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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）.
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-03-000-02
一、引言
“电力系统分析”是电气工程学科一门重要的专业必修课，在整个电气工程专业课程体系中起着承上启下的作用，一方面它将先修的课程，如“电路”、“电机学”、“电磁场”、“自动控制原理”、“计算机编程”、“高等数学”、“线性代数”等知识综合运用于电力系统运行分析与计算，对培养学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力有着重要的案例教育作用；另一方面，课程涉及电力系统分析中最基本的知识和分析方法，可为学生学习后续电力系统相关专业知识以及将来从事电力系统相关研究或工作打下重要的基础。“电力系统分析”课程的特点是，涉及面广、理论计算多、工程性强、内容抽象难懂，电力系统背景强的院校一般分为两个学期来讲授，时间一般在80个学时以上，并同步开设实验环节和工程实践环节。
结合前人的经验及笔者自身用心的摸索，笔者提出“一明确，二联系，三重视”的课程教学方法，经实践证明，该教学方法受到学生和学校督导组的肯定，学生表现出较强的学习兴趣，学校效果也良好。现总结出来，希望能给其他开设有少课时“电力系统分析”课程的兄弟院校提供有益的参考。
二、所提出的教学方法
“电力系统分析”课程的特点是，涉及面广、理论计算多、工程性强、内容抽象难懂，教学过程中，学生容易思路涣散，抓不住重点，听不懂，最终失去学习兴趣等。针对少课时“电力系统分析”课程特点，笔者探索出了一种有效的教学方法，即“一明确，二联系，三重视”教学法。
（一）一明确
“一明确”是指在教学内容上，既要明确课程总的教学目标，又要明确每一部分的教学目标，以及每一节课的教学目标，即，采用“总分总”的授课思路，让学生清楚课堂每一时段教师所讲的内容是什么，讲这些内容的目的是什么，以及这些内容在整个课程中处于什么样的位置，在电力工程实际中有什么用途等，从而让学生对授课内容有清楚的把握，置身其中，融入其中，从宏观和微观上掌握全部课程内容。例如，“电力系统分析”包括电力系统稳态分析和电力系统暂态分析两大部分，主要讲述了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，而课程中诸如电力系统的基本概念、基本理论、数学建模和计算方法等都是为这三大计算做的铺垫，这些计算的结果又是为电力系统的各项工作。对教师而言，把握了这个教学目标，也就掌握了教学方向，对教材内容的重点和难点能做到心中有数，传授知识时效率更高。对学生而言，有明确的目标来指引课程学习，学生也就清楚了自己所学的知识点及其用途，同时也容易对这门课产生兴趣。
笔者认为，在讲授“电力系统分析”课程的第一堂课时，应该首先明确本课程的教学内容和目标是什么，本课程在电气工程专业中处于什么样的位置，有什么样的用途，应该重点掌握哪些知识，从而让学生对本门课程有个大致了解，对重点、难点知识在哪里，有较为清晰的知识的方向感。在讲每一常规计算时，也要首先明确每一子主线，如在讲潮流计算时，这一子主线是：各电力系统元件的参数计算和等值电路电力系统的等值电路节点间的电压降落和串并联支路的功率损耗电压和功率分布计算潮流计算（采用直角坐标或极坐标；迭代求解：牛顿拉佛逊法和PQ分解法）电压调整频率调整经济运行。潮流计算是主线，潮流计算前面的内容是基础知识，潮流计算后面的内容是进行潮流计算的目的。明白了它们之间的联系、关系，整个章节内容就能连成一条线进行理解和分析，潮流计算贯穿于整个内容，学起来也就相对容易些。其它两个常规计算（分支线）也可按如此方法讲解。
（二）二联系
“二联系”是指在授课方法上，一是要理论联系实际；二是要前后知识联系。
“电力系统分析”课程的主干内容是三大常规计算，多数教材的主干内容围绕着此三大计算进行了详细的数学推导和分析，理论性较强，很少联系实际应用。对于少课时的”电力系统分析”课程来说，第一，绝对不能按照传统“电力系统分析”教材照本宣科，应着重推导思路的讲解，揭示其中的难点、重点和注意点，应更加格外的着重联系实际应用，向学生讲解清楚，所讲理论计算在实践中有什么用途，什么场合会用到，如何运用。第二，可结合实际电力系统，进行实例教育，而不是仅仅浮于书本上文字。比如，可以以某个地区的电网为例进行讲解，如何建立该实际电网的等值电路和数学模型，如何进行潮流计算和分析，如何将计算结果运用于电网的规划、设计和运行控制中去，并且给学生提供计算机例程，让学生了解如何运用计算机手段进行电力系统的计算和分析。这样，将一个实际的地区电网作为教学例子，始终贯穿于教学中去，从稳态分析到暂态分析，再到稳定性分析，从而给学生提供一个实际应用的例子，让学生加深理解课本内容，真正掌握电力系统的计算分析方法，提高活学活用的能力，避免出现课堂所学知识与生产实际相脱节的常见弊病。
二是要前后知识联系，包括本课程内容前后知识的联系，以及本课程知识与先修课程“电路”、“电机学”、“电磁场”等知识的联系。例如，“电路”中，学生熟悉的是直流电路和简单的单相、三相交流电路的计算，已知量和待求量是电压、电流，多采用解析法进行精确求解。在“电力系统分析”中，涉及的是复杂电力系统三相交流电路，属于工程计算，工程计算的一个特点是近似计算，应向学生阐明这一点，避免有的学生钻入牛角尖。在“电力系统分析”中，已知量和待求量不再是电压和电流，而是功率和电压矢量，方程的物理本质也发生了变化，不再是节点电流守恒，而是节点功率守恒。所以，在学习“电力系统分析”时，应引导学生注意转换思维，从所熟悉的“电路原理”的思维，转换到系统的、高压的、三相的、具有工程特点的“电力系统分析”的思维，避免理解错误和错误理解，这是在“电力系统分析”课程教学实践非常常见的问题。再例如，在电力系统稳态分析中和电力系统暂态分析中，所用的分析方法是不一样的，在稳态分析中用的是相量分析法，而分析电力系统暂态过程不能直接使用相量分析法。“为什么呢？”通过问题提问，引导学生去主动思考。接着，可简单回顾“电路”中讲授的相量分析法的基础，以及电力系统稳态和暂态有什么特点，为什么电力系统稳态可以运用相量分析法，而电力系统暂态过程不能直接运用相量分析法，而相量分析法又是三相交流电路分析计算的基础，那么如何才能使用相量分析法呢？这样一步一步地让学生能够理解到事物的本质，既知道其然，也知道其所以然，从而让学生知道如何运用所学知识去解决工程实际问题。在讲这一节时，还应补充讲解相量和向量、矢量的区别，避免出现混淆和用错。通过这种教学方法，既能巩固先修课程所学的知识，加深对先修知识的理解，又能加强对现学知识的理解。再例如，电力系统稳态分析、暂态分析和稳定性分析中，所使用的发电机模型是不一样的，在讲后面章节内容时，应解释清楚本章节所涉及的电力系统运行状态的特点，为何在本章节使用了与前面章节不同的发电机模型，或为何前面章节的发电机模型不适于本章节所述的电力系统运行状态等。从而，通过联系、对比前后知识，让学生能对所学知识融会贯通，概念清楚，避免出现用错和错用的情况。
（三）三重视
“三重视”是指在教学要素上。教学是以教案内容（知识）为载体，教师将教案内容传授给学生，帮助学生学习并掌握教案内容的活动。以“教”而言，教师为主体，不仅传授知识，而且展开其内涵；以“学”而言，学生为主体，不仅承继知识，而且深入其内涵。而学生的学是教学的最终目标。因此，教案、教师和学生组成了教学的三大要素。为了达到理想的教学效果，既要重视教案的质量和水平，又要重视教师的自身水平和讲授水平，更要重视学生的学习效果，即，要同时重视课堂教学的三大要素，任一要素不理想，都会影响最终的教学效果。
