发布时间:2023-10-10 15:35:23
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1、电气工程及其自动化的概述
控制理论和电子网理论是电子工程及其自动化的理论基础,而电子电力技术则是电气工程及其自动化所依赖的手段中最重要的一个,除此之外,也离不开计算机信息技术的支持。使用最快的效率将工作完成是对电气工程及其自动化进行研究的最终目的。电气工程及其自动化其实就是指在生产的过程中,用少量的人力甚至是不用人力,主要是对先进技术的应用,进而促进工作的完成。将电气工程及其自动化在实际生产的过程中加以利用,在经济效益实现最大化的同时,还可以进一步的提高工作质量,进而促进工作效率的有效提升。也正是因为电气工程及其自动化有这么多的有点,才得以被广泛的应用到社会的各个领域中,进而推动我国社会的不断进步。
2、电气工程及其自动化的特点
2.1发展过程的包容性与开放性
信息科学技术,尤其是计算机技术和以计算机为基础的网络技术的发展,给人们生活带来了翻天覆地的变化。计算机系统与电气自动化领域的融合,诸如通过向测控仪表内加装电子微处理器后,实现对数据的分析、计算和传输等,大大提高了信息解译和传输的效率,也改变了以往手算的劳动模式,减少了劳动成本;但由于不同厂商生产的仪器、仪表标准不同,所以信息的可共享性有待加强,从这一方面来看,电气自动化发展有开放性和包容性的特点。
2.2信息共享化
21世纪是“大数据”和“云计算”的时代,这二者都依赖于信息共享的实现。实现社会化的网络信息资源共享是当前城市化建设的一大目标,信息共享有利于企业之间和其与子公司之间的资源配置和战略决策;电气工程自动化系统的搭建,能够为企业的交流提供更加畅通的通道,实现资源的合理利用,也提高了数据传输效率,进而促进企业发展,提高电气自动化技术的发展速度。
2.3集约化和智能化
电气自动化向着集约化和智能化的方向发展,主要提升电气设备运行的可靠性和稳定性。
3、电气工程及自动化技术的应用
2.1在电网调度中的应用
当今社会,信息网络技术高速发展,电气工程及自动化技术中对电气的保护措施正从传统的仅仅依靠继电器向依靠网络技术发展。传统的继电器保护对人力和物力都有极大的浪费,管理起来极为麻烦。现今,电气工程的自动化技术可以实现对电网的实时监督及控制,这便是电网调度。电网调度的顺利施行依托于当今发展十分发达的互联网技术,据此电力管理部门可以节省大量的人力及物力,使电力管理实现通信及调度方面的联系。由此形成的巨大的网络体系便是一个对工作十分有利的信息监控及数字化服务系统。
2.2在电气工程管理中的应用
进入二十一世纪以来,我国各项科学技术都在猛力发展,这其中,电气工程及自动化技术更是取得了极大改进,我国传统上对电网的管理方式是利用压力、温度及液位仪表等来进行的,而现今则可以利用电气自动化设备完成大量的数据统计,而且所需的时间极短,统计的压力、温度及流量等数据都很准确,这样既节省了时间,又省去了大量的物力及人力,大大减少了工作量的同时也节约了大量资金。电力事业的顺利发展为我国生产力的提升提供了坚实的物质基础,电气工程及自动化技术的不断前进则是为电力事业的顺利发展提供了强而有力的技术支撑。
2.3变电站自动化技术的应用
电气工程及自动化技术还可以用于变电站自动化运行。在变电站建设中,通过计算机技术,将集成化向二次开发状态转变,信息的传输是通过电力信息光缆来实现的,这样便使统计记录及运行管理都向自动化发展。上述过程中,利用变电站自动化技术还能实现对系统的运行状况进行实时管理及监督,当系统出现故障后能进行自诊断,这种特点对于客户比较人性化,对于电气企业,可以对客户提供更完善的电力供应服务,可以有效提高企业的经济收益。
2.4在化工生产单位电厂分散测控系统中的应用
化工厂在生产过程中,要想实现对生产进行实时的监督和监控,必须利用电气工程及自动化技术,这样可以清楚地监测生产过程和线路,并可以完全控制远在现场的传输路线、仪表甚至工程师站。这些相较于传统的电气监测系统有很大的进步。
3、电气工程及其自动化发展趋势
