CN108922346A - 一种换流变压器原理及结构仿真系统 - Google Patents

一种换流变压器原理及结构仿真系统 Download PDF

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Abstract

一种换流变压器原理及结构仿真系统，由软件平台和硬件设备组成，所述软件平台指的是换流变压器虚拟原理及结构三维仿真软件，硬件设备指的是换流变压器的硬件缩微模型；软件平台进行虚拟展示，硬件设备进行实物展示，二者相互配合，形成完整的仿真系统，换流变压器原理及结构仿真系统从虚拟和实物两个方面对换流变压器原理及结构进行仿真模拟，虚实结合，将换流变压器的内部结构、组部件作用、直流输电系统的运行原理和换流变压器的工作原理进行仿真展示，并将相关的视频、音频、图片、文字等相关文件有机的融合在系统内，为不同专业的从业人员提供全方位的设备展示和培训；极大的提升了培训人员的学习效率；由于所用的实物模型是缩微模型，与真实设备相比，极大的降低了培训费用。

Description

一种换流变压器原理及结构仿真系统
技术领域
本发明涉及一种仿真系统，具体说是一种换流变压器原理及结构仿真系统。
背景技术
换流变压器是超高压直流输电工程中至关重要的关键设备，是交、直流输电系统中的换流、逆变两端接口的核心设备。它的投入和安全运行是工程取得发电效益的关键和重要保证。换流变压器的关键作用，要求其具有高可靠性和高技术性能。
由于有交、直流电场、磁场的共同作用，所以换流变压器的结构特殊、复杂，关键技术高难，对制造环境和加工质量要求严格。一方面，开展换流变压器设计制造关键技术的研究、攻克和制造条件改造工作，不断提高试验手段，将有利于换流变压器的设计制造技术的提升；另一方面，换流变压器的生产试验过程基本上属于手工完成，不可能实现设备制造的自动化，即制造过程需要大量的投入人力进行生产流水线上，然而不同工位上的设备生产人员操作能力因人而异，知识掌握水平参差不齐，仅凭经验无法掌握设备的关键生产制造技术，更无法从整体上把握设备的运行、原理和结构；此外，目前，换流变压器运行维护人员并未能从根本上了解换流变压器，只是按照运维规程进行操作，这在正常运行情况下还可应付，但一旦发生意外故障，就难以解决了。因此，开发一个换流变压器原理及结构仿真系统，为生产和运维人员提供深入学习掌握该设备原理结构的平台，就显得十分必要了。
目前，理解换流变压器的原理结构主要依靠相关的培训资料和技术文件，并未能从根本上解决相关从业人员的技术问题，随着工程应用进度的加快，这些资料和文件的缺陷日益暴露出来，如资料文件大多是文字性的描述和原理性的图片，阅读理解费时费力；图片资料描述片面，相关人员难于全局理解，整体掌握，无法给使用者以真实的体验等。更加之实物设备价格昂贵，一般情况下，缺乏实物作对比参考，效果极差。
发明内容
本发明是为了解决传统的理解换流变压器的原理结构主要依靠相关的培训资料和技术文件，但资料文件大多是文字性的描述和原理性的图片，阅读理解费时费力；图片资料描述片面，相关人员难于全局理解，整体掌握，无法给使用者以真实的体验等，更加之实物设备价格昂贵，一般情况下，缺乏实物作对比参考，效果极差的问题。
本发明采用的技术方案是：一种换流变压器原理及结构仿真系统，由软件平台和硬件设备组成，其特征在于：所述软件平台指的是换流变压器虚拟原理及结构三维仿真软件，硬件设备指的是换流变压器的硬件缩微模型；软件平台进行虚拟展示，硬件设备进行实物展示，二者相互配合，形成完整的仿真系统；
软件平台由原理介绍模块和结构介绍模块组成；原理介绍模块对高压直流输电系统的运行原理及换流变压器的工作原理进行三维仿真模拟和讲解,结构介绍模块对换流变压器各组部件的结构及作用进行三维仿真模拟和讲解；原理介绍模块由高压直流输电系统运行原理模块和换流变压器工作原理模块组成；
硬件设备由换流变压器套管模型、换流变压器储油柜模型、换流变压器冷却器模型、换流变压器油箱模型、换流变压器线圈模型、换流变压器铁心模型、换流变压器引线模型、换流变压器绝缘件模型和换流变压器组附件模型组成；
软件平台输入模块接收用户输入后，将相应的交互命令传至仿真引擎，仿真引擎接收到了命令以后，对命令信息进行处理，从仿真数据库中调出需要调用的仿真数据资源文件，并调用与仿真数据相关的后台视频文件、后台音频文件、后台图片文件和后台技术文件，并对所有数据进行处理，通过计算、渲染，传输到前端，由输出模块进行显示输出，完成软件的交互输入显示输出功能。
进一步的，所述原理介绍模块由高压直流输电系统运行原理模块和换流变压器工作原理模块组成。
进一步的，所述的硬件缩微模型的尺寸与真实设备的尺寸比例为：，其内外构造与真实设备保持一致。