教案内容是教师的教和学生的学的对象，为了达到理想的教学效果，首先，教案内容应该是学生感兴趣的东西，在主观上愿意并乐意持续去学习并掌握的东西。因此，应清晰掌握学生的学习心理，并在教学内容上，尽最大可能的满足学生的学习预期。经调查，大学生在学习知识时往往注重实用、能学到东西、有助于未来职业发展，如果简单易懂、充满趣味，那么更好。而“电力系统分析”的主干内容是三大常规计算，理论抽象，枯燥难懂，那么，如何将课程内容往学生感兴趣的方向去靠，是值得研究的问题。笔者经过几年来的用心探索，总结出来以下几点：1、教案内容不应是课本内容的简单重述和再现，应是补充了当今生产实践中活的实际内容，应与生产实际相同步，让学生能了解到校门外、课本外、学术外的生产实际，而不仅仅是课本上死的文字和虚而不实的理论知识；2、教案内容应充满知识性，应向学生适量提供一些与本课程或本专业相关的科学与技术，以提高学生的专业能力，扩大知识面和信息量，让学生切实感受到学有所获，而不是感到虚度光阴；3、由于本课程大量运用了先修的课程内容，如“电路”、“电机学”、“电磁场”、“数值分析”等，在准备教案时，应将先学的课程知识巧妙的融会贯通于本课程内容中，一来加深对先学知识的理解，二来给学生提供一个活学活用的实例，让学生可以以此为例，在以后的工作中举一反三，提高知识应用能力；4、应补充本课程领域国内外同行当前的技术状况和发展动态，从而让学生了解就职于工作岗位上的前辈们正在从事的事情，从而对自己的未来职业有个初步的了解，意识到在学校里、课堂上还应补充的知识；以上四点是在准备教案时应注意的地方，高水平的教案是教师的水平和责任心的体现，需要多年用心的摸索、推敲和积累。
在教学中，教师的作用是编写教案、课堂教学以及解答疑惑。除了按上文提出的原则准备教案内容和进行课堂教学外，教师还应注重自身水平的不断提高与进步，包括自身知识水平的提高和讲授水平的提高。高水平的教案内容和讲课水平需要教师日复一日、年复一年的用心积累和不断摸索，平日里应心系学生，认真推敲，站在学生的角度去思考问题，准备教案。课堂师生互动环节，首先，可以引导学生去主动的思考，而不是被动的接受；二是可以让学生参与到教学中来，而不是死板地坐在下面，麻木的机械式的收听教师的讲演；三是，可以对课堂节奏，稍事停顿和修整，让学生紧绷的脑神经也得以休整。当发现学生的学习效果与预期出现偏差时，应及时调整课程进度和节奏、教学方式和方法。
三、结论
根据“电力系统分析”课程内容的特点，笔者结合前人的经验与笔者自己多年的摸索，针对缺乏实验和实践环节支持的少课时“电力系统分析”课程，探索出了“一明确，二联系，三重视”的教学方法，其涵义是：“一明确”是指在教学内容上，要明确教学目标；“二联系”是指在授课方法上，要理论联系实际，后面知识联系前面知识；“三重视”是指在教学要素上，要同时重视教师、学生和教学内容三要素的影响，在教学过程中形成以学生掌握知识为中心，以培养能力为重点，以提高专业素质为目标的教学方法。该教学方法在实践教学中取得了良好的教学效果，学生对知识的理解更透彻，对知识的掌握更扎实，同时也促进了学生知识应用能力的提高。
参考文献：
摘 要：MATLAB 是一种用于对动态系统进行仿真、分析以及建模的软件包，目前，其在我国的电力系统中已经得到了较为广泛的应用。本文就MATLAB 在电力系统的应用进行分析与探讨。
关键词 ：MATLAB；电力系统
中图分类号：
文献标志码：A
文章编号：1000-8772（2015）08-0170-01
收稿日期：2015-02-10
作者简介：高品（1987-），女，陕西富平人，助理工程师。研究方向：电力系统。
一、引言
MATLAB 自问世以来，就以应用的便捷性以及良好的矩阵处理功能受到了人们的广泛关注，并在世界控制范围内得到了广泛的应用。如何能够将MATLAB 充分地应用到电力系统分析工作中，成为我们目前最为关注的一类问题。
二、潮流计算的MATLAB 实现
无论我们使用何种算法，潮流计算都是以基于矩阵的方式进行迭代计算。在此基础上，我们以MATLAB 为基础编写了一个能够实现快速分解的潮流计算程序。
（一）DAPA 程序结构
该仿真软件为一个具有较强通用性的算法仿真程序，且适合应用在规模较大的电网之中。在该软件的节点注入功率扰动模块，其对系统所具有的动态特性进行了模拟，并提供了较多类型的扰动形式，如正弦、二次、随机以及线性等，且能够在不同节点中同时对其进行施加；扰动潮流精确解模块中，则使用了快速分解BX 型算法对其进行求解，具有精度高、速度快的特点，能够对DAPA 解的误差分析提供基准；而在扰动潮流解模块中，则可以将其视作算法初次计算的迭代结果，能够在进行循环计算时将其作为新一轮计算初值。
（二）DAPA 程序运行
该软件的执行步骤如下：
1. 在给定网络参数文件的基础上，获得支路的相关参数数据，并以此形成节点关联矩阵以及原始阻抗矩阵，且以此对该网络的节点定导纳矩阵进行计算。
2. 在节点注入功率文件的基础上，我们可以获得系统节点所具有的类型以及功率数据，并能够在相关规定的基础上将所有节点都根据PV 节点、平衡节点以及PQ 节点的次序进行排序。之后，则能够在排序完成的基础上将不同节点的网络位置以及注入功率根据定导纳矩阵以重新的方式进行排列。
3. 能够根据参数选择部分所制定不同节点具有的扰动功率变化周期，以及不同周期采样数，对其所需要进行循环的次数进行确定。
4. 在不同参数节点扰动功率的扰动规律、扰动周期以及幅值的基础上，将对不同节点的扰动功率大小进行计算，并在此扰动值的基础上对系统原有节点所具有的功率进行修正。
5. 当系统获得网络节点注入功率以及导纳矩阵之后，则能够以快速分解的方式对网络中不同节点所具有相角、幅值的精确值进行计算，并在计算的同时做好计算时间的记录工作。
6.也可以通过DAPA算法的应用对网络中不同节点相角、幅值的近似值进行计算，并在计算的过程中对不同算法所需要消耗的时间、两种算法所存在的时间比值进行记录。
7. 在计算的过程中，可以对循环次数进行判断，看其是否为0。如果其值为0，则可以结束本次计算。而如果循环次数非0，则需要在此对其进行计算直至为0。
在以DAPA 程序进行计算后，其计算结果可以通过曲线的方式进行体现，如节点电压相角变化曲线以及节点电压幅值变化曲线等，同时我们也可以分别将其同精确值进行比较。
（三）程序性能
1. 程序代码少
在MATLAB 中，其会以直接的方式对矩阵进行处理与操作，可以避免如C 语言类型等在对矩阵进行处理时存在数量较多的循环操作的情况。除此之外，其还能够将矩阵运算中的部分算法以内部函数的方式进行调用，并以此在大大减少编程工作量的基础上，使程序所具有的可靠性得到了增强。
在图形界面方面，MATLAB 也支持面向对象技术，并根据此特点为我们提供数量较多的标准对象，如菜单、窗口以及按钮等等。而在实际应用过程中，用户则能够在面对这部分对象时以直接的方式对其进行调用，且在调用后能够根据自身的需求对其进行修改。
2. 程序调试方便
由于本程序以直接的方式对矩阵进行操作，且其中具有数量较多的我们较为熟悉的表达式与公式，这就使我们在编程完毕对程序进行检查时，具有更好的简便性以及调试效率。同时，本程序也为我们提供了类型较为丰富的错误信息提示，除了能够对出错语句进行指明之外，还为我们提供了数量较多的参考信息，如变量名大小写不一致、矩阵超维、运算符缺失等等，以此更好地便于我们发现并修改程序错误。我们则可以通过对不同变量的取值以及数量情况对程序的整个执行过程进行分析与判断，并最终找到问题、解决问题。
3. 计算精度高
在MATLAB 中，其在矩阵操作中所使用的内部函数都以精度高、可靠性好的方式进行编制，对此，当我们通过这部分函数进行操作后，所得到的结果往往比普通算法具有更高的计算精度。
三、结束语
MATLAB 在我国现今的电力系统中是一种应用较为广泛的一门语言，以其所具有的矩阵处理功能非常适合应用于电力系统的分析工作中。在上文中，我们对MATLAB 在电力系统分析中的应用进行了一定的研究，希望在今后的电力系统研究中具有借鉴意义。
参考文献：
一、调整理论教学内容以适应新形势下对高职学生的培养要求
《电力系统分析》在整个教学计划和学生培养中起着十分重要的作用,一方面承接着从技术基础课向专业课的过渡,另一方面又承接着从理论学习向工程实际问题的过渡。它研究的对象是实际的电力系统,因此具有明显的工程特点。这就要求从工程实际出发,对所研究的问题进行适当的简化处理。调整优化《电力系统分析》课程教学内容的目标是：要求学生掌握和理解基本概念和基本理论,培养学生分析和解决电力工程问题的能力,以及掌握运用电子计算机解决电力系统工程问题的理论和方法。因此在大量调研和多年教学实践的基础上,对《电力系统分析》课程提出如下改革:
1.简化电力系统各元件特性和数学模型的教学。在教学实践中发现,这一章的公式推导较多,学生难于理解,经过分析,理出一条思路，注重基本物理概念的掌握和理解,以及对公式的应用，而对公式的推导则尽量简化省略。例如,在讲解线路参数计算的时候，只给出各参数的公式而不去花时间推导，学生能够理解各参数的意义和正确应用公式即可。
2.根据培养目标和学生的学习特点适当增减相关学习内容。《电力系统分析》课程的教学内容比较多，如果在实际教学中都涉及到会需要大量的理论课时，这与目前高职教育改革是相悖的，因此必须适当减少理论课时数，这就需要删减一些教学内容，比如，电力系统的潮流的计算机算法这一章对高职学生而言比较难理解，可以删减。同时，还可以适当增加一些与实际工程结合紧密的内容，这可以根据每个学校学生的就业特点而定。
