电力系统概论模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇电力系统概论，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，特别是静止变流器，从低压小容量家用电器到高压大容量用的工业交直流变换装置，由于静止变流器是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形发生畸变，引起电网的谐波“污染”。另外，冲击性、波动性负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且使得电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重，这些对电网的不利影响不仅会导致供用电设备本身的安全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的经济运行，造成对电网的“公害”，为此，国家技术监督局相继颁布了涉及电能质量五个方面的国家标准，即：供电电压允许偏差，供电电压允许波动和闪变，供电三相电压不允许平衡度，公用电网谐波，以及供电频率允许偏差等的指标限制。

变压器的额定电压分为一次和二次绕组。对于一次绕组，当变压器接于电网末端时，性质上等同于电网上的一个负荷(如工厂降压变压器)，故其额定电压与电网一致，当变压器接于发电机引出端时(如发电厂升压变压器)，则其额定电压应与发电机额定电压相同。对于二次绕组，考虑到变压器承载时自身电压损失(按5%计)，变压器二次绕组额定电压应比电网额定电压高5%，当二次侧输电距离较长时，还应考虑到线路电压损失(按5%计)，此时，二次绕组额定电压应比电网额定电压高10%。

一、电力系统的额定电压

电力系统的额定电压包括电力系统中各种供电设备、用电设备和电网的额定电压。所谓电气设备的额定电压，就是能使电气设备长期运行时获得最大技术经济效果的电压。它是国家根据经济发展的需要、技术经济的合理性、制造能力、产品的系列性和发展趋势等因素，经全面分析研究而制定的标准电压等级。制定标准电压等级的目的是使电力工业和电工制造业的生产标准化、系列化和统一化。我国标准规定的三相交流电网和电力设备的额定电压，如表1所示。

（一)电网的额定电压

电网(或电力线路)的额定电压是确定其他各类电力设备额定电压的基本依据。电网的额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要和电力工业的水平，经全面的技术经济论证后确定的。实际运行时，由于线路通过电流时要产生压降，通常是线路的首端电压高于末端电压，要获得最佳的技术经济效果，就要维持线路的平均电压Uav等于额定电压UN，即Uav＝(Un十Ub)／2=UN。电力线路的额定电压，也代表该线路所在电力网的额定电压，所以通常也称为电网的额定电压。

（二)用电设备的额定电压

成批生产的用电设备，其额定电压不可能按使用处线路的实际电压来制造，而只能按电网的额定电压来制造。为使设备生产标准化，规定用电设备的额定电压与同级电网的额定电压相等。至于接在线路首端的用电设备的额定电压可能低于实际电压，制造厂家在制造设备时就留有裕度，实际电压即使超过设备的额定电压，也不会越过设备的最高工作电压，所以设备能安全工作。

(三)发电机的额定电压

电力线路允许的电压偏差一般为±5％，为了维持线路的平均电压在额定值附近，线路首端电压就必须较线路的额定电压高5％，以此来补偿线路上的电压损耗。发电机处在线路的首端，所以发电机的额定电压高于同级电网额定电压的5％，如图l所示。

二、供配电系统额定电压的选择

一般来讲，提高供电电压能减少电能损耗，提高电压质量，节约金属，但却增加了线路及设备的投资费用。所以要综合考虑供电系统的供电电压等级。《供电营业规则》规定：供电企业供电的额定电压，低压有单相220v、三相380v，高压有10kV、35(66)kv、ll0kV、220kv。并规定：除发电厂直配电压可采用3kv或6kv外，其他等级的电压应逐步过渡到上述的额定电压。 ．

（一)高压配电电压的选择

工业企业供配电系统的高压配电电压，主要取决于当地供电电源电压和企业高压用电设备的额定电压、容量和数量等因素。

工业企业内部采用的高压配电电压通常是6—10kv。从经济指标来看，最好采用10kv。但是，如果企业内部加有相当多的6kv的高压设备，或者供电电源的电压就是6kv，则可考虑采用6kv电压作为企业的高压电压。如果不是属于上述情况，6kv的高压用电设备不多，则应采用10kv作为高压配电电压，6kv的高压用电设备可通过专用的10／6，3kv变压器球独供电。3kv作为高压配电电压的技术经济指标很差，不能采用，如果工厂有3kv用电设备时，可采用10／3．15kv的专只变压器单独供电。如果当地的电源电压为35kv，而厂区环境条件又允许采用35kv架空线路时，则可采用35kv作为高压深入各负荷中心(车间或楼宇)，并经负荷中心直接降为低压用电设备所需的电压。

篇2

一、前言

电力系统是由发输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统，主要作用就是把一次资源转换成动力供人们生产生活，目前，全球社会生产生活主要动力都来源于电能资源产生的动力，虽然目前倡导绿色能源、太阳能和风能，但是，这些能源开发技术要求比较高，所以，电力依然是现在最重要的动力来源。为了保证电力资源的有效供应，就要努力克服电力系统运行过程中存在的各种问题，充分协调电力系统在运行中存在的各种不确定因素，并根据这些不确定因素的概率进行风险评估和对预知风险进行预防。以此来促进电力系统的安全经济性运行，推动电力行业的改革和发展，提高国家的综合经济水平。电力系统调度的示意图如图1所示：

图1 电力系统调度分级管理示意图

概率优化调度的含义是指，在电力系统运行过程中利用概率优化调度对影响系统顺利运行的各种不稳定因素进行协调，把经济价值作为引导电力系统概率优化调度的引导线索，实现电力行业社会效益为导向，统筹运行过程中存在的风险为电力系统调度概率优化的基本含义。

概率优化的特点主要由四个方面，其一，具有安全性和可靠性，在电力系统中使用概率优化的方法，必然会以经济价值为尺度，电力系统概率优化是不需要人为干预，所以具有安全性和可靠性的特点;其二，概率优化是以系统整体指标为中心的方式，概率优化以系统运行中出现的小概率事件判断对整个系统的影响，在对风险的判断上具有全面性;其三，概率优化调度对电力系统运行中存在的风险具有预知功能，风险事故的发生是由过去和现在存在的问题累计造成的，在对电力系统进行概率优化分析的时候，利用对运行中存在的不稳定因素，结合时间因素的情况下，对未知风险的预测，这种对风险的预测是有准确性的;其四，概率优化调度具有经济性，电力行业在发展中也要追求社会效益和经济效益，概率优化就是以实现企业社会效益为导向，因此，概率优化调度是符合经济发展规律的。

二、电力系统概率优化调度存在的问题

（一）风险评估与系统优化调度决策之间的问题

在电力系统中风险评估，主要是通过度量电力系统的质量安全水平，为优化调度决策提供信息。但是，目前电力系统中的风险评估研究延续了可靠性评估的流程，在风险评估中主要是对已知运行方式的评估，忽略了对电力系统运行条件下未来运行方式的风险评估。例如，风险评估专家在评估电力工程电网进行有效风险估测的时候，会根据电网线的质量进行使用寿命的预测估计，对于在使用过程中暴风、雨、血对电网线的影响没有进行详细分析，这就导致电网系统的寿命达不到预期年限，或者在超出使用年限电网线老化造成安全事故的情况。

（二）风险度量和表达与电力系统概率优化调度之间的问题

在电力行业中，传统的风险度量值是一个期望值，电力系统概率优化调度是具体的实施方案，这两者并没有充分结合起来，没有办法为运行调度部门进行概率优化调度工作提供调整策略，不能得出直观准确的风险评估值，运行调度人员也无法在把握风险水平的基础上制定具体实施方案。

（三）电力系统经济性、安全性和概率优化调度之间的问题

有研究结果显示，电力系统中经济性和安全性不可能同时存在，两者是矛盾体。在电力系统中要充分保证各项工程安全顺利运行，人力、物力和财力的耗费是巨大的。所以，在传统电力系统中经济性和安全性是无法同时兼顾的。如何在电力系统概率优化调度实现两者的兼容，对电力系统的发展具有重要意义。

（四）机组故障与概率优化调度之间存在的问题

在电力系统中，发电机在运行过程中可能存在随机停运的问题，这个随机事件会对电力系统概率优化调度产生重要作用。在电力系统实际运行过程中，发电机组随机停运的概率是比较大的，目前的可靠性研究分析是难以反映出概率优化调度所对应的电力系统在运行过程中的风险水平。市场需求的负荷波动性，对发电机组优化调度决策的经济型和有效性都会产生较大的影响，如果实际需求负荷和平均期望值相差太远，对发电机组的影响会更大。