3.1科研人员和操作人员的综合素质不断提高
近年来,在电气工程及其自动化的发展过程中,相关的科研人员以及操作人员在其中发挥着十分重要的作用,他们作为自动化技术的操作者以及研发者,可以直接影响电气工程及其自动化的发展进程以及应用范围。因此,为了使电气工程及其自动化更好的发展,我们就应该重视对科研人员综合素质培养,并鼓励他们不断创新自动化技术,从而使我国电气工程及其自动化的市场竞争力不断提升。
3.2建立电气工程及其自动化的统一独立平台
当前,由于企业类型的不同,就使得我国的电气工程及其自动化技术存在些许差异,并且各大企业之间缺乏联系,都采用自主研发的方式进行科研活动,因此,导致企业的经济成本不断增加,对于企业持续、稳定的发展具有一定的不利影响。为此,企业内部的科研人员就应该突破科研环境的限制,加强各大企业之间的联系,从而制定科学、合理的电气工程及其自动化方案。从而确立研发目标。
3.3建立电气工程及其自踊技术的网络系统及系统结构
为了进一步确保各大企业之间交流信息的安全性以及准确性,我们就需要建立电气工程及其自动化技术的网络系统及系统结构,以此来不断优化资源配置。要想全面提高电气工程及其自动化系统的运行稳定性,就需要使其自动化系统通用化,以此来实现企业内部信息资源的共享。
结束语
随着我国国民经济的飞速发展和科技实力的不断增强,各行各业的建设都取得了非凡的成绩,电气工程及其自动化在国民经济建设中也发挥着越来越重要的作用,其在工业领域的基础性和重要性地位也逐渐根深蒂固。电气工程自动化及其相关技术的发展程度也逐渐成为衡量一个国家综合国力的重要指标之一。
1.1 技术融合程度高
随着我国工业建设的快速发展,逐渐的进入到全面的电气自动化时代,并且随着科学技术的快速发展,对于电气自动化工程的要求越来越高,进一步促进了电气自动化工程的应用范围的扩大。电气工程在进行自动化设计的时候,必须要以计算机信息技术为主要基础,并且以电子电力技术为主要辅助技术,并且还会涉及到机械自动化技术的应用。所以,电气自动化工程技术本身融合了诸多高科技,技术融合程度也是比较高的,具有较高的运用价值。
1.2 技术实用性极强
新时代,电气自动化工程本身的实用性比较强,其主要包括的技术就是电气工程以及自动化技术,并且成为当今时代社会工业的主要发展模式。电气工程以及自动化主要应用的范围就是技术控制,能够对电气自动化设备进行调试和协同的作用,从而形成科学、合理的自动化生产链条,从根本上提高生产效率以及工业生产力。
2.电气自动化工程中的节能设计技术
电气自动化是在经济进步和信息技术不断更新的基础上产生的。目前,它对电气信息领域的影响不断扩大,与我们日常生活的关系密切相关,与工业发展也有较大的关联。电气自动化和节能环保设计技术必定会成为将来社会的主流,两者有效结合将会明显推动多个行业的节能减排。通过节能设计能够从最大程度上减少我国能源的消耗,从而可以缓解我国能源短缺的危机。
2.1 合理选择变压器
变压器作为电气自动化工程的重要组成部分,其主要功能就是电压、电流以及功率之间的转换,必须要结合电气自动化工程的实际情况选择变压器的台数,尽量避免使用多台变压器,避免资源出现浪费的现象。如果选择两台或者更多的变压器,往往都会选择并联的措施,才能够从根本上提高变压器的安全性以及可靠性,增加电力系统的功率因数。
2.2 降低电能传输损耗
必须要科学、合理地对电线进行排线,尽量保持直线,缩短电线的长度。电线在选择的时候应该选择截面积比较大的电线,从而才能够有效的减少电阻,最终达到节能的目的。对于电气设计人员来讲,必须要选择科学、合理的措施减少电线电阻,必须要考虑电线本身的性能,选择传输能力比较强的线缆,才能够从最大程度上减少电能在传输过程中的损耗。
2.3 合理选用无功补偿设备
无功补偿设备的主要作用就是促使变压器上输电消耗有效地降低,从而能够提高效率。为了能够达到最佳的补偿效果,应该选择适应面广、跟踪定位准确的模糊投切方式,其主要就是因为传统的补偿电容组内的电容器本身的实际分担方式以及按比例分配方式等都并不会获得实际需要的补偿效果。所以,必须要重视无功补偿设备的选择,如果选择不科学、合理,就会对供电系统带来十分巨大的影响。
