泛在电力物联网下的电力系统自动化教学改革研

1 前言

为了应对新一轮的工程教育改革，作为传统工科的电气工程及其自动化的创新改革发展也是人们关注的问题[1]。随着2019 年全国“两会”的闭幕，为适应能源电力行业快速变革和发展，国家电网公司提出泛在电力物联网。泛在电力物联网借助人工智能、云计算和移动通信等工具，是能源互联网领域万物互联与人机交互、无处无时不在的系统[2]。电力系统自动化技术也需要更新换代和技术创新。电力系统自动化课程属于多学科交叉课程[3]，具有理论严密、逻辑性强和应用性广等特点[4]。

在此背景下，本文以北方民族大学的电力系统自动化课程为研究对象，以课程现状为切入点，通过整合优化教学内容、重建评价制度和设计多样化教学模式，进一步改善课程教学效果。

2 课程存在问题

课程内容陈旧由于电力系统自动化由传统的机械简单化自动装置转向数字和智能化方向发展，以往的理论教学内容过于陈旧；同时，工程教育必须以科技和技术革命为方向标，以往的教学内容主要关注书本，而没有体现时代的要求，如新能源发电、柔性输电技术和智能电网等，因此必须对现有的教学内容进行整合优化。

学生基础参差不齐电力系统自动化课程内容繁杂，综合性强，需要前期电机学、自动控制原理和电力系统分析等课程的支撑，但是学生学过就忘，在现有课时较少的前提下，无法对所有的知识进行综合复习，因此，教学效果不佳，学生学习的兴趣和信心受挫。同时，由于这门课开设在第七学期，学生需要找工作和进行各种备考，基本上无心学习，仅仅为了学分而已。

理论教学与实践脱节现有的自动化设备基本上都是即插即用，开放性和兼容性不够，学生在实践教学过程中基本上都是接线，然后记录数据，无法从内部探究自动化装置工作原理，而且具体采用什么样的算法也无从查找，因此无法系统掌握自动化设备的理论知识。

考核机制缺乏激励性和合理性传统单一化的以学期末成绩为主、过程性成绩为辅的局面导致考核不能有效调动学生自我学习的意识，而且机制缺乏弹性。

因此，在新工科背景下，高等教育要不忘初心、以本为本，高等院校要服务地方经济需求，亟待对电力系统自动化课程现有的教学环节进行设计和整合，以期提高教学质量和学生的综合能力。?

表1 过程记录表平时 专题讨论 撰写报告（30%）出勤+提问（15%） 作业（10%） 专题报告（45%）三次不到扣5 分，五次以上取消考试资格少交一次扣1 分，作业雷同者扣5 分共有九个专题，每六人为一组，包括课件制作、讲解和建模仿真分析，随机抽查答辩本小组的报告以及课程的其他任意三个专题

3 教学环节设计

图1 任务驱动模式下的专题考核实施方案

教学内容的设计和整合当前，能源电力行业处于快速变革和发展的时期，电力系统自动化是发输变配用五大系统借助于先进的自动化技术和设备在电力系统中的应用，是电力系统的核心内容，因此需要对课程内容进行优化整合，取其精华。其教学内容设计主要包括以下几个方面。

1）要保证电力系统的安全、可靠和经济运行的特点，需要扎实的电力系统理论知识。如为了保证用户得到质优价廉的电能，首先必须在发电机组并网上做文章，但是并网需要发电机组励磁系统提供实时运行控制，继而需要对电力系统的功频和电压无功控制理论知识的支撑，因此，电力系统自动化知识环环相扣。

2）工程教育要体现时代的先进性，在教学过程中要树立工程概念，通过行业前沿知识普及，开阔学生专业视野，实现知识的融会贯通。在教学内容设计中可以根据当前行业发展的趋势，借助专题报告形式，内容主要涉及新能源发电和电力改革方向，包括电力系统远动、智能电网和智能变电站、状态估计和多维度的综合优化。

3）依托教材，以项目形式进行内容分解，在教材的选取上要体现兼容性和扩展性特点。选用王葵和孙莹主编的教材（第三版），同时辅以李岩松、吴文传、王清亮等编写的教材，并且给学生提供一些专业网站。优秀的教材可以保证在课时不断减少的情况下，使学生不仅对经典的知识有全面的了解，而且对最新学科知识建立起初步的认识，便于在未来的工作中更好地学以致用。

教学组织模式的创新化由于电力系统自动化课程安排在第七学期，不能用传统的填鸭式教学方式对教学内容进行重复，因此需要精准教学、理实结合、虚拟与现实结合，在高度和宽度上加深对系统知识点的理解和掌握。同时需要在教学的组织模式上进行创新，结合第四次能源革命的到来，结合泛在电力物联网和坚强智能电网的建设，融入更多的前沿和交叉性知识。在教学组织模式设计中，通过专题报告的任务和项目推动方式，将课程基础理论和行业前沿知识相结合，通过课前布置下发报告内容，根据班级人数，以5 ～6 名学生为一小组进行资料查阅准备、课件制作、仿真分析建模及答辩汇报。其具体实施细节如图1 所示。

文章来源：《电力系统自动化》 网址: http://www.dlxtzdhzz.cn/qikandaodu/2021/0709/1032.html