案例教学电力工程论文
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一、电力工程基础课程特点
电力行业贯穿着发电、输电、配电、用电四个环节，涉及到发电厂、输配电网和用户。为了保证电力系统安全可靠经济运行，需要详细分析电网运行特点、选择合理的接线形式、选择满足要求的电气设备、设置各种保护措施等等。“电力工程基础”作为电力电子方向、自动化方向、电机电器方向以及建筑电气方向学生的专业基础课，涉及的内容包含了上述各方面知识。课程教材选用中国电力出版社出版的《电力工程基础》作为该门课程的教材，该教材为电力行业的精品教材，同时配以《电力工程基础学习指导》一书。
1.课程知识涵盖面较广该课程包含了对各类型电厂的全面介绍、各类电气主接线特点与应用、输配电网元件的稳态建模以及潮流与短路计算分析、电气设备的选择、负荷特性分析和保护的设置等。该门课程的内容基本涉及到了电力的各个环节，涵盖了“发电厂电气部分”、“发电厂动力设备”、“电力系统分析”、“电力系统继电保护”等课程的基础先修内容。因为是基础课，与专业课相比，对内容的教学深度需要适度的把握。
2.课程理论性强、内容较抽象该门课程中的内容如输配电网的运行分析、设备的选择和校验、保护的设置和整定都需要进行大量的计算分析，理论性较强，且一环扣一环，相互嵌套，互为作用，如果前修知识点没有理解和掌握，后续知识的学习会更加困难。电力系统的运行特点是无法凭借眼睛直观观察，无论是潮流、电压、损耗、电流等必须通过仪表测量、采集、传输到数据库方能进行分析与统计。设备选择如断路器、隔离开关、电流互感器等设备以及电气主接线的选择等都比较抽象。
3.电力行业快速发展，相应的教学内容需要不断更新电力行业快速发展，技术不断推陈出新，如保护装置、防雷装置、调速装置、接线方式等的不断发展使得课程有些内容需要不断调整。电网的发展如分布式电源的引入、特高压的引入、灵活交流输电系统的引入、电力市场的不断发展等使得电力系统的运行特点与传统电力系统有所差别，为了能让学生跟得上电力技术的发展，课程的相关内容也需不断更新。
电气工程与自动化学院毕业的学生大多从事生产一线的工作，需要具有分析问题和解决问题的能力，需要具有良好的专业素质和实践能力，能从错综复杂的现象中抓住本质，及时、准确地解决工程中遇到的问题。这些技能离不开对电力系统原理和系统性知识的掌握。但单纯地根据课件或教材讲原理，学生难免会觉得乏味、枯燥，而且看不到应用的前景，主动性和积极性都无法提高。因此，在课堂中适当引入工程案例教学，从案例中让学生明白理论同时学会把理论和实际进行结合，老师也从简单的知识传授者与灌输者变成学生的引导者和促进者。“电力工程基础”课程主要知识点引入主要的案例分析如下：
1.水电厂和火电厂的运行如果只是简单根据流程介绍水电厂从水库到尾水管的工作过程或火电厂概括地阐述风、煤、水、蒸汽、烟、尘等系统，则既抽象又显枯燥。如通过案例教学方式，引入实拍的水电或火电教学片，让学生观看一遍，然后针对课件中的相关知识结合教学片中具体过程和实物进行讲解，学生会更容易理解。
2.电气主接线电气主接线需要介绍每种接线方式的优缺点、倒闸操作、图形的绘制等。主接线方式有单母线及改进接线、双母线及改进接线、一台半断路器接线、单元接线、角型接线、桥型接线等多种接线形式。如果一一介绍各种接线，学生不但记不住还很容易混淆。根据收集到的一些电厂和变电站的典型资料，分析具有以上不同接线电厂或变电站特点；再根据变电站的实际特点引入接线方式的分析，从实际到理论，让学生主动归纳各自的优缺点，让书本知识形象和生动起来，在生动中培养学生追索知识的动力；同时，在介绍电厂和变电站接线时也可以引入一些设备的介绍，为后面的设备选择奠定基础。倒闸操作也是相对复杂的，如母线隔离开关相对线路隔离开关“先通后断”或断路器相对隔离开关“后通先断”。学生总觉得特别难以理解，而这个知识点的理解正确与否关乎学生对实际生产的安全操作，对人生的保护。因此，在这个知识点上特地根据实际操作制作了flash工程设备操作程序动画，让学生观察违规操作引起电弧和大面积停电现象，在潜移默化中让学生明白道理，无需复杂的分析。
3.输配电网的运行分析在给学生介绍本章的基本概念后，引入电力工程数字仿真软件PSASP进行电力元件的稳态建模、潮流计算、短路电流计算。为了让学生便于理解，仅选取5节点系统和无穷大系统作为演示，演示潮流计算、短路计算和暂稳分析。通过PSASP良好的人机交互界面，曲线阅览室等让学生直观而形象地理解实际的潮流计算和短路计算结果。当然，演示过程中需要插入原理性的分析，通过改变元件参数、电压水平等观察计算结果的变化，巧妙引入电网运行分析原理，避免公式的大量直接推导，让学生的兴趣和积极性得以提高，主动去探索，由“教为中心”过渡到“学为中心”。
4.继电保护和防雷保护继电保护在“电力工程基础”这门课中主要讲三段式保护。三段式保护包括动作电流的整定、动作时间的整定、灵敏度的校验等，分析起来较为复杂，而且保护之间的相互配合用语言来描述反而让学生容易混淆。只能通过软件模拟实现工程实际的典型三段式保护的整定和动作案例，分析不同地点短路时保护的动作与配合、不同线路参数和短路方式对保护灵敏度的影响。防雷保护则可以从生产实际中引入案例，如变电站、电厂等。
三、结束语
“电力工程基础”涉及知识面较广，重在培养学生在电力方面的基础知识。通过该门课程的学习，拓宽学生知识面，让学生熟悉电力系统的整个运行状况，有利于将来学生把自己的专业知识应用于电力系统。该门课程具有较强的理论性、系统性和综合性。有些章节内容若不引入工程案例分析，会比较抽象，不利于理解，难以调动学生的兴趣。因此，本文通过对上述知识点案例的引入，丰富课堂内容，让理论与实践、教学片、动画、自编程序等进行有机结合，旨在充分调动学生学习积极性，培养他们利用所学原理理解问题、发现问题、解决问题，让老师从“说者”变成“引者”，让学生从“听者”变成“思者”。
作者：江岳文单位：福州大学电气工程与自动化学院
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