三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院 徐林菊

針對(duì)電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程現(xiàn)狀及問(wèn)題，本文從電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容，現(xiàn)代軟件掌握應(yīng)用以及課程教學(xué)實(shí)施等方面進(jìn)行了探討，確保學(xué)生掌握相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)，滿足培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

1 引言

電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通常安排在第7學(xué)期，滿足學(xué)生專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用，使用現(xiàn)代工具分析、設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)、解決復(fù)雜的工程問(wèn)題等培養(yǎng)目標(biāo)的要求，培養(yǎng)學(xué)生熟悉電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)范、電力行業(yè)的法律法規(guī)以及團(tuán)隊(duì)合作的精神。

2 課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及問(wèn)題

電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)涵蓋專業(yè)知識(shí)廣，綜合性強(qiáng)。一個(gè)課題的內(nèi)容需要多個(gè)同學(xué)組成團(tuán)隊(duì)共同完成，部分學(xué)生不能完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。主要原因包括：課程設(shè)計(jì)任務(wù)量大；利用軟件能力低，不能有效使用軟件進(jìn)行計(jì)算，不積極參與課堂設(shè)計(jì)導(dǎo)致上課玩手機(jī)、計(jì)算錯(cuò)誤、進(jìn)度慢、抄襲設(shè)計(jì)稿不合格的現(xiàn)象。本文針對(duì)課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及問(wèn)題，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)目標(biāo)的要求，從電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容、應(yīng)用工具、學(xué)生參與度，“雨課堂”等方面進(jìn)行了探討。

3 電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)教學(xué)

3.1 適中的設(shè)計(jì)內(nèi)容任務(wù)量

為了確保學(xué)生在限定的時(shí)間完成高質(zhì)量的課程設(shè)計(jì)，教師所確定的課題設(shè)計(jì)的任務(wù)量應(yīng)適中，對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和工作量作適當(dāng)?shù)墓烙?jì)，既要防止出現(xiàn)要求過(guò)高，而設(shè)計(jì)條件不足的現(xiàn)象，也要防止設(shè)計(jì)工作過(guò)于簡(jiǎn)單，形成陪襯，得不出有用的結(jié)果的現(xiàn)象，保證設(shè)計(jì)任務(wù)飽滿，內(nèi)容充實(shí)。

經(jīng)典的電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)案例：某區(qū)域的電力系統(tǒng)規(guī)劃，主要涉及的核心專業(yè)課程包括電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等課程。隨著電力系統(tǒng)特高壓、柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)除了經(jīng)典的規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容，相應(yīng)的特高壓、柔性直流輸電的設(shè)計(jì)也相應(yīng)包含在內(nèi)。教師進(jìn)行課題任務(wù)的講解，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真閱讀，明確課程設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容。

具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：

(1)電網(wǎng)規(guī)劃：運(yùn)用所學(xué)的電力系統(tǒng)分析基本原理，進(jìn)行功率平衡分析、選擇系統(tǒng)電壓等級(jí)；根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行要求進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最終電網(wǎng)接線方案、選擇系統(tǒng)各發(fā)電廠變電站主變的型號(hào)；對(duì)最終電網(wǎng)接線方案進(jìn)行電力系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的潮流、調(diào)壓、短路計(jì)算；繪制電網(wǎng)接線圖。

(2)多端柔性直流輸電設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、確定控制策略，在PSCAD/EMTDC下搭建基于MMC并聯(lián)三段柔性直流輸電電力系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)以下典型情況進(jìn)行仿真分析：主換流站未達(dá)到運(yùn)行極限、主換流站達(dá)到運(yùn)行極限，通過(guò)圖形進(jìn)行仿真分析。

(3)特高壓直流輸電設(shè)備:換流閥、換流變壓器、平波電抗器、交流濾波器、直流濾波器、直流避雷器、交流避雷器、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、控制保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)通信設(shè)備等。

(4)發(fā)電廠變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)：主接線選擇、廠用電設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選型與校驗(yàn)，繪制符合標(biāo)準(zhǔn)的電氣主接線圖（A3圖紙）。

