電力系統分析范文10篇

電力系統自動化技術是保證電力系統安全、優質、經濟運行的綜合性技術。它是一種自動控制技術，是將信息技術與電力系統相結合，是電氣工程類專業學生必備的專業知識之一。隨著科技的不斷發展和教學模式的不斷轉變，電氣專業電力系統分析教學模式也在不斷創新。對電氣專業電力系統分析教學模式進行優化，可以使更多的學生對電力系統分析的學習更加感興趣，提高電力系統分析的教學質量，有利于電氣專業人才的培養。

一、應用型電氣專業電力系統分析教學中面臨的主要問題

1.課程理論較多

電力系統分析中的理論內容過多，雖然涉及面較廣，但系統性不強，內容較為抽象，學生在課堂中難以與實際相結合進行理解，且難點較多，學時較多，學生負擔較重。由于內容枯燥，學生在課堂上難以提高學習興趣，難點不能理解，致使學生失去學習的耐心和信心；而且公式較多，數據參數較多，且其中大多源于工程實踐，邏輯性和系統性不強，在教學的過程中老師不進行教學方式的改變，學生在學習時往往容易感到枯燥、乏味。

2.教材內容陳舊

教學科研也緊跟時代的步伐，更新速度較快，但一些高校的教材內容仍然處于21世紀初的水平，并沒有融入最新的科研成果，比如對于電力系統分析中計算機計算與仿真方法、柔性交流輸電系統（FACTS）的基本原理、高壓直流輸電系統（HVDC）等方面的內容不夠重視，不能融入最新的內容。

“電力系統分析”是電氣工程專業核心課程主要包括電力系統穩態分析、電力系統暫態分析和與電力系統相關的實驗課。該課程實踐性強，和企業聯系緊密，因此實驗實踐環節的培養是該課程的重要環節。而有些高校在培養實踐環節方面重視不夠，本文探討該課程的實踐教學的方法，為“電力系統分析”課程的實踐教學提供參考。

1“電力系統分析”課程實踐教學主要現狀

“電力系統分析”傳統教學偏重對理論分析和方法計算。由于“電力系統分析”的計算復雜，包括潮流計算、短路電流計算等，對這些理論計算分析大部分都是以原理為主，實踐驗證較少，不能讓學生在認識中與實際應用結合起來，理論和實踐往往脫離。一方面實踐環節的內容很少，甚至完全沒有，學生很難運用所學知識去分析和解決實際問題，更談不上培養創新能力，不利于激發學生的創新思維和潛力。另一方面，由于電力電子技術、自動控制技術的快速發展和廣泛應用，原有的實踐教學方式已不能滿足課程建設的需要，表現為“電力系統分析”課程涉及的內容更廣泛、綜合性強、概念多、計算繁、公式推導復雜等特點，這些都需要實踐教學來驗證，讓學生理解理論知識，但由于學生基礎參差不齊，這對教學雙方都提出了挑戰。塔里木大學是一所以教學為主的綜合性大學，電氣工程專業是新增專業，起步比較晚，“電力系統分析”課程目前的實踐教學還存在著一些問題。一方面存在重理論和知識傳授，缺乏對實踐和工程能力的培養問題，實踐教學和理論教學比較處于輔助作用。另一方面，專業教師對科研重視，在整個學生培養過程中，對實踐能力的培養缺乏統一規劃和系統安排；實驗教學時間少，實驗內容不豐富。另外由于資金投入問題，實驗基地的建設未能跟上現代化電力系統的發展步伐，高水平的實驗人員缺乏。例如《電力系統分析》的電流計算的內容，過多地介紹算法的原理，因實驗設備不足，無法上機實踐驗證。這些問題影響了我校電氣工程應用型本科人才的培養質量。

2實踐教學方法的探討

2.1增加與本課程相關前沿科學實踐問題的介紹

增加與“電力系統分析”課程相關聯的現代化科技知識的介紹，這對提高學生對該課程的興趣和了解有很大幫助，比如對電網大數據、電網智能化現代化等結合實際電網進行講解，而作為電氣工程專業學生，結合這些最新領域實際知識對“電力系統分析”課程中的電網數據計算了解更深刻。

