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【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù);自動化;可靠性;應(yīng)用;配置
1.繼電保護(hù)與自動化裝置
繼電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題時能夠及時起到保護(hù)電路的作用,因為不論是短路還是過載運(yùn)行都會對信號的發(fā)射產(chǎn)生巨大的影響,繼電系統(tǒng)的安全可靠性保證了信號發(fā)送的及時性。因此,我們可以聯(lián)合一些其他設(shè)備對繼電系統(tǒng)的故障進(jìn)行排除。繼電系統(tǒng)的故障有兩種表現(xiàn),一是拒動,二是誤動。當(dāng)要對電力系統(tǒng)進(jìn)行檢測以及控制的時候,我們會用到自動化裝置這種運(yùn)行參數(shù)。因此,我們也必須要保障其安全可靠性,否則電力系統(tǒng)各參數(shù)的測量準(zhǔn)確性就會受到影響。
2.繼電保護(hù)的應(yīng)用與可靠性保證
2.1繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用
2.1.1線路保護(hù)
對于線路的保護(hù)有三種。一段是正常的電流速斷保護(hù),二段是對其進(jìn)行了限時,三段是采用了過電流保護(hù)。通常情況下是采用一段和三段的方式。
2.1.2母聯(lián)保護(hù)
將限時電流保護(hù)和過電流保護(hù)相結(jié)合起來。
2.1.3主變保護(hù)
主要用來保護(hù)變壓器,其中主保護(hù)是指重瓦斯和差動保護(hù);后備保護(hù)是指對復(fù)合電壓進(jìn)行過流以及過負(fù)荷保護(hù),由這二者構(gòu)成主變保護(hù)。
2.1.4電容器保護(hù)
繼電系統(tǒng)的發(fā)展給電容器保護(hù)帶來了新的方法。除了常規(guī)的過流過壓失壓保護(hù)以及零序電壓保護(hù),現(xiàn)在又有了微機(jī)保護(hù)。微機(jī)保護(hù)裝置的基本原理及使用目的都大同小異,但是因為生產(chǎn)廠家不同微機(jī)保護(hù)裝置也就呈現(xiàn)出了各種各樣的樣式或者各種比較突出的功能。
2.2提高繼電保護(hù)裝置可靠性的措施
2.2.1 AAT的使用
備用電源自動投入裝置是當(dāng)工作電源或工作設(shè)備因故障斷開后,能自動將備用電源或備用設(shè)備投入工作,使用戶不致停電的一種自動裝置,亦稱為AAT。
在實際應(yīng)用中,AAT裝置形式多樣,但根據(jù)備用方式(即備用電源或備用設(shè)備的存在方式)劃分,可分為明備用和暗備用兩種。明備用指正常情況下有明顯斷開的備用電源或備用設(shè)備。暗備用是指正常情況下沒有斷開的備用電源或備用設(shè)備,而是分段母線間利用分段斷路器取得相互備用。
2.2.2對繼電保護(hù)裝置的維護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)
對繼電保護(hù)裝置的維護(hù)主要是從以下方面著手:裝置的名稱有沒有發(fā)生混淆,有沒有明確的裝置二次設(shè)備零部件標(biāo)示、能不能輕松運(yùn)行連接裝置,紅綠燈能不能正常地進(jìn)行報警提醒,有沒有零部件缺失情況的發(fā)生。另外,對于電路電線的定時定期的檢查也非常重要,要做到隨時防患于未然。正常的檢查包括:對絕緣皮的檢查、對連接處的檢查、預(yù)測可能發(fā)生的電路故障、排除可能會發(fā)生的危險。維修人員要做好相關(guān)聯(lián)的一系列的日常維護(hù)記錄,有關(guān)部門要及時妥善地針對相應(yīng)的情況進(jìn)行處理。只有通過一系列的方式方法對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù),當(dāng)有異常情況發(fā)生時,我們才能夠有條不紊地及時將其進(jìn)行解決。
2.2.3 ARC(自動重合閘裝置)的利用
運(yùn)行經(jīng)驗表明,輸電線路的故障大多是瞬時性故障,約占總故障次數(shù)的80%~90%以上。因此,若線路因故障被斷開之后再進(jìn)行一次合閘,其成功恢復(fù)供電的可能性是相當(dāng)大的。而ARC就是將被切除的線路斷路器重新自動投入的一種自動裝置。
采用ARC后,如果線路發(fā)生瞬時性故障時,保護(hù)動作切除故障后,重合閘動作,能夠恢復(fù)線路的供電;如果線路發(fā)生永久性故障時,重合閘動作后,繼電保護(hù)再次動作,使斷路器跳閘,重合不成功。根據(jù)多年來運(yùn)行資料的統(tǒng)計,輸電線路ARC的動作成功率(重合閘成功的次數(shù)/總的重合次數(shù))一般可達(dá)60%~90%??梢姴捎米詣又睾祥l裝置來提高供電可靠性的效果是很明顯的。
3.自動化裝置的配置及可靠性保證
3.1自動化裝置的配置
3.1.1靈敏性
采用靈敏度高的繼電保護(hù)裝置最大的作用之一就是能夠快速切除短路時發(fā)生的故障。這不僅能夠減少經(jīng)濟(jì)損失,還能夠提高系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。其次,高靈敏度的保護(hù)裝置還能夠?qū)ψ詣又睾虾蛡溆迷O(shè)備的自動投入進(jìn)行提高,進(jìn)而能夠降低生產(chǎn)和設(shè)備的損失,最終能夠達(dá)到降低經(jīng)濟(jì)成本的目的。
3.1.2可靠性
繼電保護(hù)裝置不會在電力系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)時運(yùn)行,而是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時它能夠立刻做出保護(hù)措施。所以為了對電力系統(tǒng)進(jìn)行合理有效的保護(hù),使得諸如線路、母線、變壓器等電力設(shè)備在其保護(hù)下進(jìn)行工作,那么自然在安裝繼電保護(hù)裝置的時候,就要選擇安全可靠的裝置。
3.1.3快速性
繼電保護(hù)系統(tǒng)的快速性與其靈敏性在某些程度上大同小異。一方面,它體現(xiàn)在當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠迅速地切斷發(fā)生故障的線路,有效地防止危險的擴(kuò)散與滋生;另一方面,它還包括當(dāng)設(shè)備故障發(fā)生后能否快速地對其進(jìn)行修復(fù)以及快速地將故障進(jìn)行排除。這些都是電力系統(tǒng)能夠暢通高效運(yùn)行的有力保障。
3.1.4選擇性
繼電保護(hù)裝置的選擇性體現(xiàn)出精準(zhǔn)的特性,它是通過有針對性的根據(jù)發(fā)生故障的部位進(jìn)行準(zhǔn)確定位,進(jìn)而對其進(jìn)行切除。所以,對繼電保護(hù)裝置的設(shè)置顯得尤其的重要。當(dāng)發(fā)生故障時,斷路器要由近及遠(yuǎn)地對故障線路進(jìn)行切除,相鄰的設(shè)備、線路以及斷路器失靈等保護(hù)要運(yùn)行在電路系統(tǒng)本身保護(hù)發(fā)生拒動之后。
3.2提高自動化裝置的可靠性的措施
