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【關(guān)鍵詞】機(jī)電教學(xué)課程 供配電技術(shù) 模塊教學(xué) 實(shí)踐教學(xué)
作為機(jī)電專業(yè)的主干課程,供配電技術(shù)專業(yè)內(nèi)容繁雜,涉及諸多方面,是理論和實(shí)踐相結(jié)合的一門課,和實(shí)際的供配電系統(tǒng)有著緊密聯(lián)系。在以往的教學(xué)中,教師多是先講解理論,再安排實(shí)踐,由于理論和實(shí)踐銜接不夠緊湊,學(xué)生很難理解課程與課程、與實(shí)踐之間的邏輯關(guān)系,以至于專業(yè)教學(xué)質(zhì)量并不理想。為此,需要對(duì)其加以改進(jìn)。
一、采取模塊教學(xué),重視實(shí)踐教學(xué)
模塊教學(xué),即將教學(xué)內(nèi)容分成若干模塊,每一模塊都代表一個(gè)專題,以一種微觀課程的形式去培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。供配電技術(shù)是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè),因此,可將其分為理論和實(shí)踐兩部分。
1. 理論部分
理論部分有5個(gè)模塊:①基礎(chǔ)模塊。主要涉及一些基本內(nèi)容,如供配電系統(tǒng)的組成、職能,安全節(jié)約用電常識(shí)等,通過(guò)該模塊的學(xué)習(xí),可以進(jìn)一步掌握電力系統(tǒng)及供電系統(tǒng);②計(jì)算模塊。在選擇相應(yīng)的電力設(shè)備時(shí),應(yīng)對(duì)其負(fù)荷和無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行精確計(jì)算;③設(shè)備模塊。配電系統(tǒng)是依靠相關(guān)電力設(shè)備運(yùn)行的,電力設(shè)備是整個(gè)供配電工作的載體和執(zhí)行者。因此,該模塊的作用十分重要;④一次系統(tǒng)模塊。主要負(fù)責(zé)電能的傳輸和分配工作;⑤二次系統(tǒng)模塊。主要負(fù)責(zé)一次系統(tǒng)的安全保護(hù)工作,通過(guò)對(duì)一次系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制,保護(hù)一次系統(tǒng)能夠安全高效地運(yùn)行。
2. 實(shí)踐部分
實(shí)踐部分有2個(gè)模塊,即課程設(shè)計(jì)模塊和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)模塊。前者是根據(jù)實(shí)際的教學(xué)情況對(duì)整個(gè)供配電技術(shù)專業(yè)課程所做的設(shè)計(jì)工作,后者則是將所掌握的理論知識(shí)用于實(shí)際問(wèn)題中去,達(dá)到學(xué)以致用的目的,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。
二、采取多種教學(xué)方法,提升教學(xué)質(zhì)量
1. 理論教學(xué)
理論教學(xué)是課程的基礎(chǔ),為取得良好的教學(xué)效果,對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行分類,實(shí)行模塊教學(xué)法,并有針對(duì)性地選擇教學(xué)方法。以往的章節(jié)教學(xué)容易忽視整體結(jié)構(gòu)的聯(lián)系性,通過(guò)模塊教學(xué)法,學(xué)生能夠準(zhǔn)確掌握內(nèi)在的邏輯關(guān)系,可有效避免出現(xiàn)盲目學(xué)習(xí)的狀況,進(jìn)而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,提高學(xué)習(xí)效率。
①項(xiàng)目引導(dǎo)法:將5大理論模塊的內(nèi)容進(jìn)一步細(xì)化,分成多個(gè)項(xiàng)目,然后根據(jù)各個(gè)項(xiàng)目要求安排具體任務(wù),并引進(jìn)相關(guān)的學(xué)習(xí)情境。選擇現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例模擬的方法進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施,教學(xué)過(guò)程根據(jù)職業(yè)崗位的工作過(guò)程采取資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查及評(píng)價(jià)的模式。按照新課改要求,為充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,教師則扮演的是引導(dǎo)者的角色。在進(jìn)行每一個(gè)項(xiàng)目教學(xué)時(shí),情境都應(yīng)按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜再到創(chuàng)新的層次進(jìn)行設(shè)置,逐漸改變教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)的局勢(shì),實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。
②分組教學(xué)法:分組教學(xué)法是常被采用的一種新教學(xué)方法,既能鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考能力,又能培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)精神。因?yàn)橹R(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)能力、性格興趣等因素的不同,學(xué)生在學(xué)習(xí)上有著很明顯的層次差異,根據(jù)這種差異將全班分為若干小組,每個(gè)組內(nèi)都有成績(jī)較好和較壞的學(xué)生,在良性競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)小組互助式教學(xué)。具體課程中,先由教師引導(dǎo),制定目標(biāo)、提出問(wèn)題,然后組長(zhǎng)帶領(lǐng)小組展開(kāi)討論,聽(tīng)取每個(gè)人的意見(jiàn),討論結(jié)束后,派各小組代表發(fā)言,和其他組形成競(jìng)爭(zhēng),最后,教師對(duì)其表現(xiàn)做出評(píng)價(jià),并指出其中的重點(diǎn)。
2. 實(shí)踐教學(xué)
①課程設(shè)計(jì):課程設(shè)計(jì)是針對(duì)供配電內(nèi)容設(shè)置的專題綜合訓(xùn)練,在學(xué)生熟悉掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。將培養(yǎng)實(shí)踐能力作為重點(diǎn),為避免出現(xiàn)紙上談兵的現(xiàn)象,在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合學(xué)生的接受能力加以考慮,使用真實(shí)案例,因具有生活性和真實(shí)性,學(xué)生容易吸收。如某學(xué)院的設(shè)計(jì)課題為“供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)”,學(xué)生已熟悉掌握了相關(guān)的理論知識(shí),所以設(shè)計(jì)課題具有開(kāi)放性,為學(xué)生的創(chuàng)新提供了一個(gè)發(fā)揮平臺(tái),教師只需給出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、整體思路及重點(diǎn)注意事項(xiàng)即可。資料搜集、負(fù)荷計(jì)算、線路和設(shè)備的選擇、一次二次系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)以及最終設(shè)計(jì)都由學(xué)生自己親自操作,對(duì)其獨(dú)立思考能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)大有幫助。