《電力系統分析》是電氣工程及其自動化本科類教學的核心課程,做好電力系統分析實習對學生來說至關重要。電力系統分析課程涉及的知識點較多,理解起來有難度,另外由于該課程為專業限選課,在大三下學期才開課,學生對此學習積極性不高。由于該校實驗室條件的限制,目前僅有1個場地和硬件資源有限的專業實驗室,要開展一些涉及高壓部分的實驗,需要更多的資金和實驗室老師去支持,但這些在短期內暫時無法解決。基于目前的現狀,綜合了目前常用的PSCAD/EMTDC、BPA、PSASP和Matlab/simulink等常見的電力系統仿真軟件的功能和結構特點,將PSCAD仿真軟件用于電力系統實習中。PSCAD仿真軟件具有完整的元件庫,可針對不同的大小交直流系統建模,豐富的可視化界面,可使復雜的電力系統進行可視化[1]。PSCAD還可以通過特殊的接口訪問和使用與Matlab命令和工具箱功能的能力,與學生常用的Matlab/simulink可以相互聯系起來[2]。采用PSCAD仿真軟件可以解決系統規模和復雜性限制、場地條件限制、絕對安全性和接觸電力系統中的前沿技術等優點[3],保證學生實習的質量,培養學生學習該課程的積極性,為了以后的學習和工作奠定良好的基礎。

1PSCAD電力系統仿真分析軟件

PSCAD的概念最初是在1988年被提出,針對Windows系統的PSCAD是在1999年才[4]。目前已成為世界上功能最強大和廣泛使用的電力系統仿真軟件。PSCAD包括繪圖功能、儀表和控制,允許用戶以圖形化的方式建立電力系統電路,進行仿真后對結果進行分析,還可以使用戶在仿真運行中改變參數,對仿真過程進行觀測等。PSCAD具備電力系統中從簡單無源元件和控制功能到更加復雜的電動機、柔性交流輸電設備和輸電線路等設備的模型,這些模型都是經過已經編程和測試的仿真模型。如果搭建的電力系統仿真模型中,沒有所需的特殊模型,PSCAD可以提供給用戶自建模型。PSCAD設有主元件庫,提供常用的模型有:(1)無源元件(Passive),包括電阻、電感、電容、固定/可變負載、電抗器和避雷器等;(2)電源(Source),包括電壓源、電流源和光伏電源等;(3)儀表(Meters),包括頻率/相位/有效值測量表、電壓表和電流表等;(4)I/O設備(I/O_Devices),包括數據的導入和導出、其他軟件接口和多重運行等;(5)變壓器(Transformers),包括單相雙/三繞組、三相雙/三/四繞組和自耦變壓器等;(6)斷路器故障(Breakers_Faults),包括單/三相斷路器及其定時控制邏輯、模擬單相和三相故障及其定時控制邏輯等;(7)輸電線路電纜(Tlines_Cables),包括導納/阻抗數據或導體/絕緣屬性、地阻抗數據以及所有塔和導體的幾何位置、電氣接口元件等;(8)電動機(Machines),包括籠型感應電動機、繞線感應電動機、同步電動機以及勵磁機、調速器、水輪機、汽輪機、風力機和內燃機等;(9)控制元件(ControlSystemsModelingFunctions),包括線性和非線性控制元件;(10)保護(Protection),包括保護信號的采集、監測和繼電保護模型等;(11)其他元件(Miscellaneous),包括文件引用/讀取、輸入輸出和節點等。PSCAD仿真軟件可以用來仿真模擬進行電力系統中元件參數及其物理含義、電力系統對稱和不對稱故障仿真、電力系統簡單和復雜潮流計算以及有功和無功功率控制等,還可以將電力系統與電力電子結合起來,比如新能源發電技術的應用和電能質量(SVC、STATCOM)的應用等。學生通過自己搭建部分模型,可以親自操作。

