地方高校电力系统类课程实践教学平台建设-精品文档

1、地方高校电力系统类课程实践教学平台建设电气工程及其自动化专业是工科专业中规模最大的专业之 一。该专业在省属地方高校中的研究领域有所不同， 课程设置及 实验条件也有很大差别， 主要为地方经济建设培养电气工程技术 人才。河北科技大学（以下简称“我校”）的电气工程及其自动 化专业是由电机专业演变而来的， 目前开设的电力系统类课程只 有“电力工程”、 “电力系统分析”和“电力系统继电保护”等 课程，该系列课程的实践性都很强，但由于学生人数较多、实验 设备和实验教学学时较少， 实验内容简化， 达不到预期的实验效 果。随着电力工业的快速发展，新技术、新产品不断被应用到该 领域中， 社会对高素质应用型人才培

2、养的要求越来越高， 学生除 了要掌握扎实的理论知识以外， 更加强调理论与实践相结合， 具 有实践与创新的能力。 因此， 对电力系统类课程的实践教学进行 改革显得尤为重要。一、构建创新实践教学平台 电力系统类课程实践教学的改革应从现代电力系统不断发 展和培养具有综合思维能力和综合处理问题能力的应用型人才 的角度来考虑。 经过长期的摸索和实践， 针对电力系统类课程特 点，我们将组成该系列课程实践教学的相关要素进行整体设计， 从认识实习、实验教学、生产实习、课程设计和毕业设计等方面 构建了全新的电力系统类课程实践教学平台，如图 1 所示。该实践教学平台可满足电力系统类课程在不同阶段的教学 要求：认识

3、实习解决感性认识问题， 实验教学加强学习过程中对 理论知识的理解和巩固， 生产实习、 课程设计和毕业设计解决理 论知识的巩固和应用问题。二、电力系统类课程实践教学改革1. 认识实习 认识实习以视频教学为主， 其目的是增强学生对相关教学内 容的感性认识。为此，我们收集了大量视频素材，如火电厂生 产过程、水电厂生产过程、电缆线路、功率因数补 偿、电压与无功功率、三峡工程概况等，并购买了一 套由中国电力出版社出版、电力系统内知名专家或教授主讲的21世纪电力科学技术讲座 CD光盘，这些视频材料基本上涵 盖了电力系统的最新生产流程、 最新科学技术、 最新工程及最新 设备， 其中少量视频穿插在教学过程中在

4、课堂上放映， 多数则让 学生在课下找时间自行观看。例如，在讲解电能的生产过程时， 教材中通常有一个火电厂或水电厂的生产过程示意图， 并有一段 文字叙述电能的生产流程， 而涉及到的锅炉、 汽轮机（水轮机） 、 大坝及相关的辅助设备学生看不见、 摸不着， 通常这部分内容我 们在课堂上只作一个简单介绍， 然后播放一些介绍电力系统概况 和生产流程的视频教学短片， 并要求他们课下观看一些相关的讲 座光盘。这些视频教学片使学生对整个电力系统的结构和运行情 况也就有了一定认识， 不仅开阔了学生的视野， 还提高了学生的 学习兴趣，起到了事半功倍的教学效果。2.实验教学 实验作为一种科学研究的方法和解决工程实际

5、问题的手段， 在培养学生的动手能力、 分析问题和解决问题的能力方面， 起着 极其重要的作用。 学生通过做实验， 一方面可加深对理论知识的 理解， 另一方面可培养工程素质。 我校电力系统类课程的实验教 学主要包括硬件和软件两个方面。（1）硬件方面：建立电力系统综合实验室，以强化课程实 验教学。 为了使学生加强对电力系统实际装置的认识与理解， 学 院购置了多台电力系统继电保护及自动装置实验台， 并建立了电 力系统综合实验室。 该实验室具有很强的实验能力， 除了可完成 继电器特性参数测试、三段式电流保护、断路器控制回路、自动 重合闸等多个常规实验外， 还可完成其他相关的设计型、 综合性 实验。常规实

6、验为实验课必做实验， 采用演示实验与验证实验相 结合的教学方式，设计型、综合性实验为选做实验，不占实验课 课时，由学生自主设计和调试， 可结合课程设计或毕业设计等实 践环节来完成。 通过这些实践性环节， 可培养学生的观察能力和 思考能力， 加深学生对课堂知识的理解和掌握， 提高学生的动手 能力和实践能力， 为学生将来走向相应的工作岗位打下坚实的基 础。（2）软件方面：开设电力系统仿真实验，以加强学生对理 论知识的理解和巩固。我们开设的电力系统仿真实验包括 PSASP 和MATLAB两方面内容。PSASP是 一套功能强大的电力系统分析综合程序，是国内进 行电力系统计算和仿真的常用软件。PSASP

7、可进行电力系统的各种计算，包含了电力系统潮流计算、最优潮流和无功优化、短路 计算、网损分析、继电保护整定计算、暂态稳定计算和小干扰稳 定计算等十几种计算模块， 但受实验学时限制， 目前我们主要让 学生做潮流计算和短路计算实验。 为了保证实验效果， 学院机房 的80台电脑均安装了 PSASP7.0软件，实验时每人一台电脑，要 求从数据录入到结果输出全部由学生独立操作和设计， 以实现理 论和实践的有机结合。 实验内容为一个 9 节点电力系统的潮流计 算和短路计算， 实验前将该系统的接线图布置给学生， 要求学生 对图中的母线、线路、变压器等元件进行命名并编号，在文本方 式下对系统参数进行录入， 完成

