摘 要

風(fēng)電仿真軟件是模擬生產(chǎn)一線現(xiàn)場，構(gòu)建學(xué)習(xí)情境。學(xué)生采用角色扮演等形式，在學(xué)習(xí)的過程中，依據(jù)理論知識，通過仿真軟件開展新思維、新方法、新應(yīng)用等創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)，教師做學(xué)習(xí)指導(dǎo)的引導(dǎo)者，學(xué)習(xí)過程的陪同者，學(xué)習(xí)結(jié)果評定的組織者。學(xué)生可以通過仿真軟件與職業(yè)實踐面對面，訓(xùn)練職業(yè)能力，培養(yǎng)職業(yè)素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】仿真軟件；學(xué)習(xí)情境；職業(yè)能力

1 前言

風(fēng)力發(fā)電專業(yè)是一個新發(fā)展起來的專業(yè)。通過本專業(yè)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生系統(tǒng)的掌握定槳距風(fēng)力發(fā)電機組、變槳距風(fēng)力發(fā)電機組、變速風(fēng)力發(fā)電機組的基本控制要求與控制策略。理解風(fēng)力發(fā)電機組軟并網(wǎng)技術(shù)的基本原理。理解各種風(fēng)力發(fā)電機組，特別是變槳距風(fēng)力發(fā)電機組和變速風(fēng)力發(fā)電機組實現(xiàn)最佳功率控制的控制思想。了解風(fēng)力發(fā)電機組智能控制的基本思想。同時可以培養(yǎng)企事業(yè)單位必須的基本技能人才，以滿足企業(yè)要把崗位技能融入課程體系的人才培養(yǎng)要求，通過本專業(yè)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有企業(yè)所需求的實用型基本技能人才，拓寬學(xué)生視野及知識面，滿足用人單位需求，從而全面促進(jìn)學(xué)生的就業(yè)工作。

2 風(fēng)電仿真軟件的功能

風(fēng)輪機系統(tǒng)仿真模型提供風(fēng)速、風(fēng)向、軸功率、轉(zhuǎn)速、變槳距角度、齒輪箱油位、油溫、液壓箱油位油溫、制動剎車片溫度等輸入輸出變量。模型中需要考慮風(fēng)能特性的參數(shù)主要有風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)密度。風(fēng)的密度主要取決于風(fēng)機所處的地理位置，氣候變化也會產(chǎn)生一定影響，對于特定風(fēng)機而言，風(fēng)密度可以直接取自測量數(shù)據(jù)。

發(fā)電機系統(tǒng)仿真模型提供輸入機械功率、輸出有功功率、無功功率、勵磁控制、機端電壓電流向量及頻率、整流側(cè)電壓電流向量及頻率、逆變側(cè)電壓電流向量及頻率等輸入輸出變量。

外部電網(wǎng)的等值系統(tǒng)仿真模型提供并網(wǎng)點電壓電流向量及頻率、有功無功功率及電網(wǎng)其他參數(shù)等。

（1）風(fēng)電場仿真模型應(yīng)能實現(xiàn)各種運行方式下風(fēng)電場的運行情況，提供全面的逼

真的仿真數(shù)據(jù)，包括：

a各種正常工況和故障工況，如正常的功率調(diào)節(jié)、對稱電氣故障、不對稱電氣故障、機械故障等。能實現(xiàn)風(fēng)電場有功功率控制、無功功率和電壓控制（包括有載調(diào)壓、投切無功電源、調(diào)整風(fēng)力機組無功輸出等方式），滿足系統(tǒng)對風(fēng)電場輸出有功、無功功率的容量和控制方面的要求，如調(diào)節(jié)速度和精度等應(yīng)滿足電力系統(tǒng)運行要求。

b能夠?qū)闻_風(fēng)力發(fā)電機組的調(diào)向、制動、功率控制等功能進(jìn)行仿真、反應(yīng)各種工況中發(fā)電機組元件的溫升、壓力等信息。

c 機組的自動開停機、手動開停機、遠(yuǎn)控、近控，自動或手動方式的并網(wǎng)、解列等。

（2）保護(hù)系統(tǒng)的仿真模型包括機械部分故障的仿真模型和電氣部分故障的仿真模型，采用定值模型對電氣部分的故障進(jìn)行保護(hù)的仿真，以準(zhǔn)確反應(yīng)各種故障后保護(hù)的動作過程和結(jié)果。

（3）風(fēng)力發(fā)電機組模型部分必須包含以下子系統(tǒng)：

a.包含金屬溫度、振動、受力變形等參數(shù)計算的設(shè)備本體模型；

b.偏航控制等輔助控制系統(tǒng)模型；

c.風(fēng)力機機械能計算應(yīng)考慮尾流效應(yīng)；

d.各種輔助系統(tǒng)模型，如潤滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等；

e.變壓器及廠用電系統(tǒng)模型

（4）監(jiān)控系統(tǒng)

