Виртуальные лабораторные работы Испытания и режимы электрооборудования электростанций и подстанций

Учебный полигон НИУ «МЭИ»
Применение учебно-исследовательских полигонов является эффективным решением как для подготовки студентов, так и для повышения квалификации инженеров или оперативного персонала.
В рамках инновационной программы национального проекта «Образование», на кафедре «Электрические станции» НИУ «МЭИ» был создан учебно-исследовательский полигон с современным электротехническим оборудованием
Полигон состоит из КРУ-10 кВ, ячейки КРУЭ-220 кВ, АСУ ЭТО на базе интеллектуальных электронных устройств.

Ячейка КРУ 10 кВ

Ячейка КРУЭ 220 кВ

Шкафы управления и защит лаборатории АСУ ЭТО

Ограничения при использовании учебных полигонов
При всех очевидных достоинствах обучения с использованием современного силового электрооборудования имеется ряд недостатков:
невозможность проведения экспериментов, связанных с изучением процессов в аварийных режимах;
дороговизна оборудования;
опасность проведения опытов на действующем оборудовании.

Информационные технологии
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
ОБРАЗОВАНИЕ
виртуальные лабораторные работы
тренажеры

Преимущества виртуальных лабораторий
возможность использования в дистанционных технологиях обучения;
доступность;
легкость актуализации;
возможность моделирования аварийных ситуаций.

Процесс разработки виртуальных лабораторных работ
Определение тем лабораторных работ и выбор среды математического моделирования;
Разработка и верификация математических моделей электрооборудования, образующего виртуальную лабораторию в программном комплексе;
Разработка алгоритма выполнения лабораторных работ, в соответствии с действующими нормативно-техническими документами и разработка методических указаний для выполнения лабораторных работ.

Темы лабораторных работ
тепловые режимы работы трансформаторов;
испытания асинхронных электродвигателей;
моделирование полупроводниковых преобразователей;
моделирование ШИМ инверторов;
скалярное регулирование асинхронного электродвигателя;
управление двигателем постоянного тока;
режимы синхронного турбогенератора.

Выбор среды моделирования
Среда моделирования, применяемая для разработки и проведения виртуальных лабораторных работ должна обладать следующими возможностями и отвечать требованиям:
графическое моделирование;
наличие библиотеки электротехнических элементов;
открытость;
возможность разработки графического интерфейса для систем управления и регулирования;
возможность реализации алгоритмов управления;
импортозамещение.

С учетом изложенных требований была выбрана среда динамического моделирования технических систем SimInTech.
Simulation in Technic

Веб-страница «Единого реестра российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных»

Фрагменты главного окна SimInTech
с различными библиотеками элементов

Модели разработанные в SimInTech
расчет температуры наиболее нагретой точки и удельного расхода ресурса трансформатора;
асинхронный электродвигатель с учетом вытеснения тока в обмотке ротора;
системы скалярного управления асинхронным электродвигателем;
полупроводниковые преобразователи с системами управления;
синхронный генератор с системой возбуждения и автоматикой.

Блок-схема и окно свойств модели расчета
теплового режима трансформатора
Примеры лабораторных работ

График температуры н.н.т., верхних слоев масла трансформатора и температуры окружающей среды
Примеры лабораторных работ

График расхода ресурса трансформатора
Примеры лабораторных работ

Модель упрощенной схемы с трехфазным мостовым выпрямителем
Примеры лабораторных работ

Пример результатов гармонического анализа входного тока выпрямителя
Примеры лабораторных работ

Заключение
В ходе лабораторных работ студенты учатся:
параметризовать модели электроустановок;
собирать электрические схемы опытов, состоящих из источников питания, различных измерительных приборов и, непосредственно, моделей изучаемого оборудования;
рассчитывать и анализировать электрические характеристики и режимы работы электроустановок;
обрабатывать полученные экспериментальные данные.