“电力信息技术”课程的教学实践研究

刘志雄，宋 斌，孙云莲，孙元章，华小梅

(武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072)

为了适应宽口径专业的培养，提高毕业生的就业适应面，根据我院培养计划，2012年度起，面向本科大三年级新开设了“电力信息技术”课程。

在开设“电力信息技术”这门课之前，我院已开设了多门与电气信息技术有关的课程。但是，存在几个问题：①已开课程偏重于生产信息化，管理信息化涉及少;②这些课程偏重于信息化化技术基础，缺少信息技术在电力系统中的具体运用;③缺乏一门从全局上和整体上把握整个电力系统各专业各环节信息化的课程。

鉴于以上原因，我院于2010年开始进行“电力信息技术”这一新课程的准备工作，2012年针对大三级开始正式授课。

通过学习这门课程，学生可以从宏观整体上把握整个电力系统生产和管理信息化的过程，包括调度、发电、变电、配电各环节信息化内容。更重要的是，通过学习这门课程，在电力生产信息化和管理信息化中架起桥梁，使学生对自己将要从事的电气工程与自动化专业的信息化产生深刻的认识，为学习后续电气信息相关课程打下基础［1］。

1 课程教学内容探索

“电力信息技术”这门课程的内容比较多，但本课程的学时暂定为32学时。如何在较短的时间内讲述好这门课程，并且让学生对电力系统信息化的各环节、全流程建立起一个清晰的概念，是一个值得探讨的问题。

课程在整体结构上分为五部分，分别是调度、发电、变电、输配电和新技术介绍。每部分又分为生产信息化和管理信息化两大模块。两者相互结合，穿插编排，相得益彰。

本课程的主要内容;①电力调度中心—SCADA/EMS系统、电力市场、调度生产管理系统、继电保护和录波故障管理系统以及WAMS，各系统的组成及主要功能;②发电企业信息化—包括DCS/SIS/MIS/ERP四大系统的概念，各系统组成和主要功能;③变电站信息化—变电站监控系统和生产管理系统的组成及功能;④输变电侧—输变电管理信息化及配电管理信息化;⑤新技术—主要讨论近年来涌现出的一些新应用，典型代表如调度中心的WAMS技术、变电侧中基于IEC 61850标准的智能变电站、智能配网中的物联网技术、智能营销及大营销技术和用电侧的用电信息采集技术等。这些新技术只在部分硕士培养课程中才专门讲到，传统的教材很少有涉猎。

2 课程教学的深度和重点

我们要在较短的时间内，掌握较多的课程内容，应以掌握和理解概念为主。例如，在变电信息化智能变电站(IEC 61850)这部分，由于智能变电站的设备多，概念复杂，且IEC 61850体系架构庞大，计划学时却只有2学时。因此，该部分主要内容就要围绕着图1，把下面四个问题讲清楚：①智能变电站IEC 61850产生的背景;②智能变电站分层的概念，为什么要分层?分为哪几层?各层有什么设备?③各层之间设备或者层内设备通信协议分别是什么?这些协议是在IEC 61850中哪部分定义的?④过程层设备合并单元和智能单元的概念和作用。

图1 智能变电站架构

我们对于IEC 61850协议的详细解读，具体报文(SMV、MMS、GOOSE)的解析，以及合并单元和智能单元的具体组成等则不做要求。这样，仅通过2学时的学习，学生就能掌握整个智能变电站的基本概念和理论，对IEC 61850的标准体系结构有了初步认识。

我们在本课程教学时，必须选抓住主干知识点进行教学。本课程中，调度中心的SCADA/EMS系统、发电部门的SIS/ERP系统、智能变电站的分层系统和输配电部门的GIS系统这四大系统在现代电力系统信息化应用中处于核心地位。我们将其作为教学重点讲授：①SCADA/EMS系统可以说是整个电力系统生产自动化中最重要的部分，要求学生掌握SCADA/EMS的概念及SCADA和EMS系统的关系、深刻理解EMS具体的各部分组成及其在调度中心的具体应用;②发电侧的SIS的系统要掌握系统架构、具体功能以及它和DCS和MIS系统的关系。ERP系统部分要讲清为什么要引入ERP以及它和传统的MIS系统的区别;③智能变电站的教学内容;④GIS系统目前已经成为输配电管理自动化的主要平台，GIS平台的组成以及它和生产管理系统的结合是讲述的重点。

3 教学方法探索

1)导图式学习法

我们授课先用一个导图将系统的完整体系架构直观展现给学生，帮助他们建立对该部分内容的总体认识。然后在教学中再依据体系框架，逐步丰富细化导图的内容;在复习阶段，也可以逐步回归到最终的框架中来［2，3］。

例如在讲述调度中心信息化时，我们以图2为例帮助学生树立这样的概念：整个系统分为2个大区，分别是生产控制区和管理信息区。然后生产控制区又分为控制区(实时区)和非控制区(非实时区)，管理信息区又分为应用服务器区和调度办公区，各区由哪些系统组成，这些系统大致起什么作用。通过这样讲述，帮助学生首先建立起整个系统的框架体系，了解将要学习的内容，以及各子系统的重要程度，在后面的讲述中再分别详述各个子系统。

2)自主引导式学习法

课程上了3周后，我们对学生做了问卷调查。部分学生反映本书内容偏重于概念化，积极性不高。

图2 调度信息化总体框架

为此，我们在后期教学中强调了对学生进行自主引导性学习，主要是通过创设问题式情境和探究式情境，以形成学生的问题意识和自主思维。其过程是：根据背景材料，教师提出问题—学生研究问题—解决问题。按此方式，学生之间进行分组讨论、研究、交流、质疑和辩论，然后教师进行必要的点拨。

例如，我们在讲到用电信息采集时，根据教学内容提出问题：如果你是电力公司技术人员，通过怎样的方式将家庭住户的智能电表的信息传到电力公司?学生的答案可能有宽带、无线、3G、光缆以及载波等。然后组织学生分组讨论这些通信手段各自的优缺点，包括技术性缺陷和经济性考虑，最后教师指出目前实际工程中使用的常用方法。

经过这一系列的活动最后使问题得以解决，即给学生创造环境，让他们积极参与教学，获得对知识的理解和整合，并促成自身的发展。

［1］查小明，华小梅，孙元章.高校院级教学团队建设初探［J］.南京：电气电子教学学报，2011，33(增刊)：25-27.

［2］韩谷静，吴雨川，秦亮等.“电力拖动自动控制系统”的教学模式研究［J］.南京：电气电子教学学报，2011，33(增刊)：125-127.

［3］任坤，李梅，刘红.“电路分析基础”课程教学设计中的思维导引［J］.南京：电气电子教学学报，2011，33(5)：85-90.