电力系统分析范文6篇

电力系统分析范文第一篇

【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。

参考文献：

[1]黄肇， 黄满花， 罗庆跃. “电力系统分析”课程教学模式的研究与实践[J]. 中国电力教育， 2010， 28： 47.

[2]陈国平， 王楠， 简献忠. 数字集成电路设计教学方法探讨课程教育研究[J]. 课程教育研究， 2014， 12： 214.

[3]张静.浅析MATLAB/Simulink建模与仿真在电力系统分析教学中的应用[J]. 2014， 35： 218-219.

[4]冯宇.基于MATLAB的《电力系统分析》教学研究[J]. 教育教学论坛， 2013， 27： 73-74.

[5]吴晓华.浅谈兴趣教学在电工电子课程教学中的应用[J]. 中国教育技术装备， 2013， 30： 96.

作者简介：

电力系统分析范文第二篇

一、应用型电气专业电力系统分析教学中面临的主要问题

1.课程理论较多

电力系统分析中的理论内容过多，虽然涉及面较广，但系统性不强，内容较为抽象，学生在课堂中难以与实际相结合进行理解，且难点较多，学时较多，学生负担较重。由于内容枯燥，学生在课堂上难以提高学习兴趣，难点不能理解，致使学生失去学习的耐心和信心；而且公式较多，数据参数较多，且其中大多源于工程实践，逻辑性和系统性不强，在教学的过程中老师不进行教学方式的改变，学生在学习时往往容易感到枯燥、乏味。

2.教材内容陈旧

教学科研也紧跟时代的步伐，更新速度较快，但一些高校的教材内容仍然处于21世纪初的水平，并没有融入最新的科研成果，比如对于电力系统分析中计算机计算与仿真方法、柔流输电系统（FACTS）的基本原理、高压直流输电系统（HVDC）等方面的内容不够重视，不能融入最新的内容。

3.教学方法单一

具有大学教学资格的老师大多为年龄较大的教授或硕士人才，教学时间较长，早已形成了自己独有的教学风格，仅对教学内容进行抽象的推理和理论分析，很难使学生对所授内容产生兴趣，而且电气专业在实际中的操作性较强，仅仅靠理论的学习完全不够。在信息技术高速发展的今天，传统的教学模式已不能适应现代的教学，需要与科技、与网络相结合，在进行电气专业电力系统分析的教学中结合网络技术，在进行理论授课的同时播放视频或展示图片，使得学生更容易理解，有利于学生加深记忆。

二、应用型电气专业电力系统分析教学模式的改革

为了提高电气专业电力系统分析教学的效率和质量，提高学生对电力系统分析教学的兴趣，使学生能够积极主动地参与课程教学，本文就教学模式进行改革，具体措施如下。

1.改变教学模式，采用多途径教学

兴趣是学习最好的推动力。为了提高学生对电气专业电力系统分析学习的兴趣，在教学的过程中应根据学生的具体情况和课堂学习的效率，采用不同的途径进行教学，如可以通过多媒体技术进行网络互动式教学，通过网络授课，提高学生对电力系统的学习兴趣，还可以在课堂的教学中介绍电力系统分析专业最前沿的成果及应用，帮助学生了解其应用，有利于加深对电力系统专业的理解。

2.注重理论与实践的结合，巩固相关理论

电气专业电力系统的学习内容相对较为抽象，且电力系统与其他控制系统不同，常常较复杂，如电路图的绘制，电力系统中的时间控制，与其他设备的连接和控制，时间的预算，参数的设置，数据的分析等等，学生很难凭空想象，而且课本知识大多为平面图，与实际操作相差甚远。因此在教学中要注重理论与实践相结合，在授课的过程中可以播放相关设备的实体图，也可以带学生进行实地参观，边参观边讲解，还可以让学生动手操作，帮助学生对电力系统掌握系统的、全面的认识。

3.充分利用现代科技，及时补充更新内容

近年来，计算机辅助教学已被广泛利用，采用多媒体的教学可以节省教学时间，可以有更多的时间进行重点和难点内容的讲解。通过多媒体的教学，播放视频、图像，结合声音、影像等一系列措施，学生能够更加直观、生动地理解教授的内容。多媒体技术与网络技术相结合能够在教学过程中对最新的科研成果进行展示，及时对更新的内容进行补充，有利于学生了解最前沿的电力系统分析的成果，加深对电力系统分析这门课程的理解，提高教学的质量。

三、小结

随着科技化发展，电气专业电力系统分析的教学也在不断地变化。对其教学模式的改革，可以帮助学生提高学习的兴趣，加深对电力系统分析的了解，促进学生的学习，并与实践相结合，提高学习的效率，促进教学的进一步发展。

电力系统分析范文第三篇

关键词：Labview；电力系统分析；仿真

作者简介：徐相波（1977-），男，江苏常州人，冀北电力职业技术学院电气工程系，讲师；徐超（1978-），女，黑龙江嫩江人，冀北电力职业技术学院电气工程系，讲师。（河北?保定?071051）

中图分类号：G712?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0079-02

“电力系统分析”在电气专业中属于一门较为传统的课程，教学方式多以教材为主，较为偏重理论的分析和例题计算。而在实际情况中，电力系统是一个十分复杂、庞大的系统，而随着近年来超高压和特高压输电技术的推广，新的科技发展给其带来了较大的变化。仅靠传统的教学方式是不够的，静态的PPT演示和计算辅助程序起到的作用有限，也有采用PowerWorld来做动态潮流演示的，但需要学生有较好的基础和较强的理解能力。[1-4]