2.4 选择低能耗光源
在选择日常照明灯具的时候,应该在满足日常生活需求的前提下尽量降低电能的消耗。另外,在工场进行生产的时候应该选择金卤灯,如果一种光源强度不够的时候可以选择多种光源相互结合的形式,不仅能够提高照明强度,还能够有效地降低能源消耗。
3.完善电气自动化节能技术的措施
(1)必须要科学、合理地使用软启动器,不仅能够保障其平稳启动,还能够有效地实现转速以及负载的拼配,推广使用软启动器节能软启动器主要就是指结合启动时间的长短来调解可控器件的硅原子器件的导通角,从而能够有效地控制电压变化。因此,在电气自动化工程中的电气设备,尤其是频繁启动的设备选择软启动器,能够有效地节省大部分的电能。
(2)三相电不平衡的现象十分普通,不平衡的现象不仅会直接影响到线路上变压器出现损耗,还会直接导致变压器上铁损损耗的进一步增加。所以,电气自动化工程在进行设计的时候,必须要平衡三相电负荷,保障三相电之间的电流值的平衡,从而才能够有效地降低铜损和铁损,从根本上保障供电质量,最终实现节能的目的。
(3)通过变频调速装置的使用,并且结合负载的大小自动调节转速,最终才能够实现自动与负载变化之间的适应,不仅能够提高电动机的效率,还能够起到节能的目的。合理使用交流变频调速装置必须要对交流电机调速变电技术进行积极地推广和应用,其主要功能就是对电动机起到节能的效果。
为解决传统培养模式下,单一地灌输学生专业知识、学生知识面窄、综合能力差等问题,学院提出“三位一体”的培养模式,即“专业教育+通识教育+完满教育”的有机融合,围绕中心,努力培养“完整的人”。专业教育培养学生具有专业领域的理论知识和技术应用能力;通识教育重在开阔学生视野,提升文化品位,培养学生的科学精神和人文素养;完满教育的目标是努力培养学生具有优良品格、气质和综合能力,大力提升学生的情商。在2014级培养方案中进行了大幅度的修订,增加了完满教育模块,以及增加了通知教育学分比重,各个模块所占学分比重见表1。培养方案的体系重新构建,体现了专业特点和社会需求,培养学生具有电气工程及其自动化专业的理论知识和实践动手能力,并突出专业特色,重点培养电力系统、智能建筑行业应用型人才(专业教育);积极拓宽学生的知识面(通识教育);并重视人才综合能力的培养和个性发展(完满教育)。努力培养学生具有社会责任感、较强的交流能力、批判思维、勇于质疑、专业创造、知识面广,即知识、素质、能力协调发展的、具有国际视野和多元化视野的电气工程及其自动化专业领域综合性应用人才。
二、专业教育模块课程设置突出专业特色
电气工程及其自动化专业发展历史悠久,学科综合性强,传统的电气工程专业以强电为主,但随着计算机技术、现代电子技术、信息和控制技术的快速发展,在电气行业工作人员只掌握传统“强电”的知识已经无法胜任工作,并依托学院信息技术方面的优势,结合电气工程及其自动化专业所在自动化系的“电气—自动化专业学科群”平台,电气工程及其自动化专业教育模块需培养学生掌握强电基础知识的同时,还需掌握信息和控制科学的知识,形成强弱电相结合、软件与硬件相结合、元件与系统相结合的知识结构。从国民经济各个领域到日常生活都离不开电能,涉及电能行业的电气工程及其自动化专业,社会需求量大。特别是随着我国社会经济的发展,电力行业的发展迅猛,成为国家基础能源的支柱。近年来,电力行业重点发展特高压电网、智能电网、新能源发电等,需要高校为其提供大量的技术人才。而近年来,随着我国城市化进程的建设,我国建筑行业的发展十分迅猛,各种计算机、电子信息、控制技术等融入智能建筑项目中,智能建筑已成为建筑行业发展的大趋势,也是建筑业中新的“经济增长点”,建筑电气领域对人才的需求量也十分巨大。因此确立了“电力系统、智能建筑”为电气工程及其自动化专业特色,并以此作为培养方案中专业课程的侧重点。培养方案的课程设置时,考虑学生需掌握本专业领域必需的基础知识、技术,如电路基础、电子技术、控制理论、电力电子技术、计算机软硬件基础及应用等,还需掌握体现专业特色的知识、技能,课程设置见表2。培养学生毕业后能在电力、电气、建筑、制造、轨道交通、安装工程等行业,从事电力系统与电气装备的设计和运行、电气设计运行与维护、供配电系统、智能建筑设计、电气工程建设与技术管理工作,也可从事电力电子、电气传动、仪表等技术领域的工程设计、运行与维护工作。为更好地培养具有扎实专业知识、创新能力的应用型人才,电气工程及其自动化专业的所有专业课和专业基础课均采用小班教学,同时在修订培养方案时增加了实践课程学分,并且适当减少了验证性实验课,增加了锻炼学生创新能力和动手能力的设计性、综合性实践课,如增加建筑电气控制与PLC技术课程设计、供配电技术课程设计等。
