浅谈电力系统分析实践教学探索

摘 要：电力系统分析为电气工程学科的重要组成部分，是电气类有关专业学生的必修课程之一，为了使学生更好地掌握这门课程的专业知识、培养学习兴趣、提高专业实践能力，提出通过搭建电力系统自动化与监控实践平台结合该课程完成实践教学任务。论述了利用电力系统综合自动化实践平台和电力系统监控实践平台与电力系统分析课程内容相结合可开发的相关实验，并结合学校的大学生创新项目、课程设计和毕业设计开设相关课题研究。

关键词：电力系统分析；电力系统自动化与监控实践平台；实践教学

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.181

0 引言

电力系统分析课程主要包含电力系统潮流分布计算、电力系统有功功率和频率调整、电力系统无功功率和电压调整、电力系统短路计算等内容，为电气工程学科的重要组成部分，是电气类有关专业学生的必修课程之一，为了使学生更好地掌握这门课程的专业知识、培养学习兴趣、提高专业实践能力，宁夏理工学院结合教学内容，搭建了电力系统实践平台。该实践平台综合性强，要求学生掌握“工厂供电”、“电力系统分析”、“电气控制技术”、“电力系统继电保护”等相关课程知识。指导教师在实验课前要对相关实验项目进行操作和分析计算，确保实验安全和可靠，实验过程以学生动手为主教师指导为辅共同完成实践教学任务。由于属于新建实践教学平台，缺乏相关专职实验管理和开发人员，目前仅开发了三个实验：发电机启动和运转实验、同步发电机手动准同期并网实验、单机带负荷实验。需要结合电力系统分析课程内容，开发相关实验和相关课题研究，将对电力系统分析实践教学起到良好的促进作用。

1 电力系统实践平台简介

电力系统实践平台由电力系统综合自动化实践平台和电力系统监控实践平台两部分构成。

电力系统综合自动化实践平台是一套可模拟发电过程、各种电力故障、有功和无功功率调整等功能的整合实验设备，反映了传统发电厂电能从产生升压传输降压分配等完整的供电原理。该套实验设备包括了原动机、发电机、控制柜、实验操作台、三相可调负载箱和自耦调压器。其中原动机由一台功率3KW、电压400V、转速1500rpm的直流发电机组成；三相同步发电机输出功率2KW，功率因素0.8，电压400V，转速1500rpm，直流电动机和同步发电机由联轴器软连接在一起；控制柜由测量仪表单元、原动机控制单元、发电机励磁单元、准同期单元、设备接口单元、电源单元组成；实验操作台由输电线路单元、微机线路保护单元、控制方式选择单元、监测仪表单元、指示单元、设置单元和设备接口单元组成；由15KVA自耦调压器来拟无穷大系统；三相可调负载箱包括阻性负载和感性负载。

电力系统监控实践平台是一个集系统开放化、结构微机化、监控屏幕化、功能综合化和电力潮流结构多样化为一体的综合自动化实践平台，主要由计算机系统、实验操作台和模拟无穷大系统组成，与电力系统综合自动化实践平台配合共同完成相关实验项目。该实践平台能够面向院校新建课程体系，组建开放式实验室和培训中心，有利于提高学生的实践能力和创新思维能力，为电气类有关专业学生以后走向工作岗位打下坚实的专业基础和动手能力。

2 电力系统实践平台与电力系统分析课程结合可开发的实验

电力系统分析课程主要包括电力系统潮流分布计算、电力系统的有功功率和频率调整、电力系统的无功功率和电压调整、电力系统三相短路的分析与计算、电力系统不对称故障的分析与计算等部分。

根据电力系统实践平台特点，结合电力系统分析课程内容，通过电气类教师实践与论证最终可开发的实践项目有：

（1）发电机组的起动与运转实验；

（2）同步发电机励磁控制实验，包括不同控制角对应的励磁电压波形实验、典型方式下的同步发电机起励实验、励磁调节器控制方式及其相互切换实验、跳灭磁开关灭磁和逆变灭磁实验、伏赫限制实验、欠励限制实验、同步发电机强励实验、调差实验、过励磁限制实验；

（3）同步发电机准同期并列运行实验，包括自动准同期条件测试实验、线性整步电压形成（相敏环节）测试实验、压差-频差和相差闭锁与整定实验、导前时间整定及测量方法实验、手动准同期并网实验、半自动准同期并网实验、自动准同期并网实验；

（4）单机-无穷大系统稳态运行方式实验；

（5）电力系统功率特性和功率极限实验；

（6）电力系统暂态稳定实验；

（7）单机带负荷实验；

（8）同步发电机实验，包括同步发电机空载实验和短路实验、同步发电机V形曲线实验、同步发电机外特性实验。

3 课题研究与电力系统实践平台的结合

宁夏理工学院电气类有关专业师生可根据THLZD-2型电力系统综合自动化实践平台和THLDK-2 型电力系统监控实践平台的特点和现有设备，拟定出与实际生产相结合的或者理论研究型的大学生创新性项目、课程设计、毕业设计或科研课题。如对电力系统三相不对称短路电流的故障研究，可以通过该实践平台构建与实际情况高度相似的模型进行大量可行性研究实验，设置不同短路故障类型进行实验研究，得到实验数据，并对实验数据进行分析；

另外，该实践平台可以针对学校新开设课程体系，创建开放式实践教学平台，即学生结合课堂理论知识、相关企业实践和校内实践平台来学习专业知识和技能，通过这种开放式实践教学平台，能够提高学生的工程实践能力、专业综合素质和创新思维，打破传统的只注重理论教学，轻实践教学的模式，为电力行业培养更多 “有理想，有道德，懂技术，会管理”的高素质应用型人才。

4 结束语

为了让学生更好地掌握电力系统分析课程的专业知识、培养学习兴趣、提高专业实践能力，本文提出通过与电力系统实践平台相结合，开发相关实践项目。电气类有关专业师生也可结合该实践平台资源，进行大学生创新性项目实践、课程设计和毕业设计，以及教师的科研项目研究工作。

参考文献：

[1]刘柏林，孙文利.“电力系统分析”实验教学改革研究[J].科教文汇，2012（10）（上旬刊）.

[2]张雪萍，李裕等.电力系统分析实验教学探索[J].西部素质教育，2015，1（10）.

[3]牛祖蘅，李宁.电力系统综合自动化实验的教学研究[J].中国电力教育，2013（31）.

作者简介：张建刚（1980-），男，宁夏石嘴山人，硕士，助教，教师，研究方向：电力系统自动化。