从高职教育的特点来看，学生的普遍素质不高，对于系统的整体运行没有基本的概念，甚至对电压电流波形都不甚清楚。因此面对这样的教学对象，通常的数学推导计算辅助手段不能起到较好的作用。当前有许多具有图形显示功能的软件，但是具有编写简单，且能显示各种图形以及波形功能的软件并不多，其中Labview是比较突出的。本文采用此软件来编写电力系统分析教学辅助仿真程序。通过数字、电气量波形和向量图的显示，学生们可以更清楚地感受到有功功率传输和无功功率补偿的意义，而不是只能通过复杂的公式来体会电力系统的各种现象。

Labview软件除了具有强大的波形显示能力外，在配置上数字信号转换卡后，还可以直接测量外部电气信号来辅助教学，对电力系统教学也能起到较好的帮助。除此之外，如果使用CGI、Active X和Java等方式，还可以使学生在远端与服务器端的Labview程序进行通讯，因此使用Labview来进行电力系统教学仿真有较大的提升空间。本文通过其编写电力系统分析课程的仿真课件，主要从复数功率和输电线路等值模型两个项目来体现其教学辅助功能，而后续还会加上故障分析、潮流分析、标幺值转换等内容。[5]

一、程序主框架

图1是主程序的界面，主要分为两个部分：左边是提供学习的互动式部分，右边则提出相关问题供学生们思考并检验其学习成果。使用程序者只需要按下相关按钮就可以进入相对应的子程序，使用十分简单。图2是主程序对应的后面板，通过一个循环结构，可以从主界面切换到复功率的子界面，其中使用的是Labview软件中的事件结构，可以有效地在主界面和子界面之间进行切换。通过主界面上按钮和子界面上的按钮来实现程序的转换功能。

二、复功率

复数功率计算子程序的显示面板可以同时执行两个复数功率计算，分别显示在面板的上下两个部分。面板的左边是电压电流大小（RMS值）及角度的输入，中间的波形图则对应电压电流波形，右边是复数功率计算的过程，先将电压变成相量方式表示，电流则变为电压相量的共轭值，这两个参数相乘就可以得到复数功率，接着就可以显示复数功率的两个分量P和Q。上下两个复数功率的相加和相减也显示在界面上，这样可以使学生了解实部和虚部的基本概念。图3是该界面的一个运行实例，分别输入两组相量，一组为电压10，角度30，电流5，角度60；一组为电压20，角度60，电流5，角度30。从图中可以看出复功率的不同表示和简单计算。图4为复数功率计算程序的后面板，图中左边为电压电流输入点，其值可以直接输出到相量输出表示点中（因为需要取共轭，电流相量角度要取负号）。该程序框图没有采用子程序来计算，显得较为凌乱。而图5采用子程序来处理，就显得比较简洁。子程序越多，简化效果越好。

三、输电线路等值模型

输电线路等值电路的界面中，使用时需要输入线路参数比如每公里电阻、电感、电容大小以及线路长度，另外还需要提供负载状态如负荷侧电压、功率因数、视在功率等。该程序可以计算出线路首端电压、电流、有功功率、无功功率、线路损失、电压损失率。如果是中、长线路，还可以计算出输电线路的[ABCD]参数。

图6是等值线路的后面板程序，短、中和长线路三种模型的计算分别放在面板的上、中、下位置。首先，由前面板输入的RLC参数根据阻抗子程序计算出每公里的Z和Y，再根据不同长度线路模型的计算方法求出对应的[ABCD]。其中短线路中B=Z，其他A、C、D都为0。一般情况下在计算短输电线路的时候也不使用[ABCD]参数。但是可以使用同一个子程序来计算三个不同的模型。计算得到的参数和负荷的数据作为电压损失子程序的输入，就可以得到首端电压、电流、有功功率、无功功率、线损和电压损失等结果。

图7是阻抗子程序的面板，主要功能是将L和C乘以2πf，输出时每公里的阻抗和容抗。图8是电压损失率子程序的面板，输入的负载参数首先由一个负载子程序来计算出负载有功功率、负荷电流和电压，输出为一个包括负荷端电压和电流的矩阵，该矩阵和参数[ABCD]相乘就可以得到首端电压和电流，由此再可得到首端有功功率和无功功率，而线损只需要用首端功率减去末端功率就可以得到。当矩阵元素为复数时，需要使用复数矩阵计算公式。而电压损失可由公式（1）计算得出，其中A为参数[ABCD]的A。

（1）

四、总结语

本文介绍了通过Labview实现的电力系统教学辅助仿真软件，其包括复数功率和输电线路等值电路等“电力系统分析”课程中的若干主要内容。该辅助软件可使学生通过输入不同的计算参数，得到感观的输出结果，用数值、波形或者相量来显示。软件使用简单，学生可更清楚地将理论和实际系统相结合，抛开繁复的公式，对电力系统有一个更为简单清晰的了解。从实际教学效果来看，该软件适合作为辅助教学工具来提高“电力系统分析”课程的理论教学效果，未来除了加入更多内容外，还可以向远程辅助教学发展。

参考文献：

[1]陈红坤,韩华玲,向铁元.关于《电力系统分析》课程教学的改革策略[C].第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集(上册),2009.

[2]李芳,胡斌,皮薇薇.基于工作过程的“电力系统分析”课程开发与研究[J].中国电力教育,2010,(33):118-119.

