时间：2023-02-25 01:08:42
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电力系统分析，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
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
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.181
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、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。
参考文献：
[1]刘柏林，孙文利.“电力系统分析”实验教学改革研究[J].科教文汇，2012（10）（上旬刊）.
[2]张雪萍，李裕等.电力系统分析实验教学探索[J].西部素质教育，2015，1（10）.
关键词：电力系统分析；教学研究；仿真；编程
1 引言
《电力系统分析》主要研究电力系统在正常及故障情况下的运行状态，包含电力系统稳态分析、电力系统暂态分析和电力系统稳定性分析三部分内容，是电气工程及其自动化专业重要的专业基础课，对培养学生运用所学理论解决工程实际问题的能力起着非常重要的作用。由于该课程具有理论性强、工程性强、涉及面广的特点，学习难度大，学生的学习兴趣不高。近年来，将多媒体技术引入课堂教学已成为一种趋势，采用多媒体课件配合板书的教学方法，使得教学更加具体化、形象化，在一定程度上提高了课堂教学效果。
随着计算机科学的不断发展，各种仿真软件的日益广泛应用给专业课的教学提供了现代化的教学手段，MATLAB就是其中之一。自上世纪80年代问世以来，MATLAB以其高性能的数值计算和可视化的图形绘制功能以及简单易学的编程方式迅速成为应用于多学科的大型软件。将MATLAB的数值分析功能、矩阵计算功能和可视化的Simulink仿真功能应用于《电力系统分析》课程的潮流计算和短路分析教学中，已成为《电力系统分析》课程教学改革的一个重要方面。
2 MATLAB在《电力系统分析》教学中的应用
2.1基于MATLAB的电力系统潮流计算——节点导纳矩阵的形成
潮流计算是电力系统稳态分析的重要内容，也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。潮流计算的方法有很多，其本质都是对一组多元非线性方程进行求解，其解法都离不开迭代。潮流计算中需要先形成网络的节点导纳（阻抗）矩阵，如果采用手工计算，即使节点数不多的系统也仍然有相当大的工作量，只有应用计算机才能快速而准确地完成这些计算任务。下面为潮流计算中节点导纳矩阵的形成程序：
n=input（'请输入节点数：n='）；
n1=input（'请输入支路数：n1='）；
B=input（'请输入由支路参数形成的矩阵：B='）；
X=input（'请输入由节点号及其对地阻抗形成的矩阵：X='）；
Y=zeros（n）；
for i=1：n
if X（i，2）=～0；
p=X（i，1）；
Y（p，p）=1./X（i，2）；
end
end
for i=1：n1
if B（i，6）==0
p=B（i，1）；q=B（i，2）；
else
p=B（i，2）；q=B（i，1）；
end
Y（p，q）=Y（p，q）-1./（B（i，3）*B（i，5））；
Y（q，p）=Y（p，q）；
Y（q，q）=Y（q，q）+1./（B（i，3）*B（i，5）^2）+B（i，4）./2；
Y（p，p）=Y（p，p）+1./B（i，3）+B（i，4）./2；
end
disp（Y）
根据所给系统图，输入网络节点数、支路数及参数矩阵B和X之后，即可形成应用于潮流计算程序的节点导纳矩阵。
2.2采用Simulink/PSB进行电力系统短路仿真分析
1998年推出的MATLAB5.2在Simulink中增加了电力系统模块库PSB（Power System Block）。PSB主要由六个子模块库组成，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等学科中常用的基本元件，可以对非线性、刚性和非连续系统进行非常精确的仿真。
如图为某恒压源系统突然短路的仿真模型。
将故障发生器设置为三相短路，故障时间为（0.01-0.05）s，得到如下仿真波形：
可见，无穷大电源系统短路时，电源端电压只有一些波动，没有发生显著变化。短路点三相电流有效值相等，为对称短路。
类似地建立同步电机三相短路模型，仿真后将结果与上例进行比较，可使学生更加深刻地理解这两种系统发生三相短路时的电磁暂态过程。
改变短路故障发生器的选项设置，可以得到两相短路、单相接地等不同类型短路故障时的电压、电流波形。
3 结论
在《电力系统分析》课程教学中引入MATLAB/PSB对潮流计算、短路故障等重要内容进行辅助分析，具有形象直观、交互性能好等优点，弥补了传统电力系统分析教学的不足，使学生加强了对理论知识的理解，激发了学习兴趣，很好地提高了教学效果。
参考文献：
[1]孟祥萍.电力系统分析[M].北京：高等教育出版社，2004.
[2]吴天明.MATLAB电力系统设计与分析[M].北京：国防工业出版社，2004.
[3]徐敏.MATLAB在《电力系统分析》教学中的应用[J].电力系统及其自动化学报，2010，22（3）：152-155.
关键词：电力系统分析计算并行处理分 布式处理
中图分类号：F470.6 文献标识码：A
引言：
并行处理是一种极有发展前途的技术。复杂故障计算是电力系统仿真计算中最重要、计算量最大的部分之一,己经成为大型电力系统实时仿真的瓶颈。由于求解故障端口间等值阻抗的复杂性, 传统方法不适用于并行处理。作者提出了一种可用于大型电力系统数字仿真的复杂故障并行计算方法。算法中采用了故障处理局部化、降维网络方程的构造和线性方程组并行处理等多种技术, 以减少并行计算量和通讯量。
1 并行处理技术概述
并行处理仅有不足20 年的历史, 是半个世纪来在微电子、印刷电路、高密度封装技术、高性能处理机、存储系统、设备、通信通道、语言开发、编译技术、操作系统、程序设计环境和应用问题等研究和工业发展的产物。并行处理已成为现代计算机的关键技术之一, 并以不同的方式, 在不同的级别上渗透到其他应用领域。
计算机应用可以归纳为向上升级的4 类: 数据处理、信息处理、知识处理和智能处理。无论是哪种处理, 都具有能同时进行运算或操作的特性, 称为并行性。并行性在不同的处理级别中可表现为多种形式, 如先行方式, 流水方式, 向量化、并发性、同时性、数据并行性、划分、交叉、重叠、多重性、重复、时间共享、空间共享、多任务处理、多道程序、多线程方式和分布式计算。开发并行性的目的是为了能用并行处理来提高计算机的求解效率。并行处理是通过两个或多个处理器以及处理器之间的通信系统的协作完成问题的求解。它着重于发掘被求解问题中的并行性, 使其达到较高的级别。
