基于“智能變電站”實(shí)訓(xùn)基地的職前職后雙模式教學(xué)探討

隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，智能變電站作為其發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度六大環(huán)節(jié)中的核心一環(huán)，至今已有4年的發(fā)展歷程，技術(shù)也在日趨完善。但對(duì)智能變電站的認(rèn)知、管理或維護(hù)，廣大學(xué)生以及多數(shù)電力從業(yè)人員依然處于模糊狀態(tài)。作為一個(gè)電力高職院校，同時(shí)又是湖北省電力公司的技術(shù)培訓(xùn)中心，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院對(duì)于智能變電站知識(shí)的普及和提高具有不可推卸的責(zé)任。考慮到職前教育普遍存在的理實(shí)脫節(jié)、學(xué)而不能為所用等現(xiàn)狀，以及職后培訓(xùn)應(yīng)以工作為對(duì)象、實(shí)操為目的等諸多因素，在國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司的大力支持下，學(xué)院迅速籌劃并投資建設(shè)了110kV智能變電站實(shí)訓(xùn)基地，以此來(lái)促進(jìn)職前學(xué)生教育以及職后員工培訓(xùn)的雙模式教學(xué)。該模式不僅強(qiáng)化了師資力量，同時(shí)可有效促進(jìn)學(xué)員理實(shí)結(jié)合，使其充分感知現(xiàn)場(chǎng)，鍛煉動(dòng)手能力，對(duì)于應(yīng)用型高技能人才的培養(yǎng)具有重要意義。

智能變電站概述

智能變電站概念

所謂智能變電站，也即采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能，實(shí)現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調(diào)度等互動(dòng)的變電站。

智能變電站特征

圖1給出了傳統(tǒng)變電站與智能站的結(jié)構(gòu)對(duì)比。從系統(tǒng)架構(gòu)上，智能變電站分為3層：過(guò)程層、間隔層、站控層，下面將詳細(xì)介紹。

過(guò)程層（設(shè)備層）包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端。智能設(shè)備主要有智能變壓器、智能高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、電子式互感器等。目前由于技術(shù)的局限或穩(wěn)定性因素，智能一次設(shè)備大多還處于過(guò)渡狀態(tài)。一些智能站仍然采用傳統(tǒng)式互感器，以保證可靠性。合并單元，根據(jù)種類(lèi)不同，可將傳統(tǒng)電壓、電流互感器的輸出模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，也可直接接收電子互感器傳送的數(shù)字采樣值，統(tǒng)一合并同步后，通過(guò)光纖上傳至二次設(shè)備，從而取代傳統(tǒng)站中紛繁復(fù)雜的電纜線路。智能終端用于采集和傳送各種開(kāi)關(guān)、刀閘開(kāi)入開(kāi)出狀態(tài)、保護(hù)控制信息等。其與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測(cè)控等二次設(shè)備采用光纖連接。間隔層設(shè)備一般指繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等二次設(shè)備，與各種遠(yuǎn)方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。二次設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，而不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場(chǎng)接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、資源共享。站控層包含自動(dòng)化系統(tǒng)、站域控制、通信系統(tǒng)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)等子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)面向全站的測(cè)量控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制、操作閉鎖、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能。整個(gè)變電站各設(shè)備之間以及調(diào)度中心都將采用統(tǒng)一的IEC61850規(guī)約進(jìn)行信息交互共享，最終實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)無(wú)縫交換。

綜上所述智能變電站典型特征在于：一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、信息平臺(tái)一體化。

智能變電站實(shí)訓(xùn)基地簡(jiǎn)介

為方便教學(xué)培訓(xùn)，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院從2012年初開(kāi)始在校內(nèi)構(gòu)思籌建110kV智能變電站實(shí)訓(xùn)基地，并于2013年年底通過(guò)項(xiàng)目驗(yàn)收。考慮到該基地教學(xué)用途以及校內(nèi)場(chǎng)地、項(xiàng)目資金的局限，該智能站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單。

