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摘要：“电力系统运行与控制”课程是电气工程及其自动化专业本科生的重要专业课程。针对目前课程教学存在的几个突出问题，进行了“电力系统运行与控制”的课程建设与教学实践。首先以工程应用为导向进行了该课程教学的定位，然后结合行业实际需要编写课程教材内容，最后设计了该课程的教学手段，建设与之适应的教学实验环境。通过以上教学改革措施，取得了较好的教学效果。
关键词：电力系统运行与控制；课程建设；教学实践；教学改革
作者简介：杨柳林（1977-），男，广西柳州人，广西大学电气工程学院，讲师。（广西 南宁 530004）
基金项目：本文系广西大学实验室建设与实验教学改革项目（项目编号：20120209）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0057-02
“电力系统运行与控制”课程是为广西大学电气工程及其自动化专业高年级学生开设的专业必修课。该课程针对电力系统运行的实际，主要给学生讲授同步发电机运行调控技术和电网运行调度知识，为学生将来在发电厂和电网公司从事专业工作奠定基础。
一、改革背景
该课程是以“电路”、“电机学”和“电力系统分析”等电气类专业基础课为先导课程，具有概念多，推导多，知识综合性强，与工程实践联系紧密等特点。这些特点为课程的教授和学习带来了困难。该课程教学存在如下问题。
1.教学课时少
“电力系统运行与控制”课程于2003年首次开设，总学时数为36学时。而课程内容知识面较广，是在电力系统基础知识架构上，要对发电厂和电网运行调控知识作深入学习。因此，教学大纲制定的学时数很难满足授课要求。
2.缺少合适的教材
目前有关电力系统运行技术方面的书籍大多数是由从事电力部门生产工作的工程师编写，内容针对特定的现场环境，工程性较强，不适合作为高校教材使用。
3.教学手段单一
该课程内容通常是在教室讲授，虽然也采用了多媒体授课方式，但由于课程自身的特点，学生对知识点仍然难以理解，限制了学生学习的主动性与积极性，不利于学生能力的培养。
由于电力系统建设的迅速发展，电网、电厂需要大量的专业技术人才，掌握“电力系统运行与控制”相关的理论知识对学生的职业发展有重大意义。该课程出发点是应用基本理论，对一些经过凝练、浓缩的工程问题进行观察和分析，了解和学习如何应用功能较强的工具、手段来分析并解决典型问题的方法，且注重学科专业基础知识的广度，[1，2]着眼点是学生未来的岗位适应性和技术创新需要。
根据电气工程及其自动化专业学生的知识结构及能力培养需要，针对该课程的特点，通过更新教学观念、明确教学内容、建立教学新体系、完善教学手段，从而在有限的课时内，充分调动学生学习积极性，使学生了解和掌握课程知识，提高课程的教学质量。
二、课程与教学内容定位
理论是实践的总结与系统化，理论也是指导实践的基础。学习理论最终还得与实践相结合，将理论与具体实践（解决实际问题）紧密联系的是技术，在掌握基本技术的基础上，才能应用理论解决各式各样的具体实践问题。[3-5]对于电力行业的电力技术而言，与其他行业类似，技术需是经历的总结和经验的积累，但电力技术主要是对电力问题的分析及解决问题的方案、方法的选择，在熟练掌握和应用电气量观测工具的基础上，电力技术体现为对实际问题的分析与判断，使每一步调节与操作都具有预期性，不能是不知预期结果的盲目的试探。否则，误操作的后果将可能是严重的电力事故。
“电气工程及其自动化”专业面向的企业中，强电行业承担着有关发电、供电、用电以及相关设备制造的工作，各工作类型所需的专业理论基本相同，但因单位工作目的与面向工作要求不同，所需的针对性电气技术有较大的差异：对于电力运行部门而言，主要是充分利用现有的设备，以较好的方式完成所需的目的；对于电力维护部门而言，主要是检修、检测与调试所属的设备，确保其正常运行；对于电力安装部门而言，主要是进行电力设备的安装与调试；对于设备厂家而言，主要是根据市场的需要，采用新技术、新工艺研发性能更优越的设备。而对设备的维护检修、设备的安装调试、装备的研发生产来说，都需要了解设备的运行行为与运行要求，才能明白其维修、安装、研发工作的目的与要求，所以设备的运行技术是电力行业的各类工作的落脚点，也是各类工作的关联点。