二、改进教学方法和教学手段,提高学生学习的兴趣
教学质量的提高，重要的是教学方法和教学手段的提高。理论教学是目前课程教学体系中的重要环节，它直接影响教学质量。
1.课堂教学采用多媒体课件配合板书教学。“电力系统分析”课程与实际电力系统联系非常紧密，很多实际设备用语言和黑板讲授根本没办法描述清楚，学生对系统的整体认识很难。为了提高理论教学效果，课堂教学采用多媒体课件配合板书教学。一方面沿用了板书教学的优点，同时对语言讲解比较抽象的内容用多媒体形象演示，使得教学更加具体化、形象化，使学生更加容易理解，起到事半功倍的效果。
比如，讲解电力系统结构时，先将具体的电气设备用图片演示给学生，使学生对电力系统中的各电气元件有一个直观的了解，在给出系统的地理接线图和电气接线图时，学生就能够将接线图中的各电气元件的符号与实际的设备对应上，从而将抽象的系统接线图与实际的系统结构联系起来。
2.增加网络辅助教学环节。为了方便学生对“电力系统分析”课程的自学、预习与复习，将课程的大纲、电子教案、多媒体课件和习题等都挂到了校园网上，这样学生在课余时间可以随时上网查阅相关资料。在每章内容讲解之前，教师都会提出相关问题放到网上以使学生提前预习，提高了课堂教学的效果。学生在“电力系统分析”课程的学习有任何疑问，也可以在网上给教师留言询问，教师会及时给学生解答。网络教学创造了教师与学生、学生与学生之间相互交流的环境，便于学生吸收更多信息，培养自主学习能力，有利于提高教学效果，对教学方法和教学手段的改革将起到极大的推动作用。
作者简介：倪晶（1975-），女，黑龙江哈尔滨人，东北农业大学电气与信息学院，讲师；房俊龙（1971-），男，黑龙江哈尔滨人，东北农业大学电气与信息学院副院长，教授。（黑龙江 哈尔滨 150030）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）15-0063-02
“电力系统分析”课程是东北农业大学（以下简称“我校”）农业电气化与自动化专业和电气工程专业必修的专业基础课，是两个专业的核心课程。它连接了之前学习的电工、电子、电机、自动化、计算机、高等数学等理论基础课程，又对后续的主要专业课程（如继电保护、架空线路、发电厂、变电站电气设备等）做了理论的基础准备，因此该课程是理论课、基础理论课向专业课和工程应用研究的过渡纽带，具有承上启下的作用。同时学生的课程设计、毕业设计和专业综合实验、生产实习等实验和实践环节也要大量应用电力系统分析的课程内容，因此，学好这门课程对电气化及电气工程专业的学生具有极其重要的作用，可以说电力系统分析课程是开启电力系统学科大门的一把珍贵钥匙。
一、教学中出现的问题
一直以来，学生普遍反映“电力系统分析”课程难学、难懂、难算，教师也感到难教。这门课程之所以会存在这样的问题，原因是多方面的。教师方面，由于近年来高校对教学体系的多次改革，授课学时数大大减少，但教学内容并没有削减，使得课堂教学中课程进度较快，习题做的较少；学生方面，由于课程中概念多、计算多、公式多、数学推导多，且理论性和工程性较强，因此学生感到课程难度很大；课程方面，本课程涉及相关学科和专业的知识太多，例如电路、电机、电子、电磁场等。这些因素都直接影响了课程教学的顺利进行并增加了学生学习的难度，使学生产生了畏难的情绪，进而影响了学习的热情和学习效果。
二、教学内容优化，适应农电人才培养
电力系统分析由电力系统稳态分析和暂态分析构成。稳态分析主要针对系统在对称稳态运行下参数的分析和计算及有功、无功功率对系统运行的影响，主要内容有线路变压器的参数和模型、网络潮流计算的手算和计算机计算以及有功、无功对电压和频率的影响。电力系统暂态分析是对系统发生故障时，系统中主要参数的分析和计算以及系统稳定性的分析，内容包括对称和不对称短路时参数的计算以及系统的静态和暂态稳定性。稳态分析和暂态分析这两大体系构成了电力系统分析的全部内容，把握了这样一条主线，对学习课程可以起到事半功倍的效果。
教学中注重电力系统基本概念、基本原理及基本计算方法的讲解，而对于较繁琐的理论推导或者实际应用性不多的内容可以适当精简。如在推导长输电线路的等值电路时，用到了许多电磁场和高等数学的知识，内容复杂抽象，学生学习、理解非常困难，学习上出现畏难情绪，在授课中可将公式推导适当简化，主要掌握结论和方法，增强学生学习的信心。再如电力系统的潮流计算中，随着计算机的发展和网络系统规模的增大，手算潮流已经不能适应对现有网络进行计算，因此教学中对应用性不多的手算潮流部分做了精简，保留原理公式的推导，而把计算的重点主要放在用计算机来求潮流，既能突出教学的重点又减少了学生的负担，起到良好的效果。
三、多种教学方法的应用，提高学习兴趣和效果
1.情感交流法，营造良好的课堂气氛
“亲其师，信其道”是说当学生对老师感兴趣时也会对他讲授的内容感兴趣。因此，作为教师要注意与学生之间的情感交流，多与学生沟通，多关心学生，成为学生的良师益友。此外，加强自身能力和素质的提高，使学生能信服、甚至崇拜老师，进而喜欢上这门课程，可以激发学生学习的兴趣。
2.学习讨论法，激发学习的主动性
在每节课的最后，给学生提出下次课程的一个重点问题，作为讨论的题目，让学生独立地查阅教材、收集资料，并进行小组讨论，课堂上老师和学生共同针对题目和查阅的资料进行讨论和分析。这种学习方法能使学生成为学习的主体，充分发挥学生学习的积极性和主动性，每个学生都可以发表自己的见解，集思广益、互相启发，使教与学的过程都得到了提高。
3.多媒体教学与传统黑板教学模式的优势互补
“电力系统分析”课程是专业基础课，在课程体系中起到承上启下的作用，该课程的特点是理论性、系统性较强。在传统的黑板教学中，教师在课堂上用大量的时间进行数学公式的推导和画图，教学效率较低，且教学效果不理想。随着多媒体技术的不断推广，这种集文字、图形、声音、图片、影像于一体的教学模式被广泛应用。采用多媒体教学可以省去大量的黑板画图和公式的书写时间，节省的时间可以用于重点和难点知识的讲解，既提高了学生学习的效率又增大了课堂的信息量，激发了学生学习的兴趣。
但是多媒体教学也存在着自身的弊端：信息量大，课堂进度较快，学生的注意力不能长时间集中，造成学生跟不上教师的讲课进度，进而影响了授课的效果。因此合理地选择和使用多媒体教学的同时，还要发挥传统黑板教学的优势，使二者共同参与到“电力系统分析”课程的教学过程中，达到教学效果的最优化。例如：在讲授同步发电机的原始方程时，运用多媒体教学的图像和动画的效果，通过对发电机模型和实物的展示，使学生对同步发电机内部的结构及各绕组间的位置关系有了直观而清晰的了解和认识，对学习同步机的方程奠定了良好的基础。
4.加强实践教学，提高理论认识
“实践是检验真理的唯一标准”，可见理论与实践的结合是学好知识的关键点，而良好的实践是对理论的升华。因此在课堂授课的同时，还应注重培养学生的动手实践能力。设有专业的“电力系统分析”实验室，对电力系统稳态和暂态分析中各种主要的运行特性和状态进行了模拟实验，促进了学生对课堂知识的吸收和理解。如单机—无穷大系统稳态运行方式的实验、电力系统功率特性和功率极限的实验、电力系统不对称短路及短路波形的测试实验等。
加强实践教学的另一个做法就是使学生深入到生产工作的现场，为此专业建立了多个校外实习基地，并与省内多家电业局结成友好合作单位，通过在实习基地的学习加深了学生对理论知识的理解，也使学生了解并熟悉了专业工作特点及要求，对今后的学习有一定的促进作用。
5.考核方式的多样化
教学的目的是为了使学生掌握所学的专业知识及技能水平，而单一的考试方式已经不能全面地反映学生学习的状况，因此我们采用了闭卷+开卷+实验+实习等多种手段的考核方法，培养学生从死记书本知识向主动探索知识、提高能力、提高综合素质水平的方向发展，加大动手和实践能力在课程考核总成绩中的比重，降低笔试成绩所占比重，为培养高素质的电力人才进行探索工作。
四、探索初步成效
“电力系统分析”课程是一门理论性和实用性都较强的专业基础课程。为满足农业电气化与自动化专业人才的培养目标，在教学中注重教学内容的优化，实行教学方法和教学手段的多样化，注重教学理论和实践的结合。通过多年的教学实践和探索，有效地激发了学生的学习兴趣，使学生能系统掌握课程内容，理论分析能力和解决实际问题的能力也得到了提高，达到了良好的教学效果。
参考文献：
[1]李光琦.电力系统暂态分析[M].北京:中国电力出版社,2007.