采用基于人機界面的動態(tài)人機界面技術(shù)、動態(tài)圖符技術(shù)、動態(tài)菜單技術(shù)等，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電廠一次設(shè)備三維交互式虛擬場景系統(tǒng)，實現(xiàn)風(fēng)電場設(shè)備的三維重現(xiàn)。

風(fēng)電場仿真監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括：正常操作、設(shè)備巡視、事故和異常的模擬、培訓(xùn)指導(dǎo)和輔助培訓(xùn)等功能。例如：正常的有功、無功功率的調(diào)節(jié)、開停機、倒閘操作等功能；緊急控制；低壓穿越；有功恢復(fù)；及動態(tài)無功的支撐等工況的仿真等。主要有如下仿真：

（1）人機界面模擬功能

風(fēng)電系統(tǒng)的監(jiān)控仿真向?qū)Р捎昧酥虚g件技術(shù)和程序自動化技術(shù)，可以快速創(chuàng)建與實際監(jiān)控系統(tǒng)人機界面功能、外觀以及操作過程等完全一致的仿真界面，為學(xué)員提供一個具有很強真實性的虛擬監(jiān)控環(huán)境，對培訓(xùn)學(xué)員系統(tǒng)監(jiān)視和操作處理的能力具有極佳的效果。

（2）窗口管理功能

用戶畫面在人機系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下可以顯示在指定或用戶選擇的窗口中，系統(tǒng)支持多屏幕多窗口顯示。仿真界面管理著多個子窗口，窗口系統(tǒng)可以響應(yīng)用戶輸入的鼠標(biāo)事件和鍵盤事件。

（3）畫面管理功能

能夠顯示系統(tǒng)中的全部畫面，包括主接線圖、負(fù)荷、電壓、電流、有功、無功、COSФ、棒圖、軟壓板、集中光字牌、信號、趨勢曲線、報表畫面等。

在綜合自動化仿真系統(tǒng)中，用戶對畫面的調(diào)用受到兩方面的限制：1）用戶只能夠列出和調(diào)用與被監(jiān)控有關(guān)的畫面，其它畫面用戶不可見，這極大地提高了用戶操作的速度。2）用戶調(diào)用畫面還受到權(quán)限的限制，用戶不能調(diào)用和察看沒有權(quán)限訪問的畫面，防止學(xué)員干擾仿真系統(tǒng)的運行或考試作弊。

（4）報警管理功能

為被監(jiān)控風(fēng)機產(chǎn)生相關(guān)告警信息和事件順序記錄SOE，通過告警窗、語音告警、故障推畫面等告警提示手段，通知學(xué)員監(jiān)控系統(tǒng)或監(jiān)控對象已經(jīng)出現(xiàn)了異常，需要立即處理；為了方便學(xué)員對報警的處理，報警信息按其嚴(yán)重程度可以分為多級，通過不同的顏色來區(qū)別；另外，還提供報警存儲、顯示、復(fù)歸、查詢等操作工具，防止事故處理出現(xiàn)遺漏。

（5）操作過程仿真

提供與實際監(jiān)控界面一致的操作工具和手段，模擬各種操作，包括遙控、遙調(diào)、封鎖、投/切軟壓板、復(fù)歸信號、置/刪標(biāo)志牌等，操作過程與真實系統(tǒng)上的操作完全一致。

（6）系統(tǒng)主控條仿真功能

顯示系統(tǒng)時間、安全天數(shù)、工作站編號、用戶名稱、主備機、系統(tǒng)頻率等。提供調(diào)用主畫面、數(shù)據(jù)庫界面、數(shù)據(jù)庫檢索等工具的快捷方式。

（7）運行記錄及統(tǒng)計

變電運行人員的日常工作包括定時手抄或自動打印運行表單、利用計算機或人工填寫各種記錄、日志、生成各種統(tǒng)計報表等，仿真系統(tǒng)對一些重要的數(shù)據(jù)和事件進(jìn)行了記錄和統(tǒng)計。

3 結(jié)論

現(xiàn)代化標(biāo)志之一是自動化程度提高，實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備智能化，代替人力，部分代替人腦，技術(shù)工人內(nèi)涵有了較大變化，在生產(chǎn)過程中更多地管理生產(chǎn)的一部分或整個，要求有更多的綜合處理能力，這就要求學(xué)生在畢業(yè)時就要掌握風(fēng)電機組的整體運行過程，用仿真軟件可以使學(xué)生在學(xué)校就能達(dá)到和現(xiàn)場一樣的工作環(huán)境，達(dá)到理實一體化的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

韓俊峰，男，現(xiàn)為內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市人。碩士研究生學(xué)歷?，F(xiàn)為包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。主要研究方向為風(fēng)力發(fā)電。

作者單位

包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市 014030