进一步的，所述硬件缩微模型由铁心缩微模型、储油柜缩微模型、套管缩微模型、线圈缩微模型、油箱缩微模型、组附件缩微模型、冷却器缩微模型组成。
进一步的，所述油箱缩微模型采用透明材质制作，以露出设备的内部结构部分，便于用户理解变压器油箱内的器身结构。
进一步的，所述的铁心缩微模型的部分铁心被解刨，以露出铁心截面，便于用户理解铁心的叠装原理和内部结构，铁心表面装有用于演示铁心磁场电子灯。
进一步的，所述线圈缩微模型的部分线圈被解剖，以露出线圈的内部材质部分，便于用户理解线圈的绝缘和结构。
本发明的有益效果和特点是：1.换流变压器原理及结构仿真系统从虚拟和实物两个方面对换流变压器原理及结构进行仿真模拟，虚实结合，将换流变压器的内部结构、组部件作用、直流输电系统的运行原理和换流变压器的工作原理进行仿真展示，并将相关的视频、音频、图片、文字等相关文件有机的融合在系统内，为不同专业的从业人员提供全方位的设备展示和培训；2.极大的提升了培训人员的学习效率；由于所用的实物模型是缩微模型，与真实设备相比，极大的降低了培训费用。
附图说明
图1：本发明换流变压器原理及结构仿真系统结构示意图；
图2：本发明换流变压器原理及结构仿真系统软件平台功能架构示意图；
图3：本发明换流变压器缩微模型设备结构改造示意图；
图4：本发明换流变压器铁心缩微模型内部解剖示意图；
图5：本发明换流变压器铁心缩微模型表面电子灯安装示意图；
图6：本发明换流变压器线圈缩微模型内部解剖示意图。
附图标记说明：附图1标记说明：101-换流变压器原理及结构仿真系统，102-软件平台，103-硬件设备，104-原理介绍模块，105-结构介绍模块，106-高压直流输电系统运行原理模块，107-换流变压器工作原理模块，108-换流变压器套管模型，109-换流变压器储油柜模型，110-换流变压器冷却器模型，111-换流变压器油箱模型，112-换流变压器线圈模型，113-换流变压器铁心模型，114-换流变压器引线模型，115-换流变压器绝缘件模型，116-换流变压器组附件模型。
附图标记说明：附图2标记说明：201-输入模块，202-仿真引擎，203-输出模块，204-仿真数据库，205-后台视频文件，206-后台音频文件，207-后台图片文件，208-后台技术文件。
附图标记说明：附图3标记说明：301-铁心缩微模型，302-储油柜缩微模型，303-套管缩微模型，304-线圈缩微模型、305-油箱缩微模型、306-组附件缩微模型、307-冷却器缩微模型。
附图标记说明：附图4标记说明：400-换流变压器铁心缩微模型，401-铁心缩微模型解剖截面。
附图标记说明：附图5标记说明：500-换流变压器铁心缩微模型，501-铁心缩微模型表面电子灯示意图。
附图标记说明：附图6标记说明：600-换流变压器线圈缩微模型，601-换流变压器低压线圈缩微模型解剖截面，602-换流变压器中压线圈缩微模型解剖截面，603-换流变压器高压线圈缩微模型解剖截面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明：
本发明通过虚拟仿真换流变压器的三维结构，开发了一套换流变压器的虚拟原理结构的软件平台，并根据换流变压器的真实设备，研制了一个换流变压器的缩微模型，从而形成了一套完整的换流变压器原理及结构仿真系统。
本发明交互方式简单，容易上手，软件部分的操作只需通过鼠标点击即可，缩微实物模型自带插头，插电即可。学习过程中，所有培训功能可重复调用，不同业务人员可根据实际情况针对性的学习和查询。
本发明换流变压器原理及结构仿真系统的系统结构如图1所示。换流变压器原理及结构仿真系统101由软件平台102和硬件设备103构成；软件平台102由原理介绍模块104和结构介绍模块105组成，硬件设备103由换流变压器套管模型108、换流变压器储油柜模型109、换流变压器冷却器模型110、换流变压器油箱模型111、换流变压器线圈模型112、换流变压器铁心模型113、换流变压器引线模型114、换流变压器绝缘件模型115和换流变压器组附件模型116构成；本发明换流变压器原理及结构仿真系统软件平台功能架构示意如图2所示。软件平台输入模块201接收用户输入后，将相应的交互命令传至仿真引擎202，仿真引擎接收到了命令以后，对命令信息进行处理，从仿真数据库204中调出需要调用的仿真数据资源文件，并调用与仿真数据相关的后台视频文件205、后台音频文件206、后台图片文件207和后台技术文件208，并对所有数据进行处理，通过计算、渲染，传输到前端，由输出模块203进行显示输出，完成软件的交互输入显示输出功能。