分布式处理是利用计算机网络来实现并行处理的一种技术。网络中各计算机以并行方式共同完成某项事务处理, 或将一个大处理流程分开由各点计算机处理, 在网络内各计算机彼此能相互存取信息和寻址, 多个计算机同时工作这一点对用户来说是透明的。
并行处理技术是硬件、软件、语言、算法、性能评价等多方面技术的综合。可以分为: 并行系统结构、并行算法、并行操作系统、并行语言及其编译系统等。
并行系统结构研究以何种方式将众多的处理机与存储系统、1/ 0 系统组成一个完整的并行处理系统的技术问题, 如硬件的器件和互联拓扑结构的选择, 同步通信机制的设置, 以及并行软件的配置等。并行操作系统用于支持并行处理, 实现进程(或线程) 间的通信和负载均衡等问题。目前并行操作系统主要有多处理机并行操作系统和多计算机操作系统。
2 并行处理技术在电力系统中的应用
2.1 在潮流问题中的应用
潮流问题描述了电力系统的稳态情况, 因而潮流公式或经过一些修改的潮流公式是优化潮流和暂态稳定等重要问题的基本成分。一个有效的潮流并行化方法同样也会有助于加快其它问题的求解, 因而早期关于并行处理在电力系统中应用的研究主要集中于并行化潮流问题的求解上。虽然问题并没有解决, 但近年来关于这方面的报道明显减少了。
潮流计算是求解一组由潮流方程描述的非线性代数方程。传统的串行解法充分利用了稀疏矩阵技术、三角分解前代/ 回代技术、节点优化编号技巧和快速分解法, 使得潮流计算已经能够在线运行, 从而大大减小了并行化潮流计算的动力。
已有的并行化潮流计算的许多工作都集中在并行化三角分解、前代/ 回代上, 如: 通过对矩阵的重新组合分块来发掘并行性; 降低由最大因子路径长度决定的顺序执行步数; 采用适合于向量机的向量化算法; 多重因子分解方案和稀疏逆因子方案; 基于电力系统运行模式及人工神经网络的潮流并行算法; 利用超立方体结构寻找稳态稳定大矩阵的特征值和特征向量。在超立方体结构并行机上的一个实践表明, 快速分解牛顿潮流法的并行算法可以获得近似10 的加速比。在B al a nc e 和A li a nt 共享内存并行机上, 松弛牛顿法也可以获得几乎相同的加速比脚。
2. 2 在电力系统暂态稳定中的应用
电力系统暂态稳定分析需要求解描述旋转运动的时变微分方程和描述电网的代数方程, 这组微分代数方程(D A E ) 具有多种非线性, 数值方法中的逐步积分法被用来获得时域解。如果通过并行处理技术, 能极大地提高速度, 在线暂态稳定分析也将具有很好前景。
将暂态稳定问题并行化有两个途径: 1. 将系统的变量分组, 称为( 变量) 空间并行化; 2.使几个时间段可以同时求解, 称为时间并行化。非常明显的空间并行化是将微分方程分解成每个发电机一组的多个方程组, 而由代数方程提供它们之间的藕合。时间上的并行是形成每个时间段的牛顿方程, 然后同时求解。龙格库塔法和隐式积分法也被并行化过, 但问题的分解和随之而来的松弛会产生许多新的变量, 使求解复杂化。有的先将网络方程分解, 然后在微分方程或差分化的方程组上实施松弛法, 如对微分方程实施的波形松弛法。有的将差分化的微分方程和代数方程一起, 对每一个系统变量在所有的时间段中通过皮卡德( Pi ca rd ) 松弛法分解并同时求解, 从而提供在时间和空间上最大程度并行化的方法。有的在频域中将暂态稳定问题向量化以获得并行性。上述方法的共同困难是收敛性较差, 通常要经过更多的迭代次数才能收敛, 有时甚至难以收敛。
对暂态问题的细粒度并行化, 也遇到了许多困难, 所获得的效果不很理想。为此粗粒度的并行化也被研究过, 如通过同时计算在不同节点上的故障来并行化, 当S Y R E IJ 稳定计算程序在一个16 节点的超立方体计算机上实现时, 可以获得一个数量级的加速比。与之相似的是在一个基于D O S 共享内存的多处理机上的实验也表明, 多区域可靠性计算、采用蒙特卡洛法的水电发电费用仿真和针对不同故障的矫正方案计算, 是可以被高效并行化的。
3 对并行处理在电力系统应用的若干看法
3.1 充分利用已有的分解/ 聚合技术
在并行处理成为一个研究热点之前, 已经从时间和存储角度出发, 针对电力系统的一些问题开发了分解/ 聚合的方法, 即将大问题分解, 在串行机上分别求解, 然后聚合得出整个问题的解。所以在并行处理中, 应充分利用这些已有的分解/ 聚合技术, 对所要求解的大问题进行合理的分解, 调节子问题间的祸合度、相关性, 使整个问题的求解效率最高。
3.2 结合问题本质选择合理的并行粒度
由以上分析可知, 在电力系统基本问题的数学结构中, 并没有显著的内在的并行性。开发细粒度的并行算法(如在潮流问题中和电磁暂态问题中), 难度很大。并行计算理论、并行处理系统(硬件、语言、编译器)等方面的不成熟, 也为开发细粒度的并行算法造成了障碍。而类似于在暂态稳定分析中, 对不同算例计算的并行; 能量管理系统中, 基于功能划分的并行; 系统规划中, 基于不同方案的并行等, 都是在粗粒度上的并行, 各并行子问题间的相关性很少或没有相关性, 从而可以获得很高的并行加速比, 并能充分利用现有的网络资源、计算机资源、软件资源,使系统的性能价格比较高。
3.3 加强测试与评估
以往的研究大部分都集中在并行算法的开发上, 算法在并行处理系统上的测试很少, 仅有的测试结果并不很理想, 在并行加速比的强壮性方面, 也并未提供有价值的信息。实际上, 计算的效率取决于并行算法对并行处理系统的适应程度。对于一个特定问题的一种并行化方案, 必须在实际的并行处理系统上对大量不同的算例进行测试、评估。
3.4 考虑生产的实际需要
并行处理的根本目的是以尽可能小的代价获得尽可能高的生产效率。并行处理的开发要依据生产需要, 并不是任何问题都需要或适合于并行处理。由于单个处理器能力的提高, 使得某些问题采用串行算法在一台计算机上也能满足要求, 因而对这些问题进行并行化研究的实用价值就很小。
4 结语：
并行处理技术的发展, 为解决电力系统问题提供了一个颇具吸引力的机会。但由于并行处理技术的研究刚刚起步, 并行处理的理论、软硬件技术和有关并行处理应用的实践经验, 都还在不断地完善之中, 如何有效地将并行处理技术同电力系统问题结合起来, 满足电力生产的需要, 需要认真考虑。本文首先简述并行处理及其分布式实现, 接着对并行处理在电力系统中的应用进行了分析。
参考文献：
1.黄凯.高等计算机系统结构— 并行性、可扩展性、可编程性. 清华大学出版社, 广西科学技术出版社, 1 9 9 5
2.张德富. 并行处理技术. 南京大学出版社, 1 9 9 2
关键词：电力系统分析；培养目标；工程教育认证
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）19-0102-02
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。
参考文献：
[1]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].高等工程教育研究，2015，（02）：15-19.
[2]夏道止.电力系统分析[M].第二版.北京：中国电力出版社，2015.
