電力系統(tǒng)分析匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇電力系統(tǒng)分析范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇（1）

“電力系統(tǒng)分析”傳統(tǒng)教學(xué)偏重對(duì)理論分析和方法計(jì)算。由于“電力系統(tǒng)分析”的計(jì)算復(fù)雜，包括潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算等，對(duì)這些理論計(jì)算分析大部分都是以原理為主，實(shí)踐驗(yàn)證較少，不能讓學(xué)生在認(rèn)識(shí)中與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，理論和實(shí)踐往往脫離。一方面實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容很少，甚至完全沒(méi)有，學(xué)生很難運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決實(shí)際問(wèn)題，更談不上培養(yǎng)創(chuàng)新能力，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和潛力。另一方面，由于電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，原有的實(shí)踐教學(xué)方式已不能滿足課程建設(shè)的需要，表現(xiàn)為“電力系統(tǒng)分析”課程涉及的內(nèi)容更廣泛、綜合性強(qiáng)、概念多、計(jì)算繁、公式推導(dǎo)復(fù)雜等特點(diǎn)，這些都需要實(shí)踐教學(xué)來(lái)驗(yàn)證，讓學(xué)生理解理論知識(shí)，但由于學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，這對(duì)教學(xué)雙方都提出了挑戰(zhàn)。塔里木大學(xué)是一所以教學(xué)為主的綜合性大學(xué)，電氣工程專業(yè)是新增專業(yè)，起步比較晚，“電力系統(tǒng)分析”課程目前的實(shí)踐教學(xué)還存在著一些問(wèn)題。一方面存在重理論和知識(shí)傳授，缺乏對(duì)實(shí)踐和工程能力的培養(yǎng)問(wèn)題，實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)比較處于輔助作用。另一方面，專業(yè)教師對(duì)科研重視，在整個(gè)學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)實(shí)踐能力的培養(yǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和系統(tǒng)安排；實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不豐富。另外由于資金投入問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)基地的建設(shè)未能跟上現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的發(fā)展步伐，高水平的實(shí)驗(yàn)人員缺乏。例如《電力系統(tǒng)分析》的電流計(jì)算的內(nèi)容，過(guò)多地介紹算法的原理，因?qū)嶒?yàn)設(shè)備不足，無(wú)法上機(jī)實(shí)踐驗(yàn)證。這些問(wèn)題影響了我校電氣工程應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

2實(shí)踐教學(xué)方法的探討

2.1增加與本課程相關(guān)前沿科學(xué)實(shí)踐問(wèn)題的介紹

增加與“電力系統(tǒng)分析”課程相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)代化科技知識(shí)的介紹，這對(duì)提高學(xué)生對(duì)該課程的興趣和了解有很大幫助，比如對(duì)電網(wǎng)大數(shù)據(jù)、電網(wǎng)智能化現(xiàn)代化等結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行講解，而作為電氣工程專業(yè)學(xué)生，結(jié)合這些最新領(lǐng)域?qū)嶋H知識(shí)對(duì)“電力系統(tǒng)分析”課程中的電網(wǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算了解更深刻。

2.2結(jié)合企業(yè)對(duì)實(shí)踐教學(xué)探討

對(duì)于農(nóng)業(yè)大學(xué)，本課程在教學(xué)過(guò)程中也要增加地方電力企業(yè)相關(guān)專業(yè)內(nèi)容，提高對(duì)行業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，重視理論和實(shí)踐能力的協(xié)同發(fā)展，定位于培養(yǎng)高素質(zhì)和應(yīng)用型的卓越工程師人才。請(qǐng)企業(yè)工程師進(jìn)課堂，對(duì)電力系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)短路現(xiàn)象分析以及自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、柔性輸電裝置的特性等內(nèi)容知識(shí)講解。爭(zhēng)取培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用意識(shí)，將書(shū)本知識(shí)和電力企業(yè)實(shí)踐結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生成為專業(yè)的電力工程師，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。通過(guò)理論知識(shí)和企業(yè)實(shí)踐，使學(xué)生掌握地方電力的基本情況，具有初步的電力實(shí)踐技能，進(jìn)一步提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.3建立課外實(shí)習(xí)基地

電氣工程專業(yè)在阿克蘇電力公司、農(nóng)一師電力公司建立實(shí)習(xí)基地。在每年的6月份組織農(nóng)電和電氣工程專業(yè)大三學(xué)生為期10天的參觀實(shí)習(xí)。在實(shí)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)調(diào)度中心、各個(gè)電壓等級(jí)的變電站、無(wú)人智能電站、發(fā)電廠以及營(yíng)業(yè)收費(fèi)廳等熟悉和學(xué)習(xí)，充分了解電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作狀況，通過(guò)課外實(shí)習(xí)基地，不僅使學(xué)生加深了理論知識(shí)的理解，還使學(xué)生拓寬了視野，加深了地方電力系統(tǒng)的認(rèn)知，提高了學(xué)生繼續(xù)探索電力知識(shí)的積極性。

2.4增加提高實(shí)踐認(rèn)知的輔助教學(xué)環(huán)節(jié)

在開(kāi)設(shè)“電力系統(tǒng)分析”課程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于復(fù)雜的“電力系統(tǒng)分析”內(nèi)容包括穩(wěn)態(tài)分析、短路分析、潮流計(jì)算等設(shè)計(jì)，引進(jìn)了“電力系統(tǒng)分析仿真”軟件，利用阿克蘇電網(wǎng)、農(nóng)一師地方電網(wǎng)等實(shí)際運(yùn)行電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過(guò)地方實(shí)際電網(wǎng)模擬操作電網(wǎng)運(yùn)行，使學(xué)生在校就能獲得與實(shí)際系統(tǒng)操作幾乎相同的訓(xùn)練。

2.5實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)手段的改革

完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方法。在“電力系統(tǒng)分析”實(shí)驗(yàn)中，主體是學(xué)生，實(shí)驗(yàn)的考核依據(jù)是：做實(shí)驗(yàn)的平時(shí)表現(xiàn)、操作是否能完成、報(bào)告填寫(xiě)是否認(rèn)真和詳細(xì)等部分組成。每次實(shí)驗(yàn)成績(jī)都作為總成績(jī)的一部分，全部實(shí)驗(yàn)的成績(jī)作為最終成績(jī)。在學(xué)生開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)后，要引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題，最后能獨(dú)立解決問(wèn)題，對(duì)學(xué)生提出的疑問(wèn)，要啟發(fā)他們獨(dú)立思考問(wèn)題，舉一反三，對(duì)專業(yè)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用有更深的理解。對(duì)電力系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)，學(xué)生分組完成潮流分析實(shí)驗(yàn)、短路電流計(jì)算實(shí)驗(yàn)以及整個(gè)系統(tǒng)工作實(shí)驗(yàn)等重要實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)包括各類(lèi)計(jì)算、線路搭接到實(shí)驗(yàn)分析和撰寫(xiě)報(bào)告等系統(tǒng)工作都由實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)合作來(lái)完成，有效鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

3結(jié)語(yǔ)

“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)主要為了培養(yǎng)學(xué)生能力，尤其是工程實(shí)踐能力，必須熟練掌握理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)（包括實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)等）。學(xué)校是發(fā)揮教、科、研優(yōu)勢(shì)的地方，通過(guò)和企業(yè)合作、依托地方政府才能發(fā)揮學(xué)校的作用，完善服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建開(kāi)放式的服務(wù)體系。在教學(xué)過(guò)程中形成一種以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)他們創(chuàng)新能力作為目標(biāo)，不但培養(yǎng)學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)，還有過(guò)硬的工程實(shí)踐能力。通過(guò)和地方企事業(yè)單位合作，拓寬實(shí)習(xí)合作領(lǐng)域范圍，形成“電力系統(tǒng)分析”課程的實(shí)踐創(chuàng)新培養(yǎng)模式，克服“電力系統(tǒng)分析”課程以往實(shí)踐教學(xué)的不足。為了提高“電力系統(tǒng)分析”課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該做到：一是要以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和激發(fā)學(xué)生興趣為出發(fā)點(diǎn)，注重實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)質(zhì)量，努力做到讓學(xué)生從枯燥的理論教學(xué)中找到興趣點(diǎn)。二是通過(guò)地方電力企業(yè)的實(shí)習(xí)，讓學(xué)生了解電力系統(tǒng)各個(gè)組成部分的工作過(guò)程和工作原理，對(duì)電力系統(tǒng)有了全局認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)應(yīng)用意識(shí)。

作者:李建軍 孟令鵬 楊偉杰 單位:塔里木大學(xué)

參考文獻(xiàn)

［1］張靠社，張欣偉，寧聯(lián)輝，等.“電力系統(tǒng)分析”課程的教學(xué)改革和實(shí)踐［J］.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2008（2）：126-128.

［2］李濱，韋化，祝云，等.教學(xué)與工業(yè)實(shí)踐緊密結(jié)合，為電力工業(yè)服務(wù)———“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)改革的研究［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2008（4）：4-6.

篇（2）

1本電力系統(tǒng)分析仿真軟件的特點(diǎn)

1.1電力系統(tǒng)仿真軟件的綜述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的迅速提高，電力需求大幅提高。電力系統(tǒng)仿真已成為電力系統(tǒng)研究規(guī)劃和設(shè)計(jì)的重要手段，因此電力系統(tǒng)仿真軟件的功能特性對(duì)于提高研究、設(shè)計(jì)的效率和可信性有重要作用。由于電力系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，一般都要用到多個(gè)數(shù)字仿真軟件進(jìn)行計(jì)算結(jié)果比較，主要有以下幾種：（1）邦納維爾電力局開(kāi)發(fā)的BPA程序和EMTP程序；（2）曼尼托巴高壓直流輸電研究中心開(kāi)發(fā)的PSCAD/EMTDC程序；（3）德國(guó)西門(mén)子公司研制的電力系統(tǒng)仿真軟件NETOMAC；（4）中國(guó)電力科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的電力系統(tǒng)分析綜合程序PSASP；（5）MathWorks公司開(kāi)發(fā)的科學(xué)與工程計(jì)算軟件MATLAB[1-2]。

1.2仿真軟件的設(shè)計(jì)思路和算法

為了提高學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)分析理論和實(shí)踐應(yīng)用的結(jié)合能力，加強(qiáng)就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，并拓展電力企業(yè)服務(wù)和培訓(xùn)的空間，我們針對(duì)教學(xué)和培訓(xùn)開(kāi)發(fā)了電力系統(tǒng)分析仿真軟件，主要包括電力網(wǎng)數(shù)學(xué)模型、潮流計(jì)算、調(diào)壓、短路電流計(jì)算等內(nèi)容。本軟件利用MATLAB語(yǔ)言，核心算法是在單臺(tái)計(jì)算機(jī)的多個(gè)核上實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)全局潮流聯(lián)合的分布式計(jì)算方法，其計(jì)算速度相對(duì)單機(jī)單核要快得多。①電網(wǎng)模型的建立通常給定的已知條件是：電力系統(tǒng)元件的型號(hào)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、容量、長(zhǎng)度等參量，計(jì)算電網(wǎng)元件參數(shù)，得出導(dǎo)納矩陣；②電力系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)和電壓調(diào)整通常給定的已知條件是：參數(shù)調(diào)整滑塊的調(diào)節(jié)量、電力系統(tǒng)元件的型號(hào)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、容量、長(zhǎng)度等參量，系統(tǒng)中各電源和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率、平衡節(jié)點(diǎn)的電壓和相位角，待求的運(yùn)行狀態(tài)參量為各節(jié)點(diǎn)的電壓以及流經(jīng)各元件的功率等。③電力系統(tǒng)潮流計(jì)算：采用的是PQ分解法和前推回代法。可視化仿真計(jì)算電力系統(tǒng)在某一穩(wěn)態(tài)的正常運(yùn)行方式下，電力網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的電壓和支路功率的分布情況，通常給定的運(yùn)行條件有系統(tǒng)中各電源和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率、樞紐點(diǎn)電壓、平衡節(jié)點(diǎn)的電壓和相位角。待求的運(yùn)行狀態(tài)參量包括各節(jié)點(diǎn)的電壓及其相位角以及流經(jīng)各元件的功率、網(wǎng)絡(luò)的功率損耗等。④電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算：自動(dòng)生成正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算故障電力系統(tǒng)的各種短路類(lèi)型的短路電流。通常給定的已知條件是系統(tǒng)中各電源和負(fù)荷點(diǎn)設(shè)備的容量，待求的運(yùn)行狀態(tài)參量包括各節(jié)點(diǎn)的電壓及其相位角以及流經(jīng)各元件的功率、網(wǎng)絡(luò)的功率損耗等。軟件為學(xué)員提供了實(shí)驗(yàn)和仿真的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了全界面圖形化、設(shè)備與設(shè)備屬性資源管理化、操作與設(shè)計(jì)人性化和科學(xué)化。形象化顯示實(shí)時(shí)運(yùn)行結(jié)果，便于學(xué)生觀察電力系統(tǒng)的各種正常狀態(tài)、不正常狀態(tài)；按電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建電網(wǎng)模型；仿真軟件在運(yùn)行時(shí)，可以自由任意改變?cè)O(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，單擊滑塊可分級(jí)改變?cè)O(shè)備的各種參數(shù)；在一張仿真電力接線圖上可以設(shè)計(jì)、顯示、運(yùn)行、保存、預(yù)覽多種電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)。

