时间：2022-04-24 09:45:37
导语：在电力系统分析论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了一篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
一、引言
本课程的先修课程为《高等数学》、《电路》、《电机运行与维护》，后续课程包括《电气设备运行及维护》、《继电保护装置运行》、《顶岗实习》等。
二、课程目标的设定
1.专业能力：能全面掌握电力系统的基本知识；能对电力系统有功及无功功率进行控制与分析；能对电力系统频率和电压进行控制和分析；能对电力系统各种故障运行状态进行分析和计算；能对电力系统安全稳定性进行简单分析和计算；能进行电力系统的规划设计。2.方法能力:分析问题、解决问题的能力；动手操作、独立工作能力；获得与利用信息，探究式的学习能力；工程意识和灵活思维、创新能力。3.社会能力：团队协作能力；交流沟通能力；组织能力；耐心细致的工作能力。
三、课程设计思路
电力系统运行与分析课程基于电网的实际生产过程，以工作过程为导向，归纳提炼典型工作任务，并将行动领域的典型工作任务教学化处理后，按照与实际岗位典型工作任务内容对应的各学习情境组织内容，并且根据任务的复杂程度，以先简单后复杂的顺序排列各学习情境；在各个学习情境中，又按照复杂程度和实际工作程序化各个工作任务。遵循学生职业能力培养的基本规律，以适度、够用的原则，以现场工作任务及工作程序为依据整合、序化教学内容，设计项目教学，教、学、做结合，课堂、实训、实习结合，理论与实践结合。在教学项目实施中，由专业教师组成教学团队，密切配合施教。采用任务驱动教学方法，以学生自主学习为主，教师讲解为辅，激发学生学习兴趣，培养学生自主学习和终身学习的能力。
四、教学方式的改进
《电力系统分析》课程属于纯理论性的课程，部分理论知识需要较强的想象能力，只能在头脑中通过想象来给出大概的印象。且由于课堂理论教学模式较为单调，多半是老师讲、学生听的模式，降低了学生学习的积极性。1.借助于多媒体及仿真系统在教学过程中，可以采用一些方法来改进现有的困境。如，采用形式多样，内容丰富的理论教学，比如影像、图表，使学生在形象的方法下进行深入的学习。潮流计算是该课程的难点和重点，大部分学生在此部分易产生畏惧和懈怠情绪，教师可借助影像系统向学生展示一个实际电力网络的潮流分布图[1]，让学生在脑海里建立一个感性的概念，而不仅仅是枯燥的公式和计算过程，或者利用电网运行仿真软件进行实际电网的模拟演示，引起学生学习兴趣，调动学习积极性。2.理论与实践训练相结合以任务驱动教学为主，将理论讲授与实践训练有效融合，让学生带着任务去学习，通过实际训练融会贯通所学理论知识，培养学生的专业能力，并在完成任务的过程中培养自主学习、独立思考等方法能力以及团结协作、交流沟通等社会能力。本课程以培养学生的综合职业能力为目标，模拟工作情境，使学生深临其境，在完成工作过程中、在体验过程中获得工作过程知识。3.创新教学模式将“教、学、做”的教学模式贯穿始终，利用各种方法和手段使教、学、做合理衔接交融。以岗位技能培养为核心，同时注重学生学习能力、方法能力的培养。鼓励学生通过独立思考和分组合作，培养发现问题和解决问题的能力。
五、结论
电力系统分析是一门集理论与实践为一体、知识面范围大，是发电专业课程体系中的重中之重的基本课程。“电力系统分析”的教学方式可采用增强理论的形象性、增强互动式教学、增强企业培养的方式。为构建一个高效的教学体系，一方面必须优化理论课程内容，另一方面必须重视实践环节设计，进行综合性实验，切实提高学生的实践能力[2]。
作者:辛华 李依凡 王丽 单位:西安电力高等专科学校
摘要：自20世纪80年代末至今，我国的仿真技术获得了极大的发展。在电力系统中，应用较多的培训仿真系统有电厂仿真、电网运行工况仿真和变电所仿真。一般说来，凡是需要有一个或一组熟练人员进行操作、控制、管理与决策的实际系统，都需要对这些人员进行培训、教育与培养。
关键词：仿真技术电力系统
自20世纪80年代末至今，我国的仿真技术获得了极大的发展。在电力系统中，应用较多的培训仿真系统有电厂仿真、电网运行工况仿真和变电所仿真。一般说来，凡是需要有一个或一组熟练人员进行操作、控制、管理与决策的实际系统，都需要对这些人员进行培训、教育与培养。早期的培训大都是经过理论讲解和现场实习，通过实际操作经验的积累来完成的，这种培训方式因是在实际运行的系统上进行操作，不仅培训成本高、培训时间长，而且有些故障只能在实际发生时才能得到实际操作的机会，致使一部分知识只有感性认识，得不到实际操作的锻炼。随着系统规模的加大、复杂程度的提高，特别是造价日益昂贵，训练时因操作不当引起的破坏而带来的损失大大增加，因此，提高系统运行安全性、可靠性事关重大。为解决这些问题，出现了培训仿真系统，模拟实际系统的工作状况和运行环境，以避免运用实际系统时可能带来的危险性及高昂的代价。
变电所培训仿真系统集仿真技术、图形图象技术、数据库等技术于一体，依据变电所电力设备实物、一次设备和二次设备接线图进行设计，如主控室、控制屏、保护屏及设备连接状况，可在模拟设备和二次接线图上进行相应操作，采用鼠标点击的操作方式，简单、直观、易学(见图1)。这种方式使变电运行人员的培训手段大大更新，提高了培训效率，缩短了培训周期。也进一步提高了运行人员的正确判断和处理事故的能力，防止事故扩大化和缩短事故处理时间，从而确保电网安全、可靠、经济运行。
图1
1变电所仿真的现状
目前，我国农网中(110kV、35kV)变电所培训仿真系统主要有孤立变电所型变电培训仿真系统和考虑简单电网的变电培训仿真系统。前一种类型的变电培训仿真系统配置简单，造价相对较低；后一种不仅仿真了变电所的运行状况，而且考虑到电网和变电所之间的相互影响，该类型的变电培训仿真系统在功能上比孤立变电所型的仿真系统要强。此外，还有将无人值班变电所仿真、集控中心仿真、变电所运行管理系统结合于一体的110kV/35kV集控站培训仿真系统。考虑到仿真原理的相同性和孤立变电所型变电培训仿真系统较为简单，能够在单机上独立运行的特点，以下只对该系统进行简要介绍。
2硬件配置的基本要求
微机一台：主频PENTIUM200；32M内存；3.2G硬盘；16倍光驱；显示卡、声卡、音箱等。
3软件配置的基本要求
(1)中文视窗Windows95以上版本；
(2)多媒体仿真培训软件。
4主要功能
(1)正常操作训练：断路器操作、隔离开关操作、压板操作、保护投停、电压互感器的切换，电容器的投停等；
(2)故障演习训练：
断路器故障：拒动、误动、偷跳；
隔离开关故障：带负荷拉合隔离开关、带电合接地隔离开关；
变压器故障：包括相间短路、接地短路、匝间短路、变压器过负荷、变压器油温过高；
母线故障：母线短路、母线接地；
线路故障：近区短路、接地、断线等；
此外，还有电容器故障、继电保护故障以及其它故障等。
培训者可对设定操作任务或故障，依据系统标准操作票进行操作，系统也可在出现故障时，给予提示并指出错误要点。
(3)操作票生成与培训系统：可对线路、主变压器、母线、电容器等设备开操作票；可对学员的操作以操作票的形式记录；可对学员的操作票和标准操作票进行比较；
(4)理论知识的培训：可提供设备的图片和产品介绍；可进行二次回路图纸讲解：包括中央信号回路、电力变压器保护、电容器组保护、输电线路保护、低周减载装置等；还可进行运行规程问答、典型故障处理、经验介绍以及提供考试题库。
(5)系统维护功能：系统可根据110kV变电所的主接线方式(如：单母线接线方式、内桥接线方式、单元接线方式)和正常运行方式的差异及实际变电所的工作情况进行选择和修改，可对考试题目进行增加或修改，还可对二次接线图上的线路名称和隔离开关、断路器号进行更改，使其更加接近变电所的实际运行情况。
操作实例：
倒闸操作是变电所正常运行和检修中都涉及的操作，具有重要的作用，其操作过程如下：
①运行仿真软件，进行操作人员登陆。
②进行功能选择，进入倒闸操作模块，进行题目分类选择。如选择"10kV倒闸操作题目"后，屏幕上会出现一系列10kV倒闸操作题目的分项内容，用鼠标按钮进行选择，选择"纺织线002断路器停电，纺织线线路检修"(见图2)。选择题目后，可进行标准操作票预览，以便操作人员了解操作步骤后进行正确操作。可单击要点按钮，查看提示注意事项。操作练习既可在线路图上进行，也可在模拟图上进行。
③依次拉开纺织线002断路器，拉开002-3隔离开关，拉开002-1隔离开关，在002-3隔离开关线路侧挂接地线(见图3)。遇到困难时，可查阅标准操作票和操作要点提示。操作完毕后，调出操作记录与标准操作票进行比较，如果在操作过程中发生误操作，系统会出现报警。
④选择操作题目后，也可进入考试状态。在此状态下，系统不提供标准操作票和操作要点提示，考试时间到，系统不再进行操作记录。
5结束语
目前，110/35kV变电培训仿真系统在一些变电所已经得到应用，并取得实效。归纳起来，变电培训仿真系统具有如下的特点：
(1)计算机仿真程度高。仿真画面完全按照变电所的电力设备实物进行绘制，形象逼真。操作人员在模拟图或二次接线图上用鼠标点击元器件，即可激发元器件动作，元器件动作后仿真变电所同实际变电所情况一致。
(2)培训功能完善。不但可对变电所的正常和异常事故进行仿真，而且可提供完善的二次图讲解。对变电所的继电保护装置从动作原理到动作过程进行分步讲解，突出显示动作断路器和响应元器件，动画模仿电流轨迹。
(3)可扩充性强。仿真系统还应提供维护功能，用户可在使用过程中，按照各自变电所的实际情况进行适当的修改，使其更接近实际运行中的变电所。
(4)人机界面友好，操作简单，显示直观，具有真实性、正确性和灵活性的特点。
总之，变电培训仿真系统能提高培训效率、缩短培训周期、降低培训成本、提高运行人员的技术业务素质，作为一种新型的培训方式，其经济效益和社会效益是显而易见的，具有广泛的应用前景。
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
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、外围设备接口单元、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、设置单元和外围设备接口单元组成；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
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。
[摘 要]电气工程及其自a动化专业以卓越工程师实验班模式，探索“三创型”专业人才培养的可行方式，着力加强学生对工程实践的了解、专业知识与应用的结合，强化培养学生的工程创新能力、优秀的学习能力以及团队协作精神。在电力系统分析课程现状的基础上，基于卓越电气工程师培养目标，贯穿问题教学法的理念，对该课程的理论教学和实践教学环节进行改革，并对课程进行拓展，提高学生的创新意识和能力。学生通过这种方式学习后，对课程的理解以及对电力方面知识的兴趣都有了很大提高。
[关键词]卓越电气工程师;电力系统分析;问题教学法;课程拓展
创新高校人才培养机制是十八届三中全会提出的明确要求。为贯彻中央提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署，落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》，教育部启动实施了卓越工程师教育培养计划。[1]惠州学院为配合国家教育战略，促进学院学科建设，在学校内开展了卓越工程师培养系列活动，其中电子科学系的电气工程及其自动化专业成为首批试点专业之一。
