鄧海鷹，施 華，黃麗娟，左江林

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530023）

電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施
——以電力技術(shù)教學(xué)工廠為例

鄧海鷹，施 華，黃麗娟，左江林

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530023）

以電力工程技術(shù)教學(xué)工廠為例，展示了一個(gè)專業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施過程，探討了在《電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)》的教學(xué)中引入PowerWorld軟件，結(jié)合崗位需要開展工程項(xiàng)目教學(xué)的方法。詳細(xì)介紹了《電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)》中四個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的項(xiàng)目內(nèi)容、項(xiàng)目來源和項(xiàng)目目標(biāo)。最后，設(shè)計(jì)了該實(shí)訓(xùn)的考核評(píng)價(jià)方法。

教學(xué)工廠；項(xiàng)目化教學(xué)；電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)；PowerWorld

《電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)》即原來的《電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)》，該實(shí)訓(xùn)為《電力系統(tǒng)分析》課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是電力類高職高專學(xué)生的必修專業(yè)實(shí)踐課程，是學(xué)生畢業(yè)后從事電力調(diào)度、設(shè)計(jì)、規(guī)劃工作的基礎(chǔ)。

原有的《電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)》設(shè)置的任務(wù)通常包括：對(duì)某簡單電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算（手算）、對(duì)某簡單電網(wǎng)開展短路計(jì)算（手算）。其不足在于：（1）使用手動(dòng)計(jì)算的模式，雖然可以加深學(xué)生對(duì)潮流和短路這兩大計(jì)算內(nèi)容的理解，但計(jì)算的對(duì)象都是極為簡單的電網(wǎng)，無論從節(jié)點(diǎn)規(guī)模還是從電網(wǎng)復(fù)雜程度而言，都無法與實(shí)際的電網(wǎng)相比，訓(xùn)練過程無法和真實(shí)的工作接軌；（2）訓(xùn)練過程沒有基于崗位能力要求，設(shè)置任務(wù)情景，學(xué)生只知道計(jì)算，不知道怎么利用計(jì)算的結(jié)果開展崗位工作；（3）任務(wù)單一，由于手算效率較低，一周的時(shí)間只剛好能將潮流和短路計(jì)算完畢，不能進(jìn)一步深入開展相關(guān)任務(wù)。

PowerWorld[1]軟件是美國PowerWorld公司推出的電力系統(tǒng)仿真軟件，具有計(jì)算功能強(qiáng)大、可視化展示直觀、用戶界面友好等特點(diǎn)[2]，在電力工業(yè)界獲得廣泛應(yīng)用。廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力系從2007年開始引入PowerWorld軟件作為電力系統(tǒng)分析課程的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行了全面改革，并編寫了《電力系統(tǒng)分析技術(shù)及應(yīng)用》[3]教材。

電力系統(tǒng)分析課程組根據(jù)建設(shè)電力技術(shù)教學(xué)工廠用于全面改造專業(yè)教學(xué)的統(tǒng)一規(guī)劃，依托多年來的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與項(xiàng)目積累，率先利用PowerWorld軟件作為教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)對(duì)《電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)》進(jìn)行了工程項(xiàng)目化改造和教學(xué)設(shè)計(jì)。

《電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)》旨在培養(yǎng)學(xué)生電力系統(tǒng)建模、穩(wěn)態(tài)分析、短路分析的能力，結(jié)合現(xiàn)場真實(shí)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，利用專業(yè)通用的電力系統(tǒng)分析軟件完成給定項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)，為今后從事電力調(diào)度、設(shè)計(jì)、規(guī)劃工作奠定基礎(chǔ)。本課程與《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)及應(yīng)用》、《電氣設(shè)備安裝調(diào)試與運(yùn)行維護(hù)》、《電力系統(tǒng)分析技術(shù)及應(yīng)用》等課程相銜接，共同打造學(xué)生的專業(yè)核心技能。

1 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目內(nèi)容

《電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)》主要包括：項(xiàng)目一：某地區(qū)電力系統(tǒng)接線圖的擬制及簡介；項(xiàng)目二：某地區(qū)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)PW模型的搭建；項(xiàng)目三：某地區(qū)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式分析；項(xiàng)目四：為設(shè)備選型和繼保整定提供短路數(shù)據(jù)。整個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目就來源于課程組教師們近年來為某地區(qū)電網(wǎng)重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和保護(hù)整定的真實(shí)工程案例，經(jīng)過簡化改造后的工程訓(xùn)練項(xiàng)目盡可能的保留了真實(shí)任務(wù)情景，并與基層一線技術(shù)員的崗位能力要求完全對(duì)應(yīng)。