②實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn):此環(huán)節(jié)的目的是掌握足夠的技術(shù),能夠用于實(shí)際供配電工作,如一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的操作、維護(hù)檢修,系統(tǒng)如何升級(jí)改造等。教學(xué)應(yīng)利用已有的資源,對(duì)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化重組,編寫(xiě)符合實(shí)際情況的教材。同時(shí)教學(xué)過(guò)程中還應(yīng)重點(diǎn)注意前期準(zhǔn)備、過(guò)程指導(dǎo)考核、實(shí)訓(xùn)報(bào)告總結(jié)以及教師點(diǎn)評(píng)等環(huán)節(jié)。
三、建立共享平臺(tái)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展,學(xué)生的學(xué)習(xí)方式得到極大的改善,獲得知識(shí)的途徑也呈現(xiàn)多樣化,因此有必要精選一些課程,建立起共享平臺(tái),實(shí)現(xiàn)課程的共享。有以下幾點(diǎn)需要注意:①共享性,共享平臺(tái)首先要具備共享性,使學(xué)生能夠在此平臺(tái)瀏覽或下載所需要的課程資源;②多樣性,課程的選擇具有針對(duì)性,針對(duì)各類型、各層次的學(xué)生,都有與其相適應(yīng)的課程資源,體現(xiàn)了其多樣性;③動(dòng)態(tài)性,為適應(yīng)當(dāng)前多變的環(huán)境,課程資源也應(yīng)時(shí)刻保持著更新?tīng)顟B(tài),及時(shí)補(bǔ)充新知識(shí);④交互性,共享平臺(tái)還應(yīng)具備交互功能,如實(shí)現(xiàn)在線答疑,有單獨(dú)的交流討論空間,可在此進(jìn)行學(xué)習(xí)交流。
蘇州和上海、南京等大城市的軌道交通公司供電專業(yè)按崗位,一般分為兩大類,城軌高電壓和城軌接觸網(wǎng),高電壓工種,需要對(duì)城軌供電系統(tǒng)內(nèi)變配電所進(jìn)行日常的運(yùn)行、檢修,對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn),以及SCADA系統(tǒng)維護(hù)檢修。接觸網(wǎng)工種要求對(duì)城軌接觸網(wǎng)及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行周期性維護(hù)、檢修、調(diào)試,并能不斷改進(jìn)接觸網(wǎng)檢修工藝。城市軌道交通供電專業(yè)應(yīng)能培養(yǎng)適應(yīng)城軌運(yùn)營(yíng)一線需要的,具有必備的基礎(chǔ)及專業(yè)知識(shí)、良好的職業(yè)道德,掌握城市軌道交通主變電所、牽引變電所和降壓變電所的運(yùn)行、檢修、試驗(yàn)、調(diào)試、施工、調(diào)度、故障處理作業(yè),SCADA系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù),掌握城市軌道交通接觸網(wǎng)的維護(hù)、檢修、調(diào)試、施工及事故搶修作業(yè),能從事接觸網(wǎng)工、變電檢修工、變電值班員、SCADA系統(tǒng)檢修等工作崗位的高素質(zhì)技能型專業(yè)人才。
二、培養(yǎng)方式與教學(xué)計(jì)劃
1.培養(yǎng)模式目前軌道交通的人才培養(yǎng)模式有三種,定向培養(yǎng)、訂單培養(yǎng)、崗前培訓(xùn)式三種。在國(guó)內(nèi),大中專院校中還沒(méi)有正式設(shè)置地鐵供用電專業(yè),地鐵供用電的專業(yè)人才大多來(lái)自電氣化鐵道供電,電氣工程等相關(guān)專業(yè),而隨著地鐵項(xiàng)目陸續(xù)開(kāi)工及投運(yùn),軌道交通人才呈現(xiàn)需求量大,專業(yè)性強(qiáng)的特點(diǎn)。蘇州軌交1號(hào)線首批一線專業(yè)人才的培養(yǎng),采用了“訂單式”培養(yǎng)模式,介于當(dāng)時(shí)蘇州本身不具備學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)與實(shí)踐條件,采用了外送至北京、上海、廣州、南京等城市的地鐵公司現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)3到6個(gè)月的實(shí)踐培訓(xùn)方式。截至目前,蘇州已有兩條運(yùn)營(yíng)軌道交通線路。在與院校原有的合作培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)及本身現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)下,具備了逐步完善和深化人才培養(yǎng)的條件,在人才培養(yǎng)的周期和專業(yè)知識(shí)技能等方面可以更具針對(duì)性和合理性。
2.培養(yǎng)課程計(jì)劃結(jié)合蘇州軌道交通運(yùn)營(yíng)公司供電中心對(duì)人才專業(yè)能力需求及校企合作的框架內(nèi)容,經(jīng)過(guò)校企雙方專業(yè)負(fù)責(zé)人的交流及協(xié)商,確定了供電專業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)容。該專業(yè)的課程體系框圖如圖1,主要分為四大模塊。
(1)基礎(chǔ)素質(zhì)模塊。該模塊體現(xiàn)了高職教育對(duì)大學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)及基本應(yīng)用能力的要求,使其掌握基本的語(yǔ)言文字、外語(yǔ)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)與技能。
(2)核心崗位能力模塊。分為專業(yè)基本技術(shù)、專業(yè)核心技術(shù)、專業(yè)方向技能三部分內(nèi)容。
1)專業(yè)基本技術(shù),要求具備機(jī)械基礎(chǔ)、工程力學(xué)、工程制圖、機(jī)械零件等機(jī)械類和電工電子、電機(jī)、電氣控制等電類專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),屬于專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)課程。
2)專業(yè)核心技術(shù),體現(xiàn)城市軌道交通供電專業(yè)特點(diǎn),通過(guò)各課程使學(xué)生掌握城市軌道交通供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、高壓電器設(shè)備原理、變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理以及相關(guān)電氣設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)。
3)專業(yè)方向技能,體現(xiàn)了城市軌道交通供電兩大專業(yè)崗位,高電壓和接觸網(wǎng)的專業(yè)技能。高電壓方向體現(xiàn)了城軌供電系統(tǒng)高壓設(shè)備及繼電保護(hù)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用,并要求熟悉城軌牽引供電系統(tǒng)專業(yè)的安全規(guī)則。利用院校高電壓、供配電、及繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)開(kāi)展的實(shí)訓(xùn)來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的基本技能,通過(guò)赴軌道交通運(yùn)營(yíng)公司供電中心進(jìn)行高電壓的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),增加對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的作感性認(rèn)識(shí),該實(shí)習(xí)一般可安排在學(xué)生定崗實(shí)習(xí)前的一個(gè)學(xué)期,而到了頂崗實(shí)習(xí)期間,再到公司參加專業(yè)崗位的培訓(xùn)和實(shí)踐來(lái)提升崗位工作能力。接觸網(wǎng)方向體現(xiàn)了接觸網(wǎng)(柔性接觸網(wǎng)、剛性接觸網(wǎng)和第三軌)的結(jié)構(gòu)組成、作用,要求掌握接觸網(wǎng)的受力力學(xué)分析和計(jì)算,掌握接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)中各種負(fù)載的分析計(jì)算方法、接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及一般技術(shù)原則,能夠讀懂接觸網(wǎng)平面布置圖、電氣分段示意圖和各種裝配圖,掌握接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)、檢修和施工的標(biāo)準(zhǔn)及工藝。通過(guò)學(xué)校接觸網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室的實(shí)訓(xùn)來(lái)掌握常用接觸網(wǎng)零件、設(shè)備與工具。通過(guò)接觸網(wǎng)支柱的登桿訓(xùn)練適應(yīng)將來(lái)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中的登高作業(yè)。通過(guò)赴軌道公司參觀、跟現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)班作業(yè)進(jìn)行接觸網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。