三、电力系统概率优化调度理论研究

（一）电力系统概率优化调度理论运行风险研究

随着电力系统规模的扩大和电力系统的复杂程度增加，传统的可靠性研究已经不能直接应用在电力系统的风险评估和概率优化调度决策中了，主要是因为它们的本质不同，两者的研究方向哦侧重点和表达上都是有差别的。因此，在电力系统对运行风险进行评估决策就要将可靠性研究和概率优化调度理论两者融合考虑。

关于电力系统运行风险研究思路，主要是对设备元件的寿命建立直观的模型、电力系统运行过程中随机扰动因素进行预测、随机因素对电力系统影响程度综合分析以及概率优化调度决策。总之，对于运行风险的研究，依靠风险评估方法展开，在风险研究思路中也借鉴了可靠性研究的优点。

（二）概率优化调度理论和风险相结合

风险指的是对未来毫无预见性出现的事故，但是风险具有累积性，所以人们可以根据对已知情况的了解来推测未来情况，以便于能够采用相对应的措施把未来可能造成的损失降低到最小程度。电力系统在运行中的风险因素包括：运行条件、度量和运行中不确定因素，概率优化调度可以对这些风险因素做出分析，以此来制定出降低电力系统在未来运行中带来的风险。

（三）发电机组的概率优化调度

基于发电机组的重要性和在电力系统中实际运行过程中存在的随机停运问题，电力系统的概率优化调度理论可以制订出优化调度决策。概率优化调度是围绕机组负荷平衡进行调度研究，充分根据机组随机停运等故障和负荷波动，进一步结合电力系统概率优化调度理论对风险水平的作用能力，实现保证发电机组旋转能量和市场需求中中断负荷的优化配置。在电力系统运行下获取机组故障和负荷波动，是实现电力系统概率优化调度的基本条件。运行状态下的发电机组状态概率规律是依据运行条件的发生变化和随着时间的推延发生变化，在电力系统概率优化调度中机组未来运行状态的最佳概率是通过滚动修订完成的，然而要实现这个目标，就要对电力系统大量元件进行基础研究。对于发电机组概率优化调度理论研究主要数学模型中的费用函数和目标函数，把发电机组输出功率和机组停运事件发生的概率放进费用函数中进行详细分析，在分析过程中可以看出来，在机组发生停运状态下，为了保持电力系统供需平衡，仍在运行的发电机组就要在做调整，这些安全矫正措施都会产生相应的费用，对费用的详细分析可以让电力行业对预知的风险提前做好准备，以便于在实际机组发生停运事件的时候，电力系统还可以顺利运行，社会的生产生活才不会受到影响。

当然，在对机组故障做概率优化调度分析的时候，要考虑其中的约束条件，其中约束主要表现为一定时间里，机组寿命等其他特性决定机组输出功率是有限制的。对机组数学模型的概率优化调度分析包括：考虑发电机组停运事件的概率和具体的调度成本，只有这样机组功率等式约束力和出力现值才能相等，即电力系统概率优化调度。

（四）电力系统概率优化调度理论在输电元件停运问题的研究

电力系统中输电是整个环节中相当重要的环节之一，它主要是把在电力系统中完成转换的一次能源输送到生产生活的各个环节，因此，输电网络的安全性和可靠性对于整个电力系统的运行有着极其重要的作用。输电元件停运会引起系统混乱的问题，它会造成输电网络中断，从而影响人们的生产生活和整个电力系统的安全运行，电力系统构建概率优化调度理论，可以有效的协调输电元件故障停运事件发生的概率和带来的严重影响，解决安全性和经济性之间的问题。概率优化系统主要是通过将输电元件发生故障的概率、维持电力系统运行的成本、发生停运事故的安全矫正成本和电网负荷平衡联系起来，有效量化产生的矛盾，实现电力协调概率优化调度决策。对输电元件停运问题的研究主要采用的是概率优化中的目标函数建模法，目标函数清晰的描述了输电元件停运造成事故前后，其电力系统中输电元件的状态以及引发事故的概率，在输电元件故障发生后电网的载荷程度，在目标函数中加入电网安全价值函数，从而构成概率优化调度中对于输电元件安全性和经济性的融合。

当然，在输电元件停运问题中运用概率优化调度理论，也要注意使用目标函数的约束条件，即输电元件停运矫正调整措施的牵制。

（五）概率优化对于电力系统中综合效益的重要意义

随着市场经济大发展，电力行业为了自身的发展，也提高了对电力系统整体运行带来的综合效益的重视程度，即成本和收益。为协调电力系统中运行综合效益的概率优化调度，在概率优化调度之前，要对运行过程中随机事件发生的概率做一定的考虑，调度决策要考虑发电侧和负荷需求侧的函数，从而制定适应电力系统综合效益的调度决策。在制定调度决策时要注意的内容具体包含注意输电元件故障停运事件发生的概率和机组停运的概率。只有这样才能概率优化调度决策和故障后果之间的有效衔接，实现电力系统综合效益的目标，避免调度方式中存在的弊端对调度决策的影响。

（六）电力系统概率优化调度问题解算方式

在构建电力系统的概率优化调度理论过程中从不同的研究层面对概率优化调度理论进行了数学模型的分析，系统的分析了概率优化调度方式对电力系统运行的安全性、可靠性和经济性发展的重要意义。但是，将概率优化调度运用到实际的电网中还是有很多问题需要解决的，概率优化调度解算方式主要是通过分析可靠性研究模型的优点，吸取传统的分解处理方法，以此降低问题的解算规模，提高解算效率。解算问题的快速解决法概率优化调度在电力系统中的应用奠定了良好基础，电力系统自身就是复杂的系统，概率优化调度的应用是为了化复杂为简便，因此，在建立概率优化调度理论的时候要以最简单高效的方式，这样才能便于电力系统的采用，也才能起到概率优化在电力系统中作用。

四、结束语

本文通过对电力系统概率优化调度的概念分析，以建立数学模型的方式从不同研究层面具体剖析了概率优化在电力系统中发挥的巨大作用，构建概率优化调度可以实现电力系统安全、可靠和经济的顺利运行，有效实现了电力系统中运行风险和调度决策之间的有机结合。全球经济一体化的发展，国家与国家之间的交流越来越频繁，保证电力系统安全、有效和顺利的运行，才能保证生产生活的发展，避免在经济发展中由于电力系统出现问题影响整个经济系统的瘫痪，使电力系统高效发展，促进概率优化调度理论和电力系统的融合是有重要意义的。概率优化调度理论在电力系统应用中各个方面的优点已经充分展现出来，两者的有机整合不仅能促进电力行业的快速、顺利的发展，也能促进国家经济的高效发展。

参考文献

[1]查浩，韩学山，杨朋朋等.电网运行状态下的概率优化调度[J].中国电机工程学报，2008，28（28）：54-60.

[2]查浩.电力系统概率优化调度理论研究[D].山东大学，2009.

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关键词: 电压稳定；分岔理论；静分岔;动分岔；直接法；延续法

中图分类号：TM933.21 文献标识码：A文章编号：

1引言

电力系统是一个非常复杂的大规模非线性动态系统，其稳定性关系着电网的安全、经济以及供电可靠性，因而电力系统稳定性分析一直都是电力系统运行和规划中最重要也是最复杂一项任务。

本文着重论述静、动分岔学分别在电力系统中的应用，研究引起电压失稳的静分岔点鞍结点分岔和动分岔点霍普夫分岔点对电力系统静态和动态电压稳定的影响，介绍了这两个分岔的现象和满足的条件，求解它们的方法步骤，比较了对应求分岔点方法的适应范围，并提出了在建模及算法设计方面可能遇到的问题及相应的解决策略。

2 分岔理论的基本知识

分岔是指任意小的参数变化而引起动力系统的相轨迹拓扑结构发生突然变化。分岔理论是研究非线性系统时由于参数的改变而引起解的不稳定性从而导致解的数目变化的行为。对一个电力系统，其微分-代数方程可表示为：（1）