1.1 某地區(qū)電力系統(tǒng)接線圖的擬制及簡介

（1）崗位需求分析

對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)動(dòng)維護(hù)、方式計(jì)算等崗位的技術(shù)員而言，根據(jù)電網(wǎng)的地理接線圖繪制電氣設(shè)備的連接圖，是基本的崗位要求；而在電力企業(yè)中，基本上每個(gè)崗位的技術(shù)員，都應(yīng)具備撰寫電網(wǎng)簡介的能力。由此，設(shè)置項(xiàng)目一：地區(qū)電力系統(tǒng)接線圖的擬制及簡介。

（2）項(xiàng)目內(nèi)容

教師提供實(shí)際電網(wǎng)地理接線圖1份，設(shè)備銘牌參數(shù)1份。要求學(xué)生根據(jù)教師提供的材料，繪制能表達(dá)元件之間連接關(guān)系的電氣設(shè)備接線圖，并撰寫該電網(wǎng)簡介。

（3）項(xiàng)目目標(biāo)

1）能繪制發(fā)電廠的一次接線圖；

2）能繪制變電站的一次接線圖；

3）能將發(fā)電廠、線路、變電站在一次接線圖上正確連接；

4）能規(guī)范準(zhǔn)確的撰寫電網(wǎng)簡介。

1.2 在PowerWorld軟件中搭建該地區(qū)的電網(wǎng)模型

（1）崗位需求分析

對(duì)于電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)動(dòng)維護(hù)、方式計(jì)算等崗位的技術(shù)員，要對(duì)電網(wǎng)開展分析計(jì)算，首先要在計(jì)算軟件上對(duì)電網(wǎng)元件進(jìn)行建模，因此元件參數(shù)計(jì)算和電網(wǎng)建模的能力必不可缺。由此，設(shè)置項(xiàng)目二：在PowerWorld軟件中搭建該地區(qū)的電網(wǎng)模型。

（2）項(xiàng)目內(nèi)容

學(xué)生根據(jù)原始的設(shè)備銘牌參數(shù)，在Excel軟件上分別編制發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、負(fù)荷元件的參數(shù)計(jì)算表，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。隨后應(yīng)用計(jì)算出來的參數(shù)，在PowerWorld軟件上對(duì)該電網(wǎng)進(jìn)行建模。圖1所示為學(xué)生建模的成果。后續(xù)的項(xiàng)目三、四均在該模型上開展。

圖1 學(xué)生在PowerWorld軟件中搭建的電網(wǎng)模型

（3）項(xiàng)目目標(biāo)

1）能根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)電機(jī)參數(shù)；

2）能根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算變壓器參數(shù)；

3）能正確計(jì)算線路參數(shù)；

4）能正確計(jì)算負(fù)荷參數(shù)；

5）能在PowerWorld上建立發(fā)電機(jī)模型；

6）能在PowerWorld上建立發(fā)電機(jī)模型；

7）能在PowerWorld上對(duì)線路進(jìn)行建模；

8）能在PowerWorld上對(duì)負(fù)荷進(jìn)行建模；

9）能檢查并解決模型中存在的問題。

1.3 某地區(qū)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式分析

（1）崗位需求分析

對(duì)于電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、方式計(jì)算、電網(wǎng)調(diào)度等崗位的技術(shù)員，對(duì)電網(wǎng)開展潮流計(jì)算是重要的工作內(nèi)容，而在實(shí)際崗位工作中，潮流計(jì)算的結(jié)果分析遠(yuǎn)比潮流計(jì)算本身重要。潮流計(jì)算結(jié)果的分析集中體現(xiàn)在運(yùn)行方式的調(diào)整、電壓調(diào)整和靜態(tài)安全分析等工作上。由此，設(shè)置項(xiàng)目三：某地區(qū)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式分析。

（2）項(xiàng)目內(nèi)容

在已經(jīng)建模完畢的電網(wǎng)模型基礎(chǔ)上，開展潮流計(jì)算，應(yīng)用計(jì)算結(jié)果，對(duì)該電網(wǎng)的典型運(yùn)行方式下的電壓水平和負(fù)荷水平進(jìn)行分析；如果存在電壓越限的情況，則采取調(diào)壓措施；最后，對(duì)電網(wǎng)出現(xiàn)某一設(shè)備退出運(yùn)行的情況，通過潮流計(jì)算，進(jìn)行靜態(tài)安全分析。

（3）項(xiàng)目目標(biāo)

1）能進(jìn)行潮流分析；

2）能運(yùn)用調(diào)壓手段進(jìn)行電壓調(diào)整[4]；

3）能對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行安全穩(wěn)定校核。

1.4 為設(shè)備選型和繼保整定提供短路數(shù)據(jù)

