時間：2023-02-25 01:08:42
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電力系統(tǒng)分析，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：電力系統(tǒng)分析；電力系統(tǒng)自動化與監(jiān)控實踐平臺；實踐教學
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.181
0 引言
電力系統(tǒng)分析課程主要包含電力系統(tǒng)潮流分布計算、電力系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整、電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整、電力系統(tǒng)短路計算等內(nèi)容，為電氣工程學科的重要組成部分，是電氣類有關專業(yè)學生的必修課程之一，為了使學生更好地掌握這門課程的專業(yè)知識、培養(yǎng)學習興趣、提高專業(yè)實踐能力，寧夏理工學院結(jié)合教學內(nèi)容，搭建了電力系統(tǒng)實踐平臺。該實踐平臺綜合性強，要求學生掌握“工廠供電”、“電力系統(tǒng)分析”、“電氣控制技術(shù)”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等相關課程知識。指導教師在實驗課前要對相關實驗項目進行操作和分析計算，確保實驗安全和可靠，實驗過程以學生動手為主教師指導為輔共同完成實踐教學任務。由于屬于新建實踐教學平臺，缺乏相關專職實驗管理和開發(fā)人員，目前僅開發(fā)了三個實驗：發(fā)電機啟動和運轉(zhuǎn)實驗、同步發(fā)電機手動準同期并網(wǎng)實驗、單機帶負荷實驗。需要結(jié)合電力系統(tǒng)分析課程內(nèi)容，開發(fā)相關實驗和相關課題研究，將對電力系統(tǒng)分析實踐教學起到良好的促進作用。
1 電力系統(tǒng)實踐平臺簡介
電力系統(tǒng)實踐平臺由電力系統(tǒng)綜合自動化實踐平臺和電力系統(tǒng)監(jiān)控實踐平臺兩部分構(gòu)成。
電力系統(tǒng)綜合自動化實踐平臺是一套可模擬發(fā)電過程、各種電力故障、有功和無功功率調(diào)整等功能的整合實驗設備，反映了傳統(tǒng)發(fā)電廠電能從產(chǎn)生升壓傳輸降壓分配等完整的供電原理。該套實驗設備包括了原動機、發(fā)電機、控制柜、實驗操作臺、三相可調(diào)負載箱和自耦調(diào)壓器。其中原動機由一臺功率3KW、電壓400V、轉(zhuǎn)速1500rpm的直流發(fā)電機組成；三相同步發(fā)電機輸出功率2KW，功率因素0.8，電壓400V，轉(zhuǎn)速1500rpm，直流電動機和同步發(fā)電機由聯(lián)軸器軟連接在一起；控制柜由測量儀表單元、原動機控制單元、發(fā)電機勵磁單元、準同期單元、設備接口單元、電源單元組成；實驗操作臺由輸電線路單元、微機線路保護單元、控制方式選擇單元、監(jiān)測儀表單元、指示單元、設置單元和設備接口單元組成；由15KVA自耦調(diào)壓器來擬無窮大系統(tǒng)；三相可調(diào)負載箱包括阻性負載和感性負載。
電力系統(tǒng)監(jiān)控實踐平臺是一個集系統(tǒng)開放化、結(jié)構(gòu)微機化、監(jiān)控屏幕化、功能綜合化和電力潮流結(jié)構(gòu)多樣化為一體的綜合自動化實踐平臺，主要由計算機系統(tǒng)、實驗操作臺和模擬無窮大系統(tǒng)組成，與電力系統(tǒng)綜合自動化實踐平臺配合共同完成相關實驗項目。該實踐平臺能夠面向院校新建課程體系，組建開放式實驗室和培訓中心，有利于提高學生的實踐能力和創(chuàng)新思維能力，為電氣類有關專業(yè)學生以后走向工作崗位打下堅實的專業(yè)基礎和動手能力。
2 電力系統(tǒng)實踐平臺與電力系統(tǒng)分析課程結(jié)合可開發(fā)的實驗
電力系統(tǒng)分析課程主要包括電力系統(tǒng)潮流分布計算、電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整、電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整、電力系統(tǒng)三相短路的分析與計算、電力系統(tǒng)不對稱故障的分析與計算等部分。
根據(jù)電力系統(tǒng)實踐平臺特點，結(jié)合電力系統(tǒng)分析課程內(nèi)容，通過電氣類教師實踐與論證最終可開發(fā)的實踐項目有：
（1）發(fā)電機組的起動與運轉(zhuǎn)實驗；
（2）同步發(fā)電機勵磁控制實驗，包括不同控制角對應的勵磁電壓波形實驗、典型方式下的同步發(fā)電機起勵實驗、勵磁調(diào)節(jié)器控制方式及其相互切換實驗、跳滅磁開關滅磁和逆變滅磁實驗、伏赫限制實驗、欠勵限制實驗、同步發(fā)電機強勵實驗、調(diào)差實驗、過勵磁限制實驗；
（3）同步發(fā)電機準同期并列運行實驗，包括自動準同期條件測試實驗、線性整步電壓形成（相敏環(huán)節(jié)）測試實驗、壓差-頻差和相差閉鎖與整定實驗、導前時間整定及測量方法實驗、手動準同期并網(wǎng)實驗、半自動準同期并網(wǎng)實驗、自動準同期并網(wǎng)實驗；
（4）單機-無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方式實驗；
（5）電力系統(tǒng)功率特性和功率極限實驗；
（6）電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定實驗；
（7）單機帶負荷實驗；
（8）同步發(fā)電機實驗，包括同步發(fā)電機空載實驗和短路實驗、同步發(fā)電機V形曲線實驗、同步發(fā)電機外特性實驗。
3 課題研究與電力系統(tǒng)實踐平臺的結(jié)合
寧夏理工學院電氣類有關專業(yè)師生可根據(jù)THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實踐平臺和THLDK-2 型電力系統(tǒng)監(jiān)控實踐平臺的特點和現(xiàn)有設備，擬定出與實際生產(chǎn)相結(jié)合的或者理論研究型的大學生創(chuàng)新性項目、課程設計、畢業(yè)設計或科研課題。如對電力系統(tǒng)三相不對稱短路電流的故障研究，可以通過該實踐平臺構(gòu)建與實際情況高度相似的模型進行大量可行性研究實驗，設置不同短路故障類型進行實驗研究，得到實驗數(shù)據(jù)，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析；
另外，該實踐平臺可以針對學校新開設課程體系，創(chuàng)建開放式實踐教學平臺，即學生結(jié)合課堂理論知識、相關企業(yè)實踐和校內(nèi)實踐平臺來學習專業(yè)知識和技能，通過這種開放式實踐教學平臺，能夠提高學生的工程實踐能力、專業(yè)綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維，打破傳統(tǒng)的只注重理論教學，輕實踐教學的模式，為電力行業(yè)培養(yǎng)更多 “有理想，有道德，懂技術(shù)，會管理”的高素質(zhì)應用型人才。
4 結(jié)束語
為了讓學生更好地掌握電力系統(tǒng)分析課程的專業(yè)知識、培養(yǎng)學習興趣、提高專業(yè)實踐能力，本文提出通過與電力系統(tǒng)實踐平臺相結(jié)合，開發(fā)相關實踐項目。電氣類有關專業(yè)師生也可結(jié)合該實踐平臺資源，進行大學生創(chuàng)新性項目實踐、課程設計和畢業(yè)設計，以及教師的科研項目研究工作。
參考文獻：
[1]劉柏林，孫文利.“電力系統(tǒng)分析”實驗教學改革研究[J].科教文匯，2012（10）（上旬刊）.
[2]張雪萍，李裕等.電力系統(tǒng)分析實驗教學探索[J].西部素質(zhì)教育，2015，1（10）.
關鍵詞：電力系統(tǒng)分析；教學研究；仿真；編程
1 引言
《電力系統(tǒng)分析》主要研究電力系統(tǒng)在正常及故障情況下的運行狀態(tài)，包含電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析三部分內(nèi)容，是電氣工程及其自動化專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，對培養(yǎng)學生運用所學理論解決工程實際問題的能力起著非常重要的作用。由于該課程具有理論性強、工程性強、涉及面廣的特點，學習難度大，學生的學習興趣不高。近年來，將多媒體技術(shù)引入課堂教學已成為一種趨勢，采用多媒體課件配合板書的教學方法，使得教學更加具體化、形象化，在一定程度上提高了課堂教學效果。
隨著計算機科學的不斷發(fā)展，各種仿真軟件的日益廣泛應用給專業(yè)課的教學提供了現(xiàn)代化的教學手段，MATLAB就是其中之一。自上世紀80年代問世以來，MATLAB以其高性能的數(shù)值計算和可視化的圖形繪制功能以及簡單易學的編程方式迅速成為應用于多學科的大型軟件。將MATLAB的數(shù)值分析功能、矩陣計算功能和可視化的Simulink仿真功能應用于《電力系統(tǒng)分析》課程的潮流計算和短路分析教學中，已成為《電力系統(tǒng)分析》課程教學改革的一個重要方面。
2 MATLAB在《電力系統(tǒng)分析》教學中的應用
2.1基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計算——節(jié)點導納矩陣的形成
潮流計算是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的重要內(nèi)容，也是計算系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的基礎。潮流計算的方法有很多，其本質(zhì)都是對一組多元非線性方程進行求解，其解法都離不開迭代。潮流計算中需要先形成網(wǎng)絡的節(jié)點導納（阻抗）矩陣，如果采用手工計算，即使節(jié)點數(shù)不多的系統(tǒng)也仍然有相當大的工作量，只有應用計算機才能快速而準確地完成這些計算任務。下面為潮流計算中節(jié)點導納矩陣的形成程序：
n=input（'請輸入節(jié)點數(shù)：n='）；
n1=input（'請輸入支路數(shù)：n1='）；
B=input（'請輸入由支路參數(shù)形成的矩陣：B='）；
X=input（'請輸入由節(jié)點號及其對地阻抗形成的矩陣：X='）；
Y=zeros（n）；
for i=1：n
if X（i，2）=～0；
p=X（i，1）；
Y（p，p）=1./X（i，2）；
end
end
for i=1：n1
if B（i，6）==0
p=B（i，1）；q=B（i，2）；
else
p=B（i，2）；q=B（i，1）；
end
Y（p，q）=Y（p，q）-1./（B（i，3）*B（i，5））；
Y（q，p）=Y（p，q）；
Y（q，q）=Y（q，q）+1./（B（i，3）*B（i，5）^2）+B（i，4）./2；
Y（p，p）=Y（p，p）+1./B（i，3）+B（i，4）./2；
end
disp（Y）
根據(jù)所給系統(tǒng)圖，輸入網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)、支路數(shù)及參數(shù)矩陣B和X之后，即可形成應用于潮流計算程序的節(jié)點導納矩陣。
2.2采用Simulink/PSB進行電力系統(tǒng)短路仿真分析
1998年推出的MATLAB5.2在Simulink中增加了電力系統(tǒng)模塊庫PSB（Power System Block）。PSB主要由六個子模塊庫組成，涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統(tǒng)等學科中常用的基本元件，可以對非線性、剛性和非連續(xù)系統(tǒng)進行非常精確的仿真。
如圖為某恒壓源系統(tǒng)突然短路的仿真模型。
將故障發(fā)生器設置為三相短路，故障時間為（0.01-0.05）s，得到如下仿真波形：
可見，無窮大電源系統(tǒng)短路時，電源端電壓只有一些波動，沒有發(fā)生顯著變化。短路點三相電流有效值相等，為對稱短路。
類似地建立同步電機三相短路模型，仿真后將結(jié)果與上例進行比較，可使學生更加深刻地理解這兩種系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電磁暫態(tài)過程。
改變短路故障發(fā)生器的選項設置，可以得到兩相短路、單相接地等不同類型短路故障時的電壓、電流波形。
3 結(jié)論
在《電力系統(tǒng)分析》課程教學中引入MATLAB/PSB對潮流計算、短路故障等重要內(nèi)容進行輔助分析，具有形象直觀、交互性能好等優(yōu)點，彌補了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)分析教學的不足，使學生加強了對理論知識的理解，激發(fā)了學習興趣，很好地提高了教學效果。
參考文獻：
[1]孟祥萍.電力系統(tǒng)分析[M].北京：高等教育出版社，2004.
