“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程教學(xué)內(nèi)容改革研究

摘要：智能電網(wǎng)的興起，推動(dòng)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程新知識(shí)不斷增加，但教學(xué)課時(shí)并沒(méi)有增加，使得該課程教學(xué)內(nèi)容的改革迫在眉睫。分析了目前“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，探討了教學(xué)內(nèi)容改革的必要性，并從發(fā)電自動(dòng)化、輸電自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化、配電自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、用電自動(dòng)化等六個(gè)方面入手設(shè)計(jì)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程教學(xué)內(nèi)容的新體系。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電力系統(tǒng)自動(dòng)化；教學(xué)內(nèi)容改革

作者簡(jiǎn)介：謝俊（1979-），男，安徽安慶人，南京郵電大學(xué)電氣工程系，副教授；周巖（1980-），男，江蘇泰州人，南京郵電大學(xué)電氣工程系，講師。（江蘇#8194;南京#8194;210023）

基金項(xiàng)目：本文系南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JG00513JX25）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2014）14-0081-02

以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的智能電網(wǎng)，憑借先進(jìn)的電網(wǎng)控制技術(shù)、信息技術(shù)和管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的智能交流，系統(tǒng)優(yōu)化了電力生產(chǎn)、輸送和使用。顯然，智能電網(wǎng)時(shí)代面臨著整個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的升級(jí)換代。

“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程是南京郵電大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課程，該課程涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行、電力系統(tǒng)控制、自動(dòng)控制理論、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多方面的知識(shí)，內(nèi)容較多，包括發(fā)電自動(dòng)化、輸電自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化、配電自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、用電自動(dòng)化、微型電網(wǎng)自動(dòng)化等。通過(guò)理論與實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生了解電力系統(tǒng)自動(dòng)化的基本過(guò)程及相關(guān)問(wèn)題，訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

目前信息技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)飛速進(jìn)步，推動(dòng)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的升級(jí)換代。由于“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程不斷增加新的知識(shí)，而舊的基礎(chǔ)知識(shí)又未刪減，因此必須認(rèn)真研究電力系統(tǒng)自動(dòng)化舊有知識(shí)和新增知識(shí)的聯(lián)系與區(qū)別，改革研究并提出該課程的教學(xué)內(nèi)容新體系，為培養(yǎng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化高級(jí)專(zhuān)門(mén)技術(shù)人才做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

結(jié)合電氣工程專(zhuān)業(yè)的建設(shè)，改革“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程教學(xué)內(nèi)容。課題組教師走訪了國(guó)內(nèi)具有信息特色的兄弟高校，了解了兄弟高?！半娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化”專(zhuān)業(yè)方向的建設(shè)情況，收集了兄弟高?！半娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化”課程教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)程安排表、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、多媒體輔助教學(xué)資料、校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室和校外實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)等方面的資料。

一、存在的問(wèn)題

1.理論教學(xué)內(nèi)容方面存在的問(wèn)題

自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，推動(dòng)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和升級(jí)換代。由于“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程不斷增加新的知識(shí)，如果舊有的教學(xué)內(nèi)容不做適當(dāng)刪減，將使教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)學(xué)時(shí)之間的矛盾非常突出，不利于學(xué)生掌握該課程內(nèi)容。在此條件下，必須重新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，合理設(shè)置教學(xué)層次，以緩解教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)學(xué)時(shí)之間的矛盾。

2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容方面存在的問(wèn)題

教育部推出卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，對(duì)工科專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教育提出了明確要求。電氣工程專(zhuān)業(yè)是典型的工科專(zhuān)業(yè)，具有與生俱來(lái)的實(shí)踐性，“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程作為電氣工程專(zhuān)業(yè)的核心課程，更是集理論與應(yīng)用為一體的實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。目前，該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和手段較為單一，限制了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的提高，難以滿足電氣工程“卓越工程師”人才培養(yǎng)的要求。

3.創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面存在的問(wèn)題

長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)受課程教學(xué)內(nèi)容較為陳舊和實(shí)踐內(nèi)容較為單一等因素影響。在“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程的教學(xué)實(shí)踐中，需要研究如何貫徹好創(chuàng)造性教育的理念，真正做到培養(yǎng)創(chuàng)造性人才。

4.理論性與實(shí)踐性并存方面存在的問(wèn)題

“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程以自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用為學(xué)習(xí)內(nèi)容，是自動(dòng)控制、信息通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體運(yùn)用，因此其是電氣工程學(xué)科一門(mén)少有的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐應(yīng)用緊密結(jié)合的課程。教學(xué)內(nèi)容中理論和實(shí)踐融合不足，實(shí)踐應(yīng)用部分較弱，對(duì)具體的電力系統(tǒng)自動(dòng)化過(guò)程認(rèn)識(shí)不足。