圖2為基地一次系統(tǒng)接線方案。實(shí)訓(xùn)基地本著“同步建設(shè)，適度超前”的原則，選取110kVSF6斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流、電壓互感器、氧化鋅、避雷器母線等設(shè)備建設(shè)一個(gè)出線間隔和一個(gè)電壓互感器間隔。在此基礎(chǔ)上，引入智能電氣二次組件及后臺(tái)系統(tǒng)。后臺(tái)控制室主要布置交直流電源屏、控制屏、監(jiān)控后臺(tái)及工器具、儀表柜等。其具體實(shí)施方案如下：

（1）110kV采用智能終端+常規(guī)一次設(shè)備方式實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化，智能終端就地安裝在各間隔智能組件柜內(nèi)。

（2）110kV采用常規(guī)互感器，通過(guò)合并單元輸出數(shù)字量采樣信號(hào)。互感器的輸出模擬信號(hào)經(jīng)合并單元A/D轉(zhuǎn)換后，通過(guò)IEC61850-9-2或IEC60044-8協(xié)議送至各IED。

（3）操作控制方式。變電站監(jiān)控系統(tǒng)按無(wú)人值班要求，操作控制功能按站控層、間隔層、設(shè)備級(jí)的分層操作原則考慮。操作權(quán)限由站控層、間隔層、設(shè)備級(jí)的順序?qū)訉酉路拧Ｔ诒O(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行正常的情況下，任何一層的操作、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和選擇切換開(kāi)關(guān)的狀態(tài)都應(yīng)處于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視之中。在任何一層的操作時(shí)，其他操作級(jí)均應(yīng)處于被閉鎖狀態(tài)。

（4）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。鑒于基地線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為節(jié)約成本，此處系統(tǒng)站控層與間隔層直接經(jīng)過(guò)站控層網(wǎng)絡(luò)連接，未設(shè)置過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。將保護(hù)設(shè)備直接融合在一次設(shè)備場(chǎng)內(nèi)的智能終端柜中。同時(shí)為滿足學(xué)員對(duì)比觀測(cè)常規(guī)站與智能站，該實(shí)訓(xùn)基地智能終端柜做了特殊處理。常規(guī)綜自站方式配置1套110kV線路保護(hù)裝置、1套110kV線路測(cè)控裝置、1套母線測(cè)控裝置，采用常規(guī)模擬電氣量對(duì)實(shí)驗(yàn)間隔進(jìn)行保護(hù)、控制。智能變電站方式配置1套110kV線路智能終端合并單元一體化裝置和1套110kV線路保護(hù)測(cè)控一體化裝置，采用數(shù)字信號(hào)經(jīng)智能終端合并單元一體化裝置對(duì)實(shí)驗(yàn)間隔進(jìn)行保護(hù)、控制。

總之，該實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)與現(xiàn)場(chǎng)高度一致，可營(yíng)造出真實(shí)的職業(yè)環(huán)境，與變電站“零距離”接軌。同時(shí)具有一定的超前性，將國(guó)外最新設(shè)備及技術(shù)引入高校，盡可能體現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝。既滿足了學(xué)生技能訓(xùn)練的要求，貼近生產(chǎn)，又滿足了職工培訓(xùn)和社會(huì)服務(wù)的需要，避免重復(fù)投資。對(duì)于高職教育與職工培訓(xùn)具有重要意義。

職前職后雙模式教學(xué)探討

實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，不僅有利于提高學(xué)院師資力量，更有助于職前教學(xué)方式的改革以及開(kāi)拓發(fā)展職后培訓(xùn)特色，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)和充實(shí)學(xué)院工作雙贏的目的。

職前教學(xué)改革

武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為一所有著60年辦學(xué)歷史的職業(yè)高校，數(shù)年來(lái)為電力系統(tǒng)培養(yǎng)了無(wú)數(shù)人才。其主打系部電力工程系，始終以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，每年向社會(huì)輸送大量?jī)?yōu)質(zhì)畢業(yè)生。學(xué)生多數(shù)從事電力相關(guān)行業(yè)：電力系統(tǒng)、企業(yè)、能源、建筑單位等。故對(duì)于電力設(shè)備的基本認(rèn)知和動(dòng)手能力必須具備。變電站作為電力行業(yè)中的至關(guān)重要一環(huán)，其了解必不可少。為此，學(xué)校每年都會(huì)開(kāi)展校企合作或組織學(xué)生到不同的變電站、發(fā)電廠等站點(diǎn)參觀實(shí)習(xí)。此方法確實(shí)讓學(xué)生直觀地感受了實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)，但據(jù)多年的實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)及學(xué)生反饋，外出實(shí)習(xí)大多存在以下問(wèn)題：

