“變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)”課程實(shí)踐項(xiàng)目開(kāi)發(fā)研究

摘要：針對(duì)“變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)”課程技術(shù)性和高職學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了變電站綜合自動(dòng)化實(shí)踐項(xiàng)目和內(nèi)容，并將理論知識(shí)融入實(shí)踐環(huán)節(jié)，為實(shí)施“教學(xué)做”一體化教學(xué)奠定了基礎(chǔ)，教學(xué)實(shí)施后效果顯著。

關(guān)鍵詞：變電站綜合自動(dòng)化；實(shí)踐項(xiàng)目；“教學(xué)做”一體化教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）12-0128-01

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，并在朝數(shù)字化變電站的方向發(fā)展。對(duì)于供用電技術(shù)專(zhuān)業(yè)和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，就業(yè)的一個(gè)主要方向是與電力系統(tǒng)二次相關(guān)的工作，學(xué)習(xí)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的相關(guān)理論和技能就變得尤為重要。因此，“變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)”課程定為這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的核心課程。但變電站綜自系統(tǒng)技術(shù)性很強(qiáng)，牽涉到系統(tǒng)運(yùn)行分析、二次設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和通信技術(shù)，而高職學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)較弱，不善于理論知識(shí)學(xué)習(xí)。相比抽象的理論學(xué)習(xí)，他們更偏愛(ài)動(dòng)手操作。針對(duì)高職學(xué)生的這一特點(diǎn)，也結(jié)合高職人才培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)的重要工作就是如何更好地開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐內(nèi)容，以便學(xué)生在“動(dòng)手做”的過(guò)程中既掌握技能又學(xué)到必須的理論知識(shí)。

學(xué)生要掌握變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的知識(shí)和技能，必須要有真實(shí)的場(chǎng)景，將教學(xué)場(chǎng)所移至變電站是不切實(shí)際的。因?yàn)槠髽I(yè)不允許這么多的學(xué)生進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，更不允許學(xué)生在變電站任意進(jìn)行操作，所以根本無(wú)法完成教學(xué)目標(biāo)。鑒于此，廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院在骨干院校建設(shè)期間投資400多萬(wàn)建設(shè)了變電站綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)場(chǎng)。該實(shí)訓(xùn)場(chǎng)由高低壓開(kāi)關(guān)室、微機(jī)保護(hù)室和監(jiān)控室組成，是一個(gè)真實(shí)的變電站，完全滿(mǎn)足變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)課程學(xué)習(xí)的要求。為更有效地進(jìn)行“教學(xué)做”一體化教學(xué)[1]，針對(duì)課程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目和內(nèi)容是一項(xiàng)重要的工作。

一、實(shí)踐項(xiàng)目開(kāi)發(fā)

根據(jù)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)成將實(shí)踐內(nèi)容分為三部分：間隔層設(shè)備安裝調(diào)試、監(jiān)控系統(tǒng)操作和數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)及調(diào)試。下面分別進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.間隔層設(shè)備安裝調(diào)試

間隔層設(shè)備包括保護(hù)測(cè)控裝置、測(cè)控裝置、保護(hù)裝置、公用測(cè)控裝置和自動(dòng)裝置。對(duì)于設(shè)備安裝需要學(xué)生會(huì)看安裝圖紙，會(huì)根據(jù)圖紙進(jìn)行接線(xiàn)，接線(xiàn)時(shí)學(xué)生會(huì)正確選擇和使用工具，接線(xiàn)過(guò)程滿(mǎn)足相關(guān)工藝和標(biāo)準(zhǔn)的要求。

間隔層設(shè)備安裝圖包括平面布置圖和安裝接線(xiàn)圖，前者相對(duì)比較簡(jiǎn)單，后者是難點(diǎn)也是重點(diǎn)。由于間隔層設(shè)備安裝圖紙比較多，回路較多，所以查線(xiàn)工作很繁瑣，這需要學(xué)生在掌握查線(xiàn)方法的基礎(chǔ)上耐心地完成查線(xiàn)工作。查線(xiàn)方法的理論依據(jù)是相對(duì)標(biāo)號(hào)法和回路編號(hào)法。相對(duì)標(biāo)號(hào)法用于說(shuō)明本屏內(nèi)或本箱內(nèi)元件間的相互連接關(guān)系；回路編號(hào)法用于說(shuō)明不在一面屏內(nèi)或一個(gè)箱內(nèi)的二次設(shè)備之間的連接關(guān)系。