(1)影響自動化保護(hù)裝置的因素不少,其自身的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜,所以相應(yīng)的工作技術(shù)人員就必須具備熟練的操作技能。可以從以下兩個方面進(jìn)行:熟悉相關(guān)技術(shù)的資料,定時校對裝置數(shù)據(jù)。這樣不僅能夠有效地維持其穩(wěn)定性,還能夠提高繼電裝置的安全可靠性。
(2)通過以下幾個方面解決諸如在自動化裝置運(yùn)行中產(chǎn)生的對裝置維護(hù)保修忽視,過度使用裝置以及設(shè)備老化等問題:第一,記錄裝置運(yùn)行時的各種規(guī)律并總結(jié);第二,合理、有目的性地分析處理數(shù)據(jù);第三,定期進(jìn)行檢查,及時進(jìn)行設(shè)備更新和替換。
(3)裝置監(jiān)測器的運(yùn)用對自動化保護(hù)裝置的保護(hù)來說有非常重大的意義,有效地檢測能夠避免很多不必要問題的產(chǎn)生。現(xiàn)階段可以利用變壓器繞組或紅外熱成像技術(shù)等對自動化保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)測。保證自動化保護(hù)裝置的安全、可靠。進(jìn)而保護(hù)了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。
4.小結(jié)
保證電力系統(tǒng)供電正常,保障人民用電安全、促進(jìn)企業(yè)發(fā)展,保證電力系統(tǒng)正常安全運(yùn)行是基礎(chǔ)。作為電力系統(tǒng)運(yùn)行中非常重要的環(huán)節(jié),繼電保護(hù)及其自動化裝置要進(jìn)行合理設(shè)計并保證其正常運(yùn)行。將高新設(shè)備投入實踐。同時,還要加強(qiáng)工作人員的專業(yè)技能,切實有效地解決好電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動化裝置的問題。
【參考文獻(xiàn)】
[1]袁翥.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)配置的影響[J].廣東科技,2011(12).
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);繼電保護(hù);信息技術(shù);綜合自動化
中圖分類號:TM77文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
1信息技術(shù)與自適應(yīng)控制技術(shù)
1.1信息技術(shù)
在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中信息技術(shù)的應(yīng)用特征主要表現(xiàn)為以下幾個方面:(1)遠(yuǎn)方投切與整定,具備自診斷與監(jiān)視報警的功能;(2)信息保護(hù)與多種保護(hù)的集成;(3)波形識別,從穩(wěn)態(tài)發(fā)展至?xí)簯B(tài),有利于推動綜合自動化發(fā)展;(4)可提供動態(tài)的定值修改功能。
在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中信息技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)為2個方面,即數(shù)字信號處理技術(shù)與小波變換:(1)數(shù)字信號處理技術(shù)。隨著通信技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,信息產(chǎn)業(yè)也得到了相應(yīng)的發(fā)展,就電力行業(yè)來講,在繼電保護(hù)發(fā)展過程中,數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展對其所產(chǎn)生的影響非常大,尤其是DSP。(2)小波變換。小波變換其實是將一個信號波形劃分為不同位置與尺度的小波總和,為振蕩波形,持續(xù)的周期最多為幾周,且形式較為多樣,可產(chǎn)生新小波或者小波函數(shù)。小波變換具備較好的時頻局部化分析性能,可分析信號或者圖像中一些小細(xì)節(jié)。
1.2自適應(yīng)控制技術(shù)
在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中,自適應(yīng)控制這一概念出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代,其含義為按照電力系統(tǒng)自身運(yùn)行方式與故障狀態(tài)所發(fā)生的變化,實施定值改變、保護(hù)性能或者特性的一種新繼電保護(hù)。自適應(yīng)控制模型如圖1所示。在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中應(yīng)用這種技術(shù)的原理為使保護(hù)能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)所發(fā)生的各種變化,從而在此基礎(chǔ)上使保護(hù)性能得到改善。在繼電保護(hù)中,自適應(yīng)控制技術(shù)不僅可使電力系統(tǒng)響應(yīng)得到有效的改善,同時還可提高繼電保護(hù)的可靠性與經(jīng)濟(jì)效益。自適應(yīng)控制技術(shù)在輸電線路自動重合閘、距離保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)以及變壓器保護(hù)等方面具有良好的應(yīng)用前景。
圖1自適應(yīng)控制模型
2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與模糊理論
2.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是模仿腦細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能、腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)以及思維方式等人腦功能的信息處理系統(tǒng)。其所具備的動力學(xué)特性相對比較復(fù)雜,可實現(xiàn)問題的并行處理,不僅具備記憶、學(xué)習(xí)以及聯(lián)想等功能,還具備較高的自適應(yīng)能力與自組織能力,經(jīng)過學(xué)習(xí)可反映輸入特征量的樣本,不論對何種狀態(tài)或過程均可實施分類及識別。在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中,這種技術(shù)主要應(yīng)用于非線性優(yōu)化、人工智能、自動控制以及信息處理等方面,具體如圖2所示。
圖2繼電保護(hù)中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用
