“電力系統自動化”課程教學內容改革研究

摘要：智能電網的興起，推動了電力系統自動化技術的快速發展，“電力系統自動化”課程新知識不斷增加，但教學課時并沒有增加，使得該課程教學內容的改革迫在眉睫。分析了目前“電力系統自動化”課程的教學內容設計存在的問題，探討了教學內容改革的必要性，并從發電自動化、輸電自動化、調度自動化、配電自動化、變電站自動化、用電自動化等六個方面入手設計了電力系統自動化課程教學內容的新體系。

關鍵詞：智能電網；電力系統自動化；教學內容改革

作者簡介：謝俊（1979-），男，安徽安慶人，南京郵電大學電氣工程系，副教授；周巖（1980-），男，江蘇泰州人，南京郵電大學電氣工程系，講師。（江蘇#8194;南京#8194;210023）

基金項目：本文系南京郵電大學教學改革研究項目（項目編號：JG00513JX25）的研究成果。

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2014）14-0081-02

以信息化、自動化、互動化為特征的智能電網，憑借先進的電網控制技術、信息技術和管理技術，實現了從發電到用電所有環節信息的智能交流，系統優化了電力生產、輸送和使用。顯然，智能電網時代面臨著整個電力系統自動化技術的升級換代。

“電力系統自動化”課程是南京郵電大學電氣工程及其自動化專業的一門專業必修課程，該課程涉及電力系統運行、電力系統控制、自動控制理論、計算機控制技術、網絡通信技術等多方面的知識，內容較多，包括發電自動化、輸電自動化、調度自動化、配電自動化、變電站自動化、用電自動化、微型電網自動化等。通過理論與實踐教學，使學生了解電力系統自動化的基本過程及相關問題，訓練和培養學生獨立思考、解決實際工程問題的能力。

目前信息技術、通信技術、計算機技術以及自動控制技術飛速進步，推動了電力系統自動化技術的升級換代。由于“電力系統自動化”課程不斷增加新的知識，而舊的基礎知識又未刪減，因此必須認真研究電力系統自動化舊有知識和新增知識的聯系與區別，改革研究并提出該課程的教學內容新體系，為培養電力系統自動化高級專門技術人才做出應有的貢獻。

結合電氣工程專業的建設，改革“電力系統自動化”課程教學內容。課題組教師走訪了國內具有信息特色的兄弟高校，了解了兄弟高校“電力系統及其自動化”專業方向的建設情況，收集了兄弟高校“電力系統自動化”課程教學大綱、教學進程安排表、實驗指導書、多媒體輔助教學資料、校內實驗室和校外實驗基地建設等方面的資料。

一、存在的問題

1.理論教學內容方面存在的問題

自動控制技術、信息技術、通信技術、計算機技術的飛速進步，推動了電力系統自動化技術的發展和升級換代。由于“電力系統自動化”課程不斷增加新的知識，如果舊有的教學內容不做適當刪減，將使教學內容與教學學時之間的矛盾非常突出，不利于學生掌握該課程內容。在此條件下，必須重新設計教學內容，合理設置教學層次，以緩解教學內容與教學學時之間的矛盾。

2.實踐教學內容方面存在的問題

教育部推出卓越工程師教育培養計劃，對工科專業的實踐教育提出了明確要求。電氣工程專業是典型的工科專業，具有與生俱來的實踐性，“電力系統自動化”課程作為電氣工程專業的核心課程，更是集理論與應用為一體的實踐性非常強的課程。目前，該課程實驗教學內容和手段較為單一，限制了學生創新思維能力的提高，難以滿足電氣工程“卓越工程師”人才培養的要求。

3.創新能力培養方面存在的問題

長期以來，學生創新能力的培養受課程教學內容較為陳舊和實踐內容較為單一等因素影響。在“電力系統自動化”課程的教學實踐中，需要研究如何貫徹好創造性教育的理念，真正做到培養創造性人才。

4.理論性與實踐性并存方面存在的問題

“電力系統自動化”課程以自動化技術在電力系統中的應用為學習內容，是自動控制、信息通信、計算機等技術在電力系統中的具體運用，因此其是電氣工程學科一門少有的基礎理論與實踐應用緊密結合的課程。教學內容中理論和實踐融合不足，實踐應用部分較弱，對具體的電力系統自動化過程認識不足。