关键词：课程群建设；电力系统分析；教学改革
一、引 言
目前，中国高等教育正在探索新的教学模式，以适应社会及人才市场对大学生基本素养和专业技能的需求；各高校总体的改革思路已从过去偏重理论教学到理论和实践教学并重，逐步培养基础知识扎实、实践技能优良的专业人才变化。随着培养目标的调整，课程体系的建设则需要新思路和新方法。电力系统分析课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课，也是电气工程学科的专业骨干课，本身具有较强的工程实践性，在课程体系中地位十分重要。在新形势下，如何提高电力系统分析课程教学效果、提升教学质量是值得深入思考和研究的问题。
国内很多高校部分学科如信号处理、仪器仪表、电子信息科学与技术等专业课程改变了以往课程设置过程中不分课程重点和课程间联系、仅仅按照专业单一设置课程的缺点，在课程体系建设过程中采用了课程群建设思路，一方面可以突出专业重点，使得学生对本专业各个方向认识更加明晰；一方面将专业课程内容得到优化与整合，减少课时，使得学生用最少时间掌握本专业知识和技能，取得了良好的效果［1］。同样，也可以尝试将课程群建设思路引入电力系统分析课程建设中去。
二、课程群建设思路简介
课程群建设是上世纪90年代出现的课程体系建设主体思路，起始于北京理工大学“在课程建设中应当以教学计划的整体优化为目标”教学改革项目。课程群建设主要注重“课群”的建设，“课群”的内涵如文献［2］主要分为以下五种：（1）对教学计划中具有相互影响、相互间可构成完整的教学内容体系的相关课程进行重新规划、整合的课程；（2）以专业某方向中一门或是一门以上重点课程为基础，与相关或是相近的课程组成结构合理、层次清晰、课程间相互连接式的课程群体；（3）若干门彼此独立而相互密切联系的课程；（4）内容上具有密切相关、相承或是互补的多门课程组成的课群；（5）从属于某个学科、相互间有合理分工、能满足不同专业教学要求的系统化的课程群体。针对目前电力系统教学过程中出现的问题，按照第一种课程群内涵整合课程体系比较可行与合理。
三、电力系统分析教学中存在的问题
1.理论课课时减少与教学内容不变之间存在矛盾
目前，国内许多高校正在向建设应用型大学方向努力，在这一过程中，势必会增加实验课和实训课程的课时，而在总课时不变的情况下，理论课课时会大为减少，需要学生掌握的基础专业知识点和内容却没有明确删减，教师为了确保教学进度，往往不能展开讲解，这样学生对于知识点的理解和掌握是不利的［3］。
2.电力系统分析课程特点决定其难度很大
电力系统分析课程主要讲解电力系统正常运行和故障运行时的分析和计算方法，基本内容包括电力系统短路计算、电力系统潮流计算、电力系统分稳定性分析计算等。这门课程与很多基础课、专业基础课，如电路、电机学等联系密切，又是后续专业课程如电力系统继电保护、电力系统自动装置原理等相关课程的理论基础。电力系统分析课程具有很强的继承性，学生扎实地学好前续课程是学好电力系统分析课程的最基本的前提；另外，电力系统分析具有具有理论深、内容多，概念多、计算量大、计算复杂等特点［4］，而且分析过程多采用数学算法、对学生的数学分析能力要求很高；这样，绝大部分学生的感受对电力系统分析课程就是很难，特别是基础较差的学生容易产生概念和思路模糊，对整个教学内容都不理解，课堂听不懂，课下看不会，进而放弃这门课程学习的现象。
3.课程教学团队建设亟待加强
教学团队优良是不断提升教学质量，提高效果的基本保证，特别对青年教师教学能力、教学素养和实践技能的培训和培养是学科建设长期、稳定、良好发展的重要环节。
目前，教师业务能力和教学水平提高主要依靠教学过程经验积累和参与科研项目这两种方式，教师基本被禁锢在教室与实验室之间，这样很容易产生教学内容陈旧、教师照本宣科、科研与生产脱节、教师视野狭窄、学生想学和教师所教的内容信息不对称等现象，既影响了教师能力进一步提高，又影响教学质量提升。
四、电力系统课程群建设整体方案
破解以上难题需要对电气工程及其自动化专业建设方案做系统性、创新性的改革，下面从三方面介绍课程群建设整体方案。
1.突出课程性质、建立课程群
电气工程及其自动化专业的课程覆盖了强电与弱电的所有课程，还涉及到物理学中较难的电磁场理论等理论课程。在学时较少的情况下，让学生对这些课程都做系统性学习是不现实的，而且学生的学习兴趣也不同，有些学生对弱电感兴趣，有的学生对强电方面的课程感兴趣，往往是学生对感兴趣的课程学习动力大、学起来感觉轻松而且学习效果也好。那么，在制定专业培养方案时可以按照课程性质将课程归入不同方向，按照方向来建立课程群；即每个方向对应一定数量关联度大的专业课程，这些课程形成一个课程群，该群中的课程作为该方向的必修专业课，而其它群中的课程可以作为选修课供学生选择性学习。这样既突出了专业方向的重点，使学生学习思路更加清晰、学习目的更加明确，同时也减少了学生的负担。
对于电气工程及其自动化专业的课程可以按照下图1-2将课程分类建立课程群。
关键词：新能源；电力系统；课程建设；教学方法
作者简介：赵晶晶（1980-），女，重庆人，上海电力学院电气工程学院，副教授；李东东（1976-），男，安徽阜阳人，上海电力学院电气工程学院，教授。（上海 200090）
中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）14-0077-02
21世纪人类面临的两大基本问题是能源问题与环境问题，发展新能源是解决这两大问题的必由之路。新能源是相对于常规能源而言的，是指采用新技术和新材料或在新技术基础上系统地开发利用的能源，如太阳能、风能、地热能、海洋能等，大部分新能源被转换成电能接入电力系统中。新能源在地理位置上高度分散、受气候影响大，因此新能源发电的控制方式比传统石化燃料发电复杂。要将大量新能源电能接入现有电力系统，需要电网在规划、运行及控制等诸多方面作出调整，以便能更好地适应新能源随机性、波动性对电力系统电压、频率、稳定性等方面带来的影响。
2013年，为促进上海电力学院电力系统及其自动化专业研究生适应新能源大量并网后电力系统发展的需要，上海电力学院电气工程学院新开设了“新能源与电力系统”研究生专业选修课程。该课程旨在使学生对新能源发电技术的基本原理、风力与光伏发电等可再生能源并网后电力系统的运行特点有一个全面的了解，并能够利用电力系统专业分析方法解决新能源并网给电力系统带来的新问题，为进一步分析和研究新能源并网后电力系统的规划、设计、运行打下良好基础。
一、课程结构与教学内容的设计
“新能源与电力系统”课程的内容涉及电气、动力、机械、控制等许多学科领域，其中新能源发电技术主要包括太阳能发电、风能发电、生物质能发电、氢能发电、天然气、燃气发电、小水力发电、地热能发电和海洋能发电等多种发电技术。新能源发电并网后对电力系统的影响包括规划、运行、控制等诸多方面。该课程涉及“新能源发电技术”与“电力系统分析”两部分内容，概念多、知识面广、工程应用性强。但授课学时仅为36学时，内容多，课时少，要在有限的课堂教学时间内使学生有效掌握重要知识，需要合理设置课程结构，并对教学内容进行筛选。