[3]吴振升,黄梅,徐丽杰.高级电力系统分析课程教学方式的研究[J].中国电力教育,2004,(21):92-94.

[4]郭振威,黄肇,袁旭龙,等.PowerWorld Simulation在电力系统分析教学中的应用[J].中国电力教育,2011,(3):181-182.

电力系统分析范文第四篇

电力系统分析是高校电力类专业重要的专业基础课，其中的调压、潮流、短路计算等也是电力员工培训的重要内容。在教学与培训中，许多学员反映该课程系统性较强，有不少晦涩难懂的理论和大量繁琐的计算。考虑到电力行业的特殊性，建立可视化的电力系统分析仿真软件可以大大激发学员的学习兴趣，提高培训效果。

1本电力系统分析仿真软件的特点

1.1电力系统仿真软件的综述

随着我国经济和人民生活水平的迅速提高，电力需求大幅提高。电力系统仿真已成为电力系统研究规划和设计的重要手段，因此电力系统仿真软件的功能特性对于提高研究、设计的效率和可信性有重要作用。由于电力系统在国民经济中占有重要地位，一般都要用到多个数字仿真软件进行计算结果比较，主要有以下几种：（1）邦纳维尔电力局开发的BPA程序和EMTP程序；（2）曼尼托巴高压直流输电研究中心开发的PSCAD/EMTDC程序；（3）德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC；（4）中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序PSASP；（5）MathWorks公司开发的科学与工程计算软件MATLAB[1-2]。

1.2仿真软件的设计思路和算法

为了提高学生对电力系统分析理论和实践应用的结合能力，加强就业的竞争力，并拓展电力企业服务和培训的空间，我们针对教学和培训开发了电力系统分析仿真软件，主要包括电力网数学模型、潮流计算、调压、短路电流计算等内容。本软件利用MATLAB语言，核心算法是在单台计算机的多个核上实现电网全局潮流联合的分布式计算方法，其计算速度相对单机单核要快得多。①电网模型的建立通常给定的已知条件是：电力系统元件的型号、实验数据、容量、长度等参量，计算电网元件参数，得出导纳矩阵；②电力系统功率调节和电压调整通常给定的已知条件是：参数调整滑块的调节量、电力系统元件的型号、实验数据、容量、长度等参量，系统中各电源和负荷节点的功率、平衡节点的电压和相位角，待求的运行状态参量为各节点的电压以及流经各元件的功率等。③电力系统潮流计算：采用的是PQ分解法和前推回代法。可视化仿真计算电力系统在某一稳态的正常运行方式下，电力网络各节点的电压和支路功率的分布情况，通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷节点的功率、枢纽点电压、平衡节点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括各节点的电压及其相位角以及流经各元件的功率、网络的功率损耗等。④电力系统短路电流计算：自动生成正序、负序、零序网络，计算故障电力系统的各种短路类型的短路电流。通常给定的已知条件是系统中各电源和负荷点设备的容量，待求的运行状态参量包括各节点的电压及其相位角以及流经各元件的功率、网络的功率损耗等。软件为学员提供了实验和仿真的平台，实现了全界面图形化、设备与设备属性资源管理化、操作与设计人性化和科学化。形象化显示实时运行结果，便于学生观察电力系统的各种正常状态、不正常状态；按电力系统的结构进行搭建电网模型；仿真软件在运行时，可以自由任意改变设备的开关状态，单击滑块可分级改变设备的各种参数；在一张仿真电力接线图上可以设计、显示、运行、保存、预览多种电力系统运行状态和故障状态。

2电力系统分析仿真软件在学历教学中的应用

针对不同的教学对象，我们设置了便利的操作和电网综合数据库管理界面。比如对高校的学生我们设置了B类元件库，学生可以根据书本提供的系统图中的元件输入各种电气元件的参数，比如导线的阻抗、导纳、基准电压；变压器的各侧额定电压、额定容量、短路损耗、短路电压百分数、分接头数等。电力系统分析仿真软件就可以计算电力系统各元件的参数、构建电网模型的功能、分析电力系统电力传输功能、电力系统潮流计算功能、分析电力系统无功功率平衡和电压调节功能、自动生成电力系统各序阻抗网络、计算各种类型的电力系统短路电流，计算电力系统中各运行点的各序电压。以教学中常用的电力系统调压为例。有一简单电力系统，参数如下：发电机出口电压为10.5kV，高压输电线路的额定电压为110kV，长度为80km，采用LGJ185型导线，变压器的额定电压为110/11kV，容量为15MVA，空载损耗为40.5kW，短路损耗为128kW，短路电压百分数为10.5，空载电流百分数为3.5，原始负荷功率为Sb=28+j10MVA和Sc=20+j15MVA，现在负荷增加到Sb=32+j12MVA和Sc=24+j15MVA，问应如何调整用户b、c点的电压？利用本仿真软件可以方便计算和分析出各种调压措施对负荷点电压的影响。首先学生根据题目的要求建立电力系统的拓扑图如图1所示，然后输入各种元件的电气参数（以输电线为例如图2所示），最后设计了共计6个滑块。滑块是一种图形单元（如图3所示），可以放到图纸上，并可以对图纸上的某一个图元的一种参数进行微调，它是一对一的调整，主要用于频繁调整某固定参数使用，在属性设置中对图元名、属性名、最大档、最小档、每档值、大小尺寸进行设置。从而可以让此滑块知道要控制那一个图元单元，从而在运行状态下，可以微调此滑块指定的图形单元的参数。拓扑图从左至右第一个滑块代表了可调节发电机的端电压（变化范围为10.5~11kV）；第二和第四个滑块代表了升、降压变压器的分接头档位：其中5档变压器分接头值为+2*2.5%，4档变压器分接头值为+1*2.5%，3档为变压器的主抽头，2档变压器分接头值为-1*2.5%，1档变压器分接头值为-2*2.5%；第三个滑块代表了可调节线路的阻抗（变化范围为80~60km），第五、六个滑块代表了可调节负荷的有功和无功；另外可通过无功补偿装置前的开关控制是否投入。仿真软件可以直观地把各种计算数据展示在程序界面上，把比较结果导出后可形成表1。从上述示例中可发现，利用电力系统分析仿真软件在教学中可以避免大量繁琐的计算，学生可以通过软件计算出的结果更好地加深理论理解，丰富学生的专业技能，培养学生电力系统运行、调度的基本能力，提升学生的就业竞争力。