5.綜合知識的運用方面存在的問題

“電力系統自動化”課程是對電氣工程專業本科階段所學各課程知識的綜合運用，該課程學習需要學生對各主干課程，如“電力系統分析”、“網絡通信技術”、“自動控制原理”等有較好的掌握。然而，受制于課堂教學課時約束，對于有些基礎不夠扎實的學生來說，會導致知識點綜合能力偏弱，教學過程中學生消化吸收有較高的難度。

二、改革的必要性

1.與時俱進，更新教學內容

自動控制技術、信息通信技術、計算機技術的飛速進步，推動了電力系統自動化技術的升級換代。“電力系統自動化”課程中的新知識不斷增加，需要解決教學內容與教學學時之間日益突出的問題，使該課程具備與時俱進的教學品質。

2.加強實踐應用能力的培養

“電力系統自動化”課程以自動化技術在電力系統中的應用為學習內容，是通信技術、信息技術、計算機技術和自動控制技術在電力系統中的具體運用。因此，在該課程的理論教學中需要融合實踐教學，注重實踐應用能力的培養。

3.強化綜合運用能力的培養

該課程學習的前提是良好地掌握電氣工程各主要主干課程，是對本科階段所學各課程知識的綜合運用。由于課程時間所限，導致基礎不夠扎實的學生知識點綜合能力偏弱，實際教學效果欠佳。

三、教學內容設計

1.發電自動化

發電自動化主要涉及：發電機準同期并列的基本原理、恒定越前時間并列裝置；同步發電機準同期并列基本過程、同步發電機勵磁控制系統的功能、勵磁系統的結構與運行原理、勵磁系統中轉子磁場的建立和滅磁、勵磁調節器原理；大規模風力發電集中并網、大規模光伏發電集中并網。重點掌握發電機準同期并列的基本原理，了解恒定越前時間并列裝置，理解同步發電機準同期并列基本過程。了解同步發電機勵磁控制系統的功能，重點掌握勵磁調節器原理，理解掌握勵磁系統中轉子磁場的建立和滅磁，了解勵磁系統的結構與運行原理，了解我國大規模新能源發電集中并網示范工程。

2.輸電自動化

輸電自動化主要涉及：輸電系統的特點、特高壓交流輸電、特高壓直流輸電、柔性交流輸電、柔性直流輸電、超導輸電、輸電線路狀態監測與控制。掌握各種新型輸電方式的優點、缺點、應用現狀、發展前景，輸電線路狀態監測關鍵技術，了解我國特高壓交直流輸電示范工程。

3.調度自動化

調度自動化主要涉及：電力系統調度自動化的基本任務、電力系統調度自動化系統的軟件平臺、電力系統調度自動化系統的硬件組成。主要講述電力系統調度自動化的基本任務、電力系統調度自動化系統的軟件平臺和硬件組成。掌握遠方終端的結構與功能、數據通信的通信規約，了解調度中心計算機系統的結構與功能，重點掌握自動發電控制、EMS的網絡分析功能。

4.配電自動化

配電自動化主要涉及：配電網絡的特點、配電自動化系統的結構、配電自動化系統的功能、配電自動化系統的技術、微型電網自動化技術。主要講述配電自動化系統的結構、功能、實現技術。掌握饋線自動化（FA）技術、負荷控制技術及需方用電管理（DSM），了解配電圖資地理信息系統（AM/FM/GIS）和遠程自動抄表系統等技術，了解微型電網自動化。

5.變電站自動化

變電站自動化主要涉及：綜合自動化系統的基本功能、綜合自動化系統的結構形式。主要講述變電所綜合自動化技術。了解變電所綜合自動化的特點，掌握綜合自動化系統的基本功能，以及綜合自動化系統的結構形式。

6.用電自動化

用電自動化主要涉及：高級量測體系、用電信息采集、智慧家庭、智能樓宇、智能小區、電力需求側響應、雙向互動用戶服務。了解現代通信技術、信息技術、自動控制技術在負荷自動化中的應用現狀，掌握高級量測體系架構，熟悉用電信息采集的關鍵技術，了解我國用電自動化示范工程。

四、結論

“電力系統自動化”是電氣工程專業的一門專業必修課程，該課程對學生掌握電力系統自動化的基本過程及相關問題，訓練和培養學生獨立思考、解決實際工程問題的能力非常重要。分析了教學內容現狀存在的問題，融合電力系統自動化技術的新發展，設計了電力系統自動化課程教學內容。

參考文獻：

[1]劉振亞.智能電網技術[M].北京:中國電力出版社，2012.

[2]王葵.電力系統自動化[M].北京:中國電力出版社，2012.

[3]吳文傳.電力系統調度自動化[M].北京:清華大學出版社，2011.

（責任編輯：王意琴）