电力系统及其自动化专业学位硕士实践课程中教学案例构建研究

李世春 舒征宇 钟浩 刘文丽

摘要：本文研究了面向电力系统及其自动化专业学位硕士研究生、构建专业实践课程的教学案例库建立方法。通过分析当前电力系统及其自动化专业学位硕士课程设置存在的问题，结合该专业涵盖的研究方向，重点研究了以电力科技项目为背景的两个教学案例建立方法。通过案例描述、课程作业要求及专业实践能力培养三个方面详细设计，反映了案例对提升学生电力实际生产认知和专业实践能力具有显著意义。

关键词：专业学位硕士；专业实践课程；教学案例

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）03-0238-02

引言

专业学位硕士是以培养具有扎实理论基础、适应特定行业或职业实际工作需要的应用型高层次专门人才为目标设立的，是有效推进国家经济建设和社会发展的重要战略举措。相对于学术型学位硕士而言，专业学位硕士更偏重技术实践，注重理论与实践相结合。[1]

作者所在单位三峡大学电气与新能源学院，其专业学位硕士招生规模发展迅速，学院立足于培养面向企业、兼具工程实践能力和理论基础的专业学位硕士一流人才，针对专业学位硕士的培养，在培养方案制定、配套课程体系建设、实践基地建设等方面也开展了大量工作。但是，在培养模式改革的过程中，关于教学课程设置的针对性上依然存在亟需解决问题，具体表现在专业硕士学位实践课程及其教学与学术型硕士趋同，专业硕士学位的“职业性、实践性”特征未有效体现。对此，本文以电气工程一级学科下属电力系统及其自动化二级学科方向为对象，研究专业学位研究生专业实践课程中教学案例库的建立方法。

一、当前专业学位研究生课程建设存在的问题

在专业学位硕士课程建设方面，也有一些高校开始了相关研究和实践。天津理工大学丁素萍教授提出了理工科院校翻译硕士专业学位的课程设置的理论认知和实践模型[2]；湖北第二师范学院对教育硕士专业学位之实践课程及其教学进行了探索[3]；东北大学理学院开设了“无机材料结构表征技术课程”[4]。由此可见，针对专业硕士学位研究生开设专门工程实践课的相关研究较少，在电气工程专业方向则未见报道。因此，本文通过研究针对电气工程专业学位硕士研究生的工程实践课程体系建设中实践教学案例库的建立方法。

二、科技项目依托的教学案例建立

结合电力实际生产和电力科技项目背景，对电力系统及其自动化专业硕士学位研究生相关专业案例库进行分析，通过提供案例库基础数据，要求学生以课程作业形式完成相关内容要求。

（一）案例1——某电网风电功率波动特征提取

（1）案例描述。案例1以某国家支撑计划项目为背景建立，该项目则依托某省级电网为对象开展理论和工程示范研究。该省网示范地区接入了大量间歇性风电功率，项目一项重点研究内容是对风电功率波动特征进行定量分析，从而为电网有功功率控制提供应用基础。案例提供该地区2014年4月-2015年3月期间346MW风电有功功率历史数据（Excel格式），数据每1min一个间隔，以此为基础分析风电有功功率波动统计特性。

（2）课程作业要求。①对现场SCADA历史数据进行不良数据处理，进一步根据有功波动的时间尺度（例如5min、15min）重新计算获得新的功率波动随机样本；②对获得的功率波动随机样本，计算样本的数学期望、方差、最大值/最小值等特征量；③随机样本统计分布特性建模。分别利用参数估计和非参数估计拟合数据样本的概率密度函数f（x），得到数据样本直方图、正态分布概率密度估计函数曲线、t分布概率密度估计函数曲线、高斯核密度估计函数曲线；④计算f（x）对应累积概率分布CDF和逆累积概率分布iCDF，得到iCDF的函数F（x）-1=ξ=iF（p）。其中，ξ为对应某置信水平的风电功率波动量，p为反映置信水平的概率值；⑤学生利用Matlab工具软件完成上述内容；⑥学生以小组为单位，撰写分析报告，制作PPT进行汇报答辩。

（3）专业实践能力培养。①培养学生利用电网实际数据进行理论分析的能力，深刻理解风电功率波动的特性；②培养学生掌握利用Matlab工具软件分析的技能。

（二）案例2——间歇性电源接入某电网影响分析

（1）案例描述。案例2仍然以某国家支撑计划项目为背景建立，项目依托某省级电网为对象开展理论和工程示范研究。该省网示范地区接入了大量间歇性风电功率，项目一项基础研究内容是对风电、小水电接入对电网影响及问题分析验证，为后续电网研究方案制定提供依据。示范地区如图2所示，该地区接入了大量间歇性风电和小水电，并通过3条联络线与外部电网联接。案例提供BPA网络数据包和网络拓扑结构。

（2）课程作业要求。①在丰小、丰大、枯小、枯大和平水期5种运行方式下，风电、小水电出力变化时，利用BPA软件包对间歇性电源接入后电网各节点电压变化状况进行分析。对于存在节点电压越限情况，提出解决措施，并仿真验证改善效果；②联络线1、2、3分别断开时，在各种运行方式下，风电、小水电出力变化时，利用BPA软件包再次分析间歇性电源接入后电网各节点电压变化情况。对于存在节点电压越限情况，提出解决措施，并仿真验证改善效果。比较①和②各节点电压的不同，分析总结原因；③风电、小水电出力由0-100%变化时，利用BPA软件仿真分析两条外送联络线功率变化情况，验证功率增长是否超过热稳定极限。当存在联络线功率热稳定越限时，提出解决措施、仿真验证改善效果；④学生利用BPA工具软件完成上述内容；⑤学生以小组为单位，撰写分析报告，制作PPT进行汇报答辩。

（3）专业实践能力培养。①通过实际电网的案例学习和独立分析计算过程，让学生接触电网结构，加深对电网电源、线路、负荷、网络拓扑和典型运行方式等概念对象的认知；②BPA是电网公司常用系统分析工具软件，其数据与实际电网运行数据贴近，掌握BPA软件包使用方法，为毕业从事相关工作奠定基础。

四、结论

以培养专业学位硕士研究生实践能力为导向，研究了建设面向专业实践性强的课程教学案例库的方法。建立了“某电网风电功率波动特征提取”和“间歇性电源接入某电网影响分析”两个学习案例，适用于电力系统及其自动化专业硕士学位研究生。两个课程案例来源于电力公司科技项目，案例学习内容紧密结合电力生产运行现场，通过学习案例和完成课程作业可培养学生利用BPA、Matlab软件解决实际专业问题能力，提高学生实践应用能力。该两项教学案例可抛砖引玉，为电力系统及其自动化专业其他方向案例库的建设提供借鉴。

参考文献：

[1]中国研究生招生信息网专业学位与学术学位的关系[EB/OL].（2010-10-13）.

http：//www.Chinadegrees.cn/xwyyjsjyxx/gjjl/szfa/267336.shtml.

[2]丁素萍，吴自选，罗宪乐，等.理工科院校翻译硕士专业学位（MTI）的课程设置的理论认知和实践模型[J].山东外语教学，2012，33（6）：102-108.

[3]陈纳.学前教育专业硕士实践课程体系构建与实施探索——以湖北第二师范学院为例[J].湖北第二師范学院学报，2016，33（5）：81-85.

[4]张霞，徐欣欣.无机材料结构表征技术课程的开设[J].大学化学，2011，26（4）：26-28.