压试验人员的技能培训需求。为了配合该专业的实训操作，分部建设初期逐步开展各类一次设备的现场实训环节，来熟悉和掌握电气设备绝缘试验的方法，满足培训课程的建设和学员对现场操作的需求。

电气试验实训需要专业技术人员在现场进行实际操作，很多试验项目电压较高，而且实际被试品体积庞大，价格昂贵，存在不便因素及安全隐患。利用仿真技术实现学员对电气试验模拟接线、仪器操作、过程监护、结果记录及分析判断，相对真实地再现高压试验的测试过程与测试结果，仿真培训系统的研制可以使得参培学员在安全电压的环境下全方位的模拟高压试验的过程，且可以对被试品进行加设特定故障，来进行故障查找及判断的教学内容，快速、直观的提高参培学员的技术技能水平。

1电气试验仿真培训系统的组成

电气试验仿真培训系统主要内容是建立一套完整的仿真体系，尽可能按照典型高压试验作业任务的配置要求建立，但必须充分考虑培训与现场生产运行的区别以突显其培训的目的，并保证培训的效果。仿真培训系统基本按照真实的电力运行设备和真实测试仪器为仿真原型，仿真系统由被试设备、测试仪器、系统软件、无线网络通讯、智能连接判别系统、在线考试系统、考试自动评判系统构成统一的整体，实现学员对电气试验模拟接线、仪器操作、过程监护、结果记录及分析判断的综合技能培训。

（图1电气试验仿真系统框图）

1.1.仿真电气试验被试设备

仿真被试设备按照实际设备功能进行改造，相对真实设备来说，重量轻，对场地没有特殊要求，均设置移动底架，在必要时可将被试设备移到不同位置，以便方便试验。仿真被试设备内部结构不同于真实设备，仿真被试品内部放入阻容元件，来检测试验时的电阻、电容值，通过改变被试设备的阻值来代表不同电压等级，对部分被试设备还配有声光装置，以模拟被试品电晕、放电情况。

图3仿真油浸式电力变压器图4仿真电流互感器

1.2仿真电气试验仪器

仿真电气试验仪器完全模拟真实仪器检测功能，采用集成电路实现高电压、强电流的等效仿真，通过仪器的安全电压回路来模拟高压试验的状态。仿真试验仪器在使用过程中完全模拟真实环境效果，仿真仪器从外形到功能，从操作方式到仪器的响应与分析，和高压试验仪器相一致，所有的试验接线与实际接线相同。

仿真试验仪器与被试设备接线完成后，通过传感器实现接线状态的判别，同时上传至教学集控系统，并以显示原理图连线或点亮连线对应指示灯来说明试验接线状态，培训师能够在集控台上观察试验接线状态。学员在试验接线过程中，如若出现接线错误，仪器将不能进行操作，同时会给出接线故障提示。仿真试验仪器的硬件主体采用高配置工业级计算机及高清触摸显示屏，更高效的处理速度、方便的操作方式有效改善学员操作体验。

2高压电气试验仿真培训系统的功能特点

2.1电气试验仿真实训系统功能

电气试验仿真实训系统各设备之间采用无线通讯方式，形成一个整体的局域网络，实现平台与仪器之间实时通讯，满足实训室内全覆盖。电气试验仿真实训系统能够模拟完成的试验包括绝缘电阻测试、直流电阻测试、工频交流耐压、变频串联谐振交流耐压、变压器的三相接线组别、测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数、变压器短路阻抗测试等模拟仿真试验。为完成这些试验，仿真系统设计时的基本功能包括设备设置参数、数据通信、试验过程保护和数据管理。

在实际电气试验过程中，接线方式的是否正确是一项重要过程，为了很好的突出接线状态的准确性，该仿真系统设计了自动接线状态检测功能。学员在试验接线过程中，培训师指导平台显示界面上实时显示当前仿真仪器与被试设备的接线状态，如在仿真仪器保护接地端未接地或未接测试线的情况下进入试验，系统判断接线错误并自动提示。

各仿真仪器的显示界面可实时反馈至培训师指导平台，培训师可实时监控学员操作情况。试验数据库内预存多组正常数据及典型故障数据，培训师可任意选择向学员发送某一组数据，这样，培训师可要求学员根据测出的结果做出分析并判断试品状态，以培训学员对试验结果的综合分析及逻辑思维能力。而在现场真实测试仪器和真实被试品的电气试验培训，因其被试品状态为特定状态（正常或存在某一种故障），即在相同的测试条件下，其测试结果基本相同。这就使得测试结果无重复性分析价值，只是锻炼了学员对仪器的操作和试验接线，无法体现对学员测试结果分析判断能力。

图6电气试验接线图

2.2仿真培训系统特点

电气试验仿真实训系统为了还原现场实际试验，具备了模拟现场设备的真实性、与被试品参数的一致性和自身特有的安全性等特点。

试验仿真为了达到仿真效果的真实性，仿真仪器采用与实际试验仪器基本相同的外观设计。其操作过程与显示内容也与实际的试验仪器基本相同。仿真仪器的数据库所收集的数据来自实际测试结果以及由多方面的测量结果归纳整理出来的经验数据，使仿真仪器的显示内容更有权威性和指导意义。

未了达到与试验过程的一致性，培训师集控系统能对各试验仪器进行实时状态查询。所有试验仪器均能与教学集控终端进行联接，教学终端能够实时显示试验仪器的界面，方便教师了解学员对试验仪器的操作状态及试验进度。教学集控系统还具备数据结果的自定义功能，即培训师可根据自已即时的想法添加数据下发给部分试验仪器，使本次测量值显示为培训师自定义的数据。这样，同一台试品可定义为不同状态（正常或故障状态，同时可定义不同的故障类型数据），学员根据试验结果可进行综合分析，最终判断出设备状态，由此可对学员的综合分析判断能力进行培训。

3结语

电气试验仿真实训系统参考高压电气试验规范的要求，利用强大的计算机功能对现实中的实际电气试验操作进行模拟，可以对仿真设备的性能和运行状态、过程与结果进行有效的分析，且具备特有的安全性，以代替传统实训的现场试验方法，真实地再现了高压试验的过程与结果，从而使学员在实训室中就能熟悉和了解试验过程与仪器的使用，更加有效的对学员在安全意识和安全习惯、实操动手能力、逻辑分析判断能力进行了培训和锻炼。

参考文献：

[1]朱金花.高压电气试验仿真培训系统[J].江苏电机工程，2005，第24卷第1期

[2]伍家洁、苏渊.高压电气试验仿真系统开发研究[J].重庆电力高等专科学校，2014，第19卷第3期

[3]李萍、刘国忠.高压电气试验仿真系统设计[J].仪器仪表学报，2016，第27卷第6期增刊

作者简介：

刘振山（1983-），男，工程师，从事电力技术技能教学培训管理工作。

王庆军（1973-），男，正高级工程师，从事电力人才培训管理工作。

孔明（1974-），男，高级工程师，从事变电检修培训管理工作。

吴义纯（1973-），男，博士，研究方向是电力仿真培训系统开发，分布式发电技术。