“電力工程基礎”課程工程案例教學探討

江岳文

摘要：根據“電力工程基礎”課程特點，針對一些難以被學生理解和接受的內容，通過引入多種形式的工程案例，結合課程的具體理論內容進行教學。通過豐富課程的教學內容，引導學生接近工程實際，進行主動思考，培養學生發現問題和解決問題的能力。

關鍵詞：電力工程基礎;教學研究;課程特點;工程案例教學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0094-01

電力工程基礎是普通高等學校電氣工程及其自化學院一門重要的專業基礎課。該課程內容覆蓋面廣，具有較強理論性。隨著時代的不斷進步和科學技術的快速發展，知識的廣度和專業知識的實際應用越來越受到關注。如何采用有效的教學方法，在有限的課堂時間內讓學生主動地探索到更多的知識？如何采用非“灌輸式”地教學，讓學生不被動接受為了考試而臨時應付的知識？這些都需課程教學中不斷改進教學方法，不斷嘗試和引進新的教學理念，根據專業的發展更新教學內容。在課堂教學中，沒有最好，只有更好。由于電力系統運行的特點（如發、輸、配、售的同時進行、高可靠性要求、大電網運行、高度的自動化水平和遠程控制等）使得學生無法對電力系統各生產環節有直觀的認識，參與實際生產更是不可能。因此，生產實際工程案例教學引入到“電力工程基礎”課程教學中是十分必要的。

一、電力工程基礎課程特點

電力行業貫穿著發電、輸電、配電、用電四個環節，涉及到發電廠、輸配電網和用戶。為了保證電力系統安全可靠經濟運行，需要詳細分析電網運行特點、選擇合理的接線形式、選擇滿足要求的電氣設備、設置各種保護措施等等。“電力工程基礎”作為電力電子方向、自動化方向、電機電器方向以及建筑電氣方向學生的專業基礎課，涉及的內容包含了上述各方面知識。課程教材選用中國電力出版社出版的《電力工程基礎》作為該門課程的教材，該教材為電力行業的精品教材，同時配以《電力工程基礎學習指導》一書。

1.課程知識涵蓋面較廣

該課程包含了對各類型電廠的全面介紹、各類電氣主接線特點與應用、輸配電網元件的穩態建模以及潮流與短路計算分析、電氣設備的選擇、負荷特性分析和保護的設置等。該門課程的內容基本涉及到了電力的各個環節，涵蓋了“發電廠電氣部分”、“發電廠動力設備”、“電力系統分析”、“電力系統繼電保護”等課程的基礎先修內容。因為是基礎課，與專業課相比，對內容的教學深度需要適度的把握。

2.課程理論性強、內容較抽象

該門課程中的內容如輸配電網的運行分析、設備的選擇和校驗、保護的設置和整定都需要進行大量的計算分析，理論性較強，且一環扣一環，相互嵌套，互為作用，如果前修知識點沒有理解和掌握，后續知識的學習會更加困難。

電力系統的運行特點是無法憑借眼睛直觀觀察，無論是潮流、電壓、損耗、電流等必須通過儀表測量、采集、傳輸到數據庫方能進行分析與統計。設備選擇如斷路器、隔離開關、電流互感器等設備以及電氣主接線的選擇等都比較抽象。

3.電力行業快速發展，相應的教學內容需要不斷更新

電力行業快速發展，技術不斷推陳出新，如保護裝置、防雷裝置、調速裝置、接線方式等的不斷發展使得課程有些內容需要不斷調整。電網的發展如分布式電源的引入、特高壓的引入、靈活交流輸電系統的引入、電力市場的不斷發展等使得電力系統的運行特點與傳統電力系統有所差別，為了能讓學生跟得上電力技術的發展，課程的相關內容也需不斷更新。