式中U,J——开集；

x——系统状态变量；

μ——控制参数；

F——一个充分光滑的函数，F：是的映射当μ连续变化并经过某一临界值时，如果式（1）所示系统失去结构稳定性，即系统的定性性态(平衡点数目、稳定性、周期轨道的拓扑结构)发生突然变化，不能从一种流连续变到另一种流,则称该非线性动态系统在处分岔，称为分岔值，全体分岔值的集合称为系统在参数空间中的分岔集，及其所对应的状态变量称为分岔点，所有分岔点的集合构成系统的分岔超曲面。

由于电力系统分析习惯上分为静态和动态分析，因此分岔理论在电力系统中的应用也分为静、动态两个方面。下面就着重对这两种分岔进行分析。

3 电压稳定的静态分岔分析方法

在电压稳定的静态分岔分析中,一般我们不考虑元件的动态行为，此时的平衡点方程就是潮流方程。因此静态分岔着重研究平衡点的分岔问题。尽管静态分岔有多种分岔形式，但在电力系统稳定性的研究中，鞍结点分岔是最基本的,因此以下电压稳定的静态分岔着重介绍鞍结点分岔。鞍结点分岔是指平衡方程的特征值在随参数变化的过程中由负变正时出现的分岔。在鞍结点分岔处,系统有零特征值,对应的雅可比矩阵奇异，从而导致潮流计算发散。零特征值对应的特征向量包含了关于分岔性质、系统响应及控制的有效性等有价值的信息。其中,左特征向量表明哪个状态变量对零特征值有显著的影响，即为了修正系统的分岔特性,获得预期的动态行为，对哪些状态进行控制才能更有效，从而达到稳定电压的目的;右特征向量表明在状态空间中由于鞍结点分岔导致系统演变时其状态所沿的新方向，利用此向量的有关信息可以确定引起鞍结点分岔、造成系统电压失稳的最危险的扰动方式。

目前，静态分岔的研究方法主要分为直接法和延续法两种。

3. 1 直接法

3. 1. 1 单参数直接法[3]

此方法最早由Seydel[4] 提出，用以计算单参数情况时的静分岔点。其主要思想是：为了直接求解平衡解流形上的静分岔点，定义两个非平凡向量u、v ∈,将求解平衡解问题转化为求解如下的方程组问题：

（2）

式中：

x——系统状态变量；

μ——系统控制参数;

w、v ——分别为雅可比矩阵零特征值对应的左、右特征向量。

应用牛顿迭代法求解式（2）即可直接得到静分岔值和静分叉点的位置。

1995年，Chiang H D[3] 对直接法进行了改进,通过引入一平滑的标量函数及新参数，将式（2）从2 n + 1 维降低为n + 1 维，加快了方法收敛性,简化了计算，且克服了在静态分岔点附近雅可比矩阵病态的问题。此方法的缺点是所得信息量少，难以满足运行人员全面地了解系统从当前状态过渡到分岔情况系统维持电压水平能力的要求，而且，目前直接法还不能在计算分岔点的同时，进行分岔点类型及新分支方向判别。

3. 1. 2 多参数直接法[5][6]

所谓多参数即是设控制参数μ，μ向量变化方向是随机的，此种情况下搜索出的静分岔点应该是在分岔超曲面上面距离当前运行点最近的一个分岔点。应该说这种情况更具有实际意义。此方法的主要思想是,通过定义一个向量函数,将分岔点的求取转化成非线性优化问题。

设向量函数：

为此构造拉格朗日函数:

寻求的目标是为最小时，使。利用拉格朗日乘子法即可求出距离最近的静分岔点。

与单参数直接法比较，我们可以得到该方法的优点是适用范围更广，缺点除了和单参数直接法一样的缺点外，还有就是计算工作量要大得多。

3. 2 延拓法[7]

这是一种追踪平衡解流形的方法，其也分为单参数和多参数两种情形来处理。

单参数延续法的主要思想是：先对常规的潮流方程进行参数化处理后得到扩展的潮流方程，然后假设潮流的初始点已知，从此点出发,通过预测环节后，在给定的变化步长下，利用插值法或切线法获得下一点的近似值,最后通过校正环节解得下一点的准确值，如此循环直至求得分岔点。

其扩展方程组如下：

（3）

式中：

g( x) ——常规潮流方程；

b ——方向向量；

μ ——分岔参数；

P( x ,μ) ——参数化方程,主要有弧长参数化和局部参数化两种方法。

的引入，使方程（3）的雅可比矩阵在分岔点处不奇异，从而克服了g( x) 的雅可比矩阵在分岔点处奇异，在分岔点附近雅可比矩阵病态造成潮流计算不收敛的问题[8]。

在延拓法的主要步骤中,预测的方法主要是将切线法和割线法这两种方法联合使用，对第一点预测时应用切线法，以后各点均用割线法；校正时采用弧长法;对步长的控制用如下措施：在校正过程中，若迭代法经过预先指定的次数仍然不收敛，则将步长减小到原来的一半,重新校正；若经过很少几次迭代就收敛，则下次迭代的步长选为本次的两倍;若在适当的次数下收敛，则下次迭代的步长保持不变。

多参数延续法的主要思想是：首先采用延续法求取单个参数情况下的鞍结点分岔点，然后从该分岔点出发，采用延续法求解出表示鞍结点分岔的下列非线性方程组，从而方便追踪出系统的二维分岔边界。

式中：

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中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0022-02

Abstract：the hydro-generator governor is the main equipment used in power system， ensure the normal operation of power system， can improve power system economic benefits. But in the power system application status of hydro-generator governor now， because the power system environment is complex， result in hydro-generator governor is easily affected by the outside world a variety of factors， not only changed the internal parameters of the turbine speed governor， resulting in various problems in practical application， caused great influence to the development of electric power system. In this paper， combining with the electric energy system and the actual application of hydro-generator is introduced the working principle of the hydraulic generator and the brief analysis of its practical application， hope can provide reference to the related researchers， driving the development of the direction of the electric power system to the long term.

Key words：power system； Hydro-generator； The governor； transform

随着外界条件的变化，电力系统水轮发电机调速器也会发生变化，导致电力系统实际运行中，经常出现各种问题。一旦调速器发生变化，就会影响调速器的应用，不能保证调速器的正常运行，给电力企业造成了巨大损失。所以必须抵抗外界干扰，维持发电机的正常运行，提高发电机运行效率，保证供电质量。

1 水轮发电机调速器对电力系统产生的作用

随着水电站的建立，缓解了我国存在的能源问题，保证了人们的日常生活。水轮发电机调速器是维持水电站日常正常工作的主要设备，可以保证水电站正常工作，主要对水电站发电电压和电流进行控制。但是在水轮发电机实际运行中，如果不使用水轮发电机调速器，就会导致水轮机转动速度得不到控制，容易出现旋转速度较快等各种问题，严重时还将造成机器故障，直接影响了水电站的经济。

目前很多水电站都使用了过速保护装置，随着发电机转速的提升，许多保护装置就会因水轮发电机停止运行而停止工作，影响了电力系统的经营效益，产生了较大的经济损失。

此外，由于水轮发电机调速器主要依靠水流完成各项操作。一旦水流速度较快，保护装置成功运转，就会增加水轮发电机运行速度，为了维持发电机的正常工作，必须使用水轮发电机调速器对水阀门进行修复，减少对水电站发电的影响。

总之，可以将水轮发电机调速器作用归纳为以下几点：

第一，进行自动调节水轮转速，满足了电力系统对频率质量的要求；

第二，可以让水轮发电机自动或手动完成启动，合理调节电网负荷；

第三，当水轮发电机组与电力系统同时运行时，调速器承担起负荷分担重担，提高了机组经济效益；

第四，满足了冲击式、足浆式调速器的联合调节要求。

2 水轮发电机调速器的工作原理

从水轮发电机实际特点来看，其输出频率与内部磁极具有很大关系，发电机转速已经成为影响输出电流的主要因素，为了保证发电机的稳定工作，必须及时调节转速，利用稳定的机械转速保证发电机的正常工作，提高水电站供电质量。

水轮发电机转速也会受到水流状况的影响，通常随着水流速度的增加，转速增快，无法保证电力系统正常作业，同时流量和机械效率也会对其正常工作产生影响。为了合理控制水轮发电机调速器转速，必须利用过水流量实施控制。调速器是不仅承担着调节水轮机的作用，还可以及时控制水系统，进而改变了水流速度。

