時間:2022-08-24 00:38:21
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電力工程技術論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
目前。能源與資源的可再生技術得到大規模的發展,各國的資源與能源問題迫使國家將重點轉移到能源與資源的合理、節約、再利用方面上;在電力工程中,通過在智能電網中的利用,能夠將能源進行轉化的作用,將能源進行合理的轉化并運用;低碳節能的模式得到良好的發展。通過對于能源的轉換,開發出的多種新能源被大范圍的運用;風能、太陽能等都在各地區得到利用,這種系能源的利用,不僅節約能源,還起到環保的作用。能夠為國家節約能源、做到環境的可持續發展。目前,我國的電力工程在智能電網技術中一定應用還需要一定的時間和管理,和國外先進技術相比還有一些欠缺之處;為了能夠將電力工程更加完善的應用及發展,要將電力工程進行改革、創新。不斷發現新渠道、新思路進行改造。通過與新的技術相結合創造更有價值的技術;為了國家能源的使用能夠更合理化、可持續化,要將電力工程在智能電網中的應用做到完善,使其更具智能化、節能化。
2重要電力工程技術在智能電網中的應用
2.1串聯補償中的使用
我國電力相關部門批準并且大力投身建設的伊馮500kVTCSC項目具有很大的優勢。這個項目是C-EPRIScience&TechnologyCo.Ltd組織建立起來的,同時,利用一些實驗把伊馮500kVTCSC項目的額定功率有效地從1460000kW提升到2500000kW。并且在這個科研項目中,所使用的TCSC等設備都是由我國獨立進行研發和生產的,并且得到了成功的安裝和調試。這一套設備的成功應用直接說明了我國已經有能力在極其寒冷的地方安裝運用電力工程技術,并有能力實現HVTCSC的工業化。
2.2常規電力技術在電力工程中的應用
某些公司中的一些電力負載對電壓的變化以及電源突然中斷非常的敏感。當供電系統中的電源及其不穩定或者突然出現斷電,會對該公司的負載產生致命的傷害,根據這一公司實際用電情況,研發人員經過研究而使用兩套常規的電力設備來解決相關問題。在正常投入使用后,這一套設施極大地改善了電力質量。
3結論
經過對電力工程技術在智能電網中的運用,分析了其在運用過程中的影響。我國提倡能源的可持續發展,智能電網技術能夠將電能進行有效的控制,控制技術的應用,不僅能夠將電能進行清理,還能夠有效的節約電能;遵循了可持續發展的道路;在智能電網運用中,電能能力進行轉化功能,通過其轉化開發新的能源,為國家乃至世界提供了新的能源,做到了能源的合理、高效的運用。走上了能源可持續發展的道路。
作者:王廷 單位:華能吉林發電有限公司四平風電廠
關鍵詞:國際工程公司、矩陣式組織結構、項目型組織結構
Abstract: how to better access to the international contracting market and become the domestic electric power engineering company currently needs careful consideration. The success of the project management is the key to a successful project general contracting, and reasonable project organization structure set is the premise of general contract project management, research how to set up the correct reasonable project organization structure, and to the development of general contracting business is of great significance. This article in view of the actual situation in China electric power engineering company how in the overseas market initial establish temporary, adaptability, phased project organization structure preliminary exploration of domestic electric power engineering company that on the way to the international engineering company transitional stage should be used more can adapt to "go to the world international engineering company" the strategic goals of the project organization structure, project organization structure type.
中圖分類號:C29文獻標識碼:A 文章編號:
工程總承包作為國際經濟一體化和市場經濟發展的必然趨勢,是工程項目組織實施方式上的一次重大變革,是市場經濟優勝劣汰及資源不斷優化組合的過程。近幾年來,越來越多的電力設計、施工企業都開始承擔工程總承包項目,它們不但在國內開展總承包業務,而且在國外也承擔了大量的總承包項目,尤其是電力緊缺的東南亞市場。然而,在進軍國際市場、在電力工程總承包項目中,承包商所需承擔的風險更為復雜,如企業規模不大,融資能力不足,不同國家政策風險、自然條件風險、設計施工技術風險、合同風險等。
如何更好地進軍國際市場,成為眾多國內電力工程公司急需考慮的問題。本論文將討論如何在開拓海外市場初期建立臨時的、適應性的、階段性的項目組織結構――項目型組織結構。
1. 影響項目組織結構的因素
影響組織結構設置的權變因素包括以下幾個方面:組織的戰略、規模、技術及環境的不確定性,下面進行分別介紹:
(1)組織的戰略:組織結構應該促進組織目標的實現,而目標是由組織戰略決定的,因此,組織的結構應與戰略緊密配合。企業戰略的變化將導致組織結構的變化,組織結構的重新設計又能夠促進公司戰略的實施。企業戰略與組織結構是一個動態變化的過程。只有將兩者視為一個有機整體,放在激烈地變化著的環境中去考察,才可能有效地促進企業持續健康的發展。
(2)規模與結構:組織的規模明顯地影響著結構。伴隨著企業活動的內容會日趨復雜,人數會逐漸增多,活動的規模會越來越大,企業組織結構也須隨之調整,以適應變化了的情況。大型組織(通常雇用了2000多名員工的組織)傾向于比小型組織具有更高程度的專門化、部門化和集權化,規則條例也更多。
(3)技術與結構:組織的協調和控制方法應該視技術類型的不同而有所區分。技術越是常規化,組織規范化、集權化程度就越高,采用機械式組織結構的效率就越高;反之,技術越是非常規化,組織規范化、集權化程度就越低,這時,采用柔性有機式組織結構的效率也就越高。
(4)環境不確定性與結構: 一些組織面臨相對穩定和簡單的環境,另一些組織面臨動態和復雜的環境。因為不確定性威脅著組織的績效,管理者試圖減少這種不確定性,而組織結構的層級變化就是減少環境不確定性的一種措施,越不確定越需要有機式設計。
2.如何選擇合適的項目組織結構
現在我們將從以上幾個權變因素分析國內電力工程公司進軍國際工程市場應如何靈活地選取組織結構:
(1)戰備與結構有效結合的一項重要的分析是要對企業的價值鏈進行分析。如果企業的一項具有關鍵戰略意義的核心業務不能夠安排在一個組織單位內完成,那么需要加強分管這項業務不同方面的幾個組織單位間的溝通和聯系。在這種情況下企業通常需要設立一個戰略管理單位,對這幾個組織單位的業務活動進行統一管理,以促使企業戰略的順利實施。
就走向國際工程市場而言,目前采用項目型組織結構更適合目前的戰略,從各個職能部門選出一些有國際項目工程經驗的員工,不再隸屬于具體的職能部門,專心研究國際總承包市場,為國際總承包工程累積經驗,同時能夠更快地更準確地響應目前正在進行的國際總承包工程業主方的要求。
(2)從組織規模角度對組織結構進行分析,一般而言,組織規模擴大,使得組織中勞動分工就越多、越細,導致組織結構越復雜,組織結構規范化程度提高,使高層管理者難以直接控制其下屬的一切活動,勢必需要分權。
對于許多工程公司而言,隨著近年來企業的發展,在組織上勢必要勞動分工也越來越細,科室的設置也越來越體現專業化,正規化程度也越來越高,逐步將權力下放到各級中層及中下層領導,適度放權。
這些措施均為企業發展帶來了蓬勃的生機,但是對于“走向世界的國際型工程公司”而言,國際總承包工程無論是經驗、人員配置、資源情況等都會明顯不足,如果套用國內整個企業的組織結構,套用在國內電力市場已經成熟的適用的組織結構,不利于國際總承包項目的發展:
① 由于國際總承包業務相對較弱,應成立專門的項目部,將各項目部成員的職能劃分弱化(職能劃分原本是為了提高單個工種的工作效率而劃分的,對于提高單項工作效率是有效的),而對于較弱的事業部而言,復合型人才才是目前最需要的。;
② 正規化規范化的章程仍是國際總承包方面所必須遵守的,但是在邁向國際工程公司的過渡時期,可以允許項目部減少正規化的審批步驟等,提高效率,使項目部能更快更準確地響應業主的要求,為品牌的創造打下基礎。
③ 對于分權方面,由于目前國際總承包項目部的員工對于國際總承包項目并不是特別熟悉,在對責任放權的同時,應加強指導,項目經理在充當領導角色的同時,應作為導師的作用引導整個項目團隊,以彌補團隊成員經驗之不足。
從以上分析可知,對照項目型組織結構的概念,項目型組織結構對于過渡時期的國際工程公司而言,明顯優于矩陣式的項目組織結構,可以將復合型的人才聚集起來,同時能夠提供統一指導,減少從職能部門審批某些文件的正規化步驟,大大地提高項目的效率,為國際總承包業務的發展提供一個良好的環境。
(3) 從技術角度來講, 查爾斯•佩羅使用任務的多變性和問題的可分析性這兩個變量,構建了一個2X2矩陣,如圖示:
佩羅提出,從兩個方面對技術進行考察:一是任務多變性(分為:少量例外、很多例外),即技術在工作中遇到例外的數量;二是問題可分析性(分為:確定的、不確定的),即技術在工作過程中可被分析的難易程度。根據上述兩項維度標準,佩羅將技術劃分為四種不同的類型:常規技術、工程技術、工藝技術和非常規技術。
對于國內電力工程公司而言,這里同樣將技術(包括管理技術、談判技術、生產技術等)分為兩類,一類是面向國內市場的已經形成標準化步驟、可以通過更多更細的勞動分工來進行量產的工程技術或生產方法,而且由于對國內市場的熟悉,可以將之歸為從工程技術在向常規技術轉化的階段;另一類是面向國際總承包市場,該類技術不僅僅存在工程技術,一些軟技術尚屬于非常規技術、手藝技術及工程技術方面,因而對項目組織結構也提出了分權、低正規化的要求,以保持其靈活性,保證其對業主要求、工程狀況、市場需求等的響應速度。
(4)環境不確定性方面,我們仍采用一分為二的角度看待目前國內電力工程公司目前的發展狀況。
由于對國內市場了解,國家對于電力系統建設的政策以及電網公司的支持等,國內市場相對處于穩定和簡單的環境,采用與職能式組織結構相結合的矩陣式組織結構不僅滿足了總承包項目發展的需要,而且由于與職能式組織結構相結合,可發展技術分工以達到技術精細化的作用,還大大提高了類似工程的建設效率和效益。
但是對于國際總承包市場而言,面對全新的課題,復雜的國際環境,尤其是電力行業,各國政策的不同,電力基建項目所需資金大的風險,自然條件風險,施工方法風險、合同風險,甚至政治因素等都處于一個不熟悉及變動的過程,因為面臨這種動態和復雜的環境,只有采取組織結構層級的減少才能減少這種不確定性,才能達到設定的績效目標。從對矩陣式項目組織結構和項目型項目組織結構的分析可以看出,就環境不確定性而言,項目型組織結構更能適應目前國內電力工程公司國際工程總承包的過渡發展。
從以上的分析可以看出,在國內電力工程公司進軍國際市場,發展國際總承包的過渡階段,采用項目型項目組織結構更能適應公司戰略、規模、技術及環境的不確定性,也會對國際總承包發展帶來新的生機,為國際總承包工程項目管理提供良好的組織結構前提。
3.項目型組織結構的階段適應性
前面我們分析了項目型組織結構如何比矩陣式項目組織結構更適應目前國內電力工程公司進軍國際總承包市場,同時列舉了一些項目型組織結構相應的優點,那么是否可以認為項目型組織比矩陣式項目組織更優,更先進?
