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關(guān)鍵詞:繼電保護與自動化專業(yè)融合 繼電保護事故分析 繼電保護定值 定值遠方操作
中圖分類號:TM774 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)05-0234-03
繼電保護是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、事故發(fā)生時快速切除故障的重要技術(shù)手段,是變電站自動化二次系統(tǒng)的重要功能,現(xiàn)階段變電站繼電保護功能一般是由微機數(shù)字化保護裝置來實現(xiàn),不同于傳統(tǒng)的孤立型繼電器元器件搭建實現(xiàn)的實現(xiàn)模式,和通信技術(shù)、變電站監(jiān)控系統(tǒng)等有著直接關(guān)聯(lián),繼電保護事故的分析也比較抽象,往往和所依賴的通信系統(tǒng)、就地監(jiān)控系統(tǒng)、甚至遠方調(diào)度控制系統(tǒng)有關(guān)[1~2]。部分文獻從繼電保護二次回路設(shè)計及保護運行方式角度對幾次保護跳閘事故進行了分析,探討歸納了幾類常見原因和分析思路[3~8],也有文獻對遠動通道的通信故障進行了問題分析[9]。筆者在長期的現(xiàn)場服務(wù)及技術(shù)支持工作實踐中注意到,變電站自動化系統(tǒng)出現(xiàn)的問題現(xiàn)在越來越具備綜合性特點,如表現(xiàn)為系統(tǒng)“死機”、保護跳閘等事故的重大事故問題的源頭不一定只和保護或者監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān),很可能和自動化系統(tǒng)一個貌似不相關(guān)的配置有關(guān),因此需要綜合各相關(guān)信息進行綜合分析,如本文作者曾撰文對一次變電站監(jiān)控系統(tǒng)的“死數(shù)”問題進行了專題分析[10],并最終定位問題原因和監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)軟件版本配置有關(guān)。
本文圍繞遼寧電網(wǎng)某220kV樞紐變電站監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)的一次保護誤動跳閘重大保護事故,剖析事故形成原因,制定解決方案和驗證手段,并對現(xiàn)階段變電站運行管理模式進行探索。
1 事件發(fā)生經(jīng)過描述
2009年7月14日,遼寧電網(wǎng)某供電公司東部集控中心運行人員對某220kV樞紐變電站進行事故總信號遠方復(fù)歸后,該變電站運行出現(xiàn)異常,變電站一號站用變低壓保護動作,開關(guān)跳閘,同時66kV母聯(lián)、一號電容器保護出現(xiàn)異常(定值出錯)。集控中心OPEN3000監(jiān)控系統(tǒng)有相關(guān)信息上送,自動化專業(yè)人員到變電站現(xiàn)場檢查當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)中也有相應(yīng)信息上送。檢查現(xiàn)場保護設(shè)備發(fā)現(xiàn):一號站用變保護WCB-821/R1保護軟壓板全部投入,定值區(qū)切換至7區(qū)(原來正常工作于1區(qū));一號電容器WDR-821/R1/F保護軟壓板全部投入,定值區(qū)切換至7區(qū)(原來正常工作于1區(qū));66kV母聯(lián)WCH-821/R1/F保護軟壓板全部投入,定值區(qū)切換至6區(qū)(原來正常工作于1區(qū))。
2009年7月17日,該站監(jiān)控系統(tǒng)廠家工程師進行了現(xiàn)場分析,定位是上次工程服務(wù)人員現(xiàn)場服務(wù)的時間(2009年4月20日前后)對遠動裝置保護總復(fù)歸的配置存在錯誤,修正配置錯誤(清空fginfo.cfg)后,重新啟動了遠動系統(tǒng),后該工程師又建議將總復(fù)歸由軟方式改為硬方式,并商定于7月31日現(xiàn)場實施,后來由于其它原因,沒有實施。
2009年8月9日,東部集控中心由于UPS檢修,對集控中心監(jiān)控系統(tǒng)進行了重新啟動(2009年8月9日7時56分),在初始化總召對位時,發(fā)現(xiàn)該變電站上送部分保護信號(如“弓耿線斷路器保護失靈啟動”、“北弓線斷路器保護失靈啟動”等),自動化專業(yè)人員到變電站現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾笈_監(jiān)控系統(tǒng)無相關(guān)記錄,繼電保護專業(yè)人員到現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)北弓線第二套、弓耿線第一套縱聯(lián)保護定值區(qū)分別都被切換到非正常工作定值區(qū)(正常工作定值區(qū)為各CPU均為1區(qū))。
2 事件原因分析
2009年8月9日,該繼電保護事件發(fā)生后,監(jiān)控系統(tǒng)廠家相關(guān)技術(shù)及工程人員進行了集體會診和原因分析,情況總結(jié)如下:
經(jīng)查詢“電網(wǎng)公司工程服務(wù)信息管理系統(tǒng)”(下簡稱服務(wù)系統(tǒng))后得知該220kV變電站自動化系統(tǒng),2007年12月投入運行,2008年12月接入東部集控OPEN3000監(jiān)控系統(tǒng)。
圖1所示為該變電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單示意圖。