近年來,隨著信息技術(shù)水平的提升,在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)范圍內(nèi)開始借助于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來判故障的類型、測定故障的實際距離等。比如,電力系統(tǒng)中輸電線路的兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開,并在此基礎(chǔ)上引發(fā)了非線性問題時,由于距離保護(hù)難以正確地判別故障的實際位置,因此會導(dǎo)致拒動或者誤動。在這種情況下,可借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,學(xué)量的故障樣本,只要該樣本綜合考慮了故障的各種情況,那么在出現(xiàn)故障時繼電保護(hù)就能正確地進(jìn)行判別。除此之外,還可采用遺傳算法與進(jìn)化規(guī)劃等手段,它們均具備復(fù)雜問題的求解能力,把這些先進(jìn)且合理的智能方式有效結(jié)合,能使問題求解的速度變得更快。
2.2模糊理論
在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中,模糊理論的應(yīng)用與發(fā)展主要表現(xiàn)為以下幾個方面:(1)通過模糊理論可有效區(qū)分電力系統(tǒng)在出現(xiàn)多模振蕩時,是同步振蕩,還是失步振蕩。通過區(qū)分,在對一些復(fù)雜系統(tǒng)的失步振蕩實施系統(tǒng)解列時,可有效提高其解列穩(wěn)定性與可靠性。(2)借助小波理論來提取特征,用模糊集法來進(jìn)行變壓器勵磁故障與涌流的區(qū)分,即借助于小波變極大值符號特征來進(jìn)行變壓器勵磁涌流間斷角特征的提取,而這種識別方式也為新變壓器保護(hù)的研制提供了相對比較先進(jìn)且合理的思路。(3)通過振動中所存在的無功功率和阻抗中電抗分量之間的關(guān)系,借助于模糊原理來實施振蕩中不對稱故障的選相,待正確選相以后,電力系統(tǒng)距離保護(hù)就能將振蕩中存在的這種不對稱故障及時切除。
3可編程控制器和新型互感器
3.1可編程控制器
可編程控制器在工業(yè)生產(chǎn)過程中被看作一種具備特殊體系結(jié)構(gòu)的計算機(jī),這種類型的計算機(jī)可應(yīng)用各種語言完成編程,便于控制。在由繼電器所構(gòu)成的需定期改變操作任務(wù)與實現(xiàn)復(fù)雜邏輯關(guān)系的控制系統(tǒng)中,要想用導(dǎo)線將各分立元件有效地連接在一起,顯然是十分困難的,但應(yīng)用可編程控制器則可有效地解決這一問題,即借助于軟件編程來代替各分立元件接線。除此之外,為減少設(shè)備占地面積,還可借助于可編程控制器內(nèi)所定義的各輔助繼電器代替以往的機(jī)械觸點繼電器來完成保護(hù)工作,并實現(xiàn)各種更為復(fù)雜的邏輯關(guān)系,以降低工作人員的勞動強(qiáng)度,同時確保其工作質(zhì)量與效率、
3.2新型互感器
在電力系統(tǒng)中互感器為實現(xiàn)自動化的一個關(guān)鍵部件。推動電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的一個根本性因素即光電流互感器與光電壓互感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。相對于傳統(tǒng)互感器而言,這些新型互感器具有顯著的優(yōu)勢,它們不僅可完全將高壓與弱電絕緣、隔離,還可通過光纖的應(yīng)用來實現(xiàn)無電磁干擾影響的數(shù)據(jù)測量與信號傳遞,同時響應(yīng)頻帶相對較寬,可有效改善各種保護(hù)技術(shù)的性能,改變繼電保護(hù)應(yīng)用的條件與方式,拓寬其應(yīng)用范圍。
4綜合自動化技術(shù)
相對于常規(guī)變電所二次系統(tǒng)而言,這種綜合自動化技術(shù)具備以下特征:
(1)設(shè)備、監(jiān)視與操作的微機(jī)化。在綜合自動化系統(tǒng)中,各子系統(tǒng)都實現(xiàn)了微機(jī)化,即實現(xiàn)了信號數(shù)字化與系統(tǒng)功能軟件化等,其完全摒棄了常規(guī)變電所中的模擬式設(shè)備、機(jī)電式設(shè)備等,在一定程度上使得二次系統(tǒng)電氣性能以及可靠性得到了相應(yīng)的提高,再加上監(jiān)視與操作的微機(jī)化,可使我們通過人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)更為便捷地監(jiān)視與控制變電所。
(2)運(yùn)行管理的智能化。綜合自動化技術(shù)不僅包含了常規(guī)的自動化功能,比如故障錄波、自動報警、事故判斷和處理、電壓調(diào)節(jié)等,還具備在線自診斷功能,可實時把所獲得的信息傳送至控制中心,從而將運(yùn)行管理從以往的被動模式轉(zhuǎn)變成主動模式。
(3)通信局域的光纜化與網(wǎng)絡(luò)化。隨著光纖通信技術(shù)與局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,綜合自動化系統(tǒng)自身所具備的抗電磁干擾性能也相對提高。另外,通信局域的光纜化與網(wǎng)絡(luò)化不僅符合當(dāng)前電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的實時性要求,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸,同時也使系統(tǒng)組態(tài)也更為靈活,有利于擴(kuò)展,還簡化了以往變電所中各種復(fù)雜的電纜,使得施工更為便捷。總的來看,綜合自動化技術(shù)打破了傳統(tǒng)二次系統(tǒng)的設(shè)備劃分原則與各專業(yè)的界限,彌補(bǔ)了以往常規(guī)保護(hù)裝置與調(diào)度中心不可通信這一不足,賦予了變電所自動化發(fā)展更為先進(jìn)的內(nèi)容及含義。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,結(jié)構(gòu)更為完善、功能更為全面且智能化水平更高的綜合自動化系統(tǒng)必然出現(xiàn),也必然會將電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性、穩(wěn)定性等提升到更高層次。
5結(jié)語
綜上所述,隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平與通信技術(shù)水平不斷提高,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,涌現(xiàn)出了很多新技術(shù),而這些新的繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展也為電力系統(tǒng)的完善奠定了基礎(chǔ),拓寬了電力系統(tǒng)自動化運(yùn)行的范圍,減輕了電力工作者的勞動強(qiáng)度。相信在今后的發(fā)展過程中,繼電保護(hù)新技術(shù)將會得到更加廣泛的推廣及應(yīng)用,繼而進(jìn)一步確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性。
參考文獻(xiàn):
[1]熊小伏,陳星田,夏瑩,等.面向智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)重構(gòu)[J].電力系統(tǒng)自動化,2009(17):33~37.
