馬愛清?張周勝?陳炯?趙璐?李峰

摘要：本文針對培養(yǎng)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷領(lǐng)域的專業(yè)人才的需求，結(jié)合上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院的發(fā)展?fàn)顩r，闡述了“電氣設(shè)備在線監(jiān)測與診斷技術(shù)”研究生課程建設(shè)內(nèi)涵的理解，介紹了課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法和教學(xué)手段以及相關(guān)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)等方面，以期為高等院校高電壓與絕緣技術(shù)方向研究生課程建設(shè)提供一些參考，推進(jìn)教育改革，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備；在線監(jiān)測；診斷技術(shù)；課程建設(shè)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）36-0086-01

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對于社會的發(fā)展、居民生活的安定具有至關(guān)重要的意義。而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)電量需求日益增大，電網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，再加上電網(wǎng)設(shè)備自身的絕緣老化、局部放電以及電網(wǎng)設(shè)備本身存在一定的問題，一些故障甚至?xí)?dǎo)致電網(wǎng)經(jīng)常大面積停電。為了預(yù)防這類停電事故的發(fā)生，在不停電的情況下對電氣設(shè)備絕緣進(jìn)行在線監(jiān)測，對可能存在的故障進(jìn)行診斷，已經(jīng)變得越來越重要。加強(qiáng)電氣設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷技術(shù)的研究和開發(fā)，在應(yīng)用中不斷完善，使之真正成為防止電網(wǎng)事故大面積停電的重要防線[1-3]。

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，高壓電氣設(shè)備的在線監(jiān)測與診斷受到重視，國家“985”工程院校和“211”工程院校等重點(diǎn)建設(shè)高校，多數(shù)對電氣工程專業(yè)碩士研究生開設(shè)了此課程。

從2012年以來，上海電力學(xué)院（以下簡稱我校）電氣工程學(xué)院擴(kuò)大到一個(gè)一級學(xué)科碩士點(diǎn)和三個(gè)二級學(xué)科碩士點(diǎn)。建設(shè)的“電氣設(shè)備在線監(jiān)測與診斷技術(shù)”課程作為碩士電氣工程專業(yè)基礎(chǔ)大平臺課程，是面向“085工程”教學(xué)改革的新課程。該課程的建設(shè)對于培養(yǎng)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷領(lǐng)域的專業(yè)人才具有重要意義，為電力系統(tǒng)的狀態(tài)維修提供技術(shù)基礎(chǔ)，對提高電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行十分重要。

一、課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

電氣設(shè)備的在線監(jiān)測與診斷技術(shù)，涉及到電氣絕緣、高電壓技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)諸多領(lǐng)域。對電力設(shè)備進(jìn)行在線檢測與狀態(tài)維修，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)知性維修的前提，是保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，也是對傳統(tǒng)的離線預(yù)防性試驗(yàn)的重大補(bǔ)充和新的發(fā)展。該課程概念多、知識面廣、工程應(yīng)用性強(qiáng)。但授課學(xué)時(shí)僅為36學(xué)時(shí)，內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少，要在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)使學(xué)生有效的掌握教授知識，需要合理的課程結(jié)構(gòu)，合適的教學(xué)內(nèi)容。

本課程在內(nèi)容上以監(jiān)測技術(shù)為主，考慮到監(jiān)測和診斷之間的密切關(guān)系以及知識的系統(tǒng)性、完整性，也論述了一些常用的診斷技術(shù)和壽命預(yù)測。對相關(guān)的一些絕緣結(jié)構(gòu)、絕緣劣化的基本知識也作了簡單介紹，以便于學(xué)生更好地理解監(jiān)測的依據(jù)和目的。監(jiān)測技術(shù)又以絕緣性能的監(jiān)測為主，因?yàn)楣收媳O(jiān)測是電力設(shè)備的主要故障模式，同時(shí)針對不同設(shè)備的特點(diǎn)，論述了其它重要性能的監(jiān)測，例如電機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測，斷路器的機(jī)械特性監(jiān)測等。通過教學(xué)使學(xué)生對絕緣檢測與故障診斷的主要技術(shù)手段和發(fā)展現(xiàn)狀有一個(gè)初步的了解。

本課程中，針對電氣設(shè)備在線監(jiān)測及診斷技術(shù)的國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢，課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)如下，首先利用8個(gè)學(xué)時(shí)，介紹目前的發(fā)展趨勢的國內(nèi)外概況、在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成和分類以及傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、抗干擾技術(shù)、數(shù)據(jù)處理以及診斷技術(shù)；接著分別對各種電氣設(shè)備的在線監(jiān)測進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括電容型設(shè)備的在線監(jiān)測、避雷器的在線監(jiān)測和故障診斷各占2學(xué)時(shí)。電力電纜的絕緣監(jiān)測一直是電力系統(tǒng)在線監(jiān)測中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，利用4個(gè)學(xué)時(shí)對電纜絕緣劣化和診斷內(nèi)容、絕緣在線監(jiān)測、故障定位等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹；對于紅外技術(shù)以及電氣設(shè)備紅外檢測與診斷技術(shù)，利用發(fā)熱與溫升的關(guān)系來進(jìn)行不同類型的故障診斷，就其工作原理、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍以及電氣設(shè)備的紅外診斷等內(nèi)容占2學(xué)時(shí)；變壓器和發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，與這兩種電氣設(shè)備相關(guān)的變壓器油的監(jiān)測和診斷、變壓器本身的絕緣劣化、局部放電、溫度、含水量、絕緣壽命等以及發(fā)電機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測、軸電壓、轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻和平均溫度、絕緣壽命等相關(guān)內(nèi)容，安排14學(xué)時(shí)詳細(xì)介紹；最后分別各用2學(xué)時(shí)來介紹高壓斷路器的監(jiān)測與診斷、GIS絕緣故障的監(jiān)測和診斷以及SF6氣體泄漏的檢測等。

