基于“智能變電站”實訓基地的職前職后雙模式教學探討

隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，智能變電站作為其發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度六大環(huán)節(jié)中的核心一環(huán)，至今已有4年的發(fā)展歷程，技術(shù)也在日趨完善。但對智能變電站的認知、管理或維護，廣大學生以及多數(shù)電力從業(yè)人員依然處于模糊狀態(tài)。作為一個電力高職院校，同時又是湖北省電力公司的技術(shù)培訓中心，武漢電力職業(yè)技術(shù)學院對于智能變電站知識的普及和提高具有不可推卸的責任?？紤]到職前教育普遍存在的理實脫節(jié)、學而不能為所用等現(xiàn)狀，以及職后培訓應以工作為對象、實操為目的等諸多因素，在國網(wǎng)湖北省電力公司的大力支持下，學院迅速籌劃并投資建設(shè)了110kV智能變電站實訓基地，以此來促進職前學生教育以及職后員工培訓的雙模式教學。該模式不僅強化了師資力量，同時可有效促進學員理實結(jié)合，使其充分感知現(xiàn)場，鍛煉動手能力，對于應用型高技能人才的培養(yǎng)具有重要意義。

智能變電站概述

智能變電站概念

所謂智能變電站，也即采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能，實現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調(diào)度等互動的變電站。

智能變電站特征

圖1給出了傳統(tǒng)變電站與智能站的結(jié)構(gòu)對比。從系統(tǒng)架構(gòu)上，智能變電站分為3層：過程層、間隔層、站控層，下面將詳細介紹。

過程層（設(shè)備層）包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端。智能設(shè)備主要有智能變壓器、智能高壓開關(guān)設(shè)備、電子式互感器等。目前由于技術(shù)的局限或穩(wěn)定性因素，智能一次設(shè)備大多還處于過渡狀態(tài)。一些智能站仍然采用傳統(tǒng)式互感器，以保證可靠性。合并單元，根據(jù)種類不同，可將傳統(tǒng)電壓、電流互感器的輸出模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，也可直接接收電子互感器傳送的數(shù)字采樣值，統(tǒng)一合并同步后，通過光纖上傳至二次設(shè)備，從而取代傳統(tǒng)站中紛繁復雜的電纜線路。智能終端用于采集和傳送各種開關(guān)、刀閘開入開出狀態(tài)、保護控制信息等。其與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護、測控等二次設(shè)備采用光纖連接。間隔層設(shè)備一般指繼電保護裝置、測控裝置等二次設(shè)備，與各種遠方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。二次設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，而不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)、資源共享。站控層包含自動化系統(tǒng)、站域控制、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等子系統(tǒng)，實現(xiàn)面向全站的測量控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制、操作閉鎖、電能量采集、保護信息管理等相關(guān)功能。整個變電站各設(shè)備之間以及調(diào)度中心都將采用統(tǒng)一的IEC61850規(guī)約進行信息交互共享，最終實現(xiàn)跨系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)無縫交換。

綜上所述智能變電站典型特征在于：一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、信息平臺一體化。

智能變電站實訓基地簡介

為方便教學培訓，武漢電力職業(yè)技術(shù)學院從2012年初開始在校內(nèi)構(gòu)思籌建110kV智能變電站實訓基地，并于2013年年底通過項目驗收?？紤]到該基地教學用途以及校內(nèi)場地、項目資金的局限，該智能站結(jié)構(gòu)設(shè)計較簡單。

圖2為基地一次系統(tǒng)接線方案。實訓基地本著“同步建設(shè)，適度超前”的原則，選取110kVSF6斷路器、隔離開關(guān)、電流、電壓互感器、氧化鋅、避雷器母線等設(shè)備建設(shè)一個出線間隔和一個電壓互感器間隔。在此基礎(chǔ)上，引入智能電氣二次組件及后臺系統(tǒng)。后臺控制室主要布置交直流電源屏、控制屏、監(jiān)控后臺及工器具、儀表柜等。其具體實施方案如下：

（1）110kV采用智能終端+常規(guī)一次設(shè)備方式實現(xiàn)一次設(shè)備智能化，智能終端就地安裝在各間隔智能組件柜內(nèi)。

（2）110kV采用常規(guī)互感器，通過合并單元輸出數(shù)字量采樣信號?；ジ衅鞯妮敵瞿M信號經(jīng)合并單元A/D轉(zhuǎn)換后，通過IEC61850-9-2或IEC60044-8協(xié)議送至各IED。