3电力系统分析仿真软件在培训中的应用

针对电力在职职工的技能培训，本软件用电网综合数据库来存取所有的相关信息，包括A类元件库和图形拓扑结构数据库。拓扑中的顶点就是由母线来组成，拓扑的关系由电线、变压器来组成；有了点与线那么一张网络拓扑就形成了。所以形成的流算法所需要的矩阵也就可以组合而成了。画图的组成也是用电线来连接母线。电线的两端、变压器的两端三端连着的是母线。那么输电线、双卷变压器、三卷变压器的端点处连接的都是母线［3］。按照各图形类的继承关系，又考虑到发电厂和母线潮流走向的区别，将数据表分为母线数据表、线路数据表和发电厂数据表，分别存储母线信息，包括节点电压、节点负荷等；线路信息，包括两节点间线路的潮流、首末端节点名称等；发电厂信息，包括所连节点名称、发电功率等。学员不需要输入各种线路、变压器等电气元件的参数，只需输入设备的型号系统就自动生成其阻抗、导纳、容量等电气参数。电力系统分析仿真软件具有电力系统潮流计算和短路电流计算功能。本软件构建的某系统潮流如图4所示，学员可以对各个开关进行变位，或者利用滑块调节发电机、变压器分接头位置，从而观察软件可视化界面的潮流数据的变化，特别注意电气参数有无越限，最后确定合理经济的系统运行方式。本软件的潮流计算可以计算多个平衡点的电网潮流计算。软件在计算电力系统故障时能够自动生成电力系统的正序、负序、零序网络，可以仿真各种电力系统正常的运行状态和各种电力系统故障状态，为电力员工提供了培训和研究的平台。

4结束语

利用电力系统分析仿真软件可以将原本抽象和繁琐的大量理论知识用可视化界面展现出来，更加与电力生产的真实工作场景贴近，可以让学员直观地接受。另外以仿真软件为科研平台，积极开展产学研合作，不断加强教师的科研水平，深入浅出，达到提高教学和培训效果的目标。

电力系统分析范文第五篇

关键词：电力系统分析；课程建设；教学改革；人才培养

中图分类号：G642.0 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）17-0066-03

党的十报告中提出“实施创新驱动发展战略”和“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神、实践能力”。教育部全面部署了深化教育领域综合改革任务，并印发了《关于2013年深化教育领域综合改革的意见》。在《意见》中明确提出要围绕考试招生、课程内容、创新人才培养、职业教育培养等方面，推进人才培养模式改革。在高等教育系统，实施和深入推进试点学院综合改革和试点专业综合改革，是落实十报告要求的具体举措。

课程改革与建设是专业综合改革的关键环节之一，关乎专业综合改革的成效，关乎教育质量和人才培养质量。课程的教与学涉及诸多要素和方面，如课程体系、课程内容、课程教学、课程考核、课程资源等，只有实施整体化、系统化、立体化的综合改革，才能达到改革的目标，取得改革的成效。

电力系统分析课程是电气工程及其自动化专业的核心专业课程，是一门理论性、工程性、技术性很强的课程。在专业人才培养过程中，起着承上启下的作用，既是后续课程的基础，也是专业基础课程的深化和应用，其内容都是直接面向工程问题的理论分析、技术分析和经济分析。根据本课程的性质、作用、地位和特点，结合经济社会和电力行业发展需求，实施课程的综合改革和建设，适应新形势下对高素质专门人才的培养要求，这是时展的需要，是电力行业的需要，是教育教学改革的需要。

一、以学用为本，构建四位一体课程体系

课程改革要以新的工程教育理念、思想和文化为引领，以服务领域当前需求和未来发展需求为导向，以培养卓越工程师、技术人员和建设者为目标，构建完备的课程体系。体系中各组成部分要功能任务明确、实现目标清晰，相互间要有机联系、彼此交融，形成一个完整的课程综合体。

对于课程改革来讲，先进的教育理念是关键。课程体系构建必须要服务于所秉持的教育理念。随着现代科学技术、经济社会和电力行业的快速发展，传统的以知识传授为目标，以“教师”为中心，以“教”为主的教育理念已不能与此相适应。现代大学教育，更加注重能力培养、素质培养和精神培养，更加注重学和用。为此，在大学教育中应实施“三个转变”，即将专业知识教育向专业能力和职业能力教育转变，将以教为主向以学为主转变，将以学校教育为主向以工程教育为主转变。这“三个转变”体现了“学用为本”的教育思想和理念。

