電力系統分析課程設計改革探索

孫文瑤?趙毅　李博

摘 要：電力系統分析是電氣工程及其自動化專業最重要的專業基礎課之一。該課程緊緊圍繞電力系統的運行方式進行分析和運算。其中課程設計作為課程教學中的重要環節，是對所學知識的一次整體檢驗。電力工業的快速發展，對原有教學模式的工程實踐性提出了更高的要求。本文就電力系統分析課程設計改革進行探索，提出了課程設計改革方案，而本方案的實施有效地調動了學生學習的積極性，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：電力系統分析 課程設計 教學改革

隨著電力行業的迅猛發展，新產品、新技術的不斷涌現，人才培養顯得格外重要，如何在夯實學生專業基礎的同時，培養學生的創新意識、創新精神和創新能力，就成為當前教師的一項重要任務。課程設計作為培養學生創新能力的重要環節，必須對其進行改革以適應時代的發展。因此巧妙地引入實踐環節，進行科學合理的課程設計，是電力系統分析課程設計改革的重要組成部分。

一、電力系統分析課程設計的意義

電力系統分析是電氣工程及其自動化專業的主干課程之一，建立在高等數學、電路、電機學的課程基礎上，講解電力系統的基本概念，培養學生對電力系統的基本分析和計算能力的一門重要課程。其核心思路是將復雜的電力系統建立成數學模型，用分析電路的方法來分析系統，用高等數學的計算方法進行計算。該課程奠定了后續課程發電廠電氣部分、繼電保護的理論基礎，在專業建設中起著承上啟下的關鍵作用。

課程設計的任務是電力系統的綜合計算與分析，通過課程設計，加深對理論知識的理解，綜合所學內容，幫助學生從整體上建立起電力系統分析計算的概念，培養學生綜合分析問題的能力。同時，課程設計是高等教育最重要的實踐教學環節，它是由學生獨立完成的一項綜合性、創造性、設計性的大型作業。

二、電力系統分析課程設計的現狀

電力系統分析課程設計安排在該課程主要教學內容完成之后，進行為期一周的電力系統“三大計算”，即“短路計算、潮流計算、穩定性計算”。傳統的設計方式是由指導教師指定某一種計算類型的設計題目，并給出設計任務書，對學生進行分組。若干名學生為一組，按照任務書的要求，共同完成設計任務，最終提交一份20頁左右的設計報告。傳統的課程設計往往并不能體現“設計”的本質要求，主要存在以下不足。

1.設計任務復雜枯燥，存在過多手工計算

任務書中針對系統模型的不同節點，運用同一原理，進行手工計算，這樣雖然加強了學生對基礎知識的理解，但由于設計過程枯燥乏味，很容易使他們喪失學習的積極性。

2.設計結果分析缺乏仿真結果支撐

學生通過復雜的手工計算得出的結論，由于缺少仿真結果的支撐容易使學生對自己的計算結果產生質疑，進而影響基礎知識的掌握。

3.設計題目單一，缺乏創新性

由于指導教師受各種因素的限制，不可能為每一名學生量身打造出一套適合他自己的設計題目。另外其選擇的設計題目比較單一，而且網絡結構、元件型號、參數設置都比較陳舊，很可能與現場脫節。學生在這一環節中只能被動接受，缺乏了主觀的創造性和創新性。

三、電力系統分析課程設計改革方案

針對上述問題，筆者認為電力系統分析課程設計改革應從現代電力系統不斷發展、培養具有綜合思維能力和處理問題能力的應用型人才的角度來考慮。

根據學院的實際情況，依托現有的實驗平臺，我們緊密圍繞電力系統的三大計算，在課程設計的內容，成績評定方式等方面做出全面改革（見圖1、圖2）。

1.繼承傳統課程設計的精華，減少冗余手工計算

傳統的課程設計主要分為三大類：短路計算、潮流計算和穩定性計算，其非常重視學生基本理論和基礎知識的掌握。在設計過程中存在同一知識點或同一算法的重復計算，因此我們減少了任務書中的設計任務，但仍然保留了經典理論的分析和運算。

2.依托仿真實驗平臺，增加仿真實驗環節

現代電力系統是人類所建立的最復雜的人工系統之一，電網規模龐大而復雜，電力系統的設計、運行、控制和理論研究等都離不開數字仿真。為此學院建設了電網仿真實驗室，引進了清華大學研發的TH2100電網仿真軟件，為培養電氣工程及其自動化專業學生從事電力系統運行、工程設計和理論研究建立必要的基礎。本實驗室符合先進性、系統性、綜合性及開放性的要求，為學生做實驗和課程設計創造了良好的條件。設計過程中，學生利用計算機建立任務書中給定的電力系統模型，獨立輸入參數，進行仿真分析和計算，并將計算結果與手工計算結果比對，驗證手工計算的正確性。借助TH2100軟件的強大計算功能，可以把學生從繁瑣低級的重復計算中解放出來，把時間放在方案設計和元件選擇上。本實驗環節作為改革后設計方案中重要的組成部分，可以有效樹立學生實踐觀念，培養分析解決實際問題的能力，激發學生學習興趣，提高綜合素質。

3.博覽眾家之長，增加創新設計環節

在創新設計環節中，學生始終處于積極主動的地位，具有較大的選擇自由，指導教師不需要指定設計題目，只需對學生所選題目提出設計要求。學生可以根據自己的興趣，在圖書館、互聯網等處尋找設計的資源，選擇經典的、合理的、最新的電力系統模型，在仿真平臺上親手建模，并分析和計算。這種設計方式，從設計資料的搜集、選取，設計方案的確立，到最后的結果分析，完全由學生自己規劃、設計、完成。最終學生完成的創新設計五花八門、各具特色。為了驗證設計方案和設計結論的正確性，指導教師組織學生分組討論每一種設計方案，由學生自我評定其合理性和正確性，并將公認的優秀的設計方案存入TH2100仿真數據庫中，為今后的課程教學、課程設計、畢業設計和科研開發提供了豐富的資源平臺。學生們為了更好地完成創新設計，爭取將自己的作品存入母校的設計題庫中，不斷查找資料，進一步鞏固了相關的理論知識，迸發出極大的學習熱情，真正做到了從“要我學”到“我要學”的思想轉變。

四、小結

通過電力系統分析課程設計改革，我們深刻認識到實踐教學要以學生為中心，以掌握知識為基礎，以培養能力為重點，以提高素質為目標，利用三種渠道，即“課堂講授、分組討論、網上答疑”，做出三種轉變，即“轉變設計思想、轉變設計方法，轉變設計目標”，形成三種模式，即“手工計算、軟件仿真、創新設計”。實踐證明，改革后的課程設計取得了良好的教學效果，得到了學生的好評。其改革方法值得在課程建設中借鑒。

參考文獻：

[1]杜作潤，廖文武.高等教育學[M].上海：復旦大學出版社，2003.

（作者單位：孫文瑤、趙毅，沈陽工程學院；

李博，國網內蒙古東部巴林左旗供電有限公司）