該變電站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)、遠動RTU采用許繼設(shè)備,為便于說明問題,圖1中以單監(jiān)控、單遠動示意,許繼800系列主要保護設(shè)備及南瑞RCS900系列保護設(shè)備以RS485/103方式接入保護管理機,保護管理機以XJ-104方式接入站內(nèi)監(jiān)控主網(wǎng),同時以TCP103網(wǎng)絡(luò)方式接入南瑞保信子站。
從變電站投運至2009年4月,服務(wù)系統(tǒng)顯示廠家共有4次派工程服務(wù)人員來變電站進行工程服務(wù),服務(wù)系統(tǒng)的備份資料顯示前四次遠動系統(tǒng)的遠方總復(fù)歸信號配置均正確(fginfo.cfg文件內(nèi)容為空),該變電站自動化系統(tǒng)保護及監(jiān)控各項功能運行正常。
2009年4月20日前后,廠家工程服務(wù)人員第5 次來該變電站現(xiàn)場服務(wù),由于此次工程服務(wù)人員經(jīng)驗欠缺及疏忽大意,使用了低版本的數(shù)據(jù)庫配置轉(zhuǎn)換工具,該版本轉(zhuǎn)換工具存在誤導(dǎo)性缺陷,可以將遠動數(shù)據(jù)庫中所有的遙控點設(shè)置為復(fù)歸點,如圖2所示,導(dǎo)致遠動配置工具將所有遙控點轉(zhuǎn)換到遠動總復(fù)歸命令執(zhí)行的批處理文件(fginfo.cfg)中。
在廠家的遠動工程指導(dǎo)文件《遠動工程應(yīng)用指南》第6.4章節(jié)已經(jīng)有明確的要求和說明。但是工程人員由于經(jīng)驗欠缺,錯誤地生成了遠動總復(fù)歸定義文件(fginfo.cfg)。
2009年7月14日7時59分,東部集控主站系統(tǒng)下發(fā)該變電站保護總復(fù)歸命令,變電站遠動裝置WYD-803收到該控制命令后,解析總復(fù)歸定義文件(fginfo.cfg),該文件格式如圖4所示,它是一個遙控量批處理定義,每一行代表一個遙控量。
遠動裝置每20ms發(fā)送一條直控方式的遙控命令到站內(nèi)監(jiān)控網(wǎng),由于高壓保護和低壓保護分別基于不同的硬件平臺,所以下面按照高壓保護及低壓保護來分別分析各自對上述批處理遙控令的執(zhí)行情況。
2.1 低壓保護
RS485組網(wǎng)后通過NWJ-801網(wǎng)關(guān)接收到保護壓板投退、定值區(qū)切換、保護復(fù)歸等命令,由于低壓裝置串口RS485通信接口速度較快,所以基本可以執(zhí)行絕大部分命令。
以2009年7月14日實際動作情況進行比對分析,如圖5所示:
因此,低壓WCB-821收到遠動下發(fā)的總復(fù)歸令后,保護軟壓板全部投入,定值區(qū)最終處于定值區(qū)7。
2.2 高壓保護
RS485組網(wǎng)后接入WTX-803通信管理機接收到保護壓板投退、定值區(qū)切換、保護復(fù)歸等命令,由于高壓裝置串口RS485通信接口速度較慢,所以僅執(zhí)行每個CPU/扇區(qū)的第一條控制列表項。
以2009年8月9日發(fā)現(xiàn)的實際動作情況進行比對分析,北弓線第二套保護如圖6所示:
CPU3,CPU4由于沒有執(zhí)行定值區(qū)切換命令,所以保持定值區(qū)初始狀態(tài)在1區(qū),因此,最終弓耿線第一套高壓保護WXH-802/D定值區(qū)情況為:“CPU1:0|CPU2:0|CPU3:1|CPU4:1”。
2009年7月14日動作時的總復(fù)歸列表基本是全站所有遙控量的集合。如果低壓裝置發(fā)生了定值區(qū)切換,那么相關(guān)的高壓裝置也必將發(fā)生定值區(qū)切換,兩者為成對出現(xiàn)!所以,從技術(shù)層面分析,7月14日在低壓出現(xiàn)定值區(qū)切換的同時,高壓北弓線2套及弓耿線1套一定發(fā)生了定值區(qū)切換,也就是說8月9日看到的定值區(qū)切換發(fā)生在7月14日當(dāng)天。
由于WXH-802/D為廠家前幾年的產(chǎn)品,在記錄遠方操作信息方面存在功能的欠缺,只記錄遠方復(fù)歸的操作命令,其它操作命令如保護軟壓板,定值區(qū)切換等無記錄。廠家工程師在8月11日現(xiàn)場也看到了面板上有且僅有7月14日的保護復(fù)歸遠方操作記錄。這些可以在下面要開展的驗證實驗中進行驗證(只記錄復(fù)歸遠方操作記錄,不記錄其它壓板、定值等遠方操作記錄)。
3 驗證方案
依據(jù)上述的原因分析,為進一步深入說明問題,廠家特開展了實際實驗驗證,在實驗室搭建了模擬北弓線第2套、弓耿線第1套的仿真測試環(huán)境,如圖8所示。
相關(guān)保護及監(jiān)控、遠動軟件版本、配置采用現(xiàn)場備份,力爭真實再現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境。弓耿一套及北弓二套初始定值區(qū)各CPU均為1區(qū)。從模擬調(diào)度主站發(fā)送總復(fù)歸命令后,裝置均和現(xiàn)場一樣,分別切到了
“CPU1:2|CPU2:0|CPU3:2|CPU4:1”及“CPU1:0|CPU2:0|CPU3:1|CPU4:1”。樣本驗證實驗進行了100次,正確驗證率100%,每次均能正確完整復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場情況,從而證明上述的分析是正確和客觀的。
4 深入分析
4.1 為何南瑞保護定值區(qū)未進行切換
由于南瑞保護定值區(qū)切換在遙控列表中不存在。因此,使用工具倒出生成的fginfo.cfg文件中不存在該操作命令,最終結(jié)果為其定值區(qū)未發(fā)生變化。
4.2 為何裝置上看不到遠方操作記錄
廠家低壓保護基于低壓軟硬件平臺,該平臺下2.7以上版本有遠方操作記錄;在該變電站相關(guān)低壓設(shè)備為:WCH821、WCB821為2.75版本,WDR821為2.66版本。WXH-802/D具有記錄遠方復(fù)歸操作功能,且北弓二套中有7月14日遠方復(fù)歸操作的記錄。