因此，“电力系统运行与控制”课程应当突出电网与发电的发展，以更全面地认识电气现象，突出电力法规的要求，以更贴近工程实际，突出计算机技术与软件工具，以提高学生分析更复杂工程问题的能力。该课程内容既要与电力专业基础课程作适当衔接，又要结合电力生产工程实际。但要注意的是，理论推导部分不能过于深入；实践部分避免局限于某种工业现场环境，而应当具有一定的普适性。
三、教材内容定制
电力系统运行问题的分析现在依据的是在电路理论的基础上发展起来的电力系统分析理论与方法，电力系统分析理论解决已知电源与网络结构情况下的系统状态问题是很方便有效的，例如：在已知电源方式、负荷状况和网络结构下的节点电压及支路潮流的常规潮流计算与分析；已知电源电势，考查网络中不同短路形式的电力系统短路故障分析；讨论已知电源控制方式的电力系统状态变化的暂态过程及其稳定分析。电力系统的运行问题往往是常规潮流计算的逆问题，即依据由网络电压所反映的系统运行要求，来确定系统的电源配置及其运行方式和网络构成，而间接利用电力系统分析理论与方法来分析电力系统运行问题时，就更离不开在电力系统知识与概念上的分析技术。学习和掌握电力系统运行分析的基本技术，才可進一步进行实际运行问题的分析，解决各种实际运行问题。
针对广西大学的研究教学型大学的建设目标和培养卓越工程师的教学改革要求，在编写“电力系统运行与控制”课程教材时，将电力理论的应用与本校实验室环境下的电气问题作具体分析，便于学生进行现象的观测与基本运行技术的反复锻炼，试图将工程问题凝练和浓缩于教学中，拓展一些可供思考的电气问题，将这些电气问题可重复地展现在实验室环境中，供学生观察、分析与思考，以进行电力运行技术的基本训练。 在教学内容上，选择的是同步发电机和电网运行这两方面。
（1）同步发电机是电力系统中的最重要设备，电力系统的电源主要是同步发电机，其是电网的电能源头，了解同步发电机的各种运行特性可以促进对电力系统运行的了解。[6，7]同步发电机可提供三相基波电源，同时它也是系统中一些所不希望现象（例如三相不对称电流、谐波电流等现象）的电源点，通过同步发电机对称、不对称、故障、非线性负载等运行现象的观察实验，既可了解同步发电机的各种工况下的调节技术，也可对同步发电机的机、电、磁现象作一定的了解和思考。
（2）电网运行（即电网电源的运行方式、电网的构成形式及其相应的N-1-1校验和电网的调压措施应用），是一项较复杂的具有全局性的工作。而采用电力系统计算软件进行电网运行分析，也是提高电力系统运行分析能力与水平的重要内容，因此教材中就重点选择这两方面的内容。
四、教学手段设计
在教学手段方面也要避免过去以教师板书为主的教学方式，主要从以下三方面进行设计。
1.充分利用学校多媒体教室的教学资源
纯粹课堂的理论讲解与单一的板书形式使学生很难深刻地理解知识点，增加图片的展示与视频的播放可以增强学生的感官认识。
2.理论教学与实验教学相结合，将课堂搬进实验室
结合学校的实验条件，将课程部分内容的授课改为在实验室进行，依据本教材的教学内容，实验课程可分为两部分：同步发电机实验与电力系统运行技术实验。
（1）“广西电力系统最优化与节能技术重点实验室”可为教学提供8台额定功率为5kW的2极、3相、凸极同步发电机，可进行的实验教学包括：发电机准同期、自同期分析实验；发电机正常运行时的负荷调整实验；发电机过负荷实验；发电机定子单相、两相、三相接地实验；发电机转子接地实验发电机的振荡和失步实验；发电机调相运行实验；发电机失磁实验；发电机非同期并列实验系统扰动下发电机非正常过负荷现象观测、特性分析与处理实验；发电机不对称运行现象观测及调节实验。
