电力系统分析教学方法探讨

【摘要】通过电力系统分析理论课和仿真教学实践经验及教学研究心得，以某高校电气工程及其自动化本科专业为例，分析中外经典教材的优缺点，探讨新形势下的教学方法，构建更加符合现代教学要求和学生需求的教学方法。

【关键词】电力系统分析 教学方法 实践经验

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0230-01

电力系统分析课程是各高等院校电气工程及其自动化专业的核心专业课程，是该专业学生知识体系的重要组成部分，同时也是该专业学生毕业后工作或深造的必修课程。但是，对于电力系统分析课程而言，该课程涉及的知识面广，对电路原理、电机学、电力电子技术等先修课程的要求较高，同时，近年来世界范围内智能电网技术发展迅猛，各种新技术层出不穷，这些因素都给课程体系的优化设计提出了更高的要求。要求该课程在有限的课时内，基于多门先修课程的基础知识，系统讲授电力系统静态分析方法，并结合新兴技术提高学生学习兴趣与专业技能。

1教材的选择

1.1国外经典教材

现代电力系统分析与控制起源于国外，国外的电力系统研究者和教学工作者在几十年的发展过程中积累了大量的宝贵经验，也出版了多本经典教材，如Robert H. Miller等编著的《Power System Operation》、Turan Gonen编著的《Modern Power System Analysis》、Prabha Kundur编著的《Power System Stability and Con？鄄trol》等。这些教材对电力系统分析的理论讲解透彻，深入浅出，且经过几十年时间的检验，其教学价值得到广泛的认可。

虽然国内外电力系统分析的基本原理是相同的，但是由于电力系统运行机制的不同，国外教材对培养我国电力系统人才具有一定的局限性。此外，由于电力系统分析课程主要针对本科二、三年级的学生，完全使用国外经典教材进行双语或全英授课难度较大。

1.2国内经典教材

国内的高校虽然较国外高校而言在现代电力系统分析领域的教学起步较晚、差距较大，但是近年来在国家政策的大力扶持下，取得了快速的发展。同时，也形成了几本优秀的教材，如东南大学陈衍编著的《电力系统稳态分析》、华中科技大学何仰赞等编著的《电力系统分析》、四川大学刘天琪等编著的《电力系统分析理论》等。这些教材从简单知识入手，由浅入深，分析透彻，自成体系。

针对国内本科电力系统分析教学的现状，可以选择国内出版的讲解清晰、全面的教材为主线，并以国外经典教材为辅助。

2.教学方法的改进

电力系统分析课程作为电气工程及其自动化专业核心课程，对电路原理、电机学等基础先修课程的要求较高，且由于电力系统设备大多属于高压设备，对实验室资金投入的要求较高，国内只有少数几所高校具备开展电力系统动模实验的条件。如果仅仅按照教材照本宣科，学生很难深入理解和掌握相关领域的知识。因此，在理论教学实践中，穿插教材中所缺乏的仿真实验，并结合生活实际经验讲解相关原理，可以更好地帮助学生掌握理论知识。

2.1计算机仿真辅助教学

MATPOWER是一款基于MATLAB的开源电力系统仿真软件，具有操作简单、运行结果可靠等优点，可以满足一般电力系统计算和分析的需要，进行简单讲解后学生即可独立操作，作为对理论教学的辅助。

例如，在电力系统电压调整章节，根据如图1所示的电压调整原理图，得到如式（1）所示的电压调整关系式，进而得出电压调整的四种措施：即改变发电机机端电压、改变变压器变比、改变负荷功率分布和改变网络参数。

图1 电压调整原理图

Vi=VGk1-■k2 （1）

但是，按部就班的理论推导难免枯燥和抽象，通过MATPOWER仿真软件，可以简单地通过修改相应系统参数，经过潮流计算后便可直观地观察节点电压的变化情况，加深学生对知识的理解与记忆。

总的来说，MATPOWER是一款可以在Windows环境下方便使用的开源电力系统仿真软件，可以方便地应用于课堂教学演示或课后仿真实验。

2.2理论与实践相结合教学

电力系统分析课程具有概念多、抽象和难以理解的特点，学生普遍反映所学知识与实际生活经验较难结合，教学内容较为枯燥等问题。因此，在教学实践中应努力将理论与实践相结合，让学生学得有兴趣，学以致用。

例如，在讲解“断路器”这一常用电力设备时，如仅仅从其灭弧的原理和作用角度进行讲解，往往得不到较好的教学效果。因此，作者在教学实践中尝试首先从电网电弧入手，讲解电力系统中灭弧的重要性;然后，从生活中“断电几秒自动恢复”的现象，引入“自动重合闸”的介绍;最后，从电网操作安全的角度，讲解“断路器”和“隔离开关”之间的区别与联系，以及电网检修过程中两者的操作顺序。实践表明，通过以上教学方法的应用，学生概念掌握清晰，且记忆深刻，取得了较好的教学效果。

此外，还可以用生动活泼的表达方式，激发学生学习的兴趣。例如，电压调整的方法大多是通过增加或减少无功功率的供给来达到调压的目的，但是改变变压器变比的方法是一个例外，因为其本身并不产生或消耗无功功率。如仅仅从改变变压器变比进行调压原理的角度进行讲解，说明该调压方式只适用于电网局部调压的局限性，学生理解较为困难，记忆不深刻。因此，作者采用“我不生产无功，我只是无功的搬运工”这一描述，阐述改变变压器变比的调压原理，可有效激发学生兴趣，加强记忆。

3.结束语

近年来，借助我国建设坚强智能电网的大背景，我国高校电力系统及其自动化专业的人才培养工作取得了快速发展。本文积极探索提高电力系统分析课程教学效果的教学方法，从教材的选择和教学方法的改进两个角度进行了较为详尽的探讨。作者所做的这些努力，在实践中获得了学生的普遍认可，同时也希望这些经验与方法可以为兄弟院校相关专业的教学提供参考和借鉴。

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作者简介：

孙伟卿（1985-），男，博士，讲师主要研究方向：电力系统分析。