5 反措
為確保遼寧電網(wǎng)的安全可靠運行,避免同類事件再次發(fā)生,事故處理及消缺小組檢查了所有變電站遙控總復(fù)歸定義文件(fginfo.cfg),并暫時停止采用在調(diào)度中心進行遠方定值操作及遠方總復(fù)歸操作。敦促監(jiān)控系統(tǒng)廠家對全國電網(wǎng)范圍內(nèi)運行的變電站自動化系統(tǒng)檢查相應(yīng)的配置定義,發(fā)現(xiàn)問題立即進行現(xiàn)場升級更換。
6 結(jié)語
隨著變電站自動化系統(tǒng)信息化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的縱深應(yīng)用,在方便系統(tǒng)運維的同時,也給變電站的運行安全帶來了一定的挑戰(zhàn)。本文通過對一起繼電保護誤動跳閘的分析,最終定位了問題原因是監(jiān)控配置錯誤,即可中心調(diào)度員通過遙控操作引起繼電保護裝置定值區(qū)切換,進而發(fā)生保護誤動,并提出了相應(yīng)的解決方案和反措規(guī)程,為此類問題的分析和防范提供了實用參考。
現(xiàn)有的變電站綜自系統(tǒng)的運行管理模式一般采用了繼電保護及自動化、通信專業(yè)分離的方式,一定程度上起到了責(zé)任邊界明晰、便于事故分析定位的作用,但隨著電力系統(tǒng)信息化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展,繼電保護和自動化專業(yè)的融合顯得愈發(fā)必要,“大二次”的運維管理模式是變電站自動化系統(tǒng)運維管理的發(fā)展方向。
參考文獻
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關(guān)鍵詞 整定計算;危險點;繼電保護
中圖分類號TP39 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2013)85-0156-02
0引言
從事計算機相關(guān)工作的人員都知道,繼電保護裝置是電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分,它對系統(tǒng)的安全運行起著至關(guān)重要的作用。因此,了繼電保護整定計算的危險點顯得尤為重要,它能使相關(guān)工作人員抓住工作時出現(xiàn)的疑點和難點,以便尋求實用性較強的解決方法,提高工作效率。
1繼電保護整定計算的要求及特點
因為繼電保護整定計算的工作不是獨立于繼電保護工作而存在的,因此整定計算工作應(yīng)滿足“選擇性”、“可靠性”、“靈敏性”以及“快速性”這“四性”要求,它們之間相互統(tǒng)一又相輔相成,相互矛盾又相互制約。在完成這“四性”要求后,繼電保護整定計算不能只片面的強調(diào)一項忽略另外一項,要統(tǒng)籌考慮,不要顧此失彼。
在繼電保護正定計算在工作中要求工作人員除了要有扎實深厚的電力系統(tǒng)電力保護系統(tǒng)理論知識和電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識外,還要有強烈的責(zé)任心和工作熱情。如今,隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展,對繼電保護系統(tǒng)的要求也越來越高,此外計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和電子技術(shù)的快速發(fā)展又為繼電保護系統(tǒng)帶來了新的活力。繼電保護整定計算工作也要適應(yīng)繼電保護發(fā)展的需要,探索新的方法解決新出現(xiàn)的問題。因此,從事繼電保護整定計算的工作人員對繼電保護的裝置、硬件、軟件等必須要有充分的了解[1]。
2關(guān)于繼電保護整定計算的危險點及分析
2.1參數(shù)的收集
隨著社會生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)設(shè)備的不斷更新?lián)Q代,用電量也隨之不斷的增加,因此對電力設(shè)備的要求也隨之提高,傳統(tǒng)的電力設(shè)備已經(jīng)無法滿足如今的發(fā)展生產(chǎn),各企業(yè)單位不得不加快了擴能改造的步伐,在新舊設(shè)備更換和對接的過程中,生產(chǎn)技術(shù)部門對新建設(shè)備的參數(shù)收集精確性和對原始參數(shù)的更改會對繼電保護的整定計算工作造成決定性的影響,所以在整個參數(shù)收集的過程中,生產(chǎn)技術(shù)部門要與施工單位以及設(shè)計單位進行密切合作,嚴格認真收集繼電保護整定計算所需要的所有設(shè)備參數(shù),保證參數(shù)的全面、精確,以便達到整定計算的第一手資料準確無誤,為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行奠定良好的基礎(chǔ)。
2.2 系統(tǒng)的建模
整定計算的基礎(chǔ)是一個描述完整、符合電網(wǎng)實際、準確無誤的電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型。但由于各種原因,在實際的工作過程中,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理有可能出現(xiàn)問題和漏洞。因此,繼電保護整定計算工作的其中一個危險點就是電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理。
2.3故障計算