（3）操作控制方式。變電站監(jiān)控系統(tǒng)按無人值班要求，操作控制功能按站控層、間隔層、設(shè)備級的分層操作原則考慮。操作權(quán)限由站控層、間隔層、設(shè)備級的順序?qū)訉酉路?。在監(jiān)控系統(tǒng)運行正常的情況下，任何一層的操作、設(shè)備的運行狀態(tài)和選擇切換開關(guān)的狀態(tài)都應處于計算機監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視之中。在任何一層的操作時，其他操作級均應處于被閉鎖狀態(tài)。

（4）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。鑒于基地線路結(jié)構(gòu)簡單，為節(jié)約成本，此處系統(tǒng)站控層與間隔層直接經(jīng)過站控層網(wǎng)絡(luò)連接，未設(shè)置過程層網(wǎng)絡(luò)。將保護設(shè)備直接融合在一次設(shè)備場內(nèi)的智能終端柜中。同時為滿足學員對比觀測常規(guī)站與智能站，該實訓基地智能終端柜做了特殊處理。常規(guī)綜自站方式配置1套110kV線路保護裝置、1套110kV線路測控裝置、1套母線測控裝置，采用常規(guī)模擬電氣量對實驗間隔進行保護、控制。智能變電站方式配置1套110kV線路智能終端合并單元一體化裝置和1套110kV線路保護測控一體化裝置，采用數(shù)字信號經(jīng)智能終端合并單元一體化裝置對實驗間隔進行保護、控制。

總之，該實訓基地的建設(shè)與現(xiàn)場高度一致，可營造出真實的職業(yè)環(huán)境，與變電站“零距離”接軌。同時具有一定的超前性，將國外最新設(shè)備及技術(shù)引入高校，盡可能體現(xiàn)了專業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝。既滿足了學生技能訓練的要求，貼近生產(chǎn)，又滿足了職工培訓和社會服務的需要，避免重復投資。對于高職教育與職工培訓具有重要意義。

職前職后雙模式教學探討

實訓基地的建設(shè)，不僅有利于提高學院師資力量，更有助于職前教學方式的改革以及開拓發(fā)展職后培訓特色，實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)和充實學院工作雙贏的目的。

職前教學改革

武漢電力職業(yè)技術(shù)學院作為一所有著60年辦學歷史的職業(yè)高校，數(shù)年來為電力系統(tǒng)培養(yǎng)了無數(shù)人才。其主打系部電力工程系，始終以應用型人才培養(yǎng)為導向，每年向社會輸送大量優(yōu)質(zhì)畢業(yè)生。學生多數(shù)從事電力相關(guān)行業(yè)：電力系統(tǒng)、企業(yè)、能源、建筑單位等。故對于電力設(shè)備的基本認知和動手能力必須具備。變電站作為電力行業(yè)中的至關(guān)重要一環(huán)，其了解必不可少。為此，學校每年都會開展校企合作或組織學生到不同的變電站、發(fā)電廠等站點參觀實習。此方法確實讓學生直觀地感受了實際工作現(xiàn)場，但據(jù)多年的實習經(jīng)驗及學生反饋，外出實習大多存在以下問題：

其一：變電站、發(fā)電廠基本都處于帶電運行狀態(tài)，工作人員正常值班上崗。為確保系統(tǒng)安全，對于外來學生的參觀實習，具有一定的排斥情緒。即便允許實習，也嚴禁學生進入危險區(qū)，僅由工作人員帶領(lǐng)學生簡單瀏覽主要設(shè)備。而設(shè)備的具體信息或操作使用，學生根本無法獲知，僅能做泛泛了解。實習效果較差。

其二：外出實習，費用較高。每次實習，不僅指導教師要負責聯(lián)系實習單位，承接車輛等工作，學生也要相應承擔外出的交通、住宿、餐飲等費用，極大地增加了學生及學校的經(jīng)濟開支。

其三：校外實習，學生管理難度加大，危險因素較多。同時其來回過程相對較長，也造成了學生學習時間的浪費。

校內(nèi)實訓基地的建設(shè)則將極大改善以上問題。以智能變電站實訓基地的建設(shè)為例，其所帶來的教學特色如下：

（1）教師可根據(jù)教學進度，實時安排學生前往實訓場地對某項設(shè)備進行針對性學習。課時安排更自由，理論實踐結(jié)合更緊密，設(shè)備認知更深入。

（2）一次設(shè)備主電路不帶電，無高電壓危險。教師可帶領(lǐng)學生親臨現(xiàn)場，觸摸感受設(shè)備。同時還可以打開設(shè)備控制柜，讓學生認知內(nèi)部結(jié)構(gòu)、嘗試控制按鈕，體驗開關(guān)操作，對比觀察設(shè)備狀態(tài)。更具動手實踐性。

（3）當前智能變電站相對較少，傳統(tǒng)站與智能站又無法融合。該實訓基地則重點突出了傳統(tǒng)與智能站的對比，更能讓學生及時學習新知識，了解科技前沿，不再制約于傳統(tǒng)課本知識的滯后。