關(guān)鍵詞:電氣工程及其自動化;創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式;特色
作者簡介:袁鐵江(1976-),男,四川成都人,新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院博士研究生;晁勤(1959-),女,湖南邵陽人,新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院,教授。(新疆烏魯木齊830047)
基金項目:本文系新疆大學(xué)“21世紀(jì)教育教學(xué)改革工程”二期項目(XJU2008JGZ15)、新疆大學(xué)《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》校級精品課程的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)06-0060-02
電氣工程及自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、通訊、綜合自動化、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗分析、研制開發(fā)、經(jīng)濟(jì)管理以及電子與計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域工作的寬口徑“復(fù)合型”高級工程技術(shù)人才和管理人才[1]。要培養(yǎng)創(chuàng)新人才,首先要解決的重點和難點問題是實踐教學(xué)[2],其目的是:通過實踐教學(xué)各環(huán)節(jié)的實施培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,促使學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識,優(yōu)化學(xué)生的知識智能結(jié)構(gòu),為培養(yǎng)優(yōu)秀的、適應(yīng)市場需求的應(yīng)用創(chuàng)新型人才創(chuàng)造條件。以新疆大學(xué)為例,介紹電氣工程及自動化專業(yè)教學(xué)改革思路、成果、經(jīng)驗,為今后進(jìn)一步進(jìn)行更有成效的教學(xué)模式改革提供借鑒和幫助。
一、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革思路
根據(jù)教育部關(guān)于實施大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃的精神,圍繞電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),根據(jù)電力行業(yè)的發(fā)展方向和現(xiàn)狀,結(jié)合人才市場需求,與電力行業(yè)的企、事業(yè)單位多次交流,總結(jié)了往屆畢業(yè)生走向工作崗位后所遇到的問題、工作中暴露出的知識弱點,結(jié)合學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識時所遇到的困難,認(rèn)真研究分析了電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)各環(huán)節(jié)中存在的不足之處,以實踐教學(xué)為試點,突出學(xué)生職業(yè)素質(zhì)、實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng),積極探索實踐教學(xué)模式創(chuàng)新,主要從以下幾個方面進(jìn)行了嘗試。
(1)將電氣行業(yè)先進(jìn)設(shè)備應(yīng)用到實踐教學(xué)中,完善實踐教學(xué)內(nèi)容,提高實踐教學(xué)的現(xiàn)代化程度。
(2)精心設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容,打破課程界限,優(yōu)化學(xué)生的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)[3]。由于某些課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)與電力系統(tǒng)行業(yè)結(jié)合不緊密,學(xué)生不能很好地了解各課程內(nèi)容在電力系統(tǒng)的具體應(yīng)用。通過改革創(chuàng)新,加強(qiáng)各專業(yè)課程間的聯(lián)系,實踐教學(xué)體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)方案的整體性。以繼電保護(hù)實踐教學(xué)為例,通過改革創(chuàng)新研究,微機(jī)保護(hù)實驗室在完成繼電保護(hù)實踐教學(xué)內(nèi)容的同時,將電力系統(tǒng)分析、電力工程、單片機(jī)原理、軟件編程、電力通信、電力自動化、電力系統(tǒng)故障計算、電力系統(tǒng)仿真等多個課程的知識應(yīng)用在繼電保護(hù)的實踐教學(xué)活動的各個環(huán)節(jié),使學(xué)生對這些專業(yè)課在專業(yè)中的作用及課程間的聯(lián)系有整體的認(rèn)識。
(3)將實踐教學(xué)與工業(yè)現(xiàn)場所需相結(jié)合,既豐富實踐教學(xué)內(nèi)容,也鍛煉學(xué)生解決生產(chǎn)第一線實際問題的能力,充分體現(xiàn)高等教育為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)和生產(chǎn)實踐服務(wù)的宗旨[4]。如在微機(jī)保護(hù)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,在教師指導(dǎo)下,學(xué)生以新疆實際電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為研究對象,對繼電保護(hù)問題進(jìn)行分析計算。
(4)鼓勵學(xué)生參與教學(xué)實驗設(shè)備的開發(fā)和實踐教學(xué)改革,學(xué)生要順利完成指定任務(wù),不但要擁有本專業(yè)各種知識,還要自學(xué)很多其它知識,因此吸收學(xué)生參與實踐教學(xué)改革,有助于提高學(xué)生的自學(xué)和創(chuàng)新能力[5],既鍛煉學(xué)生的實踐動手能力又激發(fā)學(xué)生的求知興趣,促使學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識,優(yōu)化學(xué)生知識智能結(jié)構(gòu)。同時,參與設(shè)備開發(fā)的學(xué)生分別負(fù)責(zé)不同內(nèi)容,而整體功能的實現(xiàn)需要團(tuán)結(jié)協(xié)作;實踐教學(xué)過程的實施,同樣要求通盤考慮,整體設(shè)計。因此通過實踐教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式的改革有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神。
實踐教學(xué)改革的成果可用于相同設(shè)備及類似設(shè)備的二次開發(fā),具有一定推廣價值;提高了實驗設(shè)備的功能和現(xiàn)代化程度,拓寬實驗設(shè)備的應(yīng)用范圍,開發(fā)后的實驗裝置不僅能用于教學(xué)任務(wù),還可用于科學(xué)研究。可避免設(shè)備過早淘汰,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
(5)通過教學(xué)改革創(chuàng)新,加強(qiáng)師資隊伍建設(shè),豐富教師各自講授課程的教學(xué)內(nèi)容,體現(xiàn)各個專業(yè)課程間的整體性和連貫性,提高師資隊伍的教學(xué)科研能力,形成一支年齡結(jié)構(gòu)合理,知識體系優(yōu)良的教學(xué)團(tuán)隊。在實踐教學(xué)模式改革中,項目組成員要充分發(fā)揮自身優(yōu)勢,團(tuán)結(jié)協(xié)作完成任務(wù),相互學(xué)習(xí),取長補(bǔ)短,拓寬各自知識面。