二、工程案例教學的引入

電氣工程與自動化學院畢業的學生大多從事生產一線的工作，需要具有分析問題和解決問題的能力，需要具有良好的專業素質和實踐能力，能從錯綜復雜的現象中抓住本質，及時、準確地解決工程中遇到的問題。這些技能離不開對電力系統原理和系統性知識的掌握。但單純地根據課件或教材講原理，學生難免會覺得乏味、枯燥，而且看不到應用的前景，主動性和積極性都無法提高。因此，在課堂中適當引入工程案例教學，從案例中讓學生明白理論同時學會把理論和實際進行結合，老師也從簡單的知識傳授者與灌輸者變成學生的引導者和促進者?！半娏こ袒A”課程主要知識點引入主要的案例分析如下：

1.水電廠和火電廠的運行

如果只是簡單根據流程介紹水電廠從水庫到尾水管的工作過程或火電廠概括地闡述風、煤、水、蒸汽、煙、塵等系統，則既抽象又顯枯燥。如通過案例教學方式，引入實拍的水電或火電教學片，讓學生觀看一遍，然后針對課件中的相關知識結合教學片中具體過程和實物進行講解，學生會更容易理解。

2.電氣主接線

電氣主接線需要介紹每種接線方式的優缺點、倒閘操作、圖形的繪制等。

主接線方式有單母線及改進接線、雙母線及改進接線、一臺半斷路器接線、單元接線、角型接線、橋型接線等多種接線形式。如果一一介紹各種接線，學生不但記不住還很容易混淆。根據收集到的一些電廠和變電站的典型資料，分析具有以上不同接線電廠或變電站特點;再根據變電站的實際特點引入接線方式的分析，從實際到理論，讓學生主動歸納各自的優缺點，讓書本知識形象和生動起來，在生動中培養學生追索知識的動力;同時，在介紹電廠和變電站接線時也可以引入一些設備的介紹，為后面的設備選擇奠定基礎。倒閘操作也是相對復雜的，如母線隔離開關相對線路隔離開關“先通后斷”或斷路器相對隔離開關“后通先斷”。學生總覺得特別難以理解，而這個知識點的理解正確與否關乎學生對實際生產的安全操作，對人生的保護。因此，在這個知識點上特地根據實際操作制作了flash工程設備操作程序動畫，讓學生觀察違規操作引起電弧和大面積停電現象，在潛移默化中讓學生明白道理，無需復雜的分析。

3.輸配電網的運行分析

在給學生介紹本章的基本概念后，引入電力工程數字仿真軟件PSASP進行電力元件的穩態建模、潮流計算、短路電流計算。為了讓學生便于理解，僅選取5節點系統和無窮大系統作為演示，演示潮流計算、短路計算和暫穩分析。通過PSASP良好的人機交互界面，曲線閱覽室等讓學生直觀而形象地理解實際的潮流計算和短路計算結果。當然，演示過程中需要插入原理性的分析，通過改變元件參數、電壓水平等觀察計算結果的變化，巧妙引入電網運行分析原理，避免公式的大量直接推導，讓學生的興趣和積極性得以提高，主動去探索，由“教為中心”過渡到“學為中心”。

4.繼電保護和防雷保護

繼電保護在“電力工程基礎”這門課中主要講三段式保護。三段式保護包括動作電流的整定、動作時間的整定、靈敏度的校驗等，分析起來較為復雜，而且保護之間的相互配合用語言來描述反而讓學生容易混淆。只能通過軟件模擬實現工程實際的典型三段式保護的整定和動作案例，分析不同地點短路時保護的動作與配合、不同線路參數和短路方式對保護靈敏度的影響。防雷保護則可以從生產實際中引入案例，如變電站、電廠等。

三、結束語

“電力工程基礎”涉及知識面較廣，重在培養學生在電力方面的基礎知識。通過該門課程的學習，拓寬學生知識面，讓學生熟悉電力系統的整個運行狀況，有利于將來學生把自己的專業知識應用于電力系統。該門課程具有較強的理論性、系統性和綜合性。有些章節內容若不引入工程案例分析，會比較抽象，不利于理解，難以調動學生的興趣。因此，本文通過對上述知識點案例的引入，豐富課堂內容，讓理論與實踐、教學片、動畫、自編程序等進行有機結合，旨在充分調動學生學習積極性，培養他們利用所學原理理解問題、發現問題、解決問題，讓老師從“說者”變成“引者”，讓學生從“聽者”變成“思者”。

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（責任編輯：王祝萍）