答案是錯誤的,正如先前分析所說,沒有任何一種項目組織結構是普適的,組織結構應根據組織戰略、規模、技術及環境不確定性進行相應變化,同時不同時期甚至同一時期不同業務的組織結構也應有所差別,以便能夠促進組織的發展和達到組織設定的目標。組織結構沒有先進不先進之說,當然也沒有任何一種組織結構對于企業所有發展階段都適合。
項目型組織結構很明顯的缺點就是:一、成本低效,項目從一開始的投標到最后項目結束,并不是所有的階段都是高效的,很有可能出現一段時間項目組成員閑置的現象,造成資源的浪費。二、項目間缺乏知識信息交流,除非一個項目結束,該項目組成員轉入到另外一個項目,該項目的成果很難被其他項目所分享。
因此,組織結構的設計重在思維和實質,而不在結構和形式,重要的是適應的階段性,而不是存在的普適性,組織結構的設計應根據企業所處的發展階段,企業的戰略、規模、技術及環境的不確定性持續調整,為企業的發展提供合適的組織結構支持。
參考文獻
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英文名稱:Journal of Shanghai Jiaotong University
主管單位:中華人民共和國教育部
主辦單位:上海交通大學
出版周期:月刊
出版地址:上海市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1006-2467
國內刊號:31-1466/U
郵發代號:4-338
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1956
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
SA 科學文摘(英)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽:
百種重點期刊
中科雙百期刊
Caj-cd規范獲獎期刊
第二屆全國優秀科技期刊
聯系方式
英文名稱:Compressor Technology
主管單位:沈陽氣體壓縮機研究所
主辦單位:沈陽氣體壓縮機研究所
出版周期:雙月刊
出版地址:遼寧省沈陽市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1006-2971
國內刊號:21-1176/TH
郵發代號:8-70
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1963
期刊收錄:
核心期刊:
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽:
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
【學科特色】
學院目前已建成較為完整的學科體系,包括電氣工程博士后流動站,電氣工程一級學科博士學位授權點,高電壓與絕緣技術、電力系統及其自動化、脈沖功率與等離子體技術、電力電子與電力傳動、電力建設與運營和電工理論與新技術6個博士學位授權點,高電壓及絕緣技術、電力系統及其自動化、電力電子與電力傳動、電工理論及新技術、測試計量技術及儀器、脈沖功率與等離子體技術6個碩士學位授權點,電氣工程專業學位工程碩士點,教育部第一類特色專業電氣工程及其自動化本科專業。
學院專業設置體現了電氣工程與自動化相結合、強電與弱電相結合、電力與電子技術相結合、軟件與硬件設備相結合、理論研究與技術應用相結合、理論與實踐結合的特點,旨在培養經濟和社會發展需要的強弱電兼顧的復合型高級人才。
【科研平臺】
學院現有“高電壓與絕緣技術”、“電力系統及其自動化”及“電力電子與電力傳動”3個省部級重點學科和湖北省電氣工程一級重點學科,“國家電工電子實驗教學示范中心”、“國家工科基礎課程電工電子教學基地” 等教學平臺以及“雷電防護與接地技術教育部工程研究中心”、“高電壓與絕緣技術重點實驗室(部級)”、“武漢雷電防護設備質量監督檢驗中心(省級)”、“高電壓大容量開關電器研究開發平臺”和“武漢大學智能電網研究院”等科研平臺。
學院下設高電壓技術研究中心、電力系統研究中心、電機與電力電子研究中心、基礎教學與實驗研究中心。教育部防雷與接地工程研究中心、武漢大學智能電網研究院以及湖北省雷電安全防護與檢測中心(籌)等單位掛靠電氣工程學院。學院內部通過團隊管理模式開展教學和科研工作,已形成了高電壓及絕緣技術、電力系統分析、智能電網、電磁場分析與高壓電器、電氣設備狀態監測及故障診斷、電能質量以及柔性電力技術等多個特色鮮明的科研團隊,同時設有電氣工程學科平臺課程、電工電子、電機學、電磁場、信號與系統、計算機與通信、電力系統分析、電力系統運行與控制、高電壓與絕緣技術、電力電子與新能源、電氣工程創新與實踐等11個教學團隊。
學院建有國家工科基礎課程電工電子教學基地、電工技術訓練中心、電力工程專業訓練中心、高電壓實驗大廳、戶外220kV試驗變電站、電力系統動模實驗室、RTDS數字仿真實驗室、新能源發電平臺、智能電網示范平臺。其中與電子信息學院等共建的電工電子教學基地為國家級電工電子示范中心,電工技術訓練中心面向全校開設電工實踐技能訓練。
【學科實力】
學院現有雙聘院士3人,長江學者特聘教授1人,國家杰出青年獲得者1人,國務院學位委員會學科評議組成員1人,教育部高等學校教學指導委員會委員2名,有9名教授享受政府特殊津貼。近三年,學院承擔了國家級、省部級和企事業單位委托的科研項目600余項,獲得科研經費高達2.1億元,獲省部級及以上科技進步獎15項,發明專利26項,出版教材和專著18本,1000余篇,其中三大檢索收錄556篇,被SCI收錄論文35篇,并有一大批科研成果轉化為現實生產力,有些科研成果已達到國際領先水平。
【人才培養】
學院致力于培養德、智、體全面發展,具有創造、創新、創業理念和能力,能夠從事與電氣工程有關的規劃、設計和建設,高電壓交直流輸電、變電、配電和供電技術,電力系統調度運行維護、自動控制及保護,電能轉換與優質、高效應用,智能電網與新能源的開發利用,以及電子、通信與計算機技術應用等電氣信息工程領域工作的厚基礎、寬口徑、高素質、強能力的復合型高級工程技術人才。學生主要掌握電工與電子基礎理論、系統分析與控制理論、電氣工程基礎理論、高電壓技術,電力系統技術、電能變換技術、信息和通信技術以及計算機應用等方面較為寬廣的工程技術基礎和系統的專業知識,掌握適量的人文社會和經濟管理知識。要求學生具備電氣信息工程領域技術分析、系統運行與控制技術的基本能力,具有較強的創新意識。
學院每年招收計劃內博士研究生40余名,碩士研究生220余名,本科生340余名。從2006年起,學院與新加坡南洋理工大學合辦了“3.5+1.5”本碩聯合培養教育項目,前三年半在武漢大學學習,后一年半在新加坡南洋理工大學學習,畢業可獲得武漢大學工學學士學位和南洋理工大學碩士學位,目前已有153名同學參加了此項目;2012年又先后與日本上智大學、英國斯特拉斯克萊德大學簽訂了“2+2”本科生培養項目,學生前兩年在武漢大學學習,后兩年在日本上智大學或英國斯特拉斯克萊德大學學習,畢業可獲得雙方學士學位。
學院高度重視培養學生的創新能力和實踐能力,大力支持并多方指導學生參與科研和實踐項目,鼓勵學生積極參與“挑戰杯”科技作品大賽、大學生數模競賽和電子設計大賽等多項大型賽事,借以多元化的教學培養方式來夯實學生的基礎理論知識,激發學生的科研興趣,提升就業競爭力,做好人才梯隊建設。此外,學院重視學生德育教育,開展“小亭愛心支教”等志愿活動,培養學生強烈的社會責任感和奉獻精神。
關鍵詞:電力行業;輸配電工程;專業改革
作者簡介:倪良華(1966-),男,江蘇南京人,南京工程學院電力工程學院,副教授;楊志超(1960-),男,江蘇南京人,南京工程學院電力工程學院院長,副教授。(江蘇 南京 210013)
基金項目:本文系南京工程學院重點教改項目(項目編號:JG201104)的研究成果。
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)03-0062-02
進入21世紀以來,經濟發展低碳化席卷全球,綠色能源利用蓬勃興起,智能電網發展方興未艾,電力行業迎來了一個嶄新的發展時期,發展特高壓和智能電網,已成為我國能源戰略的重要內容。隨著電力行業的快速發展和電力體制改革的不斷深入,特別是特高壓遠距離輸電網的規劃與建設,對具有高水平的專業背景人才的需求日益迫切,這為輸配電工程專業人才培養帶來了機遇和挑戰。結合電力行業發展與改革的大背景,為培養行業需要的高素質復合型人才,主動適應行業對專業人才需求變化,更新人才培養理念,開展輸配電工程專業的人才培養模式和培養方式方法的改革與實踐,具有重要的現實意義。
應從輸配電工程專業應用型本科人才培養目標出發,定位好新形勢下人才培養目標和規格,整合優化現有教學資源,構造完善的理論和實踐教學體系,實施教學方式方法改革,打造新的實踐教學基地及現場實習基地,促進教學科研相互融合,完善教學質量評估體系與方法;同時根據學生發展特點,結合課堂理論教學和現場實踐,讓學生學習掌握新的理論、技術和方法,提升學生的動手實踐能力及創新能力,使學生的知識水平和綜合素質得到全面提高,這是目前輸配電工程專業改革的主要內容和亟待解決的問題。
一、輸配電工程專業人才培養過程中存在的主要問題
當前輸配電工程專業人才培養和教學過程中存在的主要問題包括以下四個方面:
第一,專業人才培養目標和規格與行業發展不相適應。國家電網發展特高壓輸電和新能源技術,新設備、新技術、新材料、新工藝、新方法不斷涌現,現有輸配電專業人才培養目標和人才培養規格的定位沒能很好地與時俱進,從知識、能力和素質等方面進一步明確輸配電工程專業人才培養的具體要求。
第二,原有課程知識體系中,理論課程中部分課程存在交叉重復現象,部分理論教材內容未能及時反映行業領域發展的新理論和新技術,滯后于現場工程實際,不利于學生學習系統知識和跟蹤學科前沿知識,不利于學生從系統角度思考問題,不利于學生未來較快適應現場工作。