職后培訓特色

作為一個高職院校的同時，武漢電力職業(yè)技術(shù)學院也隸屬湖北省電力公司，自2012年正式掛名為國網(wǎng)湖北省電力公司技術(shù)培訓中心。為此，學院專門成立培訓部門，將重心由職前變?yōu)槁毲奥毢髢墒肿?，雙模式教學。不僅僅承接省公司部署的培訓任務，更要積極主動開拓培訓課程，緊隨時代和職業(yè)需求，對系統(tǒng)員工開展新技術(shù)普及、實操訓練、技能比武等工作。

隨著智能變電站建設(shè)的大力開展，截止到2013年底，湖北省新建及改造智能變電站已達100座。對于智能站的運行調(diào)試維護工作迫在眉梢。倘若培訓始終停留于理論層面，其知識可能讓員工覺得枯燥、虛無甚至無用。學員更想解決的是實際運行中可能出現(xiàn)的故障或調(diào)試、運行方法。尤其智能站，其二次設(shè)備或者軟件網(wǎng)絡(luò)通訊層面的調(diào)試和故障所占據(jù)的比重更大，故智能站實訓基地的建設(shè)尤為必要。通過實訓基地實物裝備，模擬重現(xiàn)多種故障，展示具體調(diào)試步驟，幫助系統(tǒng)員工理清排查思路，解決實際應用問題。對于智能站智能化控制、操作一體化等功能的演示，如順控操作的使用，都將更加具有說服力。該實訓基地的培訓對象主要為電力公司從事變電站智能運檢工作的生產(chǎn)人員和技術(shù)管理人員。培訓規(guī)模：一次可接納15-20人培訓。配備專任教師3人，兼職教師若干。

總之，通過智能變電站實訓基地，將國際先進技術(shù)工藝引入高校，不僅可以促進職前教學方式的改變，顯著提高學生的實踐認知和動手能力;同時也可以作為培訓載體，普及前沿技術(shù)，服務培訓課程的開展，強化培訓效果，使培訓更具職業(yè)針對性。

實訓基地建設(shè)對教學的意義

高職院校實訓基地既是高職學生鞏固理論知識、職業(yè)技能訓練、全面提高職業(yè)綜合素質(zhì)的實踐性學習與訓練的平臺，也是學院開展職工培訓、技能鑒定、教學改革、教師從事科學研究、就業(yè)指導和社會服務等工作的多功能場所。加強實訓基地的建設(shè)，有著十分重要的現(xiàn)實意義。

（1）實訓基地建設(shè)是改進職業(yè)教育實踐教學的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是提高技能型人才培養(yǎng)質(zhì)量的基本途徑?？墒箤W生掌握的書本知識變成應用技能，也是訓練職后學員職業(yè)崗位技能的基礎(chǔ)平臺。

（2）實訓基地建設(shè)是提高職前學生就業(yè)競爭力、縮短職后人員工作適應期的根本保證。學生通過在實訓基地的工學交替、頂崗實習，提前接受現(xiàn)代企業(yè)氛圍的熏陶。職員通過電力行業(yè)新技術(shù)的培訓，熟練掌握新設(shè)備、新工藝，鞏固職業(yè)技能，盡快適應企業(yè)發(fā)展的需求。

（3）實訓基地建設(shè)是形成辦學優(yōu)勢和辦學特色的基礎(chǔ)性工程。實訓基地的建設(shè)，不僅可以改善高職院校的辦學條件，也將促進高職院校在辦學指導思想、管理體制、學制、人才培養(yǎng)模式、專業(yè)設(shè)置、教學方法、師資隊伍建設(shè)、教材建設(shè)等方面的改革，從整體上提高職業(yè)教育質(zhì)量，以滿足社會經(jīng)濟快速發(fā)展對大量技能型人才以及數(shù)以億計高素質(zhì)勞動者的需求。

為順應智能變電站的發(fā)展，武漢電力職業(yè)技術(shù)學院迅速籌建了校內(nèi)110kV智能變電站實訓基地。本文以此為背景，對智能變電站及實訓基地情況作了簡介，并探討了該校在職前學生教育以及職后員工培訓雙重模式下的教學特色及意義。通過實訓平臺的建立，可有效促進理實結(jié)合，使教學培訓更加面向?qū)嶋H應用，實現(xiàn)高技能應用型人才培養(yǎng)和優(yōu)化學院特色、充實學院工作雙贏的目的。（作者余建華、魯愛斌、陳偉供職于武漢電力職業(yè)技術(shù)學院電力工程系;王盼供職于武漢大學電氣工程學院）