《電能質(zhì)量監(jiān)測》教學(xué)大綱

《電能質(zhì)量監(jiān)測》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05172031課程性質(zhì)：專業(yè)創(chuàng)新選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（實踐32學(xué)時）先修課程：C程序設(shè)計、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)后續(xù)課程：畢業(yè)設(shè)計適用專業(yè)：電氣工程及其自動化開課單位：電氣工程與自動化學(xué)院一、課程說明《電能質(zhì)量監(jiān)測》是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)創(chuàng)新選修課。課程將控制技術(shù)應(yīng)用于電能質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域，實現(xiàn)電能質(zhì)量指標(biāo)電壓、電流、功率和頻率等參數(shù)的檢測、處理和控制，培養(yǎng)學(xué)生將信息和控制技術(shù)應(yīng)用于電氣領(lǐng)域的能力，適應(yīng)電力系統(tǒng)對復(fù)合型人才的需要。本課程的任務(wù)是：通過學(xué)生的實訓(xùn)鍛煉，使學(xué)生掌握電力設(shè)備中單片機控制系統(tǒng)設(shè)計的基本流程和方法，具備電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)設(shè)計、編程、調(diào)試和測試分析的基本能力，增強理論知識與實踐相結(jié)合的能力，為將來從事創(chuàng)新性工作奠定基礎(chǔ)，進(jìn)一步提升學(xué)生的應(yīng)用能力和職業(yè)素養(yǎng)。二、課程目標(biāo)使學(xué)生掌握電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計的基本流程和方法，培養(yǎng)學(xué)生將信息和控制技術(shù)應(yīng)用于電氣領(lǐng)域的能力，提高學(xué)生的動手能力，檢驗學(xué)生對嵌入式單片機控制系統(tǒng)理論的掌握程度和綜合應(yīng)用能力，具備理論和工程實際相結(jié)合的分析和思維能力。課程目標(biāo)1：掌握基于單片機的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的基本思路，明確各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)要點及解決方案。課程目標(biāo)2：能夠從專業(yè)角度對實際工程技術(shù)問題進(jìn)行提煉和描述，確定相應(yīng)的工程設(shè)計目標(biāo)與設(shè)計方案，并能合理運用相關(guān)技術(shù)資料和專業(yè)軟件對設(shè)計方案進(jìn)行仿真實現(xiàn)。課程目標(biāo)3：能夠理解并自覺遵守行業(yè)的工程職業(yè)規(guī)范和技術(shù)規(guī)范，樹立正確的勞動觀念和團隊合作意識，運用專業(yè)知識正確客觀地評價電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的綜合性能。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電能質(zhì)量監(jiān)測》課程教學(xué)目標(biāo)對電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.3能夠在設(shè)計開發(fā)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，同時考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。課程目標(biāo)1：掌握基于單片機的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的基本思路，明確各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)要點及解決方案。課程目標(biāo)2：能夠從專業(yè)角度對實際工程技術(shù)問題進(jìn)行提煉和描述，確定相應(yīng)的工程設(shè)計目標(biāo)與設(shè)計方案，并能合理運用相關(guān)技術(shù)資料和專業(yè)軟件對設(shè)計方案進(jìn)行仿真實現(xiàn)。M5.使用現(xiàn)代工具5.3能夠開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具對復(fù)雜電氣工程具體問題進(jìn)行預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。課程目標(biāo)2：能夠從專業(yè)角度對實際工程技術(shù)問題進(jìn)行提煉和描述，確定相應(yīng)的工程設(shè)計目標(biāo)與設(shè)計方案，并能合理運用相關(guān)技術(shù)資料和專業(yè)軟件對設(shè)計方案進(jìn)行仿真實現(xiàn)。H9.個人和團隊9.2能夠主動與團隊成員合作、溝通，并組織、協(xié)調(diào)團隊開展工作，勝任團隊負(fù)責(zé)人的角色。課程目標(biāo)3：能夠理解并自覺遵守行業(yè)的工程職業(yè)規(guī)范和技術(shù)規(guī)范，樹立正確的勞動觀念和團隊合作意識，運用專業(yè)知識正確客觀地評價電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的綜合性能。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求與學(xué)時分配實踐部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2實踐項目、實踐內(nèi)容與學(xué)時實踐項目實踐內(nèi)容和要求實踐學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與測量技術(shù)2.