2電力系統仿真實例

電力系統實習主要是去發電廠、變電站等,這些單位出于安全的需要,不會讓學生參與實際的操作,往往是只能看。以電力系統故障為例,學生到現場不能體驗到故障發生和處理過程,像電力單位的一些工作多年的專業人員,碰到事故和處理事故時,也可能會不知所措。一些高校通過購買專業的物理模擬仿真系統,但這些花費很高、場地大,對于該校現有的資源不可能滿足。所以,電力系統中的故障,特別是單相接地短路、兩相短路、兩相短路接地和三相短路的橫向故障,通過PSCAD仿真軟件可以模擬故障發生和恢復后各個量的變化。因篇幅有限,這里僅對電力系統橫向故障中的三相短路進行介紹。PSCAD軟件電力系統仿真軟件計算機需求:(1)MicrosoftWindowsVista或Windows7操作系統,32bit或64bit;(2)附件軟件IntelFortanComposerXE20112,Microsoft.NETFramwork4.0Full3,MicrosoftVisualC++2010Redistributables;首先通過講解PSCAD的基本知識,然后設置相關的任務要求,最后以學生為中心,自己動手搭建35kV單側電源輸電系統,如圖1所示。其中BAK為斷路器,Tline和Tline1的長度均為20km,每公里電抗為0.4Ω的架空線路。負載的有功功率為15MW,無功功率為5MVAR。升壓變壓器為三角型/星型接法,降壓變壓器為星型/三角形接法。通過FAULTS模塊設置故障,TimedFaultLogic模塊設置故障發生時間為0.08s,故障持續時間為0.04s。采用工程研究方法,通過分析數字仿真結果,找出其內在規律,然后再通過理論進行分析,對比在不同量的變化下,電力系統相關量的變化,這樣可以有助于學生加深對電力系統故障知識的理解。三相短路故障時電力系統中最嚴重的故障,以該故障為例對其進行仿真分析。發生三相短路故障時,電源端的三相電壓電流波形和故障點的三相電壓、三相電流波形如圖2所示。由圖2可知,發生三相短路故障時,電源端的三相電壓只有微小的波動,沒有發生顯著的變化;電源端的三相電流幅值增大,A相電流呈整體上升趨勢,B相和C相電流呈整體下降趨勢。故障點電壓由于發生三相短路,電壓均為0V,當故障切除后,三相電壓發生暫態波動,但很快就恢復到正弦變化;在故障發生前,由于故障發生器處于斷開狀態,因此故障點處的三相電流均為0A,在發生三相短路故障后,由于閉合時有初始輸入量和初始狀態量,故障點三相幅值都變大,并且A相電流波形上移,C相電流波形下移,在故障排除后,三相電流迅速變為0A。通過電力系統仿真,可以產生如下實習效果:(1)加深了專業理論知識,理論聯系實際,有助于學生提高計算機應用、查找文獻、分析問題和解決問題的能力;(2)對于電力系統更為復雜的建模系統,學生可以組成團隊進行建模,培養團隊合作和創新精神;(3)提高了學生學習的積極性,學生根據布置的任務主動去學習,激發了學生學習的欲望,每處理完一個小問題他們感到很有成就感。以上這些都為以后的工作和研究打下堅實的基礎。

3結語

摘要：電力系統在促進企業生產建設中具有重要作用，針對對煉化企業電力系統進行分析，從電力系統中存在的問題出發，擬定相關優化方案。從實踐中全面實施，以此來提升電力系統的適用性，促進電力系統的穩定運行。

關鍵詞：煉化企業;電力系統;分析

當前許多中、小型煉廠在自身發展過程中由于受到較多影響因素的限制，在實際發展建設過程中忽略了對電力系統的同步優化，從而導致部分電力系統出現超限額運行、設備使用負荷超載，對于后續安全生產工作造成了嚴重破壞。所以，當前煉化企業需要根據實際電力應用情況對供配電方式進行選取優化，使其既能夠穩定運行，也能確保供電系統安全穩定運行。

1煉化企業電力系統存在的問題分析

1.1外部電網應對風險能力較低。當前部分地區主網電壓上部在總體電力網上都是并網的，用電部門采取不同措施都無法從根本上實現兩個獨立電源并存的情況出現。所以目前存在來自不同電網的電源，電網在同時開啟運行時，電路之間相互影響的作用力較小。同一電網但是實際電氣設備距離較遠，其中一個電源出現問題之后，另一處電源不會出現斷電現象，此類電源就是雙重電源。煉化企業具備此類外部電網結構，會由于變電站發生故障而使得電力企業斷電，對于企業經濟發展造成重大損失。所以目前煉化企業可以在電路設計階段采取雙回路或是三回路電源與距離較近的變電站進行連接，這樣能夠確保企業電力系統外部供電環境的安全性[1]。1.2備自投裝置無法全面滿足企業供電需求。目前在區域變電所以及單元變電所單母線分段都采用備自投裝置，在總變電所配電裝置中采取雙母線接線方式，電力系統在正常運行過程中，母聯開關會斷開。不同區域變電所備自投裝置具有相應的欠壓條件且具有延長時間。電網在實際運行中如果出現了相應的問題，備自投自身的可靠動作也無法使得壓電動機全部切除，導致電動機實際轉速下降。備自投裝置與電網變電站備自投裝置的基本工作原理相似，未能根據目前煉化企業電力系統實際需求進行設計。在系統啟動之前，通過失壓啟動方式，未能將繼電保護動作作為啟動條件來縮短實際啟動時間。采取延時和無壓數據在備用電源上，沒有實行相應的跟蹤技術來加快切換。綜合多方面因素，目前企業備自投裝置無法全面實際供電需求。1.3單元變電所中未配備抗“晃電”設備。“晃電”就是由于受到雷擊知識發電廠故障以及電網在較短時間內發生短路故障，電網電壓實際大幅度的波動較為嚴重。當電壓實際數值較低時且是持續時間較長，交流接觸器將釋放，致使低壓電動機停止轉動。變頻器在實際運行中會出現電力不平衡等問題，致使電動機停止轉動，變頻器無法正常有序工作[2]。