其一：變電站、發(fā)電廠基本都處于帶電運(yùn)行狀態(tài)，工作人員正常值班上崗。為確保系統(tǒng)安全，對(duì)于外來(lái)學(xué)生的參觀實(shí)習(xí)，具有一定的排斥情緒。即便允許實(shí)習(xí)，也嚴(yán)禁學(xué)生進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，僅由工作人員帶領(lǐng)學(xué)生簡(jiǎn)單瀏覽主要設(shè)備。而設(shè)備的具體信息或操作使用，學(xué)生根本無(wú)法獲知，僅能做泛泛了解。實(shí)習(xí)效果較差。

其二：外出實(shí)習(xí)，費(fèi)用較高。每次實(shí)習(xí)，不僅指導(dǎo)教師要負(fù)責(zé)聯(lián)系實(shí)習(xí)單位，承接車(chē)輛等工作，學(xué)生也要相應(yīng)承擔(dān)外出的交通、住宿、餐飲等費(fèi)用，極大地增加了學(xué)生及學(xué)校的經(jīng)濟(jì)開(kāi)支。

其三：校外實(shí)習(xí)，學(xué)生管理難度加大，危險(xiǎn)因素較多。同時(shí)其來(lái)回過(guò)程相對(duì)較長(zhǎng)，也造成了學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間的浪費(fèi)。

校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)則將極大改善以上問(wèn)題。以智能變電站實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)為例，其所帶來(lái)的教學(xué)特色如下：

（1）教師可根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，實(shí)時(shí)安排學(xué)生前往實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地對(duì)某項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性學(xué)習(xí)。課時(shí)安排更自由，理論實(shí)踐結(jié)合更緊密，設(shè)備認(rèn)知更深入。

（2）一次設(shè)備主電路不帶電，無(wú)高電壓危險(xiǎn)。教師可帶領(lǐng)學(xué)生親臨現(xiàn)場(chǎng)，觸摸感受設(shè)備。同時(shí)還可以打開(kāi)設(shè)備控制柜，讓學(xué)生認(rèn)知內(nèi)部結(jié)構(gòu)、嘗試控制按鈕，體驗(yàn)開(kāi)關(guān)操作，對(duì)比觀察設(shè)備狀態(tài)。更具動(dòng)手實(shí)踐性。

（3）當(dāng)前智能變電站相對(duì)較少，傳統(tǒng)站與智能站又無(wú)法融合。該實(shí)訓(xùn)基地則重點(diǎn)突出了傳統(tǒng)與智能站的對(duì)比，更能讓學(xué)生及時(shí)學(xué)習(xí)新知識(shí)，了解科技前沿，不再制約于傳統(tǒng)課本知識(shí)的滯后。

職后培訓(xùn)特色

作為一個(gè)高職院校的同時(shí)，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院也隸屬湖北省電力公司，自2012年正式掛名為國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司技術(shù)培訓(xùn)中心。為此，學(xué)院專(zhuān)門(mén)成立培訓(xùn)部門(mén)，將重心由職前變?yōu)槁毲奥毢髢墒肿ィp模式教學(xué)。不僅僅承接省公司部署的培訓(xùn)任務(wù)，更要積極主動(dòng)開(kāi)拓培訓(xùn)課程，緊隨時(shí)代和職業(yè)需求，對(duì)系統(tǒng)員工開(kāi)展新技術(shù)普及、實(shí)操訓(xùn)練、技能比武等工作。