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）10-0048-02
引言
电力系统分析是电气工程专业的重要基础课。近年来，按照传统教学方法及教学设备已经越来越难以满足电力系统分析课程庞大的知识库。我们利用计算机的普及以及软件功能的日益强大，寻求一条快捷而方便的教学路径。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器平台）是美国NI（National Instrument，国家仪器）公司出品的一款功能强大的图形化编程处理软件，是一种基于G语言（Graphics Language，图形化编程语言）的虚拟仪器软件开发工具。LabVIEW作为一个具有良好开放性的虚拟仪器开发平台，为虚拟仪器的开发和设计提供了强有力的支持[1]。本文正是基于LabVIEW编写而成。
1.简单电力网络潮流分析仿真
图1 简单电力网络接线图
简单电力网络接线图如图1所示，为一条110kV射线型网络。为简化计算及编程，忽略对计算结果影响较小的线路及变压器导纳。其中节点为发电厂母线节点，1=121+j0kV，1=P1+jQ1=16+j12MVA；l为线路，Zi=R+jX=20+j30Ω，节点2为线路末端节点；T为变压器，归算至高压侧阻抗ZT=5+j63Ω，变比i=110/38.5；3为变压器末端节点。根据接线图中给出的已知条件，仿真结果要显示节点1中通过的电流1，节点2的电压2，电流2，功率2，节点3的电压3，电流3，功率3。
1.1 潮流分析程序框图的设计
根据仿真要求，需要在程序中已知节点功率与电压求出节点电流，已知线路与变压器阻抗以及电压、电流、功率求出在线路以及变压器中的功率损耗、电压降落，最终完成整条线路的仿真计算。根据文献[2]，在各个步骤中所需要的计算公式汇总如下：
1）节点1的电流
=/（1）
2）线路l中，电压降落
1=1Zi （2）
功率损耗
=Zi （3）
3）节点2电压
2=1-i （4）
节点2电流
2=1 （5）
节点2功率
2=2-i （6）
4）变压器T中，高压侧电压降落
T=2ZT （7）
功率损耗
T=ZT （8）
5）节点3电压
3=（2-T）/i （9）
节点3功率
3=2-T （10）
节点3电流
3=3/3 （11）
根据以上求解过程，利用LabVIEW的元件库进行编程处理[3]，程序框图如图2所示：
图2 潮流分析程序框图
1.2潮流分析程序前面板的设计
程序前面板是程序的输入与操作窗口，其设计务必简洁明了。因此，将输入与显示的十三个量按照接线图中的先后顺序分为五列，分别为初始值、线路设定、线路末端、变压器设定、变压器末端，这样既便于查找同时便于观察。各个节点的三个量按照电压、电流、功率的顺序纵列。由于在程序框图中，为了便于观察程序执行过程而设置了while循环（见图2），在前面板最下方设置停止按钮，方便程序操作。将各个条件量值输入后，结果如图3所示。需要强调的是，各个条件量值并未按照常量去设置，而是可以更改的变量，这样，当任意一个条件量值改变时，计算出的数值结果都会有所不同。在这个变化中，让同学们去思考与学习整个潮流的计算过程。
图3 潮流分析程序前面板
3.结语
近年来，由于我校领导的重视，学生专业课程的学习效果以及创新能力都有了明显的提高，学校正在倡导人才培养、科学研究、社会服务融为一体的产学研相结合的教育理念，将新的科研成果以及科学技术、科学方法不断引入课程教学中，保持内容不断更新的同时，也使学生的创新与研究能力逐年得到提高。本文正是基于此目的，采用LabVIEW做为开发工具，针对电力系统分析课程中的潮流计算以及频率调整做出模拟仿真程序，使学生在直观中看到现象，在现象中思考问题，在问题中学到知识。
参考文献：
[1]J. Travis， J. Kring. LabVIEW for Everyone[M]. 3rd Edition， Prentice Hall， 2007.
[2]陈珩. 电力系统稳态分析（第三版）[M]. 北京：中国电力出版社，2007.
[3]陈树学， 刘萱. LabVIEW宝典[M]. 北京：电子工业出版社，2011.
[4]彭勇，潘晓烨，谢龙汉. LabVIEW 虚拟仪器设计及分析[M]. 北京：清华大学出版社，2011.
作者简介：
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0045-03
《电力系统分析》是电气工程及其自动化本科类教学的核心课程，做好电力系统分析实习对学生来说至关重要。电力系统分析课程涉及的知识点较多，理解起来有难度，另外由于该课程为专业限选课，在大三下学期才开课，学生对此学习积极性不高。由于该校实验室条件的限制，目前仅有1个场地和硬件资源有限的专业实验室，要开展一些涉及高压部分的实验，需要更多的资金和实验室老师去支持，但这些在短期内暂时无法解决。基于目前的现状，综合了目前常用的PSCAD/EMTDC、BPA、PSASP和Matlab/simulink等常见的电力系统仿真软件的功能和结构特点，将PSCAD仿真软件用于电力系统实习中。PSCAD仿真软件具有完整的元件库，可针对不同的大小交直流系统建模，丰富的可视化界面，可使复杂的电力系统进行可视化[1]。PSCAD还可以通过特殊的接口访问和使用与Matlab命令和工具箱功能的能力，与学生常用的Matlab/simulink可以相互联系起来[2]。
采用PSCAD仿真软件可以解决系统规模和复杂性限制、场地条件限制、绝对安全性和接触电力系统中的前沿技术等优点[3]，保证学生实习的质量，培养学生学习该课程的积极性，为了以后的学习和工作奠定良好的基础。
1 PSCAD电力系统仿真分析软件
PSCAD的概念最初是在1988年被提出，针对Windows系统的PSCAD是在1999年才[4]。目前已成为世界上功能最强大和广泛使用的电力系统仿真软件。PSCAD包括绘图功能、仪表和控制，允许用户以图形化的方式建立电力系统电路，进行仿真后对结果进行分析，还可以使用户在仿真运行中改变参数，对仿真过程进行观测等。PSCAD具备电力系统中从简单无源元件和控制功能到更加复杂的电动机、柔流输电设备和输电线路等设备的模型，这些模型都是经过已经编程和测试的仿真模型。如果搭建的电力系统仿真模型中，没有所需的特殊模型，PSCAD可以提供给用户自建模型。
PSCAD设有主元件库，提供常用的模型有：（1）无源元件（Passive），包括电阻、电感、电容、固定/可变负载、电抗器和避雷器等；（2）电源（Source），包括电压源、电流源和光伏电源等；（3）仪表（Meters），包括频率/相位/有效值测量表、电压表和电流表等；（4）I/O设备（I/O_Devices），包括数据的导入和导出、其他软件接口和多重运行等；（5）变压器（Transformers），包括单相双/三绕组、三相双/三/四绕组和自耦变压器等；（6）断路器故障（Breakers_Faults），包括单/三相断路器及其定时控制逻辑、模拟单相和三相故障及其定时控制逻辑等；（7）输电线路电缆（Tlines_Cables），包括导纳/阻抗数据或导体/绝缘属性、地阻抗数据以及所有塔和导体的几何位置、电气接口元件等；（8）电动机（Machines），包括笼型感应电动机、绕线感应电动机、同步电动机以及励磁机、调速器、水轮机、汽轮机、风力机和内燃机等；（9）控制元件（Control Systems Modeling Functions），包括线性和非线性控制元件；（10）保护（Protection），包括保护信号的采集、监测和继电保护模型等；（11）其他元件（Miscellaneous），包括文件引用/读取、输入输出和节点等。
PSCAD仿真软件可以用来仿真模拟进行电力系统中元件参数及其物理含义、电力系统对称和不对称故障仿真、电力系统简单和复杂潮流计算以及有功和无功功率控制等，还可以将电力系统与电力电子结合起来，比如新能源发电技术的应用和电能质量（SVC、STATCOM）的应用等。学生通过自己搭建部分模型，可以亲自操作。