电气工程及其自动化专业以卓越工程师实验班模式，探索“三创型”专业人才培养的可行方式，着力加强学生对工程实践的了解、专业知识与应用的结合，强化培养学生的工程创新能力、优秀的学习能力以及团队协作精神。这对教师的教学工作提出了更高的要求。本学科非常重要的专业基础课――电力系统分析是一门理论分析严谨、涉及内容广泛的课程，包括电力系统稳态和暂态分析两大部分。它既是后续电力系统继电保护、发电厂电气部分等相关课程的理论基础，又是学生专业素质形成的关键课程之一，对学好本学科起着非常重要的作用。
一、电力系统分析课程现状
电力系统分析课程内容与电力系统运行过程密切相关，同时又有大量的计算，学生普遍反映学起来难度较大。随着计算机技术、现代控制技术和电力电子技术的迅速发展，云计算和大数据技术与新能源技术的结合，本课程的教学内容日益丰富，教学要求也不断提高。近年来，与本专业相关的一些新技术发展很快，特别是美国提出进行新能源革命从而带动美国经济复苏的发展战略后，全球掀起了新能源开发及应用和智能电网的研究与建设的热潮。[2] [3]可见，对电力系统分析课程的教学内容、教学方法、教学手段等实践创新方面的改革势在必行。
二、问题教学法在理论教学环节的应用
问题教学法是教育理论中一种互动式教学方法。[4]笔者采用问题教学法来讲授电力系统分析课程，将课程的主体结构通过提问的方式引出，并要求学生在课程学习结束后完成以下4个任务：1.电力系统建模，以稳态模型为主，兼顾暂态模型;2.计算电力系统正常运行状况下的功率、电压的分布（即潮流分析）;3.计算电力系统发生各类故障时的电压、电流分布（即故障分析）;4.计算电力系统在各种扰动下能否维持稳定运行（即稳定分析）。
简略地说，就是掌握复杂电力系统的数学建模，并能够进行潮流、故障、稳定3大计算。课程的主体结构由以上对应的4部分组成，每个部分包含若干章节内容。为提升学生对课程的认知，笔者根据多年教学经验，精心挑选下列一组问题作为教学的主线。
1.直流电力系统与交流电力系统的特点各是什么？现代电力系统采用的是那种模式？具有什么特点？2.参照电机学，如何建立发电机、变压器、电力线路和电力负荷等元件的数学模型，对于多电压等级的电网，如何对各元件参数进行电压等级的归算，进而构建电力网络的数学模型。有名制、标幺制，精确法、近似法在进行电压等级归算时有什么异同之处？3.电力系统稳态分析中提出了潮流分析这一概念，给出对“潮流”这一词的理解。电力系统就是一个大的电路网络，那么“潮流计算”与一般的“电路稳态计算”有什么异同之处？4.在复杂电力系统潮流的计算机算法中，节点被分为几种类型，已知数和未知数各是什么？这与实际电力系统中的哪些设备（厂站）相对应？5.为什么要用对称分量法求解电力系统不对称短路故障时的故障电流？这一方法的数学原理是什么？有没有其他的方法可以计算不对称故障的短路电流？6.电力系统中各元件的序阻抗的是如何定义的？其物理含义各是什么？系统分析与设计中所取的电抗值又是如何得到的？7.系统的稳定性是如何定义的？电力系统稳定性主要涉及哪些电气量？
通过问题的设置，逐步引出课程相关内容。笔者在教学过程中体会到，用问题来引导学生可以提高学习的导向性，把学生兴趣吸引到问题上来。在关注解决问题的具体方法时，要让学生理解每个方法、步骤的意义，以免因为内容庞杂而失去对问题全貌的了解。[5]
三、实践环节的创新
笔者在实践过程中积极探索，加强实践教学的内涵建设，提升课程的实践性和创新性，取得了较好的效果。
（一）开放实验教学模式
电力系统综合实验室，由3台“WDT-IIIC电力系统综合自动化试验台”和1台“PS-7G型电力系统微机监控试验台”及相关设备组成，是一个自动化程度很高的动态电力系统物理模型，能够反映现代化电能的生产、传输、分配和使用的全过程，体现现代电力系统高度自动化、信息化、数字化的特点，实现电力系统的检测、控制、监视、保护、调度的自动化，并使教学实验管理现代化。对于卓越电气工程师班的学生来说，除了按要求完成课程基本的实验内容之外，还要在课余时间对实验平台能完成的其他内容作试探性研究和拓展。学生通过实验平台开放的接口做课程设计和研究，拓宽了视野，加深了对理论知识的理解。
（二）自主研发、修复实验装置模块
综合设计实践教学是高等学校培养“卓越电气工程师”专业教学计划中的重要部分。本课程鼓励学生在实践过程中自己动手设计装置，完成相关实验内容，或者对旧实验装置进行维修，恢复装置功能。学生通过这种实践，对实验过程和内容有了更深刻的理解，提高了动手能力。
四、课程拓展及创新能力培养
笔者在教学过程中，一直强调学生要注重本课程具体章节内容之间的联系，逐步掌握单个知识点，理解课程体系结构，进而理解专业教学体系结构，熟悉本课程在整个教学体系中的地位和作用。通过把问题法融入教学中，能避免学生片面的学习单个知识点而忽略对全局的了解，能提高学生分析问题、解决问题的能力。
同时，笔者在教学过程中注重紧跟前沿技术，提升学生的创新能力。本课程内容讲授到一半时，学生对课程内容已有了一定的认识，笔者要求每位学生都要去查找文献，了解电力方向的最新技术和发展方向，然后上交一篇报告，对涉及的新技术进行描述并写心得。为了提高效率避免雷同，笔者规定，报告提交时按照时间先后顺序，若该技术在先前提交的报告中已使用，则后而提交的报告中就不能再涉及，这样越往后报告提交难度越大，所以学生基本都以最快的速度去查找资料写报告。报告审核工作由笔者独立完成，对粗制滥造、敷衍了事的报告笔者一律退回要求学生重写，直到通过为止。等学期末课程快结束时专门有新技术讨论课，这时笔者要求学生对自己报告中的新技术进行脱稿描述，以检查学生对新技术的理解程度，并对整个过程进行打分，计入期末考核。
学生通过查找技术资料写报告，对专业的前沿技术有了一定的了解，对自己未来的发展方向也有了较清楚的认识。比如，新能源开发及应用和智能电网的研究与建设目前在全球进行得如火如荼，新一代的大学生也要紧跟时代潮流，但学校实验条件有限，怎么办？有学生就发现，微电网技术就是一个很好的切入点。微电网（Micro-Grid）也译为微网，它是将发电机、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能和热能。微电网中的电源多为微电源，亦即含有电力电子界面的小型机组（小于100kw），包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池以及超级电容、飞轮、蓄电池等储能装置。[6]微电网是实现主动式配电网的一种有效方式，它既能与大电网联网运行，也能在电网故障或需要时与主网断开单独运行，是传统电网向智能电网的过渡。不少学生在了解了相关知识后，已打算把微电网技术作为自己未来的研究和发展方向。
五、小结
本文在电力系统分析课程现状的基础上，基于卓越电气工程师培养目标，将问题教学法的理念贯穿于教学实践，对该课程的理论教学和实践教学环节进行改革，并对课程进行拓展，提高了学生的创新意识和能力。学生通过这种方式学习后，对课程的理解以及对电力方面知识的兴趣都有了很大的提高。卓越计划实施时间并不长，在今后的实施过程中还需继续探索、总结，不断调整，这样才能不断进步。
摘要：应用型人才培养目标下，《电力系统分析》作为应用型电气工程及自动化专业的一门核心主干课程，对提高学生的理论知识和培养学生的实践动手能力，具有很重要的作用。本文围绕应用型本科电气工程及自动化专业《电力系统分析》课程教学中存在的问题，阐述了教学内容改革思路和方法，体现了应用型本科“理论与实践相结合”的特色。
关键词：应用型；电力系统分析；教学改革；实践
一、引言
应用型本科是以本科教育办学定位为标准，以培养应用型人才为核心的高校新型教育模式，既强调“实践能力”，又强调“创新能力”。电力系统分析作为电气类专业的基础课程，如何来体现应用型本科特色，培养技能型和岗位型人才，主要体现两个方面：一是“知识素质”；二是“能力素质”。知识素质主要表现为：专业知识面要宽泛，专业知识深度不宜过高，公式和定理的推导、证明适当省略，注重结论的应用性；能力素质主要表现为：强化操作技能和规范，提高实践动手能力和综合素质能力。因此应用型本科《电力系统分析》课程“突出应用特色，注重实践能力，提高教学质量”的教学改革目标，并围绕地方经济发展为基础，以突出应用型特色作为教学改革的前提，以提高教育教学质量作为改革的目标。
《电力系统分析》课程作为电气工程专业的主干课程之一，它不但有大量的理论概念和基本计算，而且工程应用实践性较强，对该专业的课程体系起到承上启下的作用，它既是线性代数、电路基础、电机与电气控制、电力电子等课程的总结，也是工厂供配电技术、电力系统继电保护自动装置等专业课程的基础，在电气工程专业教学和应用型本科培养高质量、高素质学生有十分重要的地位。近些年，随着电力系统行业的智能化程度的快速发展，对电气工程专业应用型学生培养的能力要求越来越高，也就对《电力系统分析》课程提出了更高的定位，原有的教育教学模式已不能满足电力行业建设的需要，不能体现应用型教育的发展特色。
二、《电力系统分析》课程教学中存在的问题
1.学习兴趣不浓：《电力系统分析》课程部分内容抽象、公式多、计算多、系统性和逻辑性较强，学生学习缺乏兴趣，“教师教”和“学生学”都很困难。
2.教学内容没有与时俱进。电力系统行业更新速度较快，教材中的内容虽然也在不断有新版本出现，但无法充分体现近十多年来本学科的最新进展和前沿动态。
3.教学方法、手段和形式单一。多媒体教学等现代化教学手段没有普及。首先，现有《电力系统分析》课程在教学上理论性强，内容上有大量的矩阵计算和矢量电路图形，所以用传统的板书教学，形式比较单一，教师也必须在课堂上占用大量时间进行公式推导和画图，教学效率较低，教学效果偏差；其次，《电力系统分析》课程工程实践较强，实际的电力系统结构和运行方式仅靠讲授来体现，无法更直观、更形象地将教学内容呈现在学生面前，不符合应用型人才培养的需要。
4.理论与实践教学相脱节。应用型本科注重培养学生的实践动手能力，《电力系统分析》课程教学模式偏重于基本概念和计算方法，缺少实践环节。
三、《电力系统分析》课程教学内容改革思路和方法
（一）教学思想的更新
在教学思想上，必须牢固树立“突出应用特色，注重实践能力，提高教学质量”的目标。以应用型本科教学为培养模式。在教学形式上，摆脱单一化的形式，让学生运用基本理论知识参与实际系统开发，提取系统的运行数据和拓扑结构。培养学生面对工程实践的应用能力。促进教学研究互相结合，使学生更了解本学科的前沿知识。
（二）教学内容的优化
为了适应应用型本科教学，针对《电力系统分析》课程教学改革所应体现的知识和能力素质，我们对课程的教学内容作了调整和优化，并提出了新的教学要求，具体从以下三方面进行：
1.修订人才培养设置，压缩理论学时，增加实践内容，形成新的教学模式。应用型本科院校培养人才的最终目标是以服务地方经济为出发点，所以在讲授基本理论的同时，让学生实际参与整个电力系统的构想、设计、运行和优化，使学生的实际工程训练能力得到提高。
2.增加辅助教材，充分了解学科前沿。在选用课程的教材时，采用规划教材为主，增加辅助教材编写。通过辅助教材可以全面了解本行业国内外的科研成果。重点是将理论内容穿插在实践课中讲授，让学生从实践中去深入了解目前本行业发展的前沿和热点问题。这样能有效的巩固专业知识，提高学生的专业学习兴趣；同时考虑到电气工程及自动化专业学生毕业后大部分将为本地区的电力行业服务，在电力网介绍和潮流（包括简单潮流和复杂潮流）计算讲解的时候，多以实际电网系统运行状态为例，实现应用型本科人才培养目标定位。