三、通识教育与完满教育
通识教育与完满教育的人才培养目标为培养具有综合的领导才能——“完整的人”:(1)具有全球化时代公民的义务和权利意识、道德的基本要求,做到诚实守信,并具有为社会服务的公益意识。(2)较强的写作、表达能力,并具有在社会交往中的基本礼仪以及谈判技巧,以提高学生的有效沟通能力。(3)勇于探索、独立思考、善于质疑、开拓创新,孜孜不倦地寻找答案、追求真理。(4)具有艺术修养,热爱艺术、享受生活,让学生了解他们既是艺术、思想、价值等传统的产品,也是这些传统的创造者;具有人文艺术的创意理念,形成专业与创意相结合的能力。(5)团队精神和有效的协调能力,使学生具有应变能力,培养学生的组织和领导能力。通识教育由人文精神与生命关怀版块、科技进步与科学精神版块、艺术创作与审美经验等六个版块构成,设置的课程有信息技术与社会、从小说到电影等课程。完满教育搭建了艺术实践与欣赏、竞技体育、精品社团活动、志愿者服务等一体的“完满教育”平台,以及开设名家讲坛、名师课堂等。
前言:电气工程及其自动化是一个由多个专业合并的宽口径专业,该专业学生必须具备较强的实践能力,才能适应社会对人才的需求。由于该专业是新设工科专业,我们必须开辟一条与重点高校人才培养不同的途径,培养高质量的电气类专业人才。针对电气工程专业人才的培养目标和实际情况,我们从人才培养方案的制订,实验室硬件配备,校外实习基地的建
设,双师型教师的培养,以竞赛促进学生实践创新能力的提高等几个方面对实践教学进行了改革与探索。
一、电气工程及其自动化特色专业培养方案的设计
培养方案是人才培养的指导性文件,它不仅要考虑到电气工程及其自动化专业的普遍性知识结构体系,还应根据专业依附的行业背景为人才提供必要的行业知识体系,即特色知识体系,以利于人才日后的发展和提升。我校电气工程及其自动化专业培养方案的目标是学生掌握电气工程及其自动化专业的技术理论知识,具有建筑电气工程相关的强弱电工程方面的专业知识,同时具备建筑设备和工程管理的基本知识和技能。同时本专业的培养方案定位于培养工程研究应用型人才。在方案中强化教学实践环节,合理安排课程实验、课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计的项目内容和时间。课程实验增加了对设计性、综合性实验的要求,课程设计以核心课程为主,强化学生对己掌握的知识体系的综合利用,增强生产实习和毕业实习的目的性,使理论知识和生产实践能够有效地融合。
二、某个院校电气工程及其自动化特色专业的具体实践
1、 加强实验室硬件建设,重视实验教学
电气工程及其自动化专业是一个实践性很强的专业,建立起知识与技能相互促进、相互依赖、相互渗透、互为基础的机制是培养合格人才的立足点。实践性教学不能仅作为课堂教学内容的补充,而应成为培养学生创新意识和能力的重要手段。
近几年,通过多方面努力争取,在校领导和有关部门的大力支持下,电气信息类专业实验室建设取得了很大的进展。在已有物理、电路、电机与拖动、模拟电路、数字电路、EDA、嵌入式系统、传感器技术、片上可编程系统、单片机、过程控制、PLC等实验室的基础上,新建了自动化仪表、电力电子、电气控制技术、电气检测技术、工厂供电、太阳能光伏、
风力发电等实验室。目前实验室建设已涵盖电气各专业核心课程的主要内容,培养的学生在走上工作岗位后能迅速适应工作现场的要求。在实验教学中重视实验课程的开设质量,积极摒弃重复性的实验内容,压缩验证性实验,强化实验技能的训练,增开综合性、设计性实验。我院实验室课余时间对学生开放,并让部分动手能力强的学生参与实验教师的实验准备和仪器维护工作。