二、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式實現(xiàn)方法和具體措施
1.電氣工程及其自動化畢業(yè)學(xué)生需求分析調(diào)研及就業(yè)措施
通過對新疆各電力相關(guān)的企事業(yè)單位的走訪調(diào)研,對本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及人才需求等情況進(jìn)行了分析,全疆電力系統(tǒng)預(yù)計近幾年中每年都有700余人專業(yè)技術(shù)就業(yè)崗位需求,加之大型電力設(shè)備制造業(yè)和油田等各大型企業(yè)自備電廠以及廠礦企業(yè)電氣部分,預(yù)計每年需要電氣技術(shù)人員1000余人。但是內(nèi)地學(xué)生來疆就業(yè)人數(shù)少,且部分不能長期在疆工作,目前新疆大學(xué)的招生量并未達(dá)到飽和程度,有很廣闊的就業(yè)前景。因此,新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院陸續(xù)與新疆電力公司等相關(guān)單位簽署了多項定向培養(yǎng)的協(xié)議書,已有部分學(xué)生履行了協(xié)議并在新疆喀什、伊犁等地就業(yè)。
2.專業(yè)知識結(jié)構(gòu)和課程設(shè)置、培養(yǎng)方案調(diào)研及地方特色人才培養(yǎng)模式改革
有關(guān)課程設(shè)置和培養(yǎng)計劃制定,我們向新疆電力公司和金鳳科技等多家行業(yè)單位發(fā)函征求了意見,同時參加了全國電氣專業(yè)教改年會,收集了大量兄弟院校電氣專業(yè)教改資料,經(jīng)過電氣全體教師仔細(xì)討論和研究,確定了專業(yè)發(fā)展定位,制定了包含電力和風(fēng)電兩個方向的全新的專業(yè)培養(yǎng)方案,學(xué)院又專門組織專家和負(fù)責(zé)人進(jìn)行了論證討論,提出很多修改意見,形成了兩套分別針對民漢學(xué)生的具有地方特色的培養(yǎng)方案[7]。
3.大學(xué)生創(chuàng)新實踐、畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計結(jié)合現(xiàn)場實際取得良好效果
在各屆學(xué)生中進(jìn)行了大學(xué)生創(chuàng)新實踐活動,獲得多項國家大學(xué)生實驗創(chuàng)新項目和校級科研實訓(xùn)項目。從新疆多個涉電企業(yè)外聘導(dǎo)師,聯(lián)合進(jìn)行了認(rèn)識實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)實習(xí),并取得了較好的效果,社會用人單位對各屆畢業(yè)生思想品德、敬業(yè)精神、工作態(tài)度、專業(yè)知識、工作能力、創(chuàng)新能力等綜合評價良好。
4.專業(yè)主干課程與專業(yè)實驗室相結(jié)合實踐創(chuàng)新
主干課程建設(shè)中,在兼顧專業(yè)技術(shù)知識結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上制定了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)分析和電力系統(tǒng)自動化等電氣專業(yè)主干課程7門[3]。并在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上建成了與主干課程對應(yīng)的10個專業(yè)實驗室,如:微機(jī)繼電保護(hù)實驗室、電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制實驗室、電力系統(tǒng)數(shù)字仿真實驗室、變電站自動化實驗室等。實驗室建設(shè)與運(yùn)用的效果與特色非常明顯,可進(jìn)行上述電氣專業(yè)7門主干課程全部理論驗證性實驗和設(shè)計型實驗及創(chuàng)新型實驗,也可進(jìn)行本科畢業(yè)設(shè)計及研究生碩士論文撰寫中的創(chuàng)新部分驗證,還可進(jìn)行教師科研項目研發(fā)。大部分實驗設(shè)備與電力現(xiàn)場一致,縮短理論教學(xué)與行業(yè)實際差別,還可進(jìn)行與現(xiàn)場完全一致的電力系統(tǒng)數(shù)字物理聯(lián)合動態(tài)模擬試驗,也可進(jìn)行二次設(shè)計開發(fā)。實驗軟件采用動畫實景三維實現(xiàn),安全、逼真、可靠、經(jīng)濟(jì)、實用。目前這些設(shè)備使用率高,實驗組數(shù)多,實驗效率和效果好,可提高學(xué)生分析問題的能力。
5.精品課程、課件、題庫、教材、教學(xué)大綱、網(wǎng)絡(luò)課堂建設(shè)
“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”獲得校級精品課程,“電力系統(tǒng)分析”獲自治區(qū)級精品課程。編制電氣專業(yè)教學(xué)大綱1套,完成“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”和“電力系統(tǒng)分析”題庫2套,開發(fā)“電氣特色專業(yè)”和“電氣緊缺專業(yè)”網(wǎng)頁2套,開發(fā)“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”、“電力系統(tǒng)分析”、“高電壓技術(shù)”課程教學(xué)網(wǎng)頁3套,課件多套。電氣專業(yè)所有課程選用優(yōu)秀教材,還由教師主編并出版教材多部。如重慶大學(xué)出版社出版國家“十一五”規(guī)劃教材《自動控制原理》、《發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)》;機(jī)械出版社出版《風(fēng)電場運(yùn)行與維護(hù)》、《風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)》,大連理工大學(xué)出版社出版《單片機(jī)原理及應(yīng)用》。
6.外聘現(xiàn)場專家和工程技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)
與新疆電力公司多個變電站和發(fā)電廠以及風(fēng)電場、八鋼自備發(fā)電廠、石河子天富熱電廠等簽訂了實習(xí)協(xié)議,特聘陜西電力公司和新疆電力公司調(diào)度中心、新疆紅雁池電廠、新疆水電設(shè)計院、新疆送變電公司、吐魯番電業(yè)局等電力行業(yè)高級工程技術(shù)人員進(jìn)行電氣設(shè)計指導(dǎo)和現(xiàn)場教學(xué),收到良好效果。
三、主要改革創(chuàng)新成果、實踐效果和特色
(1)根據(jù)電氣工程行業(yè)特點和實際情況,改造和更新實踐教學(xué)平臺,通過軟、硬件購置和開發(fā),把實驗室仿真成工業(yè)控制現(xiàn)場,使實驗過程接近實際工作環(huán)境,縮短學(xué)校教育與行業(yè)實際的距離,為畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新制作提供一個良好的實踐場所,節(jié)省設(shè)備投資。
(2)根據(jù)電氣工程就業(yè)崗位群對實踐能力要求,改革了實踐教學(xué)模式,精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容,體現(xiàn)各個專業(yè)課程間的整體性和連貫性,在實踐教學(xué)中綜合電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、高電壓技術(shù)、電力工程、單片機(jī)原理、軟件編程、電力通信、電力自動化、電力系統(tǒng)故障計算、電力系統(tǒng)仿真等多門課程知識,打破從單個課程進(jìn)行實踐教學(xué)的界限,實現(xiàn)一體化實踐教學(xué)體系,并增加了風(fēng)電方向課程,提高了就業(yè)率。