(3)綜合應(yīng)用模塊,要求學(xué)生在校期間完成高壓進(jìn)網(wǎng)作業(yè)許可證的培訓(xùn)及考核,該證是供電類專業(yè)進(jìn)行高壓作業(yè)的許可證,是城軌供電崗位的必備證書(shū)。同時(shí)需要完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
(4)拓展模塊,通過(guò)選修課及專業(yè)講座的形式,使得學(xué)生了解軌道交通公司的運(yùn)營(yíng)管理、公司內(nèi)涵以及軌道交通供電應(yīng)用的新技術(shù)。該課程可以通過(guò)軌道交通公司的人教部門和供電專業(yè)人員授課完成,這樣利于學(xué)生提前了解企業(yè),縮短學(xué)生入職適應(yīng)時(shí)間。
三、校企合作資源共享及實(shí)訓(xùn)基地的建立
教學(xué)資源共享。共享圖書(shū)、教材、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)資源,校企合作開(kāi)發(fā)城軌供電類教材。共建專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)。院校的專業(yè)教師可以到企業(yè)授課,蘇州軌交公司具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程師到校授課或開(kāi)專業(yè)講座。院校供電專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)和軌交公司供電專業(yè)工程師組成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的專兼職教師團(tuán)隊(duì)。共建校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地。教學(xué)儀器市場(chǎng)上還沒(méi)有專門針對(duì)城軌供電專業(yè)的實(shí)訓(xùn)儀器和設(shè)備,學(xué)??梢酝ㄟ^(guò)在傳統(tǒng)變電站綜合自動(dòng)化等實(shí)訓(xùn)設(shè)備上進(jìn)行模塊化改造,比如在供配電實(shí)訓(xùn)裝置中,增加城軌牽引供電模塊,再加以改造,使其成為地鐵中典型的牽引降壓混合變電所裝置。同時(shí)與當(dāng)?shù)剀壍澜煌ㄆ髽I(yè)共建現(xiàn)場(chǎng)性強(qiáng)的接觸網(wǎng)和高電壓實(shí)訓(xùn)基地。給學(xué)生及在職人員提供實(shí)踐與訓(xùn)練的場(chǎng)所,開(kāi)展職業(yè)資格認(rèn)定合作。學(xué)校專業(yè)教師下企業(yè)實(shí)踐。利用假期下軌道交通公司運(yùn)營(yíng)一線,了解和掌握最新的軌道交通供電技術(shù),跟蹤最新的運(yùn)營(yíng)動(dòng)態(tài)。
四、就業(yè)服務(wù)與保障
就業(yè)服務(wù)的對(duì)象是學(xué)生,而根本上是學(xué)生、學(xué)校、企業(yè)三者的關(guān)系。協(xié)調(diào)好三者關(guān)系,學(xué)生的就業(yè)服務(wù)就能做好。首先在學(xué)生在校學(xué)習(xí)過(guò)程中,創(chuàng)造與軌道交通公司互動(dòng)的條件,通過(guò)邀請(qǐng)城軌公司的工程師給已組成的“地鐵班”定期進(jìn)行企業(yè)文化和專業(yè)技術(shù)講座,通過(guò)學(xué)生實(shí)習(xí)前納入教學(xué)計(jì)劃的認(rèn)識(shí)參觀實(shí)習(xí),以及在學(xué)生下城軌公司頂崗實(shí)習(xí)期間組織專業(yè)教師的定期巡視,來(lái)完成過(guò)程性監(jiān)督和保障。完善學(xué)生預(yù)就業(yè)實(shí)習(xí)階段的意外保險(xiǎn)與醫(yī)療?,F(xiàn)有軌道交通公司對(duì)于實(shí)習(xí)的每個(gè)學(xué)生提供一定的住宿和生活補(bǔ)助,使其無(wú)后顧之憂。而對(duì)于城軌公司不予錄取的學(xué)生,學(xué)校積極組織再推薦就業(yè)等都是作為該專業(yè)所必須的就業(yè)服務(wù)保障。
五、總結(jié)
[關(guān)鍵詞] 工廠供電課課程教學(xué) 理論與實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合
一、明確課程的意義,提高對(duì)課程重要性的認(rèn)識(shí)
工廠供電課程是培養(yǎng)學(xué)生技能的一門專業(yè)課程, 結(jié)合學(xué)生自身的基礎(chǔ)薄弱,動(dòng)手能力強(qiáng)的特點(diǎn),在教學(xué)中充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì),結(jié)合理論的學(xué)習(xí),實(shí)驗(yàn)的操作和總結(jié)討論等方式以達(dá)到預(yù)期的效果。同時(shí)也為學(xué)生今后考取”電工安全上崗操作證”做好必要的準(zhǔn)備。另外,電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力,電能的輸送和分配既要簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),又要便于控制調(diào)節(jié)和測(cè)量;既要有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化,更要有利于環(huán)境保護(hù)。搞好工廠供電工作對(duì)于保證工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。本文以工廠供配電系統(tǒng)的教學(xué)為例闡述相關(guān)內(nèi)容。
二、改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式,提高教學(xué)效果
1、從問(wèn)題入手,加深理論知識(shí)的理解
工廠供電的教學(xué)內(nèi)容是使學(xué)生初步掌握中小型工廠供電系統(tǒng)和電氣照明運(yùn)行維護(hù)所必須的基本理論和知識(shí),為學(xué)生今后從事電工工作提供保障。要從日常生活中最常見(jiàn)的用電知識(shí)和熟悉的問(wèn)題入手,調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和動(dòng)機(jī)。比如可以提出諸如“教室的電和家庭的電是如何實(shí)現(xiàn)從電廠到用戶的傳輸?”、“在出現(xiàn)短路或其它故障時(shí)供電系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)保護(hù)的?”、“我們參觀的工廠的電氣照明的布置排列有什么依據(jù)?”、“電桿的高度和它們之間的距離有沒(méi)有特別的規(guī)定,如何確定?”。在講述相關(guān)內(nèi)容時(shí),學(xué)生就會(huì)帶著問(wèn)題,這樣就會(huì)使理論知識(shí)更加容易理解,達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。
2、合理安排教學(xué)內(nèi)容,注重實(shí)用性
針對(duì)中職學(xué)生的特點(diǎn),對(duì)于本課程要有重點(diǎn),突出實(shí)用性。避免純理論的講述,關(guān)鍵是操作技能的培養(yǎng)和對(duì)出現(xiàn)的故障如何處理和排除。比如對(duì)于電力系統(tǒng)電源不同的中性點(diǎn)運(yùn)行方式,在系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行有明顯的影響,而且影響系統(tǒng)二次側(cè)的繼電保護(hù)及監(jiān)測(cè)儀表的選擇與運(yùn)行,如果從復(fù)雜的電路分析出發(fā),因?yàn)樯婕暗狡渌n程的知識(shí),不但費(fèi)時(shí),學(xué)生也無(wú)法理解,因而也失去了興趣,在教學(xué)中采用要求學(xué)生著重掌握對(duì)于不同情況要采取不同的措施:中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)立即切除故障電路,而中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)允許暫時(shí)運(yùn)行2小時(shí),但必須有報(bào)警和指示信號(hào),以便于切除故障。