第三,教學方式方法手段單一,現主要以課堂灌輸式講授為主,尊重學生的個性發展不夠,現代化教學手段運用和信息技術資源利用不充分,單一的教學模式無法實現教與學的互動,教學效果不甚理想,甚至導致部分學生產生厭學情緒。
第四,教學評估體系不完善,難以全過程監控教學過程,考核手段單一,往往以一份考卷或一份報告的形式考查學生對一門課程的掌握情況,不能多元化檢驗、評價學生的綜合水平,更無法考查學生的創新能力。
二、專業教學改革的具體措施與實踐
“十一五”期間,通過承擔教學改革立項課題的研究和教改試點,經過多年專業教學改革實踐,探索了一條新時代背景下輸配電工程專業人才培養之路,取得了頗為豐富的教學成果。專業教學改革的具體措施與實踐歸納總結如下。
1.緊跟電力行業發展,定位好人才培養目標
當前電力系統及自動化技術發展日新月異,新技術、新設備、新方法不斷涌現,國家電網正朝著大區域、大規模電網方向發展,同時電力行業需要多種層次的專業人才。認清并明確輸配電工程本科專業所培養人才的層次,是形成人才培養理念的關鍵。為此,深入到電力公司、送變電公司、電力設計院、電力監理公司、地鐵公司等單位進行廣泛調研,虛心聽取用人單位對輸配電專業人才的需求意見,是確定人才培養目標的第一要務。目前現場方面的人才層次不高,而用人單位對高層次專業人才需求量較大,要求所培養的人才綜合素質較高,專業方面不僅要具備完備的電工理論基礎、機械工程知識、電力工程知識、輸電線路工程知識,還要求具備實踐動手能力強、現場適應能力強、管理能力突出、團隊合作意識好等綜合素質。
認清形勢,緊密跟蹤社會發展對專業人才的需求,調整輸配電工程專業發展方向,合理設計人才培養方案,突出專業建設特色,采取有效可行的人才培養措施,努力提高教學質量,培養出個性健全、情操高尚、基礎扎實、知識面廣、面向生產第一線、工程實踐能力強、能夠跟蹤本領域新理論新技術、具有創新精神的應用型高端專業人才,是南京工程學院輸配電工程專業的人才培養目標。
2.走校企合作之路,共建先進實踐基地
打造有特色的實踐教學基地是進行輸配電工程專業改革與建設的目標之一。經過多年努力,在增加實驗室建設投資的同時,通過與電力公司和送變電公司等單位合作,在原有已建實習基地的基礎上,共同建設了“輸變電工程實習中心”、輸電線路施工實訓基地、輸變電虛擬仿真實驗室、輸電線路測量實驗室、電纜故障測試實驗室、輸電線路金具陳列室、桿塔模型室等實踐基地。實驗基地及實驗室配置的設備種類齊全,功能全面,技術先進,處于國內領先水平。同時,為解決學生畢業現場實習問題,與地方市供電公司大力合作,設立了校企合作培訓實習基地,通過校內實踐基地的訓練和現場實踐活動,提高了學生的實踐動手能力。
3.緊扣行業需求,修訂人才培養方案,重組優化課程體系
制定出好的人才培養方案是培養高質量人才的關鍵因素。專業改革中修訂人才培養方案,結合教育部對工科院校人才培養的基本要求,電力行業對崗位職責及知識點的具體要求,以及高等院校同類專業人才培養方案的特點,突出以理論知識扎實工程應用能力強為培養主線,重組專業基礎課、專業課、專業選修課及實踐課等不同層次專業課程體系。專業基礎課方面,通過開設“電氣工程導論”課程,讓學生初步感知電力系統,培養學生的工程意識。通過開設三大力學課程和電路、電機和電子技術等電類課程,將力學和電工類課程巧妙融合,為培養學生的專業素養打下了良好基礎。專業方向課方面,為突出專業特色,優化相關課程,將“架空線路設計”與“輸電桿塔設計”課程合并,將“架空線路施工機具”與“架空輸配電線路施工技術”課程合并,增加“電力電纜”課程課時數和電纜故障測試技術相關內容,增加開設“配網技術”課程。專業選修課方面,開設能反映新技術、新設備在專業領域的應用類課程,比如“特高壓電網”、“遠距離輸電技術”、“輸電線路概預算”、“GIS在電力系統中的應用”、“智能輸電技術”、“配電網靈活自愈技術”等課程,以開闊學生的視野,拓展學生的專業知識面。實踐課方面,利用優質的校內外實踐教學基地,讓學生參加輸電線路施工現場實訓,輸變電虛擬仿真實驗室基地實習,參加一次、二次系統設計和到企業現場進行設備安裝調試,并將課程設計、畢業設計及大學生科技創新與工程設計、科研項目相結合,以提高學生的綜合能力和適應社會的能力。
4.以“九個結合”為指導,改革教育教學方法
將輸配電工程專業的教學方式方法改革的具體措施歸納為“九個結合”:理論教學與工程實踐相結合;校內教師課堂講授與校外專家專題講座相結合;傳統教學方式與現代化教學手段運用相結合;產、學、研相結合;畢業設計與現場工程設計相結合;畢業實習與企業實踐相結合;編寫或選用教材與企業培訓要求相結合;大學生科技創新實踐與科研課題相結合;仿真實驗室虛擬培訓與現場具體實踐相結合。
以“九個結合”為指導思想的教學模式,常規課堂教學中輔助運用高級多媒體課件教學,將理論知識和現場知識結合,提高了課堂教學效果。聘請高水平的專家到學校作專題講座,與師生共交流,拓寬了專業視野。學生畢業設計選題選自實際工程中的項目,做到真題真做,將所學專業理論知識運用于具體工程實踐,為學生將來就業打下良好的基礎。現場實訓與在輸配電虛擬仿真實驗室培訓互相結合,學生的工程實踐效果明顯增強。
5.重視科研進修實踐,提升師資隊伍素質
為了不斷更新教師隊伍的知識結構,提高教師的專業能力和教學水平,應倡導教師積極參加高校進修讀碩讀博,積極申報并承擔科研項目,并深入到電力企業現場參加工程實踐活動。經過幾年來的努力,大部分專業教師達到了“雙師型”標準,一部分教師隊伍達到了“雙師型”加“科研型”標準,多名教師成為相關電力企業的特聘專家和顧問。教師的教學、工程實踐和科研能力亦得到了明顯提升。教師先后承擔省級、校級教研教改及橫向縱向項目多項,發表高質量的專業學術論文多篇,指導的本科畢業設計獲省級優秀畢業設計個人和團隊獎勵,學科研究形成了明確的有特色的研究方向,科技服務方面,承擔了多個變電站及線路工程二次線設計。
6.突出電力特色,邀請企業專家共同精編適用教材
為了突出輸配電工程專業的特色,編寫出能反映電力系統自動化新技術、新方法、新標準、新工藝的系列化適用教材,特地邀請企業專家和工程技術人員共同參與。幾年來共編寫出版各類規劃教材8本,其中《輸配電線路施工技術》、《輸電線路設計基礎》等為“十一五”規劃教材。
7.改革課程考核手段,多樣化地評價學生的水平
過去僅憑一張試卷或一份報告的課程考核手段無法全面反映學生對課程的掌握情況和能力,不能客觀、多樣化地評價學生。為此,應改革課程考核辦法,推行期末考試與平時出勤、課堂提問、課后作業、實驗報告、小論文相結合的考核制度,以確保更公正、更公平、更科學地評價學生的水平。
三、總結
以上是主動適應電力行業發展,著力改造傳統輸配電工程專業,通過一系列在人才培養方案制定、課程體系組合、先進實踐基地打造、教學方法與手段運用、教師隊伍建設、教材建設、考核方法多樣化等方面進行的教學改革與實踐活動。經過改革,學生的專業理論水平、工程實踐能力和創新能力得到了培養,適應社會的能力增強,就業率提高,取得的效果令人滿意,為培養適應電力行業需求的應用型本科高級人才作出了貢獻,具有很好的示范作用。
參考文獻:
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關鍵詞:卓越電氣工程師;多元化多層次;實踐教學體系
作者簡介:胡曉倩(1977-),女,四川綿陽人,重慶理工大學電子信息與自動化學院,講師;張蓮(1967-),女,重慶人,重慶理工大學電子信息與自動化學院,教授。(重慶 400054)
基金項目:本文系重慶市高等教育教學改革重大項目“電氣信息類工程應用型人才培養模式的研究與實踐”(項目編號:101102)、重慶市2010年人才培養模式與創新實驗區“‘寬口徑、大工程’觀下的電氣信息類應用型人才培養模式創新實驗區”、重慶理工大學高等教育教學改革研究項目(項目編號:2012026)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)20-0010-03
電氣工程專業專業面寬、適應性強,要求學生既具有電氣工程方面的專業知識和技能,又有自動化、信息技術的基礎知識和基本技能,具備解決既有強電又有弱電的寬口徑專業問題的能力。因此,電氣工程專業的畢業生除了需要有扎實的理論基礎外,還必須有很強的工程實踐能力。為提高學生的工程實踐能力,滿足人才培養的多元化需求,重慶理工大學積極響應并實施教育部提出的“卓越工程師教育培養計劃”。電氣工程及其自動化作為首個試點專業,已經從2010年9月開始具體實施。目前,經過幾年的探索與實踐,以面向電力企業為主,已經全面構建了具有本校特色的“2+1+1”的卓越電氣工程師人才培養模式,并針對卓越工程師培養的核心與本質——工程實踐與創新能力建立了創新的多元化多層次的開放的實踐教學體系,取得了良好的人才培養效果。
一、卓越電氣工程師的培養目標
為了適應我國電力及相關工業的快速發展,進一步滿足國家、行業對電氣領域高級工程人才的需求,要求卓越電氣工程師不僅掌握電氣工程、自動化、電子與計算機技術應用等領域堅實的基礎理論、系統的專門知識及基本技能,而且是能在以上領域從事工程設計與技術開發、系統運行維護、科學研究、生產組織和管理等方面工作的高級工程技術人才和管理人才。最終目標是培養其具有良好的人文素養、團隊協作能力、突出的工程創新能力和社會責任感、開闊的國際視野和跨文化交流能力。
二、總體思路與方案
教育部“卓越計劃”強調三個特點:一是行業企業深度參與培養過程;二是學校按通用國際標準和行業標準培養工程人才;三是強化培養學生的工程能力和創新能力。實踐教學體系改革必須以社會需求為導向,以實際工程為背景,以工程技術為主線,以工程能力培養為核心,著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐與創新能力。因此,整個改革必須圍繞以下總體思路進行:
