淺談電力系統(tǒng)分析實踐教學(xué)探索

摘 要：電力系統(tǒng)分析為電氣工程學(xué)科的重要組成部分，是電氣類有關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修課程之一，為了使學(xué)生更好地掌握這門課程的專業(yè)知識、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、提高專業(yè)實踐能力，提出通過搭建電力系統(tǒng)自動化與監(jiān)控實踐平臺結(jié)合該課程完成實踐教學(xué)任務(wù)。論述了利用電力系統(tǒng)綜合自動化實踐平臺和電力系統(tǒng)監(jiān)控實踐平臺與電力系統(tǒng)分析課程內(nèi)容相結(jié)合可開發(fā)的相關(guān)實驗，并結(jié)合學(xué)校的大學(xué)生創(chuàng)新項目、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計開設(shè)相關(guān)課題研究。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)分析；電力系統(tǒng)自動化與監(jiān)控實踐平臺；實踐教學(xué)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.181

0 引言

電力系統(tǒng)分析課程主要包含電力系統(tǒng)潮流分布計算、電力系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整、電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整、電力系統(tǒng)短路計算等內(nèi)容，為電氣工程學(xué)科的重要組成部分，是電氣類有關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修課程之一，為了使學(xué)生更好地掌握這門課程的專業(yè)知識、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、提高專業(yè)實踐能力，寧夏理工學(xué)院結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，搭建了電力系統(tǒng)實踐平臺。該實踐平臺綜合性強，要求學(xué)生掌握“工廠供電”、“電力系統(tǒng)分析”、“電氣控制技術(shù)”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等相關(guān)課程知識。指導(dǎo)教師在實驗課前要對相關(guān)實驗項目進行操作和分析計算，確保實驗安全和可靠，實驗過程以學(xué)生動手為主教師指導(dǎo)為輔共同完成實踐教學(xué)任務(wù)。由于屬于新建實踐教學(xué)平臺，缺乏相關(guān)專職實驗管理和開發(fā)人員，目前僅開發(fā)了三個實驗：發(fā)電機啟動和運轉(zhuǎn)實驗、同步發(fā)電機手動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實驗、單機帶負荷實驗。需要結(jié)合電力系統(tǒng)分析課程內(nèi)容，開發(fā)相關(guān)實驗和相關(guān)課題研究，將對電力系統(tǒng)分析實踐教學(xué)起到良好的促進作用。

1 電力系統(tǒng)實踐平臺簡介

電力系統(tǒng)實踐平臺由電力系統(tǒng)綜合自動化實踐平臺和電力系統(tǒng)監(jiān)控實踐平臺兩部分構(gòu)成。

電力系統(tǒng)綜合自動化實踐平臺是一套可模擬發(fā)電過程、各種電力故障、有功和無功功率調(diào)整等功能的整合實驗設(shè)備，反映了傳統(tǒng)發(fā)電廠電能從產(chǎn)生→升壓→傳輸→降壓→分配等完整的供電原理。該套實驗設(shè)備包括了原動機、發(fā)電機、控制柜、實驗操作臺、三相可調(diào)負載箱和自耦調(diào)壓器。其中原動機由一臺功率3KW、電壓400V、轉(zhuǎn)速1500rpm的直流發(fā)電機組成；三相同步發(fā)電機輸出功率2KW，功率因素0.8，電壓400V，轉(zhuǎn)速1500rpm，直流電動機和同步發(fā)電機由聯(lián)軸器軟連接在一起；控制柜由測量儀表單元、原動機控制單元、發(fā)電機勵磁單元、準(zhǔn)同期單元、外圍設(shè)備接口單元、電源單元組成；實驗操作臺由輸電線路單元、微機線路保護單元、控制方式選擇單元、監(jiān)測儀表單元、指示單元、設(shè)置單元和外圍設(shè)備接口單元組成；由15KVA自耦調(diào)壓器來擬無窮大系統(tǒng)；三相可調(diào)負載箱包括阻性負載和感性負載。

電力系統(tǒng)監(jiān)控實踐平臺是一個集系統(tǒng)開放化、結(jié)構(gòu)微機化、監(jiān)控屏幕化、功能綜合化和電力潮流結(jié)構(gòu)多樣化為一體的綜合自動化實踐平臺，主要由計算機系統(tǒng)、實驗操作臺和模擬無窮大系統(tǒng)組成，與電力系統(tǒng)綜合自動化實踐平臺配合共同完成相關(guān)實驗項目。該實踐平臺能夠面向院校新建課程體系，組建開放式實驗室和培訓(xùn)中心，有利于提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新思維能力，為電氣類有關(guān)專業(yè)學(xué)生以后走向工作崗位打下堅實的專業(yè)基礎(chǔ)和動手能力。