[2]吳天明.MATLAB電力系統(tǒng)設計與分析[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.
[3]徐敏.MATLAB在《電力系統(tǒng)分析》教學中的應用[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2010，22（3）：152-155.
關鍵詞：電力系統(tǒng)分析計算并行處理分 布式處理
中圖分類號：F470.6 文獻標識碼：A
引言：
并行處理是一種極有發(fā)展前途的技術(shù)。復雜故障計算是電力系統(tǒng)仿真計算中最重要、計算量最大的部分之一,己經(jīng)成為大型電力系統(tǒng)實時仿真的瓶頸。由于求解故障端口間等值阻抗的復雜性, 傳統(tǒng)方法不適用于并行處理。作者提出了一種可用于大型電力系統(tǒng)數(shù)字仿真的復雜故障并行計算方法。算法中采用了故障處理局部化、降維網(wǎng)絡方程的構(gòu)造和線性方程組并行處理等多種技術(shù), 以減少并行計算量和通訊量。
1 并行處理技術(shù)概述
并行處理僅有不足20 年的歷史, 是半個世紀來在微電子、印刷電路、高密度封裝技術(shù)、高性能處理機、存儲系統(tǒng)、設備、通信通道、語言開發(fā)、編譯技術(shù)、操作系統(tǒng)、程序設計環(huán)境和應用問題等研究和工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物。并行處理已成為現(xiàn)代計算機的關鍵技術(shù)之一, 并以不同的方式, 在不同的級別上滲透到其他應用領域。
計算機應用可以歸納為向上升級的4 類: 數(shù)據(jù)處理、信息處理、知識處理和智能處理。無論是哪種處理, 都具有能同時進行運算或操作的特性, 稱為并行性。并行性在不同的處理級別中可表現(xiàn)為多種形式, 如先行方式, 流水方式, 向量化、并發(fā)性、同時性、數(shù)據(jù)并行性、劃分、交叉、重疊、多重性、重復、時間共享、空間共享、多任務處理、多道程序、多線程方式和分布式計算。開發(fā)并行性的目的是為了能用并行處理來提高計算機的求解效率。并行處理是通過兩個或多個處理器以及處理器之間的通信系統(tǒng)的協(xié)作完成問題的求解。它著重于發(fā)掘被求解問題中的并行性, 使其達到較高的級別。
分布式處理是利用計算機網(wǎng)絡來實現(xiàn)并行處理的一種技術(shù)。網(wǎng)絡中各計算機以并行方式共同完成某項事務處理, 或?qū)⒁粋€大處理流程分開由各點計算機處理, 在網(wǎng)絡內(nèi)各計算機彼此能相互存取信息和尋址, 多個計算機同時工作這一點對用戶來說是透明的。
并行處理技術(shù)是硬件、軟件、語言、算法、性能評價等多方面技術(shù)的綜合。可以分為: 并行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、并行算法、并行操作系統(tǒng)、并行語言及其編譯系統(tǒng)等。
并行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究以何種方式將眾多的處理機與存儲系統(tǒng)、1/ 0 系統(tǒng)組成一個完整的并行處理系統(tǒng)的技術(shù)問題, 如硬件的器件和互聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇, 同步通信機制的設置, 以及并行軟件的配置等。并行操作系統(tǒng)用于支持并行處理, 實現(xiàn)進程(或線程) 間的通信和負載均衡等問題。目前并行操作系統(tǒng)主要有多處理機并行操作系統(tǒng)和多計算機操作系統(tǒng)。
2 并行處理技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用
2.1 在潮流問題中的應用
潮流問題描述了電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)情況, 因而潮流公式或經(jīng)過一些修改的潮流公式是優(yōu)化潮流和暫態(tài)穩(wěn)定等重要問題的基本成分。一個有效的潮流并行化方法同樣也會有助于加快其它問題的求解, 因而早期關于并行處理在電力系統(tǒng)中應用的研究主要集中于并行化潮流問題的求解上。雖然問題并沒有解決, 但近年來關于這方面的報道明顯減少了。
潮流計算是求解一組由潮流方程描述的非線性代數(shù)方程。傳統(tǒng)的串行解法充分利用了稀疏矩陣技術(shù)、三角分解前代/ 回代技術(shù)、節(jié)點優(yōu)化編號技巧和快速分解法, 使得潮流計算已經(jīng)能夠在線運行, 從而大大減小了并行化潮流計算的動力。
已有的并行化潮流計算的許多工作都集中在并行化三角分解、前代/ 回代上, 如: 通過對矩陣的重新組合分塊來發(fā)掘并行性; 降低由最大因子路徑長度決定的順序執(zhí)行步數(shù); 采用適合于向量機的向量化算法; 多重因子分解方案和稀疏逆因子方案; 基于電力系統(tǒng)運行模式及人工神經(jīng)網(wǎng)絡的潮流并行算法; 利用超立方體結(jié)構(gòu)尋找穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定大矩陣的特征值和特征向量。在超立方體結(jié)構(gòu)并行機上的一個實踐表明, 快速分解牛頓潮流法的并行算法可以獲得近似10 的加速比。在B al a nc e 和A li a nt 共享內(nèi)存并行機上, 松弛牛頓法也可以獲得幾乎相同的加速比腳。
2. 2 在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定中的應用
電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析需要求解描述旋轉(zhuǎn)運動的時變微分方程和描述電網(wǎng)的代數(shù)方程, 這組微分代數(shù)方程(D A E ) 具有多種非線性, 數(shù)值方法中的逐步積分法被用來獲得時域解。如果通過并行處理技術(shù), 能極大地提高速度, 在線暫態(tài)穩(wěn)定分析也將具有很好前景。
將暫態(tài)穩(wěn)定問題并行化有兩個途徑: 1. 將系統(tǒng)的變量分組, 稱為( 變量) 空間并行化; 2.使幾個時間段可以同時求解, 稱為時間并行化。非常明顯的空間并行化是將微分方程分解成每個發(fā)電機一組的多個方程組, 而由代數(shù)方程提供它們之間的藕合。時間上的并行是形成每個時間段的牛頓方程, 然后同時求解。龍格庫塔法和隱式積分法也被并行化過, 但問題的分解和隨之而來的松弛會產(chǎn)生許多新的變量, 使求解復雜化。有的先將網(wǎng)絡方程分解, 然后在微分方程或差分化的方程組上實施松弛法, 如對微分方程實施的波形松弛法。有的將差分化的微分方程和代數(shù)方程一起, 對每一個系統(tǒng)變量在所有的時間段中通過皮卡德( Pi ca rd ) 松弛法分解并同時求解, 從而提供在時間和空間上最大程度并行化的方法。有的在頻域中將暫態(tài)穩(wěn)定問題向量化以獲得并行性。上述方法的共同困難是收斂性較差, 通常要經(jīng)過更多的迭代次數(shù)才能收斂, 有時甚至難以收斂。
對暫態(tài)問題的細粒度并行化, 也遇到了許多困難, 所獲得的效果不很理想。為此粗粒度的并行化也被研究過, 如通過同時計算在不同節(jié)點上的故障來并行化, 當S Y R E IJ 穩(wěn)定計算程序在一個16 節(jié)點的超立方體計算機上實現(xiàn)時, 可以獲得一個數(shù)量級的加速比。與之相似的是在一個基于D O S 共享內(nèi)存的多處理機上的實驗也表明, 多區(qū)域可靠性計算、采用蒙特卡洛法的水電發(fā)電費用仿真和針對不同故障的矯正方案計算, 是可以被高效并行化的。
3 對并行處理在電力系統(tǒng)應用的若干看法
3.1 充分利用已有的分解/ 聚合技術(shù)
在并行處理成為一個研究熱點之前, 已經(jīng)從時間和存儲角度出發(fā), 針對電力系統(tǒng)的一些問題開發(fā)了分解/ 聚合的方法, 即將大問題分解, 在串行機上分別求解, 然后聚合得出整個問題的解。所以在并行處理中, 應充分利用這些已有的分解/ 聚合技術(shù), 對所要求解的大問題進行合理的分解, 調(diào)節(jié)子問題間的禍合度、相關性, 使整個問題的求解效率最高。
3.2 結(jié)合問題本質(zhì)選擇合理的并行粒度
由以上分析可知, 在電力系統(tǒng)基本問題的數(shù)學結(jié)構(gòu)中, 并沒有顯著的內(nèi)在的并行性。開發(fā)細粒度的并行算法(如在潮流問題中和電磁暫態(tài)問題中), 難度很大。并行計算理論、并行處理系統(tǒng)(硬件、語言、編譯器)等方面的不成熟, 也為開發(fā)細粒度的并行算法造成了障礙。而類似于在暫態(tài)穩(wěn)定分析中, 對不同算例計算的并行; 能量管理系統(tǒng)中, 基于功能劃分的并行; 系統(tǒng)規(guī)劃中, 基于不同方案的并行等, 都是在粗粒度上的并行, 各并行子問題間的相關性很少或沒有相關性, 從而可以獲得很高的并行加速比, 并能充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源、計算機資源、軟件資源,使系統(tǒng)的性能價格比較高。
3.3 加強測試與評估
以往的研究大部分都集中在并行算法的開發(fā)上, 算法在并行處理系統(tǒng)上的測試很少, 僅有的測試結(jié)果并不很理想, 在并行加速比的強壯性方面, 也并未提供有價值的信息。實際上, 計算的效率取決于并行算法對并行處理系統(tǒng)的適應程度。對于一個特定問題的一種并行化方案, 必須在實際的并行處理系統(tǒng)上對大量不同的算例進行測試、評估。
3.4 考慮生產(chǎn)的實際需要
并行處理的根本目的是以盡可能小的代價獲得盡可能高的生產(chǎn)效率。并行處理的開發(fā)要依據(jù)生產(chǎn)需要, 并不是任何問題都需要或適合于并行處理。由于單個處理器能力的提高, 使得某些問題采用串行算法在一臺計算機上也能滿足要求, 因而對這些問題進行并行化研究的實用價值就很小。
4 結(jié)語：
并行處理技術(shù)的發(fā)展, 為解決電力系統(tǒng)問題提供了一個頗具吸引力的機會。但由于并行處理技術(shù)的研究剛剛起步, 并行處理的理論、軟硬件技術(shù)和有關并行處理應用的實踐經(jīng)驗, 都還在不斷地完善之中, 如何有效地將并行處理技術(shù)同電力系統(tǒng)問題結(jié)合起來, 滿足電力生產(chǎn)的需要, 需要認真考慮。本文首先簡述并行處理及其分布式實現(xiàn), 接著對并行處理在電力系統(tǒng)中的應用進行了分析。