在过去10年中，世界风电装机容量以平均每年30%累计速度迅速增长。截止到2013年，中国风电累计装机已突破90GW，全球总装机容量达到318GW。中国光伏发电累计装机容量达到17.16GW，其中，大规模光伏电站累计装机容量达到11.18GW，分布式光伏发电累计装机容量达到5.98GW。风力发电和太阳发电占据新能源发电总装机容量的91.5%，是新能源利用的主力军。生物质能、海洋能、地热源等其他新能源发电技术还处于实验研究或商业探索阶段，市场份额较小。
大量随机性、波动性的风电和光伏发电并网后对电力系统运行带来较大的影响，特别是中国部分北方地区千万千瓦级风电场集中接入当地110kV或220kV电网，对风电接入地区电力系统的运行与控制产生了相当大的影响。因此，该课程将风力发电并网后对电力系统的影响作为课程主要讲授内容之一。而太阳能光伏发电装机容量较小，大型的光伏电站装机容量一般在几兆瓦以内，如果直接接入当地110kV或220kV电网，对电网影响不大。但大量的分布式光伏发电并入配电网后对配电网的影响却不可忽视，因此该课程将光伏发电并网后对配电网的影响也作为课程主要讲授内容之一。其他新能源发电形式由于装机容量均较小，对电力系统影响并不大，则用较少的课时泛讲。新能源并网后对电力系统的影响包含对电压、频率稳定、调度、规划、控制等诸多方面，因此课程安排了较多的课时对新能源并网后的电力系统分析进行讲授，具体课时安排如下：新能源发电及并网技术基础知识2学时，风力、太阳能光伏发电6学时，生物质能发电、氢能发电、天然气/燃气发电、地热能发电和海洋能发电共2学时，风电、光伏功率预测2学时，新能源并网的经济性2学时，海上风电2学时，新能源并网对电力系统的影响共20学时（主要包括新能源并网后的消纳、电力系统优化调度、电力系统有功平衡与频率控制、电力系统无功电压控制、电力系统稳定性分析等）。
二、教学方法和手段优化
“新能源与电力系统”课程教学中需要积极探索、发掘与课程特点相匹配的教学方法和手段；强调知识的系统性、完整性；注重理论与实际、知识深度与广度的结合；重视科研动态的传递及科研方法的引导；加强对学生实践环节的培养。
1.课程深度与广度相协调
课程内容在满足广度的基础上还应保证一定的深度。课程内容应包括各种新能源发电技术基本原理、电力系统分析方法等基础知识，在新能源发电控制技术，电力系统运行、调度、控制等方面还应具有一定深度，从而使得学生掌握分析新能源发电并网对电力系统影响的方法。
2.经典理论与科研前沿技术并重
传统的“电力系统分析”课程由于理论较深、涉及面广、工程性强，历来被视为电气专业难教、难学的一门课程。新能源发电并网后，对电力系统的分析仍是建立在传统电力系统分析方法的基础上，但又存在传统分析方法不能解决的新问题。由于新能源发电发展时间不长，上述许多新问题还未得到全面解决，因此，在教学上应重视对科研前沿研究成果的呈现。通过对新能源并网技术方面最新科研成果的介绍、高水平学术期刊的查阅、电力系统运行中实际问题的调研，培养学生检索文献、查阅资料的能力，引导学生掌握提出问题并分析问题的能力。
3.教学案例的分析与讨论
课程教学过程中还应设置少量教学案例分析与讨论环节。学生通过具体案例分析，课堂上以讨论的形式让学生将自己的观点表述出来，不但锻炼了学生分析和归纳总结的能力，同时也加深了他们对所学内容的理解和掌握。例如，可让学生对采用不同风电机组类型、不同安装容量，接入不同地区的实际风电接入案例进行分析，以了解风电场并网后对接入地区电力系统的电压的影响。教学案例的分析与讨论比课本上教条的说词更能引导学生充分认识到所学知识的实际价值，明确学习目标，从而激发学生的兴趣，引领学生去深入理解课程内容。
三、实践环节建设
实践教学内容对课程理论的理解帮助较大。在实验教学方面，课程应设置一些新能源并网后电力系统分析的综合性实验，如新能源并网后电力系统的潮流计算、暂态稳定性分析、无功电压控制等。学生以实验小组为单位，实验方案设计、参数调整计算、电网接线到数据整理、实验结果分析和撰写实验报告等一整套工作都由实验小组通过合作来完成。通过新能源并网实际案例的仿真分析实践环节，能加深学生对理论知识的认识，有效加强学生的动手实践能力和综合科研能力。
四、教学团队的建设
本课程内容涉及电气、动力、机械、控制等许多学科领域，因此教学团队应老中青搭配，从而达到专业职务和知识结构合理的效果。课程负责人应为具有较深的学术造诣和创新性学术思想的本学科的专家，同时要具有团结、协作精神和较好的组织、管理和领导能力。主讲教师知识结构最好能覆盖电力系统、控制等多个领域，这样才能准确把握课程内容的广度和深度。
五、结论
本文对上海电力学院“新能源与电力系统”研究生课程建设的方案进行了探析。通过对上海电力学院电力系统自动化专业建设、新能源技术在电力行业的发展态势等方面的分析，制订了合理的课程结构与教学内容，并发掘了与课程特点相匹配的教学方法和手段。课程建设注重理论与实际的有效结合，提出加强课程实践环节建设的思想。通过开展课程建设，找出了该课程教学的薄弱环节，制订了符合电力专业的建设目标和满足电力企业对上海电力学院研究生专业能力要求的切实可行的课程建设发展规划。
参考文献：
[1]樊艳芳.“电力系统分析”精品课程的调查分析与思考[J].中国电力教育,2010,(9):105-107.
关键词：教学 科研 实践 课程体系
以教学促科研、搞好科研为教学，是当今高等教育教学改革的主要目标。教学改革涵盖了学科建设、教学内容、课程体系、教学方法与手段等多方面，只有全方位的教学改革才能达到不断完善高等教育的目的，从而实现创新型、应用型、复合型人才培养的根本目标。作为高等院校的工科教师，应不断地改革完善自己所教的课程，为社会培养有创新思想合格人才。本文针对电气工程及其自动化专业的《电力系统分析》课程体系和教学内容进行了改革与实践，提出了“教学与科研互动”的课程教学创新模式，构建了“将教学内容与工程实际的最新技术相结合，丰富课程内涵”的课程教学内容改革理念与思路，优化了教学内容；创建了以“教学、科研、实践”为主线，更新教学观念，改变教学方法，采用现代化教学手段，运用案例仿真演示，提高教学效果；实施了科学研究与创新实践教学相结合的实践体系，利用项目教学法，提高了学生综合素质。通过教学实践，解决了专业课程教学过程中教学内容繁、多、杂与教学时数偏少的矛盾，将教学目标与企业技术需求紧密结合，实现了以教学促科研、科研为教学的目的，在我校电气工程及其自动化专业教学改革中，应用效果显著。
一、将教学内容与工程实际的最新技术相结合，丰富课程内涵
教材的选取与教学内容的优化。“电力系统分析”、“发电厂电气”、“高电压技术”、“电力系统继电保护”等课程是本校电气工程专业新开课程，这几门课程与电力系统的工程实际有着密切的联系，在电气工程整体学科框架之下开展课程教学改革与实践研究，将“电力系统分析”、“发电厂电气”、“高电压技术”、“电力系统继电保护”等课程形成课程链，优化课程体系、整合教学内容、丰富课程内涵、培育学科生长点、强化电力网络模型构建、运行状态分析、安全分析等意识、促进课程之间交叉渗透。