2 电力系统仿真实例
电力系统实习主要是去发电厂、变电站等，这些单位出于安全的需要，不会让学生参与实际的操作，往往是只能看。以电力系统故障为例，学生到现场不能体验到故障发生和处理过程，像电力单位的一些工作多年的专业人员，碰到事故和处理事故时，也可能会不知所措。一些高校通过购买专业的物理模拟仿真系统，但这些花费很高、场地大，对于该校现有的资源不可能满足。所以，电力系统中的故障，特别是单相接地短路、两相短路、两相短路接地和三相短路的横向故障，通过PSCAD仿真软件可以模拟故障发生和恢复后各个量的变化。因篇幅有限，这里仅对电力系统横向故障中的三相短路进行介绍。
PSCAD件电力系统仿真软件计算机需求：
（1）Microsoft Windows Vista或Windows7操作系统，32bit或64bit；
（2）附件软件Intel Fortan Composer XE 20112， Framwork 4.0 Full3， Microsoft Visual C++2010 Redistributables；
首先通过讲解PSCAD的基本知识，然后设置相关的任务要求，最后以学生为中心，自己动手搭建35 kV单侧电源输电系统，如图1所示。
其中BAK为断路器，Tline和Tline1的长度均为20 km，每公里电抗为0.4 Ω的架空线路。负载的有功功率为15 MW，无功功率为5 MVAR。升压变压器为三角型/星型接法，降压变压器为星型/三角形接法。通过FAULTS模块设置故障，Timed Fault Logic模块设置故障发生时间为0.08 s，故障持续时间为0.04 s。采用工程研究方法，通过分析数字仿真结果，找出其内在规律，然后再通过理论进行分析，对比在不同量的变化下，电力系统相关量的变化，这样可以有助于学生加深对电力系统故障知识的理解。
三相短路故障时电力系统中最严重的故障，以该故障为例对其进行仿真分析。发生三相短路故障时，电源端的三相电压电流波形和故障点的三相电压、三相电流波形如图2所示。
由图2可知，发生三相短路故障时，电源端的三相电压只有微小的波动，没有发生显著的变化；电源端的三相电流幅值增大，A相电流呈整体上升趋势，B相和C相电流呈整体下降趋势。故障点电压由于发生三相短路，电压均为0 V，当故障切除后，三相电压发生暂态波动，但很快就恢复到正弦变化；在故障发生前，由于故障发生器处于断开状态，因此故障点处的三相电流均为0 A，在发生三相短路故障后，由于闭合时有初始输入量和初始状态量，故障点三相幅值都变大，并且A相电流波形上移，C相电流波形下移，在故障排除后，三相电流迅速变为0 A。
通过电力系统仿真，可以产生如下实习效果：（1）加深了专业理论知识，理论联系实际，有助于学生提高计算机应用、查找文献、分析问题和解决问题的能力；（2）对于电力系统更为复杂的建模系统，学生可以组成团队进行建模，培养团队合作和创新精神；（3）提高了学生学习的积极性，学生根据布置的任务主动去学习，激发了学生学习的欲望，每处理完一个小问题他们感到很有成就感。以上这些都为以后的工作和研究打下坚实的基础。
3 结语
通过上述PSCAD电力系统三相短路故障仿真分析，可以看出仿真实验不受场地和实际操作的限制，建模简单，易操作，仿真波形生动、丰富和直观，不仅使学生更好地学习掌握电力系统三相短路故障的原理和现象，还可以激发学生学习的乐趣，弥补了实验室条件的限制。该软件已用于电力系统分析实习过程中，通过学生反馈的情况，采用该方法可以提高学生学习的主动积极性。由于第一次设置该仿真实习，在实习过程中，也有一些今后需要注意的问题，比如实验室电脑配置需进一步提高，教师要多建立一些复杂的系统，同时还要主动跟现场的人员多多交流，使仿真模型更贴近实际。
参考文献
[1] 李广凯，李庚银.电力系统仿真软件综述[J].电气电子教学学报，2005，27（3）：61-65.
1 主电路设备选择和分析计算
低压无功补偿装置主要用丁^10 kv线路的配电变压器低压侧，补偿公用变、专用变低压用户设备运行中需要的元功功率。这砦公用变、专用变的容量一般在500 kV-A以下，设计有30 kvar，45 kvar，60 kvar和90 kv8r等4种标准无功补偿装置。对4种标准容量的无功补偿装置，大容量的装置按4—2一1分组组合，可对无功功率实现7级阶梯式调节；小容量的装置可采川2—1分组组合和固定补偿加2—1分组组合的调节方式。斟3给出的是总容量为60 kvar无功补偿装置[2]。
2 PSB模型与算法特点
定补偿加2一1分组组合的调节方式：其中.固定补偿容量为15 kvar，采用BsMJ0.4一15—3型电容器；单元l的补偿容晕也是15 kvar，电容器型号与圊定补偿电容器牛u同；单元2的补偿容量为30 kvar，用BSMJ0.4—30一3型电容器。补偿装置分组容嚣和接线确定之后，依据各回路中的额定电流，主电路没备不难选择和确定。主电路设备、元件选择的原则是保证补偿装置能可靠工作对本例补偿装置的主开关为Dz20J一200刊125 A的空气断路器；与单元l和单元2配合的交流接触器，分别为CJ20—40和cJ20—63型接触器；装置熔断器、避雷器、导体等器件的正确选择，都是保证装置可靠]：作的前提本例机电一体开关控制单元无功补偿装置，电存器组采用A，c两相控制的二三角形接线方式，机电一体7F关单元的晶闸管元件总是在电流过零时断开，所以断开电容器上的电压常处于最大值（或正或负），由于电容器内部装设的放电电阻自放电现象，电容器上的电压会逐渐降低[3]。
3 仿真环境设置
在晶闸管重新投入时，需要考虑电容器上的剩余电压，当系统电压和电容器残压相等时，就是晶闸管开关投人的触发点。否则由丁电容器两端的电压不能突变，在系统电压和电容器残压羞值较大时触发晶闸管会产生很大的冲击。
4 开设Matlab技术课程的意义
计算机辅助设计技术，简称Matlab技术，是计算机科学技术的重要分支.它对T程设计、工业生产、机器制造和科学研究等领域产生了极其深刻的影响。进入20世纪90年代，Matlab技术呈现加速发展的态势.受到社会的普遍重视。许多高校，特别是工科院校对Matlab技术的重要性和必要性的认识不断得到提高.在T科类专业普遍开设{Matlab）课.重视和加强（Matlab}课教学，是目前高校，特别是T科院校的重要举措，也是高校培养2l世纪高素质T程技术人才的迫切要求[3][4]。下科类专业有着共同的特点。它们的培养目标都是面向工程设计、工业生产、机器制造和科学研究等领域，Matlab技术在这些领域中发挥着极其重要的作用。
5 仿真结果分析
在计算机科学技术飞速发展的今天.Matlab技术已成为工厂、企业、科研单位提高技术创新能力.加快产品开发速度。降低产品生产成本.促进科技成果转化.增强社会竞争力的一项必不可少的关键技术。目前.Matlab技术的发展突飞猛进，Matlab应用T作正在向深度和广度进军.世界发达国家已把掌握Matlab技术手段作为抢占制高点、增强竞争力、加快发展的重要条件.Matlab技术应用水平已成为体现现代化的重要标志之一[5]。面X寸CAI）技术的飞速发展和广泛应用.
6 结论
了解和掌握Matlab技术是对工科学生提出的一项最基本和最迫切的要求，也是工科学生走向社会.参与竞争.促进发展的前提和条件。系统介绍Matlab技术基本知识、基本概念和基本操作的{Matlab）课必须及时反映Matlab技术的最新成果，保持教学内容、教学方法和教学手段的先进性。承担培养人才重任的高等院校，特别是工科院校.对（Matlab）课dylw.net的教学必须给予足够重视，培养和建立一支经验丰富和相对稳定的（Matlab）课教师队伍，组织教师积极开展{Matlab）课的教学改革.I：作，从教学内容、教学方法和教学手段卜精心研究、积极探索和大胆实践.逐步提高（Matlab）课的教学质量。促进学生计算机应用能力的提高.增强学生的社会竞争力。
参考文献：
[1]陆超，唐义良，谢小荣，等.仿真软件MATLAB PSB与PSASP模型及仿真分析[J].电力系统自动化，2000，24（9）：23—27.