2現階段煉化企業電力系統優化方案探析

一、引言

本課程的先修課程為《高等數學》、《電路》、《電機運行與維護》，后續課程包括《電氣設備運行及維護》、《繼電保護裝置運行》、《頂崗實習》等。

二、課程目標的設定

1.專業能力：能全面掌握電力系統的基本知識；能對電力系統有功及無功功率進行控制與分析；能對電力系統頻率和電壓進行控制和分析；能對電力系統各種故障運行狀態進行分析和計算；能對電力系統安全穩定性進行簡單分析和計算；能進行電力系統的規劃設計。2.方法能力:分析問題、解決問題的能力；動手操作、獨立工作能力；獲得與利用信息，探究式的學習能力；工程意識和靈活思維、創新能力。3.社會能力：團隊協作能力；交流溝通能力；組織能力；耐心細致的工作能力。

三、課程設計思路

電力系統運行與分析課程基于電網的實際生產過程，以工作過程為導向，歸納提煉典型工作任務，并將行動領域的典型工作任務教學化處理后，按照與實際崗位典型工作任務內容對應的各學習情境組織內容，并且根據任務的復雜程度，以先簡單后復雜的順序排列各學習情境；在各個學習情境中，又按照復雜程度和實際工作程序化各個工作任務。遵循學生職業能力培養的基本規律，以適度、夠用的原則，以現場工作任務及工作程序為依據整合、序化教學內容，設計項目教學，教、學、做結合，課堂、實訓、實習結合，理論與實踐結合。在教學項目實施中，由專業教師組成教學團隊，密切配合施教。采用任務驅動教學方法，以學生自主學習為主，教師講解為輔，激發學生學習興趣，培養學生自主學習和終身學習的能力。

摘要：分布式發電主要是指發電功率在幾千瓦至數百瓦的小型模塊化、分散式的發電單元發電模式。當前分布式的發電技術是電網運行的技術發展主要趨勢，它的特點是發電容量較小，且主要通過與配電網和電力系統的連接來進行工作。在分布式發電網點進入電網系統后會對配電網絡的短路、電流大小和電路走向結構產生不同程度的影響，使得原有的電力系統在運行中產生一系列的問題。如何在分布式發電技術普及的趨勢下，減少其對配電網絡的影響、保護用電運行結構，使得整體的用電網絡系統趨于穩定和安全，是當前相關工作人員需要探究的問題。

關鍵詞：分布式發電；電力系統；發電工作系統

分布式發電的普及既有利于幫助一些特殊用戶實現用電要求，也有利于將發電和配電網絡推向高科技水平的發展階段。在幫助配電系統正常運行和分布式發電技術逐步發展的同時，要維護配電網絡的正常運行并進行繼電保護。為了更好地開展分布式發電的安排工作，首先需要了解分布式發電的不同種類，在用戶體驗、環境影響和科技發展等多個層面綜合考量分布式發電的運用，分析總結出在保護配電網絡正常運轉的同時，實現分布式發電的更好發展策略。

一、分布式發電的運用優勢和重要性

分布式發電的優勢主要是在具體的運用中能夠緩解隨著社會發展對電力負荷峰谷差增大的壓力。在當前的電力系統中，由于全國聯網的實施，局部的電力系統出現故障時容易通過電網迅速擴展至其他區域，使得整個配電系統面臨著更高風險的停電狀況。分布式發電的普及能夠減少連鎖反應的負面影響，同時增加節能環保和可再生能源的運用。當前我國的能源供應日益緊張，在這種現實條件下，電力資源作為一種可再生能源逐漸受到相關部門的重視。分布式的發電技術既符合節約資源保護環境的基本國策，又具有靈活多變、適應性較強的工作優勢，成為當前逐步普及的一種發電方式。

二、分布式發電的基本內涵

摘要：自20世紀80年代末至今，我國的仿真技術獲得了極大的發展。在電力系統中，應用較多的培訓仿真系統有電廠仿真、電網運行工況仿真和變電所仿真。一般說來，凡是需要有一個或一組熟練人員進行操作、控制、管理與決策的實際系統，都需要對這些人員進行培訓、教育與培養。