2電力系統(tǒng)分析仿真軟件在學(xué)歷教學(xué)中的應(yīng)用

針對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象，我們?cè)O(shè)置了便利的操作和電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)管理界面。比如對(duì)高校的學(xué)生我們?cè)O(shè)置了B類(lèi)元件庫(kù)，學(xué)生可以根據(jù)書(shū)本提供的系統(tǒng)圖中的元件輸入各種電氣元件的參數(shù)，比如導(dǎo)線的阻抗、導(dǎo)納、基準(zhǔn)電壓；變壓器的各側(cè)額定電壓、額定容量、短路損耗、短路電壓百分?jǐn)?shù)、分接頭數(shù)等。電力系統(tǒng)分析仿真軟件就可以計(jì)算電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)、構(gòu)建電網(wǎng)模型的功能、分析電力系統(tǒng)電力傳輸功能、電力系統(tǒng)潮流計(jì)算功能、分析電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡和電壓調(diào)節(jié)功能、自動(dòng)生成電力系統(tǒng)各序阻抗網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算各種類(lèi)型的電力系統(tǒng)短路電流，計(jì)算電力系統(tǒng)中各運(yùn)行點(diǎn)的各序電壓。以教學(xué)中常用的電力系統(tǒng)調(diào)壓為例。有一簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)出口電壓為10.5kV，高壓輸電線路的額定電壓為110kV，長(zhǎng)度為80km，采用LGJ185型導(dǎo)線，變壓器的額定電壓為110/11kV，容量為15MVA，空載損耗為40.5kW，短路損耗為128kW，短路電壓百分?jǐn)?shù)為10.5，空載電流百分?jǐn)?shù)為3.5，原始負(fù)荷功率為Sb=28+j10MVA和Sc=20+j15MVA，現(xiàn)在負(fù)荷增加到Sb=32+j12MVA和Sc=24+j15MVA，問(wèn)應(yīng)如何調(diào)整用戶b、c點(diǎn)的電壓？利用本仿真軟件可以方便計(jì)算和分析出各種調(diào)壓措施對(duì)負(fù)荷點(diǎn)電壓的影響。首先學(xué)生根據(jù)題目的要求建立電力系統(tǒng)的拓?fù)鋱D如圖1所示，然后輸入各種元件的電氣參數(shù)（以輸電線為例如圖2所示），最后設(shè)計(jì)了共計(jì)6個(gè)滑塊。滑塊是一種圖形單元（如圖3所示），可以放到圖紙上，并可以對(duì)圖紙上的某一個(gè)圖元的一種參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，它是一對(duì)一的調(diào)整，主要用于頻繁調(diào)整某固定參數(shù)使用，在屬性設(shè)置中對(duì)圖元名、屬性名、最大檔、最小檔、每檔值、大小尺寸進(jìn)行設(shè)置。從而可以讓此滑塊知道要控制那一個(gè)圖元單元，從而在運(yùn)行狀態(tài)下，可以微調(diào)此滑塊指定的圖形單元的參數(shù)。拓?fù)鋱D從左至右第一個(gè)滑塊代表了可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓（變化范圍為10.5~11kV）；第二和第四個(gè)滑塊代表了升、降壓變壓器的分接頭檔位：其中5檔變壓器分接頭值為+2*2.5%，4檔變壓器分接頭值為+1*2.5%，3檔為變壓器的主抽頭，2檔變壓器分接頭值為-1*2.5%，1檔變壓器分接頭值為-2*2.5%；第三個(gè)滑塊代表了可調(diào)節(jié)線路的阻抗（變化范圍為80~60km），第五、六個(gè)滑塊代表了可調(diào)節(jié)負(fù)荷的有功和無(wú)功；另外可通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償裝置前的開(kāi)關(guān)控制是否投入。仿真軟件可以直觀地把各種計(jì)算數(shù)據(jù)展示在程序界面上，把比較結(jié)果導(dǎo)出后可形成表1。從上述示例中可發(fā)現(xiàn)，利用電力系統(tǒng)分析仿真軟件在教學(xué)中可以避免大量繁瑣的計(jì)算，學(xué)生可以通過(guò)軟件計(jì)算出的結(jié)果更好地加深理論理解，豐富學(xué)生的專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生電力系統(tǒng)運(yùn)行、調(diào)度的基本能力，提升學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3電力系統(tǒng)分析仿真軟件在培訓(xùn)中的應(yīng)用

針對(duì)電力在職職工的技能培訓(xùn)，本軟件用電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存取所有的相關(guān)信息，包括A類(lèi)元件庫(kù)和圖形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)。拓?fù)渲械捻旤c(diǎn)就是由母線來(lái)組成，拓?fù)涞年P(guān)系由電線、變壓器來(lái)組成；有了點(diǎn)與線那么一張網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚托纬闪恕Ｋ孕纬傻牧魉惴ㄋ枰木仃囈簿涂梢越M合而成了。畫(huà)圖的組成也是用電線來(lái)連接母線。電線的兩端、變壓器的兩端三端連著的是母線。那么輸電線、雙卷變壓器、三卷變壓器的端點(diǎn)處連接的都是母線［3］。按照各圖形類(lèi)的繼承關(guān)系，又考慮到發(fā)電廠和母線潮流走向的區(qū)別，將數(shù)據(jù)表分為母線數(shù)據(jù)表、線路數(shù)據(jù)表和發(fā)電廠數(shù)據(jù)表，分別存儲(chǔ)母線信息，包括節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷等；線路信息，包括兩節(jié)點(diǎn)間線路的潮流、首末端節(jié)點(diǎn)名稱等；發(fā)電廠信息，包括所連節(jié)點(diǎn)名稱、發(fā)電功率等。學(xué)員不需要輸入各種線路、變壓器等電氣元件的參數(shù)，只需輸入設(shè)備的型號(hào)系統(tǒng)就自動(dòng)生成其阻抗、導(dǎo)納、容量等電氣參數(shù)。電力系統(tǒng)分析仿真軟件具有電力系統(tǒng)潮流計(jì)算和短路電流計(jì)算功能。本軟件構(gòu)建的某系統(tǒng)潮流如圖4所示，學(xué)員可以對(duì)各個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行變位，或者利用滑塊調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)、變壓器分接頭位置，從而觀察軟件可視化界面的潮流數(shù)據(jù)的變化，特別注意電氣參數(shù)有無(wú)越限，最后確定合理經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)運(yùn)行方式。本軟件的潮流計(jì)算可以計(jì)算多個(gè)平衡點(diǎn)的電網(wǎng)潮流計(jì)算。軟件在計(jì)算電力系統(tǒng)故障時(shí)能夠自動(dòng)生成電力系統(tǒng)的正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)，可以仿真各種電力系統(tǒng)正常的運(yùn)行狀態(tài)和各種電力系統(tǒng)故障狀態(tài)，為電力員工提供了培訓(xùn)和研究的平臺(tái)。

篇（3）

PSCAD的概念最初是在1988年被提出,針對(duì)Windows系統(tǒng)的PSCAD是在1999年才[4]。目前已成為世界上功能最強(qiáng)大和廣泛使用的電力系統(tǒng)仿真軟件。PSCAD包括繪圖功能、儀表和控制,允許用戶以圖形化的方式建立電力系統(tǒng)電路,進(jìn)行仿真后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,還可以使用戶在仿真運(yùn)行中改變參數(shù),對(duì)仿真過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)等。PSCAD具備電力系統(tǒng)中從簡(jiǎn)單無(wú)源元件和控制功能到更加復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)、柔流輸電設(shè)備和輸電線路等設(shè)備的模型,這些模型都是經(jīng)過(guò)已經(jīng)編程和測(cè)試的仿真模型。如果搭建的電力系統(tǒng)仿真模型中,沒(méi)有所需的特殊模型,PSCAD可以提供給用戶自建模型。PSCAD設(shè)有主元件庫(kù),提供常用的模型有:(1)無(wú)源元件(Passive),包括電阻、電感、電容、固定/可變負(fù)載、電抗器和避雷器等;(2)電源(Source),包括電壓源、電流源和光伏電源等;(3)儀表(Meters),包括頻率/相位/有效值測(cè)量表、電壓表和電流表等;(4)I/O設(shè)備(I/O_Devices),包括數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出、其他軟件接口和多重運(yùn)行等;(5)變壓器(Transformers),包括單相雙/三繞組、三相雙/三/四繞組和自耦變壓器等;(6)斷路器故障(Breakers_Faults),包括單/三相斷路器及其定時(shí)控制邏輯、模擬單相和三相故障及其定時(shí)控制邏輯等;(7)輸電線路電纜(Tlines_Cables),包括導(dǎo)納/阻抗數(shù)據(jù)或?qū)w/絕緣屬性、地阻抗數(shù)據(jù)以及所有塔和導(dǎo)體的幾何位置、電氣接口元件等;(8)電動(dòng)機(jī)(Machines),包括籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、繞線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)以及勵(lì)磁機(jī)、調(diào)速器、水輪機(jī)、汽輪機(jī)、風(fēng)力機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等;(9)控制元件(ControlSystemsModelingFunctions),包括線性和非線性控制元件;(10)保護(hù)(Protection),包括保護(hù)信號(hào)的采集、監(jiān)測(cè)和繼電保護(hù)模型等;(11)其他元件(Miscellaneous),包括文件引用/讀取、輸入輸出和節(jié)點(diǎn)等。PSCAD仿真軟件可以用來(lái)仿真模擬進(jìn)行電力系統(tǒng)中元件參數(shù)及其物理含義、電力系統(tǒng)對(duì)稱和不對(duì)稱故障仿真、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單和復(fù)雜潮流計(jì)算以及有功和無(wú)功功率控制等,還可以將電力系統(tǒng)與電力電子結(jié)合起來(lái),比如新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和電能質(zhì)量(SVC、STATCOM)的應(yīng)用等。學(xué)生通過(guò)自己搭建部分模型,可以親自操作。