通常电力系统中经常将水轮发电机与计算机等设备连接在仪器，利用计算机实时监控设备运行情况，结合实际运行改变水轮发电机负荷，也可以控制发电机开关，进行暂停和停机等操作，保证了机械运转的安全。老式调速器一般操作不方便，灵活性不高，对电力系统正常工作产生了很大影响。

随着我国数字化的实施，很多水中使用的发电机都进行了改革，实现了调速器的信息化与智能化控制，可以及时改变调速器工作，促进了水电站调速器的发展，实现了数字化改造和发展。此外，调速器自身拥有的非线性特征也可以维持当前工作状态，实现了数字化调速器的控制。

3 水轮发电机改造后的实际应用

本次主要以某发电机为例，详细介绍了水轮机调速器经过改造后的功能和应用，具体分析如下：

从水轮发电机调速器特点来看，其主要依靠转速波动等调节水陆及叶片的开度，可以将水轮机转速恢复到正常钻台，保证了其在稳定状态下的工作，而且也提升了电力系统的工作效率。由于水流惯性较大，水轮发电机实际运行中具备的非线路性质，直接影响负荷变化，导致转速器不能进行自我调节。

实际改造时，可以借助多项方程减少调速器受到的外界的影响，同时还可以使用PID法模拟水轮转速器运行，及时调节了机械运转参数，反映外界变化时调速器的变化。之后，假设并将多项方程应用到调速器实际运行中，保证了系统正常运行。

此外，使用Regress函数也可以将水轮发电机调速器带入到模拟中，避免了外界对水轮发电机的影响，提高了工作效率，增加了水轮发电机调速器的运行控制力度。

在实际应用中，将高速数字脉冲阀应用到导叶和容错均控制开关中。之前该阀主要利用手动方式控制，当比例伺服阀产生故障时，可以切换到容错控制，直接由电气柜输出高速脉宽信息完成调节操作，保证了装置稳定运行。同时将全液控自复主配压阀作为控制核心。主配压阀主要控制信号流量输入，可以直接对电流伺服比例阀进行控制，取消了常规调节杠杆、引导阀及反馈传动机构，简化了系统内部结构，保证了系统可靠性，促进为出工作的进展。

另外，主配送压阀具有自主回复中位的特点，结构简单可靠，可以不进行机械零位调整。

第一，调速器器实际工作方式。调速器可以利用手动、电手动和自动方式工作。机械运行是电手动可以控制把手接力器开度；自动运行可以控制导叶开度；并入电网状态可以在几种方式下完成控制。

第二，调速器调节模式。调速器主要从频率、公路和开度等方面进行调节，负荷状况下采用开度调节，自动运行时为频率调节；一旦负载运行频率超过50.4 Hz或低于49.5 Hz，可以实现自动向频率调节模式的变化。

第三，调速器运行状况分析。调速器运行模式主要是开机过程、负载运行、停机过程等。

第四，调速器控制方式发生了较大变化。当地与远方控制是调速器的主要控制方式，远方主要从控制室通过监控完成操作控制，已经成为控制中采用的主要方式；现地控制可以实现人机几面与把手开关等操作。

第五，具有自适应水头变化功能。改造后调速器与水头数据可以利用智能化截面完成人工输入，调速器可以根据接力器开度与水头值等调整，促进了快速并网的开展。

第六，协联操作减轻了机组振动摆动。未改造前，受机械运行因素、电磁因素等的影响，机组运行中振动力度较大，而且水轮发电机的大幅度摆动还影响了机组的安全运行。实施改造后，浆叶与导叶可以协同工作，各部件振动标定均符合国家标准，提高了机组安全，延长了水轮发电机使用寿命。

4 结 语

本文主要对电力系统水轮发电机调速器改造进行研究，及时解决水轮发电机在实际运行中产生问题，减少外界环境对水轮发电机运行造成的影响，促进电力系统水轮发电机调速器的发展，维持电力系统工作。

参考文献：

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Abstract: Along with the development of modern industrial progress, people on the crane requirement, some large and high speed crane constantly amplification. Relay protection of crane is very important, but also makes people pay more attention to the role of this protection device. Based on the background and development trend of electric power system, relay protection for crane application and improvement of discussion, power systems for the safe production and provide a theoretical reference.

Keywords: crane; safety; relay protection

随着生产及进出口规模的扩大，集装箱装卸在海路运输业中的作用日益提升,为了满足对工作量大，效率高等需求，岸边集装箱箱起重机自动化程度越来越高,起重机能否高效安全稳定的工作者对于码头,对整个行业来说非常的重要，而安全则是重中之重,是集装箱起重机生产厂家长期面对的问题之一，而继电保护就成为起重机安全运行成功的垫脚石。

一、继电保护的基本原理

继电保护装置是指在电力系统中电气元件由于受到破损不能正常工作，然后继电器通过判断起到跳闸或者发出报警信号的一种自动保护装置。这种装置能够保证机器的安全性以及修复的简单性。继电保护装置的构成包括测量比较元件、逻辑判断元件、执行输出元件。这些元素是阶梯运行，缺一不可。通过测量与之前给定元件的物理参量进行准确比较，分析处理信息，然后根据测量的结果比如输出信号的性质，持续时间等判断故障的范围是元件内还是元件外的，最后做出保护措施跳闸或者报警信号的等，最后通过根据前一命令的指令进行发出信号，跳闸等指令。

继电保护的保护分区是为了保护在指定范围内的故障，不属于范围内的不采取控制，这样可以减少因故障跳闸引起的停电区域，也可以将没有影响到得部分起到保护作用，然后继续工作。所以电力系统中每个继电保护的界限划分的很清楚。当电力系统发生故障，继电保护就会及时的切除故障，所以继电保护的特点就是速度快、有选择性，灵敏性，可靠性。

二、继电器保护在集装箱起重机上的应用

当起重机发生故障时，继电保护作用显得尤为重要，这是一种重要的反事故的工作控制。灵敏性是继电保护的主要特点。当元件在继电保护的划分区域内发生障碍，在系统的运行下，无论故障位置，还是故障类型是否有过渡电阻都能够进行灵敏的判断进行继电保护作用。当起重机的电力系统在工作运行时出现故障，比如短路，短路有几种基本形式，一般有单项小电流接地，两相短路，两相接地短路等。这时候继电保护会通过辅助触点发出信号到PLC由PLC进行处理，或者直接对控制的电路进行跳闸等形式确保机器的安全性。

在起重机上继电器在继电保护中发挥不可或缺的作用。一般使用的有电磁继电器，主要就是产生电磁效应，由铁心，导线，衔铁片，触点簧片组成。其工作原理就是当电路通过一定量的电流时，衔铁就会因为电磁力的作用克服了簧片的拉力，向铁心靠拢，使得两点相接构成通路，当电路中断电的时候，电磁力也随之消失，衔铁因为没有电磁力的作用会被簧片的作用力拉回原处，使得两触点分开，构成断路确保了机器的使用安全，这样相接，分开在电路中就形成了导通与断路的作用。所以电磁继电器的装置基本能够符合快速性，灵敏性的特点。但是随着科技的进步，这种继电器也会随之改变。继电器也有物理参量，有一定的加载电压和电流，它原有的物理参量决定了继电器能够控制电路中的电压和电流的大小，使用时如果超出此值就会影响继电保护的工作状态，会破坏继电器的触点。不同起重机的继电保护装置有所不同，但是工作原理是相同的。起重机的继电保护一般具有可靠性还有安全性，这样给机器本身的正常运作提供很大的便捷，及时发出信号及时作出判断，所以继电保护在起重机上的使用是由元件的调控到继电保护装置的分配达到指定命令的控制措施。

三、改进和发展方向

由于科技的发展，企业现代化的需要不断提高，继电保护的在起重机上的改进和发展是一个迫在眉睫的问题。现时代的光电技术和计算机的发展速度飞猛提升，新型光学电压，电流互感器的发展前景很大。随着对电力需求的日益增加，传统的电磁感应已经不能满足对快节奏时代的运用，体积大，容量小，绝缘结构复杂同时耗费大量的铜线这种现象已经难以满足电力系统的发展要求。电流互感器已经成为一种潮流慢慢会取代电磁互感器，这种技术的产生式时代进步的一个象征，数字时代的来临必将会解决老式电磁互感器存在的一些弊端，采用数字时电压，电流互感器，实现数字运用的功能，将物理参数变成数字量，再用光信号去传输，这样的数字技术不仅节约了成本还提高了工作效率。新型的光学技术不仅体积小，质量轻而且与传统的电压、电流互感器相比工作效率已经操纵会变得简单。充分发挥了快速性，可靠性，实时性，简单性的处理特点。起重机上的电力系统如果采用这种数字技术，不仅提高了机器的运行效率，更能给企业带来更多的收益。微处理器的数字保护装置已经广泛运用于电力保护系统之中作为新型的能源。目前一些保护装置，计算测量仪这些设备都需要这种低功率，而且节约型的电压电流互感器。传统的互感器必将被这些新型的数字技术所取代。这对电力系统特别是继电保护作用有着重大的意义。