[2]马新华，陈国强.浅析煤矿机电管理存在的问题及改进对策[J].煤炭工业.2007（7）.
电力系统分析课程是高职高专院校电力类专业的主要课程之一，是从基础理论课、技术理论课通向专业课学习和工程应用的纽带。在内容上它有大量的基本知识、基本理论和计算，理论性较强，也有与实践相结合的部分，是应用性较强的一门学科。由于课程内容与电力系统生产运行过程密切相关，理论性和工程性都很强，不少高职学生学习过程中容易感到枯燥和困难。
为了提高学生的学习兴趣，适应新的理实一体化教学模式，我们对高职院校“电力系统分析”立体化教材体系进行了探索和建设。所谓教材立体化的建设是指为了适应现代高等教育的新教学模式的需要，开发出一套理论与实训结合、书本与现代化教学手段相结合的适用于高职院校的立体化教学体系。它不仅仅包括教材、课程标准、授课计划、习题集等传统意义上的教学资料，还应该包括多媒体课件、仿真教学软件、视频库等现代化教学资源库的建设。
一、电力系统分析课程教学的现状
电力系统分析课程的建设一直是我国各大高校力争的目标，现已将其建设成为国家级精品课程的高校有清华大学、东北电力大学等。但高职院校《电力系统分析》教材的建设工作者未全面开展起来，以往专科教学很大程度上以传授知识为主，强调学科本身的系统性，本科压缩型的痕迹明显。而当今高职学院则是培养技能型人才，按照突出“实际、实用、实践”的原则，依据专业培养目标和专业人才的知识能力和素质结构建立理论和实践教学体系，教学内容突出了基础理论知识的应用和实践能力的培养。为了更好地进行电力类应用型人才的培养，突出高职院校的办学特色，《电力系统分析》教材立体化的建设成为笔者学院努力实现的目标。
二、《电力系统分析》理论教材的改革思路
《电力系统分析》理论教材建设应根据专业人才培养要求，结合相关的国家职业标准，始终以“职业能力培养为核心”，依据相关专业对学生从业素质、能力的要求，强调职业教育的特色，理论以够用为度，突出实践技能的教学，重视素质教育，增强学生专业技能，提高学生就业能力。教材应以培养应用型人才为目标，舍弃繁琐的理论和公式推导，引入当前电力系统的各种新趋势（如智能电网、新能源、特高压等）和新格局（我国五大发电集团和两大电网公司），为学生树立电力系统的基本概念和拓宽就业渠道打下坚实的基础，并在教材中加入电力系统面向对象的计算机软件的介绍，拉近理论和电力系统实际应用的距离，加深学生对电力系统调度和运行工作岗位的操作界面的认识。
图 电力系统分析课程学习情境设计图
为了适应高职院校培养应用型人才的需要，《电力系统分析》立体化教材体系以电气值班员、调度员的典型工作任务为载体，从电网基本操作到复杂操作，再到异常和故障处理、系统化的设计课程的学习情境，分别通过电力系统各个工作岗位的初步认识、电力系统正常运行时的监视与分析和用户电能质量下降的处理、电力系统常见故障分析4个学习情境构成教材内容。通过四个学习情境，每个情景包括若干个典型的工作任务，使学生由浅入深地学习电力系统运行、调度的基本技能。
三、利用《电力系统分析》立体化教材加强理论与实训的结合
电力行业是高危行业，从供电的可靠性及安全性考虑，直接在实际的电力系统中进行各种实验和实践训练可能性非常小。由于建立真正的电力系统实验室对硬件和软件的要求非常高，许多高职院校都没有设置专门的电力系统分析实验室，但电力系统分析又是一门系统性和理论性很强的重要课程，许多学生反应传统教材学习困难、晦涩难懂。那么如何建立适合高职院校的《电力系统分析》新型教材体系就成为本文研究和探索的主要方向。
针对高职院校是以培养应用型人才为目标的特点，《电力系统分析》立体化教材的建设可以利用理论实训一体化的新型教学手段，将原本抽象和繁琐的大量理论知识用仿真软件、多媒体课件、视频库等现代化技术展现出来，最大限度地模拟电力生产的真实工作场景。仿真技术是多门课程的组合体，是现场生产环境的情景再现。仿真教学系统集图像、声音、动画、文字于一体，避免了在现场实验或培训中可能造成的误操作引起的危害，又可以实现生产全过程的运行操作，减少了实验仪器和设备，提高了教学效果。《电力系统分析》立体化教材的建设完成后，学生可运用仿真教学软件在实训室或仿真机上学习处理较复杂事故的能力，可以用计算机模拟电力系统中各种潮流变化，用各种手段来调整用户端电压，并能计算或输出电力系统的各种参数等。
首先，我们配合教材中的四个学习情境制作了高水平的多媒体课件，利用现代化教学手段提高了学生的兴趣和效果。
其次，我们还进行了电力系统图片库建设，利用丰富的网络资源和各种理论—实训教学积累的素材，对电气设备、电力系统新趋势、实际工作场景、校内外实训基地等图片进行了收集和整理，充实了教学资源。
这次《电力系统分析》教材立体化建设中的一个亮点就是视频库的建立。电力系统分析教材中有一些知识点比较抽象、复杂，光凭书本和简单课件无法使学生掌握学习目标和技能目标。学院与企业和软件公司合作，结合当前电力系统的实践和前沿趋势，制作和拍摄了几个《电力系统分析》教材中的视频，激发学生的学习兴趣。如学生对风力发电机之前的认识接近空白，利用实物或现场教学存在很大的困难，我们就制作了教学视频，对风力发电机的结构和工作原理进行介绍。再如电力系统中的调压是教材中的一个重点知识，它对电力系统中的许多工作岗位都尤为重要。利用改变变压器分接头调压是电力系统常用的调压手段，但学生往往只对变压器外观部分有初步了解，调压机构的内部构造和操作很难掌握。而且变压器是电力生产和运行的关键设备，带有很高的电压，且机构庞大，很难在教学场所进行拆解来让学生认识，所以我们利用“变压器分接头调压机构和操作”视频进行讲解，可以大大提高教学效果。我们还邀请电气设备制造厂家和电力生产一线的技术能手，为学生进行操作示范，如视频库中的“故障录波器的调试”就是这样拍摄完成的。
为了提高学生对电力系统分析理论和实践应用的结合能力，增强就业的竞争力，并拓展对电力企业服务和培训的空间，2011年底我们完成了针对本教材配套的“电力系统分析仿真教学软件”建设，开展了对实际电力系统的故障分析仿真和稳态分析仿真的实践环节，这是我们这次立体化教材体系的重要组成部分。
仿真教学软件分为以下四个部分：电力网数学模型、电力系统潮流计算、电力系统有功功率及无功功率的调整和电力系统的调压、电力系统短路电流计算。“电力系统分析仿真教学软件”为学生提供了实验和仿真的平台，实现了全界面图形化、设备与设备属性资源管理化、操作与设计人性化和科学化。它是在基于电力系统原理结构图基础上的集图形化设计、图形化调试、图形化资源管理于一体的软件，该软件还具有报表形式的输入输出、利用滑块特征型来微调设备参数、运行状态输入与输出的保存等功能。
学生可以利用“电力系统仿真教学软件”和实训指导书对教材中许多环节进行计算和分析，不需要经过大量复杂的公式运算，直接在软件中运行即可得到相应参数和结果，通过显示和输出的结果分析出电力系统的运行状态，从而得出正确的处理措施。
四、结束语
为了检验《电力系统分析》立体化教材的实际使用效果，在制定了课程标准和授课计划后，我们完成了一整套完整的教学资料，包括授课计划、任务书、实施建议、引导文、工作单、教师手册、学生手册、习题集、评价表、学生反馈表等。同时我们安排了2011-2012下学期电自专业教学改革试点班，按照新建的《电力系统分析》立体化教材体系进行理论实训一体化教学，利用工作任务驱动的六步教学法进行实施，并注意充分运用教学仿真软件、多媒体课件、视频库、实训指导书等各种教学资源。实践证明，利用立体化的《电力系统分析》教材体系和配套的新型教学方法，激发了学生的学习兴趣和实际动手能力。教学实施中，学生对《电力系统分析》立体化教材体系使用情况和意见反馈普遍良好。
参考文献：
作者简介：朱慧（1980-），女，山东定陶人，青岛科技大学自动化与电子工程学院，讲师。（山东 青岛 266042）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0064-02