(3)選擇來自工業(yè)現(xiàn)場的具有代表性的生產(chǎn)實踐問題作為教學(xué)案例,實現(xiàn)實踐教學(xué)與工業(yè)現(xiàn)場相結(jié)合,鍛煉學(xué)生解決生產(chǎn)第一線實際問題的能力,同時為生產(chǎn)企業(yè)提供技術(shù)支持。
(4)對學(xué)生的自學(xué)能力、獨立思考能力、實踐動手能力及對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力等方面進(jìn)行綜合訓(xùn)練,提高學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。參與開發(fā)的學(xué)生發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文,多人考取了研究生,其余多就業(yè)于大型企業(yè)。調(diào)查結(jié)果顯示,考取研究生的學(xué)生在研究生的學(xué)習(xí)過程中,在科研方面顯示出了明顯的優(yōu)勢,在研究生學(xué)習(xí)階段比同屆學(xué)生提前發(fā)表學(xué)術(shù)論文,早出科研成果,顯示出較好的科研能力;走向工作崗位的畢業(yè)生能很快勝任工作,得到了用人單位的好評??梢?,通過實踐教學(xué)激發(fā)了學(xué)生求知欲,拓寬學(xué)生知識面,優(yōu)化學(xué)生知識結(jié)構(gòu),提高了學(xué)生的就業(yè)率。
(5)課程實驗、畢業(yè)設(shè)計、短學(xué)期教學(xué)、科研實訓(xùn)多個環(huán)節(jié)相結(jié)合,充實短學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容,提高短學(xué)期的教學(xué)效果及本科生畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。
(6)形成一支年齡結(jié)構(gòu)合理,知識體系優(yōu)良的教學(xué)團(tuán)隊。教師發(fā)表了多篇教研論文及科研論文,多人獲得了本科生畢業(yè)設(shè)計優(yōu)秀指導(dǎo)教師,在開發(fā)的實踐平臺上完成了各自科研項目部分內(nèi)容。獲得自治區(qū)級電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊,多人獲自治區(qū)級教學(xué)名師。
四、成果水平和實際推廣應(yīng)用價值
通過對實踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革,使得教學(xué)內(nèi)容更加完善,教學(xué)方式多樣化,既可以進(jìn)行常規(guī)和理論實驗驗證,又可以設(shè)計和創(chuàng)新,而且由于多項實驗采用計算機(jī)可視化界面,使實驗過程更形象更容易理解。促進(jìn)了理論教學(xué),從而提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手和科技創(chuàng)新能力,縮短學(xué)校與市場差距,全方位提高電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)生水平,具有實際推廣應(yīng)用價值。
五、進(jìn)一步實施方案和完善措施
采取多種措施嚴(yán)格執(zhí)行培養(yǎng)方案、課堂教學(xué)、課件使用、實驗室及設(shè)備管理,加強(qiáng)對理論教學(xué)、實踐實習(xí)的執(zhí)行,進(jìn)行有效的過程監(jiān)控。
建立、健全規(guī)章制度及完善有效的教學(xué)體系文檔資料,積累教學(xué)經(jīng)驗,進(jìn)行質(zhì)量反饋,切實提高教學(xué)質(zhì)量。
完善實驗指導(dǎo)書的編制,提高實用性。
完善課件質(zhì)量,使其更加直觀、形象、逼真,具有動態(tài)效果。
充實網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,使學(xué)生更易于獨立實現(xiàn)預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)和鞏固提高專業(yè)知識的技能。
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關(guān)鍵詞: 電氣工程;改造;自動化;趨勢研究
從社會主義科學(xué)發(fā)展觀角度思考,工業(yè)經(jīng)濟(jì)改革也應(yīng)朝著更加先進(jìn)的方向邁進(jìn)。實施電氣工程改造既可以提升電力行業(yè)的科技實力,也能為廣大用戶創(chuàng)造更加有力的條件。本文主要分析了電氣工程自動化改造的相關(guān)問題。
1.電氣工程及其自動化
1.1 信息技術(shù)
信息技術(shù)廣泛地定義為包括計算機(jī)、世界范圍高速寬帶計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通訊系統(tǒng),以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關(guān)支持技術(shù)的綜合。信息技術(shù)對電氣工程的發(fā)展具有特別大的支配性影響。信息技術(shù)持續(xù)以指數(shù)速度增長在很大程度上取決于電氣工程中眾多學(xué)科領(lǐng)域的持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新。反過來,信息技術(shù)的進(jìn)步又為電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供了更新更先進(jìn)的工具基礎(chǔ)。
1.2 操控系統(tǒng)
由于三極管的發(fā)明和大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的發(fā)展,固體電子學(xué)在20世紀(jì)的后50年對電氣工程的成長起到了巨大的推動作用。電氣工程與物理科學(xué)間的緊密聯(lián)系與交叉仍然是今后電氣工程學(xué)科的關(guān)鍵,并且將拓寬到生物系統(tǒng)、光子學(xué)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。21世紀(jì)中的某些最重要的新裝置、新系統(tǒng)和新技術(shù)將來自上述領(lǐng)域。技術(shù)的飛速進(jìn)步和分析方法、設(shè)計方法的日新月異,使得我們必須每隔幾年對工程問題的過去解決方案重新全面思考或?qū)彶椤?/p>
2.電氣工程的實際運(yùn)用情況
2.1 智能建筑
智能化建筑的發(fā)展必然離不開電氣自動化,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及數(shù)字電子化科技發(fā)展,高檔智能化建筑無疑已經(jīng)成為當(dāng)今建筑界的主要發(fā)展方向。自然達(dá)到合理利用設(shè)備,在資源方面,人力的節(jié)省就有了建筑設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)。智能化建筑內(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)。這些電子設(shè)備及布線系統(tǒng)一般都屬耐壓等級低,防干擾要求高,是最怕受到雷擊的部分。智能建筑多屬于一級負(fù)荷,應(yīng)該設(shè)計為一級防雷建筑物,組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。
2.2 凈化系統(tǒng)
凈化空調(diào)系統(tǒng)控制自動監(jiān)控裝置,可以設(shè)計成單個系統(tǒng)的測量、控制系統(tǒng),也可以設(shè)計成以數(shù)字計算機(jī)控制管理的系統(tǒng)。在溫度控制方面,凈化空調(diào)系統(tǒng)采用DDC控制。裝設(shè)在回風(fēng)管的溫度傳感器所檢測的溫度送往DX一9100,與設(shè)定點比較,用比例加積分、微分運(yùn)算進(jìn)行控制,輸出相應(yīng)電壓信號,控制加熱電動調(diào)節(jié)閥或冷水電動調(diào)節(jié)閥的動作,控制回風(fēng)溫度應(yīng)保持在18度-16度之間,從而使得潔凈室溫度符合GMP要求。