3.增加课程设计。课程设计是对《电力系统分析》课程的一个综合性实践教学，把知识点进行整体性回顾。《电力系统分析》课程包含两个课程设计：一是潮流计算方面，它是电力系统很重要的计算，根据给定的电力系统的运行条件，确定稳态运行时各参数的一种计算，可以分析研究电力系统规划和运行时的各种问题进行检验和预知。通过这个课程设计，学生对稳态分析过程有一个全面性的了解，提高分析问题的能力；一是短路计算方面，为了避免发生短路而正确选择和设计系统上的电气设备和继电保护装置，通过进行短路计算可以降低发生短路的后果，让学生对发生短路时遇到的各种问题提前进行分析总结，提高解决问题的能力。
（三）采用现代化教学方法与手段
随着教育信息技术的迅猛发展，《电力系统分析》课程中传统的板书式教学很难满足现代教育教学的需要，用讲授法根本无法描述清楚实际电力系统具体运行情况，学生理解上也存在困难。为了提高理论课的教学效果，吸引学生兴趣，必须采用多元化的教学方法和手段。
1.课堂教学采用多媒体配合板书教。首先，在公式推导时沿用板书教学的优点，吸引学生主动思考，整个推导过程全程参与，有助于对知识点的理解；其次，在讲授比较抽象的内容时结合多媒体演示，使教学内容更加具体化、形象化和生动化，加深学生对内容的理解，用多媒体结合板书教学在《电力系统分析》课程中起到事半功倍的效果。
2.仿真模拟教。为了使电力系统潮流变化等进一步形象化，呈现动态的变化过程。用计算机仿真动态模拟教学可以更生动直观的表达，还可以将仿真软件直接贯穿到学生的课程设计中，在对知识易于理解和掌握的同时，增加学生熟练话的程度，全程参与工程实践，这是其他教学方法无法比拟的效果。
3.网络教学。为充分利用学生的课余时间，运用翻转课堂的教学方法，将《电力系统分析》课程包括教学大纲、教案课件、电子教材、参考资料、实践指导、习题集及答案、授课视频等，通过公共账号上传到网络，让学生提前预习、熟悉和了解，带着问题进入课堂，课后还可以有效的复习回顾。另外，为方便学生学习，还设置了在线辅导、答疑和网上自测等网络交流平台。教学资源上网后能较好地解决学生课前预习、课后复习中遇到的相关问题，并有助于提高学生的自主学习能力，也是对课堂教学方法的多样化提供了一个有力支持。
（四）培养学生的工程创新能力
为让学生的理论和实践有机结合，根据内容不同，让学生通过自愿组织成立学习小组，每小组全程参与教师的科研内容，利用查阅资料、提出方案、实验数据分析处理、论文撰写等环节，使学生不但能锻炼实际操作能力，又培养了团队合作精神，拓宽了工程实践视野，提高了工程创新能力。从现在开始，培养他们独立动手的工作能力，提高学生对电力系统分析课程的学习积极性。
（五）加强实践教学环节。
应用型本科注重学生实践能力的培养，本课程的教学内容十分抽象，且电力系统的控制，十分复杂、宏观，学生无法凭想象来建立起知识体系。
1.组织学生参观周边发电厂、变电站以及一些工矿企业的电力设施，并邀请电力行业一线工程师讲课，定期安排学生实习，让学生对电力网、控制系统、变电站的结构和工作原理有较深入的认识，有助于对理论教学的展开；
2.其次，通过加大《电力系统分析》课程的实验，尤其是与实践密切联系的等值电路、潮流计算和对称电路以及不对称电路计算的实验，进一步加深学生对基本计算方法的应用；
3.另外，建立电力系统仿真实验室和实验台，通过对电力系统的动态模拟仿真，灵活的设置故障条件，分析稳态和暂态行为，吸引学生的兴趣，提高他们的动手实践能力，将实践教学结合软件仿真进行实验，搭建实践教学平台，可以更直观、生动地阐述电力系统运行过程，使电力系统分析不再是抽象的理论，能够提高学生的实践动手能力，让其做到理论与实践相结合，提高实践教学水平。
三、总结
《电力系统分析》课程作为应用型电气工程及自动化专业的一门重要的专业课程，对提高学生的理论知识和培养学生的实践动手能力，具有很重要的作用。因此，只有把理论与实践有机结合，形成有应用型特色的课程体系，切实提高高校的人才培养质量，才能取得良好的教学效果，实现应用型人才培养的目标。
摘要：《电力系统分析》是电力系统自动化方向的主要专业课，在课程体系中发挥着“承前启后”的作用，有着兼具理论性和工程性的特点。在以培养目标为导向、以学生为中心的教育理念驱动下，本文从理论教学和实践教学两方面入手，讨论《电力系统分析》课程基于工程教育认证标准的教学改革。
关键词：电力系统分析；培养目标；工程教育认证
一、前言
工程教育认证作为高等教育认证的重要组成部分，属于专业认证，是由专业性认证机构（协会）组织工程技术专业领域的教育界学术专家和相关行业的技术专家，以该行业工程技术从业人员应具备的职业资格为要求，对工程技术领域的相关专业的工程教育质量进行评价、认可并提出改进意见的过程[1]。
我校的电气工程及其自动化专业的综合改革是以工程教育认证工作来引领的，旨在培养能够从事与电气工程有关的装备制造、系统运行、自动控制、信息处理、试验分析、电力电子等技术开发以及计算机应用等领域工作的宽口径复合型工程技术与管理人才。通过模块化课程体系有效地推进培养目标和毕业要求的实现。
《电力系统分析》是电力系统自动化模块的主要专业课，占据整个模块课总学分的1/3。该课程作为《电路基础》、《电磁场》和《电机学》等先导课程的延续以及《电力系统继电保护原理》、《发电厂电气部分》、《电力系统调度》和《高电压技术》等后续课程的基础，发挥着“承前启后”的作用，有着兼具理论性和工程性的特点。该课程的目标定位为：要求学生掌握电力系统的基本内容和基本概念；熟悉电力系统的基本运行方式和调节方法；熟练掌握电力系统的基本分析和计算方法；掌握电力系统各种故障及其分析方法；了解电力系统的稳定性分析，为培养高素质的电力工程技术人才奠定坚实的基础。
在以培养目标为导向、以学生为中心的教育理念驱动下，本文从理论教学和实践教学两方面入手，讨论《电力系统分析》课程基于工程教育认证标准的教学改革。
二、教学内容、方式和方法的探索
（一）教学内容的合理配置
《电力系统分析》主要包括电力系统的稳态分析和暂态分析两部分。重点讲述电力系统的三大常规计算，即潮流计算、短路计算和稳定性计算，这也是本门课程的重点难点所在。其中，稳态分析部分的电网等值电路、电压降落和功率损耗是潮流计算的基础，电力系统正常运行方式的调整与控制是潮流计算的应用。暂态分析部分的同步电机的数学模型是基础，其电磁暂态过程主要针对故障分析时的短路计算，机电暂态过程主要针对稳定性计算[2]。
在教学过程中，三大计算自然要重点讲述，但是其中的计算机算法部分可以适当压缩学时，因为相应的课程实验、课程设计和毕业设计部分会有针对三大计算的具体上机操作。而相应的基础知识部分则需要仔细讲解，尤其是部分同学《电路基础》和《电机学》掌握的比较薄弱，基础知识部分如果进度过快，会导致后边的三大计算根本无法理解和掌握。
《电力系统分析》除了具有较强的理论性，还有一定的工程性。根据已就业同学的信息反馈，在教学过程中，应适当地引入个别工程实例以及目前的电力系统新技术专题，让学生能将所学的理论知识和实际的工程联系起来，激发学习的兴趣和动力。
（二）教学方式的多元化
该门课程的理论性较强，教学方式仍以多媒体和板书结合的教师讲解为主。然而课程中涉及到大量的计算，需要习题（作业、课堂讨论和课堂测验）来支撑。由于作业是在课下完成的，不可避免地出现部分同学互相抄袭的现象，导致不能通过作业来准确地反映出学生对知识的掌握情况。课堂讨论和测验的方式，一来可以方便教师准确地观察学生的真实水平，二来通过学生到讲台上讲解习题，提高学生课堂的参与度，便于学生自己找出彼此间的差距，活跃课堂气氛，激发学习兴趣。
除了上述传统的课堂教学之外，还可以通过网络课程的形式，将课程相关的电子资源分享给学生，并通过网络论坛的形式，开展课程内容的相关讨论。
（三）教学方法的灵活性
《电力系统分析》中有一些比较难以理解的章节，需要采用较为灵活的教学方法来授课。比如，同步电机突然三相短路分析这一节，涉及的内容较多，既有电机方程，又有短路电流计算，看起来十分复杂，尤其对一部分数学基础不好的同学，看到这些复杂的公式会直接望而却步。因此，教学过程中不应该侧重具体的公式推导，而应该先从基本思路着手，和之前学过的较为基础的电路知识进行类比讲解。比如：把“短路前”和“短路后”看成电路中动态电路的“换路前”和“换路后”；短路电流的计算方法和“三要素”法相类比，即分别求出起始值、稳态值和直流、交流分量的衰减时间常数，带入“三要素”法的表达式中，得出短路电流的计算公式。这样，学生先从整体思路上有一个清晰的框架，然后，再针对每一部分进行具体的数学计算，就不会产生思路不清的困扰。
三、实践教学的探索
如前所述，该门课程具有一定的工程性，需要相应的课程实验、课程设计、毕业设计和实习等实践教学环节，这样才能使本专业的毕业生达到相应的培养目标和毕业要求。
（一）基于PSASP的课程实验[3]
课程实验设置的主要目标是通过实验，培养学生的基本实验技能，加深对电力系统的理解，学生利用仿真平台完成电力系统参数的录入、潮流计算、短路计算、功率特性和功率极限等实验，初步掌握电力系统的基本分析方法，加强对电力系统分析知识的掌握能力。
上述目标通过让学生使用PSASP（电力系统分析综合程序）软件，在本专业的电力系统仿真实验室完成电力系统潮流计算仿真、电力系统的短路计算仿真、单机―无穷大系统稳态运行方式和电力系统功率特性和功率极限等实验。学生通过上机实验，能够基本掌握电力系统的分析方法，甚至个别同学还在使用PSASP的同时，使用MATLAB软件实现相关的潮流和短路计算[4]，并对两种结果进行比较分析。
（二）课程设计和毕业设计
该门课程的课程设计是用单独的一周时间来完成的，具体分配了3个设计题目，由学生自由分组和选题。主要是希望学生通过开展课程设计锻炼解决实际工程问题的基本能力（查阅资料、工程问题的数学计算和分析、报告的撰写及团队合作）。
课程设计题目的选取来源于相关的科研项目，以潮流计算和短路计算为核心的相关工程性问题。主要考察对手算潮流和短路计算基本方法以及计算机潮流和短路计算的掌握情况。具体分组为2人一组，组员过多，会导致个别组员实际承担的工作过少；一人独立完成，时间不够充裕。因此，2人一组可以较好地分配工作和保证课程设计的顺利完成。
课程设计的验收工作以现场答辩的方式来完成，答辩成绩占总成绩的40%。指导老师会针对每组提交的设计报告，提出2～3个问题，同时要求现场演示计算机仿真过程，并根据具体情况，提出1～2个问题，如果超出3个问题回答不正确，则视为课程设计不通过。答辩过程中，选择同一题目的小组之间可以互相提问和评价，该环节占答辩成绩的20%。这样有利于学生加深对设计题目的理解和认识，同时找出设计过程中的不足以及同他人之间的差距。
毕业设计安排在大四的下学期，除了《电力系统分析》，其他相关的专业课程学生都已经选修完毕，具有一定的综合运用电力系统相关知识的能力。设计题目来源于科研项目中的小项目，以锻炼学生开展项目研究的能力。
毕业设计比之课程设计，题目要复杂得多，是对整个大学期间所学相关专业知识的整体验收。《电力系统分析》所学相关知识作为毕业设计题目的核心内容，是对该课程教学效果的另一种验收形式。相比考试而言，能更加有效地检验毕业生是否具备了培养目标和毕业要求中罗列的基本能力。
（三）实习环节
课程相关的认识实习和生产实习由于电力行业的特殊性，使得学生只能在变电站和发电厂进行参观，而不能进行具体地操作。这个过程中就需要带队的教师能够在参观前和参观过程中对所学知识的具体应用进行讲解，以提高实习的效果。