參考文獻：
1.黃凱.高等計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)— 并行性、可擴展性、可編程性. 清華大學出版社, 廣西科學技術(shù)出版社, 1 9 9 5
2.張德富. 并行處理技術(shù). 南京大學出版社, 1 9 9 2
關鍵詞：電力系統(tǒng)分析；培養(yǎng)目標；工程教育認證
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）19-0102-02
一、前言
工程教育認證作為高等教育認證的重要組成部分，屬于專業(yè)認證，是由專業(yè)性認證機構(gòu)（協(xié)會）組織工程技術(shù)專業(yè)領域的教育界學術(shù)專家和相關行業(yè)的技術(shù)專家，以該行業(yè)工程技術(shù)從業(yè)人員應具備的職業(yè)資格為要求，對工程技術(shù)領域的相關專業(yè)的工程教育質(zhì)量進行評價、認可并提出改進意見的過程[1]。
我校的電氣工程及其自動化專業(yè)的綜合改革是以工程教育認證工作來引領的，旨在培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關的裝備制造、系統(tǒng)運行、自動控制、信息處理、試驗分析、電力電子等技術(shù)開發(fā)以及計算機應用等領域工作的寬口徑復合型工程技術(shù)與管理人才。通過模塊化課程體系有效地推進培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的實現(xiàn)。
《電力系統(tǒng)分析》是電力系統(tǒng)自動化模塊的主要專業(yè)課，占據(jù)整個模塊課總學分的1/3。該課程作為《電路基礎》、《電磁場》和《電機學》等先導課程的延續(xù)以及《電力系統(tǒng)繼電保護原理》、《發(fā)電廠電氣部分》、《電力系統(tǒng)調(diào)度》和《高電壓技術(shù)》等后續(xù)課程的基礎，發(fā)揮著“承前啟后”的作用，有著兼具理論性和工程性的特點。該課程的目標定位為：要求學生掌握電力系統(tǒng)的基本內(nèi)容和基本概念；熟悉電力系統(tǒng)的基本運行方式和調(diào)節(jié)方法；熟練掌握電力系統(tǒng)的基本分析和計算方法；掌握電力系統(tǒng)各種故障及其分析方法；了解電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，為培養(yǎng)高素質(zhì)的電力工程技術(shù)人才奠定堅實的基礎。
在以培養(yǎng)目標為導向、以學生為中心的教育理念驅(qū)動下，本文從理論教學和實踐教學兩方面入手，討論《電力系統(tǒng)分析》課程基于工程教育認證標準的教學改革。
二、教學內(nèi)容、方式和方法的探索
（一）教學內(nèi)容的合理配置
《電力系統(tǒng)分析》主要包括電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析兩部分。重點講述電力系統(tǒng)的三大常規(guī)計算，即潮流計算、短路計算和穩(wěn)定性計算，這也是本門課程的重點難點所在。其中，穩(wěn)態(tài)分析部分的電網(wǎng)等值電路、電壓降落和功率損耗是潮流計算的基礎，電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整與控制是潮流計算的應用。暫態(tài)分析部分的同步電機的數(shù)學模型是基礎，其電磁暫態(tài)過程主要針對故障分析時的短路計算，機電暫態(tài)過程主要針對穩(wěn)定性計算[2]。
在教學過程中，三大計算自然要重點講述，但是其中的計算機算法部分可以適當壓縮學時，因為相應的課程實驗、課程設計和畢業(yè)設計部分會有針對三大計算的具體上機操作。而相應的基礎知識部分則需要仔細講解，尤其是部分同學《電路基礎》和《電機學》掌握的比較薄弱，基礎知識部分如果進度過快，會導致后邊的三大計算根本無法理解和掌握。
《電力系統(tǒng)分析》除了具有較強的理論性，還有一定的工程性。根據(jù)已就業(yè)同學的信息反饋，在教學過程中，應適當?shù)匾雮€別工程實例以及目前的電力系統(tǒng)新技術(shù)專題，讓學生能將所學的理論知識和實際的工程聯(lián)系起來，激發(fā)學習的興趣和動力。
（二）教學方式的多元化
該門課程的理論性較強，教學方式仍以多媒體和板書結(jié)合的教師講解為主。然而課程中涉及到大量的計算，需要習題（作業(yè)、課堂討論和課堂測驗）來支撐。由于作業(yè)是在課下完成的，不可避免地出現(xiàn)部分同學互相抄襲的現(xiàn)象，導致不能通過作業(yè)來準確地反映出學生對知識的掌握情況。課堂討論和測驗的方式，一來可以方便教師準確地觀察學生的真實水平，二來通過學生到講臺上講解習題，提高學生課堂的參與度，便于學生自己找出彼此間的差距，活躍課堂氣氛，激發(fā)學習興趣。
除了上述傳統(tǒng)的課堂教學之外，還可以通過網(wǎng)絡課程的形式，將課程相關的電子資源分享給學生，并通過網(wǎng)絡論壇的形式，開展課程內(nèi)容的相關討論。
（三）教學方法的靈活性
《電力系統(tǒng)分析》中有一些比較難以理解的章節(jié)，需要采用較為靈活的教學方法來授課。比如，同步電機突然三相短路分析這一節(jié)，涉及的內(nèi)容較多，既有電機方程，又有短路電流計算，看起來十分復雜，尤其對一部分數(shù)學基礎不好的同學，看到這些復雜的公式會直接望而卻步。因此，教學過程中不應該側(cè)重具體的公式推導，而應該先從基本思路著手，和之前學過的較為基礎的電路知識進行類比講解。比如：把“短路前”和“短路后”看成電路中動態(tài)電路的“換路前”和“換路后”；短路電流的計算方法和“三要素”法相類比，即分別求出起始值、穩(wěn)態(tài)值和直流、交流分量的衰減時間常數(shù)，帶入“三要素”法的表達式中，得出短路電流的計算公式。這樣，學生先從整體思路上有一個清晰的框架，然后，再針對每一部分進行具體的數(shù)學計算，就不會產(chǎn)生思路不清的困擾。
三、實踐教學的探索
如前所述，該門課程具有一定的工程性，需要相應的課程實驗、課程設計、畢業(yè)設計和實習等實踐教學環(huán)節(jié)，這樣才能使本專業(yè)的畢業(yè)生達到相應的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求。
（一）基于PSASP的課程實驗[3]
課程實驗設置的主要目標是通過實驗，培養(yǎng)學生的基本實驗技能，加深對電力系統(tǒng)的理解，學生利用仿真平成電力系統(tǒng)參數(shù)的錄入、潮流計算、短路計算、功率特性和功率極限等實驗，初步掌握電力系統(tǒng)的基本分析方法，加強對電力系統(tǒng)分析知識的掌握能力。
上述目標通過讓學生使用PSASP（電力系統(tǒng)分析綜合程序）軟件，在本專業(yè)的電力系統(tǒng)仿真實驗室完成電力系統(tǒng)潮流計算仿真、電力系統(tǒng)的短路計算仿真、單機―無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方式和電力系統(tǒng)功率特性和功率極限等實驗。學生通過上機實驗，能夠基本掌握電力系統(tǒng)的分析方法，甚至個別同學還在使用PSASP的同時，使用MATLAB軟件實現(xiàn)相關的潮流和短路計算[4]，并對兩種結(jié)果進行比較分析。
（二）課程設計和畢業(yè)設計
該門課程的課程設計是用單獨的一周時間來完成的，具體分配了3個設計題目，由學生自由分組和選題。主要是希望學生通過開展課程設計鍛煉解決實際工程問題的基本能力（查閱資料、工程問題的數(shù)學計算和分析、報告的撰寫及團隊合作）。
課程設計題目的選取來源于相關的科研項目，以潮流計算和短路計算為核心的相關工程性問題。主要考察對手算潮流和短路計算基本方法以及計算機潮流和短路計算的掌握情況。具體分組為2人一組，組員過多，會導致個別組員實際承擔的工作過少；一人獨立完成，時間不夠充裕。因此，2人一組可以較好地分配工作和保證課程設計的順利完成。
課程設計的驗收工作以現(xiàn)場答辯的方式來完成，答辯成績占總成績的40%。指導老師會針對每組提交的設計報告，提出2～3個問題，同時要求現(xiàn)場演示計算機仿真過程，并根據(jù)具體情況，提出1～2個問題，如果超出3個問題回答不正確，則視為課程設計不通過。答辯過程中，選擇同一題目的小組之間可以互相提問和評價，該環(huán)節(jié)占答辯成績的20%。這樣有利于學生加深對設計題目的理解和認識，同時找出設計過程中的不足以及同他人之間的差距。
畢業(yè)設計安排在大四的下學期，除了《電力系統(tǒng)分析》，其他相關的專業(yè)課程學生都已經(jīng)選修完畢，具有一定的綜合運用電力系統(tǒng)相關知識的能力。設計題目來源于科研項目中的小項目，以鍛煉學生開展項目研究的能力。
畢業(yè)設計比之課程設計，題目要復雜得多，是對整個大學期間所學相關專業(yè)知識的整體驗收。《電力系統(tǒng)分析》所學相關知識作為畢業(yè)設計題目的核心內(nèi)容，是對該課程教學效果的另一種驗收形式。相比考試而言，能更加有效地檢驗畢業(yè)生是否具備了培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求中羅列的基本能力。
（三）實習環(huán)節(jié)
課程相關的認識實習和生產(chǎn)實習由于電力行業(yè)的特殊性，使得學生只能在變電站和發(fā)電廠進行參觀，而不能進行具體地操作。這個過程中就需要帶隊的教師能夠在參觀前和參觀過程中對所學知識的具體應用進行講解，以提高實習的效果。
通過學生對實習的反饋情況來看，大家對實習單位的興趣比較大，在具體參觀過程中，對電力設備和電力系統(tǒng)接線和運行方式的認識得到了加深，使原來僅停留在原理圖和結(jié)構(gòu)圖上的電力系統(tǒng)形象化。同時，學生對畢業(yè)后所能從事的工作有了一定的了解，更能激發(fā)相關專業(yè)課程的學習興趣。
四、結(jié)語
通過以上教學內(nèi)容、方式和方法的探索，使學生能更易于理解和掌握本門課程的理論知識，而實踐教學的具體開展，則通過課程實驗、課程設計、畢業(yè)設計和實習環(huán)節(jié)來確保學生將所學的理論知識用以分析和解決具體的工程性問題，更好地達到本課程的培養(yǎng)目標，從而自下而上地支撐本專業(yè)學生的畢業(yè)要求，使培養(yǎng)出的學生成為電氣工程相關領域的復合型工程技術(shù)與管理人才。
參考文獻：
[1]林健.工程教育認證與工程教育改革和發(fā)展[J].高等工程教育研究，2015，（02）：15-19.
[2]夏道止.電力系統(tǒng)分析[M].第二版.北京：中國電力出版社，2015.
