摘要：本文先分析了高压电气试验仿真系统的意义，然后介绍了高压电气试验仿真系统的硬件和软件设计，最后分析了高压电气试验仿真系统的特点。
关键词：高压电气试验；仿真系统；意义；设计；特点
1 高压电气试验仿真系统的意义
国民经济和社会发展的主要能源支柱就是电力。想要保证高压电气设备安全、经济和稳定的运行，就需要对电力设备进行正确的交接性试验、预防性试验及其它修复改进过程的试验。这就要求电力试验技术人员不仅要熟悉试验规程，还要采用科学的试验方法和手段，同时具有正确的分析和判断能力。一般高压电气试验需要电力技术人员在现场进行操作，危险性是较高的，且被测试的高压电气设备体积庞大，又价格昂贵，所以无法对技术人员进行多个试验项目的系统性的培训。因此，研制高压电气试验仿真系统，就可以使高压电气试验技术人员在低压工作环境下，逼真地模拟高压试验的全过程，且可以开展即使在实际高压电气试验情况下都无法实现的某些特殊故障排查与检修，从而提高培训人员的技术水平。把计算机当作仿真平台，用低压电子技术对高压电气试验设备、测试仪器和试验过程进行完整地再现，这将会大大节约试验经费，而且能够创造出较好的经济效益和社会效益。
2 高压电气试验仿真系统设计
具体操作中必须按照国家最新的标准和IEC有关规定，对高压电气试验仿真系统进行设计。可以通过高压电气试验设备、测试仪器内部产生的低压电气信号来模拟高压试验测试的全过程和最终结果。高压电气试验仿真的过程中，可以通过上位机实时观察和准确记录操作全过程，并且还可以在试验开始之前预先修改好试验参数和条件，也可以制造各种异常，从而有效地提高实际操作技能和综合分析能力以及判断能力。高压电气试验仿真系统可以对大多数的高压电气试验项目进行完整的仿真，比如变压器、断路器、互感器、避雷器等设备的试验都可以仿真出来。高压电气试验仿真系统主要由硬件和软件两部分组成。
2.1 硬件部分
高压电气试验仿真系统的硬件部分主要由上位机系统，仿真高压测试仪器和仿真高压被试设备这三个部分组成。上位机系统主要由一台计算机、多媒体设备、打印机、无线通讯模块构成。运用计算机进行高压电气试验仿真的话就可以提供一个人机界面状况良好的高压试验平台。多媒体设备主要包括音响和投影仪等，音响可以用来模拟演示试验中所有的相关声响，投影仪用来展示培训的课件。
2.2 软件部分
高压电气试验仿真系统的软件部分包括指导员台仿真软件、多媒体软件、仿真高压测试器和仿真高压被试设备中的单片机程序软件。指导员台中的高压电气试验仿真软件几乎包括所有试验项目模型及与仿真高压测试器、仿真高压被试设备之间的所有的数据通信。这样的话就可以在试验开始之前就设定好一个初始条件值，比如现场环境的温度、设备内部的温度等，要在不同的条件下进行高压电气仿真试验，同时也可以在试验的过程中修改某些参数设置，或者设定事故及异常现象。在高压电气试验仿真的整个过程中，各个测试器与被测设备之间的短路、断路、错接等电气连接情况会实时显示在计算机上。多媒体软件中包括各种高压电气试验的流程以及展示高压电气试验过程的课件。
仿真高压测试器软件主要是仿真各种测试器的功能，它的工作原理是根据上位机的指令去控制仿真管脚电子开关的状态，然后将仿真管脚接收到的频率数值读人单片机，之后再通过无线数据收发模块将管脚接收到的频率数值、仪器状态等信息发送到上位机，最后接收上位机仿真模型计算的结果并显示在屏幕上。因为被仿真仪器之间性能指标的差别是很大的，所以每一种仿真仪器的软件都是可以更新并且可以修改的。
3 高压电气试验仿真系统的特点
高压电气试验仿真系统的特点主要包括环境的真实性、操作的安全性和功能的一致性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1 环境的真实性