繼電保護整定計算工作中最重要的基礎(chǔ)性工作就是短路電流的計算,它的計算是否正確直接影響著整定計算的正確性。短路電流計算的準確性取決于變壓器的接地方式以及是否選擇合理的運行方式,只有合理的選擇運行方式才能更好的改善保護效果,發(fā)揮保護系統(tǒng)的功能。在選擇運行方式時要與運行方式的部門進行溝通,綜合考慮各方面的因素后才能做決定。由于是繼電保護整定計算的工作人員決定變壓器的接地方式的,所以科學(xué)合理的選擇變壓器接地方式能完善接地保護配合的關(guān)系,滿足零序保護效果。出現(xiàn)節(jié)點故障時,零序電流的分布比例與零序等值的網(wǎng)絡(luò)情況有關(guān),跟正、負序的網(wǎng)絡(luò)變化情況沒有關(guān)系。在零序等值的網(wǎng)絡(luò)中,對零序電流分布的關(guān)系影響最大的是中性點接地變壓器。因此,可通過合理的變壓器接地方式來確保零序等值網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)性。在故障計算過程中應(yīng)注意以下兩個小點:(1)除了線路口故障以及母線故障之外,故障點的電壓量、電流量與在保護安裝處的電壓量、電流量是不一樣的。而整定計算要分析的是保護安裝處電氣量變化的規(guī)律;(2)假如電網(wǎng)中的三相系統(tǒng)是完全對稱的管理,在系統(tǒng)不是對稱的情況下,就不能以對稱分量的方法來進行分析或化簡、計算[2]。
2.4整定計算系數(shù)的選擇
繼電保護整定值通常是通過公式的計算形成的,為了讓得出的整定值與電力系統(tǒng)故障情況下及正常運行的規(guī)律相符合,實現(xiàn)準確整定的目標(biāo),因此在進行計算時要運用到更方面的正定系數(shù),選擇整定系數(shù)時要依照保護裝置的檢測精度、構(gòu)成原理、整定條件、電力系統(tǒng)運行特點以及動作速度等因素考慮。可靠系統(tǒng)是為防止測量、計算和繼電器等出現(xiàn)誤差影響,避免保護的整定值沒有正常運行而偏離了預(yù)定的數(shù)值造成誤動作。在正常情況下運行的返回系數(shù),當(dāng)受到故障量的影響時,在故障量排除后保護裝置能夠可靠的返回引入。零序網(wǎng)絡(luò)的分支系數(shù)和正序網(wǎng)絡(luò)的助增系數(shù)也是整定系數(shù)的組成部分,在分支系數(shù)的選擇時,其選擇可以直接對零序保護定值及保護的范圍大小造成影響,除此之外,對各段的靈敏度、相互配合程度均有影響。雖然分支系數(shù)的計算與故障計算沒有聯(lián)系,但是與電路的并聯(lián)串聯(lián)有著重要的聯(lián)系,即分支系數(shù)的大小是由電流的分布決定的。
2.5整定計算微機保護裝置的選用
隨著微機型繼電保護裝置的應(yīng)用傳統(tǒng)的集成電路保護、晶體管保護、電磁式保護均被取而代之,并且微機型繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的角色越來越重要。但是由于每個保護廠家生產(chǎn)的微機型保護裝置在原理上有一定能的差別,因此需要整定計算人員在了解自身管轄大電網(wǎng)情況下,還應(yīng)對這些保護裝置的原理進行掌握,并且注意保護裝置中把握字的準確設(shè)置,以確保保護裝置可以正常工作[3]。
3結(jié)論
總的來說,了解掌握繼電保護整定計算的危險點,可以有效的改善整定計算人員盲目性工作,提高工作的效率。
參考文獻
[1]薛莉.繼電保護整定計算的危險點分析[B].山東電力技術(shù),2006,3(3):70-72.
論文摘要:電力系統(tǒng)繼電保護是電力系統(tǒng)安全運行的保障。繼電保護裝置與發(fā)電廠和變電站綜合自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)等密切關(guān)聯(lián)。繼電保護課程教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響到后續(xù)其他專業(yè)課和選修課的教學(xué)。當(dāng)前,該課程現(xiàn)行教材已不能滿足高職教育的需要,表現(xiàn)在:理論教學(xué)內(nèi)容偏多,缺少對各種電力設(shè)備保護配置和實際運行與檢修方面技術(shù)的內(nèi)容。因此,電力系統(tǒng)繼電保護課程教材改革已迫在眉睫。在此對繼電保護課程教材改革進行探討,提出解決的設(shè)想和具體措施。
在高職院校中,電氣工程及其自動化、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)等專業(yè)都開設(shè)了“電力系統(tǒng)繼電保護”課程,從目前全國發(fā)行的電力系統(tǒng)繼電保護教材看,其教學(xué)大綱和教材都有一個共同點,都是圍繞保護原理、動作整定來提出要求和進行教材編寫,往往忽略了對各種電氣設(shè)備進行繼電保護配置,忽略了對繼電保護運行、維護和檢修技術(shù)的介紹。當(dāng)學(xué)生畢業(yè)后,面對電廠、變電所中各種電氣設(shè)備的繼電保護時,不知配置有哪一種保護,感到茫然,體現(xiàn)出教材和教師教學(xué)偏離職業(yè)教育課程教學(xué)目標(biāo)的需要。學(xué)生普遍認為課堂講授的內(nèi)容很難與實際的結(jié)合起來,短時間內(nèi)很難進入工作角色。擺在電專業(yè)課教師面前的工作就是要全面分析和解決這些問題,給出令人滿意的答案,讓學(xué)生一走入工作單位就能勝任相應(yīng)的工作崗位。在此對電力系統(tǒng)繼電保護課程教材改革進行探索,并提出一些解決方法,更希望獲得拋磚引玉的功效。
一、高職培養(yǎng)目標(biāo)和現(xiàn)行繼電保護教材分析