通过学生对实习的反馈情况来看，大家对实习单位的兴趣比较大，在具体参观过程中，对电力设备和电力系统接线和运行方式的认识得到了加深，使原来仅停留在原理图和结构图上的电力系统形象化。同时，学生对毕业后所能从事的工作有了一定的了解，更能激发相关专业课程的学习兴趣。
四、结语
通过以上教学内容、方式和方法的探索，使学生能更易于理解和掌握本门课程的理论知识，而实践教学的具体开展，则通过课程实验、课程设计、毕业设计和实习环节来确保学生将所学的理论知识用以分析和解决具体的工程性问题，更好地达到本课程的培养目标，从而自下而上地支撑本专业学生的毕业要求，使培养出的学生成为电气工程相关领域的复合型工程技术与管理人才。
【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
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。
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。
【摘要】针对目前电力系统分析课程的教学现状，将电气工程虚拟仿真实验应用到教学中来，通过电力系统仿真实验和水电站仿真实验，使学生将抽象的理论知识很好的与实践结合起来，开放型实验室和互联网实验平台极大的提高了学生学习的积极性和学习效果。
【关键词】电力系统分析 电气工程虚拟仿真实验 运维合一
【基金项目】科研人才启动基金（KJ2013B025）。
电力系统分析课程是电力系统自动化专业的重要专业课程，涉及一系列电力系统的核心技术：潮流计算、调频调压、经济运行、同步发电机电磁暂态过程、短路计算及机电暂态稳定性分析等。学好电力系统分析对于电力系统专业的学生来讲至关重要。
1.电力系统分析课程教学现状
电力系统分析课程虽然重要，但从每年的教学效果来看并不是很理想。由于前修课程电机学没学好，以及电力系统分析课程知识点较多，理解起来有难度，部分同学没有养成良好的学习习惯，课下没有及时巩固复习，课堂内容掌握不好时容易产生畏难情绪。此外，即使部分同学理论知识掌握较好，但感觉较抽象，对某些知识持怀疑态度，如：调频时，增大气门开度，实际生产中发电机转速的变化，输出功率的变化，频率的变化等是否如课本上所写;调压时，负荷的波动对系统中各节点电压的影响究竟如何，那些调压措施能不能真正起到调压的效果。学生无法看到相关的现象，所以很难产生浓厚的学习兴趣和热情，即使当时掌握了，遗忘也会比较快，印象不深刻。为了解决以上问题必须借助与相关实验课程，让学生在实验操作中将理论和实际很好的联系起来，既能及时巩固相关知识，又能提前接受实际生产操作培训，为以后踏上工作岗位打下坚实的基础。
2.电气工程虚拟仿真实验的主要功能
2.1.电力系统仿真实验
电气工程虚拟仿真实验包括电力系统仿真实验和水电站仿真实验，电力系统仿真实验主要针对电力系统的相关设计，包括电网的主接线设计、设备选型及校验、故障计算、保护配置等;潮流、短路、稳定性等分析计算;运行过程、控制方法及原理的学习研究。提供了相关软件平台，实验室的软件平台包含两大类，一类是机电暂态过程仿真软件，一类是电磁暂态过程仿真软件，除了PSASP软件外，还有PSCAD、PSS/E、BPA、ATP/EMTP及EMTP-RV、CDEGS等软件，可以供学生进行课程实验、综合设计、毕业设计以及相关科学研究。开发了系列的课程实验、综合设计及研究项目，对于提高学生课程的学习效果、综合运用所学专业知识进行发电厂、变电站以及电网的设计、分析计算以及运行与控制的能力起到了很好的辅助作用。
2.2水电站虚拟仿真
水电站虚拟仿真实验教学平台以龙滩水电站为原型，提供了与现场效果一致的大型水电站仿真培训系统的实践教学环境，在水电站监控系统中涵盖了水电站的所有主要机电设备，包括：水电站水轮机、发电机、发动机出口短路器、主变、500kVGIS系统、厂用电系统、调速系统、励磁系统、监控系统、继电保护系统、安全自动装置系统、气系统、排水系统、机组及变压器技术供水系统、油系统、消防系统、闸门系统、流量水位曲线、（含黑启动系统）、AGC/AVC等系统及厂房场景、设备系统运行、维护、检修、拆装过程的多维立体展现。并研发了丰富的实验教学内容和典型教学案例，学生可以亲自动手操作实验，可进行水电站正常工况运行操作过程培训;异常工况运行操作过程培训;紧急事故工况处理操作培训;计算机监控系统培训;综合反事故培训;生产过程运行知识与专业理论培训。解决了传统课堂学习中学生“只能动口，不能动手”的难题，通过“操作、观察、分析、记录、总结”，激发了学生的学习兴趣和主动参与的学习热情，提高了理论和实践教学效果。
3.电气工程虚拟仿真实验的主要特点
3.1虚实结合，互为补充
“虚”是指采用虚拟的仿真实验平台为学生提供亲自动手操作实验或培训的机会，由于电力生产的特殊性，考虑到生产的安全性和学生自身的安全性，实验操作不可能在实际系统中进行，必须借助于软件平台。“实”则是通过校外企业作为实习基地提供学生参观实习的机会，建立学生对现场的感性认识，我校与三峡电厂、葛洲坝电厂、清江隔河岩电厂、清江高坝洲电厂等签订了协议，作为本专业学生的校外实习基地，学生先到校外实习基地参观实习，建立电力系统运行的感性认识，然后进入“虚拟仿真实验室”进行电力系统运行仿真培训综合实验。虚实结合的教学模式可以有效提高学生对电力系统运行特点及控制过程等知识的掌握。
3.2运维合一，多媒体一体化教学
多维多媒体仿真能极大增强仿真临场感和沉浸感。借助多维多媒体手段，创造一个虚拟现实培训环境，让学生在虚拟场景中上完成对调速、调压、AGC＼AVC等相关电力系统方面的操作。可对设备进行拆卸和装配，让学生看到平时不易见到的设备构造、工艺及内部运行情况，做到对设备的组成、结构、拆卸顺序及操作过程等了然于胸。还可实现事故场景真实再现，便于学生对暂态过程进行分析，可大大提高学生学习的积极性和学习效率。
3.3开放性实验平台
建有电气工程虚拟仿真实验教学示范中心平台网站，学生不仅可以实验课上运用实验室的仿真软件进行相关内容的操作学习，课后未完成的内容，或者学生所设想的创新性问题还可以通过互联网访问仿真软件平台，还可在线讨论，或者给老师留言。安排有值班老师对课余时间在实验室的学生进行指导答疑。
4.结束语
为了提高电力系统分析课程的教学效果，学院专门成立了课程组，一方面加强理论教学网站的建设，整理出相关课件、教案、习题等资料共学生下载学习，另一方面加强电力系统分析课程实践教学平台的建设，对学生在虚拟仿真平台的应用过程中所碰到的及时给予指导，此外课程组通过教研教改项目研究，改进教学方法、教学手段等来提高教学效果。
作者简介：
鲁明芳（1982年3月-），湖北省宜昌市人，讲师。
摘 要：由于电力系统本身的复杂性和庞大性，对电力系统的实时分析变得越来越重要。而并行处理技术具有实时高效的特性。因此，并行处理成为电力系统分析中极其重要的部分。该文通过将并行处理技术和电力系统分析结合起来，可以得到更加专业化、性价比更高的并行计算系统。
关键词：并行处理 电力系统分析 并行计算系统
电力系统有很多复杂的分析计算，包括潮流计算、电力系统暂态稳定分析、电磁暂态实时仿真、电力系统能量管理、电力系统规划等。随着电力系统的越来越庞大和复杂，电力系统分析也变得越来越复杂，计算越来越繁杂。为了提高电力系统分析计算的速度，多年来人们从算法上进行了深入的研究。但是串行计算技术仍然不能有效地解决单个处理器的运算速度问题。随着并行计算技术的发展，新的理论、新的硬件和新的算法设计技术为电力系统分析带来了新的发展契机。
1 并行处理技术
电子计算机从20世纪40年代问世以来，基本上是按照冯・诺依曼的计算机系统结构设计的，这是一种串行处理计算机。然而随着计算机应用的逐步扩大，传统串行计算机系统已经不能适应新环境下的计算性能需求。因此，并行处理技术也应运而生。微电子、超大规模集成电路、高性能处理机、封装技术的发展为并行处理技术打下了基础。
1.1 并行处理技术概述
并行一般指在同一时刻或者同一时间间隔内完成两种或两种以上的操作，操作性质可以相同也可以不同。并行一般要求在时间上相互重叠。并行处理技术一般有三种形式：时间并行、空间并行、时间并行+空间并行。
（1）时间并行指时间重叠，时间并行的具体实现就是目前计算机上应用广泛的流水线技术。同一套硬件对不同的计算任务连续不断地执行，而不需要等待一个任务的全部完成再执行下一条指令。（2）空间并行指资源的重复，主要实现方法是使用多处理机系统，采用空间优势实现并行处理。（3）时间并行+空间并行综合使用上述两种方法，以得到更快的处理速度。
1.2 并行处理技术的要点
并行处理技术是各种软件、硬件、操作系统相结合的技术。主要研究热点为：并行系统、并行算法、并行操作系统等。
并行系统主要研究并行处理技术的硬件方面，研究如何将众多的处理机（网络中的或本地的）和存储系统、输入输出系统组成一个完整的并行处理系统。包括硬件的连接、拓扑方式、同步通信机制、软硬件配置等。
并行操作系统主要用于并行系统间的通信和同步，支持并行计算，实现进程间的通信，并且要均衡分配计算任务，以使系统达到计算能力最大化。并行操作系统主要有多处理机并行操作系统、多计算机并行操作系统。
并行算法是并行处理技术中的一个研究热点。理论上，传统的串行算法无法在并行系统下直接运行，需要对其进行并行化处理才能运行。基本上需要从新设计并行的算法。并行算法主要研究如何将计算任务分解成能在并行系统上执行的任务，实现并行处理。并行算法优劣的评价通常采用以下指标：并行加速比、可扩展性、效率、成本、复杂性。
2 并行处理在电力系统分析中的应用
电力系统的并行处理主要是为了提高电力系统分析计算能力，增强实时计算性能。因为电力系统是一个快速变化的非线性系统。不同的电力系统计算任务具有不同的并行性和数据相关性，针对电力系统中不同的计算需求，通过认真研究和精确的算法设计，才能获得最好的并行计算结果。
2.1 并行处理在潮流计算中的应用
潮流计算即在给定电力系统网络拓扑结构、元件参数、发电量、负荷参量的条件下，计算出有功功率、无功功率和电压在电网中的分布等数据。潮流计算描述了电力系统的稳态情况，是电力系统计算中的重要部分。
传统的串行解法综合运用了稀疏矩阵、三角分解前代和回代、节点编号优化、快速分解法等相关技术和技巧。在潮流计算中串行算法已经发展得比较成熟。目前，针对并行化潮流计算，研究重点主要集中在并行化三角分解前代和回代等方面。通过对矩阵分块法的的并行求解来实现并行性。通过降低最大因子路径的长度来减少顺序执行的步数，采用能够应用于向量机的向量化算法。通过超立方体结构找到稳态大矩阵的特征值以及特征向量。通过实践得到的一些结论表明，快速分解牛顿法的并行化算法可以获得接近10的加速比。
通过对现有的一些并行算法的研究，可以得出结论。新的并行算法都试图使相互依赖的前代和回代步数最小。但是在这些并行性算法中有着较大的限制。有些虽然可以将加速比提高到10左右，但是付出了较高的性能代价。由于迭代过程中前后依赖性大的困难一时难以克服，并行化潮流计算的瓶颈难以突破，有时强制的并行化算法反而比串行算法性能更差。
2.2 并行处理在电力系统暂态稳定中的应用
暂态稳定问题可以描述为求解一组非线性微分方程和代数方程。通过并行处理技术能极大地提高计算速度。
暂态稳定问题的并行化有两种方法。（1）将系统的变量分组，进行空间并行化。（2）通过几个时间段同时求解，称为时间并行化。最直接的并行化方法是按照发电机将微分方程进行分组，形成多个方程组，通过代数方程来实现各个微分方程组之间的耦合。时间并行是通过建立每个时间段的牛顿方程，同时求解来实现并行计算。
2.3 并行处理在能量管理中的应用