2、 加强实习基地建设
在校外实践性教学方面,重视专业实习基地的建设,把实习基地建设作为专业发展的重要一环,充分利用各种社会资源和信息渠道,尽可能多地建立和保持与实习基地的联系。每个实习基地都是具有一定规模的电气工程、自动控制等方面的企业,能够保证学生专业实习的要求。如我们在三年级两个学期分别让学生进行为期一周的专业见习,在盐城供电公司和发
电厂由特聘工程技术人员专门对学生进行指导。四年级用半学期时间安排专业实习,将学生分成若干组,去企业进行为期八周的专业实习。近几年物电学院开始尝试将学生的实验、实训、课程设计、创新实践与当地对口二级企业相对接。在聘请基地企业专家到学校讲课和当面指导学生的基础上,学生的大部分实践工作在企业车间或研发室中由“双导师”指导完成。根据我校学生课外实践和大学生创新项目的需要,江苏伯乐达集团在变压器有限公司、光电科技有限公司、光伏有限公司等二级公司创建了学生创新平台。利用该平台,学生可以在双导师的指导下参与生产实践和科研工作。经过几年的尝试,物电学院与企业的合作取得了一定的成效。在此基础上,我们通过实践基地的建设,不断提高学生在企业的见习、实训、生产实习、创新实践、毕业设计的质量。
3、 校企合作培养双师型教师,提高实践教学水平和质量
电气信息类专业是实践性特别强的工科专业,要搞好实践教学必须要有一支自身实践经验丰富、教学能力强的教师队伍。近三年来,电气工程系教师积极响应学校赴企业锻炼的号召,分批到相关企业学习。通过在企业、工厂参与产品生产、研发、技术革新,不但促进了教师自身专业能力的提升,也推动了我院专业建设与发展。一方面教师走出学校了解行业和社会对人才的需求,另一方面也提高了自身实践动手能力,以便培养更多技术应用型人才。近年来借助工程实践基地的建设,青年教师进入企业从事科研,与企业专家共同申报科研成果,搭建校企合作的桥梁,建立产学研合作机制,实现优势互补,资源共享,促进共同发展,目前已与企业建立了良好的产学研合作基础。另外,我们积极支持教师参加相关的学术会议和
骨干教师培训,组织教师带领学生积极参加各类大赛。教师在对学生的培训过程中,也提高了自己的实际操作能力,提高了自身的实践教学水平。
4、参加相关竞赛,培养学生的动手能力和创新能力
我校一直非常重视学生实践能力和创新能力的培养,并为此做了大量的工作,如学生科研训练计划、创新项目立项、学生科研奖励、开放实验室项目等,这些措施的实行已经取得了一定的成绩。我们还充分利用校企共建形成的优质实践教学资源,积极构建科技活动平台,鼓励学生参加校、省、国家三级科技竞赛,使大学生科技竞赛从少数人的爱好转变为学生普遍参与的活动,着力提高学生的创新意识和实践能力,提升综合素质。我校广泛开展第二课堂活动,成立创新实验室,学生积极参与教师的科研工作。鼓励学生申报省、校大学生创新项目。以电子设计竞赛、电气自动化大赛为契机,利用假期组织学生参加培训和科技实践,培养学生的工程实践能力、参与科研的能力和创新意识。在完成竞赛过程中,学生要经历系统方案设计、电气原理图设计、程序设计、调试等一系列工作,最终还要完成现场实操、答辩等环节,经过这种全过程的锻炼,学生设计能力、动手能力和创新能力明显提高。
结束语:
高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才,迅速发展的科学技术和社会经济对人才需求不断提出更高的要求。实践教学对大学生基础和专业理论知识的掌握、工程素质、创新意识、动手能力和适应社会能力的培养是必不可少的。因此教学改革任
务势在必行,任重而道远。我们必须立足本校特点,形成自己的专业特色,采用与企业合作,让企业参与培养过程的实践教学模式,真正提高实践教学的实效,充分满足培养创新型应用工程技术人才的要求。
作者简介:井天军(1980-),男,北京人,中国农业大学信息与电气工程学院,讲师;杨建华(1963-),男,河南卫辉人,中国农业大学信息与电气工程学院,教授。(北京 100083)
基金项目:本文系中国农业大学教改项目(项目编号:11023)的研究成果。