由于人的認知和觀念上的慣性,社會上普遍認為高職院校學(xué)生是比普高院校低一個層次的學(xué)生,這種看法還將持續(xù)一段時間,還會在高職教育中充分表現(xiàn),并將持續(xù)較長時間,具體表現(xiàn)在教材的編寫和教師的教學(xué)全過程中。雖然許多從事職業(yè)教育研究的專家做了大量的研究工作,提出了與層次不同的觀點,比如姜大源先生提出的“基于多元智能的人才觀”,闡明從人才觀的角度看職業(yè)院校與普通院校的教育的根本差別不是水平高低的差別,而是類型的不同。而且,他還進一步提出了非常重要的一個涉及職業(yè)教育與普通教育分野的基本問題:是在“層次下談類型”還是“在類型中談層次”?他指出:“在談到教育層次與教育類型之間的關(guān)系時,是以層次下的類型為基礎(chǔ),還是以類型中的層次為基礎(chǔ),涉及到兩類大相徑庭的教育觀。”基于層次的類型觀與基于類型的層次觀將成為高等職業(yè)教育定位的一個重要的選擇標(biāo)準、一種重要的理論基礎(chǔ)?;陬愋偷膶哟斡^給予了各種類型教育自身發(fā)展的空間。
顯然,針對人才和教育的層次觀而提出的類型觀體現(xiàn)了“以人為本”和“以學(xué)生為中心”的教育思想,為高職學(xué)生學(xué)習(xí)生涯的發(fā)展以及高職教育發(fā)展空間的拓展提供了有力的理論依據(jù),具有空前的建設(shè)性。但是,這種人才類型觀和教育類型觀對于闡明我國確定的“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向”的職業(yè)教育辦學(xué)方針來說只是提出了清晰的原則,遠沒有明確和具體地闡明高職學(xué)生要成為能有效服務(wù)于社會、具有就業(yè)競爭力的人才,最根本之點是什么?也沒有清楚地勾畫出高職院校為了貫徹“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向”的辦學(xué)方針,其具體實施過程中需要什么樣的條件?教學(xué)過程怎樣實施?在這樣的情況下,從事高職教育的教師只能是八仙過海、各顯神通。那么,有沒有規(guī)范統(tǒng)一的要求來規(guī)范職業(yè)教育活動呢?這還需要進一步加以探索,形成全國從事職業(yè)教育專業(yè)課教師的共同認識和規(guī)范教學(xué)行為,形成能夠托起我國現(xiàn)代化建設(shè)高技能勞動大軍的合力。
從人力資源的視點來看,高職院校學(xué)生要成為能有效服務(wù)于社會、具有就業(yè)競爭力的人才,最根本點是要具備社會所需要的勝任力。具體地說,就是要具備企業(yè)所需要的人才所必備的勝任力,基于勝任力模型的人才觀也為高職院校貫徹落實“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向”的辦學(xué)方針,為有效地拓展高職教育的發(fā)展空間提供了堅實的觀念基礎(chǔ)。在這個基礎(chǔ)之上,高職教育可以把“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向”的辦學(xué)方針具體化為:培養(yǎng)企業(yè)(組織)所需要的符合相應(yīng)勝任力模型要求的、具有較強就業(yè)競爭力的人才,這正是高職教育的目標(biāo)。
另外,一個亟待解決的問題是要廓清課程與教材的關(guān)系,即弄清教材為本,還是課程為本。否則就會本末倒置,將嚴重地影響教育和教學(xué)改革的主攻方向?,F(xiàn)代意義的教材是以不同的承載媒體、不同的使用主體與不同的裝幀形式出現(xiàn)的教學(xué)資源的集合。教材的多樣化正是教材特色化的過程,服務(wù)于職業(yè)教育特色的所有教學(xué)資源以及教室與企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場相結(jié)合的開放的教學(xué)資源都應(yīng)反映到教材中來。
目前,全國高職院校采用的電力系統(tǒng)繼電保護教材都有一個共同特點,那就是:首先提出繼電保護的四個要求,即可靠性、選擇性、速動性、靈敏性,其次提出基本電路(各種濾過器)和繼電器元件圖形符號;最后,按保護對象分別對各種電壓輸配電線路保護、變壓器保護、母線保護、發(fā)電機和電動機的保護,并在各章插入微機保護。即使是精品課程教材,也難以突破這一教材編寫模式,都還屬于精英教育型選用教材,若老師按這樣的教材去實施高職電力系統(tǒng)繼電保護課程教學(xué),學(xué)生是否具有勝任力,可想而知。對學(xué)生而言,他們應(yīng)該知道:面對各種電氣設(shè)備時,該設(shè)置哪些保護;每一種保護的電路布置;每一種保護在運行和動作時信號顯示情況以及根據(jù)這些信號對其進行維護;微機保護的實現(xiàn)形式以及動作原理(不用程序流程圖)。因此,當(dāng)前的高職電力系統(tǒng)繼電保護教材不能適應(yīng)職業(yè)教育的需要,必須進行教材改革。高職電力系統(tǒng)繼電保護課程目標(biāo)的達成需要有一套合適的教材、一批具有實踐工作經(jīng)驗的教師和良好的實驗實習(xí)設(shè)施,缺哪一樣都會導(dǎo)致學(xué)生勝任力打折扣。這里僅對電力系統(tǒng)繼電保護課程教材改革作一些探討。
二、電力系統(tǒng)繼電保護課程教材體系重構(gòu)和教師實踐能力培訓(xùn)
基于對當(dāng)前廣泛采用的電力系統(tǒng)繼電保護教材存在問題的分析,并結(jié)合職業(yè)教育專業(yè)目標(biāo)和課程教學(xué)目標(biāo)的要求,結(jié)合大多數(shù)學(xué)生的實際基礎(chǔ)和現(xiàn)實學(xué)習(xí)能力,結(jié)合實訓(xùn)試驗條件和教師的實際經(jīng)驗,提出對繼電保護課程體系進行重構(gòu),具體考慮如下:
1.教材重構(gòu)
教材是教師實施教學(xué)并達到教學(xué)目的的指南,簡潔實用的教材是職業(yè)教育必不可少的。從職業(yè)教育的目標(biāo)和課程目標(biāo)出發(fā)去實現(xiàn)學(xué)生職業(yè)勝任力。因此,必須對現(xiàn)用教材進行拆分、瘦身、添加和重構(gòu)教材體系,以便于專業(yè)課教師有效地進行教學(xué)活動。