關鍵詞：課程群建設；電力系統(tǒng)分析；教學改革
一、引 言
目前，中國高等教育正在探索新的教學模式，以適應社會及人才市場對大學生基本素養(yǎng)和專業(yè)技能的需求；各高校總體的改革思路已從過去偏重理論教學到理論和實踐教學并重，逐步培養(yǎng)基礎知識扎實、實踐技能優(yōu)良的專業(yè)人才變化。隨著培養(yǎng)目標的調(diào)整，課程體系的建設則需要新思路和新方法。電力系統(tǒng)分析課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎課，也是電氣工程學科的專業(yè)骨干課，本身具有較強的工程實踐性，在課程體系中地位十分重要。在新形勢下，如何提高電力系統(tǒng)分析課程教學效果、提升教學質(zhì)量是值得深入思考和研究的問題。
國內(nèi)很多高校部分學科如信號處理、儀器儀表、電子信息科學與技術(shù)等專業(yè)課程改變了以往課程設置過程中不分課程重點和課程間聯(lián)系、僅僅按照專業(yè)單一設置課程的缺點，在課程體系建設過程中采用了課程群建設思路，一方面可以突出專業(yè)重點，使得學生對本專業(yè)各個方向認識更加明晰；一方面將專業(yè)課程內(nèi)容得到優(yōu)化與整合，減少課時，使得學生用最少時間掌握本專業(yè)知識和技能，取得了良好的效果［1］。同樣，也可以嘗試將課程群建設思路引入電力系統(tǒng)分析課程建設中去。
二、課程群建設思路簡介
課程群建設是上世紀90年代出現(xiàn)的課程體系建設主體思路，起始于北京理工大學“在課程建設中應當以教學計劃的整體優(yōu)化為目標”教學改革項目。課程群建設主要注重“課群”的建設，“課群”的內(nèi)涵如文獻［2］主要分為以下五種：（1）對教學計劃中具有相互影響、相互間可構(gòu)成完整的教學內(nèi)容體系的相關課程進行重新規(guī)劃、整合的課程；（2）以專業(yè)某方向中一門或是一門以上重點課程為基礎，與相關或是相近的課程組成結(jié)構(gòu)合理、層次清晰、課程間相互連接式的課程群體；（3）若干門彼此獨立而相互密切聯(lián)系的課程；（4）內(nèi)容上具有密切相關、相承或是互補的多門課程組成的課群；（5）從屬于某個學科、相互間有合理分工、能滿足不同專業(yè)教學要求的系統(tǒng)化的課程群體。針對目前電力系統(tǒng)教學過程中出現(xiàn)的問題，按照第一種課程群內(nèi)涵整合課程體系比較可行與合理。
三、電力系統(tǒng)分析教學中存在的問題
1.理論課課時減少與教學內(nèi)容不變之間存在矛盾
目前，國內(nèi)許多高校正在向建設應用型大學方向努力，在這一過程中，勢必會增加實驗課和實訓課程的課時，而在總課時不變的情況下，理論課課時會大為減少，需要學生掌握的基礎專業(yè)知識點和內(nèi)容卻沒有明確刪減，教師為了確保教學進度，往往不能展開講解，這樣學生對于知識點的理解和掌握是不利的［3］。
2.電力系統(tǒng)分析課程特點決定其難度很大
電力系統(tǒng)分析課程主要講解電力系統(tǒng)正常運行和故障運行時的分析和計算方法，基本內(nèi)容包括電力系統(tǒng)短路計算、電力系統(tǒng)潮流計算、電力系統(tǒng)分穩(wěn)定性分析計算等。這門課程與很多基礎課、專業(yè)基礎課，如電路、電機學等聯(lián)系密切，又是后續(xù)專業(yè)課程如電力系統(tǒng)繼電保護、電力系統(tǒng)自動裝置原理等相關課程的理論基礎。電力系統(tǒng)分析課程具有很強的繼承性，學生扎實地學好前續(xù)課程是學好電力系統(tǒng)分析課程的最基本的前提；另外，電力系統(tǒng)分析具有具有理論深、內(nèi)容多，概念多、計算量大、計算復雜等特點［4］，而且分析過程多采用數(shù)學算法、對學生的數(shù)學分析能力要求很高；這樣，絕大部分學生的感受對電力系統(tǒng)分析課程就是很難，特別是基礎較差的學生容易產(chǎn)生概念和思路模糊，對整個教學內(nèi)容都不理解，課堂聽不懂，課下看不會，進而放棄這門課程學習的現(xiàn)象。
3.課程教學團隊建設亟待加強
教學團隊優(yōu)良是不斷提升教學質(zhì)量，提高效果的基本保證，特別對青年教師教學能力、教學素養(yǎng)和實踐技能的培訓和培養(yǎng)是學科建設長期、穩(wěn)定、良好發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。
目前，教師業(yè)務能力和教學水平提高主要依靠教學過程經(jīng)驗積累和參與科研項目這兩種方式，教師基本被禁錮在教室與實驗室之間，這樣很容易產(chǎn)生教學內(nèi)容陳舊、教師照本宣科、科研與生產(chǎn)脫節(jié)、教師視野狹窄、學生想學和教師所教的內(nèi)容信息不對稱等現(xiàn)象，既影響了教師能力進一步提高，又影響教學質(zhì)量提升。
四、電力系統(tǒng)課程群建設整體方案
破解以上難題需要對電氣工程及其自動化專業(yè)建設方案做系統(tǒng)性、創(chuàng)新性的改革，下面從三方面介紹課程群建設整體方案。
1.突出課程性質(zhì)、建立課程群
電氣工程及其自動化專業(yè)的課程覆蓋了強電與弱電的所有課程，還涉及到物理學中較難的電磁場理論等理論課程。在學時較少的情況下，讓學生對這些課程都做系統(tǒng)性學習是不現(xiàn)實的，而且學生的學習興趣也不同，有些學生對弱電感興趣，有的學生對強電方面的課程感興趣，往往是學生對感興趣的課程學習動力大、學起來感覺輕松而且學習效果也好。那么，在制定專業(yè)培養(yǎng)方案時可以按照課程性質(zhì)將課程歸入不同方向，按照方向來建立課程群；即每個方向?qū)欢〝?shù)量關聯(lián)度大的專業(yè)課程，這些課程形成一個課程群，該群中的課程作為該方向的必修專業(yè)課，而其它群中的課程可以作為選修課供學生選擇性學習。這樣既突出了專業(yè)方向的重點，使學生學習思路更加清晰、學習目的更加明確，同時也減少了學生的負擔。
對于電氣工程及其自動化專業(yè)的課程可以按照下圖1-2將課程分類建立課程群。
關鍵詞：新能源；電力系統(tǒng)；課程建設；教學方法
作者簡介：趙晶晶（1980-），女，重慶人，上海電力學院電氣工程學院，副教授；李東東（1976-），男，安徽阜陽人，上海電力學院電氣工程學院，教授。（上海 200090）
中圖分類號：G643.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）14-0077-02
21世紀人類面臨的兩大基本問題是能源問題與環(huán)境問題，發(fā)展新能源是解決這兩大問題的必由之路。新能源是相對于常規(guī)能源而言的，是指采用新技術(shù)和新材料或在新技術(shù)基礎上系統(tǒng)地開發(fā)利用的能源，如太陽能、風能、地熱能、海洋能等，大部分新能源被轉(zhuǎn)換成電能接入電力系統(tǒng)中。新能源在地理位置上高度分散、受氣候影響大，因此新能源發(fā)電的控制方式比傳統(tǒng)石化燃料發(fā)電復雜。要將大量新能源電能接入現(xiàn)有電力系統(tǒng)，需要電網(wǎng)在規(guī)劃、運行及控制等諸多方面作出調(diào)整，以便能更好地適應新能源隨機性、波動性對電力系統(tǒng)電壓、頻率、穩(wěn)定性等方面帶來的影響。
2013年，為促進上海電力學院電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)研究生適應新能源大量并網(wǎng)后電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，上海電力學院電氣工程學院新開設了“新能源與電力系統(tǒng)”研究生專業(yè)選修課程。該課程旨在使學生對新能源發(fā)電技術(shù)的基本原理、風力與光伏發(fā)電等可再生能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的運行特點有一個全面的了解，并能夠利用電力系統(tǒng)專業(yè)分析方法解決新能源并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來的新問題，為進一步分析和研究新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、運行打下良好基礎。
一、課程結(jié)構(gòu)與教學內(nèi)容的設計
“新能源與電力系統(tǒng)”課程的內(nèi)容涉及電氣、動力、機械、控制等許多學科領域，其中新能源發(fā)電技術(shù)主要包括太陽能發(fā)電、風能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、氫能發(fā)電、天然氣、燃氣發(fā)電、小水力發(fā)電、地熱能發(fā)電和海洋能發(fā)電等多種發(fā)電技術(shù)。新能源發(fā)電并網(wǎng)后對電力系統(tǒng)的影響包括規(guī)劃、運行、控制等諸多方面。該課程涉及“新能源發(fā)電技術(shù)”與“電力系統(tǒng)分析”兩部分內(nèi)容，概念多、知識面廣、工程應用性強。但授課學時僅為36學時，內(nèi)容多，課時少，要在有限的課堂教學時間內(nèi)使學生有效掌握重要知識，需要合理設置課程結(jié)構(gòu)，并對教學內(nèi)容進行篩選。
在過去10年中，世界風電裝機容量以平均每年30%累計速度迅速增長。截止到2013年，中國風電累計裝機已突破90GW，全球總裝機容量達到318GW。中國光伏發(fā)電累計裝機容量達到17.16GW，其中，大規(guī)模光伏電站累計裝機容量達到11.18GW，分布式光伏發(fā)電累計裝機容量達到5.98GW。風力發(fā)電和太陽發(fā)電占據(jù)新能源發(fā)電總裝機容量的91.5%，是新能源利用的主力軍。生物質(zhì)能、海洋能、地熱源等其他新能源發(fā)電技術(shù)還處于實驗研究或商業(yè)探索階段，市場份額較小。
大量隨機性、波動性的風電和光伏發(fā)電并網(wǎng)后對電力系統(tǒng)運行帶來較大的影響，特別是中國部分北方地區(qū)千萬千瓦級風電場集中接入當?shù)?10kV或220kV電網(wǎng)，對風電接入地區(qū)電力系統(tǒng)的運行與控制產(chǎn)生了相當大的影響。因此，該課程將風力發(fā)電并網(wǎng)后對電力系統(tǒng)的影響作為課程主要講授內(nèi)容之一。而太陽能光伏發(fā)電裝機容量較小，大型的光伏電站裝機容量一般在幾兆瓦以內(nèi)，如果直接接入當?shù)?10kV或220kV電網(wǎng)，對電網(wǎng)影響不大。但大量的分布式光伏發(fā)電并入配電網(wǎng)后對配電網(wǎng)的影響卻不可忽視，因此該課程將光伏發(fā)電并網(wǎng)后對配電網(wǎng)的影響也作為課程主要講授內(nèi)容之一。其他新能源發(fā)電形式由于裝機容量均較小，對電力系統(tǒng)影響并不大，則用較少的課時泛講。新能源并網(wǎng)后對電力系統(tǒng)的影響包含對電壓、頻率穩(wěn)定、調(diào)度、規(guī)劃、控制等諸多方面，因此課程安排了較多的課時對新能源并網(wǎng)后的電力系統(tǒng)分析進行講授，具體課時安排如下：新能源發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)基礎知識2學時，風力、太陽能光伏發(fā)電6學時，生物質(zhì)能發(fā)電、氫能發(fā)電、天然氣/燃氣發(fā)電、地熱能發(fā)電和海洋能發(fā)電共2學時，風電、光伏功率預測2學時，新能源并網(wǎng)的經(jīng)濟性2學時，海上風電2學時，新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響共20學時（主要包括新能源并網(wǎng)后的消納、電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度、電力系統(tǒng)有功平衡與頻率控制、電力系統(tǒng)無功電壓控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等）。