5.綜合知識(shí)的運(yùn)用方面存在的問(wèn)題

“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程是對(duì)電氣工程專(zhuān)業(yè)本科階段所學(xué)各課程知識(shí)的綜合運(yùn)用，該課程學(xué)習(xí)需要學(xué)生對(duì)各主干課程，如“電力系統(tǒng)分析”、“網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)”、“自動(dòng)控制原理”等有較好的掌握。然而，受制于課堂教學(xué)課時(shí)約束，對(duì)于有些基礎(chǔ)不夠扎實(shí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，會(huì)導(dǎo)致知識(shí)點(diǎn)綜合能力偏弱，教學(xué)過(guò)程中學(xué)生消化吸收有較高的難度。

二、改革的必要性

1.與時(shí)俱進(jìn)，更新教學(xué)內(nèi)容

自動(dòng)控制技術(shù)、信息通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，推動(dòng)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的升級(jí)換代?！半娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化”課程中的新知識(shí)不斷增加，需要解決教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)學(xué)時(shí)之間日益突出的問(wèn)題，使該課程具備與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)品質(zhì)。

2.加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)

“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”課程以自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用為學(xué)習(xí)內(nèi)容，是通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體運(yùn)用。因此，在該課程的理論教學(xué)中需要融合實(shí)踐教學(xué)，注重實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

3.強(qiáng)化綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)

該課程學(xué)習(xí)的前提是良好地掌握電氣工程各主要主干課程，是對(duì)本科階段所學(xué)各課程知識(shí)的綜合運(yùn)用。由于課程時(shí)間所限，導(dǎo)致基礎(chǔ)不夠扎實(shí)的學(xué)生知識(shí)點(diǎn)綜合能力偏弱，實(shí)際教學(xué)效果欠佳。

三、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

1.發(fā)電自動(dòng)化

發(fā)電自動(dòng)化主要涉及：發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的基本原理、恒定越前時(shí)間并列裝置；同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列基本過(guò)程、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的功能、勵(lì)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行原理、勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的建立和滅磁、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理；大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電集中并網(wǎng)、大規(guī)模光伏發(fā)電集中并網(wǎng)。重點(diǎn)掌握發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的基本原理，了解恒定越前時(shí)間并列裝置，理解同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列基本過(guò)程。了解同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的功能，重點(diǎn)掌握勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理，理解掌握勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的建立和滅磁，了解勵(lì)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行原理，了解我國(guó)大規(guī)模新能源發(fā)電集中并網(wǎng)示范工程。

2.輸電自動(dòng)化

輸電自動(dòng)化主要涉及：輸電系統(tǒng)的特點(diǎn)、特高壓交流輸電、特高壓直流輸電、柔性交流輸電、柔性直流輸電、超導(dǎo)輸電、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制。掌握各種新型輸電方式的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀、發(fā)展前景，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，了解我國(guó)特高壓交直流輸電示范工程。

3.調(diào)度自動(dòng)化

調(diào)度自動(dòng)化主要涉及：電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的基本任務(wù)、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件平臺(tái)、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件組成。主要講述電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的基本任務(wù)、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件平臺(tái)和硬件組成。掌握遠(yuǎn)方終端的結(jié)構(gòu)與功能、數(shù)據(jù)通信的通信規(guī)約，了解調(diào)度中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，重點(diǎn)掌握自動(dòng)發(fā)電控制、EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能。

4.配電自動(dòng)化

配電自動(dòng)化主要涉及：配電網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能、配電自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)、微型電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。主要講述配電自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、實(shí)現(xiàn)技術(shù)。掌握饋線自動(dòng)化（FA）技術(shù)、負(fù)荷控制技術(shù)及需方用電管理（DSM），了解配電圖資地理信息系統(tǒng)（AM/FM/GIS）和遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)等技術(shù)，了解微型電網(wǎng)自動(dòng)化。

5.變電站自動(dòng)化

變電站自動(dòng)化主要涉及：綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。主要講述變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)。了解變電所綜合自動(dòng)化的特點(diǎn)，掌握綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能，以及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。

6.用電自動(dòng)化

用電自動(dòng)化主要涉及：高級(jí)量測(cè)體系、用電信息采集、智慧家庭、智能樓宇、智能小區(qū)、電力需求側(cè)響應(yīng)、雙向互動(dòng)用戶服務(wù)。了解現(xiàn)代通信技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在負(fù)荷自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀，掌握高級(jí)量測(cè)體系架構(gòu)，熟悉用電信息采集的關(guān)鍵技術(shù)，了解我國(guó)用電自動(dòng)化示范工程。

四、結(jié)論

“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”是電氣工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課程，該課程對(duì)學(xué)生掌握電力系統(tǒng)自動(dòng)化的基本過(guò)程及相關(guān)問(wèn)題，訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力非常重要。分析了教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)狀存在的問(wèn)題，融合電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的新發(fā)展，設(shè)計(jì)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程教學(xué)內(nèi)容。

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（責(zé)任編輯：王意琴）