2電力系統(tǒng)仿真實(shí)例

電力系統(tǒng)實(shí)習(xí)主要是去發(fā)電廠、變電站等,這些單位出于安全的需要,不會(huì)讓學(xué)生參與實(shí)際的操作,往往是只能看。以電力系統(tǒng)故障為例,學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)不能體驗(yàn)到故障發(fā)生和處理過(guò)程,像電力單位的一些工作多年的專業(yè)人員,碰到事故和處理事故時(shí),也可能會(huì)不知所措。一些高校通過(guò)購(gòu)買(mǎi)專業(yè)的物理模擬仿真系統(tǒng),但這些花費(fèi)很高、場(chǎng)地大,對(duì)于該校現(xiàn)有的資源不可能滿足。所以,電力系統(tǒng)中的故障,特別是單相接地短路、兩相短路、兩相短路接地和三相短路的橫向故障,通過(guò)PSCAD仿真軟件可以模擬故障發(fā)生和恢復(fù)后各個(gè)量的變化。因篇幅有限,這里僅對(duì)電力系統(tǒng)橫向故障中的三相短路進(jìn)行介紹。PSCAD軟件電力系統(tǒng)仿真軟件計(jì)算機(jī)需求:(1)MicrosoftWindowsVista或Windows7操作系統(tǒng),32bit或64bit;(2)附件軟件IntelFortanComposerXE20112,Framwork4.0Full3,MicrosoftVisualC++2010Redistributables;首先通過(guò)講解PSCAD的基本知識(shí),然后設(shè)置相關(guān)的任務(wù)要求,最后以學(xué)生為中心,自己動(dòng)手搭建35kV單側(cè)電源輸電系統(tǒng),如圖1所示。其中BAK為斷路器,Tline和Tline1的長(zhǎng)度均為20km,每公里電抗為0.4Ω的架空線路。負(fù)載的有功功率為15MW,無(wú)功功率為5MVAR。升壓變壓器為三角型/星型接法,降壓變壓器為星型/三角形接法。通過(guò)FAULTS模塊設(shè)置故障,TimedFaultLogic模塊設(shè)置故障發(fā)生時(shí)間為0.08s,故障持續(xù)時(shí)間為0.04s。采用工程研究方法,通過(guò)分析數(shù)字仿真結(jié)果,找出其內(nèi)在規(guī)律,然后再通過(guò)理論進(jìn)行分析,對(duì)比在不同量的變化下,電力系統(tǒng)相關(guān)量的變化,這樣可以有助于學(xué)生加深對(duì)電力系統(tǒng)故障知識(shí)的理解。三相短路故障時(shí)電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的故障,以該故障為例對(duì)其進(jìn)行仿真分析。發(fā)生三相短路故障時(shí),電源端的三相電壓電流波形和故障點(diǎn)的三相電壓、三相電流波形如圖2所示。由圖2可知,發(fā)生三相短路故障時(shí),電源端的三相電壓只有微小的波動(dòng),沒(méi)有發(fā)生顯著的變化;電源端的三相電流幅值增大,A相電流呈整體上升趨勢(shì),B相和C相電流呈整體下降趨勢(shì)。故障點(diǎn)電壓由于發(fā)生三相短路,電壓均為0V,當(dāng)故障切除后,三相電壓發(fā)生暫態(tài)波動(dòng),但很快就恢復(fù)到正弦變化;在故障發(fā)生前,由于故障發(fā)生器處于斷開(kāi)狀態(tài),因此故障點(diǎn)處的三相電流均為0A,在發(fā)生三相短路故障后,由于閉合時(shí)有初始輸入量和初始狀態(tài)量,故障點(diǎn)三相幅值都變大,并且A相電流波形上移,C相電流波形下移,在故障排除后,三相電流迅速變?yōu)?A。通過(guò)電力系統(tǒng)仿真,可以產(chǎn)生如下實(shí)習(xí)效果:(1)加深了專業(yè)理論知識(shí),理論聯(lián)系實(shí)際,有助于學(xué)生提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用、查找文獻(xiàn)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;(2)對(duì)于電力系統(tǒng)更為復(fù)雜的建模系統(tǒng),學(xué)生可以組成團(tuán)隊(duì)進(jìn)行建模,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作和創(chuàng)新精神;(3)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)生根據(jù)布置的任務(wù)主動(dòng)去學(xué)習(xí),激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望,每處理完一個(gè)小問(wèn)題他們感到很有成就感。以上這些都為以后的工作和研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述PSCAD電力系統(tǒng)三相短路故障仿真分析,可以看出仿真實(shí)驗(yàn)不受場(chǎng)地和實(shí)際操作的限制,建模簡(jiǎn)單,易操作,仿真波形生動(dòng)、豐富和直觀,不僅使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)掌握電力系統(tǒng)三相短路故障的原理和現(xiàn)象,還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的樂(lè)趣,彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室條件的限制。該軟件已用于電力系統(tǒng)分析實(shí)習(xí)過(guò)程中,通過(guò)學(xué)生反饋的情況,采用該方法可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)積極性。由于第一次設(shè)置該仿真實(shí)習(xí),在實(shí)習(xí)過(guò)程中,也有一些今后需要注意的問(wèn)題,比如實(shí)驗(yàn)室電腦配置需進(jìn)一步提高,教師要多建立一些復(fù)雜的系統(tǒng),同時(shí)還要主動(dòng)跟現(xiàn)場(chǎng)的人員多多交流,使仿真模型更貼近實(shí)際。

作者:羅朋 楊燕霞 單位:廣東海洋大學(xué)電子與信息工程學(xué)院

參考文獻(xiàn)

[1]李廣凱,李庚銀.電力系統(tǒng)仿真軟件綜述[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2005,27(3):61-65.

篇（4）

引言

綜合電力系統(tǒng)包含了艦船的日常用電、艦體推進(jìn)用電、高端武器設(shè)備發(fā)射用電和大功率探測(cè)設(shè)備用電等，作為一種綜合電力技術(shù)不僅可以對(duì)當(dāng)前現(xiàn)代化艦船的整體設(shè)計(jì)實(shí)施簡(jiǎn)化，而且對(duì)簡(jiǎn)化艦船的動(dòng)力系統(tǒng)提高了可能，為我國(guó)穩(wěn)定，可靠的使用高端的艦載武器設(shè)備提供了強(qiáng)大的保障。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多科研單位對(duì)艦船的綜合電力系統(tǒng)做了深入的研究，雖然在技術(shù)上取得了一定的進(jìn)步，但是艦船綜合電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)并沒(méi)有取得突破性的進(jìn)展[1]。文章重點(diǎn)分析了與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，直流區(qū)域配電系統(tǒng)的直流網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)存在的明顯優(yōu)勢(shì)，站在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的層面對(duì)該系統(tǒng)中直流配電系統(tǒng)做了進(jìn)一步的研究分析，希望對(duì)我國(guó)現(xiàn)代化艦船綜合電力系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展起到一些借鑒性的意義。

1 直流網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的介紹

國(guó)內(nèi)大型水面艦船自建造以來(lái)所使用的供電系統(tǒng)就是采用兩個(gè)電站同時(shí)進(jìn)行供電的模式，這種供電模式被稱為干饋式混合配電系統(tǒng)，這種模式的特點(diǎn)在于這兩個(gè)供電站是完全隔開(kāi)的，它們兩個(gè)分別有自己的發(fā)電機(jī)組，雖然設(shè)備存于不同的艦體結(jié)構(gòu)中，但是對(duì)艦船的符合設(shè)備卻是同步供電[2]。但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，水面艦船會(huì)不斷的向超大容量方向發(fā)展，基于此種發(fā)展趨勢(shì)，綜合電力系統(tǒng)的雙電站模式很有可能被突破和改善，有可靠資料現(xiàn)實(shí)演變和發(fā)展的模式會(huì)是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)形式和多個(gè)供電站同時(shí)使用，但是為了確保艦船的密封性和節(jié)約空間，兩種不同的供電系統(tǒng)會(huì)通過(guò)一條母線向艦船所有的符合設(shè)備提供電能，并且根據(jù)艦船的實(shí)際需要給至關(guān)重要的符合設(shè)備輸送電力。

直流網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的工作原理是將艦船電力系統(tǒng)中的電流整合為1000V的直流，通過(guò)艦船兩側(cè)的左母線和右母線將電流傳輸出去，而且在艦船的每一臺(tái)發(fā)電機(jī)組中都有與左右母線連接的端口，最終形成一個(gè)閉合的網(wǎng)絡(luò)電流回路。這種配電系統(tǒng)不僅可以完成對(duì)所有發(fā)電機(jī)組的集中控制和管理，還可以對(duì)發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的備用容量進(jìn)行合理的配置，從另一個(gè)方面提高了發(fā)電機(jī)的使用效率。

2 直流區(qū)域的配電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

從目前的現(xiàn)狀來(lái)看主流艦船上使用的電力系統(tǒng)都是通過(guò)艦船上集中式配電系統(tǒng)的中心設(shè)備通過(guò)電纜進(jìn)行輸送，這樣的結(jié)果大大的影響了艦體的密封性，使艦體出現(xiàn)了上千個(gè)電纜的穿孔，一方面為電力系統(tǒng)建設(shè)人員帶來(lái)了大量繁瑣的工作，而且還在一定程度上減低了艦船的耐壓性。如果現(xiàn)代艦船采用直流區(qū)域配電系統(tǒng)就可以有效的避免此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生，這種方法操作簡(jiǎn)單，只需要將輸送電力的母線穿過(guò)艦體的耐壓隔壁，不僅節(jié)省了大量的電纜，也減輕了艦體的總體重量，是艦體在空間設(shè)計(jì)方面得到了很多好處[3]。

SSCM和SSIM有多重功能，并且它們能夠?qū)νㄟ^(guò)半導(dǎo)體設(shè)備的電流執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換、監(jiān)測(cè)和限制，所以可以在設(shè)備出現(xiàn)緊急故障時(shí)對(duì)供電系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)，所以如果艦船使用的是直流區(qū)域配電系統(tǒng)，在故障發(fā)生時(shí)就可以將發(fā)生故障的部位隔離在一個(gè)小范圍的電力區(qū)域中，而且因?yàn)檫@種電力系統(tǒng)中的電流都是直流電，在對(duì)設(shè)備故障檢測(cè)的時(shí)候也更加方便和簡(jiǎn)單，原先監(jiān)測(cè)直流故障和初始化自動(dòng)母線的轉(zhuǎn)換器所需要的時(shí)間延遲不存在了，進(jìn)一步提升了電源的使用性能，也提升了艦體的整體性能，而且隨著供電系統(tǒng)功率全面自動(dòng)化程度的提高，極大的簡(jiǎn)化了艦船的戰(zhàn)斗系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

直流區(qū)域配電系統(tǒng)的第二個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)就是對(duì)于不同的泵體和排風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)可以進(jìn)行不同的速度控制，保證其始終保持在較高的運(yùn)行效率之下，另外在艦船大型電動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)的時(shí)候，其輸電系統(tǒng)中的電流會(huì)受到一定的限制，這種情況可以使艦船母線中的電壓始終處在穩(wěn)定的狀態(tài)之下，而且在特定的場(chǎng)合下也可以實(shí)現(xiàn)電力的轉(zhuǎn)換，直流區(qū)域配電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)相比有很多明顯的優(yōu)勢(shì)，例如：在艦船不同的戰(zhàn)斗系統(tǒng)當(dāng)中，很多武器設(shè)備要用到400Hz的直流電壓，因此如果現(xiàn)代艦船的配電系統(tǒng)是交流電則還要經(jīng)過(guò)一步轉(zhuǎn)化，再用一個(gè)逆變器將交流電轉(zhuǎn)換成400Hz方可實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗系統(tǒng)的運(yùn)行和使用，但是如果直接采用是直流區(qū)域配電系統(tǒng)，那么僅僅需要將電壓調(diào)到合適的水平就可以了，然后在將電流整合成需要的直流即可。將兩者進(jìn)行對(duì)比之后可以看出在該系統(tǒng)與交流配電系統(tǒng)相比減少了很多的輸電設(shè)備，例如：擔(dān)任變壓作用的傳輸變壓器，還有交流配電系統(tǒng)中的很多開(kāi)關(guān)，這些設(shè)備的減少可以降低艦船本身的質(zhì)量，而且也節(jié)省了出了很多空間，使艦船有了更多的空間安裝更多的艦載武器，進(jìn)而增減現(xiàn)代化艦船的作戰(zhàn)能力。