电力系统的能量管理包括SCADA、AGC/EDC、电力系统静态安全分析、电力系统动态安全分析等。自从计算机硬件性能的大幅提升和工作站性价比的提高，能量管理系统已经得到了空前的发展。从集中的、孤立的系统发展为分布式、网络化、开放的系统。整个系统由多台计算机组成，通过网络互相连接。系统的功能分布在不同的计算机上，可扩展性得到了很大提高。在分布式系统上，通过并行处理技术实现整个能量管理系统的协同工作，极大地提高了工作效率，为并行化计算提供基本的硬件优势，适应电力系统的计算特点。因此，得到了很好的发展。
3 结语
电力系统的规划和建设要考虑整个国家经济发展和城市建设，考虑资源的合理配置和开发利用。对这些设备之间的配合、方案设计需要进行大量的比较和计算。电力系统的实时计算要求也对系统提出了更高的要求，因此并行处理技术作为一种良好的提高计算速度的技术在电力系统中得到了应用。
摘要：针对传统实验方法中实验课程基本是验证性实验，学生做实验时是被动完成实验内容，不利于学生综合能力培养的情况，以培养学生创新实践能力为指导思想，构建了电力系统分析实验教学新体系，并详细阐述了加强实验教学改革的方法及其实施方案。实践证明，这些做法在提高学生创新实践能力和综合能力的同时，也提升了实验教学的效果。
关键词：实验教学；电力系统分析；创新实践能力
实验教学是理工科本科教育教学的重要实践环节之一，它在培养学生的动手实践能力和创新能力方面起着重要作用。通过实践，促使学生综合应用专业知识，优化学生的知识智能结构，为培养优秀的、适应市场需求的工程应用型人才创造了条件。电力系统是一个大型的动态系统，不可能在实际系统中做各种实验，例如：短路故障实验、电力系统稳定性实验、频率调整和电压调整实验等。电力系统现场实习过程中，学生很难进行实际操作，实践环节被弱化，电力系统实验课已成为本科生最接近现场的实践环节之一。
在多年的实验教学实践中，通过与学生的不断沟通与交流，在充分了解学生学习动态与需求基础上，分析了传统实验教学中存在的问题，不断探索加强实验教学改革的方法及其实施方案。
一、传统实验教学中存在的问题
传统实验教学方式是“保姆”式，实验过程中学生处于被动地位。一般实验课皆由实验指导教师先介绍实验目的、实验原理、实验步骤，然后才由学生动手操作实验。其实验内容经常为验证性实验。虽然通过实验学生验证了理论的正确性、能够思考相关领域的知识及学会了仪器设备的使用，但是无法从实验课程内容、实验方法等方面扩展到理论课程以外所涉及的知识。经过多年教学实践发现，学生对自己所学课程、实验内容认识不全，常常处于目的性不强的学习状态，也缺乏主观能动性。这种实验教学模式不能充分调动学生的主动性，没能有效地培养学生自主学习的能力、分析与研究问题的能力、创新意识与创新能力，在某种程度上也造成了教育资源的浪费。通过用人单位反馈的意见发现，毕业学生动手能力弱，缺乏解决实际问题的能力，反映出高校教育普遍存在教学方法呆板，缺乏启发式、研究式的学习氛围，重理论、轻实践，重计算推理、轻实验论证的现象，这些都不利于激发学生思考新问题、培养创新欲望，不利于培养学生发现问题和解决问题的能力，更谈不上创新意识和创新能力的培养。
针对这种现象，在现有实验条件下需要对实验项目的设置、实践内容和方法等方面进行改革，建立从单机特性实验到单机联网实验，再由单机联网实验到多机组网综合自动化实验的模式，循序渐进，从局部到整体，最终打破课程的界限，使学生对所学课程、专业有一个整体的认知，让学生学以致用，从而激发学生的学习热情。
二、加强实验教学改革与实践
1.实验教学新体系的建立
实验课程应分为基本实验、综合型实验、设计型实验、创新型实验，形成从低到高、从基础到前沿、从传授知识到培养综合能力，逐级提高的实验教学新体系。按照“单机特性实验单机联网实验多机组网综合自动化实验”的模式，循序渐进合理设置和开发了“电力系统分析”课程常规实验和综合型、设计型实验内容，逐步增加了综合型实验和设计型实验的比例及难度，开展了创新型实验，激发了学生的学习热情，学生由原来的被动实验变成了主动参与，实验室成为他们实践锻炼的场所。
2.开展实验教学研究，提升实验室综合实力
实验教学研究是提高实验室整体水平的重要途径。实验教学研究应把握课程的发展趋势及改革方向，注重实验课程设置的高起点，注重课堂教学与实验教学的关系、各门实验课程的相互关系，在提升实验教师业务水平的同时，积极吸收学生参与实验室建设和设备开发，为学生创造更多的实战机会，激发学生的求知欲，培养学生的科研素质。实验室实验开发与改革实践就是为了更好地服务于学生，充分利用、开发实验设备，最大限度地提高实验资源利用率而设置的。实验室不仅为电力系统综合自动化实验及专业技能实训搭建了良好的实践平台，还为本科生创新实训项目、课程设计、毕业设计等多个实践教学环节创造了条件。
3.物理模拟和数字仿真相辅相成
通过实验项目开发，电力系统实验室既能够完成单台机组并网实验物理模拟，还可以完成所有机组组网构建模拟实际电力网络，实现电力系统综合自动化的遥测、遥信、遥控、遥调功能。电力系统实验室是实际电力系统的一个缩影，通过它可以对电力系统调度运行、电力系统自动化、电力系统继电保护进行实践性的实验，实验过程接近于实际的工作环境，有利于学生更深入地理解实验内容和所学知识在实际电力系统中的应用，帮助学生理论联系实际，尽快适应未来的工作环境，胜任工作岗位。
另外，采用电力系统数字仿真可以逼真模拟实际电力系统的动态过程，实现常规实验的物理模拟到电力系统数字化、可视化和自动化模拟的转化。电力系统数字仿真能够显示电力系统的整个动态过程，使学生更好地把握电力系统的全局和动态运行过程。在学生实践中，充分结合当前新疆电力系统发展状况，实地调研，收集实际电网数据资料，学生将所学的理论和数字仿真知识应用到实际电网中，完成了实际电网的调度运行、故障和稳定性计算与分析，真正达到了面向工程、面向实际的目标。
4.实现多门课程实验的交叉与综合
电力系统实验室的实验内容除了覆盖“电力系统分析”课程实验外，还涵盖了“电力系统自动化”、“电力系统继电保护”、“电力工程”多门课程的实验，通过实验开发与改革实践，打破了单个课程实践教学界限，实现了多门课程实验的交叉与综合。各门课程按照“常规、综合、设计、创新”多层次设置实验方案，合理分配利用实验资源，综合设计各门课程的实践教学，使专业实验教学具有连贯性和整体性，将更有利于学生掌握各课程间的联系，将所学知识融会贯通，加深理解和提高。学生在整个实验过程中，会涉及到众多专业理论知识，拥有充分的自主设计空间，很好地锻炼、提高了学生综合运用理论知识的能力。
5.突出以学生为主，独立完成实验
实验教学的实施要让学生“唱主角”，对于综合型、设计型实验，积极寻求更加合理的方式，以最大限度发挥学生的潜能，让学生体验到积极参与的快感并由此产生更加浓厚的学习兴趣，由“要我学”转变为“我要学”。在实施综合实验的过程中，坚持以“学生独立操作为主，教师指导为辅”的原则，学生在做实验时是带着自己感兴趣的问题去操作、去学习，主动把理论与实际联系起来。实验方案由自己制定、执行和修正，实验结论由自己进行分析评定，最后独立完成综合实验报告。其中的关键问题是把握教师指导的“度”，因地制宜激发学生的思考、展开讨论，以取长补短，密切协作、相互学习，从而培养学生独立思考、分工协作、组织协调的能力及团队精神。
6.开放式实验教学
开放式实验的开展，有利于学生实践能力和创新能力的提高，也有利于实验教学层次的提高。开放式实验不仅从教学时间和空间上开放，还从教学内容与教学方式上开放，能够充分调动学生的积极性和主动性，鼓励学生根据自己的设想设计实验内容，验证自己的设想，或在教师的指导下，参与设计新实验。由于受到实验场所与实验指导教师数量的限制，可以采用先对感兴趣、积极参与的部分学生进行开放式实验的尝试，然后再总结实验效果并予以推广，逐步实现实验室全面开放的目的。
在开放实验室中，实验以分组的方式进行。各实验小组根据具体情况安排各自的实验时间，这样就使各小组都有充裕的时间进行实验前的准备、实验方案的讨论和完成实验。实验失败的同学可以预约时间重做实验，有浓厚兴趣的同学可以安排时间尝试创新。既充分发挥了学生的主观能动性使其能够更好地完成实验，又能充分利用设备，从而保证了实验教学的高质量和良好效果。
三、总结
通过电力系统分析实验室实验开发与改革实践项目的建设，为本科生搭建了良好的实验教学平台，并借助实验项目的开放性，实验方法、手段的多样性，强化学生实践动手能力和创造性思维的培养，大大增强了学生的工程意识，缩短了理论学习与电力工业现场的差距，提升了学生适应岗位需求的能力。几年来，在培养学生工程实践能力，创建实验教学新体系方面做了许多工作，对实验课程进行了改革，使学生从以往的“走过场”到现在的“真投入”，从被动实验变成了主动参与，大大提高了学生学习的积极性，受到了学生的好评。在实验室建设和综合实验开发过程中，不仅参与的学生得到了锻炼，教师的教研水平也得到了进一步提升，大家发挥各自优势，相互学习，取长补短，拓宽了知识面，丰富了教师的授课内容，更好地体现了各个专业课程间的整体性和连贯性。
摘 要：文章对我国现代化舰船使用的综合电力系统技术作了详细的研究，并对该系统中直流区域配电系统在隔离故障和优化舰船设计方面的优势作了阐述，较为详细的分析了直流网状网络在舰船容量设置以及故障重构方面的突出优点，并且立足于该直流区域的配电网状系统，对该系统的网络配电中的继电保护的主要研究内容作了深入的研究
关键词：综合电力系统；直流区域；继电保护
引言
综合电力系统包含了舰船的日常用电、舰体推进用电、高端武器设备发射用电和大功率探测设备用电等，作为一种综合电力技术不仅可以对当前现代化舰船的整体设计实施简化，而且对简化舰船的动力系统提高了可能，为我国稳定，可靠的使用高端的舰载武器设备提供了强大的保障。现在国内很多科研单位对舰船的综合电力系统做了深入的研究，虽然在技术上取得了一定的进步，但是舰船综合电力系统的关键技术并没有取得突破性的进展[1]。文章重点分析了与传统结构相比，直流区域配电系统的直流网状结构存在的明显优势，站在电力系统继电保护的层面对该系统中直流配电系统做了进一步的研究分析，希望对我国现代化舰船综合电力系统的建设和发展起到一些借鉴性的意义。
1 直流网状网络的介绍
国内大型水面舰船自建造以来所使用的供电系统就是采用两个电站同时进行供电的模式，这种供电模式被称为干馈式混合配电系统，这种模式的特点在于这两个供电站是完全隔开的，它们两个分别有自己的发电机组，虽然设备存于不同的舰体结构中，但是对舰船的符合设备却是同步供电[2]。但是从长远的角度来看，水面舰船会不断的向超大容量方向发展，基于此种发展趋势，综合电力系统的双电站模式很有可能被突破和改善，有可靠资料现实演变和发展的模式会是网状网络形式和多个供电站同时使用，但是为了确保舰船的密封性和节约空间，两种不同的供电系统会通过一条母线向舰船所有的符合设备提供电能，并且根据舰船的实际需要给至关重要的符合设备输送电力。
直流网状网络的工作原理是将舰船电力系统中的电流整合为1000V的直流，通过舰船两侧的左母线和右母线将电流传输出去，而且在舰船的每一台发电机组中都有与左右母线连接的端口，最终形成一个闭合的网络电流回路。这种配电系统不仅可以完成对所有发电机组的集中控制和管理，还可以对发电系统中发电机组的备用容量进行合理的配置，从另一个方面提高了发电机的使用效率。
2 直流区域的配电系统的优势
从目前的现状来看主流舰船上使用的电力系统都是通过舰船上集中式配电系统的中心设备通过电缆进行输送，这样的结果大大的影响了舰体的密封性，使舰体出现了上千个电缆的穿孔，一方面为电力系统建设人员带来了大量繁琐的工作，而且还在一定程度上减低了舰船的耐压性。如果现代舰船采用直流区域配电系统就可以有效的避免此类问题的发生，这种方法操作简单，只需要将输送电力的母线穿过舰体的耐压隔壁，不仅节省了大量的电缆，也减轻了舰体的总体重量，是舰体在空间设计方面得到了很多好处[3]。