“电力系统分析”是电气工程及其自动化专业的一门专业骨干基础课程，是学习其他后续课程（如“电力系统继电保护”、“电力系统自动化”、“电力系统微机继电保护”）的基础。学习这门课程需掌握电路、电机、电磁场和高等数学等方面的知识，所涉及的知识面广，理论性强，又包含大量的计算和画图，学生学起来抽象、难理解，会影响后续课程的学习。近年来，随着电力系统的不断发展，电力系统的规模日益增大，新技术不断被应用到该领域中，迫切需要新的教学方法来适应电力系统发展对课堂教学的要求。ETAP是电力系统运行分析的专业仿真软件，它提供完整的图形化编辑器，以简洁的方式对电力系统进行建模，且能快速准确地对系统进行仿真分析，分析结果能以多种形式直观地输出。若在课堂教学中引入ETAP仿真软件，将有助于学生直观系统、深入地学习“现代电力系统分析”课程。而“电力系统分析”教学中引入ETAP仿真软件辅助教学，目前国内处于开始阶段，仅有有限高校引进并开始使用ETAP仿真软件辅助教学，是一个新的发展趋势。本文针对ETAP仿真软件和教学紧密结合以提高学生学习效果，进行了探讨和分析。
一、ETAP仿真软件介绍
ETAP仿真软件是美国OTI公司从1996年开始发行的第一个真正32位Windows环境下电力系统分析计算应用程序，也是全美第一个特许提供给核电站进行电力系统分析的商用软件。[1]ETAP仿真软件确立了电力系统设计和分析软件的标准，经过多年的开发与完善，可以提供全图形的用户界面，以最简洁的方式建立单线图、阻抗图、继电保护图、分析计算图等100多种不同的图形。利用用户界面的编辑工具条，可以很方便地增加、删除、移动和连接元件，放大、缩小和翻转图形，显示或隐藏网络，在用户界面上点击元件后可直接输入元件的各类参数、属性及运行状态等，使用起来非常方便灵活。[2]
ETAP软件还具有强大的计算分析和设计功能，可以进行潮流计算、短路计算、继电保护配合、谐波分析、暂态分析、电机起动分析、接地网设计和低压配电系统的设计等。ETAP软件可以将分析结果以直接显示、文本报告的形式、曲线的形式等多种形式直观地输出。[3]因此，ETAP仿真软件其良好的人机界面、强大的计算分析和设计功能、直观简单的电气操作等优点在我国电力系统行业中得到广泛应用。特别是近年来，随着我国电力系统事业的发展，电力系统的容量及单机容量越大，电力系统的结构越来越复杂，学习、掌握优秀的电力系统仿真软件ETAP，将对电力系统规划、分析与实时监控等有很大的帮助。[4]一些高校为了学生更加系统、深入地学习电力系统分析课程，以及在毕业后能尽快地适应工作需要，引入了ETAP仿真软件。
二、ETAP软件仿真与课堂授课的结合
在引进ETAP软件之后，结合多年的课堂教学经验，对“电力系统分析”课程中的若干关键知识点和难点进行了仿真教学案例设计，并应用于课堂教学。电力系统的电压调节方法是“电力系统分析”课程的重要内容，下面就以这部分内容为例，讲解ETAP软件仿真与课堂授课的结合。
1.理论分析
在图1所示的电力系统中，分别采用改变变压器变比、改变无功功率分布的方法调节母线3的电压。画出系统的等值电路，如图2所示。等值电路中，变压器的励磁支路和电缆线路的导纳支路都略去。变压器归算到低压侧的阻抗为ZT，线路的阻抗为Zl。按照“电力系统分析”课程中变压器等值电路与参数计算的理论分析，参数计算如下：，
，通过以上两式计算得到：。电缆阻抗参数为。变压器和线路的总阻抗为，系统中的负荷。母线1的电压为35kV，且保持不变，则理想变压器二次绕组的电压为11kV，线路和变压器阻抗上的压降，母线3的电压，以百分数形式表示。[5]
通过以上公式推导、计算，求得母线3的电压为95.8%。很显然，此电压偏低，若通过并联静电电容器的方法改变其功率分布，需要计算并联的静电电容器应该提供的无功功率，才能将其电压提高到98%。根据静电电容器无功功率计算公式，求得。[6]经过以上的理论分析可知，为将母线3的电压升高到98%，并联的静电电容器需提供1.7Mvar的无功功率。
若通过改变变压器分接头进而改变其变比的方法将母线3的电压提高到98%，需要通过计算选择合适的变压器分接头。系统中的变压器有五个分接头，此时接在主接头上，母线3的电压为95.8%，现若将母线3的电压提高到98%，分接头电压应为，因35-2.5%分接头对应的电压为34.125kV，与此分接头的电压最接近，因此为使母线3的电压提高到98%，分接头改接到35-2.5%。
以上是电力系统电压调节方法的理论分析，整个过程中学生接触到的只有数字和公式，普遍反应抽象、难以理解，若此时通过ETAP软件仿真分析一下，增加学生对电压调节方法的感性认识，将会使电压调节过程变得更加直观、具体和丰富有趣，达到最好的教学效果，从而大大调动学习的积极性，激发学习本门课程的兴趣。
2.ETAP软件仿真分析
首先建立该系统的ETAP软件仿真模型，模型中无穷大功率电源用等效电网U1表示，母线1对应的节点设为平衡节点，负荷1和2分别用电动机Mtr3和等效负荷Lump3表示，并设置好各元件的参数。下面只需点击潮流分析功能模块按钮，再点击运行潮流按钮，即可进行潮流仿真分析。分析结果在建模图上直观显示输出，如图3所示，母线3的电压为95.81%，与理论分析结果一致。不过，此电压值偏低，为改善电压质量，现在通过改变功率分布的方式调节母线3的电压。将静电电容器并联在母线上，设置好其参数，进行ETAP软件潮流仿真分析，其结果如图4所示。从该图中可以看出，并联静电电容器后，母线3的电压升高到98%，此时并联电容器提供的无功功率恰好为1700kvar，与前面的理论分析结果一致。
下面通过改变变压器变比来进行调压的ETAP仿真分析。原来变压器分接头接在主接头上，通过刚才的潮流仿真分析结果看到，对应母线3的电压为95.81%。根据刚才的理论分析，为将母线3的电压升高到98%，需将其分接头改接到35-2.5%上。在ETAP软件中，改变变压器的分接头为35-2.5%，如图5所示。对改变变压器分接头后的系统进行ETAP软件潮流仿真分析，其分析结果如图6所示。从图中可以直观地看到，此时母线3的电压为98.03%，其电压质量提高，和理论分析结果一致。
从上面的分析可以看到，对于电力系统的电压调节方法这部分内容，传统授课方式往往以繁琐的公式推导结合抽象的数学描述进行讲解，学生学习时感觉抽象、枯燥，难以深刻理解并掌握。对于这部分内容，充分利用ETAP仿真软件，多角度地对电压调节方法进行较为全面的论述和论证演示，不仅可以直观地看到系统原来的运行状态，也可以看到并联电容器和变压器变比改变后系统的运行状态，很显然系统的运行状态得到了改善，电压质量得到了提高。整个仿真过程很直观，这样有助于学生对重点和难点部分的理解，同时激发了学习本门课程的兴趣，获得不错的教学效果。
三、结论
ETAP仿真软件能很方便地对各种电力系统进行建模，快速准确地对电力系统进行多种不同运行方式下的仿真分析，且能对比不同运行方式下的结果，丰富课堂内容和教学形式，使学生更加深刻理解电力系统的运行。
本文探讨了ETAP仿真软件在教学中的应用，通过ETAP软件仿真演示，使得相关教学内容实现了直观可视化效果，增强了学生对电力系统运行的感性认识。教学效果反馈也表明学生对相关概念方法的理解更加迅速、概念更加清晰，充分体现了ETAP仿真软件在课程教学中的优势。同时，ETAP仿真软件的学习，使学生真正具备运用理论知识对电力系统仿真分析和计算的能力，有助于学生成为电力系统方面的工程技术、研究复合型人才，为以后从事电气工程设计、运行、分析、控制和保护等工作打下坚实的基础。
参考文献：
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[2]冯煜，王雷，陈陈.电力系统仿真软件ETAP的特性与功能简介[J].供用电，2005，（5）：23-26.
[3]李广凯，李庚银.电力系统仿真软件综述[J].电气电子教学学报，
2005，27（3）：61-65.