第三，直流配電系統(tǒng)具備的另一大優(yōu)勢(shì)是發(fā)電機(jī)組的發(fā)電頻率，這種高頻率的發(fā)電機(jī)組可以和整流器實(shí)現(xiàn)最大尺寸的優(yōu)化組合，而且根據(jù)直流區(qū)域的配電系統(tǒng)能夠?qū)⒃瓌?dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為始終處在最有效率的運(yùn)行狀態(tài)之下，從節(jié)省油料方面來(lái)說(shuō)不僅做到了最小的能源使用，也減少了艦船配伍的排放量。

3 基于直流區(qū)域配電系統(tǒng)的直流網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)

適應(yīng)直流網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中短路電流的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前我國(guó)陸地電網(wǎng)的自動(dòng)保護(hù)技術(shù)相對(duì)艦船配電系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)來(lái)說(shuō)比較成熟，而且在系統(tǒng)級(jí)別的保護(hù)方法上也有了一定的研究，例如：陸地電網(wǎng)中的快速距離保護(hù)、反應(yīng)暫態(tài)分量的行波保護(hù)以及光纖差動(dòng)保護(hù)等，但是因?yàn)榕灤木C合電力系統(tǒng)是建立在有限的空間之內(nèi)，并且是一種獨(dú)立的電網(wǎng)單元，因此其穩(wěn)定性會(huì)受到艦船符合設(shè)備的影響，加之系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜等多種不利因素，提高了信號(hào)提取的困難程度。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)以往對(duì)艦船電力系統(tǒng)分析的原理、方法以及一些應(yīng)用技術(shù)的成果，在當(dāng)前的直流網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)配電系統(tǒng)中不能直接使用，必須對(duì)艦船綜合電力系統(tǒng)中常見(jiàn)故障的特征進(jìn)行研究，而且還要對(duì)現(xiàn)在艦船綜合電力系統(tǒng)采用的保護(hù)手段進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，這樣才能切實(shí)滿足綜合電力的保護(hù)需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜合電力系統(tǒng)能夠包括電力推進(jìn)在內(nèi)的全船電能進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)配，具有很好的經(jīng)濟(jì)性、并且配置靈活多變、目標(biāo)的聲音強(qiáng)度很低、功率的密度較高等很多優(yōu)點(diǎn)，是世界各國(guó)艦船技術(shù)發(fā)展的主流方向。直流區(qū)域配電系統(tǒng)有很強(qiáng)的生命力，而且有利于總體優(yōu)化和模塊化建造等優(yōu)勢(shì)，是綜合電力系統(tǒng)的最好選擇。

參考文獻(xiàn)

篇（5）

二、課程目標(biāo)的設(shè)定

1.專業(yè)能力：能全面掌握電力系統(tǒng)的基本知識(shí)；能對(duì)電力系統(tǒng)有功及無(wú)功功率進(jìn)行控制與分析；能對(duì)電力系統(tǒng)頻率和電壓進(jìn)行控制和分析；能對(duì)電力系統(tǒng)各種故障運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和計(jì)算；能對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性進(jìn)行簡(jiǎn)單分析和計(jì)算；能進(jìn)行電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。2.方法能力:分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；動(dòng)手操作、獨(dú)立工作能力；獲得與利用信息，探究式的學(xué)習(xí)能力；工程意識(shí)和靈活思維、創(chuàng)新能力。3.社會(huì)能力：團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；交流溝通能力；組織能力；耐心細(xì)致的工作能力。

三、課程設(shè)計(jì)思路

電力系統(tǒng)運(yùn)行與分析課程基于電網(wǎng)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，以工作過(guò)程為導(dǎo)向，歸納提煉典型工作任務(wù)，并將行動(dòng)領(lǐng)域的典型工作任務(wù)教學(xué)化處理后，按照與實(shí)際崗位典型工作任務(wù)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的各學(xué)習(xí)情境組織內(nèi)容，并且根據(jù)任務(wù)的復(fù)雜程度，以先簡(jiǎn)單后復(fù)雜的順序排列各學(xué)習(xí)情境；在各個(gè)學(xué)習(xí)情境中，又按照復(fù)雜程度和實(shí)際工作程序化各個(gè)工作任務(wù)。遵循學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的基本規(guī)律，以適度、夠用的原則，以現(xiàn)場(chǎng)工作任務(wù)及工作程序?yàn)橐罁?jù)整合、序化教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)，教、學(xué)、做結(jié)合，課堂、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)結(jié)合，理論與實(shí)踐結(jié)合。在教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施中，由專業(yè)教師組成教學(xué)團(tuán)隊(duì)，密切配合施教。采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師講解為輔，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力。

四、教學(xué)方式的改進(jìn)

《電力系統(tǒng)分析》課程屬于純理論性的課程，部分理論知識(shí)需要較強(qiáng)的想象能力，只能在頭腦中通過(guò)想象來(lái)給出大概的印象。且由于課堂理論教學(xué)模式較為單調(diào)，多半是老師講、學(xué)生聽(tīng)的模式，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。1.借助于多媒體及仿真系統(tǒng)在教學(xué)過(guò)程中，可以采用一些方法來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有的困境。如，采用形式多樣，內(nèi)容豐富的理論教學(xué)，比如影像、圖表，使學(xué)生在形象的方法下進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。潮流計(jì)算是該課程的難點(diǎn)和重點(diǎn)，大部分學(xué)生在此部分易產(chǎn)生畏懼和懈怠情緒，教師可借助影像系統(tǒng)向?qū)W生展示一個(gè)實(shí)際電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布圖[1]，讓學(xué)生在腦海里建立一個(gè)感性的概念，而不僅僅是枯燥的公式和計(jì)算過(guò)程，或者利用電網(wǎng)運(yùn)行仿真軟件進(jìn)行實(shí)際電網(wǎng)的模擬演示，引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。2.理論與實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)為主，將理論講授與實(shí)踐訓(xùn)練有效融合，讓學(xué)生帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)，通過(guò)實(shí)際訓(xùn)練融會(huì)貫通所學(xué)理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，并在完成任務(wù)的過(guò)程中培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考等方法能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作、交流溝通等社會(huì)能力。本課程以培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力為目標(biāo)，模擬工作情境，使學(xué)生深臨其境，在完成工作過(guò)程中、在體驗(yàn)過(guò)程中獲得工作過(guò)程知識(shí)。3.創(chuàng)新教學(xué)模式將“教、學(xué)、做”的教學(xué)模式貫穿始終，利用各種方法和手段使教、學(xué)、做合理銜接交融。以崗位技能培養(yǎng)為核心，同時(shí)注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力、方法能力的培養(yǎng)。鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)獨(dú)立思考和分組合作，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

五、結(jié)論

電力系統(tǒng)分析是一門(mén)集理論與實(shí)踐為一體、知識(shí)面范圍大，是發(fā)電專業(yè)課程體系中的重中之重的基本課程。“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)方式可采用增強(qiáng)理論的形象性、增強(qiáng)互動(dòng)式教學(xué)、增強(qiáng)企業(yè)培養(yǎng)的方式。為構(gòu)建一個(gè)高效的教學(xué)體系，一方面必須優(yōu)化理論課程內(nèi)容，另一方面必須重視實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐能力[2]。

作者:辛華 李依凡 王麗 單位:西安電力高等專科學(xué)校

篇（6）

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(yùn)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(dòng)化專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力起著非常重要的作用。由于該課程具有理論性強(qiáng)、工程性強(qiáng)、涉及面廣的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)難度大，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。近年來(lái)，將多媒體技術(shù)引入課堂教學(xué)已成為一種趨勢(shì)，采用多媒體課件配合板書(shū)的教學(xué)方法，使得教學(xué)更加具體化、形象化，在一定程度上提高了課堂教學(xué)效果。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷發(fā)展，各種仿真軟件的日益廣泛應(yīng)用給專業(yè)課的教學(xué)提供了現(xiàn)代化的教學(xué)手段，MATLAB就是其中之一。自上世紀(jì)80年代問(wèn)世以來(lái)，MATLAB以其高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化的圖形繪制功能以及簡(jiǎn)單易學(xué)的編程方式迅速成為應(yīng)用于多學(xué)科的大型軟件。將MATLAB的數(shù)值分析功能、矩陣計(jì)算功能和可視化的Simulink仿真功能應(yīng)用于《電力系統(tǒng)分析》課程的潮流計(jì)算和短路分析教學(xué)中，已成為《電力系統(tǒng)分析》課程教學(xué)改革的一個(gè)重要方面。

2 MATLAB在《電力系統(tǒng)分析》教學(xué)中的應(yīng)用

2.1基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算——節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成

潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的重要內(nèi)容，也是計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。潮流計(jì)算的方法有很多，其本質(zhì)都是對(duì)一組多元非線性方程進(jìn)行求解，其解法都離不開(kāi)迭代。潮流計(jì)算中需要先形成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納（阻抗）矩陣，如果采用手工計(jì)算，即使節(jié)點(diǎn)數(shù)不多的系統(tǒng)也仍然有相當(dāng)大的工作量，只有應(yīng)用計(jì)算機(jī)才能快速而準(zhǔn)確地完成這些計(jì)算任務(wù)。下面為潮流計(jì)算中節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成程序：

n=input（'請(qǐng)輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)：n='）；

n1=input（'請(qǐng)輸入支路數(shù)：n1='）；

B=input（'請(qǐng)輸入由支路參數(shù)形成的矩陣：B='）；

X=input（'請(qǐng)輸入由節(jié)點(diǎn)號(hào)及其對(duì)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(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)、支路數(shù)及參數(shù)矩陣B和X之后，即可形成應(yīng)用于潮流計(jì)算程序的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。

2.2采用Simulink/PSB進(jìn)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(kù)PSB（Power System Block）。PSB主要由六個(gè)子模塊庫(kù)組成，涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動(dòng)和電力系統(tǒng)等學(xué)科中常用的基本元件，可以對(duì)非線性、剛性和非連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)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(shè)置為三相短路，故障時(shí)間為（0.01-0.05）s，得到如下仿真波形：

可見(jiàn)，無(wú)窮大電源系統(tǒng)短路時(shí)，電源端電壓只有一些波動(dòng)，沒(méi)有發(fā)生顯著變化。短路點(diǎn)三相電流有效值相等，為對(duì)稱短路。

類(lèi)似地建立同步電機(jī)三相短路模型，仿真后將結(jié)果與上例進(jìn)行比較，可使學(xué)生更加深刻地理解這兩種系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電磁暫態(tài)過(guò)程。

改變短路故障發(fā)生器的選項(xiàng)設(shè)置，可以得到兩相短路、單相接地等不同類(lèi)型短路故障時(shí)的電壓、電流波形。

3 結(jié)論

在《電力系統(tǒng)分析》課程教學(xué)中引入MATLAB/PSB對(duì)潮流計(jì)算、短路故障等重要內(nèi)容進(jìn)行輔助分析，具有形象直觀、交互性能好等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)分析教學(xué)的不足，使學(xué)生加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的理解，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，很好地提高了教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[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(shè)計(jì)與分析[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