3、著重強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)方法和思路
學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程方面有一定難度,在講述知識(shí)的同時(shí),一定要強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)方法和清晰的思路,掌握重點(diǎn)和核心。對(duì)于每一部分的內(nèi)容,都要教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法,“授人以漁”,將學(xué)生從單調(diào)枯燥中解放出來(lái),既學(xué)習(xí)了知識(shí)又提高了技能。比如在講述計(jì)算負(fù)荷的確定這一章內(nèi)容時(shí),首先要求學(xué)生明確計(jì)算負(fù)荷的確定和哪些因素有關(guān),其次要求學(xué)生正確使用手冊(cè)并查找相關(guān)數(shù)據(jù),很好地借助工具來(lái)解決問(wèn)題,最后利用給定的公式進(jìn)行計(jì)算校核。在教學(xué)過(guò)程中,強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)方法的應(yīng)用,不能死記公式,要把公式里的每一個(gè)參數(shù)的實(shí)際含義掌握好,這樣才能有效地加以正確運(yùn)用,從而解決一些實(shí)際問(wèn)題。如此,學(xué)生就掌握了一般方法,為今后課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備,也為學(xué)習(xí)其它相關(guān)課程養(yǎng)成良好的習(xí)慣。
三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué),提升學(xué)生的技能操作
工廠供電是一門實(shí)用性較強(qiáng)的課程,強(qiáng)調(diào)電力系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性,包括變配電所變壓器、電力線路各種開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全,同時(shí)還包括電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括變配電所、電力線路的主接線方案的選擇與設(shè)計(jì)、導(dǎo)體與電器的正確和各種保護(hù)措施負(fù)荷選擇供配電系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)與檢修等,通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),使學(xué)生真正地動(dòng)手操作,加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握,并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中(使用的是模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備)要求學(xué)生嚴(yán)格按安全操作規(guī)程操作,時(shí)時(shí)刻刻加強(qiáng)安全性的認(rèn)識(shí)。理論實(shí)驗(yàn)技能于一體,在學(xué)習(xí)理論的同時(shí),用實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助,并用之于實(shí)踐中,形成良性循環(huán)。
(1)重視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí),提高實(shí)驗(yàn)效果。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)起到鞏固作用,其學(xué)習(xí)的價(jià)值是學(xué)生的自信心,是教學(xué)過(guò)程中不可缺少的環(huán)節(jié)。在做實(shí)驗(yàn)之前一次課,布置同學(xué)們兩項(xiàng)任務(wù):一是將要做的實(shí)驗(yàn)所涉及的理論內(nèi)容認(rèn)真復(fù)習(xí);二是預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)方法;三是明確實(shí)驗(yàn)要求記錄的數(shù)據(jù)和要完成的數(shù)據(jù)分析或?qū)嶒?yàn)思考題。通過(guò)事前對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容的了解,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后,學(xué)生們帶著目的,知道要做哪些,哪些需要驗(yàn)證什么內(nèi)容。這樣既節(jié)省了時(shí)間,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果很容易出來(lái), 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,如遇到疑問(wèn),老師及時(shí)引導(dǎo)幫助解決,這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果也很好。否則,學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室后,毫無(wú)頭緒,無(wú)所適從,況且實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限,又受到班級(jí)人數(shù)的限制,如果是老師現(xiàn)場(chǎng)來(lái)講解實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),在時(shí)間上也不允許,相應(yīng)地學(xué)生動(dòng)手操作的時(shí)間大大減少,思考和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)間更無(wú)法保證,更不用說(shuō)對(duì)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的情況加以討論,這樣就達(dá)不到實(shí)驗(yàn)課的目的。
(2)改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用。
以前的實(shí)驗(yàn)都是以驗(yàn)證性為主,要使實(shí)驗(yàn)的作用更好地發(fā)揮,在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中就提倡討論探索和解決問(wèn)題。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中遇到問(wèn)題的分析和討論,不但使學(xué)生思考探索,而且更加深了對(duì)理論知識(shí)的掌握。同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如,在做電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)時(shí),從理論上說(shuō),反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的繼電器動(dòng)作的時(shí)間與電路中的短路電流的大小成反比,即電路中短路電流越大,則保護(hù)繼電器的動(dòng)作時(shí)間越短在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上微機(jī)保護(hù)裝置參數(shù)設(shè)置,首先將反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)投入,其它保護(hù)退出;其次整定反時(shí)限電流值1A,反時(shí)限過(guò)電流延時(shí)時(shí)間系數(shù)設(shè)定為0.5S;再次,接通實(shí)驗(yàn)臺(tái)上直流電源,將電流互感器T12與線路保護(hù)裝置的保護(hù)CT相連,線圈分別與裝置的線圈對(duì)應(yīng)相連,按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作,并記錄相關(guān)數(shù)據(jù);最后通過(guò)公式t=計(jì)算出動(dòng)作時(shí)間,給出動(dòng)作時(shí)間與短路電流的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題有:斷路器不跳閘;保護(hù)繼電器不動(dòng)作;繪出的曲線不是反比例的關(guān)系等。通過(guò)討論分析,找到了出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因有:電流設(shè)定值不準(zhǔn)確;電流互感器、電壓互感器投入錯(cuò)誤;記錄數(shù)據(jù)有問(wèn)題,計(jì)算時(shí)測(cè)定值代入錯(cuò)誤等,從而解決了問(wèn)題,鞏固了所學(xué)知識(shí),加深了印象。