二、教學(xué)方法和手段優(yōu)化

“電氣設(shè)備在線監(jiān)測與診斷技術(shù)”課程教學(xué)中需要積極探索、發(fā)掘和課程特點(diǎn)相匹配的教學(xué)方法和教學(xué)手段；強(qiáng)調(diào)知識的系統(tǒng)性、完整性；注重課程的實(shí)踐性、應(yīng)用性；重視最新科研發(fā)展動(dòng)態(tài)的前沿性以及科研方法的新穎性；加強(qiáng)學(xué)生理論知識和實(shí)踐科研的培養(yǎng)和引導(dǎo)。

1.理論和實(shí)際相結(jié)合

學(xué)習(xí)該門課程的先修課程為高電壓技術(shù)、高電壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)，這些課程理論性非常強(qiáng)，而“電氣設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)”又是與實(shí)踐緊密結(jié)合的一門課程，而且由于特高壓輸電的快速發(fā)展，在線監(jiān)測技術(shù)也與時(shí)俱進(jìn)。只是講授教材上的內(nèi)容，很難讓學(xué)生領(lǐng)會，同時(shí)也不能了解更多前沿性的新技術(shù)?？梢酝ㄟ^安排一些相關(guān)的主題，讓學(xué)生去查資料并能夠?qū)⑵湔聿⒛軌虬炎约旱膫€(gè)人理解加進(jìn)去，通過查找相關(guān)的文獻(xiàn)，并對其進(jìn)行歸納總結(jié)，以電力電纜為例，可以了解到電力電纜的類型、國內(nèi)外發(fā)展的概況、常用的監(jiān)測和診斷技術(shù)、存在的故障類型以及具體裝置的發(fā)展情況等，既培養(yǎng)了學(xué)生查閱、檢索文獻(xiàn)的能力，又能夠把握目前在線監(jiān)測及診斷技術(shù)的發(fā)展情況，有助于學(xué)生科研能力的培養(yǎng)和提高。

2.離線和在線相結(jié)合

在線監(jiān)測思想最早是上世紀(jì)五十年代美國西屋公司提出的，美國、日本、加拿大、前蘇聯(lián)等科研院所開展了大量的研究工作[1]。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，我國絕緣在線診斷技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，但由于在線診斷技術(shù)的難度，無論是國內(nèi)還是國外，除個(gè)別項(xiàng)目以外，大多還沒有很成熟，仍處于研究發(fā)展階段。這就需要在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)，充分掌握已經(jīng)相對成熟的離線檢測理論，將其與在線監(jiān)測技術(shù)有效結(jié)合，更有助于學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)和掌握。

3.強(qiáng)電和弱電相結(jié)合

電氣設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)，涉及到傳感技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等弱電相關(guān)知識。教學(xué)過程中，能夠強(qiáng)調(diào)突出利用弱電相關(guān)的知識及系統(tǒng)去控制和處理強(qiáng)電（各類電氣設(shè)備的絕緣性能在線監(jiān)測和不同類型故障）相關(guān)知識。這就需要在課程教學(xué)中設(shè)置具體的教學(xué)案例，并以課堂上討論的形式讓學(xué)生各抒己見，真正的參與到講授的課程內(nèi)容鐘來，不但能夠鍛煉學(xué)生的分析問題能力，也能提高學(xué)生解決問題的能力，同時(shí)還可以更深刻的領(lǐng)會所學(xué)的內(nèi)容，并能激發(fā)學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣。

三、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

研究生教學(xué)團(tuán)隊(duì)是我校電氣工程學(xué)院教學(xué)計(jì)劃實(shí)施的一種自主組織模式，可根據(jù)團(tuán)隊(duì)需要及自身專業(yè)特點(diǎn)和研究課題發(fā)展需求等進(jìn)行組建，可根據(jù)自身規(guī)劃，就我校電氣學(xué)院高電壓與絕緣技術(shù)研究方向的研究生課程群建設(shè)、師資培養(yǎng)、教學(xué)方法研究和教學(xué)資源等工作進(jìn)行建設(shè)。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人能在教學(xué)團(tuán)隊(duì)中起到關(guān)鍵性的核心作用，負(fù)責(zé)具體教學(xué)計(jì)劃的審定，教學(xué)過程的監(jiān)控和質(zhì)量評估。教學(xué)團(tuán)隊(duì)要積極開展教學(xué)改革、教材建設(shè)、實(shí)驗(yàn)課程改革、教學(xué)法研究等項(xiàng)目的建設(shè)。為高電壓與絕緣技術(shù)方向的研究生提供更全面、科學(xué)、合理的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，從而進(jìn)一步提供學(xué)生的教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)語

本文對上海電力學(xué)院“電氣設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)”研究生課程建設(shè)的方案進(jìn)行了探析。通過對上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院專業(yè)課程建設(shè)、電氣設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)展情況的分析，制定了合理的課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容，并詳細(xì)介紹了與課程內(nèi)容及特點(diǎn)相結(jié)合的教學(xué)方法和教學(xué)手段。要注重理論和實(shí)踐、離線和在線以及強(qiáng)電與弱電相結(jié)合。同時(shí)還要注重高電壓與絕緣技術(shù)方向的研究生教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，為該課程的教學(xué)改革、教學(xué)方法研究以及教學(xué)資源整合起到很好的促進(jìn)和發(fā)展作用。從而為培養(yǎng)符合電力專業(yè)的建設(shè)目標(biāo)和滿足電力企業(yè)對研究生科研專業(yè)能力的有用人才奠定基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：韓曉英）