总之，工业生产的规模不断增长，起重机发挥了不可或缺的作用，物料搬运所需要的费用不断的提升，导致企业所需的大型或高速起重机的猛增，但是工作量的日益增大，人们对起重机的可靠性、安全性、操作性的要求就不断提升，简单的操作，容易的维护，这样才是新时代科技进步的代表，继电保护作为一种电力系统的一种保护装置对起重机的保护系统提供了简单，可靠的控制。机器出现故障这种保护措施的几种特性发挥了重大作用，所以电力系统提供的是一种性能良好，工作可靠性高的一种保护装置，但是随着科技的发展，光电技术以及计算机的不断进步，这种技术将会被数字技术所取代，慢慢的将起重机的保护装置将会做的更加完善，更符合人们对工作要求简单，操作灵活的要求。

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【关键词】

高职院校；数学；系统理论；改革要点

1 系统理论对高职数学教学的重要性

系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。系统理论在应用的过程中需要将系统、要素、结构、功能四点紧密结合，实现框架构建的合理性、关联性及整体性。

在高职院校数学教学发展的过程中，系统理论可以提升教学体系之间的联系效果，确保教学之间具有共同的教学特征，增强教学环节之间的互动。在上述内容基础上，高职院校数学课程能够有效地将自身内容结合在一起，形成有机的整体，降低高职学生在学习过程中的难度。数学课程复杂多样，在教学的过程中学生对散乱的知识头痛不已，这种状况直接影响了学生的学习质量。系统理论可以将各项散乱的知识结合成完整的体系，从教学大局着手，逐层细化，让学生能够层层递进、层层深入，有表面逐渐深入到本质，最大限度提升高职学生学习质量。除此之外，系统教学还可以转变传统高职院校数学课程教学方案，由传统分解事物教学转变为学，让高职学生能够充分认识到数学主体框架，认识知识主干，不断丰富“枝桠”，形成完善的数学课程内容体系。系统理论归纳了高职数学课程教学中整体性及部分之间的关系，为高职数学教学创造了一种新的思维方式，形成了新的教学体系构建，从根本上改善了当前我国高职院校数学课程改革效果。

2 高职院校数学课程改革建设要点

高职院校数学课程改革的过程中，院校及教师要严格依照系统理论，将教学大纲、教学原则、教学方法结合在一起，形成统一的系统，要针对上述理论内容，全面提升高职院校特色，提升教学与职业之间的需求效果，增强教学实用性。

2.1 系统目标构建，走向改革正确方向

在对高职院校数学课程改革时，院校及教师要对高职教育特色进行全面分析及了解，依照高职教育中对学生技术性、实用性的要求，形成具有自身特色的数学教学内容。院校及教师要将培养目标定位在对学生能力的拓展，确保将数学学习与职业需求紧密结合在一起，提升学生在今后职业中的发展效果。高职院校学生在就业过程中主要分为以下三大类，第一，生产或服务行业中的技术人员；第二，经营性岗位中管理人员、经营人员；第三，高技术操作岗位中的技工人员。因此，在基于系统理论中的高职院校数学教学体系建设的过程中，院校及教师要对上述方面中应用到的数学知识进行强化，形成以实用为主体的教学目标。

2.2 系统关系调节，处理存在教学问题

在实施关系调节的过程中，院校及教师要处理好以下几方面内容：（1）处理好职业方向针对性及终身发展需求性之间的关系。院校及教师不能仅仅将高职数学教学作为一个阶段性教学内容，需要将上述内容发展成终身学习教育，让学生能够形成终身学习意识，提升可持续发展效果；（2）处理好教学内容应用及科学知识系统线性之间的关系。在该处理的过程中，高职数学教学要将学生今后职业方向作为建设基础，弱化对支离破碎的概念、公式、定律，降低学生可能产生的厌烦情绪。教师要将学科之间的知识形成系统，以应用为目的，让学生在应用的过程中对上述知识之间的联系进行深入了解，融会贯通；（3）处理好学科知识重点与学生能力培养之间的关系。高职院校在实施系统理论教学建设的过程中需要及时调整知识内容，对知识系统进行构建，确保重点、难点突出。在处理重点、难点时，教师要以培养学生职业能力为基础，确保教学内容深浅适宜。

2.3 系统内容选取，提升教学改革质量

在实施系统理论下的高职院校数学课程改革的过程中，院校及教师要保证教学内容“够用”，保证学生能够学过，能够顺利应用。例如，在对高职院校中会计、经济管理专业学生进行数学课程教育的过程中，院校可以将教学的内容重点放在初等函数、微积分、概率分布及统计等内容上。院校可以适当设计单利、复利、税收、利润、收入、收益等方面的教学练习，确保上述专业学生能够在学习的过程中提升自身能力；在对理工类学生进行数学课程教学的过程中，院校可以将内容放在初等函数、微积分、向量及空间几何、线性代数等方面，设计数学模型及数学软件等教学内容，提升学生能力素质。

2.4 系统方法优化，降低数学学习难度

系统理论要求高职院校数学课程教学从主体出发，以系统角度实施教学，完成对学生的素质教育及能力培养。实施数学教育的过程中，教师要将教学内容作为教学主体，循序渐进。例如，在实施空间解析结合教学的过程中，教师可以先从空间解析几何的特征出发，确保学生能够认识到空间解析几何。完成上述教学后，教师可以对空间解析结合中的内容细化，丰富二维空间及三维空间内容，从主体到细节，降低学生理解难度。除此之外，在教学的过程中教师还可以以树状结构、环形结构等确保学生理解之间的关系，可以使用类比法、对比法等提升知识理解效果，确保学生认识到数学的本质。教师要以降低教学难度为基本，依照系统之间关系、内容，对各项教学方法进行合理选取，最大限度改善学生在高职数学教学中的学习效果。

3 总结

高职院校数学教育作为当前我国教育的重要内容，可以明显提升高职学生逻辑分析能力，改善学生逻辑思维及处理问题的效果。随着知识经济时代的逐渐深入，社会对高职院校数学教学提出了新的要求，需要高职院校对自身的课程内容进行改革，确保教学紧跟时代潮流。在上述形势发展下，提升高职院校数学教学内容的合理性，增强数学教学方法的有效性，紧密教学之间的联系，已经势在必行。

【参考文献】

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《概率论与数理统计》是普通全日制本科大学经管类专业一门重要的专业基础课也是后续《统计学》乃至《计量经济学》的理论基础。随着统计学方法在经济管理理论和实践中的广泛应用学好这门课对于经管类专业学生未来的工作、学习和生活将有极大的帮助和裨益。然而在教学过程中学生普遍感觉到这门课程内容抽象方法独特思想深奥不易掌握。因此将一些难点问题集中起来加以总结和归纳然后有意识地给学生讲解不失为一种提高学生的学习兴趣和课堂教学质量的好办法。

难点一：随机事件的表示。在求解随机事件的概率时总是先将这个事件用数学符号表示出来然后再用公式计算。有些事件表示起来可能比较简单但有些事件属于复合事件表示起来相对复杂。初学者由于对事件之间的关系以及运算规律不甚了解而感到无从下手。

例：设袋中有大小相同的 个球 个红球 个黑球 个白球从中无放回地任取两次每次取一个以Ak，Bk，Ck， 分别表示第K次取到红、黑、白球（k=1，2） ，试表示下列事件：（1）仅取到一个黑球；（2）第二次取到黑球；（3）没取到黑球；（4）最多只取到一个黑球。