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）01-0191-02
一、绪论
电力系统分析是电气工程及其自动化专业一门重要的专业必修课程，主要包括稳态分析和暂态分析，涉及潮流计算、短路计算和稳定性计算这三大模块。[1]由于涉及大量计算，该门课程理论性非常强，要求学生具备一定的高数、线性代数、复变函数等数学基础；同时还要求学生先修电路原理、电机学等电气专业课程，必备相应的电气理论知识。此外，作为一门与实际电力系统联系紧密的专业课程，在学习本门课程时也要求学生具有工程思维，在理论计算中融入工程实际，达到理论与实践的相互融合、相得益彰。在传统的教学模式中，该门课程侧重于理论知识的学习，比如物理概念的阐述、公式的推导、定理的解释等，使得学生在学习时比较吃力，一方面源于定理公式的晦涩难懂无趣；另一方面由于无法接触实际电力系统设备装置等，无法将工程思维融入理论的阐述和推导中，最终导致学生无法深刻理解理论知识，致使该门课程教学效果大打折扣。随着教学模式的不断发展，教育工作者深刻认识到实践在教学中的重要地位，并进行了大量的实践教学探索，取得了较好的教学效果。然而，目前的电力系统分析实践教学多通过参观实习的方式进行，这种教学方式存在诸多问题：如与理论学习脱节，学生只注重实践而难以联系理论知识、浅尝辄止难以深入等问题。与此同时，以往电力分析课程的成绩评定方式也注重学生逻辑思维的培养和锻炼，而作为一门与工程实践联系紧密的课程，如果没有对电力设备有直观的认识，很难以学习并理解相应的理论知识。因此，教育工作者不断探寻能够实现电力系统分析理论与实践更好地结合起来从而大大提高其教学效果的教学模式和方法。
2008年加拿大人Dave Cormier与Bryan Alexander联合提出的慕课（MOOCs）的概念，慕课是大规模在线开放课程教育平台（Massive Open Online Courses）的简称。[2]慕课一经提出，便呈井喷式发展，美国《纽约时报》发文称2012年为“慕课元年”。[3]许多著名专家一致认为慕课是“印刷术发明以来教育最大的革新”，并呈现“未来教育”的曙光。[4]作为一种新型的教学模式，慕课具有许多传统教学模式所无法比拟的优点：1）不受时空限制，学生可以随时随地进行相关课程的学习；2）授课形式多样化，充分运用多种手段比如动画、视频、微课程和小测试等，使得教学深入浅出，更加可以发挥学生的主观能动性；3）互动教学，形成强大的论坛或学习社区，更好地促进教师与学生间的互动教学和学生间的协同学习。[5]因此，如果将慕课理念引入电力系统分析课程的教学中并实现理论知识和工程实践的高度融合，将大大促进该门课程教学的发展，增强学生的学习效果，也为该门课程的教学变革提供一个可行的方向。
二、存在的问题
目前，将慕课教学理念引入电力系统分析这门课程主要存在三个问题：[6]
（一）缺乏生动的慕课素材
目前网上有关电力系统分析的慕课只不过是课堂教学的录像视频。然而，作为一种新型的、颠覆性的教学新模式，慕课不仅是传统课题教学的录像，而是涉及将知识以更加生动、丰富、互动性强的方式传授给学生，启发学生发散思维，激发起内在学习动机，更好地培养学生的自主性、主动性。因此，电力系统分析课程的慕课制作需要专业教师、课件设计师、摄影师以及IT专家等专业人士的团队工作和共同努力。如何适应大学生知识结构和心理成长结构，制作出适应大学生在线学习的慕课课件是其中一项极为关键的工作。
（二）缺乏高效的课堂教学模式
传统课堂教学属于单向“填鸭式”模式，师生之间缺乏互动和交流，致使学生被动接受死知识，信息流通不对称，最终造成大学生“思考力”丧失。而单独慕课教学则会造成同学之间、师生交流不足，容易导致个体固步自封，思想僵化。大学不仅仅是一个传递知识的地方，更重要的是培养能量和传递情感的地方。大学同学之间共同生活以及教师的言传身教，都将对学生的人格塑造和综合素质提高产生不可估量的影响。[7]因此，寻找一种能够正确结合传统课堂教学和现代慕课的新型课堂教学模式，充分发挥传统教学和慕课教学各自的优势，对于电力系统分析课程课堂教学发展具有重要的意义。
（三）缺乏科学的学生成绩评定方式
传统教学多采用考试或者考核等方式对学生成绩进行评定，由于缺乏对学习过程的跟踪评价，导致大部分同学以结果导向性方式进行学习，多表现为考前突击、重点突击等方式，缺乏对电力系统分析课程的系统性全面把握，使得教学效果大大折扣。而慕课多采用计算机评估、学生互评、网络考试等方式评估学生的学习情况，但这种方式缺乏思维能力、思考力的培养，无法全面评价学生的成绩。因此，如何统筹考虑传统教学和现代慕课的各自优势，并将之应用于电力系统分析课程的成绩评价体系中，是慕课成功应用于电力系统分析教学改革的关键所在。
三、应对措施
针对慕课在电力系统分析课程中存在的问题，我们主要从如下三个方面进行针对性探索：
（一）慕课制作
以“复杂电力系统潮流计算的牛顿-拉夫逊算法”这一章节为例进行慕课制作。基于模块化、层次化等思维，采用图表、动画等多种方法精心制作PPT课件；优选教学名师，开展多种形式课堂授课；优选专业优质慕课制作团队，制作高质量在线慕课课程。
慕课主体部分是课堂视频，通常视频的时间限定为8-10分钟，视频分成多个段落，段落之间设置问题等形式以测试学生对知识的掌握，然后在下一段落系统自动给出反馈。
（二）课堂教学模式变革
采用先观看慕课视频，学生自主思考、分组讨论深化理解知识点；然后针对课程难点和重点，教师采用传统课堂教学方式讲解并进行师生互动的方式。课堂教学的核心以问题为导向，启发学生自主性思考；遵循科学探索规律，循序渐进引入课堂理论知识；结合工程思维，理论联系实际，拓宽和加深学生思考方式；引入互动-对辩模式，引导学生积极参与课堂学习，使学生成为课堂教学的主人而不是被动接受者。
（三）学生成绩评定方式改革
采用传统考试与过程评价相结合的方式进行学生成绩评定，在过程评价中重点考察能力锻炼、课堂互动、实践应用等多个因素，合理选择权重系数，如30%+30%+40%的比例系数计算学生最终过程成绩；然后通过传统考试方式考察学生对重点知识点、定理、物理内涵的理解和掌握。此外，可以科学引入自评和互评环节，引导学生积极准确评价自己及他人，在自我认识和与比他人的比对中不断提升自我。在未来的成绩评价中将合理纳入多种评价机制，综合评估学生表现。
四、结语
本文综合考虑电力系统分析课程的内容属性以及慕课教学的先进理念，将慕课教学与传统教学模式相结合，发挥各自的优势和特长，主要从慕课课程制作、课堂教学模式变革、学生成绩评定方式改革等三个方面阐述了慕课教学在电力系统分析课程中遇到的困境和难题，并给出了相应的应对措施，对于促进电力系统分析课程教学模式的发展具有重要的促进作用，也为其他课程的教学改革提供了一个可能的探索方向。当然，慕课教学与传统教学模式大的深刻融合还有大量工作需要继续深入开展，我们也将不断、积极主动地开展这方面的教学和研究工作。
参考文献：
[1]张靠社，张欣伟，宁联辉，等.《电力系统分析》课程的教学改革和实践[J].电力系统及其自动化学报，2008，20（2）：126-128.
[2]李兴武，曹领棋，李向仓.“慕课”对军队现代远程教育的启示[J].继续教育，2013，（11）：78-80.
[3]黄.英国推出大规模在线课程平台以应对美国的竞争[J].比较教育研究，2013，（2）：108.
[4]李晓东.“慕课”对高校教师教学能力的挑战与对策[J].南京理工大学学报（社会科学版），2014，27（2）：89-92.
[5]李曼丽，张羽，黄振中.慕课正酝酿一场新教育革命[N].中国青年报，2013-05-23.
[6]郭英剑.“慕课”与中国高等教育的未来[J].高等教育管理，2014，8（5）：29-33.
[7]张男星，饶麈.“慕课”（MOOCs）带给中国大学的挑战与机遇――访上海交通大学校长张杰[J].大学：学术版，2014，（1）.
Preliminary Study of the Application of MOOCs in Power System Analysis
GUO Fei，HU Xiang-dong，TANG Xian-lun，CHEN Gong-gui
