案例教學(xué)電力工程論文

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一、電力工程基礎(chǔ)課程特點

電力行業(yè)貫穿著發(fā)電、輸電、配電、用電四個環(huán)節(jié)，涉及到發(fā)電廠、輸配電網(wǎng)和用戶。為了保證電力系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟運行，需要詳細分析電網(wǎng)運行特點、選擇合理的接線形式、選擇滿足要求的電氣設(shè)備、設(shè)置各種保護措施等等。“電力工程基礎(chǔ)”作為電力電子方向、自動化方向、電機電器方向以及建筑電氣方向?qū)W生的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及的內(nèi)容包含了上述各方面知識。課程教材選用中國電力出版社出版的《電力工程基礎(chǔ)》作為該門課程的教材，該教材為電力行業(yè)的精品教材，同時配以《電力工程基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》一書。

1.課程知識涵蓋面較廣該課程包含了對各類型電廠的全面介紹、各類電氣主接線特點與應(yīng)用、輸配電網(wǎng)元件的穩(wěn)態(tài)建模以及潮流與短路計算分析、電氣設(shè)備的選擇、負荷特性分析和保護的設(shè)置等。該門課程的內(nèi)容基本涉及到了電力的各個環(huán)節(jié)，涵蓋了“發(fā)電廠電氣部分”、“發(fā)電廠動力設(shè)備”、“電力系統(tǒng)分析”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等課程的基礎(chǔ)先修內(nèi)容。因為是基礎(chǔ)課，與專業(yè)課相比，對內(nèi)容的教學(xué)深度需要適度的把握。

2.課程理論性強、內(nèi)容較抽象該門課程中的內(nèi)容如輸配電網(wǎng)的運行分析、設(shè)備的選擇和校驗、保護的設(shè)置和整定都需要進行大量的計算分析，理論性較強，且一環(huán)扣一環(huán)，相互嵌套，互為作用，如果前修知識點沒有理解和掌握，后續(xù)知識的學(xué)習(xí)會更加困難。電力系統(tǒng)的運行特點是無法憑借眼睛直觀觀察，無論是潮流、電壓、損耗、電流等必須通過儀表測量、采集、傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫方能進行分析與統(tǒng)計。設(shè)備選擇如斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器等設(shè)備以及電氣主接線的選擇等都比較抽象。

3.電力行業(yè)快速發(fā)展，相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新電力行業(yè)快速發(fā)展，技術(shù)不斷推陳出新，如保護裝置、防雷裝置、調(diào)速裝置、接線方式等的不斷發(fā)展使得課程有些內(nèi)容需要不斷調(diào)整。電網(wǎng)的發(fā)展如分布式電源的引入、特高壓的引入、靈活交流輸電系統(tǒng)的引入、電力市場的不斷發(fā)展等使得電力系統(tǒng)的運行特點與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)有所差別，為了能讓學(xué)生跟得上電力技術(shù)的發(fā)展，課程的相關(guān)內(nèi)容也需不斷更新。

二、工程案例教學(xué)的引入

電氣工程與自動化學(xué)院畢業(yè)的學(xué)生大多從事生產(chǎn)一線的工作，需要具有分析問題和解決問題的能力，需要具有良好的專業(yè)素質(zhì)和實踐能力，能從錯綜復(fù)雜的現(xiàn)象中抓住本質(zhì)，及時、準(zhǔn)確地解決工程中遇到的問題。這些技能離不開對電力系統(tǒng)原理和系統(tǒng)性知識的掌握。但單純地根據(jù)課件或教材講原理，學(xué)生難免會覺得乏味、枯燥，而且看不到應(yīng)用的前景，主動性和積極性都無法提高。因此，在課堂中適當(dāng)引入工程案例教學(xué)，從案例中讓學(xué)生明白理論同時學(xué)會把理論和實際進行結(jié)合，老師也從簡單的知識傳授者與灌輸者變成學(xué)生的引導(dǎo)者和促進者。“電力工程基礎(chǔ)”課程主要知識點引入主要的案例分析如下：

1.水電廠和火電廠的運行如果只是簡單根據(jù)流程介紹水電廠從水庫到尾水管的工作過程或火電廠概括地闡述風(fēng)、煤、水、蒸汽、煙、塵等系統(tǒng)，則既抽象又顯枯燥。如通過案例教學(xué)方式，引入實拍的水電或火電教學(xué)片，讓學(xué)生觀看一遍，然后針對課件中的相關(guān)知識結(jié)合教學(xué)片中具體過程和實物進行講解，學(xué)生會更容易理解。

