邓海鹰，施 华，黄丽娟，左江林

（广西水利电力职业技术学院，广西南宁530023）

电网仿真实训项目的设计与实施
——以电力技术教学工厂为例

邓海鹰，施 华，黄丽娟，左江林

（广西水利电力职业技术学院，广西南宁530023）

以电力工程技术教学工厂为例，展示了一个专业实训项目的设计与实施过程，探讨了在《电网仿真实训》的教学中引入PowerWorld软件，结合岗位需要开展工程项目教学的方法。详细介绍了《电网仿真实训》中四个实训项目的项目内容、项目来源和项目目标。最后，设计了该实训的考核评价方法。

教学工厂；项目化教学；电网仿真实训；PowerWorld

《电网仿真实训》即原来的《电力系统分析课程设计》，该实训为《电力系统分析》课程的实践环节，是电力类高职高专学生的必修专业实践课程，是学生毕业后从事电力调度、设计、规划工作的基础。

原有的《电力系统分析课程设计》设置的任务通常包括：对某简单电网进行潮流计算（手算）、对某简单电网开展短路计算（手算）。其不足在于：（1）使用手动计算的模式，虽然可以加深学生对潮流和短路这两大计算内容的理解，但计算的对象都是极为简单的电网，无论从节点规模还是从电网复杂程度而言，都无法与实际的电网相比，训练过程无法和真实的工作接轨；（2）训练过程没有基于岗位能力要求，设置任务情景，学生只知道计算，不知道怎么利用计算的结果开展岗位工作；（3）任务单一，由于手算效率较低，一周的时间只刚好能将潮流和短路计算完毕，不能进一步深入开展相关任务。

PowerWorld[1]软件是美国PowerWorld公司推出的电力系统仿真软件，具有计算功能强大、可视化展示直观、用户界面友好等特点[2]，在电力工业界获得广泛应用。广西水利电力职业技术学院电力系从2007年开始引入PowerWorld软件作为电力系统分析课程的实践教学平台，对传统教学模式进行了全面改革，并编写了《电力系统分析技术及应用》[3]教材。

电力系统分析课程组根据建设电力技术教学工厂用于全面改造专业教学的统一规划，依托多年来的工程实践经验与项目积累，率先利用PowerWorld软件作为教学实践平台对《电网仿真实训》进行了工程项目化改造和教学设计。

《电网仿真实训》旨在培养学生电力系统建模、稳态分析、短路分析的能力，结合现场真实的电网数据，利用专业通用的电力系统分析软件完成给定项目的实训，为今后从事电力调度、设计、规划工作奠定基础。本课程与《电力系统继电保护技术及应用》、《电气设备安装调试与运行维护》、《电力系统分析技术及应用》等课程相衔接，共同打造学生的专业核心技能。

1 实训项目内容

《电网仿真实训》主要包括：项目一：某地区电力系统接线图的拟制及简介；项目二：某地区电力系统计算机PW模型的搭建；项目三：某地区电力系统运行方式分析；项目四：为设备选型和继保整定提供短路数据。整个实训项目就来源于课程组教师们近年来为某地区电网重新进行网络优化和保护整定的真实工程案例，经过简化改造后的工程训练项目尽可能的保留了真实任务情景，并与基层一线技术员的岗位能力要求完全对应。

1.1 某地区电力系统接线图的拟制及简介

（1）岗位需求分析

对电网规划设计、远动维护、方式计算等岗位的技术员而言，根据电网的地理接线图绘制电气设备的连接图，是基本的岗位要求；而在电力企业中，基本上每个岗位的技术员，都应具备撰写电网简介的能力。由此，设置项目一：地区电力系统接线图的拟制及简介。

（2）项目内容

教师提供实际电网地理接线图1份，设备铭牌参数1份。要求学生根据教师提供的材料，绘制能表达元件之间连接关系的电气设备接线图，并撰写该电网简介。

（3）项目目标

1）能绘制发电厂的一次接线图；

2）能绘制变电站的一次接线图；

3）能将发电厂、线路、变电站在一次接线图上正确连接；

4）能规范准确的撰写电网简介。

1.2 在PowerWorld软件中搭建该地区的电网模型

（1）岗位需求分析

对于电网规划设计、远动维护、方式计算等岗位的技术员，要对电网开展分析计算，首先要在计算软件上对电网元件进行建模，因此元件参数计算和电网建模的能力必不可缺。由此，设置项目二：在PowerWorld软件中搭建该地区的电网模型。

