“變電站綜合自動化技術(shù)”課程實踐項目開發(fā)研究

摘要：針對“變電站綜合自動化技術(shù)”課程技術(shù)性和高職學(xué)生動手能力強(qiáng)的特點，開發(fā)設(shè)計了變電站綜合自動化實踐項目和內(nèi)容，并將理論知識融入實踐環(huán)節(jié)，為實施“教學(xué)做”一體化教學(xué)奠定了基礎(chǔ)，教學(xué)實施后效果顯著。

關(guān)鍵詞：變電站綜合自動化；實踐項目；“教學(xué)做”一體化教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）12-0128-01

隨著計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，并在朝數(shù)字化變電站的方向發(fā)展。對于供用電技術(shù)專業(yè)和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動化專業(yè)的學(xué)生來說，就業(yè)的一個主要方向是與電力系統(tǒng)二次相關(guān)的工作，學(xué)習(xí)變電站綜合自動化系統(tǒng)技術(shù)的相關(guān)理論和技能就變得尤為重要。因此，“變電站綜合自動化技術(shù)”課程定為這兩個專業(yè)的核心課程。但變電站綜自系統(tǒng)技術(shù)性很強(qiáng)，牽涉到系統(tǒng)運(yùn)行分析、二次設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和通信技術(shù)，而高職學(xué)生的基礎(chǔ)知識較弱，不善于理論知識學(xué)習(xí)。相比抽象的理論學(xué)習(xí)，他們更偏愛動手操作。針對高職學(xué)生的這一特點，也結(jié)合高職人才培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)的重要工作就是如何更好地開發(fā)設(shè)計課程的實踐內(nèi)容，以便學(xué)生在“動手做”的過程中既掌握技能又學(xué)到必須的理論知識。

學(xué)生要掌握變電站綜合自動化技術(shù)的知識和技能，必須要有真實的場景，將教學(xué)場所移至變電站是不切實際的。因為企業(yè)不允許這么多的學(xué)生進(jìn)入現(xiàn)場，更不允許學(xué)生在變電站任意進(jìn)行操作，所以根本無法完成教學(xué)目標(biāo)。鑒于此，廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院在骨干院校建設(shè)期間投資400多萬建設(shè)了變電站綜合自動化實訓(xùn)場。該實訓(xùn)場由高低壓開關(guān)室、微機(jī)保護(hù)室和監(jiān)控室組成，是一個真實的變電站，完全滿足變電站綜合自動化技術(shù)課程學(xué)習(xí)的要求。為更有效地進(jìn)行“教學(xué)做”一體化教學(xué)[1]，針對課程開發(fā)設(shè)計實踐項目和內(nèi)容是一項重要的工作。

一、實踐項目開發(fā)

根據(jù)變電站綜合自動化技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)成將實踐內(nèi)容分為三部分：間隔層設(shè)備安裝調(diào)試、監(jiān)控系統(tǒng)操作和數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)及調(diào)試。下面分別進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.間隔層設(shè)備安裝調(diào)試

間隔層設(shè)備包括保護(hù)測控裝置、測控裝置、保護(hù)裝置、公用測控裝置和自動裝置。對于設(shè)備安裝需要學(xué)生會看安裝圖紙，會根據(jù)圖紙進(jìn)行接線，接線時學(xué)生會正確選擇和使用工具，接線過程滿足相關(guān)工藝和標(biāo)準(zhǔn)的要求。

間隔層設(shè)備安裝圖包括平面布置圖和安裝接線圖，前者相對比較簡單，后者是難點也是重點。由于間隔層設(shè)備安裝圖紙比較多，回路較多，所以查線工作很繁瑣，這需要學(xué)生在掌握查線方法的基礎(chǔ)上耐心地完成查線工作。查線方法的理論依據(jù)是相對標(biāo)號法和回路編號法。相對標(biāo)號法用于說明本屏內(nèi)或本箱內(nèi)元件間的相互連接關(guān)系；回路編號法用于說明不在一面屏內(nèi)或一個箱內(nèi)的二次設(shè)備之間的連接關(guān)系。