3.電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計
3.1 集中監(jiān)控方式
集中監(jiān)控方式不但運(yùn)行維護(hù)方便,控制站的防護(hù)要求也不高,而且系統(tǒng)設(shè)計也很容易。但由于這種方式是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進(jìn)行處理,所以處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重,處理速度也會受到一定的影響。由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控,致使主機(jī)冗余的下降、電纜數(shù)量增加,投資加大,長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時,隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線,由于隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位,這也會造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線比較復(fù)雜,查線也不方便,而大大增加了維護(hù)量,還存在在查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。
3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式
遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)約材料、可靠性高和組態(tài)靈活等優(yōu)點。但由于各種現(xiàn)場總線的通訊速度不是很高,使得電廠電氣部分通訊量相對又比較大,所以這種方式大都用于小系統(tǒng)監(jiān)控,而在全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建中卻不適用。
4. 電力系統(tǒng)自動化改造的趨勢
4.1 功能多樣化
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的重點功能集中于發(fā)電、輸電,在傳輸期間對電能值大小的轉(zhuǎn)換缺乏足夠的功能。電力系統(tǒng)自動化改造之后,系統(tǒng)功能日趨多樣化,電壓轉(zhuǎn)變、電能分配、用電調(diào)控等功能均會得到明顯的改善,系統(tǒng)自動化狀態(tài),符合了系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的操作要求。
4.2 結(jié)構(gòu)簡單化
結(jié)構(gòu)問題是阻礙電力系統(tǒng)功能發(fā)揮的一大因素,多種設(shè)備連接于系統(tǒng)導(dǎo)致操作人員的調(diào)控質(zhì)量下降,部分設(shè)備在系統(tǒng)運(yùn)行時發(fā)揮不了作用。系統(tǒng)自動化改造后結(jié)構(gòu)得到了充分的簡化,且功能也明顯優(yōu)越于傳統(tǒng)模式,促進(jìn)了電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
4.3 設(shè)備智能化
電力設(shè)備是系統(tǒng)發(fā)揮作用的載體,電廠發(fā)電、輸電、變電等各個環(huán)節(jié)都要依賴于設(shè)備運(yùn)行。早期人工操控設(shè)備的效率較低,自動化改造之后可利用計算機(jī)作為控制中心,利用程序代碼指導(dǎo)電力設(shè)備操作,智能化執(zhí)行設(shè)備命令,以逐漸提升作業(yè)效率。
4.4 操控一體化
當(dāng)電力系統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)智能化之后,系統(tǒng)操控的一體化便成為現(xiàn)實。如:機(jī)械一體化、機(jī)電一體化、人機(jī)一體化等模式,都是電力系統(tǒng)自動化改造的發(fā)展趨勢。電力系統(tǒng)一體化操控“省力、省時、省錢”,也為后期繼電保護(hù)裝置的安裝運(yùn)用創(chuàng)造了有利的條件。
5 .繼電保護(hù)運(yùn)用于自動化改造
5.1 針對性
由于電力系統(tǒng)自動化改造屬于技術(shù)改造范疇,需要對系統(tǒng)潛在的故障問題檢測處理。繼電保護(hù)具有針對性的處理功能,可根據(jù)系統(tǒng)不同的故障形式采取針對性的處理方案。如:電力設(shè)備出現(xiàn)短路問題,繼電保護(hù)可立刻把設(shè)備從故障區(qū)域隔離;線路保護(hù)拒動作時,繼電保護(hù)可將線路故障切除,具有針對性的故障防御處理功能。
5.2 穩(wěn)定性
繼電保護(hù)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性作用顯著,特別是在故障發(fā)生之后可維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,以免故障對設(shè)備造成的損壞更大。良好的運(yùn)行環(huán)境是設(shè)備功能發(fā)揮的前提條件,如:繼電保護(hù)裝置能快速地切除故障,減短了設(shè)備及用戶在高電流、低電壓運(yùn)行的時間。通過模擬仿真,保證了系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的穩(wěn)定運(yùn)行,防止系統(tǒng)中斷引起的
損壞。
5.3 可靠性
對電力系統(tǒng)實施自動化改造的根本目的是滿足廣大用戶的用電需求,系統(tǒng)能否可靠地運(yùn)行也決定了用戶或設(shè)備的用電質(zhì)量。繼電保護(hù)裝置的運(yùn)用為系統(tǒng)可靠性提供了多方面的保障,如:安全方面,強(qiáng)大的故障處理功能保障了人員、設(shè)備的安全;效率方面,多功能的監(jiān)測方式可及時發(fā)現(xiàn)異常信號,提醒技術(shù)人員調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
6.結(jié)語
電氣工程是社會現(xiàn)代化發(fā)展的重點工程,關(guān)系著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步情況。深入研究電氣工程改造及其自動化趨勢,是企業(yè)未來發(fā)展的必然要求。面對電氣工程自動化改造活動,企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)多方面的調(diào)控管理,確保改造工程達(dá)到預(yù)期的成效,提升電氣工程的運(yùn)行水平。
參考文獻(xiàn)
實驗平臺建設(shè)
(1)傳統(tǒng)實驗平臺存在的問題。電氣工程及其自動化專業(yè)傳統(tǒng)的實驗包括課程實驗和綜合實驗兩部分內(nèi)容。1)課程實驗以驗證性實驗為主。一般會根據(jù)二次原理圖完成實驗裝置的接線,通過對裝置加電流、電壓信號對裝置進(jìn)行測試,并觀察裝置動作結(jié)果,記錄相關(guān)的實驗數(shù)據(jù),以此來驗證理論教學(xué)中所學(xué)的基本原理。就實驗本身而言,實驗?zāi)康谋容^明確,但因?qū)嶒瀮?nèi)容較少且過程單一,不能有效的提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決實際問題的能力;再加上因平臺落后、設(shè)備功能有限造成能實際開設(shè)的實驗內(nèi)容更少,根本無法滿足當(dāng)前的教學(xué)需要。2)綜合實驗室硬件條件與當(dāng)前電力系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其對人才的培養(yǎng)要求相比存在較大差距。以繼電保護(hù)實驗平臺為例,差距主要表現(xiàn)在:第一,保護(hù)種類較少,不能涵蓋整個電力系統(tǒng)。當(dāng)前只有線路保護(hù)、變壓器保護(hù),缺少發(fā)電機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)、斷路器保護(hù)及配網(wǎng)保護(hù)。