2 電力系統(tǒng)實踐平臺與電力系統(tǒng)分析課程結(jié)合可開發(fā)的實驗

電力系統(tǒng)分析課程主要包括電力系統(tǒng)潮流分布計算、電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整、電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整、電力系統(tǒng)三相短路的分析與計算、電力系統(tǒng)不對稱故障的分析與計算等部分。

根據(jù)電力系統(tǒng)實踐平臺特點，結(jié)合電力系統(tǒng)分析課程內(nèi)容，通過電氣類教師實踐與論證最終可開發(fā)的實踐項目有：

（1）發(fā)電機組的起動與運轉(zhuǎn)實驗；

（2）同步發(fā)電機勵磁控制實驗，包括不同控制角對應(yīng)的勵磁電壓波形實驗、典型方式下的同步發(fā)電機起勵實驗、勵磁調(diào)節(jié)器控制方式及其相互切換實驗、跳滅磁開關(guān)滅磁和逆變滅磁實驗、伏赫限制實驗、欠勵限制實驗、同步發(fā)電機強勵實驗、調(diào)差實驗、過勵磁限制實驗；

（3）同步發(fā)電機準(zhǔn)同期并列運行實驗，包括自動準(zhǔn)同期條件測試實驗、線性整步電壓形成（相敏環(huán)節(jié)）測試實驗、壓差-頻差和相差閉鎖與整定實驗、導(dǎo)前時間整定及測量方法實驗、手動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實驗、半自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實驗、自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實驗；

（4）單機-無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方式實驗；

（5）電力系統(tǒng)功率特性和功率極限實驗；

（6）電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定實驗；

（7）單機帶負荷實驗；

（8）同步發(fā)電機實驗，包括同步發(fā)電機空載實驗和短路實驗、同步發(fā)電機V形曲線實驗、同步發(fā)電機外特性實驗。

3 課題研究與電力系統(tǒng)實踐平臺的結(jié)合

寧夏理工學(xué)院電氣類有關(guān)專業(yè)師生可根據(jù)THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實踐平臺和THLDK-2 型電力系統(tǒng)監(jiān)控實踐平臺的特點和現(xiàn)有設(shè)備，擬定出與實際生產(chǎn)相結(jié)合的或者理論研究型的大學(xué)生創(chuàng)新性項目、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計或科研課題。如對電力系統(tǒng)三相不對稱短路電流的故障研究，可以通過該實踐平臺構(gòu)建與實際情況高度相似的模型進行大量可行性研究實驗，設(shè)置不同短路故障類型進行實驗研究，得到實驗數(shù)據(jù)，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析；

另外，該實踐平臺可以針對學(xué)校新開設(shè)課程體系，創(chuàng)建開放式實踐教學(xué)平臺，即學(xué)生結(jié)合課堂理論知識、相關(guān)企業(yè)實踐和校內(nèi)實踐平臺來學(xué)習(xí)專業(yè)知識和技能，通過這種開放式實踐教學(xué)平臺，能夠提高學(xué)生的工程實踐能力、專業(yè)綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維，打破傳統(tǒng)的只注重理論教學(xué)，輕實踐教學(xué)的模式，為電力行業(yè)培養(yǎng)更多 “有理想，有道德，懂技術(shù)，會管理”的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

4 結(jié)束語

為了讓學(xué)生更好地掌握電力系統(tǒng)分析課程的專業(yè)知識、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、提高專業(yè)實踐能力，本文提出通過與電力系統(tǒng)實踐平臺相結(jié)合，開發(fā)相關(guān)實踐項目。電氣類有關(guān)專業(yè)師生也可結(jié)合該實踐平臺資源，進行大學(xué)生創(chuàng)新性項目實踐、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，以及教師的科研項目研究工作。

參考文獻：

[1]劉柏林，孫文利.“電力系統(tǒng)分析”實驗教學(xué)改革研究[J].科教文匯，2012（10）（上旬刊）.

[2]張雪萍，李裕等.電力系統(tǒng)分析實驗教學(xué)探索[J].西部素質(zhì)教育，2015，1（10）.

[3]牛祖蘅，李寧.電力系統(tǒng)綜合自動化實驗的教學(xué)研究[J].中國電力教育，2013（31）.

作者簡介：張建剛（1980-），男，寧夏石嘴山人，碩士，助教，教師，研究方向：電力系統(tǒng)自動化。