（2）电力系统运行技术实验主要基于PowerWorld Simulator（简称PWS）进行仿真实验。PWS融合了多种可视化手段，是一款大型电力系统分析专业商用软件。在算法设计上以高效无缝的潮流计算为基础，以强大的软件功能包为支撑，能够充分满足校内教学以及科研的需求，并且在系统建模过程中体现了良好的用户交互性。可进行的实验教学包括：IEEE5节点实验系统的潮流计算与潮流分析实验；辐射支路的电压调节实验；IEEE5系统的安全性实验；计及变压器导纳及负荷静态特性的IEEE5系统运行潮流分析实验；IEEE14节点网络的潮流计算实验；桂林电网的建模与运行分析综合实验。
3.充分调动学生的积极性
让学生参与教学活动，学生可以多种形式进行课堂学习，包括学术报告、小组讨论等。
五、总结
从电力专业人才培养出发，根据电力系统运行调度工作实际需求，对“电力系统运行与控制”课程采取了一系列教学改革措施。明确了教学大纲及教学目标，编写了适合高校教学使用的教材，建立了与课程教学相适应的实验环节，采用了多种教学方法，构建了较为完善的教学模式和体系。教学实践证明，其有助于调动学生的学习积极性，有助于学生对专业知识的了解和掌握，有助于学生自学、创新能力的培养，取得了較好的教学效果。
参考文献：
[1]包志华.一般工科院校电类专业本科教学的思考与实践[J].电气电子教学学报，2002，24（4）：6-8.
[2]倪伟，马从国.电气信息类专业应用本科人才培养模式的探索[J].中国电力教育，2007，（11）.
[3]高云红，卢艳军.高等院校电类课程实验教学方法的探讨与实践[J].科技信息，2008，（7）：44-158.
[4]王昭荣，曾卫东，鲁兴萌.改革实验教学及管理模式 培养创新型本科人才[J].高等理科教育，2007，71（1）：63-65.
[5]刘国荣.工程应用型本科教育特性及其创新人才培养体系的研究与实践[J].中国大学教学，2004，（12）：26-28.
[6]周德贵，巩北宁.同步发电机运行技术与实践[M].北京：中国电力出版社，1996.
[7]万千云，赵智勇，万英.电力系统运行技术[M].北京：中国电力出版社，2007.
（责任编辑：刘辉）
关键词：电力系统运行与控制；课程建设；教学实践；教学改革
作者简介：杨柳林（1977-），男，广西柳州人，广西大学电气工程学院，讲师。（广西 南宁 530004）
基金项目：本文系广西大学实验室建设与实验教学改革项目（项目编号：20120209）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0057-02
“电力系统运行与控制”课程是为广西大学电气工程及其自动化专业高年级学生开设的专业必修课。该课程针对电力系统运行的实际，主要给学生讲授同步发电机运行调控技术和电网运行调度知识，为学生将来在发电厂和电网公司从事专业工作奠定基础。
一、改革背景
该课程是以“电路”、“电机学”和“电力系统分析”等电气类专业基础课为先导课程，具有概念多，推导多，知识综合性强，与工程实践联系紧密等特点。这些特点为课程的教授和学习带来了困难。该课程教学存在如下问题。
1.教学课时少
“电力系统运行与控制”课程于2003年首次开设，总学时数为36学时。而课程内容知识面较广，是在电力系统基础知识架构上，要对发电厂和电网运行调控知识作深入学习。因此，教学大纲制定的学时数很难满足授课要求。
2.缺少合适的教材
目前有关电力系统运行技术方面的书籍大多数是由从事电力部门生产工作的工程师编写，内容针对特定的现场环境，工程性较强，不适合作为高校教材使用。
3.教学手段单一
该课程内容通常是在教室讲授，虽然也采用了多媒体授课方式，但由于课程自身的特点，学生对知识点仍然难以理解，限制了学生学习的主动性与积极性，不利于学生能力的培养。