通過(guò)查線(xiàn)學(xué)生弄清屏內(nèi)外二次設(shè)備間的連接關(guān)系后就方便進(jìn)行接線(xiàn)安裝了。這里的安裝主要指二次接線(xiàn)，不包括基礎(chǔ)定位、屏柜安裝和端子箱安裝。學(xué)生進(jìn)行二次接線(xiàn)時(shí)的工藝及要求主要依據(jù)南方電網(wǎng)的《屏柜安裝及二次接線(xiàn)安裝作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》，這樣可使學(xué)生的實(shí)踐與實(shí)際工作接軌。

通過(guò)查線(xiàn)和接線(xiàn)學(xué)生可對(duì)間隔層設(shè)備的功能與硬件構(gòu)成有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，而調(diào)試是對(duì)設(shè)備功能和軟件實(shí)現(xiàn)方法深入理解的重要途徑。在運(yùn)用調(diào)試儀進(jìn)行調(diào)試時(shí)，學(xué)生首先應(yīng)查看產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，弄清產(chǎn)品功能和軟件原理，而后再進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目的測(cè)試。以10kV保護(hù)測(cè)控裝置為例，要求學(xué)生完成以下項(xiàng)目的調(diào)試：

（1）交流回路檢查。在屏后交流電壓、交流電流輸入端子上通過(guò)調(diào)試儀加額定電壓、額定電流，裝置正面顯示屏上的“采樣值顯示”值、“遙測(cè)量顯示”值與實(shí)際輸入值誤差滿(mǎn)足要求。

（2）輸入接點(diǎn)檢查。模擬接通屏后各開(kāi)關(guān)量輸入接點(diǎn)，裝置顯示屏上的開(kāi)入量狀態(tài)應(yīng)有相應(yīng)的改變。

（3）輸出接點(diǎn)檢查。輸出接點(diǎn)檢查可借助“裝置測(cè)試”菜單中的“出口傳動(dòng)試驗(yàn)”完成，也可通過(guò)具體操作檢查相應(yīng)輸出接點(diǎn)的開(kāi)閉情況，如進(jìn)行遙控合閘操作，對(duì)應(yīng)接點(diǎn)應(yīng)閉合。

（4）整組試驗(yàn)。整組試驗(yàn)主要運(yùn)用調(diào)試儀模擬瞬時(shí)性、永久性各種類(lèi)型短路故障時(shí)，保護(hù)和重合閘裝置的動(dòng)作情況。

2.監(jiān)控系統(tǒng)操作

變電站值班員通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)完成監(jiān)視和控制任務(wù)，學(xué)生通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)對(duì)變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備非常熟悉，如熟悉一次設(shè)備編號(hào)、位置和接線(xiàn)方式，熟悉二次設(shè)備的功能、輸入輸出量等。除此之外，學(xué)生還能對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的各種事件報(bào)告、告警信息等進(jìn)行分析和處理。

監(jiān)控系統(tǒng)的控制功能主要體現(xiàn)在對(duì)開(kāi)關(guān)的操作上，通過(guò)實(shí)踐，學(xué)生應(yīng)能針對(duì)運(yùn)行方式的變化或某種實(shí)際需要對(duì)特定開(kāi)關(guān)完成遙控和就地手控，以及會(huì)使用電腦鑰匙。

3.數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)及調(diào)試

變電站綜合自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括RS232/RS485接口、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和以太網(wǎng)等[2]，學(xué)生通過(guò)通訊系統(tǒng)圖可了解具體變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)方式。要求學(xué)生圖和實(shí)際硬件要一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，這樣學(xué)生對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成就很清楚了。

對(duì)于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試，設(shè)計(jì)的實(shí)踐內(nèi)容包括以下幾項(xiàng)：檢查保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、保護(hù)測(cè)控裝置規(guī)約設(shè)置、信息文本是否與后臺(tái)相匹配；后臺(tái)整個(gè)變電站通訊狀態(tài)情況檢查；測(cè)控裝置遙測(cè)量與后臺(tái)顯示誤差不大于±5%；斷路器遙信量與實(shí)際位置一致；后臺(tái)可完成斷路器遙控分合閘。