(3)靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法,建立知識(shí)間的有機(jī)聯(lián)系。
由于受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制,對(duì)于實(shí)驗(yàn)本身而言,一般采用的都是驗(yàn)證式的教學(xué)實(shí)驗(yàn),但在實(shí)際教學(xué)中,可以有目的的增加綜合性探索性的問(wèn)題,結(jié)合實(shí)驗(yàn)特點(diǎn),提出相應(yīng)的有關(guān)問(wèn)題讓學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中摸索解決。比如在做模擬系統(tǒng)短路的實(shí)驗(yàn)中,接線檢查無(wú)誤后,按下模擬短路按鈕,該線路的斷路器立即跳閘,使線路在短路發(fā)生時(shí)受到保護(hù)。此時(shí)就可以提出問(wèn)題:短路發(fā)生在同一線路的不同地點(diǎn)雖然斷路器都跳閘,但此時(shí)的短路電流大小有何不同?如果在同一線路的同一點(diǎn)發(fā)生短路,系統(tǒng)的運(yùn)行方式不同對(duì)短路電流大小的影響又是如何?原因是如何解釋?這樣通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生搞清楚很多問(wèn)題,真正做到能力的提高。再比如做變壓器倒閘母線倒閘操作和電力線路停送電的實(shí)驗(yàn)中,明確指出停送電的正確順序,按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)認(rèn)真操作,但由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是模擬設(shè)備,不可能是高壓電,就應(yīng)該在每位同學(xué)操作之前,反復(fù)強(qiáng)調(diào),實(shí)際工作中是上萬(wàn)伏以上的高壓電,一旦操作不正確會(huì)引起重大電氣事故,因此格外小心,在操作之前一定要充分考慮好。這樣在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中就把安全意識(shí)輸送到同學(xué)們的腦海中,培養(yǎng)學(xué)生操作正確,做事認(rèn)真的態(tài)度。
(4)充分利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備,拓展實(shí)驗(yàn)的功能
每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是其目的,在完成相關(guān)的驗(yàn)證、思考、討論后,我們可以利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備,補(bǔ)充相關(guān)的與實(shí)驗(yàn)有關(guān)聯(lián)的理論教學(xué)內(nèi)容。使學(xué)生在驗(yàn)證結(jié)果的同時(shí),將所學(xué)的相關(guān)知識(shí)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)。比如在認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)的主接線方案的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,除了認(rèn)識(shí)理解變配電所主接線方案的形式外,可以在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上讓學(xué)生們自己動(dòng)腦筋思考:兩路電源供電情況下,采用單母線分段制的供電系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)電源的切換,并動(dòng)手操作其實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。通過(guò)這樣的拓展,學(xué)生不僅對(duì)主接線方案有了感性認(rèn)識(shí),而且又非常清楚地實(shí)現(xiàn)了在實(shí)際中,如果一條線路檢修,如何切換電源的問(wèn)題,即提高了供電的可靠性和靈活性。
(5)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)與考核成績(jī)相結(jié)合,加強(qiáng)引導(dǎo)和督促。
將實(shí)驗(yàn)情況評(píng)分并記入學(xué)期期末成績(jī),建立激勵(lì)機(jī)制。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,不僅要求學(xué)生按操作規(guī)程實(shí)驗(yàn),得出正確結(jié)論,同時(shí)在完成實(shí)驗(yàn)后隨機(jī)提問(wèn)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的知識(shí),并打分作為平時(shí)成績(jī)的一部分,比如實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)占平時(shí)成績(jī)的30%,這對(duì)于提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的重視程度有一定幫助,督促學(xué)生學(xué)習(xí)并自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程。比如在變壓器繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)中,在正確完成實(shí)驗(yàn)后,可以提問(wèn):繼電器的定義、功能、分類、文字符號(hào)、繼電保護(hù)的要求等問(wèn)題,根據(jù)回答情況給予相應(yīng)的分?jǐn)?shù),督促學(xué)生看書(shū)學(xué)習(xí)。另一方面,充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用,在教學(xué)過(guò)程中采用重實(shí)踐策略,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使他們?cè)趯?shí)踐中掌握理論、鞏固理論,從而達(dá)到較好地掌握知識(shí)的目的。
(6)及時(shí)歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出全面的認(rèn)識(shí)。
完成實(shí)驗(yàn)后,及時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,鞏固相關(guān)的理論知識(shí),在教師的指導(dǎo)下,合理解釋實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,達(dá)到及時(shí)消化掌握的目的,真正實(shí)現(xiàn)將理論知識(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)到深化和理解的作用。
中職學(xué)校的學(xué)生注重職業(yè)技能的培養(yǎng),鞏固理論知識(shí),強(qiáng)化動(dòng)手能力,在專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力,以不斷適應(yīng)社會(huì)對(duì)中職教育的發(fā)展要求,提供高素質(zhì)高技能的人才隊(duì)伍。
參考文獻(xiàn):
[1]《工廠供配電技術(shù)》周樂(lè)挺主編,高等教育出版社2007年6月.
[2]《工廠供電》姚錫祿主編,電子工業(yè)出版社2007年7月.