在“学用为本”的指导下，笔者针对电力系统分析课程，构建了理论、实验、设计和工程四位一体的课程体系。“理论”是以理论教学和课堂教学为主，使学生熟悉在电力系统规划、设计、运行和调度等方面所涉及的基本问题、基本现象、基本概念和基本理论，掌握电力系统分析的建模方法、分析方法、计算方法和控制方法等，既是知识的学习过程，也是诸多能力的培养过程。“实验”是以实践教学为主，以物理动模系统、电力系统实验系统、电力实时仿真系统和电力系统分析软件等为平台，以标准化示例系统库或实际电网局部系统为对象，开展实验学习、分析和研究，既有验证性实验，也有设计性、研究性实验，还有综合性实验、规定实验、自选实验，还可自设实验等。“设计”是以实践教学为主，以工程项目或案例项目为载体，以课程内容和相关规范、规程、标准、手册为基础，使学生熟悉设计流程、设计要求和设计内容，掌握设计方法，树立工程意识，这是一个综合性的实践训练过程。“工程”是以生产现场为场景和环境，以生产实践为途径，使学生熟悉电网运行中设备、系统等存在的工程问题、工程现象、工程技术和工程措施等，掌握对工程问题的分析方法。

在这“四位一体”的课程体系中，四者是相互联系、相互融合的，你中有我，我中有你。其中，理论是基础，实验、设计和工程是应用，理论中包含有应用，应用中也包含有理论，两者可互为植入。在电力系统分析课程体系构建中，突出了一体化的整体思想，合理设计出各环节的内容、功能、要求和相互接口条件。

二、跟踪电力发展，更新课程内容

我国电力系统的发展非常迅速，真可谓日新月异。区域电网互联、交直流混合输配电系统、远距离输电、超特高压电网、多端直流电网、柔流输电、新能源规模接入、微电网、分布式发电、电动汽车接入、智能电网和电力市场等等，使得电力系统中新问题、新现象、新特性和新需求不断涌出。为了确保电力系统运行的安全、可靠、优质、经济、高效、低碳、环保，大量先进的理论、技术、方法、工具、设备和系统在电力系统中得到应用，极大地提升了电力系统的技术水平和管理水平。在工程上，电力系统分析的内容一直在不断增加和丰富，分析的理论、方法不断创新和发展，分析的手段、工具不断完善和智能。

课程内容要服务于人才定位和培养目标，要反映出现代电力系统运行分析的新问题、新概念、新理论和新方法，使课程具有现代性、先进性、实用性和适应性。为此，笔者在课程内容中引入了电力系统发展、现代电力系统分析特点和内容、电力市场、现代电力系统分析工具、交直流混合系统潮流计算、自动发电控制分析、电力市场下的有功频率控制分析、无功电压协调控制分析、基于FACTS的潮流控制、优化潮流、低频振荡与次同步振荡等。

课程内容的更新做到“四体现”，即体现在教学文件（教学大纲）中，体现在讲授过程中，体现在教材（讲义）中，体现在教学资源中。

三、实施“四导”教学，提升能力培养

课程教学过程中，教学方法是关键。传统课程教学注重的是知识传授，以教师讲授为主，不仅讲得多，还讲得细，学生往往处于一种被动接受知识的状态，缺乏主动思考、积极探索和积极参与的精神，学习兴趣未得到有效激发，学习能力未得有效培养，学习精神未得到有效树立，从而造成教学效果不甚理想的现象。当前的大学教育提出“厚基础、重实践、强能力、敢创新”，人才的培养更加注重能力、素质和精神的培养。为此，教育同仁开展了大量的教学方法改革与创新，并取得了许多好的经验和好的效果，例如启发式教学、问题教学、案例教学、项目教学、任务教学、情景教学等等。

在电力系统分析课程教学中，实施“四导”教学，即“导入、导学、导做、导研”，其目的是在于加强学生的学习能力、分析能力、计算能力、实践能力、综合能力和合作能力的培养。“四导”教学的核心是在于教师的“引导”和“指导”作用，学生的主动学、用意识。“导入”是指问题导入、现象导入、项目导入、方法导入，引导学生认识和理解相关内容的来龙去脉、工程背景和问题本质，为学生深入学习、探索和应用奠定基础。“导入”是将学生引进门，关键是要激发学生对相关内容的兴趣，认识到其重要性和应用价值。“导学”是指导学生对相关内容的学习，教师主要讲授内容的重点、难点、疑点，讲授解决问题的思路和方法，提出衍生问题和扩展问题，通过交流、探讨、启发，解决学生学习中的疑虑，学生通过预习、自修、查阅文献、提问、研讨等方式进行自主学习、主动学习，教师要主动向学生推荐参考书目和文献。“导做”是教师通过项目、案例、任务引导、指导和辅导学生应用所学理论、方法去解决实际问题，通过这种练习和训练，能培养学生的实践能力和综合应用能力。“导研”是教师激发和指导学生去发现问题、探讨问题、分析问题、研究问题，寻找解决问题的理论和方法，在课程相关内容的研讨和研究中，培养学生的研究能力、创新能力。

四、改革考核方式，实施科学评价

课程考核既是对学生学习成果的评价，也是一个决定学生学习方式的指挥棒。过去笔者常常在课程学习结束后，采用一次闭卷笔试进行考核和评价，时间约为2～3小时，试题形式多为填空、选择、判断、简答、分析或计算等。由于考试时间短，试题覆盖面相对较窄，并且识记题多，应用问题少。这种考核方式不能全面评价学生对课程的理解、掌握和熟悉程度，不能考核学生的应用能力水平。在这种考核方式下，致使部分学生一本教材学到底，考前将教材（讲义）、笔记相关内容突击记忆，便能顺利通过考试关，考后也就很快将所学内容遗忘。