二、教學(xué)實(shí)施

“變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)”課程的實(shí)踐內(nèi)容設(shè)計(jì)好后，接下來(lái)的工作就是如何實(shí)施，讓學(xué)生掌握枯燥的理論知識(shí)又學(xué)會(huì)必要的技能操作，我們采用的方法是“教學(xué)做”一體化授課，即教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)和操作同時(shí)進(jìn)行。

表1所示為該課程實(shí)踐項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的理論知識(shí)點(diǎn)及課時(shí)安排，利用變電站綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)場(chǎng)和多媒體教學(xué)條件，學(xué)生在學(xué)好本課程的同時(shí)也可掌握變電站值班員、變電二次安裝工、變電二次檢修工的知識(shí)和技能。

表1 “變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)”課程“教學(xué)做”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)

實(shí)踐項(xiàng)目相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)推薦學(xué)時(shí)

間隔層設(shè)備安裝測(cè)控裝置安裝測(cè)控裝置功能、硬件構(gòu)成及原理、二次回路接線(xiàn)10

保護(hù)裝置安裝保護(hù)裝置功能、硬件構(gòu)成及原理、二次回路接線(xiàn)8

保護(hù)測(cè)控裝置安裝保護(hù)測(cè)控裝置功能、硬件構(gòu)成及原理、二次回路接線(xiàn)6

間隔層設(shè)備調(diào)試交流回路檢查微機(jī)裝置交流輸入回路硬件及算法6

輸入接點(diǎn)檢查微機(jī)裝置開(kāi)關(guān)量輸入回路及算法6

輸出接點(diǎn)檢查微機(jī)裝置開(kāi)關(guān)量輸出回路及算法6

整組試驗(yàn)保護(hù)裝置功能及軟件邏輯10

監(jiān)控系統(tǒng)操作監(jiān)控系統(tǒng)的功能8

數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)及調(diào)試數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、原理、規(guī)約10

三、實(shí)施效果

具體實(shí)施時(shí)采取分組方式進(jìn)行，每組2個(gè)學(xué)生，內(nèi)容安排不同，完成后再進(jìn)行交換，這樣做的目的是充分利用實(shí)訓(xùn)場(chǎng)，也可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，更便于輔導(dǎo)。

運(yùn)用變電站綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)以上實(shí)踐項(xiàng)目采取“教學(xué)做”一體化教學(xué)后，課程成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)構(gòu)成，各占總成績(jī)的50%，這樣強(qiáng)調(diào)了平時(shí)課堂參與度的重要性。平時(shí)成績(jī)的依據(jù)是考勤、作業(yè)和課堂操作，考試成績(jī)包括理論考試和實(shí)操考核，將操作納入平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)，目的是強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的重要性。

自變電站綜合自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)場(chǎng)建成后，正式將設(shè)計(jì)的實(shí)踐項(xiàng)目用于11級(jí)供用電技術(shù)專(zhuān)業(yè)的“教學(xué)做”一體化教學(xué)，學(xué)生課堂參與度和積極性明顯高于以往學(xué)生，課程成績(jī)也有所提高，學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容安排和教學(xué)方法給予了肯定。

四、結(jié)束語(yǔ)

“變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)”課程牽涉到變電站的系統(tǒng)運(yùn)行，二次設(shè)備安裝、運(yùn)行與調(diào)試以及數(shù)據(jù)通信技術(shù)，理論性強(qiáng)，高職學(xué)生不易掌握。針對(duì)高職學(xué)生動(dòng)手能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，在課程教學(xué)中采取了“教學(xué)做”一體化教學(xué)方法，使得學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”，而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)必須設(shè)計(jì)好實(shí)踐項(xiàng)目和內(nèi)容，并將理論知識(shí)融入到實(shí)際操作過(guò)程，這就是本篇文章的主要內(nèi)容。

將設(shè)計(jì)的變電站綜合自動(dòng)化實(shí)踐項(xiàng)目和內(nèi)容用于11級(jí)供用電技術(shù)專(zhuān)業(yè)后，為采用“教學(xué)做”一體化教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。一個(gè)學(xué)期下來(lái)，學(xué)生課堂參與度明顯提高，教學(xué)滿(mǎn)意度也大大提高。學(xué)生學(xué)習(xí)完本課程后具備了變電站值班員、變電二次安裝工、變電二次檢修工的知識(shí)和技能。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：王祝萍）