目前，电气工程专业的专业课程教材的版本很多，现有的很多中文教材从内容上看差别不大，教学内容仍然是在“以学科为中心，知识为重点”的观念，偏重于理论和知识的传授。特别是数值计算在整个教学内容中占了很大的比例，使学生把大量的精力用于复杂计算，忘记了科学计算与工程运用的相互关系，计算的目的是为了分析问题和解决问题。由于这些课程研究的是实际的电力系统中的相关环节的专业知识，涉及到大量工程中的知识和概念，在教材选取和内容处理上应结合工程实际。通过认真阅读和研究国内外同名课程的教学情况和教学资源，课程组讨论了选用中文、外文教材相结合的原则，“电力系统分析”课程选用外文原版教材。
由于教学改革的需要，“电力系统分析”课程教学时数比以往减少，教学内容多、繁、杂，学科专业技术发展快，教材更新慢。要培养创新型、复合型人才，对所授课程的教学目的和知识内涵十分明确，根据专业特征，结合学科专业发展方向和行业发展最新技术，增加新能源的开发与利用、新型电气设备的发展趋势、发展动态、研究热点等内容，将大规模电网的运行状态与安全分析为切入点，优化整合教学大纲和教学内容，删除过时的知识，使优化后的课程教学内容与知识结构更加科学合理、先进、实用。充实了电气工程及其自动化主干课程的教学大纲及教学内容，丰富电气工程专业课由理论到实践的课程体系，把教学内容提升到一个新的水平，以培养学生的专业思维和创新灵感。
二、以教学、科研、实践为主线，更新教学观念，改变教学方法
培养学生的独立思考能力，创新能力是传统教育和现代教育的根本区别。传统教学中，普遍采用的满堂灌输的教学理念和方法，与世界一流大学的引导式、启发式、互动式的研究型教学理念和方法之间，存在较大的差距。有鉴于此，我们对专业课程进行了改革的尝试，改传统的学科型教学为应用型教学，使学生由被动的接受者转变为主动的参与者和积极的研究者。以教学、科研、实践为主线，更新教学观念，改变教学方法。创新型人才的培养，需要科研的支撑，教师拥有敏锐的创新思维才能培养出具有创新能力的学生，科研工作水平的提高是提高创新型教学的关键。坚持创新教学与科学研究相结合，实现教学科研互动。在创新教学中挖掘科研思想，深入钻研教学内容每一个知识点的内涵，面向生产实际和专业前沿发现问题，寻找课题，以挖掘创新潜能和发现所要解决的问题；将科研搞好，也可进一步促进教学工作，把科研工作中所取得的一些成果及科研论文中的主要论点引入课堂教学和指导学生毕业设计(论文)中，以此启发学生独立意识与专业思维，形成师生互动，激发学生的创新灵感。学生的应变素质、创新能力就在解决问题的过程中得到培养。
三、采用现代化教学手段，运用案例仿真演示，提高教学效果
响应教育部关于积极推广使用现代化教育教学手段的要求，主要包括：（1）采用多媒体教学，中、英文相结合电子教案；（2）教学要求和电子教案在网上公布（3）利用教师邮箱等答疑和讨论；（4）利用电子邮件递交和批改作业，（5）仿真教学。授课主要利用中文讲解，加必要的英文术语，便于学生课后阅读和领会教材内容。
为了让学生学习并理解电力系统的实际运行情况，采用电力系统分析和可视化平台（Power World Simulator）进行系统仿真分析，将电力网络的潮流计算、短路计算、无功补偿等运行结果可视化显示在屏幕上，非常直观，使学生对系统运行情况一目了然。帮助学生更好的理解关键概念，让学生立刻看到课堂中学到的概念如何应用在实际工程，并加深理解，激发了学生对电力系统领域的兴趣，提高了教学效果。
四、坚持科学研究与创新实践教学相结合，提高学生综合素质
根据专业建设的需要，结合学科发展前沿，将实验室建设成集实验、实习、新产品开发与设计及科学研究于一体的多功能实践教学平台，实现了工程素质训练、科学研究试验与专业技术进步的有机结合。电力网络仿真软件（Power WorldSimulator）在北美地区等调度中心成功应用，并已在国内南方电网各大电力调度中心使用。结合教学内容，学生利用课内、课外时间，采用电力网络仿真软件进行仿真实验，自己动手构建电力网络，将所学知识灵活的应用到实验当中，在实验过程中，结合部分电力网络的实际数据进行系统稳态运行及故障状态分析，使实验过程更接近于实际的电网环境，真实再现实际电网运行的动态过程，提出系统故障的解决方法，增强学生对于电力网络安全的意识，缩短学校教育与电力行业要求的差距，使毕业生能尽快地胜任工作。提高同学们学习的积极性，对电力系统的学习有了更进一步的理解。
结合电力行业特征，采用校企互动教学方式，组织学生到大型火力、水力发电厂、风力发电场、变电站等地参观实习，了解发电厂及变电站实际生产及运行情况，了解企业技术需求。针对企业需求，结合仿真软件组织学生共同进行模块开发，借助传统学科积累，把教学研究与工程设计、科学研究接轨，大大地调动了学生的学习积极性。采用项目教学法，通过实施一个完整的项目，把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。项目是指以制作或设计一种具体的、具有实际应用价值的产品（软、硬件）为目的的任务，面对企业技术需求，将教学内容的理论知识和实践技能相结合，加深对已有知识、技能的应用，同时还要求学生能够主动学习新知识，灵活运用新学到的知识、技能来解决项目实施过程中所遇到的实际问题。使学生能将本课程所学的知识在项目实施过程中进行演练。在项目实施过程中，学生通过查阅必要的参考资料，向教师和专家进行请教等多种途径获得项目所需的理论知识和实现项目的具体方法，为项目的讨论做好准备。对于分组进行的项目，还要集体分工准备，互相交流，以调动全体成员的积极性和创造性，独立提出解决问题的方法，写出项目的实施方案。项目实施主要靠学生的自主学习和相互间的协作为主，在此阶段教师随时对学生遇到的问题给予指导，帮助学生解决在开发过程中遇到的难题，并督促学生及时完成项目实施计划的各个环节，以保证学生能够严格执行操作规程，按计划完成项目任务。项目评定是对整个项目教学实施情况的验收，也是对学生在该项目执行过程中取得的成绩做出评价，找出存在的问题，为项目的完善设计提供依据。通过几年的教学尝试，每年有20多名学生参与项目的设计和开发工作，并且出色地完成了课程设计及毕业论文；同时，教师和学生深入企业，发现问题，找到了科研工作的切入点，师生共同研究，帮助企业解决生产过程中所遇到的难题和关键技术问题，部分研究成果已在企业进入试用阶段，产生直接经济效益，形成教学、科研与实践的良性循环。五、结语