二、教學方法和手段優(yōu)化
“新能源與電力系統(tǒng)”課程教學中需要積極探索、發(fā)掘與課程特點相匹配的教學方法和手段；強調(diào)知識的系統(tǒng)性、完整性；注重理論與實際、知識深度與廣度的結(jié)合；重視科研動態(tài)的傳遞及科研方法的引導；加強對學生實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。
1.課程深度與廣度相協(xié)調(diào)
課程內(nèi)容在滿足廣度的基礎上還應保證一定的深度。課程內(nèi)容應包括各種新能源發(fā)電技術(shù)基本原理、電力系統(tǒng)分析方法等基礎知識，在新能源發(fā)電控制技術(shù)，電力系統(tǒng)運行、調(diào)度、控制等方面還應具有一定深度，從而使得學生掌握分析新能源發(fā)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)影響的方法。
2.經(jīng)典理論與科研前沿技術(shù)并重
傳統(tǒng)的“電力系統(tǒng)分析”課程由于理論較深、涉及面廣、工程性強，歷來被視為電氣專業(yè)難教、難學的一門課程。新能源發(fā)電并網(wǎng)后，對電力系統(tǒng)的分析仍是建立在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)分析方法的基礎上，但又存在傳統(tǒng)分析方法不能解決的新問題。由于新能源發(fā)電發(fā)展時間不長，上述許多新問題還未得到全面解決，因此，在教學上應重視對科研前沿研究成果的呈現(xiàn)。通過對新能源并網(wǎng)技術(shù)方面最新科研成果的介紹、高水平學術(shù)期刊的查閱、電力系統(tǒng)運行中實際問題的調(diào)研，培養(yǎng)學生檢索文獻、查閱資料的能力，引導學生掌握提出問題并分析問題的能力。
3.教學案例的分析與討論
課程教學過程中還應設置少量教學案例分析與討論環(huán)節(jié)。學生通過具體案例分析，課堂上以討論的形式讓學生將自己的觀點表述出來，不但鍛煉了學生分析和歸納總結(jié)的能力，同時也加深了他們對所學內(nèi)容的理解和掌握。例如，可讓學生對采用不同風電機組類型、不同安裝容量，接入不同地區(qū)的實際風電接入案例進行分析，以了解風電場并網(wǎng)后對接入地區(qū)電力系統(tǒng)的電壓的影響。教學案例的分析與討論比課本上教條的說詞更能引導學生充分認識到所學知識的實際價值，明確學習目標，從而激發(fā)學生的興趣，引領學生去深入理解課程內(nèi)容。
三、實踐環(huán)節(jié)建設
實踐教學內(nèi)容對課程理論的理解幫助較大。在實驗教學方面，課程應設置一些新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)分析的綜合性實驗，如新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的潮流計算、暫態(tài)穩(wěn)定性分析、無功電壓控制等。學生以實驗小組為單位，實驗方案設計、參數(shù)調(diào)整計算、電網(wǎng)接線到數(shù)據(jù)整理、實驗結(jié)果分析和撰寫實驗報告等一整套工作都由實驗小組通過合作來完成。通過新能源并網(wǎng)實際案例的仿真分析實踐環(huán)節(jié)，能加深學生對理論知識的認識，有效加強學生的動手實踐能力和綜合科研能力。
四、教學團隊的建設
本課程內(nèi)容涉及電氣、動力、機械、控制等許多學科領域，因此教學團隊應老中青搭配，從而達到專業(yè)職務和知識結(jié)構(gòu)合理的效果。課程負責人應為具有較深的學術(shù)造詣和創(chuàng)新性學術(shù)思想的本學科的專家，同時要具有團結(jié)、協(xié)作精神和較好的組織、管理和領導能力。主講教師知識結(jié)構(gòu)最好能覆蓋電力系統(tǒng)、控制等多個領域，這樣才能準確把握課程內(nèi)容的廣度和深度。
五、結(jié)論
本文對上海電力學院“新能源與電力系統(tǒng)”研究生課程建設的方案進行了探析。通過對上海電力學院電力系統(tǒng)自動化專業(yè)建設、新能源技術(shù)在電力行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢等方面的分析，制訂了合理的課程結(jié)構(gòu)與教學內(nèi)容，并發(fā)掘了與課程特點相匹配的教學方法和手段。課程建設注重理論與實際的有效結(jié)合，提出加強課程實踐環(huán)節(jié)建設的思想。通過開展課程建設，找出了該課程教學的薄弱環(huán)節(jié)，制訂了符合電力專業(yè)的建設目標和滿足電力企業(yè)對上海電力學院研究生專業(yè)能力要求的切實可行的課程建設發(fā)展規(guī)劃。
參考文獻：
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關鍵詞：教學 科研 實踐 課程體系
以教學促科研、搞好科研為教學，是當今高等教育教學改革的主要目標。教學改革涵蓋了學科建設、教學內(nèi)容、課程體系、教學方法與手段等多方面，只有全方位的教學改革才能達到不斷完善高等教育的目的，從而實現(xiàn)創(chuàng)新型、應用型、復合型人才培養(yǎng)的根本目標。作為高等院校的工科教師，應不斷地改革完善自己所教的課程，為社會培養(yǎng)有創(chuàng)新思想合格人才。本文針對電氣工程及其自動化專業(yè)的《電力系統(tǒng)分析》課程體系和教學內(nèi)容進行了改革與實踐，提出了“教學與科研互動”的課程教學創(chuàng)新模式，構(gòu)建了“將教學內(nèi)容與工程實際的最新技術(shù)相結(jié)合，豐富課程內(nèi)涵”的課程教學內(nèi)容改革理念與思路，優(yōu)化了教學內(nèi)容；創(chuàng)建了以“教學、科研、實踐”為主線，更新教學觀念，改變教學方法，采用現(xiàn)代化教學手段，運用案例仿真演示，提高教學效果；實施了科學研究與創(chuàng)新實踐教學相結(jié)合的實踐體系，利用項目教學法，提高了學生綜合素質(zhì)。通過教學實踐，解決了專業(yè)課程教學過程中教學內(nèi)容繁、多、雜與教學時數(shù)偏少的矛盾，將教學目標與企業(yè)技術(shù)需求緊密結(jié)合，實現(xiàn)了以教學促科研、科研為教學的目的，在我校電氣工程及其自動化專業(yè)教學改革中，應用效果顯著。
一、將教學內(nèi)容與工程實際的最新技術(shù)相結(jié)合，豐富課程內(nèi)涵
教材的選取與教學內(nèi)容的優(yōu)化。“電力系統(tǒng)分析”、“發(fā)電廠電氣”、“高電壓技術(shù)”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等課程是本校電氣工程專業(yè)新開課程，這幾門課程與電力系統(tǒng)的工程實際有著密切的聯(lián)系，在電氣工程整體學科框架之下開展課程教學改革與實踐研究，將“電力系統(tǒng)分析”、“發(fā)電廠電氣”、“高電壓技術(shù)”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等課程形成課程鏈，優(yōu)化課程體系、整合教學內(nèi)容、豐富課程內(nèi)涵、培育學科生長點、強化電力網(wǎng)絡模型構(gòu)建、運行狀態(tài)分析、安全分析等意識、促進課程之間交叉滲透。
目前，電氣工程專業(yè)的專業(yè)課程教材的版本很多，現(xiàn)有的很多中文教材從內(nèi)容上看差別不大，教學內(nèi)容仍然是在“以學科為中心，知識為重點”的觀念，偏重于理論和知識的傳授。特別是數(shù)值計算在整個教學內(nèi)容中占了很大的比例，使學生把大量的精力用于復雜計算，忘記了科學計算與工程運用的相互關系，計算的目的是為了分析問題和解決問題。由于這些課程研究的是實際的電力系統(tǒng)中的相關環(huán)節(jié)的專業(yè)知識，涉及到大量工程中的知識和概念，在教材選取和內(nèi)容處理上應結(jié)合工程實際。通過認真閱讀和研究國內(nèi)外同名課程的教學情況和教學資源，課程組討論了選用中文、外文教材相結(jié)合的原則，“電力系統(tǒng)分析”課程選用外文原版教材。
由于教學改革的需要，“電力系統(tǒng)分析”課程教學時數(shù)比以往減少，教學內(nèi)容多、繁、雜，學科專業(yè)技術(shù)發(fā)展快，教材更新慢。要培養(yǎng)創(chuàng)新型、復合型人才，對所授課程的教學目的和知識內(nèi)涵十分明確，根據(jù)專業(yè)特征，結(jié)合學科專業(yè)發(fā)展方向和行業(yè)發(fā)展最新技術(shù)，增加新能源的開發(fā)與利用、新型電氣設備的發(fā)展趨勢、發(fā)展動態(tài)、研究熱點等內(nèi)容，將大規(guī)模電網(wǎng)的運行狀態(tài)與安全分析為切入點，優(yōu)化整合教學大綱和教學內(nèi)容，刪除過時的知識，使優(yōu)化后的課程教學內(nèi)容與知識結(jié)構(gòu)更加科學合理、先進、實用。充實了電氣工程及其自動化主干課程的教學大綱及教學內(nèi)容，豐富電氣工程專業(yè)課由理論到實踐的課程體系，把教學內(nèi)容提升到一個新的水平，以培養(yǎng)學生的專業(yè)思維和創(chuàng)新靈感。
二、以教學、科研、實踐為主線，更新教學觀念，改變教學方法
培養(yǎng)學生的獨立思考能力，創(chuàng)新能力是傳統(tǒng)教育和現(xiàn)代教育的根本區(qū)別。傳統(tǒng)教學中，普遍采用的滿堂灌輸?shù)慕虒W理念和方法，與世界一流大學的引導式、啟發(fā)式、互動式的研究型教學理念和方法之間，存在較大的差距。有鑒于此，我們對專業(yè)課程進行了改革的嘗試，改傳統(tǒng)的學科型教學為應用型教學，使學生由被動的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥膮⑴c者和積極的研究者。以教學、科研、實踐為主線，更新教學觀念，改變教學方法。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，需要科研的支撐，教師擁有敏銳的創(chuàng)新思維才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的學生，科研工作水平的提高是提高創(chuàng)新型教學的關鍵。堅持創(chuàng)新教學與科學研究相結(jié)合，實現(xiàn)教學科研互動。在創(chuàng)新教學中挖掘科研思想，深入鉆研教學內(nèi)容每一個知識點的內(nèi)涵，面向生產(chǎn)實際和專業(yè)前沿發(fā)現(xiàn)問題，尋找課題，以挖掘創(chuàng)新潛能和發(fā)現(xiàn)所要解決的問題；將科研搞好，也可進一步促進教學工作，把科研工作中所取得的一些成果及科研論文中的主要論點引入課堂教學和指導學生畢業(yè)設計(論文)中，以此啟發(fā)學生獨立意識與專業(yè)思維，形成師生互動，激發(fā)學生的創(chuàng)新靈感。學生的應變素質(zhì)、創(chuàng)新能力就在解決問題的過程中得到培養(yǎng)。
三、采用現(xiàn)代化教學手段，運用案例仿真演示，提高教學效果