電力負(fù)荷的特性及影響3.主流電能測量芯片的使用實踐內(nèi)容：電能質(zhì)量測量原理和技術(shù)實現(xiàn)、電力負(fù)荷特性分析、電能質(zhì)量芯片的系統(tǒng)應(yīng)用。實踐要求：掌握電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與測量技術(shù)原理及技術(shù)實現(xiàn)，分析電力負(fù)荷的特性及影響，掌握主流電能測量芯片在微控制系統(tǒng)中的設(shè)計要求和應(yīng)用。41、2、34.電能信號轉(zhuǎn)換電路設(shè)計與實現(xiàn)5.電能信號調(diào)理電路設(shè)計與實現(xiàn)實踐內(nèi)容：電能信號轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理電路設(shè)計與測試分析。實踐要求：理解電能信號轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理電路原理，并設(shè)計合理的電路，利用軟件繪制系統(tǒng)的電氣原理圖，并進(jìn)行電路的測試和分析。81、26.電能信號采集電路設(shè)計與實現(xiàn)7.電能信號監(jiān)測算法設(shè)計與實現(xiàn)實踐內(nèi)容：電能信號采集電路的設(shè)計與測試分析，以及電能信號監(jiān)測算法設(shè)計與實現(xiàn)。實踐要求：掌握電能信號采集與轉(zhuǎn)換電路和電能信號計量算法原理，并設(shè)計合理的電路，軟件繪制系統(tǒng)的電氣原理圖，并進(jìn)行原理圖的調(diào)試，設(shè)計合理的算法程序。81、28.電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)人機交互設(shè)計與實現(xiàn)9.電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)通信設(shè)計與實現(xiàn)10.電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)集成與實現(xiàn)實踐內(nèi)容：電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)通信系統(tǒng)、人機交互設(shè)計和系統(tǒng)集成設(shè)計與實現(xiàn)。實踐要求：按照控制要求，進(jìn)行通信控制和觸摸屏程序功能性和合理性設(shè)計，結(jié)合系統(tǒng)硬件電路設(shè)計的結(jié)果，編寫控制程序，將編寫的控制程序下載到硬件電路板上進(jìn)行功能仿真與調(diào)試，完成系統(tǒng)集成和軟硬件綜合調(diào)試，實現(xiàn)任務(wù)要求。81、2、311.撰寫設(shè)計報告并進(jìn)行答辯實踐內(nèi)容：創(chuàng)新設(shè)計總結(jié)、撰寫設(shè)計報告并進(jìn)行匯報答辯。實踐要求：對創(chuàng)新設(shè)計進(jìn)行總結(jié)分析，按要求撰寫設(shè)計總結(jié)報告，并進(jìn)行匯報答辯。重點考核學(xué)生方案設(shè)計的合理性、任務(wù)要求的達(dá)成度，同時考核學(xué)生設(shè)計過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量、有無違反學(xué)術(shù)規(guī)范現(xiàn)象，兼顧知識運用能力上的收獲提高和設(shè)計創(chuàng)新性。教師提問的內(nèi)容包括方案設(shè)計依據(jù)、元器件選型依據(jù)、程序設(shè)計思路及調(diào)試結(jié)果的分析等。41、2、3合計32五、教學(xué)方法及手段本課程以項目教學(xué)法為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實驗、上機等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和監(jiān)測原理，在掌握技術(shù)實現(xiàn)的基礎(chǔ)之上，設(shè)計系統(tǒng)硬件電路和編程控制算法程序，并具有系統(tǒng)調(diào)試和分析的初步能力，初步掌握基于單片機的電能測量控制系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計到開發(fā)制作的全過程，并養(yǎng)成自覺遵守行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的習(xí)慣。在實踐教學(xué)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)各個組成部分的基本理論、基本知識和基本技能。采用教師講授和學(xué)生動手操作的方法，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材：無2.參考（1）郭成.電能質(zhì)量監(jiān)測與高級分析技術(shù)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2021.（2）程浩忠.電能質(zhì)量概論[M].北京:中國電力出版社,2013.（3）魯宗相.微電網(wǎng)分層運行控制技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2017.（4）李一龍.智能微電網(wǎng)控制技術(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2017.3.期刊：（1）謝鋮,陶佳融,張鵬飛.含分布式電源的配電網(wǎng)電能質(zhì)量擾動檢測研究[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟,2024,(03):67-69.（2）周鳳華,王艷芹,張海寧等.分布式新能源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量異常監(jiān)測方法研究[J].自動化儀表,2024,45(03):74-77+82.（3）汪嫻,郭超,余清清等.基于Matlab的電能質(zhì)量檢測閃變儀研究及實現(xiàn)[J].