本文构建了以教学与科研互动模式的教学实践体系，提出了将教学内容与工程实际的最新技术相结合，丰富了课程内涵，教学中发现课程教学内容新体系实施效果好，并且压缩了课堂教学课时数；以教学、科研、实践为主线，更新了教学观念，改变了教学方法；采用现代化教学手段，运用案例仿真演示，提高了教学效果；实施科学研究与创新实践教学相结合的课程实践体系，依托校企合作，实施项目教学，锻炼了学生的独立工作能力、综合职业能力和协作精神，缩短了理论与实际工作的差距，提高了学生的创新性和学习积极性。同时，老师和学生共同为企业解决了技术难题，企业为学生提供了实习场地，学生的综合素质得以提高，就业竞争能力和工作适应性得以增强，毕业生深受用人单位欢迎。几年的教学实践证明，采用教学与科研互动模式的课程体系建设，是一条切实可行的教学改革的途径。同时，通过教学，提升了教师教学与科研水平，在我校电气工程及其自动化专业教学改革中，应用效果显著。
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论文关键词：传统教学；电力行业标准；电网仿真实验室
高等院校电气工程及自动化专业是为发电厂、供电公司、农电局、送变电公司、大型工矿企业等培养从事电气工程及自动化领域的电力系统设计与运行、电气设备安装与检修、试验分析、研制开发、信息处理及经营管理等方面的高级工程技术人才。随着我国电力行业的迅猛发展，对电力行业的人才素质要求越来越高。而现在我国高校电力专业的课程设置体系已不能完全满足电力行业的发展要求。比如：现有的一些理论教材已经用了几十年，出现了理论与实际相脱离，理论教学与实际训练相脱离等现象，导致学生缺少创新思维。正是基于这种现象，沈阳工程学院电气工程系通过几年的努力，利用中央与地方共建项目资金的支持，开展了基于电力行业标准的开放式电力工程实践基地群之一的电网仿真实验室的建设与研究，学生通过在电网仿真实验室的学习，可以大大提高他们的理论水平与实际岗位的技术水平，能够更好地适应电力行业发展的要求。
一、特色电网仿真实验室的建设
从2006年开始，我们利用中央与地方共建项目资金的支持，按照电力系统行业标准，依据现场实际需要，开展了具有特色的电网仿真实验室的建设。我们先后走访了清华大学、北京电科院、河北省电力培训中心、湖南大学电气工程学院、贵州省电力培训中心、四川省电力仿真培训中心、四川交通大学电气工程系、辽宁省电力调度中心等单位。通过深入的调查研究，最后根据我们的设计方案，采用学校招标形式，与清华大学在2007年签订了电力工程实践基地群之一的具有特色的电网仿真实验室共建项目的协议。通过几年的艰苦努力，该实验室现已建设完毕。
二、特色电网仿真实验室的功能
基于成熟的电网调度员仿真培训系统（DTS）的技术平台，建立一个包含典型省电网、地区电网、区县电网的统一电力系统模型，实现统一模型的数字仿真，逼真模拟各级电网的稳态和故障运行情况；同时利用计算机系统组成完整的调度自动化模拟系统，完整地模拟各级电网调度的物理环境。
电网仿真实验室集继电保护、自动装置、计算机通讯、数据采集及监控（Supervisory Control And Data Acquisition，简称SCADA）、电力系统分析计算、电力系统静态仿真和电力系统动态仿真为一体，几乎覆盖整个专业领域。在这个实验室里学生可以得到电力系统运行控制、分析计算等全方位的训练。
在DTS的实际调度应用中，学员坐在学员室中充当“调度员”接受培训，学员室中配备有与实际调度室一致的（或接近的）能量管理系统（Energy Management System，简称EMS）和软硬件系统（即学员台），让学员有一种身临其境的感觉；而教员在教员室里，利用教员台在培训前准备教案（教案源自于实际电网系统的运行数据断面和实际的电网模型以及参数），在培训中控制培训过程，具体指导培训工作的进行，并在培训结束后评价学员的调度能力。在培训进行过程中，学员与教员之间的通信采用电话或计算机信息交互进行，来模拟调度时调度员和厂站值班员之间的通信方式。在这种方式下，整个培训过程都由教员与学员之间“一对一”地完成，这种做法符合现场需要，它利于教员了解每一个学员对调度规程的熟练程度和操作情况，以及他们对故障的应变能力。
仿真教学实验系统可以满足多位学员同时独立接受仿真培训的要求，也可以实现教员与学员“一对多”的模式，这样指导老师通过教员台（主工作站）向各学员终端下达教案，也可设置预想的故障，在仿真实验过程中控制进程，具体指导实验的进行，并在实验中观察学生的实验操作情况，给予必要的指导。
在统一模型下的电网仿真培训，还可以实现多级调度的联合仿真培训，让学员了解上下级调度的协调配合，训练联合反事故的能力。
新建成的特色电网仿真实验室，除具有以上功能外，针对沈阳工程学院（以下简称“我院”）的具体情况，还开发实现了以下几种功能。
（1）变电站仿真系统能与电网仿真联网运行，电网仿真和变电站仿真在电网模型、数据库、人机界面、功能模块等多个方面实现一体化，两套系统共享公共的电网模型，共享公共的设备参数和仿真画面，对于公共的部分，用户只需要维护一套模型和参数。电网仿真和变电站仿真可以各自单独运行，也可以联合仿真。联合仿真时，两套系统共享同一套电网模型，在任一系统中进行操作或设定故障后，两套系统均能自动响应，并各自给出正确、完整的二次设备动作信息。作为电网仿真中的一个深度仿真的变电站，可以实现电网调度和变电站运行值班人员的联合仿真培训。
（2）利用DTS电网数字仿真培训系统硬件平台，可以实现开放式《电力系统分析》实验，这样在建成的电网仿真教学实验室中，就可以进行面向电网运行值班的调度员仿真培训，也可以进行面向基础教学的电力系统分析仿真试验，而且教员可以方便地在两套系统之间进行切换。
（3）电网仿真实验室不但可以满足电气工程系各专业的电网环节实习、实训需求，而且可以为学院节省大量的实习经费。
（4）为电气自动化的学生做毕业设计提供软件平台，达到锻炼学生自主设计的目的。
三、特色电网仿真实验室的创新
新建成的电网仿真实验室与国内其它院校电网仿真实验室相比，具有以下几方面的创新之处。
首先，它不是单一的电网仿真实验室，而是集电网仿真、电网仿真与变电站仿真联网运行系统、电力系统分析实验、学生毕业设计等多功能为一体的实验室。学生可以根据课堂或自己需要，在电网仿真系统、电力系统分析实验、毕业设计三套系统之间任意切换，互不干扰。
其次，由于实现了电网仿真与变电站仿真联网运行，可以使学生在实验室进行认识实习、毕业实习，而且也会收到较好的实习效果。比如：在电网仿真中，假如有35kV、66kV、110kV、220kV、500kV等不同的厂站，可以在变电站仿真中找到与它匹配的厂站，两者能达到同步运行，这样学生就可以既看到电网仿真中系统厂站的设备运行情况，又可以看到变电站仿真中实际的三维画面和动作过程，效果非常理想。
另外，毕业设计是大学教育的最后一个环节，也是最重要的环节之一，它可以衡量一个学校的教学水平，也是衡量一个毕业生能力的重要标准，做好学生毕业设计是非常重要的。我们利用电网仿真软件平台，独立设计了毕业设计软件平台，让学生可以任意组建电力系统网络模型，通过拓扑进行各种电力系统分析计算，达到锻炼学生自主设计的目的。这也开创了我院发电专业学生开展毕业设计改革的新篇章。
四、特色电网仿真实验室的现实意义
特色电网仿真实验室是按照电力系统行业标准，依据现场实际需要，根据以“面向企业、立足岗位、突出实践”为指导思想的“技术岗位型”培养模式来建设的。