(1)教育和社會是緊密聯系的,人文素質在高校理工科學生的成長成才過程中也具有非常積極的作用,工程實踐應和人文社會實踐相結合,使學生在社會與工程實踐的過程中了解社會、適應社會,學會做人、做事,具備多方面的綜合素質與團隊協作能力。卓越電氣工程師之所以“卓越”,除了其專業知識更豐富、工程實踐能力更強外,關鍵在于其具有更高的綜合素質。
(2)卓越電氣工程師必須具備本專業核心知識和能力,即掌握電力能源的產生、傳輸、變換、調控和使用所需的系統運行的基礎理論和專門知識,熟悉相關的國家、國際技術標準及行業法規,具有優秀的進行電氣工程與自動化領域的研發、設計、制造、運行與管理的能力。
(3)在實踐的內容上一方面要強調綜合性、設計性與實用性,加強學生分析問題、解決問題的能力;另一方面要以就業和市場為導向,人才培養緊密對接社會需求,并要體現當前電力技術發展的最新趨勢。在實踐的形式上,推行全面工程教育,以多層次、多元化為主要特征,并強調與企業工程實踐鍛煉相結合、產學研相結合。[1,2]
(4)建立開放式、自主式的實踐教學模式,以學生為中心,注重學生創新意識、創新能力與自我學習能力的培養。
目前,重慶理工大學卓越電氣工程師的具體實施方案為:已經與重慶市電力公司、重慶市電科院、重慶萬州水利電力集團、重慶水輪機有限公司、長壽獅子灘發電集團等重慶電力行業的龍頭企業和研究院所建立了產學研合作平臺,實行聯合培養。每年從大二學生中公開選拔20名優秀學生參與卓越工程師計劃,每名參與學生都能在合作企業中有具體實踐崗位,時間累計不少于1學年,所獲得的學分數不得少于28個學分。實施手段采用學校導師和企業導師的“雙導師制”,即四位學生組成一個項目組,每組都指派一名學校導師,并聘請一名電力行業有豐富理論與實踐經驗的高級工程技術人員作為企業導師,共同負責學生培養的全過程。
三、開放、創新的實踐教學體系
在培養模式方面,根據重慶理工大學電氣工程專業實際情況,按照工程創新型模式培養,強調基礎扎實、視野寬廣、電氣與自動化、計算機學科交叉,注重工程實踐與創新研究能力,尤其注重設計和動手能力。為此,從品行、知識、能力多個維度將人才培養目標進一步細化,構建了“工程創新型的卓越電氣工程師實踐教學體系”,從整體層次上包含了人文素質實踐、自然科學實踐、工程能力實踐、創新研究實踐四大類(見圖1),每一類都包含多元化的實踐方法與手段,并針對工程能力的培養實行多元化的考核方式。[3]
1.人文素質實踐
人文教育培養高校學生具有正確的人生觀、價值觀、高度的社會責任感,并能激發學生的多維思維能力,提高綜合素質,在整個高等教育中具有重要的基礎地位。因此學校強化了學生在社會科學、文學藝術等方面的實踐,主要由入學教育、軍訓、社團活動(包括學術類、公益類、藝術類、體育類)、社會實踐、公益勞動、就業教育等組成。各種類型的人文素質實踐培養學生具備良好的生活與學習習慣、熱愛祖國和遵守紀律的觀念、堅強的意志與集體意識、多方面的知識和技能、提高人際交往與適應社會的能力、培養勞動觀念、增強社會責任感,并樹立正確的職業觀和擇業觀。
2.自然科學實踐
自然科學實踐由大學物理實驗等課程實驗組成,對提高理工科學生的綜合素質和創新能力的培養具有獨特的基礎性和無可替代性作用。針對工程實踐能力的培養,學校在傳統的大學物理實驗基礎上進行改革。一方面在傳統的基礎性實驗、驗證性實驗基礎上增加了設計型實驗與綜合性實驗。另一方面強調面向各應用型專業,將實驗整合為三個層次,包括:
(1)基礎型物理實驗,要求學生掌握物理實驗的基本方法、儀器與操作。
(2)面向電氣信息類專業的綜合物理實驗,讓傳統的大學物理實驗與電氣工程專業接軌,夯實專業基礎。
(3)開放式的創新設計物理實驗為選的卓越計劃參與學生提供研究設計與制作型實驗,激發創新意識。通過以上分層次、系統的科學實驗能力培養使學生掌握進行科學實驗的基本知識、方法和技巧,并培養學生敏銳的觀察力和嚴謹的思維能力,使學生的學習理論聯系實際,并為今后在電氣工程及相關領域的理論和實踐學習打下深厚的數學、物理基礎。
3.工程能力實踐
工程能力實踐由機械類、電氣信息類和電氣工程專業課程實驗及電氣控制應用設計、電氣工程綜合設計、生產實習、在崗實習、畢業設計等組成。[4,5]根據工程能力培養的要求,以實際的工程設計、研發能力訓練為核心與主線,重新整合、統一規劃和系統化,構建了多層次的“2+1+1”工程能力實踐體系,如圖2所示。它由“專業基礎訓練一專業綜合訓練—綜合工程能力訓練”三個層面構成,產學研結合,循序漸進地實現對學生由淺入深、系統的、多層次、全方位的工程實踐能力的培養。[4,5]
專業基礎訓練層(“2”:大一、大二學年,校內培養)。通過機械類、電氣信息類基礎課程實驗以及基礎實訓,包括工程制圖、機械制造基礎訓練、電工電子技能訓練、電路電子基礎實驗、微機原理及應用實驗、電子技術應用設計等,使學生完整地掌握本專業基本工程技能與實踐能力,并強化計算機應用部分,在相應的實踐課程中要求學生熟練掌握常見的工程制圖與電子設計軟件,如Autocad、Protel、Protus等。
專業綜合訓練層(“1”:大三學年,學校、企業聯合培養)。第一階段,以電氣測試技術、自動控制原理、電機學及電力電子技術課程實驗為核心,一方面使學生直接接觸實際的測試、控制的、元件與系統,在傳感器、電機、電力電子器件等方面得到具體的感性認識與初步訓練;另一方面,培養學生計算機輔助設計的能力,例如要求學生熟練掌握基于MATLAB、Labview的控制、信號處理的建模與仿真。第二階段,在電氣工程專業課教學階段,單獨開設電氣工程綜合實驗課,并結合電力企業生產實習,使學生掌握電氣工程領域的相關識圖方法、繪圖、接線、調試、檢修和維護等基本知識。并在重要的專業課程,如電力工程、高電壓工程等課程中積極開展各種形式的雙語教學,培養學生外語運用能力,提高學生綜合素質。第三階段,電氣工程專業課程學習結束后,在專業及企業導師的共同指導下,以電氣控制技術應用設計與電氣工程綜合設計環節為主,設計內容面向企業實際工程問題,引導學生把原理分析與工程設計結合,提高綜合應用能力;并要求學生掌握常用的電氣工程分析與設計軟件,如PSASP、Saber、Ansoft等,為畢業設計與企業工程實踐打下堅固的基礎。
綜合工程能力訓練層(“1”:大四學年,企業實踐)。參與學生實際進入合作電力企業進行為期一年的企業員工式實踐,掌握實際電力企業應用項目設計、開發與管理的方法和技能。
(1)第一階段:通過在崗實習深入電力企業進行企業文化與規章制度教育、生產技能培訓等實踐,使學生熟悉企業環境和企業文化,了解電力產業人才需求及產業動向,掌握最新的國家及國際行業標準。
(2)第二階段:參與企業生產實踐,熟悉電力企業實際生產過程、項目開發過程和開發管理規程,能夠獨立閱讀及掌握最新國外設備的英文技術文檔,培養學生靈活運用電氣工程專業知識與實際工程規范、團隊協作、競爭與合作的能力,具備電力企業工作的技術及能力。
(3)第三階段:通過畢業設計對學生進行綜合工程能力訓練。設計內容與工程實際接軌,由電力企業提供設計所需現場數據、技術,使用與工程設計一致的研發設備,使學生接觸電力行業的前沿科技與最新設備。采取項目驅動制設計方式,在企業導師的指導下,以項目組的方式完成一個企業實際產品由構思、分析、設計、實現到交付的完整過程。培養學生不僅從技術的角度去解決問題,還必須從產品和市場的角度,包括成本、性能要求和開發周期等綜合因素考慮實際工程問題,拓寬工程領域基礎和口徑,在較高的層次上培養學生進行產品開發設計、技術改造的能力。
4.創新研究實踐
深化和完善卓越計劃參與學生的專業理論知識技能體系,提高專業知識的深度和廣度,培養其具有獨立的科學研究工作能力及自主學習及創新能力。
(1)積極開展如全國大學生電子設計大賽、全國“挑戰杯”科技競賽、數學建模大賽和學校組織的各類科技競賽、科技興趣小組等課外科技活動與創新實踐,給卓越計劃參與學生提供良好的學習、設計和研究環境,拓寬專業知識面與研究方向。
(2)參與教師科研,培養學生獨立的思維和科學的方法和對未知領域進行科學探索的能力,并引導學生根據自己的興趣與特長,獨立自主地開展科研活動。
(3)借鑒研究生培養模式,幫助學生將自己設計、研究的產品及新方法、新思路轉化為公開發表的科研論文及專利申請,使有進一步深造需求的學生的培養模式從工程創新型轉變為技術科學型,滿足人才培養的多元化需求。
(4)創業實踐,培養學生的創業意識與能力。當學生經過完整的項目開發訓練,并且條件許可時,鼓勵學生針對電力市場需求進行自主創新,開發滿足市場需要的新產品;將實踐成果推向市場,了解國家在微型企業創辦、專利轉讓等方面的相應政策與法規,培養經營管理、市場營銷的能力。
四、強調工程能力的多元化考核方式
考核從注重“考核結果”向注重“實踐過程”與“工程能力”轉變,采取以個性化和制度激勵為特點的管理模式,激發學生的學習主動性與自覺性,提高學生的研究能力和工程實踐能力。改革傳統的實踐環節以提交書面報告為主的考核方式,實施復合式考核,針對不同的實踐項目要求學生提交實習體會、調研報告、工程分析報告、技術革新建議、科研報告或論文,或者提交產品設計、工程規劃設計、工程項目實施方案、實際設計產品以及其他物化成果,此外,考核結果需要參考學生在實踐環節進行過程中的組織與團隊協作能力。在電氣綜合設計與畢業設計論文的評審答辯中,引入校外企業專家評審機制,按一定權重綜合電力企業專家與雙導師評審及答辯的評分結果作為最終成績,以促進畢業設計與工程應用需求的全面對接。
五、結束語
針對卓越電氣工程師的工程能力培養要求,通過構建包括人文素質實踐、自然科學實踐、工程能力實踐、創新研究實踐的立體化實踐教學體系,使每一位卓越計劃參與學生得到了全方位、個性化、多層次、多元化的培訓,其工程能力與創新意識得到了培養,提高了人才培養質量。
目前我校的卓越電氣工程師計劃正在進一步探索中,基于工程實踐與創新能力培養的實踐教學體系改革也是一個循序漸進的過程,今后還將進一步調整和完善整個實踐教學體系,并將該計劃分步驟地、系統地擴展到所有電氣工程專業學生,以實現真正意義上的多元化多層次工程能力培養,培養出更多更好的在電氣工程與自動化領域具備研究、規劃、設計、建設、運營、管理等方面能力的本科工程型專業人才。
參考文獻:
