“電力系統分析”課程教學及實踐環節教學方法

朱 蘭,韋 鋼,符 楊,曹 煒,金義雄,段建民,涂軼昀,顧丹珍,趙曉莉

(上海電力學院,上海 200090)

0 引言

“電力系統分析”是電力工程及其自動化專業的核心專業課程,是學習其它專業課的基礎,其性質介于學科基礎課和專業課之間。該課程既有極強的理論邏輯性,又有一定的工程實踐性。本文探討該課程的教學方式方法,以期進一步提高該課程的教學效果。

1 教學方式方法探討

1.1 增強理論的形象性

“電力系統分析”課程有些理論的學習略顯枯燥,學生由于考試的壓力也會更多的關注例題、作業題的求解,而忽視對知識整體的理解。如能借助一些方法,增強理論學習的形象性,可使學生的學習更加輕松且理解的更為透徹。影像、圖表是可借助的不錯的手段。潮流計算是電力系統中最基本、最常用的一種計算。在學習潮流計算的內容時,我們向學生介紹手算潮流的五種計算方法(開式網的兩種計算和閉式網的三種計算),學生通過學習掌握了典型的幾種計算方法,但對系統中實際的潮流分布、潮流轉移缺少感性認識,此時增加一些實際系統的潮流圖展示給學生,學生就會建立系統網絡的概念,而不是僅僅停留在已知某些節點電壓功率數據,待求某些節點電壓功率數據這樣純粹套公式計算的階段。若實際系統網絡及潮流數據由于安全等因素獲取受到限制,也可采用其他的網絡向學生展示說明。圖1為計算機潮流計算部分的一道例題用ETAP軟件計算的結果。在課堂教學講解時出示給學生這樣的潮流圖,就會加深學生對網絡潮流流動的理解。講解計算機潮流計算中的模型將節點分為三類,分別為:PQ節點、PV節點、平衡節點。結合圖1,也能一目了然的解釋清楚。此外我們強調PV節點必須具備充足的無功儲備,這一點學生往往不是很容易理解,通過圖1與圖2的對比,在圖 2中,當無功不足時,PV節點B3無法支撐要求的電壓,導致PV節點轉化為PQ節點,通過這樣兩圖對比的形式,學生就能掌握PV節點的特點了。

圖 1 四節點 ETAP潮流結算結果圖

圖2 PV節點無功不足潮流計算結果圖

1.2 增強互動式教學

互動式教學可提高學生課堂教學的參與度,激發學生獨立思考的積極性,鼓勵學生質疑權威,與老師辯論,使教學由“知識傳授型”向“綜合思維能力訓練型”轉變。

課堂教學的特點是講出背景和思想的本質,講出解決問題的思路和關鍵,講出課程內容各部分的邏輯關系,從而使教師從知識的傳授者轉變為學生學習的激發者、組織者和引導者,使學生在自主學習的基礎上主動積極參與,主動地獲取知識。如在講解無功平衡與調壓的內容時,有關變壓器分接頭選擇的計算和無功補償容量的計算,建議學生組織自己的思路,參考書本介紹的方法,自己思考如何解決問題。有的學生提出自己的一些思路,并質疑書本上的變壓器分接頭選擇例題的校驗過程。

1.3 增強前沿介紹

積極開發課程資源,加強課程內容與學生生活以及現代社會和科技發展的聯系。例如目前全球范圍內智能電網的建設正在如火如荼進行,作為電專業的學生有必要適當了解電力系統相關領域最新的研究內容和進展。

在電力系統經濟運行的學習中,結合分布式電源的建設與網損的關系,向學生介紹了智能電網的建設概況。歐美國家均在積極規劃推動智能電網,意大利及美國已率先試行。意大利的電力公司已經安裝和改造了3000萬臺智能電表,建立起了智能化計量網絡。美國多個州已經開始設計智能電網系統,加州完成第一階段試驗性200萬戶小區AMI的安裝。位于科羅拉多州首府丹佛西北40公里的小城波爾得,已經成為全美第一個智能電網城市。GE 、IBM 、西門子、Google、Intel等信息產業龍頭都已經投入智能電網業務。2007年10月,華東電網有限公司正式啟動智能電網可行性研究項目,密切跟蹤國外先進電力企業和研究機構對智能電網的研究成果,并結合華東電網的現狀和今后發展的要求,提出了三個階段的發展思路和行動計劃,即在2010年初步建成電網高級調度中心,2020年全面建成具有初步智能特性的數字化電網,2030年真正建成具有自愈能力的智能電網。2009年4日24日,中國國家電網公司總經理劉振亞在劍橋能源研究協會與美國能源協會共同舉辦的“更堅強的電網-中國與美國展望”會議上發表主旨演講,提出要建設自主創新、國際領先的堅強智能電網。

