《电力系统自动化》教学改革

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摘 要：《电力系统自动化》是一门理论与实践并重的学科,以往在教学中存在的困难是内容杂、软硬件结合,系统性不强.本文通过对该课程的教学内容、方法、手段和实践环节等方面进行改革,取得了较好的教学效果,调动了学生的学习积极性.这对提高教学质量,培养宽口径、应用能力强的复合型人才具有重要意义.

关 键 词：《电力系统自动化》教学改革改革思路

《电力系统自动化》是电气工程及其自动化专业的主干专业课,它涉及电力系统分析、电力电子、现代控制理论、单片机原理和计算机控制技术等学科的知识.该课程特点是理论与实践并重,以往在教学中存在的困难是内容杂、软硬件结合,系统性不强.近几年笔者结合教学探索,对该课程的教学内容、方法、手段和实践环节等方面提出了一些改革思路.

一、本课程的知识体系

《电力系统自动化》课程的知识结构可以划分为如图1所示.自动装置及数据的采集处理一章是计算机数字控制的技术基础,重点应放在硬件电路的各部分构成上,因为计算机硬件电路具有一定的通用性,此处详细讲解,后三部分自动装置的具体应用则可简单介绍.

对于同步发电机的自动并列部分,重点是准同期并列的基本概念、基本原理的讲解,装置的结构部分,着重介绍框图和波形,具体电路不做详细讲解.同步发电机的励磁自动控制系统是本课程的核心,内容多且难度较大,重点应把握励磁自动控制系统的功能、任务和原理框图,装置的结构,只对目前应用的两种典型系统―自并励系统和无刷励磁系统重点介绍,励磁系统中的整流电路部分,在电力电子课程中已详细介绍过,此处只关注输入输出即可.对于频率及有功功率的自动调节部分,由于有电力系统分析的基础,相对容易一些,但同样要重视基本概念、基本原理的讲解.

图1电力系统自动化知识体系

二、改革传统教学方法、教学手段

1.多媒体与板书相结合

多媒体教学以信息量大、传播速度快、直观效果强的特点,在高校很多课程中取得了显著效果.《电力系统自动化》课程有很多比较直观的装置原理图、装置结构图、硬件电路图,以及一些实际应用的装置实物图、其中的元器件图等,比较适合使用多媒体,可以增强教学活动的主动性和逼真性,增加课堂讲授的信息量,大大提高课堂教学质量.但对于理论性较强的部分,如同步发电机自动励磁控制系统的功能、任务等,仍需使用传统的板书形式,因此,本课程教学应是多媒体与板书相结合.

2.课堂与实物相结合

《电力系统自动化》课程中有较大一部分内容是实际装置,不仅理论性强,实践性也很强,课堂上只靠多媒体和板书讲解,学生会有不真实的感觉.根据教学实践,笔者认为将课堂与实物相结合,效果事半功倍.

图2实际装置电路板

图3硬件电路板原理图

图2为笔者制作的一套实际SVC装置控制电路,其中包括计算机控制的硬件电路板.对于自动装置及数据的采集处理一章,在讲授硬件电路的各部分构成时,如能将图2中的硬件电路板给学生演示,同时展示此硬件电路板的原理图3,并将原理图3中的各个元器件与图2中的实际元器件一一对应,让学生对实际电路板和单个元器件先有感性认识,再结合书中的内容详细介绍.经过几年的教学改革,这种课堂与实物相结合的教学方法,对学生有全方位、立体化的感染刺激效应,从而大大调动学生主动思考、探索的积极性.

三、加强实践教学环节

实验作为理论教学的有效补充,是深厚学生理论基础,培养其实践动手能力的一个关键环节.但在实验设备的选购时,要慎重引入成套的“黑匣子”式的仪器设备,以免影响学生的动手能力和创新能力的培养.几年前教研室已引进华中科技大学的WDT-Ⅲ电力系统综合自动化试验台,可以开出同步发电机准同期并列实验、同步发电机励磁控制实验、电力系统功率特性和功率极限实验、单机带负荷实验、复杂电力系统运行方式等多个实验.在实验过程中,应以“学生为主体、教师为主导”的启发式教学鼓励学生独立思考问题、认真分析实验结果.

参与教师的科研既是理论知识的应用,又是实践环节的提升.根据近几年的经验,笔者发现参与教师科研的学生不仅对《电力系统自动化》课程有较深入的认识,而且对相关课程的掌握都有实质性的提升.

生产实习是教学过程中的另一个重要环节,我们组织学生到电厂参观并跟班实习,强化了学生的工程感性认识.

四、结语

《电力系统自动化》课程理论性和实践性都很强,涉及的知识面很广,其教学改革需要长期的摸索和探索.近年来,笔者通过对该课程的教学内容、方法、手段和实践环节等方面进行改革,取得了较好的教学效果,调动了学生的学习积极性.这对提高教学质量,培养宽口径、应用能力强的复合型人才具有重要意义.