8、系统的潮流计算、 不同地点发生 各种类型短路时短路点电流和电压的计算等内容， 实验结束后要 求完成相应的实验报告，并对实验结果进行定性分析。MATLA提供的Simulink工具箱是一个用来对动态系统进行 建模、仿真和分析的软件包， 它为用户提供了用方框图进行建模 的模型接口， 直观、方便、灵活。其中的电力系统模块 PS(B Power System Blockset )包括各种电机的仿真模型、电力电子器件模 型以及各种测量装置模型等。 Simulink 有系统建模和系统仿真 两个部分， 通过点击和拖拉等操作， 可以很快构建系统的仿真模 型，然后利用其提供的功能对系统进行仿真与分析。 该仿真实验

9、 安排在第7学期专业课程全部结束后，56人一组，以学生自 主学习为主， 教师只在业余时间进行答疑， 要求他们在规定时间 内完成系统建模、参数设置等内容，最后给教师演示仿真结果， 完成相应的实验报告，并对仿真实验结果作出定性分析。3. 生产实习 生产实习是工科学生在校学习过程中的一个非常重要的实 践性教学环节， 是完成从教学实践到生产实践的关键一步。 生产 实习接近于生产工作实际， 是实现培养学生岗位职业能力的重要 途径。围绕打好基础、拓宽专业、加强实践、培养创新意识的应 用型人才培养理念， 我校的电气工程及其自动化专业走出了一条 校内实习基地学生亲自设计、 制作与校外现代化企业生产线参观 相结

10、合的生产实习模式。 在校外参观中， 通常由具有丰富教学实 习经验的教师带领学生到发电厂、变电站、变压器厂、电力培训 中心等地参观实习。 通过参观实习， 学生不仅可以认识电力系统 中的常用电气设备， 还可以在生产现场通过潮流分布图看电网运 行，通过故障录波记录看短路发生， 进一步加深对电力系统理论 的理解，并能让学生将所学知识与实际工程的应用密切联系起 来，加快学生对理论知识的消化、理解和掌握，增强理论教学的 效果。通过生产实习，可使学生提前了解社会，接触实际，获得 生产知识、 操作技能及管理方面的知识， 为学生毕业后顺利适应 工作岗位打下坚实基础。4. 课程设计和毕业设计课程设计是继理论教学和

11、实验教学后的又一项重要实践教 学环节，是由学生独立完成的一项综合性、创造性、设计性的大 型作业。目前，我校的电力系统类课程仅安排了 1 周的电力工 程课程设计 ，设计内容主要以中小型工厂供配电系统的初步设 计为重点。 在课程设计中， 充分放手让学生独立思考、 独立设计， 鼓励学生多查阅资料， 允许同一题目有多种设计方案存在； 充分 利用现代化手段进行供电设计，鼓励学生利用AutoCAD和Protel 工具绘图。课程设计成绩评定由平时表现、设计说明书质量、图 纸质量、 答辩和内容创新等方面组成， 从而确保课程设计成绩科 学合理，公平、公正。通过课程设计，加深了学生对理论知识的 理解，培养了学生的

12、工程意识， 并为后续的毕业设计打下了良好 的基础。毕业设计是高等教育体制中最重要的实践教学环节， 其过程 本身就是一个将所学知识用于解决实际问题（课题）的过程，是 专业知识、 综合素质和工程实践能力的综合培养， 也是对教学质 量和学生素质的一次全面检验。 在毕业设计中， 首先让学生先查 阅相关文献资料， 了解研究本课题的目的及国内外发展现状，制定出自己的设计思路及拟采用的方法步骤， 然后根据设计所给原 始资料进行手工计算， 并依照设计思路和程序框图编写程序，最后再上机进行调试、 验算和仿真， 并按格式要求写出规范的毕业 设计论文。电力系统类毕业设计更是具有很强的实践性和应用 性，设计内容包括变

13、电站设计、潮流计算、短路计算、继电保护 整定等内容。 其中， 变电站设计涵盖了电力工程电气部分设计的 全部内容，除了要求学生完成负荷计算、变压器容量选择、主接 线图设计、短路电流计算、电气设备与载流导体选择、继电保护 配置及防雷接地设计等设计任务外，还要求绘制相关设计图纸， 且均必须严格按照我国现行的最新标准规范进行设计， 以便与实 际工程接轨。而潮流计算、短路计算、继电保护整定等设计则要 求学生先完成相关的手工计算， 编写出通用的计算程序， 最后再 利用MATLAB PSASP进行验算和仿真。通过毕业设计，培养了 学生的资料检索能力、文献阅读和翻译能力、创新思维能力、团 结协作能力、社会活动（调研）能力以及文字语言表达（论文撰 写与答辩） 能力， 为毕业后从事地方电力工业生产及电力系统分 析与设计工作打下了坚实的基础。三、结束语 电力系统类课程的实践教学改革措施已经在我校电气工程 及其自动化专业全面实施， 经过近几年的实践证明， 把该系列课 程的实践教学贯穿在理论教学中， 不仅提高了教学质量和教学水 平，实现了