關(guān)鍵詞:一體化設(shè)計(jì);配網(wǎng)結(jié)構(gòu);配電主站;RTI;仿真系統(tǒng)
作者簡(jiǎn)介:王強(qiáng)(1974-),男,江西撫州人,三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院,副教授;孫堅(jiān)(1978-),女,山西運(yùn)城人,三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院,副教授。(湖北 宜昌 443002)
基金項(xiàng)目:本文系宜昌市科技基金(項(xiàng)目編號(hào):A2012-302-15、A2012-302-14)的研究成果。
中圖分類號(hào):G482 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)02-0131-02
近年來(lái),隨著智能電網(wǎng)成為電力界的熱門話題,國(guó)內(nèi)外已有不少文獻(xiàn)對(duì)智能電網(wǎng)的基本概念及其技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了介紹。[1,2]總體上看,智能電網(wǎng)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容:智能輸電網(wǎng)和智能配電網(wǎng)(smart distribution grid,簡(jiǎn)稱SDG)。而SDG與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比,具有新技術(shù)內(nèi)容多、自動(dòng)化程度高等顯著特點(diǎn)。因此,在當(dāng)前配網(wǎng)的改造和新建工程中,配網(wǎng)自動(dòng)化已成為當(dāng)下主流模式。
“配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)”(Distribution Automation System,簡(jiǎn)稱DAS)作為電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)課程之一,在高校教學(xué)中已越來(lái)越受到相應(yīng)的重視。對(duì)這一時(shí)期“配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)”進(jìn)行全面、系統(tǒng)、前瞻性及特色鮮明的教學(xué)改革研究已顯得非常必要。而在DAS課程教學(xué)中,實(shí)踐教學(xué)對(duì)于電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生而言具有不可替代的作用。因此在配網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案中,在充分高效地利用教育資金的前提下,讓新建的配網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)和較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)與實(shí)際配網(wǎng)相吻合是制定實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案的重要原則。下面將對(duì)高校配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案進(jìn)行探析。
一、設(shè)計(jì)依據(jù)和內(nèi)容
要求整個(gè)方案所用的硬件設(shè)備及軟件技術(shù)均必須符合GB/T13730-2002《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)》、GB5465《電氣設(shè)備用圖形符號(hào)》、國(guó)家電力公司的《10千伏配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展規(guī)劃要點(diǎn)》、DL451-91《循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約》等最新版本的IEC、IEEE相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案力求能夠最大限度模擬和反映我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)中常用的10kV架空及地埋電纜線路的真實(shí)情況,為課程實(shí)驗(yàn)及課題研究提供網(wǎng)絡(luò)模型。實(shí)驗(yàn)室整個(gè)培訓(xùn)系統(tǒng)由五個(gè)主要分系統(tǒng)組成,即:配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化終端系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化通訊系統(tǒng)、配網(wǎng)一次設(shè)備系統(tǒng)及配電仿真系統(tǒng)。
二、配電主站系統(tǒng)方案探析
1.主站平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)
在總結(jié)國(guó)內(nèi)配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施多年經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,[3,4]為了配電主站系統(tǒng)更加實(shí)用化,根據(jù)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)思路,將配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)分為配電圖資維護(hù)模塊、配電SCADA兩大系統(tǒng)模塊,如圖1所示。
將配電圖資維護(hù)、配電SCADA從根本上進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),以便形成一個(gè)具有空間概念(地理環(huán)境信息)和基礎(chǔ)信息(電網(wǎng)資料及用戶資料)的分層管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。既能為電力系統(tǒng)配電運(yùn)行管理提供具有地理信息的網(wǎng)絡(luò)模型,又能實(shí)時(shí)監(jiān)控配電網(wǎng)的運(yùn)行,支撐系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)和其他功能的實(shí)現(xiàn)。
2.配電主站物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室主站物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在充分考慮主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)主干網(wǎng)系統(tǒng)信息的前提下,承擔(dān)著系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、功能實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)交換等重要功能,對(duì)數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、交換速度有著非常高的要求,為此,采用了支持多操作系統(tǒng)平臺(tái)的運(yùn)行開(kāi)放機(jī)制,以及Client/Server(客戶機(jī)/服務(wù)器)分布式體系結(jié)構(gòu)。硬件平臺(tái)建立在工作站和服務(wù)器等設(shè)備環(huán)境上,在建設(shè)資金充裕的情況下,配電網(wǎng)主站可按標(biāo)準(zhǔn)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如圖2所示。另外,在滿足實(shí)際數(shù)據(jù)處理功能要求的情況下,亦可采用把四臺(tái)服務(wù)器整合為一臺(tái)、打印機(jī)不設(shè)置或低標(biāo)設(shè)置等某些經(jīng)濟(jì)手段。
三、實(shí)驗(yàn)室配網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建方案探析
實(shí)際運(yùn)行中的配電網(wǎng)絡(luò)不僅有架空線,同樣也存在大量的電纜,且具有條數(shù)眾多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣等特點(diǎn)。但總體上來(lái)說(shuō),在配電網(wǎng)絡(luò)體系中,網(wǎng)絡(luò)接線以雙母、輻射狀網(wǎng)、樹(shù)狀網(wǎng)及環(huán)網(wǎng)為主要形式存在。對(duì)于一個(gè)具體的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)而言,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以是多種網(wǎng)絡(luò)形式的組合,并且線路稠密。其網(wǎng)絡(luò)形式主要由用戶性質(zhì)、數(shù)量及供電可靠性的要求決定。欲在一個(gè)空間有限的實(shí)驗(yàn)室中同時(shí)全方位的體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)模型幾乎是不可能的,也沒(méi)必要。因此,在配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中,擬建設(shè)10條配電線路及其配套通信設(shè)施,實(shí)現(xiàn)手拉手環(huán)網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)室配網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建方案如圖3所示。從擬建方案易知,通過(guò)改變開(kāi)關(guān)的狀態(tài),可靈活多變的組合出各種電纜線路、架空線路、網(wǎng)絡(luò)接線的接線方式,基本上可涵蓋現(xiàn)階段我國(guó)常見(jiàn)的聯(lián)絡(luò)方式。
