保護與控制課程群建設的研究

摘要:為了適應新的教育理念,滿足“厚基礎、寬口徑、重能力”培養人才的需要,本文提出建立電氣專業保護與控制課程群,使學生在掌握電力系統的安全、可靠運行的保護控制技能方面,有更寬的知識面,更強的實踐技能和更高的綜合素質。

關鍵詞:電氣專業;課程群;保護與控制;優化

作者簡介:楊琳霞(1977-),女,山西運城人,陜西理工學院電氣工程系,講師,工學碩士,主要研究方向:電力系統自動化的教學與研究。(陜西 漢中 723003)

基金項目:本文系陜西理工學院校內教改項目“我校電氣工程專業認識研究與實踐”(項目編號:XJG1028)的研究成果。

當前學科的交叉、學科間的滲透十分突出,培養科技創新人才的任務非常迫切,這就要求學生有更寬的知識面,較強的實踐技能和更高的綜合素質,也同時要求授課教師不僅在各門課程內部進行改革,應該站在培養人才綜合能力和整體素質的高度上改革和確立新的課程體系和教學內容。

本文提出了構建電氣專業課程群,課程群一般要由3門以上的課程組成,這些課程屬于同一培養方向范疇的課程,且內容聯系緊密,技能培養環節是連貫的、遞進的。課程群在形式上與課程模塊相似,但它注重技能培養,弱化課程個性概念,強化課程內容之間的融合、交叉和關聯。

構建課程群,主要目的是使電氣專業教學目的性更明確,培養方向性更突出,技能培養的過程連續性更強、并不斷加深,外延不斷拓寬,課程的開放性更友好。

一、保護與控制課程群的建設

本文提出的電氣專業保護與控制課程群包括“電力系統繼電保護”、“電力系統微機保護”、“電氣測量技術”、“單片機原理及應用”、“自動控制原理”、“數字信號處理”及“電力系統分析”等7門課程,培養方向是要求學生掌握電力系統的安全、可靠運行的保護控制技能。

“電力系統繼電保護”是電氣工程及其自動化專業的一門主干專業課程,電力系統繼電保護的作用是在電力系統發生故障或不正常運行狀態時,能夠迅速而有選擇性地切除故障元件,從而保證電力系統其他非故障元件能夠安全可靠運行。學習本課程可以使學生了解各種繼電保護的基本概念和基本原理,如線路保護、變壓器保護、發電機保護、母線保護等。

在計算機技術發展相當成熟和應用十分普及的今天,微機繼電保護在電力系統中的應用也相當普遍,“電力系統微機保護”主要介紹微機保護裝置的硬件結構、數字算法和軟件設計,要求學生掌握微機保護的軟硬件設計及應用。

“自動控制原理”是電氣工程及其自動化專業的一門專業基礎課,主要講述自動控制系統的基本組成和結構、性能指標,自動控制系統的分析和設計方法等。通過本課程的學習,可以使學生了解電力系統保護的自動控制系統的運行機理、控制器參數對系統性能的影響以及自動控制系統的各種分析和設計方法等。

“電氣測量技術”是電氣工程及其自動化專業的專業技術基礎課,主要講授電氣檢測技術的基本概念、檢測系統的基本構成和特點、常用傳感器的工作原理及動靜態特性。學習本課程可以使學生掌握電力系統保護與控制中信息的檢測技術與方法。

“單片機原理及應用”是電氣工程及其自動化專業的專業技術基礎課,主要講述單片機組成原理、指令系統、軟件設計及接口技術與應用等。學習該課程可以使學生掌握微機保護的核心部件單片機的應用。

“數字信號處理”是電類專業的一門主要專業技術基礎課。數字信號處理是利用計算機或專用處理設備,以數值計算的方法對信號進行采集、變換、綜合、估值與識別等加工處理,借以達到提取信息和便于應用的目的。學習本課程可以使學生了解保護與控制中的數字信號的分析方法和處理技術。目前陜西理工學院電氣工程及自動化專業還沒有開設這門課。

“電力系統分析”是電氣工程及其自動化專業學生的一門必修專業課,主要講授電力系統正常運行的基本計算,發生故障時的分析計算,電力系統運行中的穩定性問題。通過本課程的學習,使學生掌握保護與控制中電力系統正常與故障時的分析計算及穩定性分析。

通過以上分析,建立的電氣專業保護與控制課程群的課程體系結構如圖1所示,將“電氣測量技術”、“單片機原理及應用”及“數字信號處理”作為課程群的基礎課程,“電力系統繼電保護”、“自動控制原理”及“電力系統分析”作為理論分析課程,“電力系統微機保護”作為應用課程。

通過對該課程群的學習,學生能全面掌握電力系統安全、可靠運行的保護控制技能,為畢業設計和今后工作奠定了良好的基礎。

二、教學內容的優化

保護與控制課程群建設強調課程內容的緊密關系,通過對課程群各課程的內容進行了有機的融合,避免了重復內容的出現,例如“微機保護”裝置的硬件構成的內容與“單片機原理及應用”內容有重復,為避免造成學時數的浪費對微機保護硬件組成的課時進行了相應的刪減。

其次還需增加新的課程,使課程群的內容更充實。例如“微機保護”中數字濾波器與算法的內容需要用到數字信號處理的知識,而本專業的學生沒有數字信號處理的預備知識,且在“微機保護”中只作了簡短的講解,學生在短時間內無法理解,因此應該在上“微機保護”的課程前加上“數字信號處理”這門課。

另外隨著現代控制理論、人工神經網絡、信息網絡等現代技術的發展和成熟,一些新的保護實現原理得以出現和應用,授課教師應定期開展新技術新知識講座,使本課程群的教學內容能夠跟蹤本專業的最新發展方向和最新應用技術。

三、實驗內容的優化

對于實驗環節,過去沒有用一個系統的觀念來安排相關課程的實驗內容,而且設計性、綜合性實驗較少,學生的創造性不能得到有效發揮,動手能力不能得到很好的鍛煉。本次課程群的建設也優化了課程群中各課程的實驗內容,使上述情況得以緩解。

圍繞“電力系統保護與控制”這個核心,還建立了與理論課程緊密銜接的實驗教學內容,包括基礎性實驗、設計性實驗及綜合性和創新性實驗三類。該教學內容由簡到難,由淺入深,循序漸進,逐步培養學生的動手能力、實踐能力和創新能力。

四、結束語

保護與控制課程群以計算機技術的應用為基礎,將繼電保護原理、電力系統分析、監測技術、信號處理技術及自動控制技術等內容統籌規劃、合理安排及有機的融合,有效地提高了群內課程的總體教學質量,使學生在循序漸進的過程中提高了電力系統保護與控制的理論水平和應用能力,為學生們今后工作打好了基礎,也為他們快速適應社會創造了條件。

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(責任編輯:郝魁府)