基于半實物仿真的電力系統(tǒng)微機保護實驗平臺
發(fā)布時間：2021-08-17 07:03
依據成果導向教育理念和新工科內涵的要求,結合新工程教育模式,構建一種面向產業(yè)場景的半實物微機保護實驗平臺。使用Matlab/Simulink搭建電網一次系統(tǒng)模型并運行在實時仿真器中;利用Matlab/Simulink搭建保護邏輯控制算法模型,通過代碼生成技術快速生成控制算法C代碼并移植到嵌入式開發(fā)平臺;基于HIL理念,嵌入式開發(fā)平臺和實時仿真器通過反饋信號和控制信號交換構成閉環(huán)系統(tǒng),開展微機保護實驗。該實驗平臺涵蓋了非實時離線仿真、實時仿真和半實物仿真3個階段,有利于培養(yǎng)學生建立分析復雜問題的邏輯鏈,幫助學生加深對微機保護理論的理解,增強自主學習和創(chuàng)新的意識,提升實踐操作和解決問題的能力。
【文章來源】：實驗室研究與探索. 2020,39(08)北大核心
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
實驗平臺與電力專業(yè)的契合
基于半實物仿真的微機保護實驗平臺由實時仿真器、嵌入式開發(fā)平臺、上位機、顯示屏、示波器等硬件組成，實物連接圖如圖2所示。上位機用于搭建電網1次系統(tǒng)和保護邏輯控制算法模型，仿真器可以實時運行電網1次系統(tǒng)模型，嵌入式開發(fā)平臺能夠承載保護邏輯控制算法，顯示屏可以實時顯示決定系統(tǒng)穩(wěn)定的所有動態(tài)信息。嵌入式開發(fā)平臺、上位機和實時仿真器之間通過以太網進行通信，實時仿真器通過高清多媒體接口(high definition multimedia inferface,HDMI)線向顯示屏傳輸實時信息。2.2 軟硬件設計
在上位機PC中，Matlab因具有強大的計算能力和速度、模塊化集合工具箱、圖形仿真界面等特點，被廣泛應用于電力仿真實驗中。利用Simulink中的電源、負載、斷路器、故障等簡化功能模塊搭建模擬電網運行狀態(tài)的電網1次系統(tǒng)模型，該主電路模型經過編譯運行后，轉化、下載到實時仿真器中。另外，采用Simulink中的邏輯模塊搭建相應的保護邏輯控制算法模型，經過仿真運行后驗證控制邏輯算法的合理性，利用Matlab/Simulink中的Simulink Coder工具箱或針對嵌入式系統(tǒng)的Embedded Coder工具箱，將控制算法模型轉換成C/C++語言模型，即通常所說的C代碼[12]，把轉換生成或者學生編寫的保護邏輯控制代碼移植到嵌入式開發(fā)平臺，與測試對象實時互動，以達到對電網1次系統(tǒng)進行保護控制的目的，實現動態(tài)系統(tǒng)的硬件調試過程，并得到實時的仿真測試結果。代碼生成技術不需要繁瑣的編程過程，側重于保護控制算法的研究，加快理論驗證和算法改進過程;學生也可以利用C/C++語言開發(fā)軟件編寫微機保護的控制算法代碼來鍛煉學生的編程能力，減少保護邏輯控制算法2次編程、驗證的時間，提高控制算法改進和應用的效率�；诠こ虘迷O計的電氣信息實時仿真器內置多核處理器、智能I/O接口、高速通訊單元、智能功率變換模塊等，可以實現快速控制原型、功率級快速控制原型、HIL、功率HIL 4項基本功能[13]。該實時仿真器能夠與Matlab/Simulink實現無縫對接，在Matlab/Simulink中搭建的模型經編譯后，即可下載到實時仿真器中。模型在實時仿真器中運行的電壓、電流值、斷路器狀態(tài)等信息可以傳輸給顯示屏和嵌入式開發(fā)平臺進行實時監(jiān)控。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種Simulink模塊封裝的自動代碼生成技術研究[J]. 萬彪. 機床與液壓. 2019(10)
[2]基于校企深度合作的學生工程實踐教育模式研究[J]. 黃海燕,續(xù)智丹,楊福源,袁泉,邊明遠. 實驗技術與管理. 2019(04)
[3]教學過程與生產過程對接的實踐教學體系構建與實現[J]. 孫文志,黃瑋,李寧,王斅. 實驗室研究與探索. 2019(03)
[4]電力電子與電力傳動DSP-HIL教學實驗平臺設計[J]. 畢大強,郭瑞光,陳洪濤. 實驗技術與管理. 2019(01)
[5]測控與電子信息類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺建設與實踐[J]. 李敏,郭永彩,劉嘉敏,劉俊,杜基赫,應苑松. 實驗室研究與探索. 2018(08)
[6]面向工程教育專業(yè)認證的電力系統(tǒng)綜合實驗教學改革[J]. 梅林,孫玲玲,張楠. 實驗室研究與探索. 2018(07)
[7]基于通用實時仿真平臺的電流保護仿真研究[J]. 黃紹書,郝正航,余敏,陳卓. 貴州大學學報(自然科學版). 2018(03)
[8]基于OBE模式的電力系統(tǒng)綜合實驗教學改革[J]. 梅林,楊麗君,孫玲玲,張楠. 實驗技術與管理. 2018(01)