对这个题大多数同学只知道按照可能的几种情况硬性地去拼凑也就是答案里的第一种形式却不知道还有更简单的表示方法而且各种方法之间是等价的。从计算的角度看我们当然希望表示的形式越简单越好。所以学会尽可能简单地表示事件是概率运算的基本功这一关非过不可。老师除了耐心讲解和悉心指导之外还应布置一定数量的习题供学生练习以达到举一反三的效果。

难点二：频率与概率的区别与联系。频率是事件发生次数与试验次数的比值必须通过试验或观察才能知晓即使是在同一条件下也具有随机波动性是不稳定的。而概率却是客观存在的、唯一的不以人的意志为转移也不因人的主观喜好而改变。任何一个随机事件都有一个概率与之相对应只不过我们不知道它只能通过大量的试验和观察利用频率去推断可见频率只是概率的外在表现形式。但是随着试验次数的增加（趋于无穷大）频率会逐渐稳定在某个常数的左右摆动而这个常数就是所谓的概率。大数定律用严格的数学方法证明了两者之间的关系即

难点三：古典概型的一题多解。求等可能事件概率的公式是非常简单的然而当求法不止一种的时候初学者往往吃不准哪一种方法是正确的看起来每一种方法都有道理都是对的。究其原因一是样本空间模糊不清二是没有保持分子分母样本空间的一致性。

例如：袋中装有a 个黑球b 个白球从中逐一将它们取出求第 次取出的球恰为黑球的概率。

这个题的解法有好几种学生在做的时候答案也是五花八门有些看似正确却经不起推敲原因都出在上述两个方面。正确的解法是：

解法一：将a+b 个球看作是彼此可辨的则P（A）=

解法二：单看第k 次取球则P（A）=

解法三：将取球分为两步即前k 次和后a+b-k 则

解法四：分别视黑球彼此无差别和白球彼此无差别则

这里的每一种解法都遵循了我上面讲的两个原则因此解法虽然不同但结果是一样的。

难点四：对立与互斥、相互独立与两两独立、相互独立与互斥的区别。对立一定是针对两个事件两个以上的事件之间不存在这种关系而且每次试验只能发生其一当其中一个事件发生时另一个一定不会发生；互斥则既可以发生在两个事件之间也可以发生在多个事件之间在多个事件的情况下称为两两互斥。当其中一个事件发生时其他所有事件都不能同时发生。因此对立可以看作是互斥的特殊情况。相互独立既可以指两个事件也可以指多个事件在多个事件的场合必须满足其中任意2个、3个……n个事件都相互独立也就是要同时满足 个等式而两两独立仅表示n个事件中每两个相互独立满足的条件要少得多。例如：甲乙两人各掷一枚均匀硬币事件A，B，C 分别表示甲掷出正面乙掷出正面和两人掷出的花色不同则A，B，C 两两独立但不相互独立。另外相互独立与互斥是两码事相互独立意味着两个事件发生与否互不相干互不影响而互斥指的是两个事件不能同时发生所以相互独立与互斥是不可能同时存在的。但要注意的是与互斥事件不同相互独立的事件在图形表示上并不一定就没有交集或公共部分。

难点五：泊松分布、二项分布、正态分布三者的联系。通过推导知（过程略）在试验次数 较大时二项分布趋向于泊松分布而根据拉普拉斯中心极限定理又证明了二项分布以正态分布为极限分布。看起来似乎矛盾实际上在n 较大时两种分布都趋向于正态分布但是两个结论适用的场合不同。前者一般要求n>10，p≤0.1 ，np 大小适中此时拟合度较高；而后者则要求n>30，np 不能过大。一般来说n 越大，越适合于用正态分布但如果参数np 超过了查表的范围不论用哪种分布来逼近概率也都是求不出来的。

难点六：利用计数随机变量求数学期望。求数学期望一般有两种方法一种是直接用定义此法只有计算的难易之分步骤变化不大；还有一种则是先将随机变量分解为若干个计数的随机变量之和再利用数学期望的性质求和。在直接用定义求比较困难的情况下这种方法往往有着意想不到的效果计算非常简便但含有一定的技巧性比较难掌握。关键是如何根据问题引入相应的计数随机变量使得所求的随机变量能够表示成这些计数随机变量的和。因为不同的问题计数随机变量的设法也不相同。

例如：将n只球放入M只盒子设每只球落入各个盒子是等可能的求有球盒子数的数学期望。

这个题如果用定义去做的话就太难了。两相比较孰优孰劣一目了然。

难点七：不相关与相互独立的差别。相不相关是就线性关系而言独不独立则是就一般关系而言。相关意味着两个变量之间存在线性关系不相关则不存在线性关系但可能存在别的关系；独立是指两个变量取何值彼此互不影响因此不存在任何关系不独立则是指两个变量取值是互相影响的因此肯定有某种关系存在但未必是线性关系。所以如果两个变量相互独立肯定是不相关的但反过来如果两个变量不相关则它们不一定相互独立。有一种情况比较特殊那就是对于服从二维正态分布的二维随机变量而言它的两个分量之间不相关与相互独立是等价的。但是这里要注意一个前提那就是只有在某个二维随机变量服从二维正态分布的情况下这个结论才成立不然很容易出现误判。如选择题：

设X，Y 均服从正态分布且不相关则

（1）XY 一定独立 （2）（X，Y） 服从二维正态分布

（3）X，Y 未必独立 （4）X+Y 服从一维正态分布

正确答案是（3）而不是其他。

以上难点只是个人教学经验的粗浅总结可能会有遗漏也可能总结得很不全面还有待于在今后的教学过程中不断积累和进一步完善。

参考文献：

[1]吕红费，文龙．经济管理类专业概率统计教学中数学建模思想的融入[J]．现代企业教育，2010，（24）．

[2]孙立建．概率统计教学方法的改革[J]．数学学习与研究，2010，17（教研版）．

[3]田波平，王勇．对本科工科概率统计教学的探索与思考[J]．大学数学，2005，（2）．

[4]胡兰英，任永．概率统计教学中的创造性思维培养[J]．安徽师范大学学报（自然科学版），2003，2．

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）10-0118-02

一、引言

电力工程概论课程以电力系统为主，是电气工程专业的重要专业课。该课程的研究对象是电力系统，具有很强的工程性，而传统的授课方式主要采用板书和PPT，学生的学习兴趣不高，特别是涉及烦琐计算的内容，学生觉得比较枯燥。将基于Matlab的电力系统仿真技术融入电力工程概论课程的教学中，可以激发学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性和主动性，促进学生的积极思考和主动实践，从而有助于克服传统教学的局限性，提升教学质量。

二、Matlab/Simulink简介

Matlab是美国MathWorks公司研制的商用数学软件，已成为科研和工程设计的重要工具之一。欧美发达国家的高校已经将Matlab仿真技术融入教学中，取得了很好的教学效果。在电力工程概论教学过程中，教师可以针对电力系统分析实例，在课堂介绍Matlab仿真模型的搭建过程、仿真设置和运行、仿真结果，并对仿真结果进行必要的分析和讲解。在仿真过程中，可以方便的对模型和参数进行修改，并可对系统的工作工程加以动态显示。通过仿真演示有利于提高学生学习的兴趣，加深学生对有关知识点的理解和掌握。

三、仿真实例

本文以一个简单的开式电力网为例，介绍系统的仿真过程。（熊信银主编《电气工程基础》第151页例题6-5）开式电力网如图1所示，线路额定电压为110kV，电力网首端电压为118kV，负荷为：■LDb=（0.4+j15.8）MVA，■LDC=（8.6+j7.5）MVA，■LDd=（12.2+j8.8）MVA，分析节点电压和功率分布。仿真系统图如图2所示。

1.仿真模型构建。线路采用π型等效电路，负荷采用Series RLC Load。由于线路存在对地电容、电源不能直接和线路相联，采用电源Us和小电阻串联再与线路相连的方式。小电阻可以采用Series RLC Branch；电压和电流测量模块、示波器显示模块Scope、功率测量Power模块都可从Simulink模块中得到。图2的仿真模型中只给出了对节点a和节点d进行电压和功率测量的模块，对其他节点的测量方法相同。

2.仿真结果。节点a的电压和功率仿真结果如图3、图4所示。根据仿真结果，节点a的电压约118kV，有功约为43MW，无功约为33MVar，仿真结果与课本的近似计算结果基本一致。将图3和图4的仿真结果展示给学生，可以让学生清楚的认识到系统工作时节点a的电压、电流和功率大小，改变系统参数时，可以快速的得到新的仿真结果，并且可以让学生将仿真的结果和书本的例题的近似计算结果进行比较和分析，加深学生对知识点的理解，提高计算能力和应用能力。节点d的仿真结果如图5、图6所示。

