劉志雄，宋 斌，孫云蓮，孫元章，華小梅

(武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，湖北武漢430072)

為了適應(yīng)寬口徑專業(yè)的培養(yǎng)，提高畢業(yè)生的就業(yè)適應(yīng)面，根據(jù)我院培養(yǎng)計(jì)劃，2012年度起，面向本科大三年級(jí)新開設(shè)了“電力信息技術(shù)”課程。

在開設(shè)“電力信息技術(shù)”這門課之前，我院已開設(shè)了多門與電氣信息技術(shù)有關(guān)的課程。但是，存在幾個(gè)問題：①已開課程偏重于生產(chǎn)信息化，管理信息化涉及少;②這些課程偏重于信息化化技術(shù)基礎(chǔ)，缺少信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體運(yùn)用;③缺乏一門從全局上和整體上把握整個(gè)電力系統(tǒng)各專業(yè)各環(huán)節(jié)信息化的課程。

鑒于以上原因，我院于2010年開始進(jìn)行“電力信息技術(shù)”這一新課程的準(zhǔn)備工作，2012年針對(duì)大三級(jí)開始正式授課。

通過學(xué)習(xí)這門課程，學(xué)生可以從宏觀整體上把握整個(gè)電力系統(tǒng)生產(chǎn)和管理信息化的過程，包括調(diào)度、發(fā)電、變電、配電各環(huán)節(jié)信息化內(nèi)容。更重要的是，通過學(xué)習(xí)這門課程，在電力生產(chǎn)信息化和管理信息化中架起橋梁，使學(xué)生對(duì)自己將要從事的電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)的信息化產(chǎn)生深刻的認(rèn)識(shí)，為學(xué)習(xí)后續(xù)電氣信息相關(guān)課程打下基礎(chǔ)［1］。

1 課程教學(xué)內(nèi)容探索

“電力信息技術(shù)”這門課程的內(nèi)容比較多，但本課程的學(xué)時(shí)暫定為32學(xué)時(shí)。如何在較短的時(shí)間內(nèi)講述好這門課程，并且讓學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)信息化的各環(huán)節(jié)、全流程建立起一個(gè)清晰的概念，是一個(gè)值得探討的問題。

課程在整體結(jié)構(gòu)上分為五部分，分別是調(diào)度、發(fā)電、變電、輸配電和新技術(shù)介紹。每部分又分為生產(chǎn)信息化和管理信息化兩大模塊。兩者相互結(jié)合，穿插編排，相得益彰。

本課程的主要內(nèi)容;①電力調(diào)度中心—SCADA/EMS系統(tǒng)、電力市場(chǎng)、調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)和錄波故障管理系統(tǒng)以及WAMS，各系統(tǒng)的組成及主要功能;②發(fā)電企業(yè)信息化—包括DCS/SIS/MIS/ERP四大系統(tǒng)的概念，各系統(tǒng)組成和主要功能;③變電站信息化—變電站監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的組成及功能;④輸變電側(cè)—輸變電管理信息化及配電管理信息化;⑤新技術(shù)—主要討論近年來涌現(xiàn)出的一些新應(yīng)用，典型代表如調(diào)度中心的WAMS技術(shù)、變電側(cè)中基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的智能變電站、智能配網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能營(yíng)銷及大營(yíng)銷技術(shù)和用電側(cè)的用電信息采集技術(shù)等。這些新技術(shù)只在部分碩士培養(yǎng)課程中才專門講到，傳統(tǒng)的教材很少有涉獵。

2 課程教學(xué)的深度和重點(diǎn)

我們要在較短的時(shí)間內(nèi)，掌握較多的課程內(nèi)容，應(yīng)以掌握和理解概念為主。例如，在變電信息化智能變電站(IEC 61850)這部分，由于智能變電站的設(shè)備多，概念復(fù)雜，且IEC 61850體系架構(gòu)龐大，計(jì)劃學(xué)時(shí)卻只有2學(xué)時(shí)。因此，該部分主要內(nèi)容就要圍繞著圖1，把下面四個(gè)問題講清楚：①智能變電站IEC 61850產(chǎn)生的背景;②智能變電站分層的概念，為什么要分層?分為哪幾層?各層有什么設(shè)備?③各層之間設(shè)備或者層內(nèi)設(shè)備通信協(xié)議分別是什么?這些協(xié)議是在IEC 61850中哪部分定義的?④過程層設(shè)備合并單元和智能單元的概念和作用。

圖1 智能變電站架構(gòu)

我們對(duì)于IEC 61850協(xié)議的詳細(xì)解讀，具體報(bào)文(SMV、MMS、GOOSE)的解析，以及合并單元和智能單元的具體組成等則不做要求。這樣，僅通過2學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生就能掌握整個(gè)智能變電站的基本概念和理論，對(duì)IEC 61850的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)有了初步認(rèn)識(shí)。