所述结构介绍模块针对换流变压器的组部件结构进行三维仿真模拟时，用户可以对设备的所有仿真部件进行隐藏、显示、平移和旋转操作，且当前被操作模型处于高亮状态，会显示当前组部件的相关资料信息，包含图纸、视频、音频讲解，照片、文字说明以及历史故障案例文件。
本发明换流变压器缩微模型设备结构改造示意如图3所示。换流变压器缩微模型300由铁心缩微模型301、储油柜缩微模型302、套管缩微模型303、线圈缩微模型304、油箱缩微模型305、组附件缩微模型306、冷却器缩微模型307组成；其中，305油箱缩微模型采用透明材质制作，通过解剖铁心缩微模型301，能观察到铁心截面，详见图4，此外，铁心表面装有电子灯，详见图5；通过解剖线圈缩微模型304，能观察到线圈内部，具体效果详见图6。
本发明换流变压器铁心缩微模型内部解剖示意图如图4所示。通过解剖铁心柱，露出铁心截面401，能够让现场操作人员深入理解铁心的叠装原理和内部结构。
本发明换流变压器铁心缩微模型表面电子灯安装示意图如图5所示。通过铁心柱在铁心柱表面安装电子灯501，演示铁心内磁场线，能够让现场操作人员深入理解铁心内磁场线的走向。
本发明换流变压器线圈缩微模型内部解剖示意图如图6所示。通过解剖线圈，露出换流变压器低压线圈缩微模型解剖截面601，中压线圈缩微模型解剖截面602和高压线圈缩微模型解剖截面603，能够让现场操作人员深入理解线圈的内部结构。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种换流变压器原理及结构仿真系统，由软件平台(102)和硬件设备(103)组成，其特征在于：所述软件平台(102)指的是换流变压器虚拟原理及结构三维仿真软件，硬件设备(103)指的是换流变压器的硬件缩微模型；软件平台进行虚拟展示，硬件设备进行实物展示，二者相互配合，形成完整的仿真系统；
软件平台(102)由原理介绍模块(104)和结构介绍模块(105)组成；原理介绍模块对高压直流输电系统的运行原理及换流变压器的工作原理进行三维仿真模拟和讲解,结构介绍模块对换流变压器各组部件的结构及作用进行三维仿真模拟和讲解；原理介绍模块(104)由高压直流输电系统运行原理模块(106)和换流变压器工作原理模块(107)组成；
硬件设备(103)由换流变压器套管模型(108)、换流变压器储油柜模型(109)、换流变压器冷却器模型(110)、换流变压器油箱模型(111)、换流变压器线圈模型(112)、换流变压器铁心模型(113)、换流变压器引线模型(114)、换流变压器绝缘件模型(115)和换流变压器组附件模型(116)组成；
软件平台输入模块(201)接收用户输入后，将相应的交互命令传至仿真引擎(202)，仿真引擎接收到了命令以后，对命令信息进行处理，从仿真数据库(204)中调出需要调用的仿真数据资源文件，并调用与仿真数据相关的后台视频文件(205)、后台音频文件(206)、后台图片文件(207)和后台技术文件(208)，并对所有数据进行处理，通过计算、渲染，传输到前端，由输出模块(203)进行显示输出，完成软件的交互输入显示输出功能。
2.根据权利要求1所述的换流变压器原理及结构仿真系统，其特征在于：所述原理介绍模块(104)由高压直流输电系统运行原理模块(106)和换流变压器工作原理模块(107)组成。
3.根据权利要求1所述的换流变压器原理及结构仿真系统，其特征在于：所述的硬件缩微模型的尺寸与真实设备的尺寸比例为1：10，其内外构造与真实设备保持一致。
4.根据权利要求1所述的换流变压器原理及结构仿真系统，其特征在于：所述硬件缩微模型由铁心缩微模型(301)、储油柜缩微模型(302)、套管缩微模型(303)、线圈缩微模型(304)、油箱缩微模型(305)、组附件缩微模型(306)、冷却器缩微模型(307)组成。
5.根据权利要求4所述的换流变压器原理及结构仿真系统，其特征在于：所述油箱缩微模型(305)采用透明材质制作，以露出设备的内部结构部分，便于用户理解变压器油箱内的器身结构。
6.根据权利要求4所述的换流变压器原理及结构仿真系统，其特征在于：所述的铁心缩微模型(301)的部分铁心被解刨，以露出铁心截面(401)，便于用户理解铁心的叠装原理和内部结构，铁心表面装有用于演示铁心磁场电子灯(501)。
7.根据权利要求4所述的换流变压器原理及结构仿真系统，其特征在于：所述线圈缩微模型(304)的部分线圈被解剖，以露出线圈的内部材质部分，便于用户理解线圈的绝缘和结构。
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Application publication date: 20181130