根据节点d的电压和功率仿真结果可知，节点的电压由于线路的电压损耗而降低。引导学生将仿真结果和课本例题的计算结果进行比较，并提出思考问题和课后作业：电压和功率的仿真和计算结果偏差相较节点a的变大的原因是什么；进一步提高理论计算精度的方法是什么；按照课本的方法，进行第二轮潮流计算，并对计算结果和第一轮的计算结果以及仿真结果进行比较和分析。由仿真模块PowerGUI的Steady-State Voltages and Currents分析工具，可以直接得到电源、测量模块、负荷、线路等的电压和电流峰值或有效值，如图7所示。该模块给出的是相电压，如需线电压只要进行简单的换算即可。通过该模块的介绍和演示，可以让学生进一步熟悉仿真模块的功能、使用和分析方法，提高学生学习的兴趣和效果。

四、结语

本文介绍了电力工程概论课程的地位、作用和特点，并指出传统课程教学方法的不足之处，对将Matlab仿真技术融入电力工程概论课堂教学进行了探讨。文中简介了Matlab仿真软件在电力系统仿真方面的主要模块和功能，并通过一个简单开式电力网潮流计算的例子，对Matlab仿真模型的构建和仿真结果的分析进行了介绍，并探讨了如何通过仿真引导学生积极思考来激发学习的主动性，提高学习效果和学习能力。

参考文献：

[1]熊信银,张步涵.电气工程基础[M].第二版.武汉:华中科技大学出版社,2010.

[2]王晶,翁国庆,张有病.电力系统的MATLAB/SIMULINK仿真与应用[M].西安电子科技大学出版社,2008.

[3]陈兰岚.Matlab电气仿真技术在电力电子教学改革中的应用[J].教育教学论坛,2016,(38):82-83.

[4]陆朱卫,吴馥云.Matlab在电力电子课堂教学中的应用[J].教育教学论坛,2016,(04):194-195.

[5]张红娟,路秀芬,孟海涛.“电力电子技术”课程工程实践的教学改革[J].电气电子教学学报,2016,(03):127-128.

[6]王宇.MATLAB/simulink在“力电子技术”课程教学中的应用[J].中国电力教育,2014,(09):55-56.

Application of the MatlabSimulation Technology in the Teaching of Electric Power Engineering

JIANG Yun-haoa，b,DING Wen-fanga，b,GONG Lia，b,CHEN Huia，b,WANG Fan-ronga，b,CHEN Juna，b

(a.Hubei Collaborative Innovation Center for High-efficiency Utilization of Solar Energy;

b.Hubei Engineering Technology Research Center of Power Grid Intelligent Control and Equipment,

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中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.10.062

Abstract According to the needs of the new era of education and teaching in Colleges and universities and the research of graduate education， combined with self organizational learning theory， proposed in the Agricultural University of electronic and Information Engineering Research on learner autonomy， the realization of students' autonomous learning， to enhance the students' innovative and creative ability， to realize the innovation of the reform of the teaching mode， improving teaching methods， the teaching content.

Keywords electronic information engineering； autonomous learning； college education

自主学习理论是目前教育研究领域比较热点的研究内容，在大学本科教育中有着无可比拟的优势。相对于中小学教育，大学教育更多的是强调培养大学生的主动性、创造性和自学能力，这也是未来社会竞争和国家竞争对大学生的要求。面对着实现国家富强民族振兴的伟大历史使命，大学教育模式的改革迫在眉睫，培养出具有创新精神的新一代大学生是摆在我们面前的一个难题。

自主学习不但对大学生的学习成绩有帮助，而且是学生个体终身学习和提高的基础，是学生完善自我性格和人格的一个有效的手段，是一种创新形式下的高级学习，学生有意识的通过自身调节来明确教学目的，组织教学内容，完成学习任务。学生在自主学习的过程中不断完善自己，提高学习能力，掌握学习方法，改善知识结构，最终成长为拥有自主学习能力的学习者。当然，目前的大学教育中，自主学习还没有得到全面的应用，传统的课堂教学模式还是主流。但是越来越多的人已经意识到，不进行自主学习的教育实践是不行的，尽管有种种认知和形式上的障碍，同时人们的意识还不是非常明确，所以大学的教育教学模式急需改革。当然传统教学模式也有其优势，我们进行大学教育教学改革是要立足于现有教学成果的基础之上，吸收先进教学理念，为我所用。为了提升我国高等教育的质量，我们必须对农业大学电子工程专业自主学习模式进行研究，这对提高农业高校大学生的学习能力具有重要意义。

1 自主学习理论

自主学习是指学生自己来控制学习内容、学习方法和学习进程。但是，这并不意味着学生完全通过自学来完成自己的学业，而是强调必须以学生本人为学习主体，发挥学生的主体意识，激发学生的主观能动性，培养学生的自学能力，有效地利用学校和社会的各种资源，以我为主，激发潜能，是与被动学习相对应的一种学习模式。自主学习模式并不是简单的自学，它是更大的一个教育范畴。

它可以分为三点：一是对自己的学习任务进行预先规划和安排，做好总体设计；二是自己对自己的学习结果进行监督、考核和评价，做自己学习的主考官；三是自己对自己的学习过程进行控制、调整和完善，不断通过学习实践来改进自己的学习。针对不同研究者的出发点不同，对自主学习的定义也不可能一致。

Zimmerman对自主学习的定义进行了系统的总结和归纳，提出自主学习应具有的三个特征：（1）强调在学习中的自我认知、自我指导和自我计划等方面的自我调节策略的运用；（2）强调自主学习是能够进行自我控制学习方向的反馈循环过程，认为自主学习者能够完全根据自己的学习方法和路径进行学习，并且根据学习过程中的反馈不断反复调节自己的学习路径；（3）强调自主学习者应该明确如何使用学习方法和策略，并且根据具体的学习实践做出正确的反应。①

自主学习能力是学生们在自主学习活动中所表现出来的一种能够综合运用各种手段和资源进行自主学习的综合能力。具有自主学习能力的学生有强烈的好学精神，能够运用比较科学的学习技术和方法，及时准确地安排自己的学习活动。善于思考，积极主动，勇于攀登科学高峰，敢于解决困难，在学习中表现出强烈的求知欲和进取精神。②

大学教育的改革，就是要发挥大学生学习的主体作用，挖掘大学生自主学习的潜能，从而提高教育教学质量。自主学习能力的培养，在未来的本科教学过程中占据越来越重要的地位，考试方式的导向作用对于培养自主学习能力至关重要。本科教学的课程不同于一般知识型课程，通过探讨以自主学习模式的方法改革，可以更好地培养学生能力。③

2 自主学习理论在农业大学电子信息工程专业的具体教学实践

电子信息工程作为信息技术领域中的主干专业，主要研究信息产生、信息传送、信息处理与信息应用等方面的理论、技术和工程问题。电子信息工程专业是一个应用性非常强的专业，直接面向生产和技术实践。因此需要我们非常重视专业培养当中的实验和实践教学，通过实验和实践教学使本专业学生掌握基本的技术开发和工程实践能力，能够独立地完成与电子信息设备系统的生产、设计、开发、集成和运营有关的技术和管理工作。

农业大学的电子信息工程专业的教学工作直接面向农业信息化和自动化的创新实践的前沿工作，特别是对电子信息在农业现代化建设中围绕安全可靠、整合先进的信息化理念、综合利用信息技术、推进现代农业技术创新发展有着重要的意义。因此在教学模式上与一般工科院校有明显的区别。

随着自主学习理论的提出和兴起，很多研究者发现自主学习模式能够培养学生的自我学习的能力，完善健全人格，培养学习兴趣，树立学习心理。本项目在这些研究的基础上对农业大学中的电子信息工程专业基于自主学习理论的课堂教学模式的改革和创新进行了研究。自主学习模式的特征主要有内容的开放性、学生的平等性和过程的自监督性等。该模式下的学习者的学习活动呈现出明显的自我导向特征，要在实际的课程教学中构建自主学习的新模式，首先必须建立开放的课堂环境，使学生们能够自主地进行学习活动，自主地安排学习内容和进度，自主发挥他们的想象力和创造力。其次教师必须转换角色，减少对学生们的干预，从一个主导者转变为监督者、辅助者和引导者，相信学生。教学实践证明采用自主学习模式进行学习的大学生比传统教学模式下的大学生具有更高的学习热情和更好的学习效果。本项目研究结果结果可以为农业大学电子信息工程专业本科教学模式改革创新提供有益的借鉴和参考。