隨著智能變電站建設(shè)的大力開(kāi)展，截止到2013年底，湖北省新建及改造智能變電站已達(dá)100座。對(duì)于智能站的運(yùn)行調(diào)試維護(hù)工作迫在眉梢。倘若培訓(xùn)始終停留于理論層面，其知識(shí)可能讓員工覺(jué)得枯燥、虛無(wú)甚至無(wú)用。學(xué)員更想解決的是實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障或調(diào)試、運(yùn)行方法。尤其智能站，其二次設(shè)備或者軟件網(wǎng)絡(luò)通訊層面的調(diào)試和故障所占據(jù)的比重更大，故智能站實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)尤為必要。通過(guò)實(shí)訓(xùn)基地實(shí)物裝備，模擬重現(xiàn)多種故障，展示具體調(diào)試步驟，幫助系統(tǒng)員工理清排查思路，解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。對(duì)于智能站智能化控制、操作一體化等功能的演示，如順控操作的使用，都將更加具有說(shuō)服力。該實(shí)訓(xùn)基地的培訓(xùn)對(duì)象主要為電力公司從事變電站智能運(yùn)檢工作的生產(chǎn)人員和技術(shù)管理人員。培訓(xùn)規(guī)模：一次可接納15-20人培訓(xùn)。配備專(zhuān)任教師3人，兼職教師若干。

總之，通過(guò)智能變電站實(shí)訓(xùn)基地，將國(guó)際先進(jìn)技術(shù)工藝引入高校，不僅可以促進(jìn)職前教學(xué)方式的改變，顯著提高學(xué)生的實(shí)踐認(rèn)知和動(dòng)手能力;同時(shí)也可以作為培訓(xùn)載體，普及前沿技術(shù)，服務(wù)培訓(xùn)課程的開(kāi)展，強(qiáng)化培訓(xùn)效果，使培訓(xùn)更具職業(yè)針對(duì)性。

實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)對(duì)教學(xué)的意義

高職院校實(shí)訓(xùn)基地既是高職學(xué)生鞏固理論知識(shí)、職業(yè)技能訓(xùn)練、全面提高職業(yè)綜合素質(zhì)的實(shí)踐性學(xué)習(xí)與訓(xùn)練的平臺(tái)，也是學(xué)院開(kāi)展職工培訓(xùn)、技能鑒定、教學(xué)改革、教師從事科學(xué)研究、就業(yè)指導(dǎo)和社會(huì)服務(wù)等工作的多功能場(chǎng)所。加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（1）實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是改進(jìn)職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是提高技能型人才培養(yǎng)質(zhì)量的基本途徑。可使學(xué)生掌握的書(shū)本知識(shí)變成應(yīng)用技能，也是訓(xùn)練職后學(xué)員職業(yè)崗位技能的基礎(chǔ)平臺(tái)。

（2）實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是提高職前學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、縮短職后人員工作適應(yīng)期的根本保證。學(xué)生通過(guò)在實(shí)訓(xùn)基地的工學(xué)交替、頂崗實(shí)習(xí)，提前接受現(xiàn)代企業(yè)氛圍的熏陶。職員通過(guò)電力行業(yè)新技術(shù)的培訓(xùn)，熟練掌握新設(shè)備、新工藝，鞏固職業(yè)技能，盡快適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需求。

（3）實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是形成辦學(xué)優(yōu)勢(shì)和辦學(xué)特色的基礎(chǔ)性工程。實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，不僅可以改善高職院校的辦學(xué)條件，也將促進(jìn)高職院校在辦學(xué)指導(dǎo)思想、管理體制、學(xué)制、人才培養(yǎng)模式、專(zhuān)業(yè)設(shè)置、教學(xué)方法、師資隊(duì)伍建設(shè)、教材建設(shè)等方面的改革，從整體上提高職業(yè)教育質(zhì)量，以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)大量技能型人才以及數(shù)以億計(jì)高素質(zhì)勞動(dòng)者的需求。

為順應(yīng)智能變電站的發(fā)展，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院迅速籌建了校內(nèi)110kV智能變電站實(shí)訓(xùn)基地。本文以此為背景，對(duì)智能變電站及實(shí)訓(xùn)基地情況作了簡(jiǎn)介，并探討了該校在職前學(xué)生教育以及職后員工培訓(xùn)雙重模式下的教學(xué)特色及意義。通過(guò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建立，可有效促進(jìn)理實(shí)結(jié)合，使教學(xué)培訓(xùn)更加面向?qū)嶋H應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)和優(yōu)化學(xué)院特色、充實(shí)學(xué)院工作雙贏的目的。（作者余建華、魯愛(ài)斌、陳偉供職于武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系;王盼供職于武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院）