通過查線學(xué)生弄清屏內(nèi)外二次設(shè)備間的連接關(guān)系后就方便進(jìn)行接線安裝了。這里的安裝主要指二次接線，不包括基礎(chǔ)定位、屏柜安裝和端子箱安裝。學(xué)生進(jìn)行二次接線時的工藝及要求主要依據(jù)南方電網(wǎng)的《屏柜安裝及二次接線安裝作業(yè)指導(dǎo)書》，這樣可使學(xué)生的實踐與實際工作接軌。

通過查線和接線學(xué)生可對間隔層設(shè)備的功能與硬件構(gòu)成有一個清楚的認(rèn)識，而調(diào)試是對設(shè)備功能和軟件實現(xiàn)方法深入理解的重要途徑。在運(yùn)用調(diào)試儀進(jìn)行調(diào)試時，學(xué)生首先應(yīng)查看產(chǎn)品說明書，弄清產(chǎn)品功能和軟件原理，而后再進(jìn)行相應(yīng)項目的測試。以10kV保護(hù)測控裝置為例，要求學(xué)生完成以下項目的調(diào)試：

（1）交流回路檢查。在屏后交流電壓、交流電流輸入端子上通過調(diào)試儀加額定電壓、額定電流，裝置正面顯示屏上的“采樣值顯示”值、“遙測量顯示”值與實際輸入值誤差滿足要求。

（2）輸入接點檢查。模擬接通屏后各開關(guān)量輸入接點，裝置顯示屏上的開入量狀態(tài)應(yīng)有相應(yīng)的改變。

（3）輸出接點檢查。輸出接點檢查可借助“裝置測試”菜單中的“出口傳動試驗”完成，也可通過具體操作檢查相應(yīng)輸出接點的開閉情況，如進(jìn)行遙控合閘操作，對應(yīng)接點應(yīng)閉合。

（4）整組試驗。整組試驗主要運(yùn)用調(diào)試儀模擬瞬時性、永久性各種類型短路故障時，保護(hù)和重合閘裝置的動作情況。

2.監(jiān)控系統(tǒng)操作

變電站值班員通過監(jiān)控系統(tǒng)完成監(jiān)視和控制任務(wù)，學(xué)生通過監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)對變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備非常熟悉，如熟悉一次設(shè)備編號、位置和接線方式，熟悉二次設(shè)備的功能、輸入輸出量等。除此之外，學(xué)生還能對監(jiān)控系統(tǒng)的各種事件報告、告警信息等進(jìn)行分析和處理。

監(jiān)控系統(tǒng)的控制功能主要體現(xiàn)在對開關(guān)的操作上，通過實踐，學(xué)生應(yīng)能針對運(yùn)行方式的變化或某種實際需要對特定開關(guān)完成遙控和就地手控，以及會使用電腦鑰匙。

3.數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)及調(diào)試

變電站綜合自動化數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括RS232/RS485接口、現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)等[2]，學(xué)生通過通訊系統(tǒng)圖可了解具體變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)方式。要求學(xué)生圖和實際硬件要一一對應(yīng)起來，這樣學(xué)生對通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成就很清楚了。

對于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試，設(shè)計的實踐內(nèi)容包括以下幾項：檢查保護(hù)裝置、測控裝置、保護(hù)測控裝置規(guī)約設(shè)置、信息文本是否與后臺相匹配；后臺整個變電站通訊狀態(tài)情況檢查；測控裝置遙測量與后臺顯示誤差不大于±5%；斷路器遙信量與實際位置一致；后臺可完成斷路器遙控分合閘。

二、教學(xué)實施

“變電站綜合自動化技術(shù)”課程的實踐內(nèi)容設(shè)計好后，接下來的工作就是如何實施，讓學(xué)生掌握枯燥的理論知識又學(xué)會必要的技能操作，我們采用的方法是“教學(xué)做”一體化授課，即教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)和操作同時進(jìn)行。

