“電力系統(tǒng)分析”教學(xué)的三點思考

包宇慶

摘要：筆者結(jié)合教學(xué)實踐，對當(dāng)今“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考查方式三方面進(jìn)行了思考，并提出了改進(jìn)建議，通過強化基礎(chǔ)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，針對新形勢下電力系統(tǒng)發(fā)展的特點引入新的教學(xué)內(nèi)容與實驗環(huán)節(jié)，注重學(xué)生實踐考查，滿足新形勢下“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)需求。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)分析；教學(xué)

一、 引言

“電力系統(tǒng)分析”是本科電氣工程及其自動化專業(yè)強電方向的必修課程，其中涉及到的電力系統(tǒng)潮流計算、調(diào)頻調(diào)壓、故障分析、穩(wěn)定性分析等重要知識內(nèi)容，是從事電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、運行、維護等行業(yè)工作的必備理論知識。然而“電力系統(tǒng)分析”本身涉及到的理論知識較多，具有較強的理論性，相對其他課程更加難學(xué)，另外，隨著智能電網(wǎng)技術(shù)和新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今電力系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn)出新的特征，筆者從當(dāng)今“電力系統(tǒng)分析”教學(xué)的角度出發(fā)，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，考查方式三方面進(jìn)行思考。

二、 教學(xué)內(nèi)容

“電力系統(tǒng)分析”課程內(nèi)容的理論性強，涉及較多的基礎(chǔ)專業(yè)知識，除了電路學(xué)之外，電力系統(tǒng)分析還涉及高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、線性代數(shù)、電機學(xué)、自動控制原理，等等。以電力系統(tǒng)潮流計算為例，潮流計算需要建立功率方程，并運用復(fù)變函數(shù)的知識將復(fù)功率方程拆解為有功功率、無功功率兩組功率方程；在功率方程的迭代求解中，需用到數(shù)值分析中關(guān)于牛頓-拉夫遜法的相關(guān)知識；而具體運算過程涉及大量的矩陣運算，又需用到線性代數(shù)中關(guān)于矩陣運算的知識。“電力系統(tǒng)分析”涉及到的基礎(chǔ)課程中的知識非常多，給教學(xué)提出了更高的要求。在“電力系統(tǒng)分析”教學(xué)過程中，一方面，教師需要引導(dǎo)學(xué)生對課程所涉及到的基礎(chǔ)知識進(jìn)行梳理，使學(xué)生在上課前做好預(yù)習(xí)工作；另一方面，高校需要針對學(xué)生的專業(yè)和方向設(shè)置有針對性的培養(yǎng)方案，針對電力系統(tǒng)及其自動化方向的本科生，不僅需要開設(shè)“電力系統(tǒng)分析”課程，而且需要加強復(fù)變函數(shù)、自動控制原理、電機學(xué)、電磁學(xué)等基礎(chǔ)課程的教學(xué)，提高這些基礎(chǔ)課程的課時、學(xué)分，使學(xué)生建立扎實的基礎(chǔ)，從而更順利地理解“電力系統(tǒng)分析”課程中的知識。

此外，在當(dāng)今智能電網(wǎng)技術(shù)和新能源發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，變革涉及電力系統(tǒng)的各個方面，“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)也應(yīng)該與時俱進(jìn)，增加相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。例如，在電力系統(tǒng)有功功率最優(yōu)分配這一部分內(nèi)容的教學(xué)中，除了傳統(tǒng)火電機組功率最優(yōu)分配之外，可適當(dāng)增加多種能源形式，并且介紹電力需求響應(yīng)的相關(guān)知識。在有功功率的最優(yōu)分配中考慮風(fēng)電、光伏等多種可再生能源，并計及柔性負(fù)荷在電力系統(tǒng)中的作用，從而適應(yīng)新形勢下“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)。

三、 教學(xué)方式

傳統(tǒng)“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)以講授方式為主，教師在教學(xué)過程中注重公式的推導(dǎo)和計算能力的掌握。然而這種教學(xué)方式容易讓學(xué)生進(jìn)入“死記硬背”的誤區(qū)。隨著各類電力系統(tǒng)仿真、分析軟件的出現(xiàn)，從事電力系統(tǒng)行業(yè)工作不再需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓酵茖?dǎo)和數(shù)學(xué)計算的能力，而是在掌握電力系統(tǒng)基本理論的基礎(chǔ)上，熟練運用仿真、分析軟件的能力。因此在新形勢下，“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)方式也應(yīng)向弱化公式推導(dǎo)、強化基本概念的方向轉(zhuǎn)化。在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，增加實驗環(huán)節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用Matlab、PSASP、PSCAD等電力系統(tǒng)仿真軟件做潮流計算、短路計算、穩(wěn)定性分析等電力系統(tǒng)分析與計算。通過電力系統(tǒng)仿真軟件的教學(xué)，一方面可以強化學(xué)生對電力系統(tǒng)各個知識點的理解，另一方面可以使學(xué)生掌握電力系統(tǒng)計算與分析的技能，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。

四、 考查方式

“電力系統(tǒng)分析”是一門工程性很強的學(xué)科。而傳統(tǒng)“電力系統(tǒng)分析”課程對學(xué)生的考查方式以考試為主，考試內(nèi)容一般涉及電力系統(tǒng)計算，如基于牛頓-拉夫遜法的潮流計算、電力系統(tǒng)短路電流計算等等。對于這類考試題，學(xué)生需要花大量時間背公式，做例題，但這些內(nèi)容對學(xué)生理論知識的鞏固和提高幫助并不大。部分學(xué)生只是掌握了做題的能力，卻并不具備解決實際問題的能力。為了引導(dǎo)學(xué)生解決實際問題，“電力系統(tǒng)分析”課程的考查方式也需做相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，具體可包括以下兩個方面：一是在對學(xué)生的考查中，增加實踐環(huán)節(jié)（如實驗、參觀實習(xí)等）在總成績中所占的比重；二是適量增加電力系統(tǒng)學(xué)科相關(guān)的大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練課題，引導(dǎo)學(xué)生參與教師的科研，并通過這些活動抵一部分學(xué)分。通過考查方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)的能力，從而取得更好的教學(xué)效果。

五、 結(jié)語

通過對“電力系統(tǒng)分析”的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考查方式三方面的思考，提出加強基礎(chǔ)專業(yè)知識教學(xué)、實踐教學(xué)、改進(jìn)考查方式等建議，引導(dǎo)學(xué)生建立扎實的理論基礎(chǔ)，并掌握解決實際問題的能力，適應(yīng)新形勢下從事電力行業(yè)工作的要求。

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