中图分类号:G482 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)23-0106-02
高等学校的专业建设是其人才培养基础和保障条件,也是反映高校办学水平和竞争力的一项主要指标,而特色专业因其所具有的独特性、创新性以及不可替代的特征,决定了它必然是高等学校的特质资源与核心竞争力之一。[1-4]我国高等教育通过面向21世纪教学内容和课程体系改革,逐步推广国家新的发展形式下的人才培养模式。但如何结合本专业的最新发展动向,针对创新意识、动手能力和合作精神“三强”型人才的培养,并与行业内用人单位的岗位技能需求挂钩,在实践教学环节实现具有专业特色的人才培养模式仍值得探索。中国农业大学信息与电气工程学院根据当前电力系统发展特点,结合自身科研开发的历史积累,在深化实验、实习、课程设计和毕业设计等实践教学改革的同时,正在微电网实训基地方面探索服务于我国电力行业的“三强”型人才之路。
一、电气工程实践教学环节的主要问题
实践教学是电气工程类专业必不可少的环节,是学生将所学课本知识理论联系实际,锻炼学生创新能力和实践能力的一种基本训练。然而实践教学中存在一些问题,影响了实践教学的效果。
1.校内实践环节设备的局限性
受到经费制约,校内实践环节的硬件设备普遍存在老化、维护不足等问题,实践的方法、方式和手段无法紧跟当前电气工程领域的发展,严重阻碍了实践教学效果与质量的提高。
2.校外生产实习的局限性
目前受到学生人数和电力企业安全生产的限制,电力企业现场很难接受学生真正进入运行班组进行跟班实习,只能短期安排学生参观电力生产运行的基本过程,现场学习收获有限,实习效果与教学目标不佳。此外,电力系统涵盖发、变、输、配、用电各个环节,而校外生产实习受实习现场条件、实习经费和实习时间等各方面的限制,学生实习只可能了解上述某一个环节,无法从全局了解电力系统整体生产、运行、控制和保护之间的内在关系,更无法进行电气设备的操作、维修和调试。这些实践环节的缺失既影响了学生的学习兴趣,也无法结合所学理论知识去发现问题、解决问题,制约了在实践教学环节中对学生创新和实践能力的提高。
二、微电网的发展与实践教学环节的结合
随着电气工程领域的科技发展和电气工程教育实践教学方案的改进,不少高等学校都在新能源发电及节能减排新形势下探索新的人才培养模式。[5,6]
1.电网的发展需要高校教学与时俱进
在电网规模不断扩大,逐步发展成集中发电、远距离输电的超大互联系统的同时,电网运行的稳定性和安全性趋于下降,而且难以满足多样化供电需求。另外,对全球常规能源的逐渐枯竭、环境污染等问题的担忧却日益突显,环保、高效和灵活的分布式电源广受青睐。
2.微电网作为未来电网发展方向之一需要增强教学环节与之配套
为协调大电网与分布式电源间的矛盾,充分挖掘分布式电源为电网和用户带来的价值与效益,提出并不断发展了微电网的概念。[7]微电网作为一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。微电网技术涉及电力系统运行控制、电力电子、储能变流控制、分布式发电控制、网络通讯和数字信号处理等专业方向内容,微电网教学需要在现有高校教学框架的基础上,通过实验教学等环节培养电气工程的“三强”型人才。[7-9]
三、微电网实验教学建设内涵
1.微电网实践教学发展应依托于电气工程学科的发展
教与学是综合的系统工程,微电网实践教学环节由于具有较强的交叉性,不一定需要通过课程的形式开展,可以通过相关课程的渗透,借助实践教学环节有效开展,避免内容重复,提要教学效率。微电网实践教学环节立足于培养当代电气工程新型技术人才,通过相关“电力系统分析”、“继电保护”、“电力电子技术”、“电力系统调度自动化”和“单片机原理”等核心课程的交叉,以从事微电网相关科研工作的教师为主体面向高年级本科生进行教学与课程实践工作。
2.微电网实践教学环节促进特色专业建设的发展