SSCM和SSIM有多重功能，并且它们能够对通过半导体设备的电流执行电力转换、监测和限制，所以可以在设备出现紧急故障时对供电系统实施保护，所以如果舰船使用的是直流区域配电系统，在故障发生时就可以将发生故障的部位隔离在一个小范围的电力区域中，而且因为这种电力系统中的电流都是直流电，在对设备故障检测的时候也更加方便和简单，原先监测直流故障和初始化自动母线的转换器所需要的时间延迟不存在了，进一步提升了电源的使用性能，也提升了舰体的整体性能，而且随着供电系统功率全面自动化程度的提高，极大的简化了舰船的战斗系统设计。
直流区域配电系统的第二个显著优势就是对于不同的泵体和排风机来说可以进行不同的速度控制，保证其始终保持在较高的运行效率之下，另外在舰船大型电动机被启动的时候，其输电系统中的电流会受到一定的限制，这种情况可以使舰船母线中的电压始终处在稳定的状态之下，而且在特定的场合下也可以实现电力的转换，直流区域配电系统与传统的供电系统相比有很多明显的优势，例如：在舰船不同的战斗系统当中，很多武器设备要用到400Hz的直流电压，因此如果现代舰船的配电系统是交流电则还要经过一步转化，再用一个逆变器将交流电转换成400Hz方可实现战斗系统的运行和使用，但是如果直接采用是直流区域配电系统，那么仅仅需要将电压调到合适的水平就可以了，然后在将电流整合成需要的直流即可。将两者进行对比之后可以看出在该系统与交流配电系统相比减少了很多的输电设备，例如：担任变压作用的传输变压器，还有交流配电系统中的很多开关，这些设备的减少可以降低舰船本身的质量，而且也节省了出了很多空间，使舰船有了更多的空间安装更多的舰载武器，进而增减现代化舰船的作战能力。
第三，直流配电系统具备的另一大优势是发电机组的发电频率，这种高频率的发电机组可以和整流器实现最大尺寸的优化组合，而且根据直流区域的配电系统能够将原动机设计为始终处在最有效率的运行状态之下，从节省油料方面来说不仅做到了最小的能源使用，也减少了舰船配伍的排放量。
3 基于直流区域配电系统的直流网状网络的继电保护
适应直流网状网络中短路电流的计算标准，当前我国陆地电网的自动保护技术相对舰船配电系统的保护技术来说比较成熟，而且在系统级别的保护方法上也有了一定的研究，例如：陆地电网中的快速距离保护、反应暂态分量的行波保护以及光纤差动保护等，但是因为舰船的综合电力系统是建立在有限的空间之内，并且是一种独立的电网单元，因此其稳定性会受到舰船符合设备的影响，加之系统结构形式复杂等多种不利因素，提高了信号提取的困难程度。根据研究发现以往对舰船电力系统分析的原理、方法以及一些应用技术的成果，在当前的直流网状网络配电系统中不能直接使用，必须对舰船综合电力系统中常见故障的特征进行研究，而且还要对现在舰船综合电力系统采用的保护手段进行适当的改进，这样才能切实满足综合电力的保护需求。
4 结束语
综合电力系统能够包括电力推进在内的全船电能进行统一的调配，具有很好的经济性、并且配置灵活多变、目标的声音强度很低、功率的密度较高等很多优点，是世界各国舰船技术发展的主流方向。直流区域配电系统有很强的生命力，而且有利于总体优化和模块化建造等优势，是综合电力系统的最好选择。
[摘 要]项目教学法以学生为主体，突出能力目标，使学生毕业后能更快与工作岗位对接。对电力系统分析课程如何高效而具体生动地实施项目教学，以提高学生的综合能力，进行了初步的探索。
[关键词]高职 电力系统分析 项目教学法 应用能力
随着技术及经济的迅猛发展，市场对技术应用型高技能人才要求的日益增加，我国职业教育迎来了蓬勃的发展及革命。作为一种对能力培养行之有效的方法，高职高专课程项目化教学改造得到了广泛的推崇及应用。
一、高职强电专业电力系统分析课程与项目教学法
（一）高职强电专业电力系统分析课程教学目标
众所周知，“以就业为导向，以服务为宗旨”的职业教育培养目标，其培养的学生应当具有良好的职业道德和职业素质，具有熟练的职业技能，走上职业岗位之后具备持续发展的能力，还应当具有扎实的、系统的专业应用知识；也即职业教育培养的是面向市场的高技能的职业人。[1]
电力系统分析课程在发电厂及电力系统、电力系统自动化等强电专业中，既承担着后续专业课程的潮流计算及短路计算分析能力训练，也承担着培养学生具备如何确保电力系统的安全可靠运行、电能质量的控制及经济运行调度方面的岗位职业能力，故本课程的目标是培养学生掌握潮流计算及增强短路计算分析能力，掌握电力系统的安全可靠运行，电能质量的控制及经济运行调度等技术、知识，提高完成相关的电力岗位工作的综合技能。
（二）项目教学法的内涵
“项目教学法”是指学生在教师指导下，通过实施一个完整的项目而进行的教学活动。它以项目为载体，以实训为手段，采用知识、理论、实践一体化教学；在教师的指导下，学生亲自处理项目任务全过程；在这一过程中，学生主动探索掌握应用知识及技术，学生独立组织安排学习行为，解决项目中遇到的困难，学生在这个过程中锻炼各种能力，从而使学生的学习兴趣和积极性大大提高。[2]
（三）项目教学与传统教学的比较
传统的电力系统分析课程教学方式是通过讲授法让学生掌握知识和理论分析方法，课堂以教师为中心，理论教学为重点，注重的是考试成绩，培养出来的学生只是面向考场的读书人，而不是面向市场的高技能的职业人。与传统教学相比，项目教学法以技术应用型的高技能人才为培养目标，以职业活动为导向，以素质为基础，突出能力目标，以学生为主体，以项目为载体，以实训为手段，实现知识、理论、实践一体化教学。
项目教学法将传统的学科体系知识内容转化为若干个“教学项目”，围绕着项目，组织和开展教学；学生直接全程参与、体验、感悟、论证、探究。学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思想和方法，学生毕业后能更快、更好地对接工作岗位。[3]
二、项目教学法在高职电力系统分析课程教学中的实施案例
笔者实施项目教学内容为《电力系统分析》中的“无功平衡与电压调整”，实施项目教学班级为发电厂及电力系统专业各班。本项目的主要任务如下：将某地电力系统电压控制在合理范围。
（一）项目设计
设计项目时，要求教师要因材施教。教师应根据学生已完成的电路与磁路，电机学课程和发电厂变电站电气设备部分内容及学生能力来确定项目。电力系统分析教学不像在发电厂变电站电气设备、电力系统继电保护等专业课教学有着显著的操作性，教师可以要求学生完成诸如某一设备的装配、测试等看得见、摸得着的具体任务。电力系统分析教学可根据后续专业课程需求来设计确定项目，如为电气设备选型提供短路校验数据依据，为继电保护装置的选型及整定提供短路数据依据等，也可根据电力专业岗位进行引申。根据学生专业和本课程教学目标，笔者将电力系统分析中的“无功平衡与电压调整”派生出以职业为导向的项目――即将本地区电力系统电压调整控制到合格的范围。此项目对强电专业具有可操作性，它能够将学生的专业与未来职业方向相结合，激发学生学习动机和提高学习积极性。
（二）项目实施
1.项目分组
电力系统分析的项目分组主要依据是学生的专业学习能力、计算机应用操作水平，但同时也要考虑学生的组织能力、团队协作精神等。因此，教师在分组时应考虑学生的学习成绩、认知特征、认知能力等，采用异质分组，使小组成员在各方面具有一定的差异性和互补性。根据学生的学习成绩和计算机应用操作能力等，笔者将发电厂及电力系统各班（每班约42位同学）分为6～8个小组。
2.项目任务细化
为了培养学生解决问题的思路，保证学习的方向和目标，以便能较好地完成项目，教师可将总项目进行细化。实施过程中，笔者“将本地区电力系统电压调整控制到合格的范围”的总项目具体任务细化为：
3.自主探索与项目完成
项目完成过程中，各组同学通过网络、图书馆、校本教材（或教师编写的讲义）、教学参考书来做项目准备，学习的主动性和积极性无疑得到了增强；各组同学讨论中展示了思维的多样性。各位同学对电压中枢点的选择、电压调整方式、调压措施以及如何在PW电网仿真软件中实施电压调整等问题都提出了自己的独特见解和认识。由于高职多数学生电力专业基础知识薄弱，对电力系统运行的认识肤浅或几乎为零，教师可将自己平时积累的相关材料提供给学生，如学校所在地区电网接线图及电网简介，电力现场实施电压调整的九区图及某时间段的电压控制要求等，使学生在准备的过程中对未来所从事的电力职业也有着更深刻的认识。
4.成果汇报
成果汇报是学生对知识掌握和应用能力提高的重要阶段，同时也是学生成就感体现的重要环节。学生完成项目后，应对其学习情况做出反馈和评价[4]，展示评价包括：
（1）自评、互评：学生们互相交流学习，取长补短，并推荐电压水平控制质量较高的PW模型。
（2）展示PW模型调压方案：由学生推荐，教师结合实际情况选出三个左右具有代表性的PW模型调压方案。
（3）教师总结：教师指出PW模型调压方案中值得大家学习和借鉴的地方，同时指出学生在电压调整过程中出现的问题，总结成功的经验和失败的原因。鼓励学生们采用多种方式及程序尝试电压的调整，如某点电压偏低，是调主变压器分接头还是投入电容器组进行无功补偿等。对没完成调压或调压不合格的小组让他们回去继续完成。
（三）教学评价
教学评价应对完成项目的全过程，包括知识与技能、情感态度与价值观进行全面的评价，应重在过程而非结果。笔者具体做法是：以小组为单位，每小组随机抽一名成员代表全组答辩，该成员的答辩成绩就是该组的成绩，这样，既考出学生的专业技能操作水平，同时也考出学生的学习交流水平，培养了同学们大局观、合作精神及集体荣誉感，培养了小组长的领导组织能力。另外，常常有一些组的结果和老师的不同，但只要学生分析原因，分析思路与方法是合理的都应该肯定，并予以引导、表扬和鼓励。
学生成绩评定后，教师应做点评总结。点评总结是“项目教学法”的重要环节，教师在点评中要指出问题的所在及解决的方法，使学生的知识学习能力和应用操作能力得到提高。
三、结束语
项目化教学与传统教学相比，它对教师提出了更高的要求，要求教师既具有扎实的理论知识，又具有丰富的企业现场生产管理经验。现代电力系统是一个很庞大的时空概念，为了能形象而具体的认识触电力系统，高效完成职业素养、职业综合能力的培养，通过工学结合，近几年来我校在电力系统分析课程教学中，以取材于真实的本地区电力系统地理接线图为载体，以电网仿真软件为工具，以工作过程为主线，探索并开发了贯穿整个电力系统分析应用知识体系的若干个教学项目，采用任务驱动教学模式，大大提高了学生的技术应用能力及职业综合能力。
所谓电力系统潮流就是指电力系统运行时各节点以及各电气设备的电压、电流和功率。潮流计算是电力系统分析中采用的一种最基本的电气运算，同时也是研究电力系统的运行以及规划方案的重要手段，其本质是求解一组多元非线性代数方程。
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
基于上述课程设置，这种结合DIgSILENT软件以及手算的潮流计算教学方法，学生普遍反映教学效果良好，不仅对电力系统潮流分布的认识更加深刻，而且更易于全面掌握。通过对“电力系统分析”潮流计算教学大纲的改革和实践应用表明，天津理工大学自动化学院“电气工程及其自动化”专业的本科生在该方面的专业基础知识更为扎实，这为后续专业课的学习提供了有力的保障，不仅避免出现基础知识的“断层”和“夹生”现象，与此同时会激发学生的自主学习能力以及创新能力。可以预见，如果将这种教学手段推广至全国高校，也必将收获良好的教学反响。（作者周雪松系天津理工大学自动化学院博士生导师；袁洪德系天津理工大学自动化学院硕士研究生。基金项目：本文系天津市重点教改项目“新能源科学与工程专业国际化合作办学模式研究与实践”（项目编号：B08-0805）的研究成果）