關鍵詞：仿真技術電力系統

自20世紀80年代末至今，我國的仿真技術獲得了極大的發展。在電力系統中，應用較多的培訓仿真系統有電廠仿真、電網運行工況仿真和變電所仿真。一般說來，凡是需要有一個或一組熟練人員進行操作、控制、管理與決策的實際系統，都需要對這些人員進行培訓、教育與培養。早期的培訓大都是經過理論講解和現場實習，通過實際操作經驗的積累來完成的，這種培訓方式因是在實際運行的系統上進行操作，不僅培訓成本高、培訓時間長，而且有些故障只能在實際發生時才能得到實際操作的機會，致使一部分知識只有感性認識，得不到實際操作的鍛煉。隨著系統規模的加大、復雜程度的提高，特別是造價日益昂貴，訓練時因操作不當引起的破壞而帶來的損失大大增加，因此，提高系統運行安全性、可靠性事關重大。為解決這些問題，出現了培訓仿真系統，模擬實際系統的工作狀況和運行環境，以避免運用實際系統時可能帶來的危險性及高昂的代價。

變電所培訓仿真系統集仿真技術、圖形圖象技術、數據庫等技術于一體，依據變電所電力設備實物、一次設備和二次設備接線圖進行設計，如主控室、控制屏、保護屏及設備連接狀況，可在模擬設備和二次接線圖上進行相應操作，采用鼠標點擊的操作方式，簡單、直觀、易學(見圖1)。這種方式使變電運行人員的培訓手段大大更新，提高了培訓效率，縮短了培訓周期。也進一步提高了運行人員的正確判斷和處理事故的能力，防止事故擴大化和縮短事故處理時間，從而確保電網安全、可靠、經濟運行。

圖1

1變電所仿真的現狀

【摘要】基于超星學習通的教學模式可以促進教師教學工作的信息化和高效化，可以激發學生學習的自主性和積極性，加強師生之間的溝通和互動。以專科電力系統分析課程為例，在2020年疫情防控期間，采用超星學習通進行在線教學，從課程的設計和建設、教學實踐活動和應用效果等多方面論述基于學習通的在線教學模式實踐情況。從應用效果綜合分析，基于學習通的在線教學模式達到了與線上、線下混合教學相同的預期效果，而且優于傳統課堂。

【關鍵詞】在線教學模式；超星學習通；電力系統分析課程

移動互聯網時代促進了移動終端學習這種新型學習方式的出現。以手機和平板電腦等移動設備為載體，門類繁多的教育APP可以滿足不同學習者及不同學習層次的需求，利用移動教育APP進行學習成為當前的一種潮流。［1］移動教育APP是指具有一定教育性，內容主要涉及學習和教學方面的應用軟件。移動教育APP的開發，為移動學習的開展搭建了豐富的支持平臺。［2］因此，將移動教育APP合理地引入課堂，成為傳統課堂教學模式改革的一種嘗試。［3］正是基于這樣的技術背景，筆者以疫情防控期間所授的電力系統分析課程為例，探究將超星學習通APP應用于課堂教學中，給傳統課堂教學和學生課后學習注入嶄新活力。超星學習通APP是由超星集團推出的一款滿足師生移動學習的綜合性應用軟件，其知識傳播和管理分享平臺是基于人工神經系統原理所開發的。［4］學習通APP的學習形式是依據構建主義理論來組織的。在該學習系統內，學習者利用移動智能設備來進行學習。學習通的具體使用方法是：教師首先在手機上安裝超星學習通客戶端，以教師的身份建立課程，然后通過網頁版“超星泛雅”導入學生名單，或者通過發送課程的邀請碼邀請學生加入課程。教師通過網頁版“超星泛雅”進行課程目錄的搭建、課程資源的上傳、學習任務和活動的設計等工作來組織教學活動。學生通過下載學習通APP查看課程教學資源，參與教學活動來進行學習。筆者在2019年對2017級發電和供電專業學生進行過線上、線下的混合教學模式教學改革實踐。線上使用學習通APP，線下采用傳統課堂教學相結合的形式，以“課堂教學為主，學習通APP為輔”的模式開展教學。具體為：在課堂上講解專業課知識，而學習通APP供學生進行課前預習、課上搶答和課后復習等活動。2020年春季疫情防控期間，在學生不能返校的情況下，對2018級發電和供電專業學生的授課中，電力系統分析課程使用學習通APP在線教學的方式，達到了線上、線下混合教學的效果，且優于課堂教學效果。