（1）崗位需求分析

在電網(wǎng)設(shè)計(jì)階段，一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)任務(wù)就是對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型，因此需要開展相應(yīng)的計(jì)算提供選型依據(jù)。對(duì)斷路器而言，其重要參數(shù)遮斷容量，則取決于流經(jīng)斷路器的最大短路電流。在繼電保護(hù)工程師對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)整定時(shí)，同樣需要在不同的運(yùn)行方式下，在系統(tǒng)中選擇適合的短路點(diǎn)開展短路計(jì)算。由此，設(shè)置項(xiàng)目四：為設(shè)備選型和繼保整定提供短路數(shù)據(jù)。

（2）項(xiàng)目內(nèi)容

某新建變電站需要對(duì)一個(gè)35 kV斷路器進(jìn)行選型，為此需要提供35 kV側(cè)的三相短路數(shù)據(jù)，要求學(xué)生在PowerWorld軟件上開展三相短路計(jì)算和短路曲線查詢[5]為設(shè)備選型提供依據(jù)。

某新建變電站要對(duì)線路和變壓器保護(hù)進(jìn)行整定，為此需要提供單相、兩相、兩相接地和三相短路數(shù)據(jù)，要求學(xué)生在PowerWorld軟件上開展這些短路計(jì)算，為保護(hù)整定提供依據(jù)。

（3）項(xiàng)目目標(biāo)

1）能根據(jù)設(shè)備選型或繼保整定等不同的用途，選擇相應(yīng)的短路計(jì)算類型；

2）能在PowerWorld軟件上進(jìn)行三相短路計(jì)算；

3）能在PowerWorld軟件上進(jìn)行單相短路計(jì)算；

4）能在PowerWorld軟件上進(jìn)行兩相短路計(jì)算；

5）能在PowerWorld軟件上進(jìn)行兩相短路接地計(jì)算。

2 考核評(píng)價(jià)

《電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)》四個(gè)項(xiàng)目的考核評(píng)價(jià)方式和分值比例如表1所示。

表1 項(xiàng)目考核評(píng)價(jià)方法

3 結(jié)語

在《電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)》的教學(xué)中，利用PowerWorld軟件，結(jié)合崗位需要，開展了工程項(xiàng)目教學(xué)的嘗試。實(shí)踐證明，以工程項(xiàng)目化的方式開展《電網(wǎng)仿真實(shí)訓(xùn)》教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成效均得到極大提升。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路，為其他專業(yè)課程依托校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地作為實(shí)踐平臺(tái)開發(fā)并實(shí)施工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，踐行電力技術(shù)教學(xué)工廠的教學(xué)模式提供了一個(gè)非常有價(jià)值的范本。

[1]邱紅.項(xiàng)目教學(xué)法在高職《電力系統(tǒng)分析》教學(xué)中的探索及應(yīng)用[J].大學(xué)教育，2014，3（18）：174-175.

[2]Thomas J.Overbye.電力系統(tǒng)可視化技術(shù)(英文)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005，29（16）：60-65.

[3]鄧海鷹.電力系統(tǒng)分析技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國水利水電出版社，2015.

[4]黃麗娟，黑綏亞.基于PowerWorld的電壓監(jiān)視和仿真調(diào)壓方法[J].廣西電力，2013，36（1）：23-25.

[5]鄧海鷹，謝錫鋒，施華.基于PowerWorld&MATLAB的任意時(shí)刻短路電流計(jì)算研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（7）：97-98.

Design and Imp lementation of Power Grid Simulation Training Project——Taking Power Technology Teaching factory as an example

DENG Hai－ying，SHIHua，HUANG Li-juan，ZUO Jiang-lin%
（Guangxi Hydraulic and Electric Polytechnic，The Guangxi Zhuang Autonomous Region，Nanning Guangxi530023，China）

Taking the electrical engineering technology teaching factory as an example，shows the design and implementation of a professional training project，introduction of PowerWorld software in power system simulation“training”teaching method，combining with the job needs to carry out the project of teaching.This paper introduces in detail the contents of the project，the source of the project and the project objectives of the four training projects in the power grid simulation training.Finally，the design of the training evaluation method.

teaching factory；project teaching；power grid simulation training PowerWorld

G642.4

A

1672-545X（2017）04-0181-03

2013年度廣西高等教育教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目“電力工程技術(shù)“教學(xué)工廠”建設(shè)及應(yīng)用的研究與實(shí)踐”成果（項(xiàng)目編號(hào)2013JGA335）；2015年度中國水利職業(yè)教育協(xié)會(huì)水利職業(yè)教育教學(xué)成果獎(jiǎng)立項(xiàng)項(xiàng)目“以電力技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)基地為載體的產(chǎn)教深度融合的研究與實(shí)踐”成果（項(xiàng)目編號(hào)水教協(xié)[2015]24號(hào)）

鄧海鷹（1963-），男，廣西柳城人，研究生，教授，主要研究方向：從事電力系統(tǒng)分析及電力類專業(yè)教學(xué)與高職教育研究。