摘要：为满足新增电力工程及其自动化专业建设需求，对以装备电力系统为对象的“电力系统分析”课程教材建设展开研究，首先分析指出国内现有教材存在的针对性不强和部分内容缺失的问题；然后从装备电力系统构成角度出发，构建了涵盖发电、输电、变电、配电、用电、储电和管电七个部分的课程体系；最后，提出了涵盖原理级验证实验功能、仿真级创新实验功能、工程级设计实验功能于一体的教研一体化仿真资源平台，经课堂教学实践检验，收效良好。
关键词：电力系统分析；独立；有限容量；仿真
一、教学内容改革的必要性
目前军械工程学院（以下简称“我院”）“电力系统分析”课程采用由孟祥萍主编、高等教育出版社出版的《电力系统分析》。[1]该教材基于电力院校的“电力系统分析”课程教学内容，为了满足学时减少的教学要求，精简后编写而成；以公用电网无限大容量电力系统为对象，围绕着潮流计算、系统有功和无功功率最优分布和系统受到干扰后能否维持稳定运行等方面展开，着重于输电网络的分析与计算。[2]
我院的电力工程及其自动化专业人才培养目标是为大型复杂武器装备培养电力保障人才，面向的是独立、有限容量电源供电系统，该系统特征决定了“电力系统分析”课程的教学内容以系统运行状态评估、电源与武器装备动态过程的关联特性分析为重点，具体体现于系统电磁量和机械量的振荡调整分析等方面。现有出版教材存在针对性不强和部分内容缺失的问题，亟需开展教材建设研究，以满足专业人才培养需求。[3]
二、教材建设研究
1.定位课程教学内容
以某装备电力系统构成为例，如图1所示。
该系统主要是以交流中频220V/400Hz为基础的供电体制，除向相关系统供电外还可由电源变换器、静止变流器转换成直流27.5V、单相115V/400Hz和单相220V/50Hz的交流电，用以满足多种用电设备的需要。可见其属于独立、有限容量电源供电系统，同样具有发电、输电、变电、配电、用电五个环节，考虑到励磁系统在电能调整中的重要作用，需要新增包括励磁系统的管电环节，为了使得电能质量在系统的频繁振荡调整中得到保证，还需新增储电环节，系统结构特征明显区别于民用电力系统。
综上所述，构建“电力系统分析”课程体系，需要正确处理继承与更新之间的关系，一方面保留以往教材的发电、输电、变电、配电、用电部分的共性内容并加以改造，另一方面遵循“教学与科研结合，科研服务教学”的教研相长理念，开展科学研究并适时将科研成果转化为教学资源增补管电、储电两部分内容，对教学内容进行更新；最终形成涵盖发电、输电、变电、配电、用电、管电、储电七个组成部分的课程体系。重新定位系统各个环节的教学内容如下。
（1）元件建模内容
1）发电、管电环节：装备电力系统电源采用的是内燃机发电机组，发电机结构形式以凸极式为主，因此教学内容包括abc坐标下同步电机有名值方程、派克变换、dq0坐标下同步电机有名值方程、d轴和q轴等值电路、运算电抗及实用参数和同步电机实用模型，[4]其中，由于有限容量电力系统结构形式简单、容量小，一般采用有名值计算，对标幺制弱化处理，对凸极式发电机数学模型予以重点讲解，运算电抗及实用参数作为新增重点内容。新增励磁系统数学模型[5]作为管电环节的主要组成部分。
2）输电环节：装备电力系统各个组成部分之间主要采用电缆连接，结合电力系统仿真软件PSCAD中的电缆模型说明其结构与建模方法，删除架空输电线路模型的相关内容。
3）变电、配电环节：由于系统用电设备种类多、电压制式多样，因此配备了较多的电能变换装置，变压器的数学模型以小容量变压器为主，电能变换装置包含整流器、逆变器工作原理和数学模型的建立方法。[4]
4）储电环节：介绍超级电容器、飞轮储能等新型储能装置。[6]
5）用电环节：感应电动机作为主要的用电设备，包含感应电动机的运动方程、恒速投入系统时三相感应电动机电磁暂态、感应电动机起动过程动态分析、突加负载时感应电动机动态过程和感应电动机瞬间断电重新投入系统时的动态过程分析。[7]
（2）系统建模内容。结合装备电力系统存在较多电能变换装置的特点，以变频器供电时交流电动机的运行分析作为系统分析侧重点，包含变频器供电的特点、方波变频器供电时三相感应电动机的运行分析和脉宽调制变频器供电时感应电动机的运行分析等；[7]同时，本着“教学出题目、科研做文章、成果进课堂”[8，9]的教研相长理念，将科研成果引入课堂，灵活应用MATLAB/Simulink、PSCAD/EMTDC等多种仿真软件开展案例教学，改进教学方法。
1）案例教学一：柔性配电技术在军用供电系统中的应用仿真研究。[10]
提出问题：野战条件下的武器装备强调可靠性、机动性、维修性等指标，我国军用配套移动电站在设计时形成了“重发轻供”的思想。随着高技术化、大型复杂武器系统电气化、信息化程度的不断提高，基于计算机、微处理器控制的信息设备和电力电子设备在武器系统中大量投入使用，它们对系统干扰比传统的机电设备更加敏感；同时，畸变电压、谐波等电能质量指标恶化会使得燃油损耗增加，机组寿命降低。系统作战效能对其供电平台―电站的依赖作用不断增大，为此类装备提供优质电力支持成为配套军用电站面对的新课题。
分析问题：柔性配电技术（D-FACTS）是改善低压电网运行特性的有力工具，将其应用于军用供电系统，可以改善电能质量，保证用电装备的特殊要求，提高电力保障水平。
解决问题：利用Mannitoba HVDC研究中心的PSCAD/EMTDC软件建立系统仿真模型并演示。运行系统模型，从仿真运行结果曲线上对比分析有无DSTATCOM装置时系统侧电压和电流的变化情况，主要从野战电力支持环境下需要满足的军用标准GJB 235A-97中的瞬态电压调整率、电压稳定时间的瞬态性能指标两个方面进行比较分析。从仿真运行曲线可以明显看出，配置DTATCOM装置后，在维持系统电压稳定，减小谐波电流方面效果明显。
展望：在军用移动电站供电的场合，DSTATCOM装置配合作为独立发电系统模块的异步发电机取电机的方案在可维护性等方面具有较大优势，可以通过进一步完善DSTATCOM装置的控制系统以适应新需求。
2）案例教学二：内燃机驱动的自激异步发电系统建模仿真研究。[11]从学科专业方向之一的自激异步发电出发，引入内燃机驱动自激异步发电系统建模仿真研究成果，使得学生了解学科前沿。
提出问题：笼型异步发电动机具有结构简单、坚固、价廉、易维护等突出优点，在风能、太阳能等可再生能源发电过程中的应用越来越广泛。尤其在飞机、舰艇、野战电力支持等独立供电系统中的作用日益突出。军用移动电源多采用内燃机作为原动机，不同于风能、太阳能等能源形式。太阳能、风能受自然条件影响较大，能量密度小，不便于野战条件下的快速展开和撤收。因此只适用于特定条件和地点，普适性较差。内燃机作为原动机是我军常备的军用电源，不存在风能、太阳能等使用条件的限制，装备范围广，具有丰富的使用经验。过去，对军用电站偏重于保养、维修，在理论分析和决策支持方面有所欠缺，因此，采用界面友好，功能强大的MATLAB软件建立内燃机电站仿真模型以满足进一步科学研究进行决策支持的需要。
分析问题：基于MATLAB/SIMULINK软件对小型内燃机、异步发电动机进行建模，构建内燃机驱动的自激异步发电系统，对其运行特性进行了仿真研究。
解决问题：基于MATLAB/SIMULINK软件建立异步发电动机仿真模型，针对采用的笼型异步电动机数据，确定了M文件中异步发电机模型中的相关参数；详细说明四冲程内燃机在MATLAB软件下的建模实现过程和原理；建立以内燃机为原动机的自激异步发电系统。运行系统模型，对投入阻性变化负荷时的原动机转速、转矩和异步发电动机的电压、电流和功率的变化情况进行分析，从仿真运行结果曲线上可以看出，接入负载时，系统有明显调整过程，并对比分析有无原动机时电压的变化情况，验证模型正确性。
展望：该项研究为实际内燃机驱动的自激异步发电系统研制提供了强有力理论依据。
3）实验条件建设：电能补偿与控制动态模拟实验系统开发构建。[12]依托于实验室建设项目，构建了市电、混合能源供电的单母分段三级动态模拟实验系统，实现了负载形式的典型、多样化，兼顾了实验和科研的需要；通过灵活调整配电系统结构和参数，模拟了不同地区环境下系统特性变化情况，并且为系统特性分析提供了实物模拟手段；适应了新形式下装备供电保障的发展趋势，使实验条件更加先进；为仿真理论研究转化为装备研制提供了实验条件平台，为本科学员的专业课程学习提供了实验条件，为硕士研究生的培养提供了科研环境手段。
2.开发构建教研一体化仿真资源平台，丰富教学手段，提高教学质量
以新增“电力工程及其自动化”专业建设为背景，在有效利用现有软件资源的基础上，对系统关键元件开展建模仿真研究，实现原理级验证实验功能、仿真级创新实验功能、工程级设计实验功能的教、研创新平台综合实验体系，内容涵盖理论验证、关键技术仿真、系统设计等，以能力培养为核心，以“原理―技术―系统”为主线，构建多层次、多模块的创新教、研体系。仿真资源平台功能实现如图2所示。
三、结论
“电力系统分析”课程教学内容与教学方法经上述改革实践后，达到了紧贴装备教学的目的，满足了装备电源人才培养需求，丰富了电力系统及其自动化学科专业建设内涵，装备电力系统教研一体化仿真资源平台经教学实践检验，学生对课程中的抽象理论及其应用加深了理解，收效良好。
摘要：以学用为主实施电力系统课程综合改革。重点介绍了综合改革的理念、思路和举措，即以学用为本，构建四位一体的课程体系；跟踪电力发展更新，更新课程内容；实施“四导”教学，提升能力培养；改革考核方式，实施科学评价；加强资源建设，拓展学习时空；在实施过程中需要处理好的几个关系和问题。
关键词：电力系统分析；课程建设；教学改革；人才培养
党的十八大报告中提出“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，是落实十八大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、柔性交流输电、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。
摘要：“电力系统分析”是电气工程及其自动化专业的重要专业课程，如何让学生既掌握基本的理论知识，又深刻理解电力系统的精髓，对电力系统的教学提出了挑战。提出以专业化软件MATLAB和Power World Simulator（PWS）使用为核心，贯穿整个课程的教学过程。在使用这些软件的过程中，必须深刻理解电力系统的基本理论，并在此基础上以两种模式建立电力系统分析的物理模型，既有编写文本的MATLAB源程序，也有以GUI模式操作的PWS软件。在教学中，只要出现理论和算法，都可以采用软件进行验证。学生在学习过程中既可以深刻体会系统中的“工程”观念，也弥补了电力系统实验不足的问题。通过“电力系统分析”课程几年来的教学实践表明，以软件导行的教学方法，提升了学生的学习兴趣，使学生理解了电力系统中的工程问题，对工科课程的教学有很好的借鉴作用
“电力系统分析”是以电气工程一级学科为专业的本科及硕士生重要的专业课程，[1]本课程的基本内容包括电力系统稳态和暂态两大部分，均涉及到系统及相关电力设备的认识和实验问题。显然，以教学为主的大学无法完全满足电力系统所需的相关实验。因此，“仿真”（Simulation）就成为该类课程教学活动中最重要的手段之一。
考虑到电气工程一级学科下五个二级学科，各高校的侧重点略有不同。因此，作为本科及硕士生还是以理解电力系统的基本结构组成、基本运作模式为目标，同时辅以合适的“工程”观念，以此为“教学理念”，则“仿真”拟推荐专业化软件，避免学生陷入计算机语言的困惑中。目前，笔者查阅相关文献及与相关高校调研交流发现，鲜有教师提出以“软件”导行的教学理念。