(1)教材拆分。首先,將各種電壓輸配電線路保護、變壓器保護、母線保護、發(fā)電機和電動機保護以及微機保護的原理和整定的體系進行拆分,把各種保護的原理從各章節(jié)中拆分出來單列一章,專門介紹反應(yīng)故障保護的大值動作原理、小值動作原理(電壓保護、阻抗保護)、氣體動作保護原理。在各種故障情況下,故障物理量的檢測電路中的檢測設(shè)備或原件(ta、tv以及電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器、阻抗繼電器)及其保護動作原理和信號顯示要求。并在這一章節(jié)中增加兩天去發(fā)電廠和變電所認識ta、tv、電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器、阻抗繼電器等的安裝位置以及繼電保護運行信號顯示情況。安排兩次實驗完成繼電器的動作值整定實驗。其次,拆分出動作值整定,只介紹整定的原則,不作復(fù)雜的理論分析計算,讓高職學(xué)生從復(fù)雜、難懂的窘境中解脫出來,而把主要求精力放在繼電保護的實用技術(shù)上。最后,拆分出各章節(jié)中的微機保護,并單列一章,重點介紹微機保護的實現(xiàn)(從故障分量的檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換計算機程序?qū)崿F(xiàn)的故障判斷、指令形成,再到計算機發(fā)出控制跳閘指令到現(xiàn)場控制設(shè)備執(zhí)行跳閘的過程)。
(2)瘦身。去掉復(fù)雜裝置或元器件原理的介紹、整定計算及整定計算實例。教材篇幅減至原來的一半。
(3)添加。增加各種電氣設(shè)備的繼電保護配置、保護的原理圖和展開圖,增加去發(fā)電廠、變電所的生產(chǎn)現(xiàn)場認識實習(xí)和學(xué)校內(nèi)的實驗,增加對各種事故的案例分析(繼電保護運行、維護和檢修技術(shù))。
(4) 教材體系重構(gòu)。把電力系統(tǒng)繼電保護重構(gòu)成下列幾個部分。一是電力系統(tǒng)繼電保護基礎(chǔ)知識,重點介紹電力系統(tǒng)運行及繼電保護的概念、主后備保護概念、保護要求、基本元件文字符號認識、保護的實現(xiàn)原理(反應(yīng)故障保護的大值動作原理、小值動作原理、氣體動作保護原理和差動保護原理。在各種故障情況下,故障物理量檢測電路中的檢測設(shè)備或原件:ta、tv以及電流繼電器、電壓繼電器、氣體繼電器、阻抗繼電器,保護動作原理和信號顯示要求)。二是電氣設(shè)備的繼電保護配置,主要介紹電氣設(shè)備繼電保護的配置、保護的原理圖和展開圖識讀。三是繼電保護動作值整定:電流動作值整定(短路動作電流、過電流)、動作時間整定、動作阻抗值整定、差動保護動作電流值整定等。四是微機自適應(yīng)保護:從故障分量的檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換計算機程序?qū)崿F(xiàn)的故障判斷、指令形成,再到計算機發(fā)出控制跳閘指令到現(xiàn)場控制設(shè)備執(zhí)行跳閘的過程。五是繼電保護運行、維護和檢修技術(shù),收集編制案例,用案例教學(xué)方式實現(xiàn)學(xué)生對運行和維護技術(shù)的學(xué)習(xí)。六是實驗實習(xí)實訓(xùn),編制去發(fā)電廠和變電所認識實習(xí)的項目、目的,在校內(nèi)試驗的項目和目的。
2.加強教師在電力企業(yè)的實際工作經(jīng)驗
校企結(jié)合是職業(yè)技術(shù)教育培養(yǎng)學(xué)生的重要舉措,也是加強專業(yè)教師的理論與實際結(jié)合、提高教師的教學(xué)能力的重要手段。通過學(xué)院的規(guī)劃,分期分批讓電專業(yè)課教師深入企業(yè)去工作一段時間,以增強教師的實踐能力,增長教師對專業(yè)課教學(xué)過程的把控能力,以達到良好的教學(xué)效果。為取得可檢驗的實際效果,學(xué)院要求各系專業(yè)教研室擬出各批次教師的實習(xí)項目、目的和要求等,實習(xí)結(jié)束后由各教研室統(tǒng)一進行檢驗。電專業(yè)教研室針對繼電保護課程教師提出具體目標(biāo):
(1) 必須熟悉電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)電氣運行管理規(guī)程與維護、檢修的基本技術(shù)。
(2)必須熟悉發(fā)電廠、變電所一、二次系統(tǒng)設(shè)計,熟悉一、二次系統(tǒng)的運行管理、維護與檢修技術(shù)。
(3) 必須熟悉一、二次設(shè)備選擇、設(shè)備的布置等。
并作出相應(yīng)的安排和要求如下:
(1)每年7月18日至8月18日分兩組分別去發(fā)電廠和變電所實習(xí),同運行人員同吃住,同上班;虛心請教相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員,時刻牢記自己的實習(xí)目標(biāo)。
(2)學(xué)院為每名電專業(yè)教師配置電氣工程相關(guān)標(biāo)準匯編一套。
(3)要求實習(xí)教師了解發(fā)電廠或變電所的電氣運行情況、繪制電氣主接線圖、各種電氣設(shè)備繼電保護配置圖,重點了解實習(xí)廠、所繼電保護裝置運行情況,并寫出評價報告。
(4)了解發(fā)電廠、變電所使用新技術(shù)、新設(shè)備以及運行情況,作出書面記錄。
(5)實習(xí)結(jié)束時要求教師請發(fā)電廠變電所的技術(shù)人員出來座談和交流。
實習(xí)教師回到學(xué)校后,由教研室主任對實習(xí)教師的實習(xí)資料進行一一檢查,簽署意見,由系主任核實后,交資料室存檔,作為教研室全體教師交流學(xué)習(xí)材料。