我們?cè)诒菊n程教學(xué)時(shí)，必須選抓住主干知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。本課程中，調(diào)度中心的SCADA/EMS系統(tǒng)、發(fā)電部門的SIS/ERP系統(tǒng)、智能變電站的分層系統(tǒng)和輸配電部門的GIS系統(tǒng)這四大系統(tǒng)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)信息化應(yīng)用中處于核心地位。我們將其作為教學(xué)重點(diǎn)講授：①SCADA/EMS系統(tǒng)可以說是整個(gè)電力系統(tǒng)生產(chǎn)自動(dòng)化中最重要的部分，要求學(xué)生掌握SCADA/EMS的概念及SCADA和EMS系統(tǒng)的關(guān)系、深刻理解EMS具體的各部分組成及其在調(diào)度中心的具體應(yīng)用;②發(fā)電側(cè)的SIS的系統(tǒng)要掌握系統(tǒng)架構(gòu)、具體功能以及它和DCS和MIS系統(tǒng)的關(guān)系。ERP系統(tǒng)部分要講清為什么要引入ERP以及它和傳統(tǒng)的MIS系統(tǒng)的區(qū)別;③智能變電站的教學(xué)內(nèi)容;④GIS系統(tǒng)目前已經(jīng)成為輸配電管理自動(dòng)化的主要平臺(tái)，GIS平臺(tái)的組成以及它和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的結(jié)合是講述的重點(diǎn)。

3 教學(xué)方法探索

1)導(dǎo)圖式學(xué)習(xí)法

我們授課先用一個(gè)導(dǎo)圖將系統(tǒng)的完整體系架構(gòu)直觀展現(xiàn)給學(xué)生，幫助他們建立對(duì)該部分內(nèi)容的總體認(rèn)識(shí)。然后在教學(xué)中再依據(jù)體系框架，逐步豐富細(xì)化導(dǎo)圖的內(nèi)容;在復(fù)習(xí)階段，也可以逐步回歸到最終的框架中來［2，3］。

例如在講述調(diào)度中心信息化時(shí)，我們以圖2為例幫助學(xué)生樹立這樣的概念：整個(gè)系統(tǒng)分為2個(gè)大區(qū)，分別是生產(chǎn)控制區(qū)和管理信息區(qū)。然后生產(chǎn)控制區(qū)又分為控制區(qū)(實(shí)時(shí)區(qū))和非控制區(qū)(非實(shí)時(shí)區(qū))，管理信息區(qū)又分為應(yīng)用服務(wù)器區(qū)和調(diào)度辦公區(qū)，各區(qū)由哪些系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)大致起什么作用。通過這樣講述，幫助學(xué)生首先建立起整個(gè)系統(tǒng)的框架體系，了解將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，以及各子系統(tǒng)的重要程度，在后面的講述中再分別詳述各個(gè)子系統(tǒng)。

2)自主引導(dǎo)式學(xué)習(xí)法

課程上了3周后，我們對(duì)學(xué)生做了問卷調(diào)查。部分學(xué)生反映本書內(nèi)容偏重于概念化，積極性不高。

圖2 調(diào)度信息化總體框架

為此，我們?cè)诤笃诮虒W(xué)中強(qiáng)調(diào)了對(duì)學(xué)生進(jìn)行自主引導(dǎo)性學(xué)習(xí)，主要是通過創(chuàng)設(shè)問題式情境和探究式情境，以形成學(xué)生的問題意識(shí)和自主思維。其過程是：根據(jù)背景材料，教師提出問題—學(xué)生研究問題—解決問題。按此方式，學(xué)生之間進(jìn)行分組討論、研究、交流、質(zhì)疑和辯論，然后教師進(jìn)行必要的點(diǎn)撥。

例如，我們?cè)谥v到用電信息采集時(shí)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提出問題：如果你是電力公司技術(shù)人員，通過怎樣的方式將家庭住戶的智能電表的信息傳到電力公司?學(xué)生的答案可能有寬帶、無線、3G、光纜以及載波等。然后組織學(xué)生分組討論這些通信手段各自的優(yōu)缺點(diǎn)，包括技術(shù)性缺陷和經(jīng)濟(jì)性考慮，最后教師指出目前實(shí)際工程中使用的常用方法。

經(jīng)過這一系列的活動(dòng)最后使問題得以解決，即給學(xué)生創(chuàng)造環(huán)境，讓他們積極參與教學(xué)，獲得對(duì)知識(shí)的理解和整合，并促成自身的發(fā)展。

［1］查小明，華小梅，孫元章.高校院級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)初探［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(增刊)：25-27.

［2］韓谷靜，吳雨川，秦亮等.“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”的教學(xué)模式研究［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(增刊)：125-127.

［3］任坤，李梅，劉紅.“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)中的思維導(dǎo)引［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(5)：85-90.