为了改变这种考核方式，实施“三多一半”考核方式。所谓“三多”是指多模块、多次数和多形式。将课程内容分为多个模块，例如电力系统基本概念与建模方法模块、电力系统潮流计算模块、电力系统短路计算模块、电力系统稳定分析模块、电力系统优化与调控模块等，每个模块作为一个考试单元，随课程进度组织安排，构建多次考核的考试链。考核形式采用笔试、小作业、大作业和实验相结合，大作业和实验注重应用和综合。所谓“一半”是指笔试考试采取半开卷形式，考前发给学生统一的半张或一张A4纸（盖有学院或系考试专用章），允许学生对课程内容进行总结、提炼，将认为重要的内容写在上面并带入考场，在考试期间学生可以看上面的内容。这种半开卷的形式，不仅可以培养学生总结能力、综合能力，还可以引导学生将精力集中在知识、理论和方法的应用上。

五、加强资源建设，拓展学习时空

丰富的课程教学资源有助于学生的自主学习、递阶学习和循环学习，不受时空限制，有助于课堂教学的延伸和扩展，有助于立体化教学的实施。教学资源形式多样，例如教材、讲义、指南、习题、案例、文献、教案、视频、影像、工具、网站等。教学资源建设，应以学生的学习需求为导向，以互联网络为平台，以多媒体表现为手段，要具有丰富性、时效性、娱乐性、交互性、递进性的特征。

MOOCs和可汗学院教育思想和教学模式正引起国内外高等院校的深刻反思和积极应对。在电力系统分析课程中，结合课程内容的逻辑关系和工程应用，设计微课程，制作微课程教学视频，设计微课程测试小问题和试题，巧妙设计答案。将微课程在线视频作为教学的线上环节，学生在课堂外先在线“听课”，课堂内则侧重深入的分享、探讨和问题解决，实现“翻转课堂”。由于微课程时间只有几分钟，内容精短，集中说明一个问题，既能辅助教师课堂教学，又可以作为学生自学的学习材料。在视频课程中，常会弹出若干小问题，由学生回答，回答不正确，后续视频就不往下走，以检测学生是否明白教师所讲的内容，有利于学生集中注意力和积极思考。

在课程网页上，按课程模块提供公开视频课，提供测试平台，便于学生系统连贯地学习。提供网上虚拟实验平台和实验项目，学生在网上进行设计、实验、分析、总结等。提供案例库和项目库，学生可自主选择、探讨和完成，学生也可组成项目组，合作研讨完成。创建网上交互空间和论坛，学生可以自由提问，教师网上作答，也可以对提出的问题进行分类排序，重点回答大家关心的问题；鼓励学生间互教互学，通过互助解决学习中的疑难问题。

六、需要处理好的几个关系和问题

在课程综合改革中，要实现以教为主向以学为主转变，以课堂为主向以课内课外并重转变，以学校教育向面向工程教育转变，这些都对教师提出了更高的要求，同时也要处理好以下几个方面的关系和问题。

1.讲与学的关系

在讲与学的关系中，就是要处理好教师与学生在教学过程中的作用问题。以学为主的教学，应以学生为中心，以学生的学习为出发点，培养学生的学习兴趣、学习能力，保证学习效果，提高学习质量。

教师在教学过程中，如果大包大揽、面面俱到，将所有内容都讲得很细很透，缺乏启发和引导，缺少问题引入，缺少互动和探讨，学生便会懒于思考，只是一味听讲、接受和记忆。这种教学，学生提不出问题，没有疑虑，似乎所有内容都懂，也很少主动查阅相关文献资料，缺乏深入学习和探讨，只能知其然不知其所以然，知此不知彼。为此，教师在教学中要注重引入问题，讲问题的背景，讲解决问题的理论和方法，讲思路，讲方法，讲应用，还要抛出未解之问题等，给学生更多的思考空间，侧重思考问题、探讨问题和解决问题。

学生在教学过程中，应做好课前、课内和课后事。课前，学生通过教材、讲义和网上资源对课程内容进行预习、思考，并提出问题，发现难点，并试着去解决。课内，学生要带着问题听课，带着疑虑听课，带着思考听课，带着探讨听课，与教师互动，与教师交流和探讨，通过老师讲解，解开自己的困惑。课后，学生要主动查阅有关文献资料，深入探讨和研究相关问题，通过测试题和项目应用检验自己的学习效果，主动应用所学理论和方法去解决实际问题，解释工程问题、现象，把握问题本质等。

2.学与做的关系

学习的目的在于应用，在于解决问题。学是基础，用是目的，有了坚实的基础才能更好地应用，只有应用和解决实际问题，才能更好、更自觉地学习。所以，学生的学习，不能仅停留在看懂、读懂和学懂，仅停留在学习层面、记忆层面，仅为了考试过关，而更应该注重知识的应用，多实践、多练习、多动手。在教学设计中，要为学生的练习、训练和实践提供资源、平台和机会，要贴近工程。例如，习题和测试题的设计应取自于工程实例，数据、参数、模型和结果应与工程实际相符；给出系统、原始数据和运行条件，能正确建模、分析和计算，以工程观点对计算结果进行分析、评估、评价，并能提出解决方案、措施或建议；提供工程案例、项目和任务，学生自行或互助地开展设计、分析和计算，提交实施方案，要有理论、有依据、有分析，有过程、有结论；开放实验室、仿真平台，提供各类工具，可在动模系统上进行实验，也可在计算机仿真系统上进行分析、计算；在发电厂、变电所、供配电所或调度等生产实践中，能应用所学理论对系统运行现象、状态等进行分析和解释。

