電網仿真實訓項目的設計與實施
——以電力技術教學工廠為例

鄧海鷹，施 華，黃麗娟，左江林

（廣西水利電力職業技術學院，廣西南寧530023）

電網仿真實訓項目的設計與實施
——以電力技術教學工廠為例

鄧海鷹，施 華，黃麗娟，左江林

（廣西水利電力職業技術學院，廣西南寧530023）

以電力工程技術教學工廠為例，展示了一個專業實訓項目的設計與實施過程，探討了在《電網仿真實訓》的教學中引入PowerWorld軟件，結合崗位需要開展工程項目教學的方法。詳細介紹了《電網仿真實訓》中四個實訓項目的項目內容、項目來源和項目目標。最后，設計了該實訓的考核評價方法。

教學工廠；項目化教學；電網仿真實訓；PowerWorld

《電網仿真實訓》即原來的《電力系統分析課程設計》，該實訓為《電力系統分析》課程的實踐環節，是電力類高職高專學生的必修專業實踐課程，是學生畢業后從事電力調度、設計、規劃工作的基礎。

原有的《電力系統分析課程設計》設置的任務通常包括：對某簡單電網進行潮流計算（手算）、對某簡單電網開展短路計算（手算）。其不足在于：（1）使用手動計算的模式，雖然可以加深學生對潮流和短路這兩大計算內容的理解，但計算的對象都是極為簡單的電網，無論從節點規模還是從電網復雜程度而言，都無法與實際的電網相比，訓練過程無法和真實的工作接軌；（2）訓練過程沒有基于崗位能力要求，設置任務情景，學生只知道計算，不知道怎么利用計算的結果開展崗位工作；（3）任務單一，由于手算效率較低，一周的時間只剛好能將潮流和短路計算完畢，不能進一步深入開展相關任務。

PowerWorld[1]軟件是美國PowerWorld公司推出的電力系統仿真軟件，具有計算功能強大、可視化展示直觀、用戶界面友好等特點[2]，在電力工業界獲得廣泛應用。廣西水利電力職業技術學院電力系從2007年開始引入PowerWorld軟件作為電力系統分析課程的實踐教學平臺，對傳統教學模式進行了全面改革，并編寫了《電力系統分析技術及應用》[3]教材。

電力系統分析課程組根據建設電力技術教學工廠用于全面改造專業教學的統一規劃，依托多年來的工程實踐經驗與項目積累，率先利用PowerWorld軟件作為教學實踐平臺對《電網仿真實訓》進行了工程項目化改造和教學設計。

《電網仿真實訓》旨在培養學生電力系統建模、穩態分析、短路分析的能力，結合現場真實的電網數據，利用專業通用的電力系統分析軟件完成給定項目的實訓，為今后從事電力調度、設計、規劃工作奠定基礎。本課程與《電力系統繼電保護技術及應用》、《電氣設備安裝調試與運行維護》、《電力系統分析技術及應用》等課程相銜接，共同打造學生的專業核心技能。

1 實訓項目內容

《電網仿真實訓》主要包括：項目一：某地區電力系統接線圖的擬制及簡介；項目二：某地區電力系統計算機PW模型的搭建；項目三：某地區電力系統運行方式分析；項目四：為設備選型和繼保整定提供短路數據。整個實訓項目就來源于課程組教師們近年來為某地區電網重新進行網絡優化和保護整定的真實工程案例，經過簡化改造后的工程訓練項目盡可能的保留了真實任務情景，并與基層一線技術員的崗位能力要求完全對應。

1.1 某地區電力系統接線圖的擬制及簡介

（1）崗位需求分析

對電網規劃設計、遠動維護、方式計算等崗位的技術員而言，根據電網的地理接線圖繪制電氣設備的連接圖，是基本的崗位要求；而在電力企業中，基本上每個崗位的技術員，都應具備撰寫電網簡介的能力。由此，設置項目一：地區電力系統接線圖的擬制及簡介。

（2）項目內容

教師提供實際電網地理接線圖1份，設備銘牌參數1份。要求學生根據教師提供的材料，繪制能表達元件之間連接關系的電氣設備接線圖，并撰寫該電網簡介。

（3）項目目標

1）能繪制發電廠的一次接線圖；

2）能繪制變電站的一次接線圖；

3）能將發電廠、線路、變電站在一次接線圖上正確連接；

4）能規范準確的撰寫電網簡介。

1.2 在PowerWorld軟件中搭建該地區的電網模型

（1）崗位需求分析

對于電網規劃設計、遠動維護、方式計算等崗位的技術員，要對電網開展分析計算，首先要在計算軟件上對電網元件進行建模，因此元件參數計算和電網建模的能力必不可缺。由此，設置項目二：在PowerWorld軟件中搭建該地區的電網模型。

（2）項目內容

學生根據原始的設備銘牌參數，在Excel軟件上分別編制發電機、變壓器、線路、負荷元件的參數計算表，并對參數進行計算。隨后應用計算出來的參數，在PowerWorld軟件上對該電網進行建模。圖1所示為學生建模的成果。后續的項目三、四均在該模型上開展。