（2）项目内容

学生根据原始的设备铭牌参数，在Excel软件上分别编制发电机、变压器、线路、负荷元件的参数计算表，并对参数进行计算。随后应用计算出来的参数，在PowerWorld软件上对该电网进行建模。图1所示为学生建模的成果。后续的项目三、四均在该模型上开展。

图1 学生在PowerWorld软件中搭建的电网模型

（3）项目目标

1）能根据铭牌数据计算发电机参数；

2）能根据铭牌数据计算变压器参数；

3）能正确计算线路参数；

4）能正确计算负荷参数；

5）能在PowerWorld上建立发电机模型；

6）能在PowerWorld上建立发电机模型；

7）能在PowerWorld上对线路进行建模；

8）能在PowerWorld上对负荷进行建模；

9）能检查并解决模型中存在的问题。

1.3 某地区电力系统运行方式分析

（1）岗位需求分析

对于电网规划设计、方式计算、电网调度等岗位的技术员，对电网开展潮流计算是重要的工作内容，而在实际岗位工作中，潮流计算的结果分析远比潮流计算本身重要。潮流计算结果的分析集中体现在运行方式的调整、电压调整和静态安全分析等工作上。由此，设置项目三：某地区电力系统运行方式分析。

（2）项目内容

在已经建模完毕的电网模型基础上，开展潮流计算，应用计算结果，对该电网的典型运行方式下的电压水平和负荷水平进行分析；如果存在电压越限的情况，则采取调压措施；最后，对电网出现某一设备退出运行的情况，通过潮流计算，进行静态安全分析。

（3）项目目标

1）能进行潮流分析；

2）能运用调压手段进行电压调整[4]；

3）能对电网进行安全稳定校核。

1.4 为设备选型和继保整定提供短路数据

（1）岗位需求分析

在电网设计阶段，一项重要的设计任务就是对设备进行选型，因此需要开展相应的计算提供选型依据。对断路器而言，其重要参数遮断容量，则取决于流经断路器的最大短路电流。在继电保护工程师对设备进行保护整定时，同样需要在不同的运行方式下，在系统中选择适合的短路点开展短路计算。由此，设置项目四：为设备选型和继保整定提供短路数据。

（2）项目内容

某新建变电站需要对一个35 kV断路器进行选型，为此需要提供35 kV侧的三相短路数据，要求学生在PowerWorld软件上开展三相短路计算和短路曲线查询[5]为设备选型提供依据。

某新建变电站要对线路和变压器保护进行整定，为此需要提供单相、两相、两相接地和三相短路数据，要求学生在PowerWorld软件上开展这些短路计算，为保护整定提供依据。

（3）项目目标

1）能根据设备选型或继保整定等不同的用途，选择相应的短路计算类型；

2）能在PowerWorld软件上进行三相短路计算；

3）能在PowerWorld软件上进行单相短路计算；

4）能在PowerWorld软件上进行两相短路计算；

5）能在PowerWorld软件上进行两相短路接地计算。

2 考核评价

《电网仿真实训》四个项目的考核评价方式和分值比例如表1所示。

表1 项目考核评价方法

3 结语

在《电网仿真实训》的教学中，利用PowerWorld软件，结合岗位需要，开展了工程项目教学的尝试。实践证明，以工程项目化的方式开展《电网仿真实训》教学，学生的学习兴趣和学习成效均得到极大提升。本实训项目的设计思路，为其他专业课程依托校内实训基地作为实践平台开发并实施工程实训项目，践行电力技术教学工厂的教学模式提供了一个非常有价值的范本。

[1]邱红.项目教学法在高职《电力系统分析》教学中的探索及应用[J].大学教育，2014，3（18）：174-175.

[2]Thomas J.Overbye.电力系统可视化技术(英文)[J].电力系统自动化，2005，29（16）：60-65.

[3]邓海鹰.电力系统分析技术及应用[M].北京：中国水利水电出版社，2015.

[4]黄丽娟，黑绥亚.基于PowerWorld的电压监视和仿真调压方法[J].广西电力，2013，36（1）：23-25.

[5]邓海鹰，谢锡锋，施华.基于PowerWorld&MATLAB的任意时刻短路电流计算研究[J].数字技术与应用，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年度广西高等教育教学改革工程立项项目“电力工程技术“教学工厂”建设及应用的研究与实践”成果（项目编号2013JGA335）；2015年度中国水利职业教育协会水利职业教育教学成果奖立项项目“以电力技术综合实训基地为载体的产教深度融合的研究与实践”成果（项目编号水教协[2015]24号）

邓海鹰（1963-），男，广西柳城人，研究生，教授，主要研究方向：从事电力系统分析及电力类专业教学与高职教育研究。