篇（7）

中圖分類(lèi)號(hào)：F470.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言：

并行處理是一種極有發(fā)展前途的技術(shù)。復(fù)雜故障計(jì)算是電力系統(tǒng)仿真計(jì)算中最重要、計(jì)算量最大的部分之一,己經(jīng)成為大型電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真的瓶頸。由于求解故障端口間等值阻抗的復(fù)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(fù)雜故障并行計(jì)算方法。算法中采用了故障處理局部化、降維網(wǎng)絡(luò)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(jì)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(gè)世紀(jì)來(lái)在微電子、印刷電路、高密度封裝技術(shù)、高性能處理機(jī)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、設(shè)備、通信通道、語(yǔ)言開(kāi)發(fā)、編譯技術(shù)、操作系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)環(huán)境和應(yīng)用問(wèn)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(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一, 并以不同的方式, 在不同的級(jí)別上滲透到其他應(yīng)用領(lǐng)域。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用可以歸納為向上升級(jí)的4 類(lèi): 數(shù)據(jù)處理、信息處理、知識(shí)處理和智能處理。無(wú)論是哪種處理, 都具有能同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算或操作的特性, 稱為并行性。并行性在不同的處理級(jí)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(shí)性、數(shù)據(jù)并行性、劃分、交叉、重疊、多重性、重復(fù)、時(shí)間共享、空間共享、多任務(wù)處理、多道程序、多線程方式和分布式計(jì)算。開(kāi)發(fā)并行性的目的是為了能用并行處理來(lái)提高計(jì)算機(jī)的求解效率。并行處理是通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)處理器以及處理器之間的通信系統(tǒng)的協(xié)作完成問(wèn)題的求解。它著重于發(fā)掘被求解問(wèn)題中的并行性, 使其達(dá)到較高的級(jí)別。

分布式處理是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)并行處理的一種技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)以并行方式共同完成某項(xiàng)事務(wù)處理, 或?qū)⒁粋€(gè)大處理流程分開(kāi)由各點(diǎn)計(jì)算機(jī)處理, 在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各計(jì)算機(jī)彼此能相互存取信息和尋址, 多個(gè)計(jì)算機(jī)同時(shí)工作這一點(diǎn)對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是透明的。

并行處理技術(shù)是硬件、軟件、語(yǔ)言、算法、性能評(píng)價(jià)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(yǔ)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(jī)與存儲(chǔ)系統(tǒng)、1/ 0 系統(tǒng)組成一個(gè)完整的并行處理系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題, 如硬件的器件和互聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇, 同步通信機(jī)制的設(shè)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(shí)現(xiàn)進(jìn)程(或線程) 間的通信和負(fù)載均衡等問(wèn)題。目前并行操作系統(tǒng)主要有多處理機(jī)并行操作系統(tǒng)和多計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。

2 并行處理技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 在潮流問(wèn)題中的應(yīng)用

潮流問(wèn)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(guò)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(wèn)題的基本成分。一個(gè)有效的潮流并行化方法同樣也會(huì)有助于加快其它問(wèn)題的求解, 因而早期關(guān)于并行處理在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的研究主要集中于并行化潮流問(wèn)題的求解上。雖然問(wèn)題并沒(méi)有解決, 但近年來(lái)關(guān)于這方面的報(bào)道明顯減少了。

潮流計(jì)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(diǎn)優(yōu)化編號(hào)技巧和快速分解法, 使得潮流計(jì)算已經(jīng)能夠在線運(yùn)行, 從而大大減小了并行化潮流計(jì)算的動(dòng)力。

已有的并行化潮流計(jì)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(guò)對(duì)矩陣的重新組合分塊來(lái)發(fā)掘并行性; 降低由最大因子路徑長(zhǎng)度決定的順序執(zhí)行步數(shù); 采用適合于向量機(jī)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(yùn)行模式及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jī)上的一個(gè)實(shí)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(jī)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(yīng)用

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析需要求解描述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(lái)獲得時(shí)域解。如果通過(guò)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(wèn)題并行化有兩個(gè)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(gè)時(shí)間段可以同時(shí)求解, 稱為時(shí)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(gè)發(fā)電機(jī)一組的多個(gè)方程組, 而由代數(shù)方程提供它們之間的藕合。時(shí)間上的并行是形成每個(gè)時(shí)間段的牛頓方程, 然后同時(shí)求解。龍格庫(kù)塔法和隱式積分法也被并行化過(guò), 但問(wèn)題的分解和隨之而來(lái)的松弛會(huì)產(chǎn)生許多新的變量, 使求解復(fù)雜化。有的先將網(wǎng)絡(luò)方程分解, 然后在微分方程或差分化的方程組上實(shí)施松弛法, 如對(duì)微分方程實(shí)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(duì)每一個(gè)系統(tǒng)變量在所有的時(shí)間段中通過(guò)皮卡德( Pi ca rd ) 松弛法分解并同時(shí)求解, 從而提供在時(shí)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(wèn)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(guò)更多的迭代次數(shù)才能收斂, 有時(shí)甚至難以收斂。

對(duì)暫態(tài)問(wèn)題的細(xì)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(guò), 如通過(guò)同時(shí)計(jì)算在不同節(jié)點(diǎn)上的故障來(lái)并行化, 當(dāng)S Y R E IJ 穩(wěn)定計(jì)算程序在一個(gè)16 節(jié)點(diǎn)的超立方體計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)時(shí), 可以獲得一個(gè)數(shù)量級(jí)的加速比。與之相似的是在一個(gè)基于D O S 共享內(nèi)存的多處理機(jī)上的實(shí)驗(yàn)也表明, 多區(qū)域可靠性計(jì)算、采用蒙特卡洛法的水電發(fā)電費(fèi)用仿真和針對(duì)不同故障的矯正方案計(jì)算, 是可以被高效并行化的。

3 對(duì)并行處理在電力系統(tǒng)應(yīng)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(gè)研究熱點(diǎn)之前, 已經(jīng)從時(shí)間和存儲(chǔ)角度出發(fā), 針對(duì)電力系統(tǒng)的一些問(wèn)題開(kāi)發(fā)了分解/ 聚合的方法, 即將大問(wèn)題分解, 在串行機(jī)上分別求解, 然后聚合得出整個(gè)問(wèn)題的解。所以在并行處理中, 應(yīng)充分利用這些已有的分解/ 聚合技術(shù), 對(duì)所要求解的大問(wèn)題進(jìn)行合理的分解, 調(diào)節(jié)子問(wèn)題間的禍合度、相關(guān)性, 使整個(gè)問(wèn)題的求解效率最高。

3.2 結(jié)合問(wèn)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(wèn)題的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中, 并沒(méi)有顯著的內(nèi)在的并行性。開(kāi)發(fā)細(xì)粒度的并行算法(如在潮流問(wèn)題中和電磁暫態(tài)問(wèn)題中), 難度很大。并行計(jì)算理論、并行處理系統(tǒng)(硬件、語(yǔ)言、編譯器)等方面的不成熟, 也為開(kāi)發(fā)細(xì)粒度的并行算法造成了障礙。而類(lèi)似于在暫態(tài)穩(wěn)定分析中, 對(duì)不同算例計(jì)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(wèn)題間的相關(guān)性很少或沒(méi)有相關(guān)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(luò)資源、計(jì)算機(jī)資源、軟件資源,使系統(tǒng)的性能價(jià)格比較高。

3.3 加強(qiáng)測(cè)試與評(píng)估

以往的研究大部分都集中在并行算法的開(kāi)發(fā)上, 算法在并行處理系統(tǒng)上的測(cè)試很少, 僅有的測(cè)試結(jié)果并不很理想, 在并行加速比的強(qiáng)壯性方面, 也并未提供有價(jià)值的信息。實(shí)際上, 計(jì)算的效率取決于并行算法對(duì)并行處理系統(tǒng)的適應(yīng)程度。對(duì)于一個(gè)特定問(wèn)題的一種并行化方案, 必須在實(shí)際的并行處理系統(tǒng)上對(duì)大量不同的算例進(jìn)行測(cè)試、評(píng)估。

3.4 考慮生產(chǎn)的實(shí)際需要

并行處理的根本目的是以盡可能小的代價(jià)獲得盡可能高的生產(chǎn)效率。并行處理的開(kāi)發(fā)要依據(jù)生產(chǎn)需要, 并不是任何問(wèn)題都需要或適合于并行處理。由于單個(gè)處理器能力的提高, 使得某些問(wèn)題采用串行算法在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上也能滿足要求, 因而對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行并行化研究的實(shí)用價(jià)值就很小。

4 結(jié)語(yǔ)：

并行處理技術(shù)的發(fā)展, 為解決電力系統(tǒng)問(wèn)題提供了一個(gè)頗具吸引力的機(jī)會(huì)。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(guān)并行處理應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 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(wèn)題結(jié)合起來(lái), 滿足電力生產(chǎn)的需要, 需要認(rèn)真考慮。本文首先簡(jiǎn)述并行處理及其分布式實(shí)現(xiàn), 接著對(duì)并行處理在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

參考文獻(xiàn)：

1.黃凱.高等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)— 并行性、可擴(kuò)展性、可編程性. 清華大學(xué)出版社, 廣西科學(xué)技術(shù)出版社, 1 9 9 5

篇（8）

自20世紀(jì)80年代末至今，我國(guó)的仿真技術(shù)獲得了極大的發(fā)展。在電力系統(tǒng)中，應(yīng)用較多的培訓(xùn)仿真系統(tǒng)有電廠仿真、電網(wǎng)運(yùn)行工況仿真和變電所仿真。一般說(shuō)來(lái)，凡是需要有一個(gè)或一組熟練人員進(jìn)行操作、控制、管理與決策的實(shí)際系統(tǒng)，都需要對(duì)這些人員進(jìn)行培訓(xùn)、教育與培養(yǎng)。早期的培訓(xùn)大都是經(jīng)過(guò)理論講解和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，通過(guò)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的積累來(lái)完成的，這種培訓(xùn)方式因是在實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)上進(jìn)行操作，不僅培訓(xùn)成本高、培訓(xùn)時(shí)間長(zhǎng)，而且有些故障只能在實(shí)際發(fā)生時(shí)才能得到實(shí)際操作的機(jī)會(huì)，致使一部分知識(shí)只有感性認(rèn)識(shí)，得不到實(shí)際操作的鍛煉。隨著系統(tǒng)規(guī)模的加大、復(fù)雜程度的提高，特別是造價(jià)日益昂貴，訓(xùn)練時(shí)因操作不當(dāng)引起的破壞而帶來(lái)的損失大大增加，因此，提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性、可靠性事關(guān)重大。為解決這些問(wèn)題，出現(xiàn)了培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，模擬實(shí)際系統(tǒng)的工作狀況和運(yùn)行環(huán)境，以避免運(yùn)用實(shí)際系統(tǒng)時(shí)可能帶來(lái)的危險(xiǎn)性及高昂的代價(jià)。

變電所培訓(xùn)仿真系統(tǒng)集仿真技術(shù)、圖形圖象技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)于一體，依據(jù)變電所電力設(shè)備實(shí)物、一次設(shè)備和二次設(shè)備接線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，如主控室、控制屏、保護(hù)屏及設(shè)備連接狀況，可在模擬設(shè)備和二次接線圖上進(jìn)行相應(yīng)操作，采用鼠標(biāo)點(diǎn)擊的操作方式，簡(jiǎn)單、直觀、易學(xué)(見(jiàn)圖1)。這種方式使變電運(yùn)行人員的培訓(xùn)手段大大更新，提高了培訓(xùn)效率，縮短了培訓(xùn)周期。也進(jìn)一步提高了運(yùn)行人員的正確判斷和處理事故的能力，防止事故擴(kuò)大化和縮短事故處理時(shí)間，從而確保電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

圖1

1變電所仿真的現(xiàn)狀

目前，我國(guó)農(nóng)網(wǎng)中(110kV、35kV)變電所培訓(xùn)仿真系統(tǒng)主要有孤立變電所型變電培訓(xùn)仿真系統(tǒng)和考慮簡(jiǎn)單電網(wǎng)的變電培訓(xùn)仿真系統(tǒng)。前一種類(lèi)型的變電培訓(xùn)仿真系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)較低；后一種不僅仿真了變電所的運(yùn)行狀況，而且考慮到電網(wǎng)和變電所之間的相互影響，該類(lèi)型的變電培訓(xùn)仿真系統(tǒng)在功能上比孤立變電所型的仿真系統(tǒng)要強(qiáng)。此外，還有將無(wú)人值班變電所仿真、集控中心仿真、變電所運(yùn)行管理系統(tǒng)結(jié)合于一體的110kV/35kV集控站培訓(xùn)仿真系統(tǒng)。考慮到仿真原理的相同性和孤立變電所型變電培訓(xùn)仿真系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，能夠在單機(jī)上獨(dú)立運(yùn)行的特點(diǎn)，以下只對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2硬件配置的基本要求

