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NY-WD01 分布式发电与智能微电网虚拟仿真实验系统

南京弈星软件有限公司

文经理13327719965

一、整体要求:

1. 系统要采用两种微电网形式设计,分别为:孤岛微电网(海岛类型)、并网微电网(工业园区类型)。采用360度三维虚拟现实技术开发,以风力发电和光伏发电基站为对象,实现分布式发电与智能微电网的虚拟仿真。

2. 系统具备规划设计模块,可在任意形式的微电网界面中配置风机、光伏、柴发、储能的数量,系统可根据用户配置的数量自动验证能量与功率的缺损情况,同时还可以根据用户配置的数量计算投资成本。

3. 可查看海岛、工业园区年度负荷情况及微电网规划设计方法。

4. 系统具备教学资源模块,可在系统中随意查看教学资源,支持图片、视频、动画、PDF文档等多种格式;通过管理模块对资源和资源分类进行添加、删除、修改。

5. 系统具备理论考核功能,支持500人同时考核。

6. 软件可在局域网下部署使用,采用B/S架构,可windows/windows server系列系统下运行,系统支持在互联网模式下使用。

7. 软件服务器端安装在教师机电脑或服务器电脑,学生机通过局域网客户端登录使用。学生或教师以帐号形式登录软件,且具备帐户及个人信息设置功能。

8. 模型搭建采用仿真人机交互技术进行开发,贴图分辨率采用4096*4096,软件采用GPU实时渲染技术,全屏模式,软件运行时的平均FPS可达到80以上。

9. 底层支撑环境要求:系统以实时数学模型作为底层支撑,包括仿真时钟管理功能、实时数据库功能、仿真模型调度功能、工况管理功能、多机协同仿真功能,并且提供和二维、三维图形软件以及其它第三方软件进行数据交互的接口,为上层应用软件提供协同运行支持。仿真系统的底层数学模型遵循质量、能量守恒定律进行数学建模。系统通过统一的数据库,实现后台计算数据和三维显示数据的同步更新,学生可以通过三维的就地操作和远程操作来模拟现场故障的处理等。

10. 模拟精度要求:仿真机数学模型应严格遵循能量守恒定律、质量守恒定律以及动量守恒定律。主要系统和被仿真设备按质量、能量和动量转换定律严格推导。电气物理特性由公式或查表方式计算,其精确度应能满足仿真全工况过程的稳态精度要求。采用分布参数建立数学模型。

11. 界面要求:要求界面为全中文操作,便于学生学习。

二、详细要求:

2.1风力发电系统模块

1.在风力发电系统动态特性实验中,学生通过调节风速,观测风速变化时风机转速的变化与不同风速下风机转速-功率曲线,后总结并分析风速对风机运行状态的影响,并将所得到的结论录入系统。教师可在管理模块中查看学生录入并保存的结论数据,结论数据可自动生成到实验报告中。

2.可以对风力发电系统的组成部件进行拆分和组合,查看风力发电机组的各部分组成和启动、停机、急停、变桨、偏航、解缆、运行原理;可通过多个不同视角进行体验。

3.鼠标经过各个设备时能对应展现相应零部件,便于用户了解和认知。

4.可以对风力发电系统相关实验进行验证和设计。

2.2光伏发电系统模块

1.在光伏发电系统动态特性实验中,学生分别观测光照强度与温度两个环境因素对光伏动态特性的影响。选择温度或者光照强度进行变化,观测光伏电流-电压与功率-电压曲线,后总结与分析光照强度、温度对光伏运行状态的影响,并将所得到的结论录入系统。教师可在管理模块中查看学生录入并保存的结论数据,结论数据可自动生成到实验报告中。

2.可以对光伏发电系统的组成部件进行拆分和组合,查看光伏发电机组的各部分组成和启动、停机、运行原理等;可通过多个不同视角进行体验。系统需包含光伏电池板的生产工艺。

3.鼠标经过各个设备时能对应展现相应零部件,便于用户了解和认知。

4.可以对光伏发电系统相关实验进行验证和设计

2.3柴油发电系统模块

1.在柴油发电系统动态特性实验中,学生可以分别对柴油发电系统相关实验进行验证和设计,并将所得到的结论录入系统。教师可在管理模块中查看学生录入并保存的结论数据,结论数据可自动生成到实验报告中。

2.可以对柴油发电系统的组成部件进行拆分和组合,查看柴油发电机组的各部分组成和启动、停机、运行原理等;可通过多个不同视角进行体验。可以对柴油机、发电机外壳进行半透明、隐藏、显示等操作,可查看柴油机的曲轴、连杆、活塞结构工作原理动画,通过飞轮、联轴器将动能传递给发电机。

3.鼠标经过各个设备时能对应展现相应零部件,便于用户了解和认知。模块具备零部件列表功能,可隐藏/显示任意零部件进行360度查看。

2.4智能微电网模块

1.在储能系统充放电特性实验中,需要完成“恒定光伏”与“恒定负荷”两种条件下储能系统充放电特性实验。总结与分析负荷、光伏功率变化对储能运行状态的影响,并将所得到的结论录入系统。教师可在管理模块中查看学生录入并保存的结论数据,结论数据可自动生成到实验报告中。

