黃淼

【摘要】從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等方面，對高校“電力系統(tǒng)仿真”本科課程進行探索和討論，建議任課教師從實踐性著手，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)仿真 教學(xué)思考

【中圖分類號】G642 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0132-02

電力系統(tǒng)仿真技術(shù)，主要是通過物理模擬、數(shù)字模擬、物理—數(shù)字混合模擬等方式，對實際的電力系統(tǒng)進行建模分析[1]。它已被廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、運行和控制當(dāng)中，對保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起到了重要的作用。無疑，高校電氣工程及其自動化專業(yè)開設(shè)“電力系統(tǒng)仿真”本科課程，必然會增強理論與工程實踐之間的聯(lián)系，并為學(xué)生將來的科研、工作做好有益的鋪墊。為引導(dǎo)學(xué)生較好地掌握電力系統(tǒng)仿真技術(shù)，任課教師需要從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等諸多方面，對課程教學(xué)進行深入思考。

一、教學(xué)目標(biāo)

鑒于計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展以及物理模擬的較多限制，目前大多數(shù)高?！半娏ο到y(tǒng)仿真”課程以講解數(shù)字仿真為主。但即使僅考慮數(shù)字仿真，確定教學(xué)目標(biāo)也殊為不易，這主要和兩個因素有關(guān)。一是，仿真技術(shù)涉及的知識面廣，除包括電力系統(tǒng)潮流、短路、穩(wěn)定性方面的知識外，它還涵蓋計算機程序設(shè)計、線性代數(shù)、數(shù)值分析等方面的內(nèi)容。二是，仿真技術(shù)理論性和實踐性都很強。考慮到這些因素，是以理論教學(xué)為主，還是以應(yīng)用教學(xué)為主？成為任課教師首先需要回答的問題。

理論教學(xué)，主要是講授電力系統(tǒng)潮流、短路和穩(wěn)定的數(shù)值算法。應(yīng)用教學(xué)則是講授如何運用仿真軟件開展潮流、短路和穩(wěn)定性計算分析。

從課程實用性的角度來看，應(yīng)用教學(xué)顯然更合適。盡管理論教學(xué)講授的數(shù)值算法是仿真技術(shù)的基礎(chǔ)，但在實際工作中，它們被直接運用的幾率較小，除非專業(yè)從事電力系統(tǒng)仿真軟件的研發(fā)。學(xué)生畢業(yè)后，如果從事電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、運行、調(diào)度等方面的工作，可能就會用到電力系統(tǒng)仿真軟件。若在學(xué)校已會使用一種仿真軟件，那么，即使工作中用到的軟件不一樣，學(xué)生也會較快適應(yīng)。

從學(xué)習(xí)的自然規(guī)律來看，先學(xué)什么是電力系統(tǒng)仿真、怎么開展仿真，再學(xué)仿真背后的原理和方向，才是一個循序漸進的學(xué)習(xí)過程。

基于上述討論，一個較為合適的教學(xué)目標(biāo)是：引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握一個仿真軟件的基本使用方法以及仿真建模的方法；基于仿真軟件，學(xué)生能較熟練地開展潮流、短路和穩(wěn)定性計算分析。

二、教學(xué)內(nèi)容

基于前述教學(xué)目標(biāo)，如何仔細斟酌、精心組織教學(xué)內(nèi)容，成為保證課堂教學(xué)效率的關(guān)鍵，特別要強調(diào)以下幾個方面。

1.從無到有的系統(tǒng)建模過程

授課時，注意運用仿真軟件，采用類似搭積木的方式，步進式地建立一個電力系統(tǒng)的仿真模型，模型以包含發(fā)、輸、配、用電各個環(huán)節(jié)為宜。通過這樣的一個建構(gòu)過程，不僅有利于學(xué)生熟悉仿真的基本步驟，而且有助于加深學(xué)生對電力系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)備模型參數(shù)的認識。

2.對基本理論的引導(dǎo)和理解

以變壓器的建模為例，在教學(xué)時，鼓勵學(xué)生通過思考、仿真測試等方式，去探索下面的問題：仿真軟件采用的是什么樣的變壓器等值電路？阻抗參數(shù)如何歸算？不同檔位下，變壓器標(biāo)幺參數(shù)是否變化？如何根據(jù)變壓器的銘牌參數(shù)來建立變壓器的仿真參數(shù)？通過這些引導(dǎo)，既能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還能讓學(xué)生認識從實際到模型的抽象過程。

3.可視化分析

仿真軟件提供的可視化功能，能給學(xué)生帶來非常清晰、直觀的感性認識。教學(xué)時，可以通過潮流示意圖、潮流動畫、電壓著色圖等方式分析潮流結(jié)果；通過仿真波形圖分析穩(wěn)定計算結(jié)果。

4.案例教學(xué)

針對這種實踐性很強的課程，案例教學(xué)往往能起到事半功倍的效果。建議在實施時，以1個地區(qū)電網(wǎng)為仿真對象，以1個發(fā)電廠或變電站的接入為仿真主題，以潮流、短路、穩(wěn)定性計算為具體內(nèi)容，通過這樣的教學(xué)，可讓學(xué)生經(jīng)歷建模、仿真、分析的全過程，也讓學(xué)生對實際的規(guī)劃、設(shè)計工作有所了解。

三、仿真軟件的選擇

電力系統(tǒng)仿真軟件很多，有開源的，比如MatPower、InterPSS、PSAT等[2]；有商業(yè)的，比如西門子PTI推出的PSS/E、中國電力科學(xué)研究院開發(fā)的PSASP和PSD-BPA等。任課教師選擇仿真軟件時，需要綜合考慮多個方面的因素，比如：所在學(xué)校的資源配置情況；仿真軟件的易用性、實用性以及功能等。

四、結(jié)語

論文對高?！半娏ο到y(tǒng)仿真”本科課程進行了探討，建議教學(xué)時要強調(diào)實踐性，以應(yīng)用教學(xué)為主，幫助學(xué)生掌握運用仿真軟件開展電力系統(tǒng)計算分析的能力。

參考文獻：

[1] 周保榮，管霖，武志剛，等. 新一代電力系統(tǒng)仿真軟件的開發(fā)框架 [J]. 南方電網(wǎng)技術(shù)，2011，5（5）.

[2] IEEE Open Source Software Task Force.http：//ewh.ieee.org/cmte/psace/CAMS_taskforce/software.htm [EB/OL]

[3] 潘雪萍. 電力系統(tǒng)仿真課程教學(xué)研究與改革 [C]. 第三屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集， 2005.

[4] 高紅亮，張先鶴，詹習(xí)生.基于SimPowerSystems的電力系統(tǒng)仿真實踐教學(xué)研究 [J]. 湖北師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2014， 34（1）.

[5] 張勇軍，張豪. 數(shù)字仿真工具在《電力系統(tǒng)分析》教學(xué)的應(yīng)用 [J]. 電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2012，24（4）.

[6] 郭崇軍，洪峰，陳金富，等. 可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用探討 [J]. 水電能源科學(xué)，2011，29（2）.