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關鍵詞:10kV配電網,工程規劃設計,可靠性
中圖分類號: U665 文獻標識碼: A 文章編號:
前言
隨著經濟的發展,行業發展對電力的需求越來越大,電力行業在國民經濟中起著重要的作用。在配電系統中10kV線路應用相當廣泛,主要進行電力的輸送以及分配工作。尤其在經濟快速發展的21世紀,電力的地位舉足輕重,對整個配送線路的可靠性、安全性等提出了更高的要求。針對10kV配送網來說,近年來國家投入了大量的人力、物力進行發展,整個電網系統都得到了很大的改善,整個電網的質量得到有效地提高。但是配電網的工程設計是一個復雜、專業的系統工程,并且由于各個地區發展的不平衡性,設備折舊等因素的影響,已經對配電網的設計提出了更高的要求。在10kV配電網的規劃設計中,大部分是針對縣級城市的電力配送方案的規劃。本文以東莞常平供電分局為主要研究對象,提出對整個10kV城市配電網的工程規劃設計內容要求,優化電網的運行條件,提高電網的安全性、可靠性的能力。
一、10kV配電網現狀及其可靠性分析
在配電網的建設中,往往由于整體的決策能力比較低下,造成設計的盲目性大的特點,通過對現有的配電網進行研究,主要有如下幾個方面的不足之處:
配電網的基礎薄弱,建設難度大,電源點容量不足等缺點,并在10kV線路中存在著架設不合理、自動化水平低下、設備能力不足等問題,直接的導致了電能使用效能不高。
10kV配送網規劃設計中,沒有一個統一的設計原則與詳細的規劃目標,沒有得到很好地重視。在此條件下,往往會造成電網的分布不合理,在一個布置點電網的負荷過高,線路的通行能力很容易受到外界的影響,容易發生線路中斷現象等問題,造成整個線路規劃建設沒有一個合理的設計思想。
10kV配電網現有的條件下設計的結構比較混亂,使得整個供電線路的利用率不高,可靠性、質量不高,容易發生事故。
10kV配電網的工程規劃中,必須滿足配電網規劃的可靠性、安全性、具有良好的適應能力,設計結構合理化,其中配電網的供電的可靠性尤其重要,影響10kV配電網供電可靠性的主要因素如下:
10kV配電網網架結構的影響
主要的指標是線路或者斷路器的停電時間以及大小與停電的可能性(包含了配電網的中性點與主線運行方式)。電氣的主接線方式的不同,停電時間與大小都直接影響著配電網供電的可靠性。例如在配電網接線中主要有:接線單電源方式、備用電源、雙電源接線、環狀形式,N-1接線方式等,各個接線對供電的可靠性影響見表1-1所示,可知雙電源方式的可靠性最高。
表1-1 各個接線對配電的可靠性影響
10kV配電網的設備對可靠性影響
在10kV配電網中配電設備對供電可靠性的影響主要因素有線路故障(包括缺相運行、斷線、短路、倒桿等)和變電設備故障(變壓器故障,10kV真空斷路器故障、開關站、配電室故障,電壓互感器故障燈),這兩個因素對供電的可靠性有重要的影響。
10kV配電網的電源對可靠性影響
電源的供電能力的設計需要滿足廣大用戶對電力的需求,需要對對人口負荷,未來預測進行合理的規劃,使得配電不足對供電可靠性的影響降至最低;電源供電的中斷故障機率、停電時間、中斷時間是影響供電可靠性指標的關鍵因素之一,做好斷電管理工作,提高供電可靠性。
二、10kV配電網工程規劃設計
為了有效地保證10kV配電網供電可靠性的性能,通過進行配電網工程規劃設計,滿足在實際工程應用,對電網進行有效的改善,提高配電網供電的性能。10kV配電網工程規劃過程,主要考慮如下內容:
(1)合理的電網結構的設計
在10kV配電網中,可以采用環網、雙回或者多回線路等靈活的方式,設計網絡式的線路,防止配電過程中出現重疊,保證了電路之間的相互通信;在10kV配電網線路根據可靠性能力選擇配電方式,如在主干線上可以采用閉環接線。
(2)選擇合適的配電方式
通常選擇的配電方式有:采用導線截面選擇、變壓器的選擇,配變布點選擇的方式。
導線截面
導線截面的選擇其選擇考慮的主要條件有:發熱條件、電壓損耗、經濟能力、機械強度的要求。一般里說選擇合適的導線截面將可以降低線路功率損耗以及電壓損耗,根據配電線路的類型,選擇呢合理的驗證方法。例如在進行高壓架空線路設計時以經濟電流密度和機械強度來選擇導線截面;對于照明線路中,電壓質量要求高的需求,通過電壓損耗來選擇導線截面。
配變布點
在配電線路中,采取容量小、布局密、平徑短的選取原則,盡可能的避免線路交叉現象的產生,防止一根桿上有兩個電源,保證用電的安全性。采用單桿式的布局方式應用在200KVA的配電變壓器上,布局結構簡單,方便、投資少,同時配電器的安裝位置的高度在2.5-3mm之間。
變壓器選擇
在10kV配電網損耗中,配電變壓器占據很大部分的損耗值,選擇合理的變壓器,尤其對于變壓器處于輕載狀態的情況,負載率低的電網中,對降低損耗有著重要的作用。變壓器的容量的大小得到合理的分配與充分利用的前提下,負荷大小為變壓器容量的百分之六十五到百分之八十。對于照明電路來說按照最大負荷量來選擇,根據負荷增量大小以及配電器的容量大小來進行選擇合適的配電器。
(3) 工程路徑選擇
在合理選擇接點與新設線路的導線截面之后,工程路徑的規劃必須滿足與經過的建筑物之間的協調。高壓線路盡量短、跨度小,位于負荷中心處,使得整個施工容易。
(4)合理的選擇環網設備
在架空配電網上,柱上分段斷路器作為環網設備,其具有體積小,容量大、可靠性高的特點,有效地在線路發生故障時,將故障點進行隔離,確保了正常供電的需要,,實現相鄰線路之間的負荷滿足N-1準則。
電氣設計
在10kV配電電氣設計過程中,應進行電器級之間配合保護的選擇,通過過載延遲保護與短路瞬時保護的方式,采用相對應的開關控制單元,滿足電器的保護。
在變壓器低壓側出線開關定值的設定中,保證低壓母線與變壓器在規定的范圍內運行,保證兩者的安全。
進行變壓器低壓側開關的分段能力的選擇,充分考慮開關的壽命以及電網的可靠性,選擇合適的短路電流值,利用開關的分段能力,減少開關接觸點的損耗。
(6)自動補償裝置
當整個線路的電容電流超過10安時,應該在變電站設置自動補償裝置,降低瞬時的故障率,使得瞬時故障的電弧降至最低點,有效地降低了跳閘率。
(7)自動化水平
在10kV配電網設計中,采用配電線路自動化,通過自動化裝置將故障隔離處理,使得配電網故障停電時間達到最小。
(8)可靠性
建立起配電網的可靠性評價指標,主要有解析法、模擬法、故障分析法、后果分析法,網絡等值法,最小路徑法等,可靠性指標體系應能全面、系統、客觀、科學地反映配電網
的技術和經濟特性.通過以上方法進行分析研究,為了保證10kV配電網建設的可靠性,對于重要用戶采用雙回線,主干線路上加設開關,進行分支,將支線故障率降低到最小;鋪設地下電纜或者架空絕緣線的措施在人口集中地方實施;通過增大導線截面提高輸送的容量;選擇與當地適應的自動化管理方案,加強對電網的狀態進行管理與實時的數據采集工作,提高配電網供電的可靠性。
(9)配電網工程內容規范
在配電網工程設計中,采用規范合理的設計方法,編制施工圖紙與說明內容以及工程技術要求。在施工前,將施工要求與說明準確的下達到施工現場,對技術人員進行技術交流工作。施工完成后,細致的閱讀文件,進行實際施工與設計的要求是否符合的檢驗工作,消除施工的問題;定期的進行10kV線路的檢測與檢修,對線路進行有效地保護,建立斷路器,提高設備運行的可靠性,故障率降到最低等內容規范要求。
三、結語
10kV配電網的工程規劃中,遵循著科學設計、科學施工,其設計施工的好壞直接關系到居民、企業的切身利益。10kV電網的工程設計是一個復雜的過程,干擾因素多,需要進行多個環節的綜合考慮,本文通過對10kV配電網的不足,進行電網設計的可靠性分析過程后,提出在10kV配電網工程規劃過程中需要考慮的內容,并進行相對應的措施方法的研究。
參考文獻
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一、目前培養模式實施中暴露的問題
目前各高校在培養全日制專業學位研究生時普遍采用了校企合作、聯合培養的模式,并形成一些有效的具體實施辦法。例如許多高校要求全日制專業學位研究生到企業完成半年到一年的專業實踐,在實踐過程中運用所學知識分析解決有一定難度的實際問題;有的高校采用雙師型師資結構,實現學校、企業雙導師制,利用學校和企業不同的資源和環境將理論知識和實際應用銜接起來。學校和企業如此深度合作在國內還未形成長期積累的經驗和普遍適用的規范,因此具體實踐起來會暴露出一些問題:(1)知識產權問題,成果歸屬存爭議。傳統的學術學位研究生在整個研究生階段依靠學校培養,其所取得成果自然歸于所屬學校,但專業學位研究生有著學校學習和企業實踐兩種不同的培養經歷,甚至導師也是學校、企業雙師制,在研究生階段所取得的科研或技術成果的知識產權歸屬成為一個存在爭議的問題。(2)技術問題,實踐內容難深入。在企業實踐階段,企業導師應當引導專業學位研究生,通過研究解決企業遇到的實際問題來提高能力,達到培養目標。然而,企業的專業技術往往是企業的機密,特別是一些正在攻克的問題更是高度機密,實習學生并不是企業員工,如果對企業機密涉入太深則對企業構成潛在威脅。因此,企業在對實習生培養上必然有所保留,實踐內容難以真正深入。(3)企業管理問題,學生身份難定位。企業作為一個運營機構有其自身完備的管理機制,但其管理制度都針對內部員工,對來此實踐的學生缺乏約束力,又不完全適用,且存在學校與企業多頭管理的問題。學生在企業中的權力和責任不明確,導致身份難以定位。
二、南京工程學院電氣工程全日制專業學位研究生培養探討
南京工程學院電氣工程專業的專業教學有著悠久的歷史,是國家級特色專業建設點,該專業設有電力系統、繼電保護、電網監控、輸配電、供用電、電氣工程自動化六個培養方向,以強電為主線,實現強電與弱電結合、理論與實踐結合、技術與技能結合,將培養電氣工程及其自動化領域的“應用型”高級工程技術人才作為主要目標。學校對電氣工程全日制專業碩士的培養,依托新能源、電力行業,創辦具有電校特色、產學研緊密結合的優勢學科,從理論和實踐教學兩方面,在借鑒其他院校專業型研究生培養模式的同時,針對目前全日制專業學位研究生培養遇到的問題,對于如何根據學校實際情況培養和造就出具有實際應用能力,能在電力領域服務國家特殊需求的高層次專門人才問題進行了思考。