響應教育部關于積極推廣使用現(xiàn)代化教育教學手段的要求，主要包括：（1）采用多媒體教學，中、英文相結(jié)合電子教案；（2）教學要求和電子教案在網(wǎng)上公布（3）利用教師郵箱等答疑和討論；（4）利用電子郵件遞交和批改作業(yè)，（5）仿真教學。授課主要利用中文講解，加必要的英文術(shù)語，便于學生課后閱讀和領會教材內(nèi)容。
為了讓學生學習并理解電力系統(tǒng)的實際運行情況，采用電力系統(tǒng)分析和可視化平臺（Power World Simulator）進行系統(tǒng)仿真分析，將電力網(wǎng)絡的潮流計算、短路計算、無功補償?shù)冗\行結(jié)果可視化顯示在屏幕上，非常直觀，使學生對系統(tǒng)運行情況一目了然。幫助學生更好的理解關鍵概念，讓學生立刻看到課堂中學到的概念如何應用在實際工程，并加深理解，激發(fā)了學生對電力系統(tǒng)領域的興趣，提高了教學效果。
四、堅持科學研究與創(chuàng)新實踐教學相結(jié)合，提高學生綜合素質(zhì)
根據(jù)專業(yè)建設的需要，結(jié)合學科發(fā)展前沿，將實驗室建設成集實驗、實習、新產(chǎn)品開發(fā)與設計及科學研究于一體的多功能實踐教學平臺，實現(xiàn)了工程素質(zhì)訓練、科學研究試驗與專業(yè)技術(shù)進步的有機結(jié)合。電力網(wǎng)絡仿真軟件（Power WorldSimulator）在北美地區(qū)等調(diào)度中心成功應用，并已在國內(nèi)南方電網(wǎng)各大電力調(diào)度中心使用。結(jié)合教學內(nèi)容，學生利用課內(nèi)、課外時間，采用電力網(wǎng)絡仿真軟件進行仿真實驗，自己動手構(gòu)建電力網(wǎng)絡，將所學知識靈活的應用到實驗當中，在實驗過程中，結(jié)合部分電力網(wǎng)絡的實際數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行及故障狀態(tài)分析，使實驗過程更接近于實際的電網(wǎng)環(huán)境，真實再現(xiàn)實際電網(wǎng)運行的動態(tài)過程，提出系統(tǒng)故障的解決方法，增強學生對于電力網(wǎng)絡安全的意識，縮短學校教育與電力行業(yè)要求的差距，使畢業(yè)生能盡快地勝任工作。提高同學們學習的積極性，對電力系統(tǒng)的學習有了更進一步的理解。
結(jié)合電力行業(yè)特征，采用校企互動教學方式，組織學生到大型火力、水力發(fā)電廠、風力發(fā)電場、變電站等地參觀實習，了解發(fā)電廠及變電站實際生產(chǎn)及運行情況，了解企業(yè)技術(shù)需求。針對企業(yè)需求，結(jié)合仿真軟件組織學生共同進行模塊開發(fā)，借助傳統(tǒng)學科積累，把教學研究與工程設計、科學研究接軌，大大地調(diào)動了學生的學習積極性。采用項目教學法，通過實施一個完整的項目，把理論與實踐教學有機地結(jié)合起來,充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能,提高學生解決實際問題的綜合能力。項目是指以制作或設計一種具體的、具有實際應用價值的產(chǎn)品（軟、硬件）為目的的任務，面對企業(yè)技術(shù)需求，將教學內(nèi)容的理論知識和實踐技能相結(jié)合，加深對已有知識、技能的應用，同時還要求學生能夠主動學習新知識，靈活運用新學到的知識、技能來解決項目實施過程中所遇到的實際問題。使學生能將本課程所學的知識在項目實施過程中進行演練。在項目實施過程中，學生通過查閱必要的參考資料，向教師和專家進行請教等多種途徑獲得項目所需的理論知識和實現(xiàn)項目的具體方法，為項目的討論做好準備。對于分組進行的項目，還要集體分工準備，互相交流，以調(diào)動全體成員的積極性和創(chuàng)造性，獨立提出解決問題的方法，寫出項目的實施方案。項目實施主要靠學生的自主學習和相互間的協(xié)作為主，在此階段教師隨時對學生遇到的問題給予指導，幫助學生解決在開發(fā)過程中遇到的難題，并督促學生及時完成項目實施計劃的各個環(huán)節(jié)，以保證學生能夠嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，按計劃完成項目任務。項目評定是對整個項目教學實施情況的驗收，也是對學生在該項目執(zhí)行過程中取得的成績做出評價，找出存在的問題，為項目的完善設計提供依據(jù)。通過幾年的教學嘗試，每年有20多名學生參與項目的設計和開發(fā)工作，并且出色地完成了課程設計及畢業(yè)論文；同時，教師和學生深入企業(yè)，發(fā)現(xiàn)問題，找到了科研工作的切入點，師生共同研究，幫助企業(yè)解決生產(chǎn)過程中所遇到的難題和關鍵技術(shù)問題，部分研究成果已在企業(yè)進入試用階段，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益，形成教學、科研與實踐的良性循環(huán)。五、結(jié)語
本文構(gòu)建了以教學與科研互動模式的教學實踐體系，提出了將教學內(nèi)容與工程實際的最新技術(shù)相結(jié)合，豐富了課程內(nèi)涵，教學中發(fā)現(xiàn)課程教學內(nèi)容新體系實施效果好，并且壓縮了課堂教學課時數(shù)；以教學、科研、實踐為主線，更新了教學觀念，改變了教學方法；采用現(xiàn)代化教學手段，運用案例仿真演示，提高了教學效果；實施科學研究與創(chuàng)新實踐教學相結(jié)合的課程實踐體系，依托校企合作，實施項目教學，鍛煉了學生的獨立工作能力、綜合職業(yè)能力和協(xié)作精神，縮短了理論與實際工作的差距，提高了學生的創(chuàng)新性和學習積極性。同時，老師和學生共同為企業(yè)解決了技術(shù)難題，企業(yè)為學生提供了實習場地，學生的綜合素質(zhì)得以提高，就業(yè)競爭能力和工作適應性得以增強，畢業(yè)生深受用人單位歡迎。幾年的教學實踐證明，采用教學與科研互動模式的課程體系建設，是一條切實可行的教學改革的途徑。同時，通過教學，提升了教師教學與科研水平，在我校電氣工程及其自動化專業(yè)教學改革中，應用效果顯著。
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論文關鍵詞：傳統(tǒng)教學；電力行業(yè)標準；電網(wǎng)仿真實驗室
高等院校電氣工程及自動化專業(yè)是為發(fā)電廠、供電公司、農(nóng)電局、送變電公司、大型工礦企業(yè)等培養(yǎng)從事電氣工程及自動化領域的電力系統(tǒng)設計與運行、電氣設備安裝與檢修、試驗分析、研制開發(fā)、信息處理及經(jīng)營管理等方面的高級工程技術(shù)人才。隨著我國電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，對電力行業(yè)的人才素質(zhì)要求越來越高。而現(xiàn)在我國高校電力專業(yè)的課程設置體系已不能完全滿足電力行業(yè)的發(fā)展要求。比如：現(xiàn)有的一些理論教材已經(jīng)用了幾十年，出現(xiàn)了理論與實際相脫離，理論教學與實際訓練相脫離等現(xiàn)象，導致學生缺少創(chuàng)新思維。正是基于這種現(xiàn)象，沈陽工程學院電氣工程系通過幾年的努力，利用中央與地方共建項目資金的支持，開展了基于電力行業(yè)標準的開放式電力工程實踐基地群之一的電網(wǎng)仿真實驗室的建設與研究，學生通過在電網(wǎng)仿真實驗室的學習，可以大大提高他們的理論水平與實際崗位的技術(shù)水平，能夠更好地適應電力行業(yè)發(fā)展的要求。
一、特色電網(wǎng)仿真實驗室的建設
從2006年開始，我們利用中央與地方共建項目資金的支持，按照電力系統(tǒng)行業(yè)標準，依據(jù)現(xiàn)場實際需要，開展了具有特色的電網(wǎng)仿真實驗室的建設。我們先后走訪了清華大學、北京電科院、河北省電力培訓中心、湖南大學電氣工程學院、貴州省電力培訓中心、四川省電力仿真培訓中心、四川交通大學電氣工程系、遼寧省電力調(diào)度中心等單位。通過深入的調(diào)查研究，最后根據(jù)我們的設計方案，采用學校招標形式，與清華大學在2007年簽訂了電力工程實踐基地群之一的具有特色的電網(wǎng)仿真實驗室共建項目的協(xié)議。通過幾年的艱苦努力，該實驗室現(xiàn)已建設完畢。
二、特色電網(wǎng)仿真實驗室的功能
基于成熟的電網(wǎng)調(diào)度員仿真培訓系統(tǒng)（DTS）的技術(shù)平臺，建立一個包含典型省電網(wǎng)、地區(qū)電網(wǎng)、區(qū)縣電網(wǎng)的統(tǒng)一電力系統(tǒng)模型，實現(xiàn)統(tǒng)一模型的數(shù)字仿真，逼真模擬各級電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)和故障運行情況；同時利用計算機系統(tǒng)組成完整的調(diào)度自動化模擬系統(tǒng)，完整地模擬各級電網(wǎng)調(diào)度的物理環(huán)境。
電網(wǎng)仿真實驗室集繼電保護、自動裝置、計算機通訊、數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控（Supervisory Control And Data Acquisition，簡稱SCADA）、電力系統(tǒng)分析計算、電力系統(tǒng)靜態(tài)仿真和電力系統(tǒng)動態(tài)仿真為一體，幾乎覆蓋整個專業(yè)領域。在這個實驗室里學生可以得到電力系統(tǒng)運行控制、分析計算等全方位的訓練。
在DTS的實際調(diào)度應用中，學員坐在學員室中充當“調(diào)度員”接受培訓，學員室中配備有與實際調(diào)度室一致的（或接近的）能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，簡稱EMS）和軟硬件系統(tǒng)（即學員臺），讓學員有一種身臨其境的感覺；而教員在教員室里，利用教員臺在培訓前準備教案（教案源自于實際電網(wǎng)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)斷面和實際的電網(wǎng)模型以及參數(shù)），在培訓中控制培訓過程，具體指導培訓工作的進行，并在培訓結(jié)束后評價學員的調(diào)度能力。在培訓進行過程中，學員與教員之間的通信采用電話或計算機信息交互進行，來模擬調(diào)度時調(diào)度員和廠站值班員之間的通信方式。在這種方式下，整個培訓過程都由教員與學員之間“一對一”地完成，這種做法符合現(xiàn)場需要，它利于教員了解每一個學員對調(diào)度規(guī)程的熟練程度和操作情況，以及他們對故障的應變能力。
仿真教學實驗系統(tǒng)可以滿足多位學員同時獨立接受仿真培訓的要求，也可以實現(xiàn)教員與學員“一對多”的模式，這樣指導老師通過教員臺（主工作站）向各學員終端下達教案，也可設置預想的故障，在仿真實驗過程中控制進程，具體指導實驗的進行，并在實驗中觀察學生的實驗操作情況，給予必要的指導。
在統(tǒng)一模型下的電網(wǎng)仿真培訓，還可以實現(xiàn)多級調(diào)度的聯(lián)合仿真培訓，讓學員了解上下級調(diào)度的協(xié)調(diào)配合，訓練聯(lián)合反事故的能力。
新建成的特色電網(wǎng)仿真實驗室，除具有以上功能外，針對沈陽工程學院（以下簡稱“我院”）的具體情況，還開發(fā)實現(xiàn)了以下幾種功能。
