“变电站综合自动化”教学实践|变电站自动化

　　摘要：“变电站综合自动化”是电力系统及其自动化专业的一门专业限选课，为了让学生更好地掌握变电站综合自动化的功能、原理、理论基础及相关技术，毕业后更好地服务于电力行业。围绕参观实习、理论讲授、课程设计、综合实验与毕业设计等多个教学环节进行阐述，将“变电站综合自动化”融入上述教学环节。实践证明，采用上述设计实践等教学环节，学生能主动参与教学，既掌握了理论知识，又锻炼了动手能力，达到良好的教学目的。
　　关键词：变电站综合自动化；教学改革；课程设计；综合实验；毕业设计
　　作者简介：黎静华（1982-），女，广西博白人，广西大学电气工程学院，副教授。（广西?南宁?530004）
　　基金项目：本文系“国家自然科学基金项目”（项目编号：50907012）的研究成果。
　　中图分类号：G642.1?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）24-0040-02
　　“变电站综合自动化”一直是广西大学电气工程学院本科生的专业限选课，共36个学时。该课程主要包括变电站综合自动化系统的结构形式，数字量和模拟量I/O通道的组成和原理，交流采样常用算法的分析，低频减载备用自投等智能装置，微机保护装置，数据通讯原理和技术，提高变电站综合自动化系统可靠性措施等。其目的是让学生掌握变电站设备的工作原理及运行特点，使学生掌握变电运行岗位所需要的相关技术、规章制度、设备巡视的方法及要求，具有对变电站异常和事故处理的能力。然而，仅靠课堂的理论讲授，是不可能让学生真正掌握如此多的内容。且其中涉及到现场的实际设备的运行，大部分学生对现场设备很陌生，“填鸭式”的讲授让课堂显得枯燥无味，教学效果差，难以达到教学目的。因此，经过几年的教学实践，不局限于课堂的讲授，将变电站综合自动化的内容融入参观实习、理论讲授、课程设计、综合实验与毕业设计等多个教学环节中，调度学生的学习积极性，真正参与其中的设计及实验，不仅减轻了学生“抽象”学习的压力，且学生能在设计环节中感受到学习乐趣，增加学习的兴趣，进一步启发学习的思维，部分学生还能有所创新，收到良好的教学效果。
　　一、变电站参观
　　“百闻不如一见”，让学生在学习之前现对设备进行认识，引发学生学习的好奇心，增强学习的兴趣。主要参观和认识变压器、互感器、刀闸、开关等一次设备及监控系统、微机保护、备用自投及低频减载等二次设备，掌握变电站运行的安全知识，体验现场运行工作环境。参观分为观前准备、参观及观后总结三个环节。观前准备主要目的是加强参观的效果，主要包括搜集整理变电站主要一、二次设备以及变电站运行方面的相关知识和资料，熟悉变电站电气主接线、主要电气设备构成，了解电气设备的布置，了解电气运行的有关知识。参观内容设置如表1所示。观后总结是必要和关键的一环，让学生进一步加深对整个参观过程的理解和认识，认真思考变电站运行的特点，从而起到事半功倍的作用。
　　二、理论讲授
　　综合自动化是一门实践性很强的课程，平淡的叙述往往会让学生感到枯燥无味，课堂气氛沉闷。教师应充分利用现代教学中多媒体的直观性、图文声像及动态性等优势，向学生提供丰富、清晰及真实的背景资料，反映知识在实际中运用的方法，以便学生形成自己的认知结构。如在讲述时，可以用相机拍下具体装置元件部分的照片，辅以说明，这样可以增强学生的视觉效果，而且让学生有种真实的感觉，从而更容易接受教师所讲述的内容。
　　例如，在介绍变电站微机保护硬件装置时，介绍完微机保护硬件逻辑图（图1），应辅以实际的硬件图（图2）。以加深学生的理解，加强其理论与实际的联系，缩短认识上的差距。