为了体现高压电气试验仿真环境的真实性，在开发仿真系统的时候，全部高压测试设备和大部分被试电气设备都要采用真实设备。即使部分被试电气设备可能考虑到成本因素与真实的高压电气试验设备不完全一致，但是也要保证其外形仍然同真实高压电气试验设备一致。仿真环境真实性的目的就是使参加培训的学生能按照现场的高压电气试验接线对设备进行测试，来保证学生在高压电气试验仿真操作训练后能更快地对真实设备进行实际高压测试，从而提高培训的质量和培训的效率。
3.2 操作的安全性
高压电气试验仿真系统最大的特点就是使用安全。所有高压电气测试设备输出的电压都必须要在安全电压（36V）以下。所以说与真实高压电气试验测试设备至少几千伏，甚至达到几十千伏的电压相比，在高压电气试验仿真操作时完全可以确保试验人员的人身安全。另外在高压电气仿真试验的时候可以放手让学生自行接线，让学生自行操作的目的是提高培训的效率，改善培训的效果，以求达到预期的高压电气试验仿真的结果。
3.3功能的一致性
高压电气试验仿真系统要做到真实性，除了仿真的外在环境条件外，还得要体现在它的仿真功能上。仿真功能的一致性可以保证参加培训的学生尽快掌握高压电气试验方法，尽快地熟悉高压电气试验的操作流程，学会正确使用高压电气试验设备。
高压电气试验仿真系统能够完成的试验主要包括绝缘电阻测量、泄漏电流测量、介质损耗角正切值测量、直流耐压试验和交流耐压试验。高压电气试验仿真系统设计的功能主要包括参数设置、数据通信、异常保护和数据管理。试验人员可以同时设定试验方式、试验电压和试验时间。因为是仿真系统，一些高压电气试验试品是模型，并不是真实的设备，所以其绝缘数值也需提前设定好，只有这样才能保证高压电气仿真试验过程的完整性和试验结果的准确性。也可以设定合理的绝缘数值，或者设定不合理的绝缘数值。数据通信是指上位机和各高压测试器之间的数据交换。在高压电气试验仿真系统中，上位机预先设置好的多组绝缘数值实际上可以一次性发送给各高压测试仪器，与此同时各高压测试仪器自身的一些状态数据也可以回传给上位机。
高压电气试验仿真系统的异常保护功能包括过压保护、零位保护、过流保护等。过压保护和过流保护的数值是可以在试验前就设定好的，因此一旦在高压电气试验过程中出现超过规定试验电压值或由于试品击穿而导致电流过大的情况时，电源就会自动跳闸。零位保护是指当要进行高压电气仿真试验时，当高压输出电位器没有调节到零位时，当按高压启动按钮的时候，并不能启动高压输出，调节高压输出电位器也就不会再有任何反应。只有当高压输出电位器调节到零位的时候，零位指示灯亮的时候，按高压启动按钮，这时测试设备才会输出电压。数据管理是指仿真系统具有数据显示、数据打印和数据存储等功能。高压电气仿真系统可以存储的测试数据越多，就更方便进行比较和判断，以上就是高压电气试验仿真系统的功能，所以，在高压电气试验仿真系统的开发过程中，一定要力求仿真系统的功能达到与现场相一致。
4 结语
高压电气试验仿真系统在设计的时候必须要按照高压电气试验规范的要求，原理是通过内部产生的低压电气信号来模拟高压电气试验测量的过程与结果，保证在安全的环境下便捷而高效地开展各种高压电气试验。
参考文献：
[1]朱金花. 高压电气试验仿真培训系统[J]. 江苏电机工程，2005，（01）：36-37.
[2]朱祝兵，代泽兵，刘振林，卢智成. 1000kV特高压避雷器抗弯性能试验与仿真研究[J]. 电瓷避雷器，2014，（01）：32-38+43.
[3]吴靓. 高电压试验培训考核仿真系统的研发[J]. 广东水利电力职业技术学院学报，2013，11（04）：1-4+47.
[4]王勇，王邦志，林昌年. 电气试验数字仿真与网络培训系统的设计与实现[J]. 电力系统自动化，2008，（09）：100-103.
论文作者:杨琛,简诗琴
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：高压论文; 电气论文; 系统论文; 上位论文; 设备论文; 测试论文; 零位论文; 《电力设备》2017年第34期论文;