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泉源:UC欧博娱乐网2018-03-19 08:50

择要:

  [择要]为完成教诲部硕士研讨生从学术型向使用型的变化的要求,应接纳多种方式来强化专业学位研讨生的工程理论关键,进步专业硕士的培育质量。现有专业硕士学位的理论课程及其讲授与“学术型”硕士趋同,无视了专...

  [择要]为完成教诲部硕士研讨生从学术型向使用型的变化的要求,应接纳多种方式来强化专业学位研讨生的工程理论关键,进步专业硕士的培育质量。现有专业硕士学位的理论课程及其讲授与“学术型”硕士趋同,无视了专业硕士学位的“职业性、理论性”特性。为培育电气工程范畴专业学位研讨生的技能根底、项目办理等方面才能,并促进其树立相应的工程设计体系观点,工程理论课程的建立具有紧张的意义,引见了北京交通大学在电力零碎主动化专业学位工程理论课建立中的探究经历。


  [要害词]工程理论课;电力零碎主动化专业;专业硕士学位;课程建立


  [中图分类号]G623.31[文献标识码]A[文章编号]10054634(2017)01010006


  1课程建立配景


  专业学位研讨生在高条理社会人才培育中占据紧张的位置,专业学位研讨生的教诲任务为我国的研讨生人才培育注入了新的力气,开展专业学位研讨生教诲是我国高条理人才培育中一项不行短少的关键。2009年,为了进步研讨生联合专业知识与工程理论的才能,增强研讨生效劳国度与社会的才能,教诲部决议扩展招生范畴,招收以应届本科结业生为主的整日制硕士专业学位研讨生,展开整日制硕士专业学位研讨生的教诲任务[1]。2011年,为了完成研讨生教诲构造的战略调解和汗青转型,硕士研讨生教诲开端从以培育学术型人才为主向以培育使用型人才为主停止变化[2]。


  电力零碎构造巨大而且庞大,具有运转方法多变、地区散布广、电能不行少量贮存、过度过程十分敏捷等特性。电能消费与百姓经济各部分和人民生存干系亲密,电力零碎发作严峻毛病时能够会形成大面积停电,将对社会的消费生存形成恶劣影响。


  原有的电力零碎偏向专业课程注意根底实际的学习。随着电力产业的疾速开展,这种形式的专业课程设置体现出了与实践消费的不顺应和不和谐,存在如下题目。


  1)在讲授内容上,课程疏忽了工程理论题目的社会情况配景,内容侧重于根底知识的教授,与实践使用联络不敷严密。


  2)在讲授办法上,课程更侧重于实际知识的剖析,无视了各局部知识间的联络与综合以及在电力零碎工程理论中的使用。


  3)在讲授构造上,课程更侧重于讲堂内容的实际讲授,无视了对先生学习兴味的培育及课程理论的讲授。


  为呼应硕士研讨生从学术型向使用型变化的要求,北京交通大学电气工程学院在专业教诲理念树立、培育方案订定、培育形式变革、理论基地建立以及双师型导师步队树立等方面停止了浩繁的探究。


  开设《电力零碎学科偏向专业工程理论课》课程是此中的紧张关键,是进步专业学位硕士研讨生实践任务经历,培育硕士研讨生独立的发明、剖析、处理题目才能的紧张途径。该课程在剖析电力零碎科技创新和人才需求方案的根底上,接纳多种方式强化专业学位研讨生的工程理论关键,提拔研讨生的培育质量。


  1国际课程开设状况


  自2009年教诲部决议专业学位硕士开端整日制培育起,国际各高校差别专业均开端了专业学位研讨生培育方案与培育形式的研讨[36]。现在,各高校曾经广泛添加了专业学位研讨生理论培育关键,建立了少量研讨生培育基地。


  在课程建立方面,也有一些高校开端了相干理论。文献[7]提出了理工科院校翻译硕士专业学位的课程设置的实际认知和理论模子;文献[8]对教诲硕士专业学位之理论课程及其讲授停止了探究;文献[9]中西南大学理学院开设了“无机资料构造表征技能课程”。依据调研,针对专业硕士学位研讨生开设专门工程理论课的相干文献较少,电力零碎主动化专业偏向未见报道。


  专业学位研讨生教诲培育具有肯定实际根底知识又具有很强入手才能的一流实干家,是高条理的复合型人才与技能办理人才。因而,专业理论课程设置的目标应更偏重于培育先生的工程理论与职业才能,而不只以掌握某门学科的根底实际知识为目的。