微機(jī)一臺(tái)：主頻PENTIUM200；32M內(nèi)存；3.2G硬盤(pán)；16倍光驅(qū)；顯示卡、聲卡、音箱等。

3軟件配置的基本要求

(1)中文視窗Windows95以上版本；

(2)多媒體仿真培訓(xùn)軟件。

4主要功能

(1)正常操作訓(xùn)練：斷路器操作、隔離開(kāi)關(guān)操作、壓板操作、保護(hù)投停、電壓互感器的切換，電容器的投停等；

(2)故障演習(xí)訓(xùn)練：

斷路器故障：拒動(dòng)、誤動(dòng)、偷跳；

隔離開(kāi)關(guān)故障：帶負(fù)荷拉合隔離開(kāi)關(guān)、帶電合接地隔離開(kāi)關(guān)；

變壓器故障：包括相間短路、接地短路、匝間短路、變壓器過(guò)負(fù)荷、變壓器油溫過(guò)高；

母線故障：母線短路、母線接地；

線路故障：近區(qū)短路、接地、斷線等；

此外，還有電容器故障、繼電保護(hù)故障以及其它故障等。

培訓(xùn)者可對(duì)設(shè)定操作任務(wù)或故障，依據(jù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)操作票進(jìn)行操作，系統(tǒng)也可在出現(xiàn)故障時(shí)，給予提示并指出錯(cuò)誤要點(diǎn)。

(3)操作票生成與培訓(xùn)系統(tǒng)：可對(duì)線路、主變壓器、母線、電容器等設(shè)備開(kāi)操作票；可對(duì)學(xué)員的操作以操作票的形式記錄；可對(duì)學(xué)員的操作票和標(biāo)準(zhǔn)操作票進(jìn)行比較；

(4)理論知識(shí)的培訓(xùn)：可提供設(shè)備的圖片和產(chǎn)品介紹；可進(jìn)行二次回路圖紙講解：包括中央信號(hào)回路、電力變壓器保護(hù)、電容器組保護(hù)、輸電線路保護(hù)、低周減載裝置等；還可進(jìn)行運(yùn)行規(guī)程問(wèn)答、典型故障處理、經(jīng)驗(yàn)介紹以及提供考試題庫(kù)。

(5)系統(tǒng)維護(hù)功能：系統(tǒng)可根據(jù)110kV變電所的主接線方式(如：?jiǎn)文妇€接線方式、內(nèi)橋接線方式、單元接線方式)和正常運(yùn)行方式的差異及實(shí)際變電所的工作情況進(jìn)行選擇和修改，可對(duì)考試題目進(jìn)行增加或修改，還可對(duì)二次接線圖上的線路名稱和隔離開(kāi)關(guān)、斷路器號(hào)進(jìn)行更改，使其更加接近變電所的實(shí)際運(yùn)行情況。

操作實(shí)例：

倒閘操作是變電所正常運(yùn)行和檢修中都涉及的操作，具有重要的作用，其操作過(guò)程如下：

①運(yùn)行仿真軟件，進(jìn)行操作人員登陸。

②進(jìn)行功能選擇，進(jìn)入倒閘操作模塊，進(jìn)行題目分類(lèi)選擇。如選擇"10kV倒閘操作題目"后，屏幕上會(huì)出現(xiàn)一系列10kV倒閘操作題目的分項(xiàng)內(nèi)容，用鼠標(biāo)按鈕進(jìn)行選擇，選擇"紡織線002斷路器停電，紡織線線路檢修"(見(jiàn)圖2)。選擇題目后，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)操作票預(yù)覽，以便操作人員了解操作步驟后進(jìn)行正確操作。可單擊要點(diǎn)按鈕，查看提示注意事項(xiàng)。操作練習(xí)既可在線路圖上進(jìn)行，也可在模擬圖上進(jìn)行。

圖2

③依次拉開(kāi)紡織線002斷路器，拉開(kāi)002-3隔離開(kāi)關(guān)，拉開(kāi)002-1隔離開(kāi)關(guān)，在002-3隔離開(kāi)關(guān)線路側(cè)掛接地線(見(jiàn)圖3)。遇到困難時(shí)，可查閱標(biāo)準(zhǔn)操作票和操作要點(diǎn)提示。操作完畢后，調(diào)出操作記錄與標(biāo)準(zhǔn)操作票進(jìn)行比較，如果在操作過(guò)程中發(fā)生誤操作，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)報(bào)警。

圖3

④選擇操作題目后，也可進(jìn)入考試狀態(tài)。在此狀態(tài)下，系統(tǒng)不提供標(biāo)準(zhǔn)操作票和操作要點(diǎn)提示，考試時(shí)間到，系統(tǒng)不再進(jìn)行操作記錄。

5結(jié)束語(yǔ)

目前，110/35kV變電培訓(xùn)仿真系統(tǒng)在一些變電所已經(jīng)得到應(yīng)用，并取得實(shí)效。歸納起來(lái)，變電培訓(xùn)仿真系統(tǒng)具有如下的特點(diǎn)：

(1)計(jì)算機(jī)仿真程度高。仿真畫(huà)面完全按照變電所的電力設(shè)備實(shí)物進(jìn)行繪制，形象逼真。操作人員在模擬圖或二次接線圖上用鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，即可激發(fā)元器件動(dòng)作，元器件動(dòng)作后仿真變電所同實(shí)際變電所情況一致。

(2)培訓(xùn)功能完善。不但可對(duì)變電所的正常和異常事故進(jìn)行仿真，而且可提供完善的二次圖講解。對(duì)變電所的繼電保護(hù)裝置從動(dòng)作原理到動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行分步講解，突出顯示動(dòng)作斷路器和響應(yīng)元器件，動(dòng)畫(huà)模仿電流軌跡。

篇（9）

作者簡(jiǎn)介：高嬿（1965-），女，吉林長(zhǎng)春人，長(zhǎng)春工程學(xué)院電氣與信息學(xué)院，教授；張運(yùn)波（1964-），男，遼寧丹東人，長(zhǎng)春工程學(xué)院電氣與信息學(xué)院院長(zhǎng)，教授。（吉林 長(zhǎng)春 130012）

基金項(xiàng)目：本文系吉林省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)資助課題“應(yīng)用型本科電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)‘卓越計(jì)劃’實(shí)施的研究與實(shí)踐”（課題編號(hào)：ZZ1210）、吉林省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題“應(yīng)用型本科院校考研專業(yè)課分級(jí)教學(xué)模式及實(shí)施策略的研究與實(shí)踐”（課題編號(hào)：GH12215）的研究成果。

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（2013）20-0052-02

高等工科學(xué)校培養(yǎng)的是應(yīng)用型高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才，其將來(lái)從事的是一些專業(yè)性質(zhì)較強(qiáng)的工作，其目標(biāo)是培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、適應(yīng)能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、素質(zhì)高的高級(jí)復(fù)合人才。在更新教育思想觀念的基礎(chǔ)上，改革高校的人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，是工科高等教育改革的主要內(nèi)容。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是長(zhǎng)春工程學(xué)院電氣與信息學(xué)院的主干專業(yè)、試點(diǎn)專業(yè)，是國(guó)家級(jí)特色專業(yè)，“電力系統(tǒng)分析”課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主干課程，是校級(jí)精品課課程，也是考研課程。該課程在電力系統(tǒng)知識(shí)體系中起到承上啟下的作用，本課程教學(xué)質(zhì)量的好壞，直接影響到后續(xù)專業(yè)課的教學(xué)，因此對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革具有十分重要的意義。

一、課程改革的主要思路

“電力系統(tǒng)分析”課程系統(tǒng)性、實(shí)踐性強(qiáng)，它涉及到整個(gè)電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行的多個(gè)方面，內(nèi)容豐富，綜合性強(qiáng)，適合實(shí)施新型教學(xué)模式。為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，強(qiáng)化能力的培養(yǎng)，在提高課堂教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對(duì)原有課程設(shè)置的內(nèi)容及實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行多方面的改革，主要思路是：跟上信息時(shí)展的步伐，合理整合理論教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)的效果，利用好現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)基地，構(gòu)建“理論、實(shí)踐、應(yīng)用”三大模塊的教學(xué)模式，使學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手能力、獨(dú)立創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力方面有所提高。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革

“電力系統(tǒng)分析”課程具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，注重理論與實(shí)踐的密切結(jié)合是改革的關(guān)鍵問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)踐，構(gòu)建了“理論、實(shí)踐、應(yīng)用”三大模塊的教學(xué)模式。

1.理論教學(xué)內(nèi)容的整合

合理整合理論教學(xué)內(nèi)容，壓縮理論課的學(xué)時(shí)是課程改革的一個(gè)主要內(nèi)容。以往理論教學(xué)的內(nèi)容由兩門(mén)課程分兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行，即“電力系統(tǒng)分析”與“電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算”，前者包括電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的全部理論內(nèi)容，學(xué)時(shí)數(shù)為75學(xué)時(shí)；后者包括電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型，電力系統(tǒng)短路電流、潮流、穩(wěn)定計(jì)算的計(jì)算機(jī)算法的原理、計(jì)算程序及上機(jī)實(shí)踐，學(xué)時(shí)數(shù)為30學(xué)時(shí)，兩學(xué)門(mén)課程的總學(xué)時(shí)數(shù)為105學(xué)時(shí)。

改革后將兩門(mén)課程合并為一門(mén)，將“電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算”中計(jì)算機(jī)算法的原理內(nèi)容放在“電力系統(tǒng)分析”課程中進(jìn)行教學(xué)，將“電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算”中程序的使用、上機(jī)實(shí)踐操作放在課程結(jié)束后的課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行。此外，將“電力系統(tǒng)分析”課程的部分內(nèi)容進(jìn)行精減，學(xué)時(shí)數(shù)壓縮到72學(xué)時(shí)。在教學(xué)中，對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容突出基本概念、基本原理；對(duì)于難點(diǎn)內(nèi)容的處理有兩種方式：既是難點(diǎn)又是重點(diǎn)的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基本概念和原理，是難點(diǎn)但不是重點(diǎn)的內(nèi)容，以夠用為度。

幾年來(lái)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了多次修改。基本原則為注重基本概念、基本原理，強(qiáng)化應(yīng)用能力培養(yǎng)。優(yōu)化后的教學(xué)內(nèi)容，以“夠用為度、注重應(yīng)用”為指導(dǎo)思想，著重闡明電力系統(tǒng)的基本理論和基本概念，注重理論聯(lián)系實(shí)際及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力，內(nèi)容由淺入深、邏輯性強(qiáng)、重點(diǎn)突出、易于理解。

2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的整合

實(shí)踐教學(xué)的改革是“電力系統(tǒng)分析”課程改革的另一個(gè)主要內(nèi)容，改革后的實(shí)踐教學(xué)包括課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)。