由于电力系统建设的迅速发展，电网、电厂需要大量的专业技术人才，掌握“电力系统运行与控制”相关的理论知识对学生的职业发展有重大意义。该课程出发点是应用基本理论，对一些经过凝练、浓缩的工程问题进行观察和分析，了解和学习如何应用功能较强的工具、手段来分析并解决典型问题的方法，且注重学科专业基础知识的广度，[1，2]着眼点是学生未来的岗位适应性和技术创新需要。
根据电气工程及其自动化专业学生的知识结构及能力培养需要，针对该课程的特点，通过更新教学观念、明确教学内容、建立教学新体系、完善教学手段，从而在有限的课时内，充分调动学生学习积极性，使学生了解和掌握课程知识，提高课程的教学质量。
二、课程与教学内容定位
理论是实践的总结与系统化，理论也是指导实践的基础。学习理论最终还得与实践相结合，将理论与具体实践（解决实际问题）紧密联系的是技术，在掌握基本技术的基础上，才能应用理论解决各式各样的具体实践问题。[3-5]对于电力行业的电力技术而言，与其他行业类似，技术需是经历的总结和经验的积累，但电力技术主要是对电力问题的分析及解决问题的方案、方法的选择，在熟练掌握和应用电气量观测工具的基础上，电力技术体现为对实际问题的分析与判断，使每一步调节与操作都具有预期性，不能是不知预期结果的盲目的试探。否则，误操作的后果将可能是严重的电力事故。
“电气工程及其自动化”专业面向的企业中，强电行业承担着有关发电、供电、用电以及相关设备制造的工作，各工作类型所需的专业理论基本相同，但因单位工作目的与面向工作要求不同，所需的针对性电气技术有较大的差异：对于电力运行部门而言，主要是充分利用现有的设备，以较好的方式完成所需的目的；对于电力维护部门而言，主要是检修、检测与调试所属的设备，确保其正常运行；对于电力安装部门而言，主要是进行电力设备的安装与调试；对于设备厂家而言，主要是根据市场的需要，采用新技术、新工艺研发性能更优越的设备。而对设备的维护检修、设备的安装调试、装备的研发生产来说，都需要了解设备的运行行为与运行要求，才能明白其维修、安装、研发工作的目的与要求，所以设备的运行技术是电力行业的各类工作的落脚点，也是各类工作的关联点。
因此，“电力系统运行与控制”课程应当突出电网与发电的发展，以更全面地认识电气现象，突出电力法规的要求，以更贴近工程实际，突出计算机技术与软件工具，以提高学生分析更复杂工程问题的能力。该课程内容既要与电力专业基础课程作适当衔接，又要结合电力生产工程实际。但要注意的是，理论推导部分不能过于深入；实践部分避免局限于某种工业现场环境，而应当具有一定的普适性。
三、教材内容定制
电力系统运行问题的分析现在依据的是在电路理论的基础上发展起来的电力系统分析理论与方法，电力系统分析理论解决已知电源与网络结构情况下的系统状态问题是很方便有效的，例如：在已知电源方式、负荷状况和网络结构下的节点电压及支路潮流的常规潮流计算与分析；已知电源电势，考查网络中不同短路形式的电力系统短路故障分析；讨论已知电源控制方式的电力系统状态变化的暂态过程及其稳定分析。电力系统的运行问题往往是常规潮流计算的逆问题，即依据由网络电压所反映的系统运行要求，来确定系统的电源配置及其运行方式和网络构成，而间接利用电力系统分析理论与方法来分析电力系统运行问题时，就更离不开在电力系统知识与概念上的分析技术。学习和掌握电力系统运行分析的基本技术，才可進一步进行实际运行问题的分析，解决各种实际运行问题。
针对广西大学的研究教学型大学的建设目标和培养卓越工程师的教学改革要求，在编写“电力系统运行与控制”课程教材时，将电力理论的应用与本校实验室环境下的电气问题作具体分析，便于学生进行现象的观测与基本运行技术的反复锻炼，试图将工程问题凝练和浓缩于教学中，拓展一些可供思考的电气问题，将这些电气问题可重复地展现在实验室环境中，供学生观察、分析与思考，以进行电力运行技术的基本训练。 在教学内容上，选择的是同步发电机和电网运行这两方面。