（1）變電站仿真系統(tǒng)能與電網(wǎng)仿真聯(lián)網(wǎng)運行，電網(wǎng)仿真和變電站仿真在電網(wǎng)模型、數(shù)據(jù)庫、人機界面、功能模塊等多個方面實現(xiàn)一體化，兩套系統(tǒng)共享公共的電網(wǎng)模型，共享公共的設備參數(shù)和仿真畫面，對于公共的部分，用戶只需要維護一套模型和參數(shù)。電網(wǎng)仿真和變電站仿真可以各自單獨運行，也可以聯(lián)合仿真。聯(lián)合仿真時，兩套系統(tǒng)共享同一套電網(wǎng)模型，在任一系統(tǒng)中進行操作或設定故障后，兩套系統(tǒng)均能自動響應，并各自給出正確、完整的二次設備動作信息。作為電網(wǎng)仿真中的一個深度仿真的變電站，可以實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度和變電站運行值班人員的聯(lián)合仿真培訓。
（2）利用DTS電網(wǎng)數(shù)字仿真培訓系統(tǒng)硬件平臺，可以實現(xiàn)開放式《電力系統(tǒng)分析》實驗，這樣在建成的電網(wǎng)仿真教學實驗室中，就可以進行面向電網(wǎng)運行值班的調(diào)度員仿真培訓，也可以進行面向基礎教學的電力系統(tǒng)分析仿真試驗，而且教員可以方便地在兩套系統(tǒng)之間進行切換。
（3）電網(wǎng)仿真實驗室不但可以滿足電氣工程系各專業(yè)的電網(wǎng)環(huán)節(jié)實習、實訓需求，而且可以為學院節(jié)省大量的實習經(jīng)費。
（4）為電氣自動化的學生做畢業(yè)設計提供軟件平臺，達到鍛煉學生自主設計的目的。
三、特色電網(wǎng)仿真實驗室的創(chuàng)新
新建成的電網(wǎng)仿真實驗室與國內(nèi)其它院校電網(wǎng)仿真實驗室相比，具有以下幾方面的創(chuàng)新之處。
首先，它不是單一的電網(wǎng)仿真實驗室，而是集電網(wǎng)仿真、電網(wǎng)仿真與變電站仿真聯(lián)網(wǎng)運行系統(tǒng)、電力系統(tǒng)分析實驗、學生畢業(yè)設計等多功能為一體的實驗室。學生可以根據(jù)課堂或自己需要，在電網(wǎng)仿真系統(tǒng)、電力系統(tǒng)分析實驗、畢業(yè)設計三套系統(tǒng)之間任意切換，互不干擾。
其次，由于實現(xiàn)了電網(wǎng)仿真與變電站仿真聯(lián)網(wǎng)運行，可以使學生在實驗室進行認識實習、畢業(yè)實習，而且也會收到較好的實習效果。比如：在電網(wǎng)仿真中，假如有35kV、66kV、110kV、220kV、500kV等不同的廠站，可以在變電站仿真中找到與它匹配的廠站，兩者能達到同步運行，這樣學生就可以既看到電網(wǎng)仿真中系統(tǒng)廠站的設備運行情況，又可以看到變電站仿真中實際的三維畫面和動作過程，效果非常理想。
另外，畢業(yè)設計是大學教育的最后一個環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)之一，它可以衡量一個學校的教學水平，也是衡量一個畢業(yè)生能力的重要標準，做好學生畢業(yè)設計是非常重要的。我們利用電網(wǎng)仿真軟件平臺，獨立設計了畢業(yè)設計軟件平臺，讓學生可以任意組建電力系統(tǒng)網(wǎng)絡模型，通過拓撲進行各種電力系統(tǒng)分析計算，達到鍛煉學生自主設計的目的。這也開創(chuàng)了我院發(fā)電專業(yè)學生開展畢業(yè)設計改革的新篇章。
四、特色電網(wǎng)仿真實驗室的現(xiàn)實意義
特色電網(wǎng)仿真實驗室是按照電力系統(tǒng)行業(yè)標準，依據(jù)現(xiàn)場實際需要，根據(jù)以“面向企業(yè)、立足崗位、突出實踐”為指導思想的“技術(shù)崗位型”培養(yǎng)模式來建設的。
通過電網(wǎng)仿真實驗室建設與研究，可以整合現(xiàn)有發(fā)電專業(yè)的課程設置體系，構(gòu)建新的課程體系和教學內(nèi)容，使該體系具有很強的針對性和靈活方便性。同時可以做到情景交融，生動形象。即根據(jù)電力行業(yè)崗位需求，真正做到真實模擬電力系統(tǒng)設備，來作為學生的訓練手段。比如：可以讓學生自己模擬某一地區(qū)真實電網(wǎng)網(wǎng)絡發(fā)生故障。怎么進行處理，用到了哪些專業(yè)知識？學生的處理結(jié)果會由評判系統(tǒng)給分。而且這個處理過程必須和實際現(xiàn)場一樣。這樣就可以充分調(diào)動學員的學習積極性和提高實踐工作能力，達到實際現(xiàn)場崗位的技能要求。
在教學過程中，老師需要知道學生對于哪些知識點掌握比較模糊，哪些知識點已經(jīng)掌握了，還有哪些知識點只需要對個別進行輔導，哪些知識點是需要對多數(shù)人進行強調(diào)的。學生需要有方便的手段將這些信息實時向老師反饋。在實驗的過程中，老師需要控制實驗的節(jié)奏，掌握每個學生的完成狀況，統(tǒng)一導演實驗的進程。同時在進行聯(lián)合實驗的時候，生生之間，師生之間必須通過信息交互進行有效的協(xié)調(diào)，更好地完成實驗，達到預期的效果。本實驗室在這些方面都做了較深刻的研究，為老師和學生提供了方便的交流手段，這樣就可以使教學實驗過程變得積極、互動，收到良好的教學效果。
關鍵詞：EDSA；潮流計算；輔助教學
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）19-0069-02
近些年來，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，像PWS、PSASP、MATPOWER、PSCAD、MATLAB-PSAT等電力系統(tǒng)分析仿真軟件已日趨成為電氣工程師的主要應用工具。另外，利用電力系統(tǒng)分析仿真軟件作為課堂輔助教學軟件還有利于幫助學生理解基本概念，加深對系統(tǒng)運行的認識。美國EDSA公司開發(fā)的電力系統(tǒng)設計分析軟件包，是一個功能強大的電力電氣系統(tǒng)設計、分析、模擬、控制的綜合性的工具軟件包，廣泛適用于包括太空站、核電站、潛水艇、海上石油平臺、煉油廠、化工廠、發(fā)電廠、電網(wǎng)、機場及其空中指揮與管制設施、醫(yī)院等各種設施的電力、電氣系統(tǒng)的設計與分析。該軟件可分析最多包含2000個節(jié)點和8000個支路的復雜系統(tǒng)。該軟件不僅能用于電力系統(tǒng)及相關領域的工程設計與科研，還可用于高等學校電氣工程及相關專業(yè)的仿真教學。本文首先介紹EDSA軟件包的功能特點，然后以電力系統(tǒng)潮流計算為例，闡述EDSA仿真軟件在“電力工程基礎”課程教學中的應用。該軟件可為電氣工程類的仿真教學提供參考。
一、EDSA的功能特點
EDSA是由美國EDSA公司開發(fā)的全圖形英文界面的電力系統(tǒng)仿真分析/計算高級應用軟件。EDSA軟件是全球電力系統(tǒng)設計和分析的標準軟件，也是目前唯一通過ISO9001質(zhì)量認證和10CFR50（美國聯(lián)邦法規(guī)核能卷）規(guī)定的電力系統(tǒng)綜合仿真軟件。該軟件擁有直觀及友好的操作界面、強大而完善的計算分析功能、開放式數(shù)據(jù)庫連接，能對電力電氣系統(tǒng)進行設計計算、分析、模擬及控制。EDSA的分析應用程序與Drafix CAD相組合，并且內(nèi)置了Autodesk公司的CAD引擎，可以讓用戶在進行輸入和編輯的過程中輕松地復制、粘貼和拖拽，非常方便地繪制直流、交流、單相、三相乃至交/直流混合系統(tǒng)。EDSA提供完整的圖形和編輯器，以最簡潔的方式建立單線圖。利用單線圖的編輯工具條，可以圖形化地增加、刪除、移動或聯(lián)接設備；放大或縮小；顯示或隱藏網(wǎng)絡；改變設備大小、方向、符號或顯示方法；輸入設備屬性；設置運行狀態(tài)等。可以按照不同的連接方式、不同的運行要求、不同的負載狀況、不同的電氣工程參數(shù)、不同的計算參數(shù)等來設置或改變系統(tǒng)運行狀態(tài)，并在此基礎上進行各種計算與分析。EDSA的計算分析設計模塊種類繁多、功能強大，包括諧波分析、潮流計算、短路計算、電機啟動、暫態(tài)穩(wěn)定、最優(yōu)潮流、可靠性分析、直流系統(tǒng)分析、地下電纜系統(tǒng)、變電站接地和繼電保護配合等分析計算功能。作為一個標準化的國際一流軟件，目前EDSA軟件產(chǎn)品已在國際上廣泛推廣。在我國，ABB、西門子、北京石化公司、大慶油田設計院以及部分高校科研院所等單位都已成為它的用戶。
二、基于EDSA的潮流計算仿真應用
1.潮流分析步驟。（1）通過菜單欄定義繪圖頁面大小，頁面的文本注解顯示電氣元件（節(jié)點和支路）的位置，CAD頁面上的層的屬性以及這些電氣元件的對齊方式。在操作過程中唯一需要注意的是電氣元件對齊方式的選擇，它分為節(jié)點對齊方式和支路對齊方式兩種。電氣元件的對齊方式?jīng)Q定了電氣元件本身放置在CAD的繪圖頁面上的位置和互聯(lián)方式。用戶可以通過集成在CAD界面中的節(jié)點和支路屬性編輯器來查看電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)是否正確地被輸入。（2）數(shù)據(jù)輸入。大體可分為四步操作：第一步，確定要放置的電氣元件類型，例如發(fā)電機節(jié)點、母線節(jié)點、負荷節(jié)點、變壓器支路、電纜支路以及斷路器支路等。第二步，確定適當?shù)脑骷R方式，例如發(fā)電機節(jié)點及母線節(jié)點，可以選擇對齊繪圖紙的網(wǎng)格；將發(fā)電機和母線節(jié)點互聯(lián)起來的變壓器支路，可以選擇其一端對齊發(fā)電機的標注點，另一端對齊母線中點。第三步，將該電氣元件放置在圖紙上合適的位置。第四步，針對不同的電氣元件輸入相應參數(shù)。如發(fā)電機的參數(shù)有電壓大小、容量以及暫態(tài)和次暫態(tài)電抗等；輸電線的參數(shù)有長度，單位長度的正、負、零序電抗等等。當然，EDSA也提供許多常用的不同規(guī)格的電氣元件參數(shù)，供用戶直接選擇，不必再行輸入。（3）數(shù)據(jù)輸入完畢，調(diào)用Analysis菜單中的Load Flow下的AC命令進行負荷潮流計算。EDSA仿真軟件提供了好幾種潮流算法，如牛頓-拉夫遜法、快速解耦法、高斯-賽德爾法等等，可根據(jù)實際情況選擇不同的算法。另外，分析報告可以選擇多種輸出格式，如文本格式、自定義的圖文結(jié)合的PDF報告格式等。針對仿真分析結(jié)果，如果需要修改，可以直接返回CAD集成環(huán)境作相應改動。
2.算例仿真。本文以某地區(qū)220kV電力系統(tǒng)為例加以說明。首先搭建如圖1所示的系統(tǒng)，并利用這一系統(tǒng)進行潮流計算仿真分析。
設備參數(shù)如表1所示。
選擇快速解耦法，點擊“計算”按鈕后，出現(xiàn)迭代次數(shù)和運行時間對話框。同時，分析結(jié)果采用文本文件的格式輸出。為了發(fā)揮圖形界面的直觀性，EDSA軟件還提供了單線圖標注功能，即負荷潮流計算的各種結(jié)果可選擇性地標注到單線圖上，比如節(jié)點電壓的角度、負荷側(cè)的功率因數(shù)、節(jié)點電壓降、支路功率損耗、支路潮流等等。通過上述潮流分析流程可以看出，采用EDSA軟件進行潮流計算可靠而且方便，是電氣工作者分析系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行的一個有利工具。
EDSA仿真軟件具有良好的交互性及強大功能，它在實際工程中廣泛應用。為了提高《電力工程基礎》課程的教學效果，做到理論聯(lián)系實際，可以將EDSA引入到實踐教學環(huán)節(jié)。這樣，不僅能幫助學生加深對系統(tǒng)運行的認識，而且可以提高學生的工程應用能力。EDSA是一款非常優(yōu)秀的教學輔助軟件，應在該軟件的輔助教學應用方面開展積極的拓展。
參考文獻：
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[2]郭涵，金帥軍.MATPOWER在電力系統(tǒng)教學中的應用研究[J].中國電力教育，2013，（19）：65-67.