課程設(shè)計(jì)在“電力系統(tǒng)分析”課程結(jié)束后進(jìn)行，時(shí)間為2周。以往的課程設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面，一方面是電力網(wǎng)絡(luò)方案的確定，另一方面是對(duì)最佳方案進(jìn)行潮流計(jì)算（手算法）、無(wú)功平衡驗(yàn)算、變壓器分接頭的選擇。改革后的課程設(shè)計(jì)，一是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)方案選擇的常規(guī)設(shè)計(jì)，二是對(duì)最佳方案進(jìn)行潮流、短路電流的計(jì)算，計(jì)算方法采用計(jì)算機(jī)算法，要求學(xué)生結(jié)合所確定的網(wǎng)絡(luò)方案編寫(xiě)數(shù)據(jù)文件并上機(jī)實(shí)踐。計(jì)算機(jī)算法上機(jī)實(shí)習(xí)不占用理論教學(xué)的學(xué)時(shí)，這樣既減少了理論課的學(xué)時(shí)又增強(qiáng)了學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，也為畢業(yè)設(shè)計(jì)及今后的工作打下了基礎(chǔ)。

以往的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是在理論課教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行，受學(xué)時(shí)數(shù)限制通常做兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。由于電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)較多，每個(gè)實(shí)驗(yàn)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，為使學(xué)生能夠連貫完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，也為了節(jié)省理論課學(xué)時(shí)，我們將課內(nèi)實(shí)驗(yàn)取消，改為在理論課和課程設(shè)計(jì)結(jié)束后集中一周時(shí)間進(jìn)行電力系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)，并增加了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。改革后的“電力系統(tǒng)分析”綜合實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)同步發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)整實(shí)驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)、電力系統(tǒng)功率特性實(shí)驗(yàn)、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)、復(fù)雜電力系統(tǒng)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)“電力系統(tǒng)分析”課程核心內(nèi)容的理解，提高他們對(duì)于電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、優(yōu)化運(yùn)行與控制的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生畢業(yè)后從事該領(lǐng)域的工作建立一個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)背景。

3.應(yīng)用能力的提高

電力系統(tǒng)的綜合實(shí)驗(yàn)包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、參數(shù)的調(diào)整和在教師指導(dǎo)下的問(wèn)題排查，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和自覺(jué)性，而且使學(xué)生工程能力得到了訓(xùn)練和提高。學(xué)院制定了有關(guān)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的管理制度，從人、財(cái)、物上確保實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放工作到位。為了滿足學(xué)生做實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的需要，有關(guān)實(shí)驗(yàn)室調(diào)整開(kāi)放時(shí)間，盡量滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求，合理安排開(kāi)放的時(shí)間和內(nèi)容。實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放為學(xué)生實(shí)驗(yàn)、學(xué)生課外科技活動(dòng)創(chuàng)造了良好條件，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的水平不斷提高，參加各種科技競(jìng)賽的成績(jī)也不斷提高。

三、教學(xué)方法的改進(jìn)

受傳統(tǒng)教學(xué)思想影響，高等工科院校的課堂教學(xué)，主要以注入式應(yīng)試型為主。在教學(xué)內(nèi)容上偏重于講授原理、法則、公式、方法，對(duì)知識(shí)的背景與產(chǎn)生過(guò)程，知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，知識(shí)與能力素質(zhì)培養(yǎng)的協(xié)調(diào)關(guān)系重視不夠，妨礙了知識(shí)傳授中能力與素質(zhì)教育的實(shí)施。為此，我們對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了改進(jìn)。

1.啟發(fā)性的探索式、討論式教學(xué)方法

在教學(xué)過(guò)程中，盡可能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生橫向思維的能力，特別注重師生間的雙向交流，發(fā)揮學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性、參與性。在教學(xué)過(guò)程中，適當(dāng)?shù)匾鲆欢康膯?wèn)題讓學(xué)生思考，如：“調(diào)壓與調(diào)頻有何不同？“串聯(lián)電容補(bǔ)償與并聯(lián)電容補(bǔ)償在調(diào)壓上有何異同？”等。或者是要求學(xué)生自己對(duì)問(wèn)題提出看法，向教師提問(wèn)，在學(xué)生提問(wèn)的過(guò)程中，也向教育者自身提出了有利的挑戰(zhàn)，為教育者提供了實(shí)踐的教學(xué)素材。經(jīng)常舉一些實(shí)際的例子幫助學(xué)生理解所學(xué)理論，同時(shí)也使學(xué)生對(duì)本學(xué)科的前沿知識(shí)及發(fā)展趨勢(shì)有所了解。這種教學(xué)方式實(shí)質(zhì)上就是從“灌輸式”教學(xué)向“啟發(fā)式”教學(xué)的轉(zhuǎn)變。

2.課外研究性、設(shè)計(jì)性學(xué)習(xí)法

由于“電力系統(tǒng)分析”課程涉及到整個(gè)電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行，內(nèi)容豐富，綜合性強(qiáng)。要學(xué)好這門(mén)課程，學(xué)生需要較大的課外投入。由于課堂學(xué)時(shí)十分有限，為了更好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率，我們?cè)O(shè)計(jì)了研究性課題，以專題研究的形式，讓學(xué)生討論，如：“改變變壓器變比調(diào)壓，低壓側(cè)要求的電壓作為已知條件給出時(shí)有幾種給出方式”，這個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生討論、總結(jié)、歸納。這種教學(xué)方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)研究興趣，鼓勵(lì)學(xué)生積極去做，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。再比如，“教材上介紹調(diào)壓的方法有四種，那現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際是否也是采用這四種方法？”這個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生上電力網(wǎng)站查詢。這種教學(xué)方法可結(jié)合工程實(shí)際將現(xiàn)代科技、運(yùn)營(yíng)機(jī)制在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用情況、各種新技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用情況有效而合理地體現(xiàn)在教學(xué)之中。

3.自學(xué)法

由于學(xué)時(shí)數(shù)有限，教師不可能也沒(méi)必要將所有內(nèi)容都在課上進(jìn)行詳細(xì)講解。為了提高學(xué)生的自學(xué)能力，對(duì)部分章節(jié)內(nèi)容安排學(xué)生自學(xué)、討論，教師輔導(dǎo)或做小結(jié)。

四、教學(xué)手段的運(yùn)用

現(xiàn)在的教學(xué)手段絕大多數(shù)采用多媒體教學(xué)，雖然減少了板書(shū)和畫(huà)圖時(shí)間，增加了信息量，但也會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題：由于信息變化太快，學(xué)生沒(méi)有時(shí)間思考，對(duì)所學(xué)內(nèi)容都是一知半解，從而加重了學(xué)生課后負(fù)擔(dān)。因此，采用黑板、粉筆等傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段是提高教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

1.采用多樣化的教學(xué)手段

在近幾年的教學(xué)過(guò)程中，我們注重多樣化的教學(xué)，對(duì)于簡(jiǎn)單內(nèi)容，讓學(xué)生自學(xué)；對(duì)于重要的概念、公式等需要嚴(yán)密推導(dǎo)、細(xì)心消化的內(nèi)容還是采用傳統(tǒng)的黑板粉筆模式，以加深學(xué)生的印象；對(duì)于平面圖、程序框圖、結(jié)構(gòu)原理的介紹，直觀形象、動(dòng)態(tài)變化的內(nèi)容和最新的技術(shù)發(fā)展內(nèi)容采用多媒體投影設(shè)備、相關(guān)的影像資料及CAI課件的形式進(jìn)行教學(xué)；對(duì)于復(fù)雜的計(jì)算，運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行演示；同時(shí)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源與學(xué)生們建立互動(dòng)關(guān)系。這種多樣化的教學(xué)收到了很好的教學(xué)效果。

2.現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用

（1）與課程教學(xué)相匹配的CAI課件。為配合課程教學(xué)，自行制作了“電力系統(tǒng)分析”課程CAI課件，并進(jìn)行了多次修改與完善。CAI課件對(duì)教學(xué)起到了極大的輔助作用，提高了教學(xué)效果。

（2）MATLAB計(jì)算軟件平臺(tái)及計(jì)算程序。“電力系統(tǒng)分析”課程的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問(wèn)題的能力，引導(dǎo)學(xué)生掌握現(xiàn)代系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的手段。我們編寫(xiě)了節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣形成、節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣形成、故障計(jì)算、潮流計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算等15個(gè)程序，并運(yùn)用VC語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了可視化的軟件平臺(tái)，使學(xué)生掌握運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的方法，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和今后實(shí)際工作中計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)能力的養(yǎng)成奠定基礎(chǔ)。

（3）“電力系統(tǒng)分析”獨(dú)立網(wǎng)站。建成了“電力系統(tǒng)分析”獨(dú)立網(wǎng)站，網(wǎng)站涵蓋整個(gè)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即：課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后復(fù)習(xí)、實(shí)踐教學(xué)等，內(nèi)容主要包括：課程簡(jiǎn)介、教學(xué)大綱、電子教案、課件、習(xí)題庫(kù)等10多個(gè)模塊。

借助于學(xué)校方便、快捷、覆蓋面廣的局域網(wǎng)，學(xué)生可進(jìn)行課程學(xué)習(xí)、自測(cè)等自主學(xué)習(xí)，借助“網(wǎng)上答疑系統(tǒng)”可突破時(shí)空的限制，通過(guò)師生之間的交流，及時(shí)解決學(xué)習(xí)中遇到的疑難問(wèn)題。另外，本網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)還提供了輔助教學(xué)資料，通過(guò)這些教學(xué)資料的閱讀，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

五、結(jié)束語(yǔ)

篇（10）

作者簡(jiǎn)介：劉世林（1978-），男，安徽六安人，皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，講師；張曉東（1964-），男，安徽六安人，皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，教授。（安徽 六安 237012）

基金項(xiàng)目：本文系安徽省高等學(xué)校省級(jí)優(yōu)秀青年人才基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2010SQRL188）的研究成果。

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（2013）02-0087-03

電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是本校于2009年新申辦的本科專業(yè)，2011年春學(xué)期首次開(kāi)設(shè)“電力系統(tǒng)分析”課程，對(duì)于該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，本校沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)，只能借鑒其它學(xué)校的做法，但由于各個(gè)學(xué)校的辦學(xué)定位和專業(yè)培養(yǎng)方案不同，其經(jīng)驗(yàn)往往不能照搬照抄，而必須結(jié)合本校的實(shí)際情況加以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和修改。在本校該專業(yè)的課程體系下，如何合理地協(xié)調(diào)“電力系統(tǒng)分析”和其它相關(guān)課程之間的關(guān)系，使得該課程能夠較好地滿足建設(shè)示范應(yīng)用型本科的工程實(shí)踐要求，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果，是當(dāng)前亟須解決的問(wèn)題。

電力系統(tǒng)是由電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)的各環(huán)節(jié)組成的一個(gè)復(fù)雜整體，[1]與別的工業(yè)系統(tǒng)相比較，它的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和管理是一項(xiàng)更為龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。“電力系統(tǒng)分析”課程是這項(xiàng)系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)，其作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的核心課程，是由通識(shí)課程、基礎(chǔ)理論課程向?qū)I(yè)課程過(guò)渡的紐帶，具有承上啟下的作用。該課程不僅具有很強(qiáng)的理論性，同時(shí)又密切聯(lián)系工程實(shí)際，其一方面講述了電力系統(tǒng)中最基本的理論知識(shí)和分析方法，另一方面其內(nèi)容涉及到“電子技術(shù)”、“電機(jī)學(xué)”、“控制理論”、計(jì)算機(jī)等課程的知識(shí)，使學(xué)生必須將已學(xué)習(xí)的相關(guān)基礎(chǔ)課程知識(shí)應(yīng)用到該課程中，是電力專業(yè)人才必須熟練掌握的基本理論和計(jì)算技能，對(duì)電力系統(tǒng)工程學(xué)科的學(xué)習(xí)起到至關(guān)重要的作用。

本文在借鑒其它學(xué)校經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合本校的辦學(xué)定位和該專業(yè)的培養(yǎng)方案，通過(guò)對(duì)該課程教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行全面、深入地探討和研究，提出了“立足基礎(chǔ)，了解全局，工程優(yōu)先，兼顧理論”的課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置原則，確定了采用理論教學(xué)與工程實(shí)踐互補(bǔ)、課堂講授和現(xiàn)場(chǎng)演示結(jié)合、強(qiáng)化教學(xué)互動(dòng)等教學(xué)方法。