3 自主学习应遵循的基本策略和方法

一是要培养学生的主动性。也就是学生在进行自主学习前，必须要明确教学的目的和任务。必须要明确自己的学习和研究方向，否则就会像没头的苍蝇一样乱碰乱撞，浪费时间和精力，反而还一无所获。因此，对于教师来说，必须在自主学习前确定和规划好选题，明确教学目的，规划教学任务，一定要让学生明确自己的学习方向，做到有的放矢，目标明确。同时，教学内容应该有教育性，能让同学们知道主要是解决什么问题，同时寓教于乐，让同学们产生兴趣，从而激发主动进行学习的欲望，达到教育目的，提高学生的认识。

二是要注意培养学生的独立性。新课程要求教师充分尊重学生的独立性，正确引导学生发挥自己的独立性，从而培养学生独立学习和独立解决问题的能力。自主学习之所以和传统的课堂填鸭式教育不同，在于它主要是激发学生们的主动性和创造性，让学生根据教学目的，自由地选择教学内容和学习方法，根据自己的实际情况拟定个人的教学计划，在老师的辅助帮助下，主要通过自己的能力进行学习和实践，一定要通过个人的努力来完成教学计划，不能还象过去那样过分依赖于老师，要运用自己的头脑，发挥主观能动性，科学合理地规划自己的学习，实现学习的目的。

三是要培养学生们的自控性。所谓自控性，实际上就是学生们自己控制自己进行相关学习的能力。传统的课堂教育，对学生的自控性认识不足， 所以老师既是课堂的讲授者，同时也是课堂的组织者，还是课堂的秩序维护者。所以，学生们只能日复一日地被动学习。新的教学模式赋予了学生学习的自，使他们成为了学习的主人，当然，学生自主学习习惯的养成和自主学习能力的培养是一个持续的过程，所以在这个过程中，教师一定要注意培养学生的自控能力。教师作为课程的组织者和监督者，一定不能对学生的学习放任自流，但是也不能包办代替，一定要取得平衡，关键是针对学生特点，预测在某个阶段可能出现的一些问题，提前做好应对措施。应随时把握学生思想的脉搏，根据典型问题，有针对性地确定课题内容，依靠学生发挥自控性，积极主动地进行学习。

四是要遵循客观规律，循序渐进，水到渠成。要充分相信学生的学习精神，但是也要估计到学生的学习能力和学习心理。学生在学习中容易因为眼前的困难和挫折而丧失学习兴趣和信心。因此，教师一定要科学设计教学内容，谆谆善诱，步步深入。一定不要拔苗助长，或者撒手不管，否则，很容易让学生产生挫折心理和畏难情绪，进而影响自主学习的进行。一定要注意学生的情绪变化，多做思想工作，善于引导，要善于观察，善于发现带有普遍性的问题，并在学习实践中注意解决这些问题。教学内容一定要由简入难，学习内容不要过多，要渐入佳境，使学生树立信心，激发他们的斗志，顺利地完成教学任务。将理论和实践教学活动实现统一，使课堂教学将学习、实验和实践融为一体，把学生的学习过程和工作过程紧密结合起来。

4 对未来教育教学的思考

要真正实现教学模式的改革与创新，首先要转变教师的教学观念，更新教师的教学理论，改变教师的教学习惯。课堂教学并不是目的，更重要的是要培养学生自主学习的思维和能力，使大学生实现从“让我学”到“我要学”的学习思路的转变。使大学生培养起自我学习、自我完善的能力，培养他们的健全人格和优良的学习品格，树立终身学习的观念，不断挑战自我，完善自我，勇于攀登科学高峰，实现自身价值。在自主学习模式的建立中，对教师提出了更高的要求，教师要有丰富的教学经验和教学技巧，要不断引导学生进行自主学习，要有良好的沟通技巧和教学经验，要帮助学生培养自学能力，纠正他们在学习中出现的各种问题，要有沟通能力去解决自主学习模式实施过程中的一系列难题，实现学生的成长和能力的培养。

注释

篇10

（1）主要内容：电机的作用及其发展简史；电机的分类与结构、应用领域、选用与运行控制；电机学的研究内容概要；电器的发展历史和分类。应达要求：了解电机的基本作用、发展简史、电器的发展历史；理解电机在国民经济中的应用领域；掌握电机的可逆原理；理解电机学的主要研究内容、高压电器与低压电器的基本结构与作用；掌握电机分类方法和不同类别的电机特点。（2）教学设计：介绍电机与电器学科的概况、发展简史，使学生对电机学等后续专业基础课程以及电机的微机控制技术等专业课程的学习建立初步的感性认识。通过FLASH制作的同步电机励磁过程和旋转磁场模拟动画来加强学生对电机学理论知识的理解。对于电器部分，通过图片的形式向学生展示各种电器，增强学生的感性认识；对于高压电器部分，由于装置体积庞大，采用视频录相讲解的方法，拉近学生对高压电器的感性距离。

2.电力系统及其自动化技术

（1）主要内容：电力系统发展简史；电力系统简介；发电厂、电网概述；电力市场简介；电力新技术与发展趋势。应达要求：了解电力系统的发展简史和我国电力工业的发展概况、交直流输电技术的发展过程、各种类型的能源发电原理及其特点；了解电力市场的概念、电力新技术的发展趋势；理解电力系统的功能与作用、现代电力系统的主要特点和运行过程。（2）教学设计：主要讲授电力系统的概况、基本概念，内容涉及发、输、供、配、用几大部分，按发电部分、电网运行与调度、电力应用三个环节顺序介绍。教学过程中首先从系统的角度对电力系统进行介绍，使学生建立对电力系统整体功能及结构的认识，在此基础上，进一步对各个组成部分分别阐述。在讲述电力系统发展前沿技术的时候，本着自动化、数字化、智能化的发展主线，将智能电网的概念引入课堂。

二、改革教学方法，创新互动式教学模式

1.注重课堂引导，激发学生学习兴趣

在教学过程中，借助网络资源，向学生介绍电气行业的应用情况和相关企业的产品和市场情况，譬如给学生介绍联合证卷行业深度分析“电力电子，我们可以看得更远”，重点介绍电力电子变频器、整流设备、无功补偿设备SVG、开关电源、直流输电装备等技术的实际工程应用，介绍相关企业和上市公司产品和市场概况，激发了学生的学习兴趣。

2.加强课堂互动，调动学生积极性

为了加强课堂互动，采用了PPT讲解和视频教学相结合的方法，进行多个专题介绍。譬如：核裂变之历史回顾、中广核集团介绍、日本核事故回顾、欧洲核聚变装置、中国托克马克聚变装置、日本新干线与中国高速铁路、国家电网、南方电网公司宣传片；汽轮发电机、水轮发电机安装视频和三峡发电厂简介。学生观看完视频后，进行提问：裂变和聚变的区别是什么？日本核泄漏事故的原因是什么？避免核事故的方法有哪些？日本新干线和中国高铁的技术要点有哪些？汽轮机和水轮机的原理是什么等等。鼓励学生回答问题，凡是举手回答问题的学生，在平时成绩上加2分，调动了学生的积极性。随后，教师进行总结评论。

3.推行专题报告，活跃课堂气氛

采用学生专题演讲方法，激发自主学习兴趣和收集整理资料的能力。学生3人一组，分工协作完成资料收集、PPT制作和课后研究报告撰写。学生报告题目有：智能电网概述、电气化铁路接触网介绍、电能存储技术的发展概况、地热发电的现状与技术要点、PLC的原理与应用、国内外智能电网发展趋势、柔性太阳能电池、国内外高压直流输电工程简介、电力系统柔性输配电技术、城市轨道交通供电系统和电动汽车电源系统等等。学生报告后，其他学生提3～5个问题，报告者首先作答，教师随后总结，并对相关技术问题进行详细讲解。对提问的同学，在平时成绩上加2分。这样课堂气氛非常活跃，学生争先恐后举手发言。