通过电网仿真实验室建设与研究，可以整合现有发电专业的课程设置体系，构建新的课程体系和教学内容，使该体系具有很强的针对性和灵活方便性。同时可以做到情景交融，生动形象。即根据电力行业岗位需求，真正做到真实模拟电力系统设备，来作为学生的训练手段。比如：可以让学生自己模拟某一地区真实电网网络发生故障。怎么进行处理，用到了哪些专业知识？学生的处理结果会由评判系统给分。而且这个处理过程必须和实际现场一样。这样就可以充分调动学员的学习积极性和提高实践工作能力，达到实际现场岗位的技能要求。
在教学过程中，老师需要知道学生对于哪些知识点掌握比较模糊，哪些知识点已经掌握了，还有哪些知识点只需要对个别进行辅导，哪些知识点是需要对多数人进行强调的。学生需要有方便的手段将这些信息实时向老师反馈。在实验的过程中，老师需要控制实验的节奏，掌握每个学生的完成状况，统一导演实验的进程。同时在进行联合实验的时候，生生之间，师生之间必须通过信息交互进行有效的协调，更好地完成实验，达到预期的效果。本实验室在这些方面都做了较深刻的研究，为老师和学生提供了方便的交流手段，这样就可以使教学实验过程变得积极、互动，收到良好的教学效果。
关键词：EDSA；潮流计算；辅助教学
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）19-0069-02
近些年来，随着电力系统规模不断扩大，像PWS、PSASP、MATPOWER、PSCAD、MATLAB-PSAT等电力系统分析仿真软件已日趋成为电气工程师的主要应用工具。另外，利用电力系统分析仿真软件作为课堂辅助教学软件还有利于帮助学生理解基本概念，加深对系统运行的认识。美国EDSA公司开发的电力系统设计分析软件包，是一个功能强大的电力电气系统设计、分析、模拟、控制的综合性的工具软件包，广泛适用于包括太空站、核电站、潜水艇、海上石油平台、炼油厂、化工厂、发电厂、电网、机场及其空中指挥与管制设施、医院等各种设施的电力、电气系统的设计与分析。该软件可分析最多包含2000个节点和8000个支路的复杂系统。该软件不仅能用于电力系统及相关领域的工程设计与科研，还可用于高等学校电气工程及相关专业的仿真教学。本文首先介绍EDSA软件包的功能特点，然后以电力系统潮流计算为例，阐述EDSA仿真软件在“电力工程基础”课程教学中的应用。该软件可为电气工程类的仿真教学提供参考。
一、EDSA的功能特点
EDSA是由美国EDSA公司开发的全图形英文界面的电力系统仿真分析/计算高级应用软件。EDSA软件是全球电力系统设计和分析的标准软件，也是目前唯一通过ISO9001质量认证和10CFR50（美国联邦法规核能卷）规定的电力系统综合仿真软件。该软件拥有直观及友好的操作界面、强大而完善的计算分析功能、开放式数据库连接，能对电力电气系统进行设计计算、分析、模拟及控制。EDSA的分析应用程序与Drafix CAD相组合，并且内置了Autodesk公司的CAD引擎，可以让用户在进行输入和编辑的过程中轻松地复制、粘贴和拖拽，非常方便地绘制直流、交流、单相、三相乃至交/直流混合系统。EDSA提供完整的图形和编辑器，以最简洁的方式建立单线图。利用单线图的编辑工具条，可以图形化地增加、删除、移动或联接设备；放大或缩小；显示或隐藏网络；改变设备大小、方向、符号或显示方法；输入设备属性；设置运行状态等。可以按照不同的连接方式、不同的运行要求、不同的负载状况、不同的电气工程参数、不同的计算参数等来设置或改变系统运行状态，并在此基础上进行各种计算与分析。EDSA的计算分析设计模块种类繁多、功能强大，包括谐波分析、潮流计算、短路计算、电机启动、暂态稳定、最优潮流、可靠性分析、直流系统分析、地下电缆系统、变电站接地和继电保护配合等分析计算功能。作为一个标准化的国际一流软件，目前EDSA软件产品已在国际上广泛推广。在我国，ABB、西门子、北京石化公司、大庆油田设计院以及部分高校科研院所等单位都已成为它的用户。
二、基于EDSA的潮流计算仿真应用
1.潮流分析步骤。（1）通过菜单栏定义绘图页面大小，页面的文本注解显示电气元件（节点和支路）的位置，CAD页面上的层的属性以及这些电气元件的对齐方式。在操作过程中唯一需要注意的是电气元件对齐方式的选择，它分为节点对齐方式和支路对齐方式两种。电气元件的对齐方式决定了电气元件本身放置在CAD的绘图页面上的位置和互联方式。用户可以通过集成在CAD界面中的节点和支路属性编辑器来查看电网拓扑结构是否正确地被输入。（2）数据输入。大体可分为四步操作：第一步，确定要放置的电气元件类型，例如发电机节点、母线节点、负荷节点、变压器支路、电缆支路以及断路器支路等。第二步，确定适当的元器件对齐方式，例如发电机节点及母线节点，可以选择对齐绘图纸的网格；将发电机和母线节点互联起来的变压器支路，可以选择其一端对齐发电机的标注点，另一端对齐母线中点。第三步，将该电气元件放置在图纸上合适的位置。第四步，针对不同的电气元件输入相应参数。如发电机的参数有电压大小、容量以及暂态和次暂态电抗等；输电线的参数有长度，单位长度的正、负、零序电抗等等。当然，EDSA也提供许多常用的不同规格的电气元件参数，供用户直接选择，不必再行输入。（3）数据输入完毕，调用Analysis菜单中的Load Flow下的AC命令进行负荷潮流计算。EDSA仿真软件提供了好几种潮流算法，如牛顿-拉夫逊法、快速解耦法、高斯-赛德尔法等等，可根据实际情况选择不同的算法。另外，分析报告可以选择多种输出格式，如文本格式、自定义的图文结合的PDF报告格式等。针对仿真分析结果，如果需要修改，可以直接返回CAD集成环境作相应改动。
2.算例仿真。本文以某地区220kV电力系统为例加以说明。首先搭建如图1所示的系统，并利用这一系统进行潮流计算仿真分析。
设备参数如表1所示。
选择快速解耦法，点击“计算”按钮后，出现迭代次数和运行时间对话框。同时，分析结果采用文本文件的格式输出。为了发挥图形界面的直观性，EDSA软件还提供了单线图标注功能，即负荷潮流计算的各种结果可选择性地标注到单线图上，比如节点电压的角度、负荷侧的功率因数、节点电压降、支路功率损耗、支路潮流等等。通过上述潮流分析流程可以看出，采用EDSA软件进行潮流计算可靠而且方便，是电气工作者分析系统稳态运行的一个有利工具。
EDSA仿真软件具有良好的交互性及强大功能，它在实际工程中广泛应用。为了提高《电力工程基础》课程的教学效果，做到理论联系实际，可以将EDSA引入到实践教学环节。这样，不仅能帮助学生加深对系统运行的认识，而且可以提高学生的工程应用能力。EDSA是一款非常优秀的教学辅助软件，应在该软件的辅助教学应用方面开展积极的拓展。
参考文献：
[1]王颖.PWS在电气工程专业毕业设计中的应用[J].中国电力教育，2012，（6）：100-101，103.
[2]郭涵，金帅军.MATPOWER在电力系统教学中的应用研究[J].中国电力教育，2013，（19）：65-67.