表1所示為該課程實踐項目所對應(yīng)的理論知識點及課時安排，利用變電站綜合自動化實訓(xùn)場和多媒體教學(xué)條件，學(xué)生在學(xué)好本課程的同時也可掌握變電站值班員、變電二次安裝工、變電二次檢修工的知識和技能。

表1 “變電站綜合自動化技術(shù)”課程“教學(xué)做”一體化教學(xué)設(shè)計

實踐項目相關(guān)理論知識點推薦學(xué)時

間隔層設(shè)備安裝測控裝置安裝測控裝置功能、硬件構(gòu)成及原理、二次回路接線10

保護(hù)裝置安裝保護(hù)裝置功能、硬件構(gòu)成及原理、二次回路接線8

保護(hù)測控裝置安裝保護(hù)測控裝置功能、硬件構(gòu)成及原理、二次回路接線6

間隔層設(shè)備調(diào)試交流回路檢查微機(jī)裝置交流輸入回路硬件及算法6

輸入接點檢查微機(jī)裝置開關(guān)量輸入回路及算法6

輸出接點檢查微機(jī)裝置開關(guān)量輸出回路及算法6

整組試驗保護(hù)裝置功能及軟件邏輯10

監(jiān)控系統(tǒng)操作監(jiān)控系統(tǒng)的功能8

數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)及調(diào)試數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、原理、規(guī)約10

三、實施效果

具體實施時采取分組方式進(jìn)行，每組2個學(xué)生，內(nèi)容安排不同，完成后再進(jìn)行交換，這樣做的目的是充分利用實訓(xùn)場，也可以提高學(xué)生的動手能力，更便于輔導(dǎo)。

運(yùn)用變電站綜合自動化實訓(xùn)場開發(fā)以上實踐項目采取“教學(xué)做”一體化教學(xué)后，課程成績由平時成績和考試成績構(gòu)成，各占總成績的50%，這樣強(qiáng)調(diào)了平時課堂參與度的重要性。平時成績的依據(jù)是考勤、作業(yè)和課堂操作，考試成績包括理論考試和實操考核，將操作納入平時成績和考試成績，目的是強(qiáng)調(diào)實踐的重要性。

自變電站綜合自動化實訓(xùn)場建成后，正式將設(shè)計的實踐項目用于11級供用電技術(shù)專業(yè)的“教學(xué)做”一體化教學(xué)，學(xué)生課堂參與度和積極性明顯高于以往學(xué)生，課程成績也有所提高，學(xué)生對課程內(nèi)容安排和教學(xué)方法給予了肯定。

四、結(jié)束語

“變電站綜合自動化技術(shù)”課程牽涉到變電站的系統(tǒng)運(yùn)行，二次設(shè)備安裝、運(yùn)行與調(diào)試以及數(shù)據(jù)通信技術(shù)，理論性強(qiáng)，高職學(xué)生不易掌握。針對高職學(xué)生動手能力較強(qiáng)的特點，在課程教學(xué)中采取了“教學(xué)做”一體化教學(xué)方法，使得學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”，而要實現(xiàn)這個目標(biāo)必須設(shè)計好實踐項目和內(nèi)容，并將理論知識融入到實際操作過程，這就是本篇文章的主要內(nèi)容。

將設(shè)計的變電站綜合自動化實踐項目和內(nèi)容用于11級供用電技術(shù)專業(yè)后，為采用“教學(xué)做”一體化教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。一個學(xué)期下來，學(xué)生課堂參與度明顯提高，教學(xué)滿意度也大大提高。學(xué)生學(xué)習(xí)完本課程后具備了變電站值班員、變電二次安裝工、變電二次檢修工的知識和技能。

參考文獻(xiàn)：

[1]李丹丹，等.“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式探討[J].計算機(jī)教育，2010，（13）：70-73.

[2]夏春燕，丁雪峰.變電站綜合自動化中數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的研究[J].南京師范大學(xué)學(xué)報（工程技術(shù)版），2007，（4）：18-22.

（責(zé)任編輯：王祝萍）