發(fā)電廠電氣部分CAI課件的設(shè)計與實現(xiàn)

1、第19卷第1期現(xiàn)代電力V o l119N o11 2002年2月M OD ERN EL ECTR I C POW ER Feb12002文章編號:100722322(20020120054205發(fā)電廠電氣部分CA I課件的設(shè)計與實現(xiàn)劉君1張東英1李攀2劉曲1(11華北電力大學(xué)(北京電力工程系,北京102206;21北京四方保護與控制設(shè)備有限公司,北京100085摘要:介紹了“發(fā)電廠電氣部分”CA I課件的總體結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容的組織和軟件實現(xiàn)的方法。由于軟件是按照專業(yè)課學(xué)習(xí)的認(rèn)知過程來設(shè)計,并具有較強的交互功能,既可用于教學(xué),又適合于學(xué)生自學(xué),因此有助于提高教學(xué)效果。關(guān)鍵詞:發(fā)電廠電氣部分;計算機

2、輔助教學(xué);總體設(shè)計;內(nèi)容組織;功能實現(xiàn)分類號:G434文獻標(biāo)識碼:A發(fā)電廠電氣部分是電氣工程及其自動化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的一門重要的限選課,也是學(xué)生最早接觸的專業(yè)課,在整個教學(xué)體系中起承上啟下的作用。其特點是教學(xué)內(nèi)容與實際聯(lián)系緊密,教學(xué)中涉及各類電氣設(shè)備、配電裝置和圖形如電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、電氣主接線圖、配電裝置的平面圖和間隔斷面圖等。采用傳統(tǒng)教學(xué)方式,一方面由于學(xué)生缺乏對系統(tǒng)的感性認(rèn)識,因此很難將書本知識與實際設(shè)備和電力系統(tǒng)聯(lián)系在一起來理解和掌握,建立工程的概念,另一方面也給教師講解帶來一定困難,常感言之無物,嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展,計算機輔助教學(xué)即CA I(Com p u ter

3、 A ssisted In structi on軟件以其強大的交互功能成為近年來多媒體應(yīng)用軟件發(fā)展最快的分支之一,它主要是針對某門學(xué)科中很難用語言表達清楚的內(nèi)容或某些動態(tài)過程等采用計算機多媒體技術(shù)來說明和展現(xiàn),可以將文本、圖形、圖像、音頻、動畫和視頻等多種傳播信息媒體組合起來,極大地提高教學(xué)效果。這些多媒體軟件(模塊通常又稱作課件。因此,設(shè)計和制作發(fā)電廠電氣部分CA I課件成為教學(xué)改革的重要內(nèi)容。1課件的總體結(jié)構(gòu)發(fā)電廠電氣部分的教學(xué)以發(fā)電廠、變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計為主線,以運行為輔線1,主要內(nèi)容如圖1所示。針對“發(fā)電廠電氣部分”教學(xué)內(nèi)容龐雜、與實際聯(lián)系緊密的特點,為了配合教學(xué)和學(xué)生自學(xué),增加學(xué)

4、生對實際現(xiàn)場的感性認(rèn)識,更好地理解和掌握工程設(shè)計的概念和方法,我們按收稿日期:2001211220作者簡介:劉君(1970,女,講師,主要從事電力系統(tǒng)分析與控制方面的教學(xué)與科研工作;張東英(1971,女,博士,副教授,主要從事電力系統(tǒng)仿真與控制方面的教學(xué)與科研工作。 圖1發(fā)電廠電氣部分課程系統(tǒng)示意圖照學(xué)習(xí)專業(yè)課的普遍方法和過程,設(shè)計了如圖2所示的課件結(jié)構(gòu),內(nèi)容包括“多媒體課堂”、“資料室”、“答疑室”和“仿真實習(xí)”4個模塊 。圖2課件的總體結(jié)構(gòu)圖多媒體課堂模塊是課件的核心。其中,教學(xué)內(nèi)容子模塊根據(jù)教學(xué)大綱的要求按48學(xué)時分為24講,教學(xué)內(nèi)容按照發(fā)電廠、變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計需要來組織,除完成大綱

5、的基本要求外,根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展補充部分知識,如600MW 機組電廠主接線的設(shè)計、無人職守變電站一次系統(tǒng)設(shè)計及近年來有影響的一些大廠站的設(shè)計實例。為檢驗學(xué)習(xí)成果,在每一講后都配有測試題,主要以選擇、判斷、連線形式為主。為輔助教學(xué),對教學(xué)中涉及的其它學(xué)科和本課程的有關(guān)概念、技術(shù)術(shù)語等建立了相關(guān)知識庫,可通過關(guān)鍵詞來查詢。查找資料是學(xué)習(xí)和提高的必要環(huán)節(jié),為此我們以網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的形式建立了資料室。其中電子書籍模塊與圖書館鏈接,講義模塊和設(shè)計案例模塊與教學(xué)內(nèi)容模塊相鏈接,可查詢和下載。設(shè)計案例模塊中包括針對一典型降壓變電站的設(shè)計而制作的發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計多媒體教學(xué)軟件,以及多年收集的一些火電廠、水

