2018电力系统自动化教学创新思考

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　　一、电力系统自动化教学中存在的问题
　　1.课程理论性与实践性并存
　　不同于电力系统分析等纯理论课程的学习，电力系统自动化课程以自动化技术在电力系统中的应用为学习内容，是控制系统理论在电力系统中的具体运用，因此是电气工程学科一门少有的基础理论与实际应用紧密结合的课程。学生们比较习惯理论课程的学习方式，较难理解其中的实际应用环节，对具体的电力系统设备很难有直观印象，对实际物理模型主要靠凭空想象，因此课程教学中，学生感觉内容空洞，理解困难，而教师在课堂教学中也无法以实物展示或者带领学生进行实地考察，对教学过程中涉及到的具体电力系统设备也难以解释清楚。从课堂教学的实际效果看，在教学过程中，一些系统实物照片就能引起学生很强的好奇心和求知欲，他们很想从课程中获得更多针对电力系统自动化设备的内容，但受制于实际情况，很难获得满意效果。
　　2.课程涉及知识面广，综合知识的运用能力要求高
　　该课程学习的前提是在对电气工程学科各主要主干课程良好掌握，开设在本科生第七学期，课程学习的特点是对本科阶段所学各课程知识的综合运用，如电力系统频率和有功功率控制环节，就涉及到自动控制原理在电力系统控制中的应用，还要涉及到PID调节器等模拟和数字电子技术的电路实现，电机学中同步发电机组转子运动方程，电力电子技术中的整流、功率放大电路等。由于课程时间所限，教师不可能对基础知识再花大量时间进行复习，对有些基础不够扎实的学生来说，这会导致知识点综合能力偏弱，听课过程中理解困难。
　　3.课程教学内容上与多门课程存在一定的重合度，影响学生听课兴趣
　　课程内容安排上与其它多门课程存在重合的现象，如同步发电机励磁自动控制系统的章节内容主要介绍各种励磁系统实现方案，与电机学上相关章节内容重合度较大，而对可控硅励磁调节器的工作原理介绍中，对可控硅整流电路的原理阐述较多，该部分内容在电力电子学课程中已详细介绍过，而对潮流计算方面的内容又与电力系统分析课程内容相重合，这样使学生认为该部分内容在以前的课程中已经讲过了，不认真听讲，影响教学效果。
　　二、电力系统综合自动化实验平台功能
　　2011年在南京航空航天大学投入运行的WDJS-8000电力系统综合自动化实验平台包含三个发电系统实验台、一个变电系统实验台、一个输电线路实验台、一个厂用电实验台、一个厂用快切实验台、一个综合监控实验台，共八个实验台，整体系统结构如图1所示。该实验平台适用于电气工程专业电力系统自动装置原理、电力系统分析、电力系统故障分析、电力系统自动化、变电站综合自动化技术、配电网自动化技术、电力系统调度自动化、电力系统远动技术、电力工程、工厂供电、电力系统微机保护等电力系统方向课程的实验、生产实习及课题研究。能够实现的主要功能有：同步发电机及其自动装置系列实验、微机保护系列实验、电力系统分析系列实验、电力监控自动化系统实验等。其中，与电力系统自动化课程相关的实验内容有：同步发电机准同期并列实验、同步发电机微机励磁实验、低频减负荷保护实验等。
　　1.同步发电机准同期并列实验
　　该实验能够让学生熟悉同步发电机准同期并列过程，加深理解同步发电机准同期并列原理，同时掌握同期并列的条件以及微机准同期装置和组合式整步表的使用方法。实验装置采用直流电动机调速控制器调节转速，用微机励磁自动装置调节励磁，采用微机自动准同期的全自动并网、半自动并网和手动准同期方式并网三种方式。
　　2.同步发电机微机励磁实验
　　该实验有助于加深学生理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务，了解微机励磁调节器的基本控制方式，了解电力系统稳定器的作用并观察强励作用及其对稳定的影响，同时掌握微机励磁调节器的基本使用方法。
　　3.低频减负荷保护实验
　　该实验有助于学生了解低频减载保护的原理，熟悉低频减载保护的逻辑组态方法，了解自动低频减载装置的工作过程和目的，加深对电力系统动态过程的认识和理解。
　　三、课程教学改革方向
　　1.课程理论与实践一体化教学
　　以往受条件所限，课程教学中不能提供直观的实验环节。但现在教师依托本校新建的电力系统综合自动化实验平台，可以将电力系统自动化课程中理论部分内容与实践环节有效地结合起来，在课程教学过程中可以穿插实验验证环节，力求在理论学习之后趁热打铁，让学生进一步接触到实物，从而加深对理论环节的理解，通过对知识点的实验再认识，摆脱以往只见理论，没有实物环节的缺陷。实验中教师主要介绍课程相关内容和实验要求，用该实验平台来验证教学内容即可，切勿贪多求全而无重点，这样可使学生学得轻松有趣，进一步加深他们对知识点地理解。理论环节和试验验证是相辅相成的，这样能够进一步调动学生对理论学习的兴趣。该综合实验平台还可承担本科生创新实验的功能，该实验系统功能完善，保护完整，具有综合利用率高、可靠性高的优点，有利于提高学生的创新思维和实践能力。并借此可以开设专门的电力系统课程群综合实验课程，从而更有效的利用该实验平台为课程建设服务。
　　2.课程内容突出重点
　　教师应从课程重点内容出发，做好对以往知识点的联系与回顾，从建立物理概念出发，引导学生独立思考能力，引起学生对学过知识点的回忆，从而水到渠成的介绍以往知识点在电力系统中的应用。对于学生已经遗忘的内容，可以在课程中安排少量时间进行集中复习，同时鼓励学生课后对相关课程内容进行复习，在课堂中进行提问，从而节约时间。另外，对于有些较难较偏的内容，不要求学生全面掌握，而从基本原理出发，重点掌握原理、概念和方法。
　　3.教学内容整合
　　由于课程时间所限，而课程实践环节也要占用时间，所以教师要对教学内容中一些不重要的、过时陈旧、偏杂偏难的内容进行适当删减。针对教学内容与多门课程存在一定的重合的状况，可以开展电力系统课程组教学研讨，对部分重合内容进行整合和调整，如电力系统静态安全分析的直流潮流法计算部分可以调整到电力系统分析课程中去，而重点保留直流潮流法的概念和等效原理，从而让这两门课程紧密联系而又各有重点。除开展教学研讨之外，电力系统课程组的教学老师可以相互之间组织听课活动，这样对各门相关课程的教学内容有所了解，才能知道哪些内容可以简化，哪些内容应该重点突出。
　　四、小结
　　现代研究型大学不仅要求培养的学生具有扎实基础理论，同时还要具有综合实践能力和创新思想。许继WDJS-8000电力系统综合自动化实验平台自2011年在南京航空航天大学投入运行以来，在电力系统课程群建设中发挥出了重要作用，通过增加实践环节以及对教学内容的有效整合，一方面有力地调动了学生理论知识学习的积极性，另外也培养了学生的实践能力，增强对知识点的理解，在电力系统自动化课程教学中会产生了有益的效果和积极影响。