第二,保護(hù)裝置落后,元器件還是以電磁型繼電器為主,微機(jī)線路保護(hù)年代久遠(yuǎn),與電力系統(tǒng)的實際情況相差甚遠(yuǎn)。第三,測試設(shè)備及測試手段落后,與工程實際差別較大。目前工程調(diào)試中,對現(xiàn)場電氣量的模擬均采用繼電保護(hù)測試儀、信號發(fā)生器等完成,而實驗教學(xué)則主要使用調(diào)壓器、行燈變、移相器、滑線電阻等,這些設(shè)備在測量量程、準(zhǔn)確度、精度方面根本達(dá)不到要求,從而導(dǎo)致很多實驗無法進(jìn)行。基于這樣的情況,為了適應(yīng)培養(yǎng)計劃的需求,必須對當(dāng)前的實驗平臺進(jìn)行全面的改造,建立與當(dāng)前電力系統(tǒng)的實際發(fā)展水平相適應(yīng)的實驗平臺。(2)實驗平臺建設(shè)。以繼電保護(hù)實驗室為例,目前已經(jīng)建成了包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、線路及供配電系統(tǒng)的微機(jī)繼電保護(hù)實驗平臺,并配置了多套先進(jìn)的繼電保護(hù)測試儀,故障采集及分析軟件。實驗裝置的種類、功能大幅度提升,實驗教學(xué)內(nèi)容可以覆蓋從基礎(chǔ)元件到整個電力系統(tǒng)的各個層次,為構(gòu)建模塊化、多階段、多層次的實驗教學(xué)體系奠定了堅實的平臺基礎(chǔ)。在實驗過程中學(xué)生不但可以根據(jù)主接線的狀態(tài)選擇相應(yīng)的保護(hù)類型,確定保護(hù)配置,而且可以依據(jù)保護(hù)原理自行設(shè)計保護(hù)類型,計算保護(hù)定值,確定參數(shù),并通過實驗平臺檢驗動作邏輯及保護(hù)動作情況。圖1為微機(jī)繼電保護(hù)實驗平臺。
教學(xué)內(nèi)容改革
在新建實驗平臺的基礎(chǔ)上,從以下幾個方面來合理的安排教學(xué)內(nèi)容。(1)從課程出發(fā)安排教學(xué)內(nèi)容。電氣工程的理論課程包括:“繼電保護(hù)”、“自動裝置”、“高電壓技術(shù)”、“電力系統(tǒng)分析”等,與此相關(guān)的課程實驗一般以元件實驗為主,同樣包括繼電保護(hù)元件實驗、自動裝置課程實驗、高電壓技術(shù)實驗。在現(xiàn)有的實驗平臺上,元件和裝置已合為一體,可取消繼電保護(hù)元件實驗室,課程試驗可在綜合實驗室內(nèi)完成。而經(jīng)過改造后實驗室功能更加完善,實驗內(nèi)容可以涉及到實驗原理的各個環(huán)節(jié),包括:硬件電路、保護(hù)定值修改和固化、元件定值校驗、動作特性實驗及動作報告故障分析等。這樣既可以節(jié)省場地和資源,同時又可以制定更加豐富的實驗內(nèi)容,從而改變了以往課程實驗內(nèi)容少、手段單一的缺點。(2)從實際工程出發(fā)安排教學(xué)內(nèi)容。技術(shù)應(yīng)用型電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)方向根據(jù)工程實際和社會需求,全面強(qiáng)化實驗教學(xué)環(huán)節(jié),對實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全面整合和優(yōu)化。三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院緊密結(jié)合工程實際和電力行業(yè)需求,設(shè)置了以下專業(yè)綜合實驗:微機(jī)繼電保護(hù)綜合實驗、綜合自動化實驗、水電仿真實驗以及電氣設(shè)備檢測實驗。下面以微機(jī)繼電保護(hù)綜合實驗為例介紹實驗內(nèi)容的安排。微機(jī)繼電保護(hù)綜合實驗分為微機(jī)保護(hù)軟件設(shè)計實驗和微機(jī)保護(hù)屏體實驗。在軟件設(shè)計實驗中,學(xué)生可以完成以下實驗內(nèi)容:一是編制保護(hù)軟件主程序。一般包含三個基本模塊:初始化和自檢循環(huán)模塊、保護(hù)邏輯判斷模塊和跳閘處理模塊。二是設(shè)計數(shù)字濾波器。三是微機(jī)保護(hù)算法實驗。完成軟件設(shè)計并在微機(jī)實驗平臺上運(yùn)行,可以作為課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容。微機(jī)保護(hù)屏體實驗以發(fā)電機(jī)微機(jī)保護(hù)為平臺,學(xué)生可以完成以下實驗內(nèi)容:一是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實驗。包括零點漂移檢查,電流、電壓精度檢查,電流、電壓變換器線性范圍檢查。二是保護(hù)定值校驗及動作特性實驗。三是開關(guān)量輸入軟件及硬件回路定義設(shè)計。四是開出量輸出、跳閘回路及軟/硬壓板的投/退檢查。五是模擬各種保護(hù)動作,形象直觀的觀察保護(hù)動作情況,打印并分析故障報告。[3,4](3)從學(xué)生出發(fā)安排教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)以學(xué)生為主體,實驗教學(xué)的內(nèi)容設(shè)置及教學(xué)方法要適應(yīng)“自主學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念。[5]這就要求教師因材施教,認(rèn)真組織教案,實驗教學(xué)的內(nèi)容公布在學(xué)校求索學(xué)堂網(wǎng)站上,不同專業(yè)、不同層次的學(xué)生可以根據(jù)自身特點選擇實驗項目與內(nèi)容,教學(xué)過程中教師以問題式和引導(dǎo)式實驗教學(xué)為主,注重啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生,整個實驗只提要求和目標(biāo),具體實驗的設(shè)計、實驗前的分析及實驗后數(shù)據(jù)的處理都應(yīng)該由學(xué)生獨立完成。例如:在微機(jī)變壓器保護(hù)實驗教學(xué)中,首先可以提出需要進(jìn)行的實驗項目:一是變壓器主保護(hù)(變壓器差動或零序差動);二是變壓器后備保護(hù)(復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)或零序方向過流)。然后,根據(jù)所選的試驗項目確定實驗內(nèi)容,其中包括:回顧和復(fù)習(xí)變壓器保護(hù)的基本原理;熟悉保護(hù)回路(交流電流電壓回路、輸入輸出回路);熟練使用繼電保護(hù)測試儀;在實驗平臺上實現(xiàn)保護(hù)功能;觀測動作結(jié)果,記錄實驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。實踐表明,以學(xué)生為主體,推出“自主學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念,將會使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性大大加強(qiáng),很好地激發(fā)了學(xué)生對理論課程所介紹的專業(yè)知識的濃厚興趣,具有很好的教學(xué)效果,也能很好地滿足技術(shù)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求。[1](4)探索實驗室開放管理,通過產(chǎn)學(xué)研合作的形式,建立穩(wěn)固的校外實習(xí)基地,為在校學(xué)生提供進(jìn)入企業(yè)見習(xí)、實習(xí)的機(jī)會。目前已與湖北超高壓輸變電公司宜昌輸電公司、宜昌電力勘測設(shè)計院有限公司簽訂產(chǎn)學(xué)研基地合作協(xié)議。積極鼓勵學(xué)院教師與電力企業(yè)加強(qiáng)合作交流,及時了解先進(jìn)的電力技術(shù),依靠行業(yè)和企業(yè)辦學(xué),形成相互支持、相互依托的互動式產(chǎn)學(xué)研結(jié)合基地,有力地保證了學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。