  2课程特征


  本课程的讲堂讲授在惯例讲授形式的根底上,联合电力行业的一线专家与校内擅长迷信研讨的教员,经过运用少量演示性多媒体课件,延长实际讲授到实践使用的间隔,同时将课程中引入国际外最新研讨效果,联合实例剖析来扩展先生的视野,以现场实践案例为载体来提拔专业学位研讨生的理论才能。


  1)课程目的与义务明白。针对电气工程专业使用型人才的培育需求,跟踪调研本专业研讨生的失业去处及其在任务中的脚色和义务,明白了社会对电气工程专业型研讨生的详细要求,确定专业型研讨生的培育目的,在课程内容中注意联合工程实践、偏重培育先生理论才能。


  2)“走出去”与“请出去”无机联合改进教员步队。课程在讲授进程中约请了校外一线的科研消费任务者停止讲课,将实际与现场任务经历相联合,补偿了校内教员在工程理论关键经历的缺乏,无效进步了理论教學结果,深受先生欢送。


  校方导师的学历广泛较高,普通具有较为深沉的科研功底,多年以来都是任务在讲授一线,对研讨生课程讲授都有丰厚经历,但并非对行业各偏向的实践详细题目都非常理解。而校外各公司企业中的科研消费任务者对本单元的开展偏向、本部分的技能题目有更为深入、明晰的看法。为了进步专业学位研讨生的实际研讨程度,促进研讨生的专业与工程理论技艺,可以接纳一种校表里教员相联合的方法,发扬校内导师踏实课程讲授经历与校外企业科研消费职员先辈任务头脑的劣势,互相扬长避短,无力促进专业学位研讨生的全体本质。


  同时,经过鼓舞任课教员到场电力零碎行业培训,深化企业外部,进一阵势进步教员的工程理论讲授才能。


  3)添加学科前沿内容。电力零碎学科属于传统学科,但仍处于高速开展进程中。比年来,新实际、新设置装备摆设、新使用范畴以致新的网络拓扑、新的控制办法都在不时涌现。因而,电力零碎理论课在传授实际根底的同时,也应实时增补学科的前沿内容。


  4)突出构成“实际与工程”讲授头脑。以往电力零碎学科偏向的相干课程更侧重根底实际学习、实际知识的剖析及讲堂内容的实际讲授。对怎样从纷纭庞大的实践题目中提炼出可研讨的模子存眷不敷,但难以综合运用所学的知识处理电力零碎工程中的实践题目。


  面临庞大的工程实践题目,要理清思绪,明白所要处理的工程题目;经过以往的理论经历与实际学习,对枝节题目停止准确的简化,突出待处理的次要题目;深化剖析进而构建出可以反应工程题目实质的数学模子;根据相干题目求解办法,应用所学的根底实际知识和经历对所求模子求解;进一阵势讨论该题目的工程意义,对其代价停止估量评判,对其情况社会影响停止实际剖析,从而构成具有普通性观点和结论的实际指点。


  5)联合科研任务进步理论才能。电力零碎是一门理论性很强的工科专业,调研中用人单元也屡次夸大了研讨生理论才能的紧张性。固然,理论才能的培育不该只是依托课程讲授关键,而需求更应突出入手理论才能。由于现在开设实行等关键还存在肯定困难,因而本项目在课程设计中设置了局部学时,由任课教员联合自己及学院在该范畴的科研任务,针对实践题目睁开引见并构造讨论、观赏等运动,充沛应用已有科研任务根底来培育先生的工程理论才能。


  3课程内容设计


  课程内容设计起首颠末充沛调研建立了电力零碎主动化专业学位工程理论课的讲授纲要。该课程是整日制电气工程专业学位的硕士?理论课程,同时也可作为本专业学术型硕士研讨生的专业选修课,课时合计16学时。


  课程经过校表里教员联合的方法,对电力零碎中中心的电力零碎调理主动化、高压直流输电、维护与控制、电力市场、电力零碎仿真技能以及电能质量等外容停止实践项目与案例的教学,使先生提早打仗到实践工程与现场状况。


  先生经过本课程的学习,可以在电气工程范畴的技能根底、项目办理等方面有较片面的看法,并开端树立起相应的工程设计体系观点。掌握电力行业实践消费运营与技能开辟进程,为从事相干范畴的研发任务打下须要的根底。进步详细实践题目的剖析处理才能。理解电力行业前沿技能,详细讲授内容包罗如下6个局部。


  1)电力零碎调理主动化现场运转案例剖析。学校约请校外电网调理范畴专家停止讲课,教学现在电网调理展开方法,包罗发电方案、电网优化运转、平安波动剖析的施行进程与实践案例。