1.構建合理的課程體系學校充分認識專業學位與學術學位在培養目標、能力結構、評價標準上的區別,在課程體系設計上突出工程碩士的培養特點。在體系構架上采用模塊化:按培養方向劃分課程模塊,按模塊培養,有利于畢業生在相應領域方向就業。在課程類型上體現多元化:除常規課堂教學外,增設工程實踐和專題研究類課程,促進理論學習與實際應用相融合,體現實踐—理論—再實踐的螺旋式規律。在工程實踐上注重系列化:采用集中實踐與分段實踐相結合的方式,培養需要經歷基礎實踐、工程實踐、專題研究、畢業論文逐層提高的實踐環節,可以使學生受到工程師的完備訓練。具體課程體系如圖1所示。
2.實行開放辦學,促進校企合作,優化專業學位研究生培養的思路對于電氣工程專業高層次應用型人才培養必須打破學校界限,整合學校、企業、科研院所的教育資源,優化培養環境,實現產學研融合。廣泛開展校企共建,形成體現行業先進水平的優質教學資源環境;學校、企業、政府共建“產學研聯合體”,形成“平臺共建、資源共用、成果共享”的可持續發展機制,促進產學研良性互動;依據產業結構調整學科專業布局,學科專業鏈對接產業鏈;企業參與人才培養全過程,依據產業技術發展,整合理論知識與實踐經驗,融合學科體系與職業資質標準,開發新課程,合編新教材;實行工學結合,交叉培養,實習實訓“雙指導”,畢業設計“雙導師”,培養質量“雙評價”。切實提高人才培養與產業需求的符合度。要使專業學位研究生達到高層次應用型專業人才的水平,在培養方式上需要不斷優化,從實踐反饋中吸取經驗,促進校企合作培養的深化、細化。在此方面有些思路可供參考:(1)權責分清,利益共享,調動各方積極性。校企合作培養中由學校、企業和學生三方構成了一個社會關系,且該關系是在學校和學生雙方關系基礎上建立起來的,在關系開始之前就應當將各自的權力義務劃分清楚,而最為有效的辦法就是事先簽訂三方協議。在以往的校企合作經驗中,聯合培養方面的經驗本來就不多,規范、協議并不完善,且一般都只有校、企兩方,后續實踐中可以考慮通過協議條款來劃分各方權責,保證各方利益,從而調動各方積極性,達到更好的培養效果。(2)開放與約束并舉,實現深度合作、深入培養。企業培養學生的過程中,涉及到核心技術往往會“放不開”,原因在于缺乏約束。對于企業自身的員工,有勞動合同的保護,不用擔心由于人員流動等原因引起技術泄密,而在讀的專業學位研究生并非定向生,其畢業流向等都是未知之數,技術開放對企業是有風險的。解決這一問題需要在企業和學生之間建立信息安全保障機制,增強雙方約束力,從而提高雙方開放程度,企業可以放心利用更多的人才資源,學生可以掌握更深入的專業技術。(3)在企業中建立專門的學生管理辦法。企業對其培養的學生建立日常管理規章制度,與學分掛鉤,對學生行為形成制約力;同時,企業對其培養的學生建立優招優遇機制,以實質優惠吸引這些已提前熟悉工作的學生加入企業團隊。
3.根據電氣工程專業特點,因材施教,因才選企電氣工程是一門內容豐富、方向眾多的大型學科,涉及到電力系統、電機、電工技術等多個二級學科,每個二級學科又有許多專業方向,以電力系統為例,有發電、輸電、配電、電力運行、電力建設、電氣設備等多個方向。在本專業的專業學位研究生招生時,可以不把每個學生的培養方向都劃分到非常細致,而是在培養過程中綜合學生個人素質、個人偏好以及行業發展需求現狀,對方向選擇進行推薦和引導。借助合作企業的資源讓學生認識到各方向的真實內涵與內容,并幫助學生選擇合適的企業開展實習學習,最終達到為社會培養高層次應用型電氣工程專門人才的目標。
三、總結
電氣工程全日制專業學位研究生的培養到目前為止并沒有形成非常完善的培養模式,經驗的積累、新辦法新思路的嘗試仍然需要實踐的檢驗。把握教學定位、把握培養目標、把握專業特點是推進培養模式成熟化、高效化必須堅持的基本準則,也是在此方面優化和完善的思路來源。在教育部的大力支持和各高校的積極探索下,本專業的全日制專業學位研究生培養必將日趨完善,為經濟、社會的發展貢獻出更多的人才。
作者:桂淑華單位:南京工程學院電力工程學院
論文關鍵詞:應用型;課堂教學;工程實例;發電廠電氣部分
“發電廠電氣部分”課程是安徽工程大學(以下簡稱“我校”)電氣工程及其自動化專業的核心專業課,在專業教學體系中起承上啟下的作用,也是一門理論與實際結合較緊密的課程。通過本課程的學習,使學生獲得必備的發電廠、變電站電氣部分的基本知識和實踐技能,初步掌握發電廠、變電站電氣主系統的設計與計算方法,樹立理論聯系實際的觀點,培養實踐能力、創新意識和創新能力。
根據培養“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”,具有創新精神和創新能力人才的精神,結合我校培養應用型高級工程技術人才、服務地方經濟發展的目標,電氣工程及其自動化系從學校實際情況出發,充分發揮自身資源優勢和校企合作的特點,提出了工學一體化教學改革思路,即把課堂教學與工程實例有機結合起來,在課程教學內容、教學方法、實踐環節等方面作了一些探索和實踐,取得了一定的效果。
一、發電廠電氣部分課程特點
“發電廠電氣部分”是一門理論性、綜合應用性較強的專業技術課程,針對本課程的特點,通過“發電廠電氣部分”教學環節培養學生創新能力、實踐能力和綜合應用能力就成為工程教育的首要任務。本課程與實際聯系緊密,教學內容涉及電氣主接線、電氣設備、配電裝置以及監控、保護等二次設備及回路接線圖等,其特點是課程內容龐雜,連貫性差,系統性不強。該課程開設在第六學期,學生正處于由系統性強、條理清楚的基礎課轉向專業課學習的過渡期,在學習方法上略感不適。另外,絕大多數學生在學習本課程前沒去過電廠,對電能生產的各環節缺乏必要的感性認識,對各種電氣設備也感到陌生。采用傳統教學方式,學生們很難將書本知識與實際設備和電力系統聯系在一起來理解和掌握,建立工程的概念,特別是如何應用所學的知識去分析和解決實際問題的能力十分薄弱。因此打破“發電廠電氣部分”傳統的教學模式,加強課堂教學與工程實例教學的有機結合,使學生對“發電廠電氣部分”這門課由抽象到具體,是解決上述問題的有效途徑。
二、課堂教學改革與探索
1.精選課程教材和教學內容
課程是專業目標培養的體現,因此在進行課程改革前首先要明確專業目標,并充分認識到本課程在整個專業目標培養實現中所起的作用及地位,還要明確通過本課程的學習期望學生達到怎樣的認知效果。基于此我們選用了華中科技大學熊信銀主編的教材(第四版),本教材是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材,教材與時俱進,能反映現代電力工業的現狀和特點,如節能減排,“一特四大”,100MW大容量發電機組的電氣主接線和特點,750kV超高壓和1000kV特高壓在電力系統中的作用,以及數字化發電廠和數字化變電站等。在課程學時不斷減少的情況下(我校設置的本課程課內學時為30學時),結合大綱要求對課程內容進行合并和序化,經研究,課程的主要教學內容為:能源和發電;發電、變電、輸電的電氣部分-導體和電氣設備的原理與選擇-電氣主接線及設計;廠用電接線及設計-互感器-配電裝置-發電廠和變電站的信號和控制回路。
2.課程教學方法改革
每門課程都有自身的特點,所以在選擇教學方法和手段時,應注意課程的特點,選擇適合本課程的教學手段和方法,以達到事半功倍的教學效果。對于“發電廠電氣部分”這門課程而言,內容比較繁雜、抽象,電氣設備非常多,到了現場學生叫不出設備的名稱。針對這種情況,我們在授課時采用將工程實例貫穿整個教學過程并用多媒體技術授課的教學模式。工程實例貫穿整個教學過程是指選取當地典型的、有實用價值的電力工程實例,以此來調動學生的學習興趣,將課本知識點融入工程實例,隨著課程的展開,一步步深入到此實例中,而后隨著課程的結束,此實例中的相關問題也一一得到解決。在教學過程中我們選取了當地一個發電廠的電氣部分設計作為全程實例。多媒體教學主要是將聲音、圖片、動畫和視頻等引入到課堂教學中,有助于還原設備的真實面貌,增加上課的趣味性,使學生對教學內容的理解更加深刻、形象和立體。教師在上課前可以到當地的發電廠和變電站去拍攝一些設備的照片和視頻,同時還可以利用動畫技術將一些設備的工作原理制作成動畫演示文件。采用這種方式可以明顯提高學生的注意力,調動學生的主動性和積極性,課堂氣氛非常活躍。
3.應用
根據課程大綱要求,以“一個發電廠的電氣部分設計”為全程實例。圍繞該實例,展開一個個知識點,最終完成整個課程的學習。
實例中,典型發電廠的選取非常重要,筆者選取了校企合作單位——蕪湖發電廠為實例。該發電廠具有125MW和600MW兩種不同的機組,既有普遍性又可與其他教學環節充分銜接。該發電廠也是我校學生實習的電廠,充分利用了資源。 筆者針對“發電廠電氣部分”的課程內容與工程實例的銜接做了如下安排:
(1)能源和發電;發電、變電和輸電的電氣部分。圍繞實例,引出發電廠的類型。介紹發電廠的類型,發電、輸電、用電相互間的關系,發電廠如何把一次設備通過主接線搭成通路將電能輸送出去。旨在引導學生對供電回路有個整體理解和認識。
(2)導體和電氣設備的原理與選擇。圍繞實例,介紹導體載流量和短路時發熱溫度的計算方法及應用,講述各種開關的作用、種類,選擇的標準,引導學生注意斷路器和隔離開關的區別。
(3)電氣主接線及設計;廠用電接線及設計。圍繞實例,分別介紹該發電廠125MW機組和600MW機組主接線的形式及其特點,廠用電接線是如何進行選擇的,并演示了發電廠升壓站運行工況的視頻。
(4)互感器。介紹一次回路中設置互感器的作用,一般電廠或變電站在哪些點設置互感器,互感器在實際工程中的接線方式,并引導學生注意電壓互感器和電流互感器在正常工作狀態的區別。
(5)配電裝置。圍繞實例,講解根據電氣主接線的連接方式,開關電器、保護、測量電器、母線和必要的輔助設備是如何組建成供電整體的,各電器設備又是如何布置的,有什么樣的特點,引導學生討論配電裝置布置方式的區別等。