關鍵詞 電力自動化；故障分析；方法研究
中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）95-0149-02
隨著科技的不斷進步，我國的電力事業(yè)也得到了進一步的發(fā)展，電力系統(tǒng)在穩(wěn)定性和安全性方面也取得了長足的進步。電力自動化已經(jīng)被應用到社會生活中的方方面面，也受到了越來越多的人的關注。但是，在電力自動化技術(shù)的應用中還存在著很多的問題，我們要首先對電力自動化應用的現(xiàn)狀進行分析，針對可能存在的問題進行解決方法的研究，才能促進電力自動化的不斷進步和發(fā)展。
1 電力自動化技術(shù)的現(xiàn)狀
要實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化，就離不開先進的現(xiàn)代化技術(shù)手段，依靠電子以及計算機技術(shù)來進行通信，同時通過網(wǎng)絡通信的技術(shù)將電力系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)進行記錄和傳輸，不論是用戶的資料、離線的信息，還是配電的數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)和整個電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)都會被進行整合并進行集中的處理。這樣就能夠使電力的供應變成一個自動化操作的體系，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)進行統(tǒng)籌管理以及對電力設備的運行狀況的監(jiān)測。電力自動化的技術(shù)在電力系統(tǒng)中有著廣泛的應用，不僅能夠使供電單位與用戶之間保持更加緊密的聯(lián)系，還能夠起到提高電力供應系統(tǒng)在管理和供電質(zhì)量等方面的技術(shù)水平的作用，為電力系統(tǒng)在經(jīng)濟和社會效益方面的提高做出準備。
從內(nèi)容方面來進行分析，電力自動化技術(shù)主要有四個方面的內(nèi)容，第一，變電站里面進行綜合管理的自動化系統(tǒng)，進行全面的管理需要依托于先進的網(wǎng)絡和計算機系統(tǒng)來進行，完成保護繼電器、控制測量的量、記錄故障波動、處理傳輸工作以及維持運動等一系列的工作，多臺機器共享資源數(shù)據(jù)實現(xiàn)一體化的服務的整個系統(tǒng)就是綜合管理系統(tǒng)。綜合管理的系統(tǒng)能夠完成記錄事件、監(jiān)測參數(shù)、采集數(shù)據(jù)以及保護繼電器等一系列的工作。其次，進行饋線管理的系統(tǒng)，它的工作是診斷饋電線路中的故障、進行控制監(jiān)測的工作、重構(gòu)網(wǎng)絡以及隔離故障等等。同時饋線管理還具有實現(xiàn)遠程控制、監(jiān)測系統(tǒng)運行的功能，能夠進行轉(zhuǎn)移負荷、補償無工以及隔離故障的工作。再次，通信的系統(tǒng)。它可以通過有線、無線，甚至是管線等多種形式來進行。采用光纖通信的形式來完成通信的話，需要光端機和光接口板等設備，它的優(yōu)點在于具有較強的抗干擾的能力和較大的通信容量，同時工作造成的損耗也比較少。但是它也有缺點，同一般的通信方式進行比較，建設方面的成本會比較高。
電力自動化在發(fā)展過程中主要有三種表現(xiàn)形式，第一，如果配電網(wǎng)主要是環(huán)形電纜并且電壓為10KV，那么可以把Fru加裝在環(huán)形柜上面。第二，如果是輻射或者樹狀的電網(wǎng)，通過重合器和分段器的方式來進行管理，不但可以使電網(wǎng)工作效率得到提高，還能夠有效減少建設方面的投入。第三，如果配電網(wǎng)以環(huán)形電纜為主，且電壓是10KV，應用重合器來完成與環(huán)網(wǎng)柜的配合，就能夠使電力控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化。
2 電力自動化故障分析的方法
第一，應用排除法來進行故障的分析。所謂的排除法，就是對于與自動化目標相背離或者矛盾的分支進行排除。整個電力自動化的管理流程與系統(tǒng)建設都是相當復雜的，對于故障的特征和起因進行判斷的有效方法之一便是排除法，舉例來說，在進行自動化管理的過程中，如果母線的接地信號出現(xiàn)異常，需要進行調(diào)度的一方發(fā)出警告，顯示某個變電站的接地信號的一項出現(xiàn)問題，那么應該首先采取系統(tǒng)分析的辦法，對警報的正確性進行判斷。如果發(fā)現(xiàn)警報實際是一個錯誤信號，就要對與自動化聯(lián)系緊密的一次或是二次儀器進行分析，判斷是設備出現(xiàn)問題還是自動化系統(tǒng)本身的不完善。當確認警報為正確信號時，就要對警報指出的地點進行詳細的檢查，需要有效分析問題變電站的母線和饋線是否存在著單項接地的問題。這樣的情形下，一旦出現(xiàn)線路的短接或者斷開，調(diào)度端能夠?qū)ψ冸娬締雾椊拥匦盘柕膶嶋H情況進行正確的反應，也就是對自動化系統(tǒng)的運行是否正常進行反饋。但是我們也不能把排除法看得太過絕對，要想進行正確的故障分析，還是需要工作人員對專業(yè)技術(shù)進行專研，不斷的在實踐中積累經(jīng)驗才是解決問題的關鍵。
第二，采用系統(tǒng)分析的方法進行故障分析。這種方法要依托于先進的網(wǎng)絡以及計算機科技對自動化體系進行全面的分析和了解，就拿子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來說，也就是作用的原理、電力系統(tǒng)以及電力的設備。系統(tǒng)分析的辦法就是通過系統(tǒng)的相關原則和綜合性來對系統(tǒng)中的故障進行排查的方法。這種方式從性質(zhì)上來講是一種通過邏輯來進行推理的辦法，如果能夠從原理和作用等方面對電力設備進行全面的了解，就能夠?qū)赡艹霈F(xiàn)的故障進行預防和處理。
第三，采用換件法進行故障分析。換件法是應用在故障部位已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)以后，或者是短時間內(nèi)沒有被修復的設備中，通過選用備用的元件進行更換來排除故障的辦法。這些元件可以短時間內(nèi)使電力系統(tǒng)恢復正常，這樣就能夠給其它修復方法的使用提供可能。
第四，應用電源檢查法進行故障的分析。我們知道，在電力自動化系統(tǒng)投入運行一定的時間以后，就會步入一個比較穩(wěn)定的時期。在這個時期，就電力設備來說，故障發(fā)生的概率相對較低，如果出現(xiàn)設備的故障，就要對電源的電壓情況進行檢查，觀察電路的接觸情況是否良好。自動化系統(tǒng)中的很多設備都是直流電壓，只要其中的一個出現(xiàn)故障，就可能給整個自動化系統(tǒng)帶來問題。
3 結(jié)論
近年來，電力自動化技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應用，它不僅在企業(yè)的建設投入以及社會價值等方面起到促進的作用，還能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的安全、穩(wěn)定發(fā)展提供保證。雖然，在實際的供電工作中，電力自動化的運行中還有很多的問題，但是采用正確的辦法進行故障的分析，能夠有效的緩解和排除故障，這就要求我們在工作中不斷增長專業(yè)知識、進行經(jīng)驗的積累，為電力自動化技術(shù)的發(fā)展做出貢獻。
參考文獻
[1]張小花.淺談電力自動化現(xiàn)狀及故障分析方法[J].城市建設理論研究，2012（3）.
電氣工程及自動化主要的是電氣工程專業(yè)和自動化專業(yè)課程結(jié)合。專業(yè)課程有：
專業(yè)基礎課有：電工基礎、PLC編程，工程力學、電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電機學、電力電子技術(shù)、自控理論。
主要專業(yè)課有：電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、現(xiàn)代電氣傳動控制技術(shù)、計算機控制技術(shù)等。電路原理、電子技術(shù)基礎、電機學、電力電子技術(shù)、電力拖動與控制、計算機技術(shù)(語言、軟件基礎、硬件基礎、單片機)、信號與系統(tǒng)、控制理論。
專業(yè)實驗：電機與控制實驗、電氣工程系統(tǒng)實驗、電力電子實驗。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
摘要 針對電力系統(tǒng)仿真分析中幾種常用的同步發(fā)電機數(shù)學模型進行了深入的研究和比較，通過采用電力系統(tǒng)分析綜合程序EPRl－7節(jié)點系統(tǒng)進行了仿真分析。結(jié)果表明采用不同的導出模型和同一導出模型不同階次的發(fā)電機數(shù)學模型時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有差異的。在同一故障下，采用階數(shù)越高的同步發(fā)電機數(shù)學模型，系統(tǒng)的穩(wěn)定性水平越高。最后，論文給出了一般情況下電力系統(tǒng)仿真分析中同步發(fā)電機數(shù)學模型的選擇方法。
關鍵詞 電力系統(tǒng) 同步發(fā)電機數(shù)學模型 暫態(tài)穩(wěn)定
1 引言
我國電力工業(yè)已進入大系統(tǒng)、大機組、高電壓及自動化的發(fā)展階段。超高壓、長輸電線的出現(xiàn)，使系統(tǒng)中的發(fā)電機面臨諸多問題，建立更精確地描述同步發(fā)電機的數(shù)學模型是十分必要的。電力系統(tǒng)數(shù)字仿真因具有不受原型系統(tǒng)規(guī)模和結(jié)構(gòu)復雜性限制，能保證被研究系統(tǒng)的安全性，且具有良好的經(jīng)濟性、方便性等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)各個領域中已獲得了廣泛應用。實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)字仿真一股包括建立數(shù)學模型、建立數(shù)字仿真模型和仿真實驗。大量電力系統(tǒng)工程研究和事故仿真表明，模型與參數(shù)對電力系統(tǒng)仿真精度與可信度有重大影響。常用的同步發(fā)電機數(shù)學模型由同步發(fā)電機電路方程及轉(zhuǎn)子運動方程兩部分組成。同步發(fā)電機電路方程又分為基本方程和導出模型兩類。對于不同的假設條件，同步發(fā)電機模型可作不同程度的簡化，因此同步發(fā)電機的導出模型也有不同的形式。同一假設條件下，不同的同步發(fā)電機數(shù)學模型，其主要區(qū)別在于電機的轉(zhuǎn)子繞組數(shù)，如果轉(zhuǎn)子d軸、q軸各有兩個繞組，每一個轉(zhuǎn)子繞組有一個一階微分方程，則稱之為轉(zhuǎn)子四階模型，連同轉(zhuǎn)子運動方程兩階方程，整個發(fā)電機方程組為六階模型。如果轉(zhuǎn)子繞組數(shù)減少，則發(fā)電機方程組的階數(shù)也相應減少。本文以同步發(fā)電機6階模型為例，介紹兩種不同假設條件下同步發(fā)電機的導出模型，簡要介紹了其簡化模型。并通過PSASP中EPRI－7節(jié)點系統(tǒng)進行仿真計算，比較采用不同的同步發(fā)電機模型時，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析的影響。在此基礎上提出一種在一般情況下進行電力系統(tǒng)仿真計算時選取同步發(fā)電機數(shù)學模型的方法。可以在不同目的地電力系統(tǒng)仿真計算中應用。
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