四、配網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室仿真系統(tǒng)建設(shè)方案探析
利用仿真及多媒體進(jìn)行實(shí)踐教學(xué),不僅可把課本上大量枯燥的文字?jǐn)⑹鲛D(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)直觀的圖形、數(shù)據(jù)說(shuō)明,[5,6]而且可為學(xué)生在配電實(shí)踐教學(xué)方面提供一個(gè)安全、真實(shí)、再現(xiàn)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。使學(xué)生了解配電設(shè)備、運(yùn)行、檢修操作規(guī)程,從而達(dá)到提升教學(xué)效果的目的。
1.仿真系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
實(shí)驗(yàn)室仿真系統(tǒng)在充分利用主站物理器件的基礎(chǔ)上,其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件及其軟件配置都需遵循開(kāi)放性的原則,以達(dá)到可維護(hù)性、可擴(kuò)充性的目的。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示,教員機(jī)、服務(wù)器分別由圖2的兩個(gè)工作站、服務(wù)器兼任。教員機(jī)既可完成所有學(xué)員的操作,也可完成教案編制、系統(tǒng)維護(hù)管理、故障設(shè)置和學(xué)員監(jiān)管等功能。各學(xué)員臺(tái)既可獨(dú)立運(yùn)行,亦可分組協(xié)調(diào)運(yùn)行。主要用于配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)控制、變電站自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、模擬倒閘操作、監(jiān)盤及事故處理等的仿真。
2.仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想
在配電自動(dòng)化主站平臺(tái)一體化軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,利用其數(shù)據(jù),結(jié)合分布式仿真軟件支撐平臺(tái)RTI(Run Time Infrastructure)[7,8]、教員系統(tǒng)軟件、仿真應(yīng)用軟件和多媒體培訓(xùn)系統(tǒng)軟件組成一套交互式、分布式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。其中,仿真應(yīng)用軟件整體結(jié)構(gòu)如圖5所示。分別由變電站仿真軟件、電網(wǎng)仿真軟件、變電站監(jiān)控仿真軟件及設(shè)備巡視仿真軟件構(gòu)成。各個(gè)仿真應(yīng)用軟件僅與其所對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)中RTI駐留軟件進(jìn)行接口,但相對(duì)整個(gè)仿真系統(tǒng)而言,整個(gè)仿真系統(tǒng)內(nèi)的相互交互任務(wù)全部由RTI來(lái)完成。
由于仿真系統(tǒng)引入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的全工況仿真及主站平臺(tái)一體化軟件設(shè)計(jì)的思想,若再輔以先進(jìn)的電力系統(tǒng)仿真技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)和虛擬建模技術(shù),則可實(shí)現(xiàn)變電站仿真和電網(wǎng)仿真一體化。仿真系統(tǒng)具有平臺(tái)化、通用性很強(qiáng)的特點(diǎn),同時(shí)具備了強(qiáng)大的組態(tài)功能,適用于任意結(jié)構(gòu)的變電站和配電網(wǎng)絡(luò)的培訓(xùn),有利于培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)操作能力、專業(yè)知識(shí)和技能。
五、結(jié)束語(yǔ)
“配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案”硬件配置規(guī)模宏大,仿真培訓(xùn)功能齊全,物理實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)相互補(bǔ)充,可滿足電氣工程類專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué),有助于學(xué)生對(duì)供配電自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)中相關(guān)理論知識(shí)的理解及實(shí)際工程體系的認(rèn)識(shí)。掌握配電運(yùn)行、檢修和調(diào)試的專業(yè)技能,可大大增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,為走上工作崗位打下較好的基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞:電氣工程;實(shí)訓(xùn)基地;實(shí)踐教學(xué);卓越工程師
作者簡(jiǎn)介:李梅(1978,11-),女,安徽省,淮南市(回族),碩士,副教授,主要從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制研究
安徽理工大學(xué)的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)于2010年獲批省級(jí)特色專業(yè),并于2013年入選國(guó)家教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃。為了能更好的培養(yǎng)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的卓越工程師,更應(yīng)該重視和提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力,而是否能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵內(nèi)容就在于該專業(yè)是否能夠設(shè)置并實(shí)現(xiàn)完善的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。常規(guī)的實(shí)踐教學(xué)以課程實(shí)驗(yàn)和校內(nèi)外的各類實(shí)習(xí)為主,然而單純的實(shí)習(xí)出現(xiàn)的問(wèn)題越來(lái)越多,其效果已經(jīng)不能滿足用人單位的要求了,當(dāng)然對(duì)于國(guó)家定義的卓越工程師要求就更無(wú)法滿足了。
1實(shí)習(xí)目前存在的問(wèn)題
各個(gè)學(xué)校、各個(gè)專業(yè)一般都會(huì)開(kāi)設(shè)各類實(shí)習(xí)環(huán)節(jié),以補(bǔ)充專業(yè)課程的理論教學(xué),擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,提高學(xué)生的動(dòng)手能力和分析能力。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),實(shí)習(xí)也確實(shí)起到了上述作用,但是隨著高等學(xué)校的擴(kuò)招,學(xué)生人數(shù)急劇增加,就出現(xiàn)了很多的問(wèn)題:
1.1實(shí)習(xí)時(shí)間和課程設(shè)置出現(xiàn)不匹配。有些實(shí)習(xí)安排的時(shí)候,學(xué)生還沒(méi)有學(xué)習(xí)到相關(guān)知識(shí),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一無(wú)所知,結(jié)果到了實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)也只能走馬觀花,敷衍了事。
1.2學(xué)生單位實(shí)習(xí)時(shí)間太短。由于學(xué)生人數(shù)多,所以同一個(gè)地方只能分組輪流去。雖然實(shí)的時(shí)間看上去很長(zhǎng),但是對(duì)一個(gè)具體的學(xué)生來(lái)說(shuō)時(shí)間就很短了。如去某個(gè)發(fā)電廠或變電所安排了三天,但一個(gè)具體的學(xué)生只有一天時(shí)間,所以就等于將三天的內(nèi)容壓縮到一天來(lái)完成,非常匆忙。
1.3實(shí)習(xí)單位不好聯(lián)系。以往實(shí)習(xí)由于人數(shù)少,學(xué)生甚至可以住在實(shí)習(xí)單位跟著值班人員輪班。但是現(xiàn)在學(xué)生人數(shù)太多,實(shí)習(xí)單位無(wú)法接待這么多人。另外電氣工程類專業(yè)的特殊性決定了其實(shí)習(xí)單位都是非常強(qiáng)調(diào)安全的單位,如煤礦、發(fā)電廠、變電所等都是安全規(guī)范要求非常嚴(yán)格的單位,同時(shí)接待這么多學(xué)生,實(shí)習(xí)單位就要考慮安全的問(wèn)題,負(fù)擔(dān)非常大,因此就失去了積極性。
2實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室的提出