关键词 电力自动化；故障分析；方法研究
中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）95-0149-02
随着科技的不断进步，我国的电力事业也得到了进一步的发展，电力系统在稳定性和安全性方面也取得了长足的进步。电力自动化已经被应用到社会生活中的方方面面，也受到了越来越多的人的关注。但是，在电力自动化技术的应用中还存在着很多的问题，我们要首先对电力自动化应用的现状进行分析，针对可能存在的问题进行解决方法的研究，才能促进电力自动化的不断进步和发展。
1 电力自动化技术的现状
要实现电力系统的自动化，就离不开先进的现代化技术手段，依靠电子以及计算机技术来进行通信，同时通过网络通信的技术将电力系统中的各种数据进行记录和传输，不论是用户的资料、离线的信息，还是配电的数据、地理数据和整个电网的结构数据都会被进行整合并进行集中的处理。这样就能够使电力的供应变成一个自动化操作的体系，能够实现对电力系统进行统筹管理以及对电力设备的运行状况的监测。电力自动化的技术在电力系统中有着广泛的应用，不仅能够使供电单位与用户之间保持更加紧密的联系，还能够起到提高电力供应系统在管理和供电质量等方面的技术水平的作用，为电力系统在经济和社会效益方面的提高做出准备。
从内容方面来进行分析，电力自动化技术主要有四个方面的内容，第一，变电站里面进行综合管理的自动化系统，进行全面的管理需要依托于先进的网络和计算机系统来进行，完成保护继电器、控制测量的量、记录故障波动、处理传输工作以及维持运动等一系列的工作，多台机器共享资源数据实现一体化的服务的整个系统就是综合管理系统。综合管理的系统能够完成记录事件、监测参数、采集数据以及保护继电器等一系列的工作。其次，进行馈线管理的系统，它的工作是诊断馈电线路中的故障、进行控制监测的工作、重构网络以及隔离故障等等。同时馈线管理还具有实现远程控制、监测系统运行的功能，能够进行转移负荷、补偿无工以及隔离故障的工作。再次，通信的系统。它可以通过有线、无线，甚至是管线等多种形式来进行。采用光纤通信的形式来完成通信的话，需要光端机和光接口板等设备，它的优点在于具有较强的抗干扰的能力和较大的通信容量，同时工作造成的损耗也比较少。但是它也有缺点，同一般的通信方式进行比较，建设方面的成本会比较高。
电力自动化在发展过程中主要有三种表现形式，第一，如果配电网主要是环形电缆并且电压为10KV，那么可以把Fru加装在环形柜上面。第二，如果是辐射或者树状的电网，通过重合器和分段器的方式来进行管理，不但可以使电网工作效率得到提高，还能够有效减少建设方面的投入。第三，如果配电网以环形电缆为主，且电压是10KV，应用重合器来完成与环网柜的配合，就能够使电力控制系统实现自动化。
2 电力自动化故障分析的方法
第一，应用排除法来进行故障的分析。所谓的排除法，就是对于与自动化目标相背离或者矛盾的分支进行排除。整个电力自动化的管理流程与系统建设都是相当复杂的，对于故障的特征和起因进行判断的有效方法之一便是排除法，举例来说，在进行自动化管理的过程中，如果母线的接地信号出现异常，需要进行调度的一方发出警告，显示某个变电站的接地信号的一项出现问题，那么应该首先采取系统分析的办法，对警报的正确性进行判断。如果发现警报实际是一个错误信号，就要对与自动化联系紧密的一次或是二次仪器进行分析，判断是设备出现问题还是自动化系统本身的不完善。当确认警报为正确信号时，就要对警报指出的地点进行详细的检查，需要有效分析问题变电站的母线和馈线是否存在着单项接地的问题。这样的情形下，一旦出现线路的短接或者断开，调度端能够对变电站单项接地信号的实际情况进行正确的反应，也就是对自动化系统的运行是否正常进行反馈。但是我们也不能把排除法看得太过绝对，要想进行正确的故障分析，还是需要工作人员对专业技术进行专研，不断的在实践中积累经验才是解决问题的关键。
第二，采用系统分析的方法进行故障分析。这种方法要依托于先进的网络以及计算机科技对自动化体系进行全面的分析和了解，就拿子系统的结构来说，也就是作用的原理、电力系统以及电力的设备。系统分析的办法就是通过系统的相关原则和综合性来对系统中的故障进行排查的方法。这种方式从性质上来讲是一种通过逻辑来进行推理的办法，如果能够从原理和作用等方面对电力设备进行全面的了解，就能够对可能出现的故障进行预防和处理。
第三，采用换件法进行故障分析。换件法是应用在故障部位已经被发现以后，或者是短时间内没有被修复的设备中，通过选用备用的元件进行更换来排除故障的办法。这些元件可以短时间内使电力系统恢复正常，这样就能够给其它修复方法的使用提供可能。
第四，应用电源检查法进行故障的分析。我们知道，在电力自动化系统投入运行一定的时间以后，就会步入一个比较稳定的时期。在这个时期，就电力设备来说，故障发生的概率相对较低，如果出现设备的故障，就要对电源的电压情况进行检查，观察电路的接触情况是否良好。自动化系统中的很多设备都是直流电压，只要其中的一个出现故障，就可能给整个自动化系统带来问题。
3 结论
近年来，电力自动化技术已经得到了广泛的应用，它不仅在企业的建设投入以及社会价值等方面起到促进的作用，还能够对电网的安全、稳定发展提供保证。虽然，在实际的供电工作中，电力自动化的运行中还有很多的问题，但是采用正确的办法进行故障的分析，能够有效的缓解和排除故障，这就要求我们在工作中不断增长专业知识、进行经验的积累，为电力自动化技术的发展做出贡献。
参考文献
[1]张小花.浅谈电力自动化现状及故障分析方法[J].城市建设理论研究，2012（3）.
电气工程及自动化主要的是电气工程专业和自动化专业课程结合。专业课程有：
专业基础课有：电工基础、PLC编程，工程力学、电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机学、电力电子技术、自控理论。
主要专业课有：电力系统分析、电力系统继电保护、现代电气传动控制技术、计算机控制技术等。电路原理、电子技术基础、电机学、电力电子技术、电力拖动与控制、计算机技术(语言、软件基础、硬件基础、单片机)、信号与系统、控制理论。
专业实验：电机与控制实验、电气工程系统实验、电力电子实验。
（来源：文章屋网 ）
摘要 针对电力系统仿真分析中几种常用的同步发电机数学模型进行了深入的研究和比较，通过采用电力系统分析综合程序EPRl－7节点系统进行了仿真分析。结果表明采用不同的导出模型和同一导出模型不同阶次的发电机数学模型时，系统的稳定性是有差异的。在同一故障下，采用阶数越高的同步发电机数学模型，系统的稳定性水平越高。最后，论文给出了一般情况下电力系统仿真分析中同步发电机数学模型的选择方法。
关键词 电力系统 同步发电机数学模型 暂态稳定
1 引言
我国电力工业已进入大系统、大机组、高电压及自动化的发展阶段。超高压、长输电线的出现，使系统中的发电机面临诸多问题，建立更精确地描述同步发电机的数学模型是十分必要的。电力系统数字仿真因具有不受原型系统规模和结构复杂性限制，能保证被研究系统的安全性，且具有良好的经济性、方便性等优点，在电力系统各个领域中已获得了广泛应用。实现系统数字仿真一股包括建立数学模型、建立数字仿真模型和仿真实验。大量电力系统工程研究和事故仿真表明，模型与参数对电力系统仿真精度与可信度有重大影响。常用的同步发电机数学模型由同步发电机电路方程及转子运动方程两部分组成。同步发电机电路方程又分为基本方程和导出模型两类。对于不同的假设条件，同步发电机模型可作不同程度的简化，因此同步发电机的导出模型也有不同的形式。同一假设条件下，不同的同步发电机数学模型，其主要区别在于电机的转子绕组数，如果转子d轴、q轴各有两个绕组，每一个转子绕组有一个一阶微分方程，则称之为转子四阶模型，连同转子运动方程两阶方程，整个发电机方程组为六阶模型。如果转子绕组数减少，则发电机方程组的阶数也相应减少。本文以同步发电机6阶模型为例，介绍两种不同假设条件下同步发电机的导出模型，简要介绍了其简化模型。并通过PSASP中EPRI－7节点系统进行仿真计算，比较采用不同的同步发电机模型时，对系统的稳定性分析的影响。在此基础上提出一种在一般情况下进行电力系统仿真计算时选取同步发电机数学模型的方法。可以在不同目的地电力系统仿真计算中应用。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