2.电网初始运行模式需要设置初始状态,系统将随机给出微电网运行状态,包括风机有功功率、光伏有功功率、储能SOC值以及负荷有功功率,学生根据系统初始状态选择运行模式,由系统判断运行模式是否选择正确,如果正确则继续,否则重新选择运行模式,直到系统提示运行模式选择正确。具备时间系统机制,可通过自由拖动滑块UI设置当前微电网在指定时间下运行,通过0-24小时功率曲线查看当前时间下柴发机组、光伏机组、风电机组、储能系统的并网状态、运行状态与功率曲线变化,用户可将所得到的结论录入系统。教师可在管理模块中查看学生录入并保存的结论数据,结论数据可自动生成到实验报告中。

3.储能逆变器控制方法需根据微电网当前运行状态,选择正确的控制方法。点击运行,系统将给出系统电压、系统频率、光伏输出电流与有功功率、风机输出电流与有功功率、储能输出电流与有功功率、柴发输出电流与有功功率波形图,观测系统运行波形。用户可将所得到的结论录入系统。教师可在管理模块中查看学生录入并保存的结论数据,结论数据可自动生成到实验报告中。

4.微电网运行模式切换:运行后,将给出系统运行状态变化提示,学生根据系统状态变化情况,判断柴发并网开关状态,并重新选择储能逆变器控制方。通过对比系统运行模式切换前后波形图,总结与分析微电网模式切换原则与方法,梳理微电网模式切换步骤,并将所得到的结论录入系统。教师可在管理模块中查看学生录入并保存的结论数据,结论数据可自动生成到实验报告中。

5.在漫游场景,可以在某些地点对应显示运行管理制度、文明生产、安全规范等工程技术资料。系统具备工业园区(并网)、海岛(孤岛)两种虚拟漫游环境,在任意环境下均可通过滑块UI改变当前场景时间(0~24小时)模拟一天当中光照、风速的变化,体验不同时间下的运行效果;漫游场景具有随机天气特性,随机刮风、下雨、下雪,便于学生体验不同天气事件状态下的效果。系统在虚拟漫游过程中,进入柴发室可点击(安全须知、安全操作要点、运行安全管理);进入控制室可点击(控制室安全操作规程、控制室管理制度、控制室清洁卫生管理制度、操作人员岗位职责、安全纪律管理、交接班管理、卫生管理);进入储能室可点击(储能室出入制度、储能室安全管理制度);进入逆变器室可点击(巡视检查制度、运行操作流程、故障及事故处理流程),每个制度或规程点击后需弹出新的窗口独立显示。

2.5系统管理模块

1.具备用户管理功能,包含教师、学生、班级的添加、修改和删除,以及学生帐号的批量生成功能。系统具备学生帐号导入功能,可将带有学生帐号的Excel文件批量导入到系统中。

2.具备实训管理功能,包含实训模式和考核模式切换;设置考核任务时间;设置考核任务重答模式及允许错误步数;可设置各模块中的任意任务是否能让学生操作。可对成绩进行排名,可将实训成绩导出为Excel文件,支持清空成绩操作。

3.具备教学资源管理功能,包含教学资源及分类的添加、修改、删除功能。系统至少提供99个教学资源,资源类型涵盖:常用工器具使用方法、高处作业器具使用方法、电气作业器具使用方法、焊接作业器具使用方法、有毒有害环境作业器具使用方法、粉尘环境作业器具使用方法、基本绝缘安全工器具使用方法、辅助绝缘安全工器具使用方法、一般防护安全工器具使用方法、风电场相关规程等

4.具备理论考核管理功能,包含习题、题库分类的添加、修改、删除以及Excel题库导入功能。同时还具备习题中包含图片功能、习题解析功能、习题搜索功能、题库筛选功能,系统支持的题型有单选题、多选题和判断题。系统需自带500道以上习题,习题类型涵盖风力发电、光伏发电、柴油发电、智能微电网等相关专业。

5.具备考试设置功能,包含考试添加、删除。系统可以设置考试时间、考试名称、题库来源、考试模式、考试状态,还可以根据课堂剩余时间自由设置出题规则。考试模块具备断线续答功能,无论是电脑死机、重启、断电或程序意外退出,学生均可继续上一次的答题进度继续作答。

6.具备成绩查询功能,包含成绩排名及将成绩导出Excel文件功能。

2.6自动评分模块

系统会根据学生的操作进行自动评分,评分界面可以看到各个模块的得分情况。具备将分数上传到的功能。登录教师账号可以查看每个学生的得分情况。同时还可以自动生成实验报告。另外,教师帐号登录后可查看每个学生在孤岛微电网、并网微电网实验中的各项成绩,同时还可以查看每个学生在孤岛微电网、并网微电网实验中实验报告,并可以对实验报告进行在线查看、批阅和删除。学生登录可下载自己生成的实验报告和老师批阅后的实验报告。

三、软件截图

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