《电力物联网技术》教学大纲

《电力物联网技术》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05145011课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论24学时，实验8学时）先修课程：信号分析与处理、单片机原理与接口技术、发电厂电气部分、电力电子技术等后续课程：智能电网综合创新适用专业：智能电网信息工程开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电力物联网技术》是智能电网信息工程专业的一门专业选修课程。本课程主要是将物联网技术应用于电力系统领域，构成较系统的电力物联网技术和和完整的体系架构，以作为智能电网技术的重要支撑。本课程注重新技术的综合应用，强调物联网技术在电力系统各环节的应用，兼顾智能电网技术、能源互联网技术及其发展方向的介绍，培养高素质、强能力的复合应用型人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握电力物联网的基本技术、原理及其体系架构，主要包括射频技术、传感器及检测技术、通信技术、边缘计算和云计算技术等；理解电力物联网与智能电网和能源互联网的关系；掌握物联网技术在电力方面的基本应用。课程目标2：掌握电力物联网技术的三层体系架构和关键技术，理解并分析其在输电、变电、配电、用电和管理调度等各环节的应用，为今后从事智能电网相关工作打下坚实的基础，培养学生发现问题、思考问题、分析问题等方面的能力。课程目标3：培养学生综合应用电力物联网技术进行智能电网工程设计和实验测试的能力。以物联网技术在智能电网中的最新发展和应用实例，使学生了解电力物联网技术在电网运行及管理全过程的全景全息感知、互联互通和无缝整合，形成良好的劳动习惯和较强的团队合作精神。培养学生发现、思考、解决国家能源互联网的问题的意识，激发学生为建设能源互联网贡献自己的力量。三、课程目标与毕业要求《电力物联网技术》课程教学目标对智能电网信息工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.4能够综合运用智能电网信息工程专业知识，通过对拟定方案的交流、比较和优化，解决复杂工程问题。课程目标1：掌握电力物联网的基本技术、原理及其体系架构，主要包括射频技术、传感器及检测技术、通信技术、边缘计算和云计算技术等；理解电力物联网与智能电网和能源互联网的关系；掌握物联网技术在电力方面的基本应用。H2.问题分析2.2能够用数学、自然科学等相关基本原理，对本专业领域复杂工程问题进行分析，获得多种解决方案。课程目标2：掌握电力物联网技术的三层体系架构和关键技术，理解并分析其在输电、变电、配电、用电和管理调度等各环节的应用，为今后从事智能电网相关工作打下坚实的基础，培养学生发现问题、思考问题、分析问题等方面的能力。M4.研究4.2能够结合智能电网信息工程问题的具体需求，应用科学原理并采用科学方法选择研究路线，设计可行的实验方案。课程目标3：培养学生综合应用电力物联网技术进行智能电网工程设计和实验测试的能力。以物联网技术在智能电网中的最新发展和应用实例，使学生了解电力物联网技术在电网运行及管理全过程的全景全息感知、互联互通和无缝整合，形成良好的劳动习惯和较强的团队合作精神。培养学生发现、思考、解决国家能源互联网的问题的意识，激发学生为建设能源互联网贡献自己的力量。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.电力物联网背景1.1背景与意义1.2互联网与物联网1.3智能电网与能源互联网1.4电力物联网与信息通信技术1.5国内外发展现状教学要求：（1）了解电力物联网的发展背景与意义；（2）了解物联网与互联网的关系与区别；（3）理解智能电网与能源互联网思概念及其关系；（4）了解电力物联网相关通信技术；重点：智能电网与能源互联网；难点：电力物联网与信息通信技术。41、22.电力物联网总体架构2.1建设原则与要求2.2技术体系及应用分析2.3传感控制2.4通信网络2.5平台架构2.6应用服务教学要求：（1）了解电力物联网的建设原则与要求；（2）熟悉电力物联网的技术体系；（3）掌握电力物联网的传感控制、通信网络和平台架构技术。重点：电力物联网的传感控制、通信网络和平台架构技术。难点：电力物联网的通信网络技术。421、2、33.电力物联网关键技术3.1物联网3.2信息物理融合系统3.3云计算3.4大数据3.5移动计算3.6边缘计算3.7人工智能3.8区块链3.9信息安全教学要求：（1）了解物联网的基本概念和发展趋势；（2）理解信息物理融合系统的概念，掌握其架构和技术特征；（3）熟悉云计算相关技术、掌握大数据的分析过程、移动计算模型、边缘计算和区块链的架构；（4）了解人工智能在智能电网中的应用。重点：信息物理融合系统的架构、大数据的分析过程；难点：区块链及其架构。841、2、34.电力物联网应用场景4.1信息能源基础设施一体化4.2多能互补与综合能源服务4.3能量管理、调度与优化4.4企业经营管理4.5用户服务平台4.6电力需求侧管理与虚拟电厂4.7数据资产与运营4.8能源互联网金融教学要求：（1）了解信息能源基础设施一体化形成及能量路由器；（2）掌握能源互联网与多能互补的实现；（3）掌握能量管理、调度与优化策略与协同优化控制技术。重点：能源互联网与多能互补技术、风光储协同优化技术、电力需求侧管理与虚拟电厂。难点：协同优化控制技术、风光储协同优化和电能质量治理技术。621、2、35.电力物联网新技术5.1未来技术发展5.2未来应用趋势5.3电力物联网安全教学要求（1）了解电力物联网安全风险，掌握其防护措施；（2）理解电力物联网的防护策略。