鉴于以上原因，本文提出以“专业软件”为导行的电力系统课程教学过程，围绕软件学习相关的理论知识，为理解电力系统概念和专业知识打下了良好的基础。
一、电力系统软件简介
1.MATLAB――“一个真正的工程类语言”
MATLAB（Matrix Laboratory）矩阵实验室，是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，在美国被称为“A Real Technology Language”，是一种“真正的工程类语言”。[2]然而由于各种原因，目前中国大学对于该语言的研究并不理想。如何将这门工程计算机与所设置的专业课程结合在一起，是一个需要深入研究的问题。
据笔者长期教学实践发现，将软件与专业问题相结合，形成一些相关的“项目设计”（Projects Design），则可以起到一举两得的效果。
MATLAB软件分为通用模块与专业化Toolbox。虽然有些Toolbox也确实可以解决一些专业化问题，但距真正的专业化解决尚有一定的距离。因此，笔者推荐尽可能使用MATLAB的通用模块。通用模块的功能类似于MathCAD一样的操作模式，主要以*.M文件的方式体现。
*.M文件其实就是一个函数或一段程序，是一种“解释性”源代码，这些源代码的撰写可以用MATLAB本身附带的编辑器，也可以采用其他文本编辑器。当*.M文件保存后，直接运行文件名即可。由此可见，教学中利用*.M文件完成教学任务，不仅可以让学生学习相关专业知识，在一定程度上也提高了学生计算机程序的编写能力。
2.Power World Simulator――电力世界仿真器
Power World Simulator（PWS）是一个电力系统仿真软件包（见图1），[3，4]其构筑在对用户良好交互性的基础上。其核心是一个功能强大的潮流计算软件，可以有效求解多达32500个节点的系统。这使得电力世界仿真器作为一个独立的潮流分析软件包十分有用。与其他同类商业应用软件不同，PWS允许用户通过可缩放的彩色动画单线图来模拟一个系统。在PWS中，输电线路的通断、变压器或发电机的增加以及联络线功率的交换，一切仅需点击鼠标即可完成。此外，图形和动画演示的广泛使用增加了用户对系统特性、存在问题和限制条件的理解。
PWS提供了极为方便的模拟电力系统时间特性的工具。同样，它可以图形化地显示负荷、发电量和联络功率随时间的变化，以及因此产生的系统运行条件的变化，这项功能在解决电网扩建引起的网络结构变化之类的问题时十分有用。
除了上述特点，PWS以其一体化的经济调度、联络功率交易经济性分析、功率传输分配因子（PTDF）计算和突发事故的强大分析能力而骄傲，所有这一切都可以通过一个易用的界面来实现。
二、专业化软件在教学过程中的实施
只要学生运行出最终解的结果，得出误差曲线（见图2），再辅以一定的讨论，则可认为该问题结束。
需要注意的是，以程序为学习目标时，必须辅以一定的考核手段，即逐一检查学生的运行结果，避免学生抄写应付过关。多年来，学生的反馈表明，以该种方式“逼迫”学生熟悉和掌握MATLAB软件，给学生留下了极深刻的印象，也为本科毕业设计打下了良好的基础。
（2）示例2：PWS完成潮流计算。以图3中简单电力系统为例，计算各母线电压、支路功率，则首先要确定系统的节点类型――平衡节点、PV节点、PQ节点；此后，按系统要求逐次搭建合适的系统图。
当正确设置图3各类节点类型、边界条件后，则可以直接运行，在Run mode下查看各Bus和支路的相关信息。本软件不仅可以计算电流系统的最终结果，也可以查看中间过程，比如可以设置基准值，误差相量的查看，甚至New-Raphson法的Jacobi矩阵在Case information中都可以获悉。因此，当采用MATLAB基本熟悉了潮流算法后，对于大量电力系统分析的问题均可以采用该软件来实现。
2.依托专业化软件的课程综合设计
课程综合设计（Projects design）是巩固专业化基础知识的综合手段。南航电气作为具备电气工程一级学科博士点的专业，一直以来具有“电机与电器”、“电力电子与电力传动”的综合设计，但是一直没有“电力系统自动化”的课程综合设计。本课程教学后，依托如前所述两个软件和开设的“电气工程及其自动化综合设计”，适时参考国外精品课程“Power System Analysis”，[5]也开展了相关的课程设计。比如，教学中可以对电力系统提出一定的指标，通过PWS软件的反复人工修正，提出和优化如图4所示的电力系统，并对该系统进行深入分析。
3.软件使用的考核
在教学活动中，考核是最重要的指标之一，也是重要的手段。笔者认为要加强平时控制，“迫使”每名学生在个人计算机上安装相关软件，并且课后必须进行练习。待熟练使用软件后，利用少量课堂时间、课间时间或者师生共同课后时间让全部学生进行演示，互动讨论，这样对学生也是一个警示。结果表明，通过该方式能够让所有的学生都掌握相关的电力系统基础知识和软件，对教学具有很大的促进作用，但这样也增大了授课教师的工作量。
三、结论
本文以“电力系统分析”为对象，基于MATLAB和Power World Simulator专业化软件展开教学活动，获得了如下教学体会，对工科课程均有一定的借鉴作用。一是以专业化软件使用为核心的教学理念，在工科课程中具有普遍的意义，这样也不失掉对基础理论知识的掌握。二是对于“电力系统分析”专业课，需要选择合适的专业化软件开展教学活动，难易程度要适合本科教学。经过几年教学摸索，选择了MATLAB和Power World Simulator作为教学软件。实践表明，上述两款软件特别适合教学活动。
【摘 要】《电力系统分析》是电气工程专业和电气自动化专业的必修课程，与电力工程系统运行具有不可分割的紧密联系，是一门集理论和实践于一体的高技术性学科。随着时代进步和社会发展，《电力系统分析》的实践教学环节面临更多挑战，对该专业学生实践操作能力提出更高要求。因此，当前形势下高度重视《电力系统分析》的实践教学，探讨实践环节教学改革与创新具有十分重要的现实意义和战略意义。
【关键词】《电力系统分析》；实践教学；改革与创新
1 课题的提出
据调查资料数据显示，长期以来，《电力系统分析》始终是我国各高校电气工程专业和电气自动化专业的必修课程，课程设置上包括《电力系统稳态分析》、《电力系统暂态分析》、《电力系统稳定性》、《电力系统继电保护》及《电力系统实验》共五门课程。其中，前四门课程均为理论基础课，在《电力系统分析》教学中占据大量课时，电力专业学生实践操作能力匮乏，导致进入企业后如“茶壶里煮饺子――有货倒不出”，引起学校及社会多方面高度关注。随着电力行业的飞速发展，传统的课程内容、教学方式已经无法适应现代电力工程教育教学发展潮流。过去的《电力系统分析》教学存在诸多问题，具体表现在：①理论基础课程教学过于繁重，课时所占比例过大；②教学方式和教学手段单一，学生缺乏学习兴趣，教学效率低下；③教学内容陈旧，还停留在20世纪八九十年代水平，无法适应现代化电力行业发展。
为了紧跟时代步伐，适应当前时代背景下社会和企业发展对高校电力专业人才培养的客观需求，《电力系统分析》实践环节教学亟待改革创新。
2 浅析实践环节教学改革与创新
2.1 更新教学内容，优化理论基础教学
前面我们已经提到，传统的《电力系统分析》课程内容过于陈旧，从理论课教材中根本无法看到近年来电气工程专业和电气自动化专业学科的最新进展，与当前电力行业生存发展现实严重脱节，无法满足现代化电力企业运行操作的市场需求。因此，在对实践教学环节进行大刀阔斧的改革之前，首先就应更新教学内容，优化理论基础教学。一方面，在充分理解《电力系统分析》课程内容特点的基础上，对过去的四大理论基础课进行归纳重组。具体来讲，就是将传统的《电力系统稳态分析》、《电力系统暂态分析》、《电力系统稳定性》、《电力系统继电保护》课程进行精简压缩、重组优化，由过去的120课时融合缩减至48课时。理论基础教学更加注重实用性和专业性，减轻学生学习压力的同时也减少了教师的教学负担。另一方面，将近年来国内外本专业的科学研究成果作为新内容加入到教材中，在体现当前电力行情的同时体现出教材的时代性。
通过充分理解《电力系统分析》课程内容特点，对过去的四大理论基础课进行归纳重组，并加入电气工程专业和电气自动化专业学科最新理论成果及行业实践动态，构建新的《电力系统分析》教学体系。
2.2 转变教学方法，创新教学手段
在传统的《电力系统分析》课堂教学中，教师过度注重理论基础知识的传授与讲解，忽视了专业实践与行业现实的结合。多采取“教师讲、学生记”的教学方式；教学手段也比较单一，学生缺乏学习兴趣，课堂气氛沉闷，教学实效低下。未来的《电力系统分析》实践教学教师更加善于通过转变教学方法，运用多种教学手段提高教学实效。在具体实践教学环节中，教师在课堂上不断为学生提供本学科的最新研究成果及行业新闻动态，教学内容更加丰富。学生在课堂上总能听到新知识、新消息，学习积极性显著提高。随着科学技术的进步，教育教学设备也发生了翻天覆地的变化，教师应充分利用各种新兴教学设施（如多媒体课件、闭路电视、纪录片、专题片、互联网等），创新教学手段，使课堂教学更加形象直观、生动活泼，吸引学生注意力，帮助学生知识理解，加深学生学习印象，教学效果显著。
2.3 充分信任学生，注重实验教学
《电力系统分析》本身是一门专业性和实践性极强的学科，实验是《电力系统分析》的基础，《电力系统分析》教学的最终目的就是实践。高校每年都会为社会培养大量的专业人才，输送到电力行业中去。离开了实验，《电力系统分析》课程的学习就是“纸上谈兵”，没有任何现实意义。新形势下的《电力系统分析》教育教学更加注重实验教学，教师在课程设计上增加实验教学课时安排，充分信任学生，“放手”让学生走进实验室，通过亲身实践操作加深理论知识和本学科本行业的理解，为进入电力企业工作实践打下坚实的基础。在具体实验教学设计时，应注意充分发挥学生的自主性、能动性和创造性，从实验方案设计到实验操作、数据整理、结果分析，每一步都采用小组合作的方式进行。在实践教学环节中为学生提供充足的实验空间，充分信任学生，增强学生动手、动脑能力。
2.4 强化企业意识，增强学科实用性
我们一切的校园课程学习，最终都将为就业服务；每一项专业技能的获得，都是为将来踏入社会走上工作岗位现实实践打基础。面临日益激烈的市场竞争，高校在《电力系统分析》课程教学中应增强对学生的“企业培养”，强化企业意识，从而增强学科实用性。高校的教育教学应紧跟时代步伐，不仅在教学内容上积极引进本学科最新科研成果，在教学观念上还应主动对接电力行业，积极为学生创造实地实习机会，高度重视学科的实用性和专业性。注重学生工程意识和实践能力的培养，立足电力生产和应用，强化电力行业职业道德、法制法规教育，注重培养工程设计研发、设备检测操作能力，提高学生自主解决实际问题的能力，为未来职业生涯做好准备。
3 结束语
每年，我国高校都为电气工程专业和电气自动化专业相关行业输送大批高素质人才，这些学生在校园学习效果的好坏直接关系着实践工作效率的高低。优秀的毕业生能够为社会和企业发展注入活力，相反，则会成为行业发展的负担和阻碍。《电力系统分析》作为电气工程专业和电气自动化专业的主要课程，奠定了电力相关专业学科学习的基础，在学科学习中占据着举足轻重的地位。过去的教学存在诸多问题，为适应社会和行业的最新发展，教师通过实践教学环节上的多方面改革创新取得较好效果。
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