  2)高压直流输电技能及案例剖析。约请校外专家停止讲课,引见现有高压直流输电技能的开展及其特点、换流电路的任务原理、换流站及其主设置装备摆设(高压直流输电线路、谐涉及滤波器)、高压直流的控制零碎及高压直流输电技能的开展远景。


  3)电力市场与需求侧办理案例剖析。由校内教员讲课,解说电力市场的运营形式、电价实际、负荷预测和电价预测实际;电力市场输电效劳与辅佐效劳的剖析与订价、发电厂商的竞价战略、电力市场支持零碎及其要害技能;古代电力企业基于决议计划支持零碎的危害办理;售电侧售电方案剖析。


  4)电力零碎及时静态平安技能。约请校外专家停止讲课,包括电力零碎稳态与暂态剖析、建模实际和办法、盘算机数字仿真;引见现在电力零碎静态平安波动的剖析办法与东西。


  5)电力零碎微机维护开辟及研制流程。约请校外专家停止讲课,以培育先生探究、开辟与研制等才能为重点,教学继电维护设置装备摆设的分类,原理以及实践开辟进程。


  6)电能质量规范与用户定制技能。校内教员教学,剖析差别用户对供电牢靠性和电能质量的要求,研讨联合之前所学相干的配电主动化、电力电子技能的知识来满意用户要求,引见用户定制电力相干设置装备摆设。


  课程愈加夸大发扬先生的自主学习与入手才能,以上教学的各局部实际知识作为根底,课程愈加注意此中的工程理论训练。将按小组分别作为理论讨论单元,联合实践电力零碎的项目研发,引导先生灵敏使用所学知识。以电力零碎工程软件(PSCAD、DIgSILENT、PSASP、MATLAB等)东西的学习和运用为根底,从真实工程项目标配景调研和需求剖析动手,让先生经过详细的模子构建、编码完成及仿真测试来剖析处理题目。该进程形式将以实际讲授促进讨论剖析,从讨论剖析中引导至工程理论,在理论中真正学习掌握电力零碎工程的实际与办法,为先生日后从事相干专业任务岗亭打下根底,也与电力零碎企业规范停止接轨。


  4课程理论办理


  依据上述课程内容设计,课程理论训练体系由根底理论、综合理论和配套的稽核体制构成。此中,各局部课程内容均提供根底理论关键,每个根底理论难易水平相近,偏重调查先生中心实际的掌握程度与根底入手才能,先生可以依据兴味自在选取此中一个;综合理论依据课程内容中联合工程前沿的理论案例停止设置,也可由先生在所选偏向停止相应拓展或是自主选题设计,夸大理论内容的综合性、适用性以及前沿创新性。详细的理论稽核办理准绳如下。


  1)根底理论为必选理论,先生自在选取并独立完成,包括调研剖析、编程完成/模子构建、总结陈诉3局部。以团体所提交的根底理论陈诉为稽核根据,由任课老師停止审视评价。


  2)综合理论依照项目小组停止分别,小组外部协商选择理论标题,异样包括剖析、完成、总结3局部。要求小组以演示性多媒体停止现场辩论,根据辩论状况由稽核教师和其他小组评价打分。再组内成员以小组理论成果、团体奉献排名以及辩论体现为稽核根据,互相评价给出各组员分数。


  5联合工程前沿的理论案例


  5.1直流输电在海下风电并网中使用剖析


  案例讲授目标与意义:高压直流输电技能已有60多年的开展汗青,成为了一项日趋成熟的技能。关于先生而言,在本迷信习阶段曾经对直流输电零碎的根本组成、接线方法及次要元件有了开端的看法。本讲授案例的特征在于充沛联合了以后可再生动力范围化开辟与应用的开展趋向,来解说剖析直流输电技能的开展与使用。一方面可以促使先生稳固加深对直流输电技能的掌握;也有利于先生理解直流输电新的使用范畴,对实践工程前沿可以有肯定的看法。


  所选取的案例模子如图1所示。案例中偏重于案例讲授进程的剖析,疏忽对模子自身的细致引见。


  1)简介海下风电的开展概略。至2011年末环球已建成80个海下风电场,累计装机到达4954MW。我国方案到2015年和2020年,海下风电累计装机容量辨别到达5GW、30GW。


  2)简述海下风电场的电力保送方法种别,指出海下风电场远间隔传输常接纳柔性直流输电方法。联合已建成的实践工程对柔性直流输电技能停止引见,停止2009年天下范畴内已投运的柔性直流输电工程共9项。我国已建成上海南汇风电场工程、广西北澳工程、浙江舟山工程等多项柔性直流输电项目。在解说进程中也发起先生课下对感兴味的工程查阅相干材料。图1海下风电场直流输电零碎算例