這樣一些國內外最新的智能電網研究概況的介紹,使學生對電力系統近年及將來的發展建設有一些認識,將電力發展的大環境與個人的職業發展相結合,增加自己畢業后的思考。教師同時鼓勵感興趣的學生可參加一些有關的校園講座,增加知識面;鼓勵學生閱讀專業雜志,擴大其專業視野;鼓勵學生多查找專業文章,上學術期刊網;鼓勵學生參與一些學校的課題或科創項目,增加實踐機會,提升個人能力,這樣不但培養了學生查找信息和自學的能力,也培養了他們獨立思考、積極進取的精神。

1.4 增強企業培養

在我校“立足電力、立足應用、立足一線,精心打造電力工程師的搖籃”的教學方針的指導下,本課程教學也適當增加有關企業培養的內容,對接電力行業,重視知識、能力、素質的協同發展,定位于培養高素質、有理想、有紀律、有文化、應用型的“專業理論+工程實踐+創新與市場能力”的電力技術人才。可適當邀請企業人員講解無功平衡與調壓、有功平衡與調頻、經濟運行等部分知識內容。做到:

1、培養學生的工程意識,將課堂電力相關理論教學與電力生產實踐進行結合。培養學生的服務意識,養成良好的電力工程師職業道德。增強學生的溝通能力、協調能力、團隊合作能力,為未來的電力職業生涯打好基礎;

2、增強學生的實踐能力、設計能力以及創新能力。在課堂理論教學與課內實驗的基礎上,使學生掌握現代電力系統的基本知識與技能,具有初步的電力行業研究、開發和工程實際工作能力,進一步提高學生解決實際問題的能力。

1.5 增強勵志教育

通過教學發現,有的學生表現會很矛盾。有時表現很自信,有時又極其自卑,尤其重修班的學生會表現較為明顯。通過與學生溝通,感到學生本身都是很可愛的,不過可能經歷過一些或大或小的事情,而沉迷了一段時間。學生這時的學習積極性是需要特別保護的,給他們一些理解和鼓勵,會使學生增加面對困難的勇氣。在重修班上作者曾經給學生講過這樣一則網上的故事:

在一次討論會上,一位著名的演說家沒講一句開場白,手里卻高舉著一張20美元的鈔票。?面對會議室里的200個人,他問:“誰要這20美元?”一只只手舉了起來。他接著說:“我打算把這20美元送給你們中的一位,但在這之前,請準許我做一件事。”他說著將鈔票揉成一團,然后問:“誰還要?”仍有人舉起手來。?他又說:“那么,假如我這樣做又會怎么樣呢?”他把鈔票扔到地上,又踏上一只腳,并且用腳碾它。爾后他拾起鈔票,鈔票已變得又臟又皺。?“現在誰還要?”還是有人舉起手來。“朋友們,你們已經上了一堂很有意義的課。無論我如何對待那張鈔票,你們還是想要它,因為它并沒貶值,它依舊值20美元。人生路上,我們會無數次被自己的決定或碰到的逆境擊倒、欺凌甚至碾得粉身碎骨。我們覺得自己似乎一文不值。但無論發生什么,或將要發生什么,在上帝的眼中,你們永遠不會喪失價值。在他看來,骯臟或潔凈,衣著齊整或不齊整,你們依然是無價之寶。”?

學生聽后若有所思。生命的價值取決于我們本身!雖然在課堂上占用了幾分鐘,但老師和學生的距離近了,學生的信心增加了。

2 結語

本文對《電力系統分析》課程的教學方式方法進行了初步的探討。《電力系統分析》課程在我校電氣工程及其自動化專業人才培養方案(教學計劃)中具有極其重要的地位,在本專業(及其前身“電力系統及其自動化”專業)的教學活動中一直倍受師生重視。本文從五個方面提出了《電力系統分析》課程及實踐環節的教學方式方法的討論。本文青年教師多次旁聽老教師韋鋼老師、符楊老師、曹煒老師的授課,受益匪淺,在此表示誠摯感謝!

[1]余貽鑫,奕文鵬.智能電網[J].電網與清潔能源,2009,25(1)

[2]M arken Paul E,Marczewski John J,D'Aquila Robert,etc.VFT-a smart transmission technology that is compatible with the existing and future grid[C].IEEE Power Sy stems Conference&Exhibition,15-18 Mar.,2009

[3]電氣工程及其自動化專業“卓越工程師培養計劃”企業實踐培養初步方案

[4]上海電力學院《電力系統分析》校級精品課程建設結題報告