一電力系統分析微課程設計與建設

1􀆰學情分析學情分析是微課程設計與建設的基礎工作。［5］電力系統分析課是電力類專科中非常重要的專業課，是學生參加國家電網高校畢業生招聘考試的考試科目，也是專升本考試的必考科目。這門課程的特點是理論性強、實踐性強且與電力生產實際緊密相關。這些特點導致電力系統分析課程的教學內容相對抽象，不易理解。專科的電力系統分析課程難度的設置雖然低于本科課程，但是重點掌握內容和知識點相一致。伴隨高考擴招政策的出臺，學生兩極分化比較嚴重，部分學生的學習基礎較差、學習興趣度不高、缺乏自主學習的能力。以2019年為例，學校吉林地區發電廠電力系統專業（專科）的最高分是442分，最低分是376分。現有的教學模式如果依托于傳統課堂，主要依靠黑白板、實物展示或者PPT課件等形式開展，容易導致教與學互動不足，學生課堂參與度低。教學模式課前、課堂和課后相互分離。雖然教師有對于課前預習以及課后作業的設定、安排，但往往因為教師無法得到及時性的反饋與評價，加之時間的分散，導致學生真正投入預習、復習的積極性不高。實際上，作為完整的教學過程，課前、課堂和課后的教學環節如何能夠借助教育APP有效銜接，針對學生的差異提供個性化學習模式，提高學生的學習興趣、學習效果和學習能力是非常有意義的。2􀆰微課程設計和建設建設微課程的主要工作是建立微課程教學資源庫。［6］微課程教學資源庫包括教學的微視頻、教學課件、電子教案和資料庫等。其中核心部分是微視頻的制作和編輯，筆者使用EV錄屏軟件進行屏幕的錄制。視頻制作按照電力系統分析課程的知識點進行拆解。視頻時間不宜過長，時長控制在10～15分鐘，但是內容盡量詳細，應該結合例題和生產實際案例進行講解。資料庫主要是電子習題，包括選擇題、判斷題、填空題、簡答題和計算題。習題練習可以輔助學生完成知識點的內化和鞏固。筆者編輯了電力系統分析電子習題庫，用于在線教學的課前自學檢測、課堂知識點鞏固和課后知識點復習等環節。課堂知識點鞏固環節以作業的形式發放，題目控制在10道題左右，目的是讓學生充分消化知識點、驗證教學效果。課后知識點復習環節，以作業或者章節測試的形式發放，試題控制在10～15道，目的是對易錯知識點進行強化練習。期末考試前發放2～3套考試題，便于學生自己檢查知識的漏點，也方便教師了解學生對知識的掌握情況，從而及時進行有針對性的答疑。

二基于學習通平臺的在線教學實踐

［摘要］電氣工程及其自動化專業是傳統的工程學科。可以針對電氣工程及其自動化本科生“厚基礎、寬口徑、重能力”的培養要求，提出電力工程課程群的建設目標，分析課程群內不同課程的特點。優化課程群建設的具體方案，包括課程優化、實驗優化及考核優化等三個角度。

［關鍵詞］電力工程；課程群；優化方案

電氣工程及其自動化專業作為傳統的工程學科，已有上百年的發展歷史。為適應新時期社會對電氣工程人才的不同需求，國內外高校不斷推動電氣工程教育的發展與改革，教育理念也隨著時代的發展而變化，從原來的“重理論輕實踐”，逐步發展為“厚基礎、寬口徑、重能力”。[1][2]電力工程作為電氣工程及其自動化本科生培養的主干課程，是電氣工程本科生人才培養的重點課程，也是整個電氣工程專業的基礎課程。[3]可見，如何提高電力工程課程的教學水平，這對于提高本科生的教育水平及畢業質量有著重要的意義。電力工程作為一門整合工廠供電及電力系統分析兩門課程的綜合性課程，對構建本科生電力系統知識體系具有舉足輕重的作用。課程內容的豐富性造成了學時緊張、講課內容泛而不精的情況。為解決該問題，可以從宏觀層面出發，將若干電力工程相關課程內容統一整合，從而優化學時，突出重點，推動電力工程課程群建設，使學生對電力系統的整體設備運行、調度、保護及設計有一個完整的了解，最終讓學生構建完整的電力工程知識體系，滿足電力工業對人才發展的需求。這樣，加緊推進電力工程課程群建設與實踐，就成為了電氣工程本科生教育改革的首要任務。

一、課程群建設理念簡介

20世紀90年代，北京理工大學在題為《在課程建設中應當以教學計劃的整體優化為目標》的教育改革項目中，首先提出了課程群建設的總體思路，繼而逐漸發展成為學科教育改革的新興理念，為國內眾多高校教育改革提供了參考。課程群的主要內涵為[4]：整合三門及三門以上學科相關課程，相互傳承，相互滲透，相互補充，從而整合課程授課內容，使課程結構合理，層次清晰，進一步挖掘課程的整體優勢，從而建立起學科優勢。課程群不僅能使學生能夠在較短的學時內掌握重點、有效的知識，構建堅實的知識體系，也能使教師在授課過程中將有限的知識點講透講精。課程群的整體是全面而嚴謹的，這就避免了原來單一課程為求知識全面而進行“蜻蜓點水”般的講課模式。

