电力系统分析课程设计改革探索

孙文瑶?赵毅　李博

摘 要：电力系统分析是电气工程及其自动化专业最重要的专业基础课之一。该课程紧紧围绕电力系统的运行方式进行分析和运算。其中课程设计作为课程教学中的重要环节，是对所学知识的一次整体检验。电力工业的快速发展，对原有教学模式的工程实践性提出了更高的要求。本文就电力系统分析课程设计改革进行探索，提出了课程设计改革方案，而本方案的实施有效地调动了学生学习的积极性，取得了良好的教学效果。

关键词：电力系统分析 课程设计 教学改革

随着电力行业的迅猛发展，新产品、新技术的不断涌现，人才培养显得格外重要，如何在夯实学生专业基础的同时，培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，就成为当前教师的一项重要任务。课程设计作为培养学生创新能力的重要环节，必须对其进行改革以适应时代的发展。因此巧妙地引入实践环节，进行科学合理的课程设计，是电力系统分析课程设计改革的重要组成部分。

一、电力系统分析课程设计的意义

电力系统分析是电气工程及其自动化专业的主干课程之一，建立在高等数学、电路、电机学的课程基础上，讲解电力系统的基本概念，培养学生对电力系统的基本分析和计算能力的一门重要课程。其核心思路是将复杂的电力系统建立成数学模型，用分析电路的方法来分析系统，用高等数学的计算方法进行计算。该课程奠定了后续课程发电厂电气部分、继电保护的理论基础，在专业建设中起着承上启下的关键作用。

课程设计的任务是电力系统的综合计算与分析，通过课程设计，加深对理论知识的理解，综合所学内容，帮助学生从整体上建立起电力系统分析计算的概念，培养学生综合分析问题的能力。同时，课程设计是高等教育最重要的实践教学环节，它是由学生独立完成的一项综合性、创造性、设计性的大型作业。

二、电力系统分析课程设计的现状

电力系统分析课程设计安排在该课程主要教学内容完成之后，进行为期一周的电力系统“三大计算”，即“短路计算、潮流计算、稳定性计算”。传统的设计方式是由指导教师指定某一种计算类型的设计题目，并给出设计任务书，对学生进行分组。若干名学生为一组，按照任务书的要求，共同完成设计任务，最终提交一份20页左右的设计报告。传统的课程设计往往并不能体现“设计”的本质要求，主要存在以下不足。

1.设计任务复杂枯燥，存在过多手工计算

任务书中针对系统模型的不同节点，运用同一原理，进行手工计算，这样虽然加强了学生对基础知识的理解，但由于设计过程枯燥乏味，很容易使他们丧失学习的积极性。

2.设计结果分析缺乏仿真结果支撑

学生通过复杂的手工计算得出的结论，由于缺少仿真结果的支撑容易使学生对自己的计算结果产生质疑，进而影响基础知识的掌握。

3.设计题目单一，缺乏创新性

由于指导教师受各种因素的限制，不可能为每一名学生量身打造出一套适合他自己的设计题目。另外其选择的设计题目比较单一，而且网络结构、元件型号、参数设置都比较陈旧，很可能与现场脱节。学生在这一环节中只能被动接受，缺乏了主观的创造性和创新性。

三、电力系统分析课程设计改革方案

针对上述问题，笔者认为电力系统分析课程设计改革应从现代电力系统不断发展、培养具有综合思维能力和处理问题能力的应用型人才的角度来考虑。

根据学院的实际情况，依托现有的实验平台，我们紧密围绕电力系统的三大计算，在课程设计的内容，成绩评定方式等方面做出全面改革（见图1、图2）。

1.继承传统课程设计的精华，减少冗余手工计算

传统的课程设计主要分为三大类：短路计算、潮流计算和稳定性计算，其非常重视学生基本理论和基础知识的掌握。在设计过程中存在同一知识点或同一算法的重复计算，因此我们减少了任务书中的设计任务，但仍然保留了经典理论的分析和运算。

2.依托仿真实验平台，增加仿真实验环节

现代电力系统是人类所建立的最复杂的人工系统之一，电网规模庞大而复杂，电力系统的设计、运行、控制和理论研究等都离不开数字仿真。为此学院建设了电网仿真实验室，引进了清华大学研发的TH2100电网仿真软件，为培养电气工程及其自动化专业学生从事电力系统运行、工程设计和理论研究建立必要的基础。本实验室符合先进性、系统性、综合性及开放性的要求，为学生做实验和课程设计创造了良好的条件。设计过程中，学生利用计算机建立任务书中给定的电力系统模型，独立输入参数，进行仿真分析和计算，并将计算结果与手工计算结果比对，验证手工计算的正确性。借助TH2100软件的强大计算功能，可以把学生从繁琐低级的重复计算中解放出来，把时间放在方案设计和元件选择上。本实验环节作为改革后设计方案中重要的组成部分，可以有效树立学生实践观念，培养分析解决实际问题的能力，激发学生学习兴趣，提高综合素质。

3.博览众家之长，增加创新设计环节

在创新设计环节中，学生始终处于积极主动的地位，具有较大的选择自由，指导教师不需要指定设计题目，只需对学生所选题目提出设计要求。学生可以根据自己的兴趣，在图书馆、互联网等处寻找设计的资源，选择经典的、合理的、最新的电力系统模型，在仿真平台上亲手建模，并分析和计算。这种设计方式，从设计资料的搜集、选取，设计方案的确立，到最后的结果分析，完全由学生自己规划、设计、完成。最终学生完成的创新设计五花八门、各具特色。为了验证设计方案和设计结论的正确性，指导教师组织学生分组讨论每一种设计方案，由学生自我评定其合理性和正确性，并将公认的优秀的设计方案存入TH2100仿真数据库中，为今后的课程教学、课程设计、毕业设计和科研开发提供了丰富的资源平台。学生们为了更好地完成创新设计，争取将自己的作品存入母校的设计题库中，不断查找资料，进一步巩固了相关的理论知识，迸发出极大的学习热情，真正做到了从“要我学”到“我要学”的思想转变。

四、小结

通过电力系统分析课程设计改革，我们深刻认识到实践教学要以学生为中心，以掌握知识为基础，以培养能力为重点，以提高素质为目标，利用三种渠道，即“课堂讲授、分组讨论、网上答疑”，做出三种转变，即“转变设计思想、转变设计方法，转变设计目标”，形成三种模式，即“手工计算、软件仿真、创新设计”。实践证明，改革后的课程设计取得了良好的教学效果，得到了学生的好评。其改革方法值得在课程建设中借鉴。

参考文献：

[1]杜作润，廖文武.高等教育学[M].上海：复旦大学出版社，2003.

（作者单位：孙文瑶、赵毅，沈阳工程学院；

李博，国网内蒙古东部巴林左旗供电有限公司）