　　理论讲述的内容主要包括：变电站综合自动化概述、变电站综合自动化信息的测量和采集，变电站的通信系统，变电站监控系统，变电站微机保护，变电站低频减负荷控制、变电站电压和无功功率控制，备用电源自投入装置，小电流接地系统单相接地故障检测，变电站综合自动化系统的可靠性问题。
　　三、课程设计
　　课程设计是学习专业技术课所需的必要教学环节，学生运用所学的基础理论和专业知识通过课程设计的实践，巩固和掌握专业知识，并为今后的毕业设计做好必要的准备。通过课程设计使学生接触和了解局部设计从收集、方案比较、计算、绘图的过程。培养学生的计算和绘图的设计能力。表2为作者设计的关于变电站综合自动化的课程设计方案，供广大师生参考。
　　四、综合实验
　　综合实验的目的是通过实验环节巩固和加深对电力系统相关理论课程的理解，达到对学生进行实验方法和操作技能训练的目的。鉴于数据通信是综合自动化系统中一个非常重要的环节，因此设置了如表3所示的两个通信实验。
　　五、毕业设计
　　本科生毕业设计的基本教学目的是培养学生综合运用所学知识和技能的能力，提高分析和解决问题的能力，初步掌握科学研究的基本方法。通过综合自动化毕业设计教学环节，要求学生得到以下多方面能力的培养。
　　设计题目一：变电站综合自动化系统的设计
　　目的：
　　（1）了解变电站综合自动化的基本概念及重要意义；
　　（2）熟悉变电站综合自动化的基本结构及要求；
　　（3）掌握变电站综合自动化的基本结构及要求；
　　（4）掌握变电站综合自动化监控系统的功能、结构；
　　（5）掌握变电站综合自动化系统的微机保护功能及其工作原理。
　　任务：
　　（1） 根据变电站的一次电气接线图，设计一个合理的综合自动化系统；
　　（2）根据要求设计变电站综合自动化系统的结构；
　　（3） 设计监控系统，并根据实际情况对系统设备进行选型；
　　（4）设计微机保护系统，并根据实际情况对系统设备进行选型；
　　（5）设计其他智能装置，并根据实际情况对系统设备进行选型；
　　（6） 绘制所设计的变电站综合自动化系统的结构及原理图。
　　设计题目二：基于通用组态软件的变电站监控系统的设计
　　目的：
　　（1）掌握变电站运行的特点；
　　（2）掌握变电站的基本操作内容；
　　（3）掌握变电站监控系统的结构；
　　（4）掌握变电站监控系统的功能。
　　要求：
　　（1） 灵活使用通用组态软件；
　　（2）利用通用组态软件绘制变电站一次接线图；
　　（3） 实现站内各数据量的采集；
　　（4） 实现采集数据与数据库的链接；
　　（5） 实现图形界面与数据库的链接；
　　（6） 实现Web信息发布功能。
　　六、结语
　　变电站是电力网中的线路连接点，是用来变换电压、功率和汇集、分配电能的设施，是电力系统中输配电的重要一环。变电站综合自动化是实现电气设备监视、控制和保护自动化、智能化，提高保护、控制的可靠性和电力系统的安全运行水平的重要保障，该课程是电力系统及其自动化专业学生的重要专业课程。本文通过设置变电站认知实习、理论讲授、课程设计、综合实验和毕业设计等多个教学环节，加深学生对变电站一次、二次设备的理解，缩短理论与实践的差距，从而达到良好的教学效果。
　　参考文献：
　　[1]张成林,杨茂涛.从高职评估探讨变电站综合自动化课程教学改革[J].中国电力教育,2009,(3).
　　[2]丁书文.变电站综合自动化原理与应用[M].北京:中国电力出版社,
　　2010.
　　[3]黄益庄.智能变电站自动化系统原理与应用技术[M].北京:中国电力出版社,2012．
　　（责任编辑：刘丽娜）