為了解決上述問(wèn)題,很多學(xué)校先后建立了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心、校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地等。安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院按照培養(yǎng)國(guó)家卓越工程師計(jì)劃的目標(biāo)也建立了電氣工程實(shí)訓(xùn)中心,全面推行以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力為目標(biāo)的,對(duì)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性的研究。實(shí)訓(xùn)中心針對(duì)體系中的各個(gè)階梯,合理科學(xué)地安排實(shí)訓(xùn)。可讓學(xué)生在限定的實(shí)驗(yàn)主題情況下,提前自行設(shè)計(jì)、創(chuàng)新一些工藝流程,與老師討論、確定后,在課堂中實(shí)施,并將實(shí)施效果相互比較,總結(jié)優(yōu)缺點(diǎn),加深對(duì)課程的理解與掌握??蛇m當(dāng)?shù)卣喜糠终n程的實(shí)驗(yàn)教學(xué),使之有機(jī)地結(jié)合起來(lái),強(qiáng)化了對(duì)專業(yè)的領(lǐng)悟??稍诶蠋煹默F(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)下,學(xué)生通過(guò)對(duì)設(shè)備的實(shí)際操控,來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí),鍛煉其工程能力??煞e極引導(dǎo)學(xué)生參與到中心帶教老師的課題中,特別是與企業(yè)合作的橫向課題研究中。培養(yǎng)學(xué)生的行業(yè)創(chuàng)新能力、拓展其創(chuàng)新素質(zhì)。
3新開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室介紹
專業(yè)課題組積極發(fā)展學(xué)院已有的實(shí)驗(yàn)室,拓新了部分實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室,如嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室、DSP實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室、電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室等。但是這些還不能滿足學(xué)生的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)要求,課題組又新開(kāi)發(fā)了一部分新的實(shí)訓(xùn)室,重點(diǎn)開(kāi)發(fā)了強(qiáng)電方向的內(nèi)容。這些實(shí)訓(xùn)室的開(kāi)發(fā),解決了學(xué)生在實(shí)習(xí)單位無(wú)法對(duì)電氣設(shè)備和供配電系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行、檢修、保護(hù)的難點(diǎn),能取得更好的實(shí)訓(xùn)效果,將學(xué)生的培養(yǎng)成為為學(xué)生+企業(yè)工程師。
3.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)室。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)原有繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)室,但因購(gòu)買時(shí)間較早,所以設(shè)備以繼電器為主,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)代電力企業(yè)。因此,學(xué)院組織相關(guān)老師和學(xué)生以和企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的方式建立了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)室。部分常規(guī)繼電器仍然保留,可成組配合完成常規(guī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)。開(kāi)發(fā)了繼電保護(hù)試驗(yàn)測(cè)試儀和微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)控裝置,可實(shí)現(xiàn)10kV-35kV饋線微機(jī)保護(hù)、110kV線路微機(jī)保護(hù)、變壓器微機(jī)差動(dòng)和后備保護(hù)、電容器微機(jī)保護(hù)、電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)。實(shí)訓(xùn)室結(jié)合最新的繼電保護(hù)、輸配電技術(shù),采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的試驗(yàn)方法。以電力系統(tǒng)常用的數(shù)字式繼電保護(hù)試驗(yàn)測(cè)試儀產(chǎn)生信號(hào),靈活方便,可聯(lián)網(wǎng)組態(tài)現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的變電站、配電網(wǎng)絡(luò),不但可以使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)有一個(gè)整體的了解和形象化的概念,而且可以有針對(duì)性的對(duì)學(xué)生模擬真實(shí)電力系統(tǒng)的培訓(xùn)和考核。實(shí)訓(xùn)室開(kāi)發(fā)了:a.繼電保護(hù)特性測(cè)試系統(tǒng)軟件,用于控制微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)測(cè)試儀發(fā)出信號(hào),測(cè)試各種繼電器的動(dòng)作特性。b.電力網(wǎng)信號(hào)源綜合控制系統(tǒng)軟件可靈活組態(tài)各種結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)可視化電力系統(tǒng)潮流分析、短路計(jì)算。既可單獨(dú)作為潮流分析、短路分析軟件使用,還可通過(guò)接口程序,將網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)電壓、各線路電流信號(hào)下載到微機(jī)型繼電保護(hù)試驗(yàn)測(cè)試儀中,實(shí)時(shí)輸出電網(wǎng)的潮流或故障信號(hào)。實(shí)踐中,學(xué)生普遍反映該實(shí)訓(xùn)內(nèi)容可以反映最新的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的特點(diǎn),也解決了學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)不能動(dòng)手調(diào)試和修改保護(hù)的問(wèn)題。另外,該微機(jī)保護(hù)測(cè)試儀軟件,源代碼帶注釋,通信協(xié)議開(kāi)放,課題組可在此開(kāi)放的平臺(tái)繼續(xù)改進(jìn)程序或根據(jù)實(shí)際實(shí)訓(xùn)內(nèi)容編寫(xiě)新的保護(hù)程序。
3.2110kV變電站監(jiān)控實(shí)訓(xùn)室。專業(yè)課題組和企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一套110kV變電站監(jiān)控實(shí)訓(xùn)室,可以仿真一個(gè)小型電網(wǎng)的調(diào)度,其虛擬電網(wǎng)包括3個(gè)110kV變電站,10個(gè)35kV變電站及若干外網(wǎng)電源點(diǎn)及一些小火電,小水電。仿真系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)拓?fù)浞治觯瑢?shí)時(shí)動(dòng)態(tài)故障潮流計(jì)算,實(shí)時(shí)采樣電流、電壓。計(jì)算故障量并與保護(hù)定值比較啟動(dòng),其保護(hù)原理和功能與現(xiàn)場(chǎng)裝置一致。物理量定值、時(shí)間定值、控制字可以實(shí)時(shí)修改。建立三維虛擬變電站場(chǎng)景,仿真現(xiàn)場(chǎng)操作、設(shè)備巡視、安全措施等。仿真軟件具有所有參與實(shí)訓(xùn)的學(xué)生機(jī)器一鍵開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)的功能,教案等文件統(tǒng)一更新等功能。按照調(diào)度下達(dá)的操作任務(wù),填寫(xiě)操作票,完成各種操作。學(xué)生可以分析各種運(yùn)行方式,制定出合理安全的系統(tǒng)運(yùn)行方式,研究電網(wǎng)的特殊運(yùn)行方式。
4結(jié)論
本文從培養(yǎng)卓越工程師目的出發(fā),介紹了該專業(yè)本科教育目前專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)存在的問(wèn)題,進(jìn)而提出實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)室的建立。重點(diǎn)介紹了課題組針對(duì)實(shí)訓(xùn)的問(wèn)題和學(xué)生畢業(yè)的去向從而改建和新建的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室。并從學(xué)生實(shí)踐的角度闡明了實(shí)訓(xùn)室建立的必要性。
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