(6)發電廠和變電站的信號和控制回路。圍繞實例,講解該電廠發電機、變壓器、輸電線路等主要部分布置了怎樣的保護,介紹回路哪些點要作常規測量;遇到故障線路如何通過二次回路進行自處理或向運行人員發出信號,繼電保護如何使斷路器跳閘等。
如此,就可以很好地將課本知識滲透到工程實例中去,使得學生對電能的生產、輸送等環節有了整體的、深刻的認識,為后續課程的學習打下堅實的基礎。
三、開展現場教學
對實踐性很強的專業課,教學過程中要注意理論和工程實際結合,配合教學進度及時到發電廠、變電站對照實物進行現場教學,以增強學生對各種電氣設備的感性認識。為了避免現場教學流于形式、“走馬觀花”式的參觀,教師事先必須做好準備工作,選擇合適的現場教學點和合適的教學內容。比如在講授電氣主接線及配電裝置等章節時,在課堂上只用理論講述電氣主接線圖上符號所代表電氣設備的外形結構及功能,學生沒感性認識。在現場看到變電站或發電廠的電氣主接線,如單母線兩分段接線、雙母線帶旁母接線等,就能將書本上這些抽象、難理解、易混淆的理論知識,變得一目了然,便于區分和記憶。再比如屋外配電裝置的布置種類非常多,如中型配電裝置、高型配電裝置、半高型配電裝置,比較難區分和記憶,現場看了實物后,它們各具特色,既有共性又有差別,學生豁然開朗。再比如主變壓器的中性點接地、母線的防雷等,學生們接觸到了,就比較容易理解,避免一知半解。
四、課程設計改革與探索
發電廠電氣部分課程設計實踐性很強,是一個完整的認識過程,也是結合實際的一項工程。課程設計對學生自學能力、綜合分析能力、團隊合作能力等的培養是一個很好的機會。我們在布置課程設計題目時,應充分注意以下幾點:
(1)選擇本地或附近比較典型的實際工程進行訓練,這樣避免了題目太理想化,要考慮的工程矛盾比較少,學生分析問題、解決問題的能力得不到鍛煉的問題;在設計過程中要嚴格按照工程實際設計步驟,查閱相關設計手冊和設備手冊,了解行業規范,所繪電氣主接線圖等要嚴格按照行業規范要求,使整個課程設計工程化。
(2)為了避免抄襲,課程設計題目多樣化。我們在進行該課程的課程設計時,設置了多個設計題目,比如110kV變電站、220kV變電站、熱電廠、凝氣式發電廠等,根據學生學號的不同,分配不同的課程設計題目。由于工程原始資料不同,在整個課程設計過程中不僅很好地杜絕了抄襲現象,也很好地提高了學生們分析、解決實際工程問題的能力。
關鍵詞:學科競賽;風電工程;人才培養
作者簡介:岳勇(1980-),男,重慶人,新疆農業大學機械交通學院,講師;劉曉勇(1954-),男,北京人,新疆農業大學機械交通學院,教授。(新疆 烏魯木齊 830052)
基金項目:本文系新疆2011年重點產業緊缺人才專業建設項目、新疆農業大學2013年校級教學研究項目的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)35-0022-02
2000年以來,我國風電事業突飛猛進。2010年底,我國風電裝機容量超越美國成為全世界總裝機規模最大的國家,成為全球主要的風電市場之一。國家氣象局組織的第三次全國風能資源普查統計結果表明,我國可開發風能總儲量約有43.5億千瓦,其中可開發和利用的陸地上風能儲量有6億-10億千瓦,近海風能儲量有1億-2億千瓦,可開發和利用的風能共計7億-12億千瓦,風力發電潛力巨大。
根據《2020年我國電力工程科技人才需求預測及供需平衡分析預測》表明,到2020年,我國需要各類風電人才18.5萬人。[1]目前,雖然我國很多地區風電行業發展已初具規模,但大部分核心風電技術均從國外引進,自主創新能力還亟待提高,風電專業技術人才、產業經營人才、售后管理人才等都相對緊缺。[2]目前,國內有一定數量的高校設置了風能與動力工程專業,旨在緩解風電方面人才緊缺的問題,而如何進行風電人才培養也是國內相關高校一直在探索研究的問題。
一、風電產業對專業人才培養的要求
在科學技術是第一生產力的戰略思想影響下,我國風電產業經過近二十年來的發展取得了舉世矚目的成績。隨著世界范圍的常規能源的日趨緊張,大力發展新能源的歷史機遇到來,風力發電等新型產業正處于朝陽期,多兆瓦級風電機組設計、風資源評估、風電場微觀選址及現場維護等對風電專業人才在專業知識、實踐及創新能力等方面的培養均提出了更高的要求。此外,根據各類風電企業的對風電專業人才的招聘信息分析可知,風電企業對研發設計人才、復合材料專業人才、現場工程師和維護工程師等工程技術人才的需求十分迫切。同時,隨著風電企業的不斷發展和其市場的不斷拓展,風電行業還需要大量的企業中層管理人才、營銷及售后服務人才。
人才是強國戰略的基礎。[3-4]高校作為各類人才培養的搖籃,在風電工程等緊缺專業人才培養上同樣肩負著重大的歷史使命。新疆農業大學機械交通學院秉承“面向工程,面向應用,面向需求”的專業培養模式,努力尋求風電行業、企業的支持,主動為風電行業、企業培養急需的應用型人才,打特色牌,走特色路,找準風電專業的發展方向和人才培養特色,[5]成為全國高校中最早開辦風電工程方向本科教育的單位之一。學校從2005年開始從電氣工程專業中設置風電工程方向,2009年該班學生順利就業并受到用人單位的一致好評。2011年,學校機械設計制造及其自動化專業(風電工程方向)被新疆列為首批重點產業緊缺人才專業,并給予政策、資金等方面的大力支持。多年來,學校圍繞新疆維吾爾自治區高等教育教學改革以及風電產業發展的新要求和新任務,加強學科基礎建設,努力探索和實踐風電專業人才培養模式,不斷提升人才的培養水平,逐步形成了以學科競賽為依托,以符合風電企業實際需求為目的,培養適應現代風電產業發展需要的具有創新精神和實際動手能力的應用型專業人才。
二、學科競賽對風電專業人才培養的重要意義
新疆農業大學機械交通學院在加強風電工程專業建設和人才的培養中,積極開展專業學科競賽,將其作為教學改革的重要抓手,積極鼓勵、組織、引導學生參加各類學科競賽,培養學生的動手能力和創新思維。
1.是培養風電專業學生動手能力的需要
作為近年來迅速發展起來的新興產業,由于一直缺乏風電方面的專業教育資源,風電行業的人才儲備較少,專業的高級人才更是匱乏,現有的少數高級人才相對集中在一些科研單位和上市公司。隨著風電技術的快速進步、風力機組單機容量的不斷增加以及風電產業規模的日益擴大,專業人才短缺問題將更加突出。
目前,我國從事風電事業的各類技術骨干人才中,只有極少數人員是風電專業出身,其余大部分人才是從其他相關產業轉行過來的,普遍缺少風電方面的系統專業培訓和專業技術學習。具備創新精神的專業人才更是少之又少,已經嚴重影響到了我國風電產業的健康可持續發展。切實加大力度培養專業人才,特別是規模化培養具有創新能力和實際動手能力強的風電專業人才已刻不容緩。事實證明,三維創新設計大賽、電子設計大賽等學科競賽方式是提高風電等專業人才動手能力和創新能力的重要手段。因此,設計合理的學科競賽是培養動手能力和實踐能力強的后續風電專業人才的需要。
2.是推動教學改革的需要
組織和開展相關學科競賽,不僅能引導和促進專業課程體系的完善,而且還能推動相關課程教學內容、教學方法以及實踐教學體系的改革。近年來,新疆農業大學機械交通學院將各專業學科競賽與相關課程教學有機結合,有效推進了從課堂教學到實踐教學等各教學環節進行的配套改革,從而建立起了一套科學的現代專業人才培養管理體制和運行機制。在這一人才培養模式改革進程中,學院大力倡導、積極鼓勵開展學科競賽,充分調動學生學習的主觀能動性,大力培養理論聯系實際的學習氛圍,著力提高學生的綜合素質,有利于形成學生個性鮮明、創新能力強的充滿生機和活力的專業人才培養新機制。同時,學院還針對學生在三維創新設計、電子設計等競賽中反映的問題及時進行分析研究,不斷改進和完善人才培養模式和教學改革中的薄弱環節,不斷優化和完善教學模式和機制。特別值得注意的是,教師是人才培養模式和教學改革的主體,在指導學生運用理論知識進行科學實踐和發揮創新精神參與學科競賽的同時,教師本身的業務水平和教學能力也隨之得到了逐步提高。
三、基于學科競賽的風電工程專業人才培養模式分析
在風電工程專業學科競賽設計與建設中,將以培養“實踐能力、創新能力、適應能力、國際化視野”為指導思想,以教育部“卓越工程師教育培養計劃”中提出的“面向工業界、面向世界、面向未來”為目標,在競賽中采取以實際科研項目研究與理論應用指導相結合的模式,強化基礎理論、工程實踐、工程應用,切實提高學生的實踐動手能力和創新能力,其基本思路及模式詳見圖1所示。
第一,讓學生在大學一、二年級完成規定基本課程的同時,通過與風電行業企業、專家學者的初步接觸交流,以及在企業的實踐認識學習,開拓眼界,更新觀念,明確本專業所需知識與技術,掌握本專業前沿技術發展的方向,增加學生對本專業的感性認識,為參與相關專業學科競賽打下堅實的基礎。
第二,與本學科的在職教師、合作企業充分溝通和互動,了解在職教師的教學和科研動態,了解合作企業的實際需求和發展瓶頸,從相關課程、課題、科研項目和企業生產實際需要中抽取和提煉出合適本學科的競賽題目。學科競賽題目來源于理論教學工作、前沿科研項目和實際生產活動,一方面可以促進教師申報各類科研課題和項目的積極性,增強學校風電專業學術研究氛圍和科研實力;另一方面可利用學生活躍的思維為合作企業解決現實問題提供機會和靈感,增加學生學習本專業的成就感。通過組織學科競賽,加強風電專業建設,2003年至2011年,機械交通學院學生累計獲得新疆農業大學學生科技創新基金項26項,學院教師獲得風電有關的自治區級科研項目2項,承擔企業橫向合作項目5項。
第三,對進入大學三、四年級即進入專業基礎課及專業課學習階段的大學生,根據其興趣愛好,將其分配在不同的學科競賽題目小組中,根據每屆學生參加學科競賽的具體情況對本學科競賽題目及出題范圍不斷進行修正和完善。與此同時,將學科競賽典型題目作為案例融入風電專業主干課程中,推動專業課程體系、教學內容及方法的改革,提高教師的實踐教學水平,調動學生學習相關專業課程的積極性。近年來,學院根據專業學科競賽的需要,先后成立了機械創新學科競賽小組、電子工程學科競賽小組、數控模型設計組等多個學科競賽小組,并由相關專業教師全程參與指導。通過不懈努力,該專業學生在“全國三維數字化創新設計大賽”、“自治區三維數字化創新設計大賽”、“自治區大學生挑戰杯比賽”等相關專業學科競賽中取得了很好的成績。