  3)联合案例模子对海下风电并网直流输电的零碎组成与要害技能深化解说,详细说明典范接线、运转方法、构成局部,以及换流器范例、风电场接入方式及其数学等值模子。在此进程中引导先生考虑比照海下风电场并网的高压交换输电、高压直流输电和柔性直流输电差别接入方法的差别。


  4)对直流输电零碎的要害构成——换流器停止细致剖析,包罗换流器的拓扑构造、调制办法、均压控制战略等。针对两电平换流器、三电平换流器和多电平模块化换流器辨别睁开剖析讨论,促使先生对直流输电中心技能有较为深化的认知。


  5)研讨理论关键设置。要修业生使用DIgSILENT或MATLAB等仿真软件来搭建完成直流输电零碎中的差别范例换流器,作为根底理论关键。综合理论要求完成上述零碎在差别运转工况下的仿真剖析,偏重研讨控制战略差别所带来的影响。


  经过上述案例剖析与详细理论进程,将协助先生树立起对直流输电零碎运转控制的直观印象,而且也引导先生将模子仿真后果与讲授内容相联络验证,来深化对直流输电技能的了解和掌握。


  5.2继电维护算法工程测实验证流程剖析


  案例讲授目标与意义:继电维护是保证电力零碎平安波动运转的要害,维护设置装备摆设在投放至电力零碎前都需求对其算法、举措特性等停止严厉的测实验证。先生在本迷信习阶段曾经对继电维护的作用、原理、根本要求及维护安装的构成都有了开端看法。本案例深化解说了Alstom公司的维护算法测实验证战略,一方面促使先生稳固加深对继电维护知识的掌握,另一方面也有利于先生理解外洋企业公司对继电维护算法的研发思绪,为先生的课题研讨提供参考与自创。


  1)引见测实验证流程及其特征。流程表示如图2所示,将PSCAD与MATLAB联合使用完成劣势互补,既应用了PSCAD中仿真模子与电磁暂态进程盘算更为准确的特点,又应用了MATLAB数据处置高效便捷的长处。差别仿真平台的联合使用一方面完成了维护算法的半主动化测实验证,另一方面也使得测试模子与维护算法间互相独立。树立美满的测试模子后可以便于差别算法的验证,也更利于对算法的调解。


  2)选择如图3所示模子,联合算例来解说线路维护算法的测实验证详细流程。起首,引导先生剖析零碎中能够发作的差别毛病,应思索包罗差别毛病地位、差别毛病范例、差别毛病阻抗、以及差别的零碎运转情况。比方,该案例模子毛病地位应思索线路差别部位,如F1、F2和F3标记处;应思索差别毛病范例,如三相短路、两相短路、两相接地短路及单相短路接地。


  3)选取一种毛病状况,在PSCAD算例模子中停止仿真演示,偏重点解说怎样将电压、电流丈量导出为规范的comtrade录波文件。根底理论关键设置:要修业生剖析零碎中能够发作的一切典范毛病状况,参照步调3)在PSCAD或其他电磁暂态软件完成仿真,输入comtrade文件并停止相应剖析。


  4)剖析MATLAB怎样读取录波文件至任务空间,以及在Simulink中怎样读取任务空间的变量数据。此进程重点在于使先生理解掌握数据的通报进程。


  5)复杂剖析Simulink中线路维护算法完成。偏重解说怎样编写MATLAB数据主动处置剧本,即怎样从任务空间挪用变量数据导入至Simulink中停止盘算。


  6)演示主动处置剧本怎样将变量数据从MATLAB任务空间通报至Simulink维护算法模子停止盘算,并将后果输入至excel文件存储。将盘算后果与仿真模子比照,表现分歧经过,不然错误告警。


  7)综合理论关键设置。要修业生参照上述的维护测试流程,从线路维护、变压器维护、母线维护等中选择一种设置装备摆设维护停止研讨,经过电磁暂态软件完成仿真测试,剖析维护办法的速动性、敏捷性、选择性与牢靠性。


  6总结


  迷信公道的课程体系设置是讲授质量的根本包管,依据整日制专业学位研讨生培育教诲中的理论性要求以及课程设置体系中存在的题目,联合电力零碎主动化专业特点,建立了“电力零碎主动化专业硕士学位工程理论课”。课程经过专题讲座与工程实例,可为先生为从事相干范畴的研讨、开辟任务打下须要的根底,培育了其剖析处理问題的才能。


  作者:王小君等

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