(5)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：確定電力網(wǎng)、發(fā)電廠或變電所內(nèi)一個(gè)或多個(gè)高壓電器的保護(hù)配置方案，設(shè)計(jì)軟件流程圖，明確體現(xiàn)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程；進(jìn)行繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)；根據(jù)短路電流和負(fù)荷電流，查電氣設(shè)備手冊(cè)，選定保護(hù)所用元器件的型號(hào)；繪制保護(hù)的展開(kāi)圖；選擇合適的保護(hù)裝置。

3.2 熟練掌握電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)軟件工具

3.2.1 電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)軟件工具

電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)所應(yīng)用的現(xiàn)代仿真、計(jì)算、分析的軟件有：電力系統(tǒng)分析綜合程序(power system analysis software package)PSASP、電力系統(tǒng)仿真軟件PowerWorld(PWS)、（matrix&laboratory）MATLAB、(Power Systems Computer Aided Design)PSCAD、電力電氣分析電能管理的綜合分析軟件系統(tǒng)（Electrical Power System Analysis & Operation Software）ETAP，具體應(yīng)用如表1所示。

表1 不同軟件的應(yīng)用

學(xué)生應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)選擇現(xiàn)代軟件工具進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2.2 現(xiàn)代工具的課題應(yīng)用

為了使學(xué)生熟練掌握現(xiàn)代軟件工具的應(yīng)用，教師準(zhǔn)備兩個(gè)案例方案：第一個(gè)實(shí)驗(yàn)案例，學(xué)生只需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)案例的步驟，按照順序完整做一遍，并得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。這個(gè)過(guò)程，使學(xué)生熟悉了相應(yīng)軟件工具的具體應(yīng)用。第二個(gè)案例是需要學(xué)生按照第一個(gè)案例的步驟自己獨(dú)立完成，進(jìn)一步鞏固軟件的學(xué)習(xí)使用。這一部分作為成績(jī)記錄在設(shè)計(jì)中，以督促學(xué)生練習(xí)掌握軟件。

3.3 學(xué)生積極參與課堂的措施

3.3.1 明確設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)要求包括設(shè)計(jì)進(jìn)度、考核標(biāo)準(zhǔn)、獨(dú)立設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯等。每個(gè)學(xué)生需要按進(jìn)度完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)。使學(xué)生明確考核標(biāo)準(zhǔn)，考核標(biāo)準(zhǔn)不同的等級(jí)。每次進(jìn)度完成之后進(jìn)行評(píng)分考核給出相應(yīng)的成績(jī)。電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要學(xué)生共同完成，不同的團(tuán)隊(duì)具有不同的設(shè)計(jì)方案；一個(gè)團(tuán)隊(duì)的組成成員具有自己相應(yīng)獨(dú)立設(shè)計(jì)內(nèi)容。這樣可以使學(xué)生積極完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，獨(dú)立思考，相互交流，避免抄襲。設(shè)計(jì)報(bào)告手寫，要求層次分明，語(yǔ)句通順，設(shè)計(jì)合理、計(jì)算正確，有一定的見(jiàn)解。答辯能回答與設(shè)計(jì)有關(guān)的問(wèn)題。

3.3.2 應(yīng)用“雨課堂”的教學(xué)方式

應(yīng)用雨課堂的教學(xué)方式提高學(xué)生的參與度，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)部分，每次進(jìn)度之前都有教師做相應(yīng)引導(dǎo)的課堂講授課程。為了讓更多的學(xué)生有效地參與課堂，教師課前做好充足的準(zhǔn)備工作，應(yīng)用“雨課堂”的教學(xué)方式，設(shè)計(jì)問(wèn)題激發(fā)學(xué)生的興趣，使每個(gè)學(xué)生參與課堂的討論與教學(xué)互動(dòng)中。其次，教師講授知識(shí)之后，由學(xué)生在電腦應(yīng)用相應(yīng)的軟件系統(tǒng)做出相應(yīng)的內(nèi)容，直接提交。教師根據(jù)學(xué)生提交的內(nèi)容給學(xué)生相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，并對(duì)內(nèi)容進(jìn)行講解。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及問(wèn)題性，對(duì)電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)行了探討，達(dá)到學(xué)生應(yīng)用相應(yīng)的軟件工具和專業(yè)知識(shí)綜合解決實(shí)際工程的目的。