電專業(yè)教師到電力企業(yè),把現(xiàn)代企業(yè)中的新知識、新技術(shù)、新設(shè)備和實用技能學(xué)回來,更好地與課堂教學(xué)相結(jié)合,使電專業(yè)教師向著“雙師型”師資隊伍方向快步前進。
三、效果
經(jīng)過一年的試驗和探索,這種重構(gòu)后的教材對高職學(xué)生學(xué)習(xí)具有明顯的好處,他們感覺學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)繼電保護不是太難的事,保護原理清楚、電路原理圖和展開圖通過課堂教學(xué)和在企業(yè)的認識實習(xí)也容易掌握,特別是各種設(shè)備的保護配置也基本清楚;通過案例教學(xué)使學(xué)生對繼電保護運行維護技術(shù)有了初步認識。在崗前實習(xí)中,現(xiàn)在的學(xué)生沒有往屆學(xué)生那種茫然感覺。另外,組織教師去電力企業(yè)工作實習(xí),增強了教師的實踐能力,大大增強了教師在課堂和實驗室以及實訓(xùn)試驗中把控能力。學(xué)生對教師更有信任感,教師對學(xué)生更有感染力、示范力。由于教師能力增強,課堂教學(xué)把握得當(dāng),幽默感頓生,語言語氣感染力增強,教學(xué)效果大大提高。但不足方面在于:教材中還有許多內(nèi)容需要改進,對繼電保護運行和維護的實踐案例還不夠豐富,這些方面還有很多工作要做。
四、總結(jié)
繼電保護課程教材改革不是一件容易的事,需要從事電力系統(tǒng)繼電保護的相關(guān)教師和實驗實習(xí)教師積極參與才會更深入、到位。希望有更多有志者參與這項工作中來,使繼電保護課程更完善。
參考文獻:
[1]張保會,尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護[m].北京:中國電力出版社,2010.
21世紀需要更多高素質(zhì)的工程技術(shù)人才。但是,我國大學(xué)培養(yǎng)的工程技術(shù)人才無論是在質(zhì)量上還是在數(shù)量上相差甚遠[1]。根據(jù)瑞士出版的國際競爭力年度分析報告《洛桑年鑒》數(shù)據(jù)顯示[2]:合格工程師可獲得程度的評價中[13],中國始終處于被評的近50個國家和地區(qū)中的最后三位[3]。造成這樣局面的原因是多方面的,但大學(xué)培養(yǎng)人才的目標(biāo)不明確,工程訓(xùn)練不足,所開設(shè)的課程及內(nèi)容與社會需求脫節(jié)是其更深層次原因。目前,中國大多數(shù)高校開設(shè)的工程類課程跟實際工程需求脫節(jié),教學(xué)內(nèi)容老化,遠遠滯后于現(xiàn)代科技與工程發(fā)展,在教育方法、目標(biāo)和理念上滯后[4]。綜上所述,工程教育在大學(xué)階段應(yīng)該從課程設(shè)置、課程內(nèi)容到教學(xué)方法、手段和理念等各方面去適應(yīng)社會對工程技術(shù)人員的需求[5]。
電力系統(tǒng)繼電保護課程理論性與實踐性密切聯(lián)系、工程實用性強是該課程最大的特點[6]。針對學(xué)校卓越工程師計劃對電力系統(tǒng)繼電保護這門工科課程的任務(wù)要求,本課程做出相適應(yīng)的課程創(chuàng)新與教學(xué)改革,以幫助學(xué)生掌握有關(guān)繼電保護方面的基本理論、基本知識和技能以及相關(guān)工程知識,同時培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際工程問題的能力;為后期的學(xué)習(xí)和應(yīng)用更深、更多的專業(yè)知識和實用工程技能打好基礎(chǔ)[7]。
一、“卓越工程師”目標(biāo)下的課程教學(xué)理念
“卓越工程師”目標(biāo)對學(xué)生的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新能力和對新技術(shù)的認識和接受能力等從工程角度提出要求[8];同時,對老師的教學(xué)也提出新的要求和挑戰(zhàn)。因此,在卓越工程師目標(biāo)下的繼電保護課程教學(xué)理念,應(yīng)以工程項目為載體,在傳播基本知識的同時,更應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和動手能力[8];力求達到學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),能在掌握理論知識的同時,其動手能力得到提高,并形成工程思維模式。從而從原來的簡單知識習(xí)得轉(zhuǎn)變?yōu)樽寣W(xué)生得到工程能力鍛煉和動手能力的提高;以此發(fā)揮學(xué)生的能動性、自主性和創(chuàng)造性。教師應(yīng)該有意識無意思地將工程思想貫穿于整個教學(xué)過程中[6]。
二、“卓越工程師”目標(biāo)下培養(yǎng)方案和課程大綱修訂
“卓越工程師”目標(biāo)下培養(yǎng)方案強調(diào)學(xué)生的工程能力[9],面向卓越工程師培養(yǎng)計劃,過去的培養(yǎng)方案和課程大綱在一定程度上已不適用。我校在實施“卓越工程師”培養(yǎng)計劃之初對相關(guān)的專業(yè)培養(yǎng)方案和課程教學(xué)大綱進行了再次修訂[6]。
新修訂的電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的目標(biāo)為:強調(diào)學(xué)生應(yīng)具備一定的創(chuàng)新能力、動手能力。在實踐環(huán)節(jié)中,要求具有一定的探索精神,并具備一定的自主設(shè)計實驗?zāi)芰Α>哂幸欢ǖ募夹g(shù)開發(fā)能力和接受新知識和新技術(shù)的能力。總結(jié)起來就是突出能力和工程思想。畢業(yè)生能夠在電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)等行業(yè)從事電力電子技術(shù)、自動化測試與控制、機電控制和新能源與節(jié)能技術(shù)等相關(guān)運行、管理和維護等工程技術(shù)相關(guān)工作。根據(jù)新的培養(yǎng)方案,繼電保護課程的教學(xué)大綱也作出了調(diào)整[6]。調(diào)整后的電力系統(tǒng)繼電保護課程具體培養(yǎng)標(biāo)準見表1。
