淺談電力系統分析實踐教學探索

摘 要：電力系統分析為電氣工程學科的重要組成部分，是電氣類有關專業學生的必修課程之一，為了使學生更好地掌握這門課程的專業知識、培養學習興趣、提高專業實踐能力，提出通過搭建電力系統自動化與監控實踐平臺結合該課程完成實踐教學任務。論述了利用電力系統綜合自動化實踐平臺和電力系統監控實踐平臺與電力系統分析課程內容相結合可開發的相關實驗，并結合學校的大學生創新項目、課程設計和畢業設計開設相關課題研究。

關鍵詞：電力系統分析；電力系統自動化與監控實踐平臺；實踐教學

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.181

0 引言

電力系統分析課程主要包含電力系統潮流分布計算、電力系統有功功率和頻率調整、電力系統無功功率和電壓調整、電力系統短路計算等內容，為電氣工程學科的重要組成部分，是電氣類有關專業學生的必修課程之一，為了使學生更好地掌握這門課程的專業知識、培養學習興趣、提高專業實踐能力，寧夏理工學院結合教學內容，搭建了電力系統實踐平臺。該實踐平臺綜合性強，要求學生掌握“工廠供電”、“電力系統分析”、“電氣控制技術”、“電力系統繼電保護”等相關課程知識。指導教師在實驗課前要對相關實驗項目進行操作和分析計算，確保實驗安全和可靠，實驗過程以學生動手為主教師指導為輔共同完成實踐教學任務。由于屬于新建實踐教學平臺，缺乏相關專職實驗管理和開發人員，目前僅開發了三個實驗：發電機啟動和運轉實驗、同步發電機手動準同期并網實驗、單機帶負荷實驗。需要結合電力系統分析課程內容，開發相關實驗和相關課題研究，將對電力系統分析實踐教學起到良好的促進作用。

1 電力系統實踐平臺簡介

電力系統實踐平臺由電力系統綜合自動化實踐平臺和電力系統監控實踐平臺兩部分構成。

電力系統綜合自動化實踐平臺是一套可模擬發電過程、各種電力故障、有功和無功功率調整等功能的整合實驗設備，反映了傳統發電廠電能從產生→升壓→傳輸→降壓→分配等完整的供電原理。該套實驗設備包括了原動機、發電機、控制柜、實驗操作臺、三相可調負載箱和自耦調壓器。其中原動機由一臺功率3KW、電壓400V、轉速1500rpm的直流發電機組成；三相同步發電機輸出功率2KW，功率因素0.8，電壓400V，轉速1500rpm，直流電動機和同步發電機由聯軸器軟連接在一起；控制柜由測量儀表單元、原動機控制單元、發電機勵磁單元、準同期單元、外圍設備接口單元、電源單元組成；實驗操作臺由輸電線路單元、微機線路保護單元、控制方式選擇單元、監測儀表單元、指示單元、設置單元和外圍設備接口單元組成；由15KVA自耦調壓器來擬無窮大系統；三相可調負載箱包括阻性負載和感性負載。

電力系統監控實踐平臺是一個集系統開放化、結構微機化、監控屏幕化、功能綜合化和電力潮流結構多樣化為一體的綜合自動化實踐平臺，主要由計算機系統、實驗操作臺和模擬無窮大系統組成，與電力系統綜合自動化實踐平臺配合共同完成相關實驗項目。該實踐平臺能夠面向院校新建課程體系，組建開放式實驗室和培訓中心，有利于提高學生的實踐能力和創新思維能力，為電氣類有關專業學生以后走向工作崗位打下堅實的專業基礎和動手能力。

2 電力系統實踐平臺與電力系統分析課程結合可開發的實驗

電力系統分析課程主要包括電力系統潮流分布計算、電力系統的有功功率和頻率調整、電力系統的無功功率和電壓調整、電力系統三相短路的分析與計算、電力系統不對稱故障的分析與計算等部分。

根據電力系統實踐平臺特點，結合電力系統分析課程內容，通過電氣類教師實踐與論證最終可開發的實踐項目有：

（1）發電機組的起動與運轉實驗；

（2）同步發電機勵磁控制實驗，包括不同控制角對應的勵磁電壓波形實驗、典型方式下的同步發電機起勵實驗、勵磁調節器控制方式及其相互切換實驗、跳滅磁開關滅磁和逆變滅磁實驗、伏赫限制實驗、欠勵限制實驗、同步發電機強勵實驗、調差實驗、過勵磁限制實驗；

（3）同步發電機準同期并列運行實驗，包括自動準同期條件測試實驗、線性整步電壓形成（相敏環節）測試實驗、壓差-頻差和相差閉鎖與整定實驗、導前時間整定及測量方法實驗、手動準同期并網實驗、半自動準同期并網實驗、自動準同期并網實驗；

（4）單機-無窮大系統穩態運行方式實驗；

（5）電力系統功率特性和功率極限實驗；

（6）電力系統暫態穩定實驗；

（7）單機帶負荷實驗；

（8）同步發電機實驗，包括同步發電機空載實驗和短路實驗、同步發電機V形曲線實驗、同步發電機外特性實驗。

3 課題研究與電力系統實踐平臺的結合

寧夏理工學院電氣類有關專業師生可根據THLZD-2型電力系統綜合自動化實踐平臺和THLDK-2 型電力系統監控實踐平臺的特點和現有設備，擬定出與實際生產相結合的或者理論研究型的大學生創新性項目、課程設計、畢業設計或科研課題。如對電力系統三相不對稱短路電流的故障研究，可以通過該實踐平臺構建與實際情況高度相似的模型進行大量可行性研究實驗，設置不同短路故障類型進行實驗研究，得到實驗數據，并對實驗數據進行分析；

另外，該實踐平臺可以針對學校新開設課程體系，創建開放式實踐教學平臺，即學生結合課堂理論知識、相關企業實踐和校內實踐平臺來學習專業知識和技能，通過這種開放式實踐教學平臺，能夠提高學生的工程實踐能力、專業綜合素質和創新思維，打破傳統的只注重理論教學，輕實踐教學的模式，為電力行業培養更多 “有理想，有道德，懂技術，會管理”的高素質應用型人才。

4 結束語

為了讓學生更好地掌握電力系統分析課程的專業知識、培養學習興趣、提高專業實踐能力，本文提出通過與電力系統實踐平臺相結合，開發相關實踐項目。電氣類有關專業師生也可結合該實踐平臺資源，進行大學生創新性項目實踐、課程設計和畢業設計，以及教師的科研項目研究工作。

參考文獻：

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作者簡介：張建剛（1980-），男，寧夏石嘴山人，碩士，助教，教師，研究方向：電力系統自動化。