重点：电力物联网的防护措施难点：电力物联网的防护策略21、2、3合计2482.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.数据采集实验内容：使用传感器采集电压、电流等参数。实验要求：掌握互感器采集电路的设计。21、2、32.无线通信实验实验内容：无线点对点通信。实验要求：使学生掌握电力物联网无线通信的应用。21、2、33.数据通信与显示实验内容：电能数据通信与显示。实验要求：使学生掌握电能数据通信和显示的原理与应用。21、2、34.电网系统远程数据监测与控制实验内容：电网数据监测、分析与控制。实验要求：使学生熟悉远程通信与控制原理，掌握远程监测技术。21、2、3合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解和掌握电力物联网相关技术原理、基本方法，提高学生分析、总结归纳能力及自学新知识的能力。在实验教学环节中，使学生掌握基础的电力物联网传感和检测技术、电网系统远程数据监测与控制，对电力物联网技术基础、架构和应用有更深入的理解，能识别和判断智能电网复杂工程问题的关键环节和参数；能认识和评价电气新产品、新技术、新工艺的开发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响。六、课程资源1.推荐教材：（1）曹军威.电力物联网概论[M].北京.中国电力出版社.2020.6（2）葛维春.电力物联网工程技术原理与应用[M].北京.清华大学出版社出版.2019.092.参考书：（1）刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社.2016.5（2）师瑞峰.智能电网技术与应用[M].北京：机械工业出版社,2016.12.（3）许晓慧.智能电网导论[M].北京：中国电力出版社,2009.9.（4）周渝慧.智能电网[M].北京：北京交通大学出版社,2009.10.3.期刊：（1）IEEETransactionsonIndustrialElectronics.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气与电子工程师学会）主办（2）IEEETransactionsonPowerElectronics.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气与电子工程师学会）主办（3）IEEETransactionsonPowerSystems.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气与电子工程师学会）主办（4）电网技术.国家电网公司主办.（5）高电压技术.国网电力科学研究院;中国电机工程学会主办（6）电力系统自动化.国网电力科学研究院主办4.网络资源：何宾.物联网原理及应用.北京.中国大学MOOC课，2021./course/BUCT-1452689178?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_.（2）贾斯汀･霍提平.将能源从电网中解放出来.北京.网易公开课.TED.2022./movie/2014/12/N/1/MACNQOJJ3_MACNS4ON1.html（3）陶文铨.能源的高效利用.北京.网易公开课.2021./special/cuvocw/gaoxiaoliyong.html七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现12（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√642实验14（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√662作业14（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√662期末考核60（1）期末考核成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核物联网基础、体系架构、电力物联网关键技术和电力物联网应用等内容；（3）考试题型为：简答题、分析题等。√√√252510合计：100分434116八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、期末大作业等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末大作业成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末大作业成绩为100分（权重60%），大作业类型为简答题和分析题等类型，大作业中综合应用题、分析题不低于70%；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现30无缺课现象，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。无缺课现象，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。无无故缺课现象，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。出勤率高，偶尔参与教学活动。缺课超过三次，不参与教学活动。作业35作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。不交作业1次以内，准确率大于70%。不交作业2次以内，准确率大于60