從上表1可以看出,電力系統(tǒng)繼電保護課程培養(yǎng)標(biāo)準是建立在對“卓越工程師”目標(biāo)下培養(yǎng)方案的綜合分析基礎(chǔ)之上;其主要培養(yǎng)標(biāo)準包括工程技術(shù)知識與推理、工程素質(zhì)、工程能力等。由此可知繼電保護課程教學(xué)大綱與卓越工程師目標(biāo)是吻合的。
三、“卓越工程師”目標(biāo)下“繼?!闭n程教學(xué)改革
我校電氣工程及其自動化是四川省2013年批準卓越工程師培養(yǎng)計劃的試點專業(yè),繼電保護作為該專業(yè)的核心必修課程,本課程進行了課改。卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)是“以實際工程為背景,以工程技術(shù)為主線,培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和素養(yǎng)”[4],本次教改抓住這條主線;增加了課程的實驗學(xué)時數(shù),以此手段提高學(xué)生的動手能力。改革了考核方式,由原來的單純的試卷筆試成績作為主要成績,改為增加了實驗成績的比重。
1.“卓越工程師”目標(biāo)下課程理論教學(xué)改革
繼電保護課程理論教學(xué)主要是進行專業(yè)基礎(chǔ)知識的傳遞與工程思想的培養(yǎng)[10]。從原理上來講,各種繼電保護設(shè)備和設(shè)施,它們都有比較測量、邏輯判斷、執(zhí)行輸出等環(huán)節(jié),只是采用的手段和方法有所區(qū)別;因此本課程的課堂理論教學(xué)主要內(nèi)容側(cè)重于將各種保護基本原理講解清楚,讓學(xué)生從機理上理解繼電保護。在工程思想的培養(yǎng)方面,可以是在講某種保護具體原理時穿插實際工程應(yīng)用;也可以通過課程設(shè)計、課程實踐和畢業(yè)設(shè)計等其他相關(guān)環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生的有關(guān)工程素養(yǎng)和工程應(yīng)用能力[11]。
在繼電保護課程理論教學(xué)的過程中,還可以通過開展簡短的學(xué)術(shù)研討和調(diào)查報告活動,來促進學(xué)生主動地了解繼電保護的前沿動態(tài)知識,以此培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。其具體形式上可以在課前或課后給學(xué)生五分鐘以內(nèi)的時間,讓某一學(xué)生在做好資料文獻查閱的準備工作前提下就繼電保護某前沿動態(tài)給全班同學(xué)做講解分享,對于那些在此工作做得好的同學(xué)可以在平時考核成績上有所獎勵。經(jīng)過幾屆學(xué)生的實踐表明,此方法能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。
2.“卓越工程師”目標(biāo)下課程實踐教學(xué)改革
“卓越工程師”目標(biāo)下課程實踐、實驗項目設(shè)計的核心思想是提高學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和工程素養(yǎng)。鼓勵學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)和綜合學(xué)習(xí)。
“卓越工程師”目標(biāo)下的繼電保護課程實驗項目由原來的部分驗證性實驗全部改為綜合研究設(shè)計性實驗項目。通過本課程的綜合研究設(shè)計性實驗教學(xué)能在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和工程素質(zhì)。
在繼電保護課程實驗項目實施過程中,實驗前實驗設(shè)計、實驗準備,試驗中搭建平臺過程,到實驗后期的數(shù)據(jù)處理均由學(xué)生獨立完成,教師只起引導(dǎo)作用。學(xué)生的動手能力和工程素養(yǎng)得到提高。
3.“卓越工程師”目標(biāo)下課程考核方式改革
“電力系統(tǒng)繼電保護”課程是電氣工程及其自動化專業(yè)一門核心課程,在“卓越工程師”目標(biāo)下課程既要求掌握大量的理論知識,又要求能有較強的動手能力。本課程從多個方面對課程教學(xué)考核進行改革,以轉(zhuǎn)變觀念為先導(dǎo),樹立以工程能力為導(dǎo)向、以能力和素質(zhì)考核為中心的考試觀念,突出能力本位。
考核方法改革將以往以測試記憶為主的知識性考試轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨こ虒嵺`為主的工程能力和工程素質(zhì)考核。根據(jù)專業(yè)特點和課程性質(zhì)采用了多元化的考核評價方法。除期末的閉卷筆試外,還采用大作業(yè)、實驗平臺上現(xiàn)場實際操作等幾種方式綜合運用的考核方法。降低了期末的閉卷筆試成績比重。
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?!半娏こ袒A(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?!半娏こ袒A(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