2.電氣主接線電氣主接線需要介紹每種接線方式的優(yōu)缺點、倒閘操作、圖形的繪制等。主接線方式有單母線及改進接線、雙母線及改進接線、一臺半斷路器接線、單元接線、角型接線、橋型接線等多種接線形式。如果一一介紹各種接線，學(xué)生不但記不住還很容易混淆。根據(jù)收集到的一些電廠和變電站的典型資料，分析具有以上不同接線電廠或變電站特點；再根據(jù)變電站的實際特點引入接線方式的分析，從實際到理論，讓學(xué)生主動歸納各自的優(yōu)缺點，讓書本知識形象和生動起來，在生動中培養(yǎng)學(xué)生追索知識的動力；同時，在介紹電廠和變電站接線時也可以引入一些設(shè)備的介紹，為后面的設(shè)備選擇奠定基礎(chǔ)。倒閘操作也是相對復(fù)雜的，如母線隔離開關(guān)相對線路隔離開關(guān)“先通后斷”或斷路器相對隔離開關(guān)“后通先斷”。學(xué)生總覺得特別難以理解，而這個知識點的理解正確與否關(guān)乎學(xué)生對實際生產(chǎn)的安全操作，對人生的保護。因此，在這個知識點上特地根據(jù)實際操作制作了flash工程設(shè)備操作程序動畫，讓學(xué)生觀察違規(guī)操作引起電弧和大面積停電現(xiàn)象，在潛移默化中讓學(xué)生明白道理，無需復(fù)雜的分析。

3.輸配電網(wǎng)的運行分析在給學(xué)生介紹本章的基本概念后，引入電力工程數(shù)字仿真軟件PSASP進行電力元件的穩(wěn)態(tài)建模、潮流計算、短路電流計算。為了讓學(xué)生便于理解，僅選取5節(jié)點系統(tǒng)和無窮大系統(tǒng)作為演示，演示潮流計算、短路計算和暫穩(wěn)分析。通過PSASP良好的人機交互界面，曲線閱覽室等讓學(xué)生直觀而形象地理解實際的潮流計算和短路計算結(jié)果。當(dāng)然，演示過程中需要插入原理性的分析，通過改變元件參數(shù)、電壓水平等觀察計算結(jié)果的變化，巧妙引入電網(wǎng)運行分析原理，避免公式的大量直接推導(dǎo)，讓學(xué)生的興趣和積極性得以提高，主動去探索，由“教為中心”過渡到“學(xué)為中心”。

4.繼電保護和防雷保護繼電保護在“電力工程基礎(chǔ)”這門課中主要講三段式保護。三段式保護包括動作電流的整定、動作時間的整定、靈敏度的校驗等，分析起來較為復(fù)雜，而且保護之間的相互配合用語言來描述反而讓學(xué)生容易混淆。只能通過軟件模擬實現(xiàn)工程實際的典型三段式保護的整定和動作案例，分析不同地點短路時保護的動作與配合、不同線路參數(shù)和短路方式對保護靈敏度的影響。防雷保護則可以從生產(chǎn)實際中引入案例，如變電站、電廠等。

三、結(jié)束語

“電力工程基礎(chǔ)”涉及知識面較廣，重在培養(yǎng)學(xué)生在電力方面的基礎(chǔ)知識。通過該門課程的學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生知識面，讓學(xué)生熟悉電力系統(tǒng)的整個運行狀況，有利于將來學(xué)生把自己的專業(yè)知識應(yīng)用于電力系統(tǒng)。該門課程具有較強的理論性、系統(tǒng)性和綜合性。有些章節(jié)內(nèi)容若不引入工程案例分析，會比較抽象，不利于理解，難以調(diào)動學(xué)生的興趣。因此，本文通過對上述知識點案例的引入，豐富課堂內(nèi)容，讓理論與實踐、教學(xué)片、動畫、自編程序等進行有機結(jié)合，旨在充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)他們利用所學(xué)原理理解問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，讓老師從“說者”變成“引者”，讓學(xué)生從“聽者”變成“思者”。

作者：江岳文單位：福州大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院