6、電站和變電站的設(shè)計資料,既有助于掌握課程設(shè)計的方法步驟,又有助于了解實際工程設(shè)計的內(nèi)容和發(fā)展 。答疑是教師和學(xué)生溝通的環(huán)節(jié)。針對主要知識點,我們編寫了大量習(xí)題形成習(xí)題庫,并附有答案庫供參考。此外教師和學(xué)生還可通過接收E 2m ail 和發(fā)電子公告的形式進行交流。認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)是專業(yè)課學(xué)習(xí)的重要實踐環(huán)節(jié),結(jié)合我們自行開發(fā)的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、發(fā)電廠電氣設(shè)備錄像、購置的發(fā)電廠電力生產(chǎn)過程和高壓斷路器等教學(xué)軟件,學(xué)生55第1期劉君等:發(fā)電廠電氣部分CA I 課件的設(shè)計與實現(xiàn)可通過仿真實習(xí)模塊,在課堂學(xué)習(xí)的同時能夠隨時認(rèn)識電氣設(shè)備,了解發(fā)電廠、變電站的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng),并且可以進行正常及事故巡視

7、模擬培訓(xùn)、正常運行的監(jiān)視記錄和倒閘操作模擬培訓(xùn)、事故過程的處理和恢復(fù)供電的模擬培訓(xùn)等,既可加深對電力系統(tǒng)基本理論的理解,又能培養(yǎng)運行操作的基本技能,這是單靠到現(xiàn)場實習(xí)無法達到的。2教學(xué)內(nèi)容的組織不同的教學(xué)內(nèi)容實現(xiàn)的方法和手段也不盡相同,但內(nèi)容的組織基本相似,這里僅以緒論部分為例,簡單介紹教學(xué)內(nèi)容的組織過程,如表1所示。表1緒論部分簡化腳本緒論序號教學(xué)內(nèi)容實現(xiàn)方式圖旁白1發(fā)電廠由發(fā)電廠全景的錄像導(dǎo)入介紹發(fā)電廠的生產(chǎn)的特點火電廠、水電站、核電站、風(fēng)力發(fā)電場等的全景圖發(fā)電廠是一能量轉(zhuǎn)換站2電能的特點模擬教師提問、解答一些用電設(shè)備圖片電能為什么是三相、正弦、50H z的交流電3我國一次能源的分布導(dǎo)入一

8、次能源分布圖煤炭資源分布圖水利資源分布圖風(fēng)能資源分布圖地?zé)岬荣Y源分布圖電能是由一次能源轉(zhuǎn)換而來4發(fā)電廠的能量轉(zhuǎn)換方式導(dǎo)入各主要類型電廠能量轉(zhuǎn)換流程圖播放火電廠電力生產(chǎn)過程錄象火電廠能量轉(zhuǎn)換流程圖水電廠能量轉(zhuǎn)換流程圖核電站能量轉(zhuǎn)換流程圖發(fā)電廠的生產(chǎn)過程就是能量的轉(zhuǎn)換過程5發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)演示發(fā)電廠的主要電氣設(shè)備及其圖形符號,可鏈接設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖、工作原理等。動畫演示電氣主接線圖的形成發(fā)電廠電氣系統(tǒng)示意圖各主要電器設(shè)備外形圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖一個簡單的熱電廠電氣主接線圖發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)是能量轉(zhuǎn)換的最后環(huán)節(jié),一部分送給廠用負(fù)荷或送往近區(qū)負(fù)荷,一部分升壓后送往遠(yuǎn)方負(fù)荷或電力系統(tǒng)電氣主接線和電氣主接線圖的概念6

9、發(fā)電廠、變電站與電力系統(tǒng)的關(guān)系動畫演示發(fā)電廠、變電站、線路、用戶形成電力系統(tǒng)的過程介紹電力系統(tǒng)電氣接線圖和地理接線圖西北電網(wǎng)部分地理接線圖和電氣接線圖電力系統(tǒng)的概念變電站的作用和分類地理接線圖和電氣接線圖的用途7我國電力系統(tǒng)的特點及“十五”電力發(fā)展方針由虛擬教師介紹我國電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹“十五”發(fā)展方針,可鏈接“九五”、“八五”等電力發(fā)展方針我國各電網(wǎng)分布圖各電網(wǎng)接線示意圖各電網(wǎng)的大電廠統(tǒng)計表大機組、大電廠、大系統(tǒng)、超高壓、高度自動化65現(xiàn)代電力2002年續(xù)表1緒論部分簡化腳本緒論序號教學(xué)內(nèi)容實現(xiàn)方式圖旁白8電力學(xué)科目前存在的問題及研究現(xiàn)狀由虛擬教師介紹電力學(xué)科的研究動態(tài)有關(guān)圖片新能源、