在课程学习中，要注重培养学生做到“四会”，即会读、会用、会写、会讲。“会读”就是学生要会读书，会学习，有学习能力；“会用”是学生会应用所学知识分析问题、解决问题，能理论联系实际，具有工程意识；“会写”是学生要会撰写报告、方案等，有科学规范的文字表达能力；“会讲”是学生要能进行技术交流，能讲清思路、方案等，具有一定的口语表达能力，敢于进行交流、沟通，在交流中获得认可，在交流中得到提高。

3.课程教学与人才定位

课程教学应符合人才培养定位。从教育层次定位上，有高职高专教育层次、本科教育层次和研究生教育层次。不同层次的课程教学，在其内容和教学方法上应与其层次相适应，不能降低也不能拔高，例如有些升本时间不长的本科院校，课程教学内容与高职高专内容差别不大，教学也还多沿用以前的方法；而一些研究性大学的课程在教学内容又有向研究生教育要求方向发展。在工科类本科院校人才培养中，有应用性人才和创新性人才，或为职业技术人才和学术性人才。应用性人才的培养更加注重应用能力、实践能力培养，创新性人才的培养更加注重探索能力、研究能力和创造能力的培养。所以，在构架课程体系、教学内容和教学方法时，应与此相适应。否则，会违背教育规律，违背人才培养目标，不能保证人才培养质量。

4.课程衔接问题

在制订人才培养方案中，要合理确定课程间的顺序衔接和内容衔接问题，以保证教学正常进行。电力系统分析课程应以电路、电机学和电子技术（包括电力电子技术）和自动控制原理等为先修课程，发电厂电气、电力系统继电保护、电力系统自动化等为其后续课程。在课程顺序安排中确有困难时，电力系统课程也可与一些先修或后续课程交叉同步进行，但要注意内容的衔接问题，否则会影响教学质量。

将发电厂课程设计和继电保护课程设计与电力系统课程设计相结合，形成三课一体的课程设计任务，使得学生能更好地将多门课程知识融会贯通，训练学生的综合应用能力。设置专业综合实验，以多机电网为实验对象，涵盖多门课程内容，内容间相互联系，互为耦合，通过综合实验使学生对电力系统运行、保护、控制、调度等有更加全面、深入的认识。

参考文献：

[1]罗福午.大学工程教育16讲[M].北京：清华学出版社，2007.

[2]桑新民，谢阳斌，杨满福.“慕课”潮流对大学影响的深层次解读与未来展望[J].中国高等教育，2014，（3）：12-15.

电力系统分析范文第六篇

电力系统潮流计算具有很重要的现实意义：可以合理规划电网中的电源容量和电源接入点以及确定最佳的电网架构；可以找出电网中因为负荷增长和新设备投入而导致的薄弱环节，方便对电网进行网架结构的改进以及基建的加速；提供发电厂进行有功、无功调整以及负荷调整的计算依据；可以分析未来可能发生的事故以及设备的投切对电力系统静态稳定性的影响，进而得出相应的运行方式和调整方案。

在过去半个世纪以前，人们都是采用手工方法计算电力系统潮流，主要依靠计算尺。但是由于电力系统日渐复杂，手工计算起来非常复杂，不仅耗时费力，同时也容易出错。与此同时，伴随着计算机行业的飞速发展，就出现了后来的计算机算法。

在传统的“电力系统分析”教学课程中，教师们一般仅针对一些简单的电力系统（节点数很少）进行潮流计算，而忽视了现有潮流计算最通行常用的计算机算法。这种课程教学不仅枯燥，学生难以深刻领悟，而且与实际研究脱轨，因为目前现实中的电力系统都很复杂，采用手算不切实际，也就失去了教学的根本意义。本文针对课程教学中潮流计算方面存在的问题而进行教学改革研究。

DIgSILENT软件的潮流计算简介

电力系统仿真软件DIgSILENT的名称来源于数字仿真和电网计算程序（Digital Simulation and Electrical Network），是德国DIgSILENT GmbH公司开发的电力系统仿真软件。

DIgSILENT软件几乎包含了所有电力系统的常用分析功能，如潮流计算、短路计算（包括对称短路和不对称短路计算）、机电暂态和电磁暂态计算、谐波分析以及小干扰稳定性分析等等。另外一个重要的特点是把机电暂态分析模型与电磁暂态分析模型结合到一起，这样做的好处就是它不仅能够分析电网的暂态故障，而且又能研究电网的长期的电能质量问题及其控制手段。

DIgSILENT/Power Factory提供了非常全面的电力系统元件的模型库，包括发电机、电动机、控制器、动态负荷、线路、变压器、并联设备的模型，甚至包括风电机组电气部分的模型，如：双馈感应电机、变频器等等；其他部分如风速、机械传动系统、空气动力学部分以及控制系统都采用动态仿真语言DSL进行搭建。