第四,對具有創新能力和應用能力較強的優秀學生,采取導師制,進行個別化培養,并從這些優秀學生中以優中選優的方式遴選出頂尖級學生,讓其提前參與到科研項目或企業的生產實踐中去,參與設計創新實踐、到國內著名企業科研院所甚至國外院校企業進行交流培訓、參與全國大學生機械創新設計大賽等競賽活動。競賽活動結束后,不管是否獲獎,每位參賽隊員都要及時分析影響成敗的關鍵因素,積累成功經驗,總結失敗教訓,不斷提高自身的實踐創新能力。賽后總結不但重要也是十分必要的,因為它不僅影響到參賽學生的培養質量,而且對學科的未來發展也有很重要的現實意義。由于學科競賽的題目來自研究課題和企業生產實際需求,題目本身往往涉及風電相關學科中的深層次理論和前沿性技術,參賽學生擬采用的有效解決方法,一般情況下是在教材上找不到的,遠遠超出了課堂所學知識范疇。解決這些競賽題目的方法往往不是需要技術新穎就是需要另辟蹊徑,很難做到一次就能找出合適的解決途徑,一般需經過多次的不斷努力,才有可能取得最終的成功。此外,指導教師應該認真組織學生仔細研究競賽中其他不同參賽團隊的解決方案,詳細對比,討論優劣,以提升學科競賽的內涵,促進教育教學改革。[6]
四、基于學科競賽取得的成效
通過專業學科競賽建設的有力帶動,及新疆2011年重點產業緊缺人才專業的大力支持,新疆農業大學機械交通學院的機械設計制造及其自動化專業(風電工程方向)已升級為新能源科學與工程專業。目前,該專業已由教育部正式備案并批準招生。[7]
1.將學科競賽設計與企業實際需求變化相結合,樹立“面向工業界、面向未來、面向世界”的工程應用型專業人才教育理念
針對風電企業對人才需求的實際情況,學院將風電工程專業方向分成機械設計及工程應用、電氣控制及工程應用兩個研究方向。其中,“機械設計及工程應用”方向注重培養學生從事風力發電機零部件、塔架等結構件的設計以及客服、現場吊安裝、機械故障處理、質量環節零部件檢驗監造等相關工作的從業基本能力素質。根據專業需求,學院在課外科技活動中設置了面向純機械工程的學科競賽興趣小組即三維創新設計小組,提高了本專業學生學習相關專業課及專業基礎課的興趣,畢業生也受到風電企業的好評。
2.將學科競賽和學術研究結合,碩果累累
建立開放式的工程訓練中心和專業實驗室,大學生的金工實習、課程實習和設計、畢業設計及科技創新活動等環節平時均可在中心和實驗室進行;建立了本科生參加導師科研工作機制;學生課外科技活動已形成機制,鼓勵學生積極參加學校和自治區、全國的競賽。近年來,取得了全國三維創新設計大賽一等獎、二等獎,新疆電子設計大賽二等獎的好成績。目前,學生參加科技活動已獲得9項專利,其中1項專利發明者還在2011年榮獲新疆大學生優秀發明創造專利獲得者稱號。多年來,本學科榮獲新疆科技進步二等獎2項、三等獎5項,取得發明專利3項、實用新型專利38項,近5年來150余篇,其中EI收錄5篇,有5篇分獲自治區自然科學優秀論文一、二、三等獎。
參考文獻:
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[5]劉小勇,李雪蓮,唐茜.面向工程,面向應用,面向需求的專業培養模式探索——機械設計制造及其自動化優勢專業建設[J].教學研究,2012,(3):85-88.
【關鍵詞】熱工系統;故障診斷;容錯控制
目前,自動控制技術已廣泛深入地應用到電力生產的各個方面。在電力工程中往往存在著復雜而龐大的自動控制系統,這些控制系統的穩定安全運行已經引起越來越多的注意,保證控制系統的安全性與可靠性已經成為首要目的。
1.控制系統故障診斷的發展
1971年美國專家提出用解析冗余代替硬件冗余,通過系統的自組織使閉環穩定,并通過比較觀測器輸出得到系統故障信息的新思想標志著這門科學的誕生。在以后的幾十年里,故障診斷技術得到了很大的發展,目前,國際上每年發表的有關FDD的論文與報告在數千篇以上。目前,故障診斷主要方法有基于數學模型的方法,基于輸入輸出信號處理的方法,基于人工智能的方法。
1.1基于數學模型方法
從1971年以來,基于數學模型的故障診斷方法,在自動控制的過程系統的中受到越來越多的重視,它是一種與硬件冗余相對應的一種方法,它主要是利用系統可以測量的運行信息(系統的輸入,輸出)來和系統的數學模型所提供的各種先驗知識所規定系統的理想無故障系統應輸出信息比較得來的信號來進行檢測,分離存在于系統的故障。
下面簡要介紹一下基于數學模型的故障診斷的基本概念。
故障:系統至少一個特性或參數出現較大的偏差超出了可接受的范圍。此時系統的性能明顯低于正常水平,難以完成其預期的功能。
加性故障:故障加性地作用于系統的輸入輸出上,因此對殘差信號的影響也是加性的。
嚴重故障:在特定的操作下,由于故障使系統喪失了完成給定任務的能力。
失靈:在系統完成特定的任務時出現了間斷的不規則現象。
殘差:故障指示器,由測量值與模型計算值的差得到。
癥狀: 由故障引起的系統的可觀測的特性與其正常的特性相比所出現的異常變化。在基于解析模型和信號處理的診斷方法中,他們通常由傳感器測量信號反映;在基于知識的故障診斷方法中,操作人員通過觀察(如設備振動情況,聲音信息等)用語言描述的故障現象也是重要的癥狀信息。
故障檢測:確定系統是否發生了故障。
故障辨識:在故障分離之后,確定故障的大小和故障發生的時間。
故障的診斷:有狹義和廣義之分。廣義上它通常作為故障檢測、分離和辨識的統稱;狹義上它特指故障分離與故障辨識。
故障檢測與分離:故障檢測與分離之和。
故障檢測與診斷:故障檢測與診斷之和。
基于數學模型的故障診斷包括兩個基本的階段:殘差產生和故障決策。
殘差產生:殘差產生單元的主要目的是利用被監控系統的可用輸出輸入產生故障指示信號殘差,這個信號用來反映被分析系統的可能故障。當系統無故障時,殘差信號應該為零或接近于零,當有故障時,殘差信號應顯著地不同于零值。殘差信號在理想的情況下,應該獨立于系統的輸入,輸出。用來產生殘差的算法或處理單元稱為殘差產生器,從系統中抽取故障癥狀,出于魯棒性的考慮殘差信號理想情況下的應該只考慮故障信息。另外一方面,為了確保可靠的故障檢測與辨識,殘差信號中的故障信息的損失應該盡可能的小。
故障決策:殘差被用來檢測故障的可能性,決策的規則是檢測故障所必須的。故障決策的方法有許多種,可以簡單設定一個閥值,也可以用統計決策理論,比如一致似然比或序貫概率比的方法。
基于數學模型方法是最早發展起來的,此方法需要建立在被診斷對象較為精確的基礎上,進一步可分為:基于參數估計法,基于狀態估計方法,一致空間法。
1.2基于可測信號的故障診斷法
(1)可測值或其變量變化趨勢診斷法。這種診斷方法根據直接可測的輸入輸出及其變化趨勢進行故障診斷,其依據是:正常情況下被控過程的輸入輸出及其變化在一定范圍變化。
(2)基于可測信號處理的故障診斷方法。它包括對于輸入輸出信號做小波變換來進行故障診斷以及利用系統輸出在幅值、相位頻率及相關性上與故障源之間會有聯系。這些聯系可用預定的數學形式來表達,在發生故障時則可利用這些量進行分析處理來判斷故障源的存在,常用的方法有譜分析法,概率密度法及功率譜分析法。
1.3基于人工智能方法
(1)故障診斷的專家系統的方法。
(2)故障樹的診斷方法。
(3)基于模式識別的診斷方法。
(4)基于模糊數學的診斷方法。
(5)基于人工神經元網絡的方法等等。
2.容錯控制的發展
2.1被動容錯控制
被動容錯控制大致可分為:可靠鎮定、完整性、與聯立鎮定。
可靠鎮定:它是針對控制器失效的容錯控制,當任意一個或多個補償器失效而剩余的補償器正常工作,閉環控制系統仍可以保持穩定。
完整性:一直是被動容錯控制的熱點問題。它是專門針對控制系統執行器、傳感器失效的一種被動容錯控制。
聯立鎮定:主要研究給定N個有限維的連續時間線性時不變對象,構造一個固定的控制器,使其能夠鎮定上述任意一個被控對象,這是針對被控對象的一種被動容錯控制。
2.2主動容錯控制
主動容錯控制是指在控制系統發生故障后重新調整控制器參數,也可能改變控制器的結構,大多數主動容錯控制需要FDD子系統,少部分不需要FDD子系統,但需要已知各種故障的先驗知識。
2.3容錯控制研究的熱點,難點問題及應用
容錯控制作為一門新興的交叉學科,其科學意義就是要盡量保證動態系統在發生故障時仍然可以穩定運行,并且具有可以接受的性能指標,因此容錯控制為提高復雜動態系統的可靠性開辟了一條新的途徑。由于任何系統都不可避免地會發生故障,因此容錯控制也可以看成為是保證系統安全的最后一道防線,目前容錯控制的難點與熱點問題主要有以下幾個方面: (1)快速FDI的方法研究。(2)主動容錯中的魯棒性分析與綜合以及魯棒故障檢測與魯棒控制集成設計的問題。(3)控制律的在線重組與重構。(4)非線性以及時滯動態系統,高維,時變多變量對象的容錯控制設計問題。
3.熱工過程故障診斷和容錯控制的發展
電廠的火電機組設備昂貴,熱工過程非常龐大和復雜,目前,電廠熱工過程故障具有多樣性的特點,包括機械設備故障、流程故障、液壓系統故障等,有些故障屬于漸變性故障,有些故障屬于突變性故障,故障診斷的方法也具有多樣性的特點,經過認真研究與分析得出如下結論:
(1)電廠熱工過程的故障診斷集中在旋轉機械中使用較多,特別是對汽輪機的故障檢測和診斷應用的例子也較多。
(2)應用于電廠的故障診斷方法多集中在基于人工智能方法以及基于信號處理方法,對于基于數學模型的方法應用還很少。因為電廠熱工過程對象復雜而龐大。系統的非線性和外界干擾復雜,有些根本不能進行精確的數學建模,因此基于人工智能的故障診斷方法和基于信號處理的故障診斷方法在電廠應用更加廣泛。
綜上所述,在電廠熱工過程中的故障診斷研究已經取得很大進展,但針對熱工過程控制系統故障診斷與容錯控制的研究還很少,而電廠熱工控制系統的可靠、穩定運行對于電廠的安全生產與經濟效益又有著極端重要的意義。 [科]