風(fēng)能,2024,(02):94-103.（4）倪淏,戴聰,褚紅雷等.分布式能源場景下電能質(zhì)量問題及其調(diào)控策略綜述[J].電工技術(shù),2024,(04):169-172.（5）SubhamS,SukumarM,MahdiSF,etal.ADistributedFixed-TimeSecondaryControllerforDCMicrogridClusters[J].IEEETransactionsonEnergyConversion,2019,34(4):1997-2007.（6）ZenginisI,VardakasSJ,AbadalJ,etal.OptimalPowerEquipmentSizingandManagementforCooperativeBuildingsinMicrogrids[J].IEEETransactionsonIndustrialInformatics,2019,15(1):158-172.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站./course/SEU-1207176815?from=searchPage.（2）中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站./course/FJNU-1206412806?from=searchPage.（3）中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站./course/HNRPC-1449795179?from=searchPage.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由：課堂表現(xiàn)、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量、和答辯成績五部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123課堂表現(xiàn)10(1)主要考核學(xué)生學(xué)習(xí)紀(jì)律和答疑情況；(2)教師根據(jù)課堂整體表現(xiàn)情況評分?！獭?5工作量完成情況10(1)主要考核學(xué)生獨立完成設(shè)計任務(wù)情況；(2)教師根據(jù)獨立完成任務(wù)情況評分?！獭獭?42設(shè)計能力40(1)主要考核說明書方案設(shè)計、元器件選型、程序編寫的合理性；(2)教師根據(jù)其合理性評分?！獭?020設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量30(1)主要考核學(xué)生設(shè)計報告完成的質(zhì)量；(2)教師根據(jù)繪圖質(zhì)量高低評分。√√√101010答辯成績10(1)主要考核學(xué)生答辯自述和回答問題情況；(2)教師根據(jù)答辯自述情況和回答問題正確性與否進(jìn)行評分?！獭獭?44合計：100分414316八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評分制。即90分以上為優(yōu)，80~89分為良，70~79分為中，60~69分為及格，60分以下為不及格。總成績分五部分：學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量和答辯成績。其中：（1）課堂表現(xiàn)占10%，無故曠課達(dá)3次取消總成績；（2）工作量完成情況占10%；（3）設(shè)計能力占40%；（4）設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量占30%；（5）答辯成績占10%。最后一周的周五進(jìn)行驗收、答辯，由2-3位教師組成答辯考核小組，對每位學(xué)生進(jìn)行口試答辯，要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計回答教師所提出的問題。課程設(shè)計成績根據(jù)學(xué)生設(shè)計的合理性、計算的準(zhǔn)確性、設(shè)計說明書和圖紙的規(guī)范性、設(shè)計中分析與解決問題的能力及設(shè)計態(tài)度和答辯情況綜合評定。2.成績評定標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥90(優(yōu)秀)90>x≥80(良好)80>x≥70(中等)70>x≥60(及格)x<60(不及格)課堂表現(xiàn)10學(xué)習(xí)認(rèn)真、態(tài)度端正，遵守紀(jì)律，表現(xiàn)優(yōu)秀。學(xué)習(xí)認(rèn)真、態(tài)度端正，遵守紀(jì)律，表現(xiàn)良好。遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)態(tài)度良好，表現(xiàn)中等。遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)態(tài)度一般，表現(xiàn)一般。學(xué)習(xí)紀(jì)律較差，表現(xiàn)較差。工作量完成情況10獨立完成設(shè)計任務(wù)的90%以上。獨立完成設(shè)計任務(wù)的80%以上。獨立完成設(shè)計任務(wù)的70%以上。獨立完成設(shè)計任務(wù)的60%以上。獨立完成設(shè)計任務(wù)的60%以下。設(shè)計能力40綜合運用理論知識、計算機技能較強，能夠較好地處理工程實際問題。綜合運用理論知識、計算機技能較好，能夠處理工程實際問題。綜合運用理論知識、計算機技能一般，基本能夠處理工程實際問題。綜合運用理論知識、計算機技能一般，不能處理工程實際問題。綜合運用理論知識、計算機技能較差，不能處理工程實際問題。設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量30設(shè)計方案正確、表達(dá)清楚；設(shè)計思路、實驗（論證）方法科學(xué)合理；達(dá)到課程設(shè)計規(guī)定的要求；圖紙質(zhì)量較高。設(shè)計方案正確、表達(dá)較為清楚；設(shè)計思路、實驗（論證）方法科學(xué)合理；達(dá)到課程設(shè)計規(guī)定的要求；圖紙質(zhì)量良好。設(shè)計方案基本正確、表達(dá)較為清楚；設(shè)