DIgSILENT可以描述复杂的单相和三相AC系统及各种交直流混合系统。利用DIgSILENT进行潮流计算时，通过指定发电机、异步电动机、负荷等系统元件的特性来确定与之相连的母线在潮流计算中相应的属性，这样就能够以简单的操作方式来模拟复杂而真实的系统。此外，程序还提供了多种远程控制模式，例如多个发电机共同控制系统频率或母线电压等。DIgSILENT以更加接近实际情况的方式执行网络的控制模式，使操作和计算均得到简化。潮流求解过程提供了3种方法以供选择：经典的牛顿-拉夫逊算法、牛顿-拉夫逊电流迭代法和线性方程法。与此同时，DIgSILENT软件还可以进行变电站控制、网络控制以及变压器分接头调整控制。当潮流计算遇到不收敛的情况时，程序会自动将非线性的元件模型逐步线性化（主要是将所有负荷逐步转变为恒定阻抗，将非平衡节点发电机转变为带内阻抗的简单电压源），进而得出计算结果，该结果可用于对系统不收敛的原因作进一步分析。潮流计算的同时，DIgSILENT软件还可以实现过负荷校验计算等功能。

此外，最新版本的DIgSILENT还提供了最优潮流计算（OPF）功能。所谓最优潮流计算就是对基本潮流计算的有益补充。最优潮流计算主要采用内点法，而且提供了多种约束条件和控制手段，其目标函数主要有最小网损、最小燃料费用、最大利润及最小区域交换潮流。

DIgSILENT软件正逐渐成为电力系统研究方面最为认可的计算机软件之一，其所提供的潮流计算以及仿真结果已经在世界范围内得到广泛认可。

课程教学安排

手算

潮流计算可以用一组高阶的非线性的方程来表示，但是不含有微分方程，主要是因为潮流计算隶属于稳态分析，故不涉及系统元件的动态特性和过渡过程，而解非线性代数方程组最基本的方法就是迭代。因此，设计潮流计算算法的首要任务同时也是最为关键的问题就是收敛性，最终得出合理的解。

虽然目前计算机潮流算法运用十分广泛，但是掌握一些手算方法，不仅可以加深对其物理概念的理解，而且即便采用计算机算法，之前通常仍需采用手算求取某些原始数据。

这里所说的潮流计算手算方法主要针对简单网络的潮流分布，但是所谓的简单网络和复杂网络之间并没有明显的界限。课前老师把所需进行手算的算例以及分析资料分发给学生，让大家提前预习并先进行独立计算。然后在实验课上针对大家可能出现的共同问题进行详细讲解，并推导全过程，加深大家对潮流计算的认识和理解，掌握其原理。

运用DIgSILENT软件计算电力系统潮流

前面已经说到，计算机算法是大势所趋，而且已经得到广泛运用，是电气工程专业学生必须掌握的一项重要技能，也是未来继续深造以及竞争重要工作岗位的一个重要砝码。所以掌握并熟练运用计算机软件对本专业学生的未来发展起着重要的推动作用。

众所周知，DIgSILENT软件正逐渐成为电力系统研究方面最为认可的计算机软件之一。无一例外，任何一种电气设计软件都是先寻找或是自己搭建元件模型，然后通过所述关系搭建网络模型，其次就是设置元件参数，最后进行潮流计算。那么，如何判断一种设计软件是否优越，就是一看元件模型库是否丰富、准确，二看元件参数设置是否简单明了，再者就是看控制语言是否简洁易懂。

DIgSILNET采用有名值进行计算，电网元件从类型数据和个体数据两个层面被严格定义。类型数据包含了该类型元件用于各个计算功能的基本信息，例如某一架空线路的类型为OHL110kV-1，该类型的架空线为潮流计算提供的基本信息为，，，为短路计算提供的基本信息为，。对某一类型数据的改变将影响到所有采用该类型属性的元件。个体数据则是每个元件在分析计算中所要用到的仅与该元件本身相关的数据，例如某一架空线路的长为。采用该种方法进行计算机计算是有很多好处的。首先，我们无需再进行标幺值计算，避免了繁琐的计算，可以直接采用一些直观的铭牌数据等；其次，对于软件来讲，这也大大减少了数据的重复储存，显然对提高计算机速度也有一定的帮助。

在DIgSILNET中执行潮流计算、故障分析、谐波分析、动态仿真等功能时，可以引入多种电力电子元件，包括FACTS装置（如SVS、TCSC和UPFC）、直流整流和逆变器等。DIgSILENT为所使用的电力电子元件提供了丰富、开放且定期更新的模型库。

这些对于课程教学来说，减轻了单纯的软件学习难度，可以缓解学生对新软件学习的畏难心理。这种人机交互的友好界面，不仅老师们授课讲解起来比较轻松，而且学生们更易于接受，更为重要的是可激发学生的自主学习兴趣。

对比手算与机算

在课程的最后一个环节，但也是很重要的一个步骤，就是对比分析潮流分布的手算以及计算机算法。众所周知，学习的一个关键环节就是要学会对比分析以及总结，这种能力是学生们亟待培养和掌握的。最后，通过对比两种方法的结果，计算两者之间的误差，再分析一下导致这种后果的原因，原因可能是计算机算法或是手算采用了哪些近似处理，或是计算结果精确度的不同，这些都是需要学生自己进行总结归纳的。这一步看似可有可无，电力系统潮流分布的手算以及机算的结果都已经出来，课程已经结束。实则不然，这关键的最后一步恰恰是中国高等教育中最缺乏的部分，就是对新知识的分析与自我总结。做好这一步，对于学生自主学习创新能力的提升起到关键作用。

教学效果和结论