10、城網(wǎng)改造、人工智能應(yīng)用、FA CT S 技術(shù)應(yīng)用等9本課程的內(nèi)容及其與其它課程的關(guān)系由虛擬教師介紹授課內(nèi)容及其與相關(guān)課程的聯(lián)系,可直接鏈接到有關(guān)內(nèi)容本課程系統(tǒng)及其與其它課程的關(guān)系示意圖發(fā)電廠電氣部分是一門承上啟下的專業(yè)課3課件的實現(xiàn)根據(jù)課件的總體設(shè)計,在編寫了各部分腳本后,采用A u tho rw are 實現(xiàn)課件。以多媒體教室模塊中的教學(xué)內(nèi)容子模塊為例,介紹電氣主接線課件的實現(xiàn)方法 。圖3課件效果顯示雙擊打開群組圖標(biāo)電氣主接線,進入編輯流程圖窗口,加載背景圖片,在該群組圖標(biāo)中,運用滾動字幕效果來顯示電氣主接線的定義。在流程圖上加入一個交互圖標(biāo),加上4個群組圖標(biāo),一個擦除圖標(biāo)到交互圖標(biāo)的右方,

11、均設(shè)為按鈕響應(yīng)。群組圖標(biāo)分別命名為電氣主接線圖及設(shè)備、典型的電氣主接線、倒閘操作和防止誤操作,擦除圖標(biāo)命名為返回,其顯示效果大致如圖3(a 所示。接下來做電氣主接線圖及設(shè)備的主界面。直接用一張比較完整地?fù)碛懈鞣N電氣設(shè)備的電氣主接線圖平鋪到整個屏幕上,通過熱區(qū)響應(yīng)用電氣主接線圖上的設(shè)備符號來創(chuàng)建超鏈接,將設(shè)備的實物圖片、圖形符號和功能聯(lián)系在一起。也可通過電氣主接線圖按鈕、主要設(shè)備介紹按鈕來認(rèn)識典型的主接線圖和主要的電氣設(shè)備,如圖3(b 所示。類似地,采用按鈕響應(yīng)、熱區(qū)響應(yīng)、熱點響應(yīng)和動畫等功能實現(xiàn)典型的電氣主接線、倒75第1期劉君等:發(fā)電廠電氣部分CA I 課件的設(shè)計與實現(xiàn)85現(xiàn)代電力2002年

12、閘操作和防止誤操作的教學(xué)內(nèi)容。由于大量交互功能的運用,使得課件的交互性大大豐富,使用性大大提高。4結(jié)論本文介紹了應(yīng)用A u tho rw are設(shè)計并實現(xiàn)發(fā)電廠電氣部分CA I課件的主要工作。教學(xué)實踐表明,CA I課件不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容,而且拉近了課堂和現(xiàn)場的距離,有助于學(xué)生建立工程的概念,收到了較好的教學(xué)效果。參考文獻1范錫普.發(fā)電廠電氣部分1第2版1北京:中國電力出版社,19952胡能正.提高“發(fā)電廠電氣部分”課程教學(xué)質(zhì)量.電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,1995,7(3:58623范春菊.電力系統(tǒng)繼電保護原理CA I軟件的實現(xiàn).電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,2000,12(4:58614陸潤民1多媒體

13、設(shè)計與制作基礎(chǔ)1北京:清華大學(xué)出版社,1996D esign and I m plem en ta tion of the CA I of theElectr ic System i n a Power Sta tionL iu J un1,Z hang D ongy ing1,L i P an2,L iu Q u1(11D ep t1of E lectric Pow er Engineering,N CEPU(BJ,102206;21Beijing SiFang P ro tecti on&Con tro l Co., L td.,Beijing100085AbstractT he

14、basic structu re of the CA I softw are of the cou rse in“the electri2 cal app aratu ses in pow er stati on s”as w ell as the o rgan izati on of the teach ing con2 ten ts and the i m p lem en tati on m ethod of the CA I softw are is described.T he soft2 w are is designed to be in teractive so that it

15、 w ill be u sefu l no t on ly fo r teachers bu t also fo r studen ts,and thu s their learn ing efficiency w ill be i m p roved.Key wordselectrical app aratu ses in pow er stati on s;com p u ter assisted in struc2 ti on;softw are structu re design;i m p lem en tati on of softw ares簡訊德國風(fēng)力發(fā)電規(guī)模占全球總量三成以上據(jù)有關(guān)資料報道,德國在開發(fā)使用綠色能源方面一直居世界領(lǐng)先地位,其中風(fēng)力發(fā)電更是呈現(xiàn)出一片興旺景象。在德國,風(fēng)能是居水力發(fā)電之后最