圖1 學生在PowerWorld軟件中搭建的電網模型

（3）項目目標

1）能根據銘牌數據計算發電機參數；

2）能根據銘牌數據計算變壓器參數；

3）能正確計算線路參數；

4）能正確計算負荷參數；

5）能在PowerWorld上建立發電機模型；

6）能在PowerWorld上建立發電機模型；

7）能在PowerWorld上對線路進行建模；

8）能在PowerWorld上對負荷進行建模；

9）能檢查并解決模型中存在的問題。

1.3 某地區電力系統運行方式分析

（1）崗位需求分析

對于電網規劃設計、方式計算、電網調度等崗位的技術員，對電網開展潮流計算是重要的工作內容，而在實際崗位工作中，潮流計算的結果分析遠比潮流計算本身重要。潮流計算結果的分析集中體現在運行方式的調整、電壓調整和靜態安全分析等工作上。由此，設置項目三：某地區電力系統運行方式分析。

（2）項目內容

在已經建模完畢的電網模型基礎上，開展潮流計算，應用計算結果，對該電網的典型運行方式下的電壓水平和負荷水平進行分析；如果存在電壓越限的情況，則采取調壓措施；最后，對電網出現某一設備退出運行的情況，通過潮流計算，進行靜態安全分析。

（3）項目目標

1）能進行潮流分析；

2）能運用調壓手段進行電壓調整[4]；

3）能對電網進行安全穩定校核。

1.4 為設備選型和繼保整定提供短路數據

（1）崗位需求分析

在電網設計階段，一項重要的設計任務就是對設備進行選型，因此需要開展相應的計算提供選型依據。對斷路器而言，其重要參數遮斷容量，則取決于流經斷路器的最大短路電流。在繼電保護工程師對設備進行保護整定時，同樣需要在不同的運行方式下，在系統中選擇適合的短路點開展短路計算。由此，設置項目四：為設備選型和繼保整定提供短路數據。

（2）項目內容

某新建變電站需要對一個35 kV斷路器進行選型，為此需要提供35 kV側的三相短路數據，要求學生在PowerWorld軟件上開展三相短路計算和短路曲線查詢[5]為設備選型提供依據。

某新建變電站要對線路和變壓器保護進行整定，為此需要提供單相、兩相、兩相接地和三相短路數據，要求學生在PowerWorld軟件上開展這些短路計算，為保護整定提供依據。

（3）項目目標

1）能根據設備選型或繼保整定等不同的用途，選擇相應的短路計算類型；

2）能在PowerWorld軟件上進行三相短路計算；

3）能在PowerWorld軟件上進行單相短路計算；

4）能在PowerWorld軟件上進行兩相短路計算；

5）能在PowerWorld軟件上進行兩相短路接地計算。

2 考核評價

《電網仿真實訓》四個項目的考核評價方式和分值比例如表1所示。

表1 項目考核評價方法

3 結語

在《電網仿真實訓》的教學中，利用PowerWorld軟件，結合崗位需要，開展了工程項目教學的嘗試。實踐證明，以工程項目化的方式開展《電網仿真實訓》教學，學生的學習興趣和學習成效均得到極大提升。本實訓項目的設計思路，為其他專業課程依托校內實訓基地作為實踐平臺開發并實施工程實訓項目，踐行電力技術教學工廠的教學模式提供了一個非常有價值的范本。

[1]邱紅.項目教學法在高職《電力系統分析》教學中的探索及應用[J].大學教育，2014，3（18）：174-175.

[2]Thomas J.Overbye.電力系統可視化技術(英文)[J].電力系統自動化，2005，29（16）：60-65.

[3]鄧海鷹.電力系統分析技術及應用[M].北京：中國水利水電出版社，2015.

[4]黃麗娟，黑綏亞.基于PowerWorld的電壓監視和仿真調壓方法[J].廣西電力，2013，36（1）：23-25.

[5]鄧海鷹，謝錫鋒，施華.基于PowerWorld&MATLAB的任意時刻短路電流計算研究[J].數字技術與應用，2011（7）：97-98.

Design and Imp lementation of Power Grid Simulation Training Project——Taking Power Technology Teaching factory as an example

DENG Hai－ying，SHIHua，HUANG Li-juan，ZUO Jiang-lin%
（Guangxi Hydraulic and Electric Polytechnic，The Guangxi Zhuang Autonomous Region，Nanning Guangxi530023，China）

Taking the electrical engineering technology teaching factory as an example，shows the design and implementation of a professional training project，introduction of PowerWorld software in power system simulation“training”teaching method，combining with the job needs to carry out the project of teaching.This paper introduces in detail the contents of the project，the source of the project and the project objectives of the four training projects in the power grid simulation training.Finally，the design of the training evaluation method.

teaching factory；project teaching；power grid simulation training PowerWorld

G642.4

A

1672-545X（2017）04-0181-03

2013年度廣西高等教育教學改革工程立項項目“電力工程技術“教學工廠”建設及應用的研究與實踐”成果（項目編號2013JGA335）；2015年度中國水利職業教育協會水利職業教育教學成果獎立項項目“以電力技術綜合實訓基地為載體的產教深度融合的研究與實踐”成果（項目編號水教協[2015]24號）

鄧海鷹（1963-），男，廣西柳城人，研究生，教授，主要研究方向：從事電力系統分析及電力類專業教學與高職教育研究。