[9]基于實時仿真器的電機控制平臺的開發(fā)[J]. 李留生,楊旭,郝正航,陳卓,閆桂杭. 貴州大學學報(自然科學版). 2017(06)
[10]圖形可編程繼電保護實驗平臺的設計[J]. 程剛,焦尚彬,李生民,孫旭霞,劉涵. 實驗室研究與探索. 2017(11)
本文編號：3347306
【文章來源】：實驗室研究與探索. 2020,39(08)北大核心
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
實驗平臺與電力專業(yè)的契合
基于半實物仿真的微機保護實驗平臺由實時仿真器、嵌入式開發(fā)平臺、上位機、顯示屏、示波器等硬件組成，實物連接圖如圖2所示。上位機用于搭建電網1次系統(tǒng)和保護邏輯控制算法模型，仿真器可以實時運行電網1次系統(tǒng)模型，嵌入式開發(fā)平臺能夠承載保護邏輯控制算法，顯示屏可以實時顯示決定系統(tǒng)穩(wěn)定的所有動態(tài)信息。嵌入式開發(fā)平臺、上位機和實時仿真器之間通過以太網進行通信，實時仿真器通過高清多媒體接口(high definition multimedia inferface,HDMI)線向顯示屏傳輸實時信息。2.2 軟硬件設計
在上位機PC中，Matlab因具有強大的計算能力和速度、模塊化集合工具箱、圖形仿真界面等特點，被廣泛應用于電力仿真實驗中。利用Simulink中的電源、負載、斷路器、故障等簡化功能模塊搭建模擬電網運行狀態(tài)的電網1次系統(tǒng)模型，該主電路模型經過編譯運行后，轉化、下載到實時仿真器中。另外，采用Simulink中的邏輯模塊搭建相應的保護邏輯控制算法模型，經過仿真運行后驗證控制邏輯算法的合理性，利用Matlab/Simulink中的Simulink Coder工具箱或針對嵌入式系統(tǒng)的Embedded Coder工具箱，將控制算法模型轉換成C/C++語言模型，即通常所說的C代碼[12]，把轉換生成或者學生編寫的保護邏輯控制代碼移植到嵌入式開發(fā)平臺，與測試對象實時互動，以達到對電網1次系統(tǒng)進行保護控制的目的，實現動態(tài)系統(tǒng)的硬件調試過程，并得到實時的仿真測試結果。代碼生成技術不需要繁瑣的編程過程，側重于保護控制算法的研究，加快理論驗證和算法改進過程;學生也可以利用C/C++語言開發(fā)軟件編寫微機保護的控制算法代碼來鍛煉學生的編程能力，減少保護邏輯控制算法2次編程、驗證的時間，提高控制算法改進和應用的效率�；诠こ虘迷O計的電氣信息實時仿真器內置多核處理器、智能I/O接口、高速通訊單元、智能功率變換模塊等，可以實現快速控制原型、功率級快速控制原型、HIL、功率HIL 4項基本功能[13]。該實時仿真器能夠與Matlab/Simulink實現無縫對接，在Matlab/Simulink中搭建的模型經編譯后，即可下載到實時仿真器中。模型在實時仿真器中運行的電壓、電流值、斷路器狀態(tài)等信息可以傳輸給顯示屏和嵌入式開發(fā)平臺進行實時監(jiān)控。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種Simulink模塊封裝的自動代碼生成技術研究[J]. 萬彪. 機床與液壓. 2019(10)
[2]基于校企深度合作的學生工程實踐教育模式研究[J]. 黃海燕,續(xù)智丹,楊福源,袁泉,邊明遠. 實驗技術與管理. 2019(04)
[3]教學過程與生產過程對接的實踐教學體系構建與實現[J]. 孫文志,黃瑋,李寧,王斅. 實驗室研究與探索. 2019(03)
[4]電力電子與電力傳動DSP-HIL教學實驗平臺設計[J]. 畢大強,郭瑞光,陳洪濤. 實驗技術與管理. 2019(01)
[5]測控與電子信息類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺建設與實踐[J]. 李敏,郭永彩,劉嘉敏,劉俊,杜基赫,應苑松. 實驗室研究與探索. 2018(08)
[6]面向工程教育專業(yè)認證的電力系統(tǒng)綜合實驗教學改革[J]. 梅林,孫玲玲,張楠. 實驗室研究與探索. 2018(07)
[7]基于通用實時仿真平臺的電流保護仿真研究[J]. 黃紹書,郝正航,余敏,陳卓. 貴州大學學報(自然科學版). 2018(03)
[8]基于OBE模式的電力系統(tǒng)綜合實驗教學改革[J]. 梅林,楊麗君,孫玲玲,張楠. 實驗技術與管理. 2018(01)
[9]基于實時仿真器的電機控制平臺的開發(fā)[J]. 李留生,楊旭,郝正航,陳卓,閆桂杭. 貴州大學學報(自然科學版). 2017(06)
[10]圖形可編程繼電保護實驗平臺的設計[J]. 程剛,焦尚彬,李生民,孫旭霞,劉涵. 實驗室研究與探索. 2017(11)
本文編號：3347306
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