（1）同步发电机是电力系统中的最重要设备，电力系统的电源主要是同步发电机，其是电网的电能源头，了解同步发电机的各种运行特性可以促进对电力系统运行的了解。[6，7]同步发电机可提供三相基波电源，同时它也是系统中一些所不希望现象（例如三相不对称电流、谐波电流等现象）的电源点，通过同步发电机对称、不对称、故障、非线性负载等运行现象的观察实验，既可了解同步发电机的各种工况下的调节技术，也可对同步发电机的机、电、磁现象作一定的了解和思考。
（2）电网运行（即电网电源的运行方式、电网的构成形式及其相应的N-1-1校验和电网的调压措施应用），是一项较复杂的具有全局性的工作。而采用电力系统计算软件进行电网运行分析，也是提高电力系统运行分析能力与水平的重要内容，因此教材中就重点选择这两方面的内容。
四、教学手段设计
在教学手段方面也要避免过去以教师板书为主的教学方式，主要从以下三方面进行设计。
1.充分利用学校多媒体教室的教学资源
纯粹课堂的理论讲解与单一的板书形式使学生很难深刻地理解知识点，增加图片的展示与视频的播放可以增强学生的感官认识。
2.理论教学与实验教学相结合，将课堂搬进实验室
结合学校的实验条件，将课程部分内容的授课改为在实验室进行，依据本教材的教学内容，实验课程可分为两部分：同步发电机实验与电力系统运行技术实验。
（1）“广西电力系统最优化与节能技术重点实验室”可为教学提供8台额定功率为5kW的2极、3相、凸极同步发电机，可进行的实验教学包括：发电机准同期、自同期分析实验；发电机正常运行时的负荷调整实验；发电机过负荷实验；发电机定子单相、两相、三相接地实验；发电机转子接地实验发电机的振荡和失步实验；发电机调相运行实验；发电机失磁实验；发电机非同期并列实验系统扰动下发电机非正常过负荷现象观测、特性分析与处理实验；发电机不对称运行现象观测及调节实验。
（2）电力系统运行技术实验主要基于PowerWorld Simulator（简称PWS）进行仿真实验。PWS融合了多种可视化手段，是一款大型电力系统分析专业商用软件。在算法设计上以高效无缝的潮流计算为基础，以强大的软件功能包为支撑，能够充分满足校内教学以及科研的需求，并且在系统建模过程中体现了良好的用户交互性。可进行的实验教学包括：IEEE5节点实验系统的潮流计算与潮流分析实验；辐射支路的电压调节实验；IEEE5系统的安全性实验；计及变压器导纳及负荷静态特性的IEEE5系统运行潮流分析实验；IEEE14节点网络的潮流计算实验；桂林电网的建模与运行分析综合实验。
3.充分调动学生的积极性
让学生参与教学活动，学生可以多种形式进行课堂学习，包括学术报告、小组讨论等。
五、总结
从电力专业人才培养出发，根据电力系统运行调度工作实际需求，对“电力系统运行与控制”课程采取了一系列教学改革措施。明确了教学大纲及教学目标，编写了适合高校教学使用的教材，建立了与课程教学相适应的实验环节，采用了多种教学方法，构建了较为完善的教学模式和体系。教学实践证明，其有助于调动学生的学习积极性，有助于学生对专业知识的了解和掌握，有助于学生自学、创新能力的培养，取得了較好的教学效果。
参考文献：
[1]包志华.一般工科院校电类专业本科教学的思考与实践[J].电气电子教学学报，2002，24（4）：6-8.
[2]倪伟，马从国.电气信息类专业应用本科人才培养模式的探索[J].中国电力教育，2007，（11）.
[3]高云红，卢艳军.高等院校电类课程实验教学方法的探讨与实践[J].科技信息，2008，（7）：44-158.
[4]王昭荣，曾卫东，鲁兴萌.改革实验教学及管理模式 培养创新型本科人才[J].高等理科教育，2007，71（1）：63-65.
[5]刘国荣.工程应用型本科教育特性及其创新人才培养体系的研究与实践[J].中国大学教学，2004，（12）：26-28.
[6]周德贵，巩北宁.同步发电机运行技术与实践[M].北京：中国电力出版社，1996.
[7]万千云，赵智勇，万英.电力系统运行技术[M].北京：中国电力出版社，2007.
（责任编辑：刘辉）