特色专业建设是进一步优化高校专业设置,提升专业建设整体水平,提高人才培养质量、效益和人才竞争力的重要手段。建设特色专业首先必须确立自己的特色,并且不断加以深化完善和升华。特色专业建设目标应包括教学、科研和社会服务三个方面,符合社会人才需求的现状和变化趋势,应与学校的办学方向、层次、规模、能力和特色相适应。
微电网由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置等汇集成小型发配电系统。从电气工程特色专业建设方面来看,微电网从技术上具有先进性,另外,微电网是小型自治系统,有助于帮助学生理解大电网的工作过程,使学生在电力系统知识学习中具有全局观。此外,微电网系统容量小,实践教学中的物质条件要求少,易于展示,便于通过操作实现互动。
3.微电网实践教学环节与电气工程其他专业方向的关系
微电网教学内容是多门核心课程的交叉点,如果在教学中采取专门课程讲授,可能会导致多课程内容的重叠。此外,微电网教学与实践联系紧密。因此,可以通过其他课程内容的引申和渗透,从基本原理解决微电网教学难点,通过实践环节开展微电网的学习。
四、微电网实践教学实训基地建设
1.微电网实践基地建设
(1)校内实践基地。借助学校“985”建设资助的电气工程创新平台和国家“十一五”科技支撑科研平台,目前已经实现在院科研教学楼顶层安装400W风电机组和5kW光伏并网发电阵列,并实现了微电网典型发电设备的数据采集、存储与调用,为微电网实践教学提供了必要的素材。另外,在院实训中心开设了电气工程实训中心,用于微电网可视化教学展示与有关实验课程。
(2)校外实践基地。通过国家“十一五”科技支撑和“863”科研项目等示范工程,设立校外实训基地,定期组织学生参观、操作和维护,了解实际微电网的应用效果,区别于实验室环境,帮助学生熟悉实际环境中运行的问题与解决方法。
2.微电网专题讲座
针对高年级本科生开设有关微电网规划、电气设计、运行控制策略设计、实际运行案例分析等内容的讲座,帮助学生实现从基本专业知识到微电网相关知识的转化,锻炼学生知识迁移能力,为学生在今后的工作中不断学习新知识奠定基础。
3.微电网实训课程开设
(1)光伏发电实训。选取分布式发电中具有代表性的光伏发电,开设分布式发电实训。实训中分发电资源模拟、光伏发电控制、负荷控制及系统运行分析等项目,使学生通过实训理解分布式发电因发电资源特点所产生的波动性,微电网并入主网及微电网设计储能设备的必要性等。
(2)微电网运行监控实训。采用图1所示系统结构,开发微网监测软件,集成已有气象数据、发电数据,实现界面显示直观清晰。建立微电网监测数据库,包括气象数据、可发电功率计算数据、风力发电数据、光伏发电数据及电网运行数据。
(3)微电网运行控制测试实训。为了帮助学生掌握微电网运行中各组成部分之间的相互影响,通过可操作的微电网实验系统试验,展示系统各部分工作原理,通过学生进行离并网切换实验、发电控制实验、并网同步实验及黑启动实验熟悉电网、储能、发电资源及负荷发生变化后对系统各部分的影响。
五、微电网实践教学与本科学生职业规划
我国大学生就业有国家在转变经济发展方式和调整经济结构的过程当中形势严峻的大背景,但通过教学方式的转变可以帮助学生找到明确的定位,有针对性的提升自己的专业技能和行业经验。
微电网涉及了电力系统发、变、输、配、用的多个环节,微电网实践环节可以帮助学生通过实习操作掌握电力系统工作的行业特点。在教学中以微电网涉及的点为线索拓宽学生在电力系统知识方面的广度,使学生通过实践与实习可以更好地发现自己的兴趣点,可以起到引导学生在较高专业水平上进行职业规划的作用,帮助学生树立战胜就业难的信心及实力。
六、结论
特色专业建设是高等学校深化教学改革、特色强校的重要要素。进行特色专业的实训基地建设,是高校在高等教育大众化新形势下得以生存和发展的重要战略手段。微电网代表了电气工程发展的新方向之一,同时表现了较强的综合性和实践性,适宜通过特色专业建设增强。同时微电网实践教学的形式灵活多样,可操作性强,易于激发学生学习兴趣,引导学生全面掌握专业知识,培养创新意识、动手能力和合作精神,合理进行职业规划。
参考文献:
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