一、教學(xué)中面臨的主要問(wèn)題

調(diào)查結(jié)果表明，多年來(lái)大部分高校一般都將“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)分為兩個(gè)部分進(jìn)行，即電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析和電力系統(tǒng)暫態(tài)分析。課程的主要內(nèi)容包括電力系統(tǒng)的基本概念、電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型、電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算和控制、電力系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度和優(yōu)化、電力系統(tǒng)故障分析以及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等。[1-3]選用的教材主要有中國(guó)電力出版社的《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》、《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》和華中科技大學(xué)出版社的《電力系統(tǒng)分析》（上、下冊(cè)）等，課時(shí)通常為96～120個(gè)學(xué)時(shí)。在教學(xué)過(guò)程中，教師往往更加注重于理論分析和手算部分的教學(xué)。

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，以及當(dāng)前用人單位對(duì)本科人才質(zhì)量需求地不斷變化，原有的“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法有些已難以適應(yīng)現(xiàn)代人才培養(yǎng)需要，尤其是對(duì)應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的需要。在該課程的理論課程教學(xué)上，目前普遍面臨著如下問(wèn)題：

課程的理論分析內(nèi)容過(guò)多，面面俱到且系統(tǒng)性不強(qiáng)，內(nèi)容抽象、難點(diǎn)很多、學(xué)時(shí)多，學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)很重，容易失去學(xué)習(xí)信心；公式多，且其中有較大部分源于工程實(shí)踐（有些為經(jīng)驗(yàn)公式），邏輯性和系統(tǒng)性不強(qiáng)，教學(xué)時(shí)比較容易讓人感到枯燥乏味和理解困難，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高；新科研成果更新較快，而多數(shù)教材的內(nèi)容仍處于21世紀(jì)初的水平，沒(méi)有充分體現(xiàn)近十年來(lái)本學(xué)科的最新進(jìn)展，例如，未能重視電力系統(tǒng)分析中的計(jì)算機(jī)計(jì)算與仿真方法、柔流輸電系統(tǒng)（FACTS）的基本原理、高壓直流輸電系統(tǒng)（HVDC）等；教學(xué)方法比較單一，僅對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行抽象地理論分析和推導(dǎo)，很難使學(xué)生記憶深刻，而且，學(xué)生不知道如何應(yīng)用相關(guān)理論解決實(shí)際工程問(wèn)題，教學(xué)效率和效果偏低，更難以適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。

二、課程內(nèi)容設(shè)置探索

本校屬地方性本科高校，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是為了適應(yīng)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，滿足對(duì)應(yīng)用型人才的需求而申辦的新專業(yè)，其定位為服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才。因此，本校在該課程內(nèi)容設(shè)置時(shí)，除了需要考慮上述的通性問(wèn)題還必須兼顧以下特點(diǎn)：

為了適應(yīng)本校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，該專業(yè)的課程體系中設(shè)置的實(shí)踐類(lèi)課程較多，而理論類(lèi)課程偏少，相應(yīng)地在電力系統(tǒng)工程方面的專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)置也較少。本課程作為該專業(yè)的一門(mén)核心專業(yè)課程，其不僅承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生掌握電力系統(tǒng)分析的理論與方法的任務(wù)，還必須兼顧使學(xué)生全面了解電力系統(tǒng)及其運(yùn)行控制原理等基礎(chǔ)知識(shí)的重任。

考慮到本校的辦學(xué)層次和“應(yīng)用型本科高校”的定位，學(xué)生的理論基礎(chǔ)與重點(diǎn)大學(xué)相比有一定差距，而且就業(yè)領(lǐng)域也主要面向工程實(shí)踐和生產(chǎn)一線，因此，該課程開(kāi)設(shè)過(guò)程中需要強(qiáng)化基本分析方法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，著重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基本理論與方法解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

隨著社會(huì)對(duì)高層次人才的需求不斷加大，很多畢業(yè)生選擇報(bào)考碩士研究生繼續(xù)升造，而“電力系統(tǒng)分析”幾乎是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)必考的專業(yè)課，因此，本課程的內(nèi)容應(yīng)該盡可能涵蓋考研需要的知識(shí)點(diǎn)，為學(xué)生的研究生入學(xué)考試和未來(lái)的研究奠定較好的基礎(chǔ)。

基于上述要求，本文提出“立足基礎(chǔ)，了解全局，工程優(yōu)先，兼顧理論”的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置原則，在課程內(nèi)容設(shè)置時(shí)盡量合理簡(jiǎn)化課程內(nèi)容，注重學(xué)生對(duì)基本概念的理解和掌握，并注重新知識(shí)的適當(dāng)引入使其能學(xué)有所用。擬設(shè)置的課程內(nèi)容及其相關(guān)要求如表1所示。[4，5]

三、教學(xué)方法探討

為了提高教學(xué)效率與質(zhì)量，突出學(xué)生的主體地位，使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地參與課程教學(xué)，提出問(wèn)題并嘗試解決問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造與創(chuàng)新能力，本校積極探索合適的教學(xué)方法和手段。本課程教學(xué)中的具體措施如下：

1.通過(guò)多種途徑激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)習(xí)的最好推動(dòng)力，其能夠增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)意識(shí)，避免被動(dòng)學(xué)習(xí)的低效率和缺乏創(chuàng)造性的問(wèn)題。為了提高學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣，課程教學(xué)過(guò)程中可以通過(guò)多種措施激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，適當(dāng)介紹本學(xué)科最新的發(fā)展前沿動(dòng)態(tài)，闡述電力系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題和可能解決方案，并說(shuō)明其與本課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性；組織學(xué)生與相關(guān)專業(yè)教師座談，讓其從教師的科研課題中認(rèn)識(shí)本課程的重要性和實(shí)用性；以碩士研究生入學(xué)考試為例，從進(jìn)一步深造的角度讓學(xué)生體會(huì)這門(mén)課程的地位，從中體會(huì)到學(xué)好本課程的必要性，等等。

2.注重與實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，及時(shí)鞏固相關(guān)理論知識(shí)

“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。”本課程的教學(xué)內(nèi)容相對(duì)比較抽象，且電力系統(tǒng)不同于其他的控制系統(tǒng)，十分復(fù)雜、宏觀，學(xué)生很難憑想象建立起基本概念的知識(shí)體系，要求學(xué)生深刻理解、掌握和應(yīng)用基本的理論方法就更加困難。因此，教師可以通過(guò)適當(dāng)?shù)恼n外實(shí)踐環(huán)節(jié)去鞏固學(xué)生相關(guān)理論知識(shí)。例如，在課余時(shí)間組織學(xué)生參觀本市的發(fā)電廠、變電站等電力設(shè)施，通過(guò)一線操作師傅的現(xiàn)場(chǎng)講解和答疑，讓學(xué)生了解電力系統(tǒng)、控制中心、變電站的結(jié)構(gòu)和基本工作原理，對(duì)電力系統(tǒng)有較為系統(tǒng)、全面的認(rèn)識(shí)，有助于對(duì)理論課程中概念的理解；通過(guò)同步開(kāi)設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，加深學(xué)生對(duì)基本理論方法的掌握和應(yīng)用；另外，可以將課堂教學(xué)和軟件仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，例如，將PSASP、PSCAD和MATLAB等電力系統(tǒng)分析軟件引入課程教學(xué)中，可以更直觀、生動(dòng)地闡述電力系統(tǒng)分析計(jì)算過(guò)程，使電力系統(tǒng)分析內(nèi)容不再是抽象的概念和理論，能夠增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)，讓其做到學(xué)以致用。

3.充分利用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，豐富教學(xué)手段和知識(shí)表達(dá)方式

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段已經(jīng)被廣泛的采用。在教學(xué)過(guò)程中采用多媒體技術(shù)，可省去大量的板書(shū)時(shí)間，可以有更多時(shí)間用于講解重、難點(diǎn)知識(shí)，有助于學(xué)生理解和掌握每一章的重點(diǎn)內(nèi)容。并且多媒體教學(xué)集文字、圖形、聲音、圖像、圖片、影像等于一體，直觀、形象、生動(dòng)，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，吸引學(xué)生的注意力，大大地增加了課堂信息量，提高了教學(xué)效率。[6]但是，多媒體教學(xué)能否充分發(fā)揮其應(yīng)有的優(yōu)點(diǎn)，往往取決于應(yīng)用的合理性，其首先體現(xiàn)在多媒體教學(xué)課件的開(kāi)發(fā)方面。目前很多課件僅僅是將教材內(nèi)容通過(guò)PPT按部就班地進(jìn)行展示，并沒(méi)有體現(xiàn)出“多媒體”的特點(diǎn)，這樣不僅不能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，還可能適得其反。為了提高“電力系統(tǒng)分析”教學(xué)效果，在開(kāi)發(fā)課件時(shí)，筆者采用大量的與課程內(nèi)容相關(guān)的實(shí)物圖片，以便于學(xué)生建立基本的概念知識(shí)體系；同時(shí)，可以將電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程通過(guò)多媒體技術(shù)進(jìn)行演示，這樣有助于學(xué)生加深對(duì)理論方法的理解。另外，必須將多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)方式有機(jī)結(jié)合。由于多媒體課件演示速度快，單純地采用多媒體方式難以調(diào)動(dòng)學(xué)生聽(tīng)課的主動(dòng)思維，從而降低教學(xué)效果。[7]因此，在合理應(yīng)用多媒體教學(xué)的同時(shí)，還必須有機(jī)結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到教學(xué)效果的最優(yōu)化。

4.積極開(kāi)展教學(xué)互動(dòng)活動(dòng)

教學(xué)互動(dòng)是提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段，在學(xué)習(xí)過(guò)程中具有重要的作用。為了提高本課程的教學(xué)效果，可以通過(guò)課堂討論、課后練習(xí)、基于互聯(lián)網(wǎng)的習(xí)題與模擬題庫(kù)等途徑實(shí)現(xiàn)多形式、多層次的教學(xué)互動(dòng)。課堂討論能夠及時(shí)反饋學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的掌握情況，教師可以對(duì)學(xué)生沒(méi)有聽(tīng)懂或者非常感興趣的問(wèn)題進(jìn)一步分析，同時(shí)可以在討論過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。課后練習(xí)則是使課堂教學(xué)的成果得到鞏固和提升的重要手段，通過(guò)老師批改作業(yè)和課堂點(diǎn)評(píng)等環(huán)節(jié)，可以加深學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容地理解，也非常有利于教師檢查課堂教學(xué)效果和學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。另外，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已成為知識(shí)表達(dá)和傳播的重要載體，已經(jīng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活產(chǎn)生重要影響，“在線”已成為常態(tài)，因此，充分開(kāi)發(fā)和利用基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生合理使用網(wǎng)絡(luò)資源，可以使教學(xué)互動(dòng)更加便捷，同時(shí)節(jié)省大量的人力和物力。

四、結(jié)束語(yǔ)

“電力系統(tǒng)分析”作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)核心專業(yè)課程，在整個(gè)課程體系中起到承上啟下的作用，其重要性不言而喻。由于該課程內(nèi)容繁多，理論性強(qiáng)且知識(shí)更新較快，其教學(xué)內(nèi)容和方法一直受到廣泛關(guān)注。本文結(jié)合本校實(shí)際情況，借鑒其它高校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)分析該課程開(kāi)設(shè)過(guò)程中所面臨的問(wèn)題，提出了適合于本校建設(shè)“省級(jí)示范應(yīng)用型本科”的課程內(nèi)容體系和教學(xué)方法，從而為更好地促進(jìn)該課程建設(shè)，切實(shí)為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].第3版.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[3]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].第3版.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[4]夏道止.電力系統(tǒng)分析[M].第2版.北京：中國(guó)電力出版社，2011.