二、電力工程課程群建設方案

隨著時代的發展，碩士學位是工程師的入職門檻已經形成共識。英美國家擁有發達的電力工程碩士教育，其培養模式與國內有很大不同。例如，英國的工程學碩士學制多為1年，美國的工程學碩士培養年限普遍在2年左右，而國內工科碩士培養的學制大多為3年。本文就具備典型意義的英國曼徹斯特大學（TheUniversityofManchester，簡稱曼大）和美國伊利諾伊理工學院（IllinoisInstituteofTechnology，簡稱IIT）的兩個全日制電力工程應用型碩士學位項目，進行培養情況的簡要介紹和比較分析。

曼大MScofE-Power培養模式

課程設置英國曼徹斯特大學創建于1824年，是一所聲名卓著的綜合性大學，其在電力工程領域的教學和科研，歷史悠久，實力強勁。曼大的1年制電力系統工程理學碩士MasterofScienceElectricalPowerSystemsEngineering（簡稱MScofE-Power）項目包含8門必修課及1篇畢業論文，其課程安排如表1。通常，曼大1門課程會在1個學期內修完，授課約30學時，課下對應自習時間約為1:4，總共的學習時間約為150小時，對應15個學分。畢業論文是60個學分，對應的獨立學習時間是600小時，這樣學生總共需要180個必修學分才能獲得學位。MScofE-Power授課時間大致分為兩部分：通常秋季學期從9月中旬開學到圣誕節止。圣誕假期為3周左右，然后是春季學期，從1月中旬到6月中旬。畢業論文工作從春季學期開始，通常會持續至暑假內，論文交卷截止時間一般是在次年9月上旬。這里用課程號代表具體課程，就表1中的課程內容依次做簡要介紹。1.EEEN60302介紹最基本的電力系統架構與電力設備以及相關聯的電路分析基礎。2.EEEN60312介紹電力系統的建模和大電網的穩態分析與短路故障計算。3.EEEN60372講授如何就發電廠電氣部分進行設計，也包括在全生命周期成本背景下對電力設備資產管理與狀態監測的介紹，以及高電壓實驗課。4.EEEN60321介紹電力系統優化調度與電力市場及技術經濟學方面的內容。5.EEEN60076就電力系統的小干擾穩定和大擾動穩定的研究方法進行介紹，以及對供電質量和電力系統可靠性方面的問題進行介紹。6.EEEN60342介紹電力系統中各種類型和場景下的繼電器和保護方案，并要求學生結合PSCAD軟件對電流保護和距離保護進行實踐給出課程報告。7.EEEN60352主要就新興智能電網技術和低碳技術與電力系統的融合展開介紹。8.EEEN60357結合工程項目建設背景，為研究生提供研究方法、產品或服務開發技術和市場研究方面的培訓。9.EEEN60070畢業論文具體結合課程學習中的某科學主題，在教師指導下由學生獨立展開系統研究，以展示學生在處理實際問題時應用專業知識的能力，不需要答辯，但將由教師評審給出成績。可以看出，MScofE-Power項目緊緊圍繞電力工業所需，設置了內容豐富的專業課程。由于曼大等多數英國高校本科是三年制，前期以通識教育為主，涉及到的專業課程較少，能看出表1中的大多數課程內容對應著我國電力本科高年級常規課程，如電力系統分析、發電廠電氣部分、電力系統繼電保護、高電壓技術等幾門專業主干課以及相應的本科畢業（論文）設計。基于此，加之每門課程的學時數相當少，其所能到達的專業深度也就很有限，1年制MScofE-Power文憑的厚度與國內碩士文憑無疑是有差距的。課程教學與考核模式結合EEEN60372對課程的教學及考核模式做介紹。EEEN60372旨在：使學生對發電廠電氣部分進行設計的基本原則有清晰理解；使學生通過辦公軟件、電子表格以及基于商業軟件包的計算等來完成對發電廠項目中主要電氣部分進行的設計；使學生了解電力系統中資產管理的相關技術；使學生了解電力系統設備型式試驗過程和/生產/調試/檢測過程中使用的電氣測量技術和狀態診斷方法。課程涉及的教學形式包括：教師課堂教學PowerPoint演示和黑板書寫講解（Lecture）、有助教參與的小組課程學習討論（Tutorial）、高電壓實驗課、基于TurningPoint平臺的課程網絡學習(e-learning)等。具體時間分配為，32學時Lectures、6學時高電壓實驗課、4學時Tutorials以及108學時課下學生自修學習Independentstudy。課程考核為，學生三個小時的筆試成績占比為80%，學生所提交一份關于傳輸線路設計的課程報告占比為20%。

IIT的MEngofPower培養模式

課程設置創建于1890年的伊利諾伊理工學院是一所傳統的電力系統教育和科研強校，其電力工程碩士MasterofPowerEngineering（簡稱IITMEngofPower）的培養在美國高校中具備一定的代表意義。美國的工程學碩士分為理學碩士（MasterofScience）和工程碩士（MasterofEngineering）兩大類型，前者側重于學術研究，后者側重于職業發展。IITMEngofPower定位于為電力系統、電力電子和電氣驅動以及電機等專業方向培養高端應用型技術人才，項目要求至少完成30個課程學分，通常學生1學期會選3門課。美國高校的學分制度與英國不同，其一門課程的學分數通常定義為一學期內，該門課程在每一教學周內授課的小時數，這和我國高校的學分制度類似。這里就IIT課程號含義做簡單說明，舉例如ECE418PowerSystemAnalysis。其中ECE為DepartmentofElectricalandComputerEngineering的簡寫，意味著是ECE系開設的課程。ECE418數字中的第一位4代表400級別，適用的年級為本科四年級；如果該數字是5就代表500級別，是適用于碩士和博士研究生的常規課程，通常3個學分；如果該數字是7，代表是側重于博士生前沿知識專題的短期課程，一般2個學分，該數字是6的情況，通常指的是小組研討或博士學位論文。ECE418中數字的第二位和第三位通常表示子類，指代具體學科范疇內的具體課程，這樣ECE418就和具體的一門電力系統分析課程對應了。MEngofPower專業課程學分的選取主要被限定在三個課程組中，即構成專業基礎的核心課程組CoreCourses、構成專業方向的電力系統課程組PowerSystems和電力電子與電氣驅動課程組PowerElectronicsandMotorDrives，任選課程的專業學分很有限，其各范圍的可選取學分數如圖1所示。這里結合選課規則及圖1，對三個課程組所提供的課程進行介紹。CoreCourses課程組包括8門課，如表2所示。其中ECE418和ECE419理論課程內容相同，ECE419多包含1個學分的實驗，要求從其中必選其一。同理ECE412和ECE512課程內容相同，ECE412多包含1個學分的實驗，其作為可選課程之一。在ECE411、ECE420、ECE412（或ECE512）、ECE537和ECE551等5門課程中，要求至少選取3門。PowerSystems課程組主要包括：ECE417配電工程、ECE554電力系統繼電保護、ECE555電力市場運行、ECE560電力系統動力學與穩定性、ECE563人工智能在智能電網中的應用、ECE582微電網的設計與運行等18門課程。PowerElectronicsandMotorDrives課程組主要包括：ECE438控制系統、ECE539電機的計算機輔助設計、ECE548新能源發電技術、ECE550電力電子動態控制、ECE764車載電力系統等12門課程。要求從每個專業課程組中至少選修兩門課程，限于篇幅，各課程不再逐一列表。任選課GeneralElectives被限定在其所在電氣系所提供的選修課目錄中，不超過4-6個學分。在課程層次中，MEngofPower要求申請學位的30個學分，至少有18個學分是500級別課程，400級別課程不能超過12個學分，短期課程的學分最多可申請6個。英美兩國在師資聘用、教材內容選取、教學模式等方面有相似，由前所述看出MEngofPower課程內容與MScofE-Power表1中課程有交集，相比較MEngofPower選課的自由度更高以及授課更扎實。具體表現在如MEngofPower可選課程的范圍很寬，且層次豐富，從本科生課程到博士生課程，可選課程的范圍超過40門；同一門“電力系統分析”，MEngofPower的課時數比MScofE-Power要多一倍；培養學制也更長，自然其文憑的含金量也更足。課程教學與考核模式介紹舉例如ECE550，主要介紹新能源接入智能電網的逆變器控制技術，排課16周，3個學分。開學初，教師將公布本期課程的教學大綱和時間安排，并介紹負責作業答疑和上機指導的助教與學生見面。授課過程中，教師在講解智能電網新興技術的同時也會介紹本領域的前沿學術動態，師生常常會就教學內容展開提問和討論，課堂氛圍活躍。教師布置3個project課題作為考核，成績占比分別為20%、40%和40%，project需要學生們自行組建團隊基于專業軟件協作完成，并需要團隊成員們在現場通過幻燈片或視頻等形式展示其共同的研究成果，教師據此進行成績評定。為激發學生的學習潛力和熱情，教師還布置了課程相關的研究論文寫作納入成績評定，作為附加分40%。

與我國電力工程專業碩士培養的比較