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我国在实现经济实力不断提升的同时,在科学技术领域也取得了十分瞩目的成绩。电力行业的发展与其他行业发展息息相关,是国家社会经济、文化等各项事业发展的基础力量。随着科学技术的不断发展和应用,其在电气行业中也得到十分广泛的运用。本文主要分析电气自动化技术在电力工程中的应用,旨在为促进电气行业实现健康发展提供一定的借鉴。
关键词:
电气自动化技术;电力工程;电网调度
由于新技术在电气企业中的广泛运用,电力自动化技术不断成熟起来,而且在电力工程的发展过程中发挥着举足轻重的作用,促使电气自动化持续发展。电气自动化技术能够有效利用其自动控制和自动检测功能,实现对电力系统的实时监控与远程性调节和控制。当前,我国的信息化技术水平逐渐提升,运用信息监测技术实现对整个电力工程的远程化操控。但是,电气自动化技术如何在电力工程中实现有效运用成为影响其发展的重要问题之一。
1电气自动化技术概述
电气自动化技术涉及到的电气装置功能有自动控制及检测功能,其能够有效实现对电力系统相关的远程性控制以及远程调节、监控。社会经济的不断发展带来电气企业的新生命,很多新型技术层出不穷,促使电力工程的自动化技术明显提升,电气自动化开始发展起来。后来,在信息化技术不断推进的过程中,电力工程不仅能够实现远程管理及控制,还能够运用信息技术监测完成大量工作。电气自动化技术可凭借网络对工程相关信息展开全方位分析及整理,使得电力系统实现稳定运作和发展。在运用电气自动化设备的过程中,电力工作人员的工作压力大大降低,在遭遇紧急情况的时候可采取有效的措施进行处理,进而保证电气工程实现稳定运行和发展。此外,电气自动化技术的使用范围相对较广,从电气的开关一直到整个电气工程都可运用,是推动电气工程持续进步的重要条件。
2电气自动化技术的实际运用意义
2.1提升电力系统自动化水平
我国总体科技水平的提升带动了电气自动化相关技术的发展。电气自动化技术在实际运用的过程中能够有效提升电力系统的自动化水准,利于电力工程的健康发展。电气自动化技术的运用对于电气设备的相关性能有更高的要求,需要对于现有的一些设备进行更新和升级,带动电气企业相关设备的更新换代。此外,电气自动化技术能够明显提升电力工程管理水准,使得企业管理工作更具有科学性、合理性,与现代的信息化标准相符[1]。最后,电气自动化技术在电力企业中的有效运用可有效促进其自身的发展,并迎合电力系统实际运行的相关需求。
2.2便于维护
电气自动化技术在电力工程中的运用,使得其维护工作更加便利。该技术在技术水平上要求相对较高,但维护工作较为简单。电气自动化设备和计算机等相关终端设备互相连接,可通过计算机进行操作,完成对电力设备的维护工作。在日常维护的工程中工作人员需要输入自身的数据和信息,促使电力系统可实现对相关运行数据等的科学调整,从而达到设备维护的相关要求。这种维护方式不但能够有效提升企业中对人力资源的有效利用,还能够降低工作压力,提升工作效率,利于实现企业的可持续发展[2]。
2.3提高工作效率
电气自动化技术的有效运用能够明显提升电力企业相关管理部门的工作效率。电气自动化技术的运用需要首先具备一定条件,需要电气工程相关企业能够在日常管理等工作中积极创造良好的环境。因此,企业为了能够真正发挥电气自动化技术的运用效果,努力实现电气设备的更新及有关技术的完善,从而促进管理人员工作效率的提升[3]。
3电气自动化技术在电气工程中的运用
3.1电网调度
电气工程在实际运行的过程中主要以显示器及计算机相关设备为工具展开电网调度工作,这种工作方式能够为以后电网调度工作的发展和研究提供信息依据。加入电气自动化技术之后,工作人员能够针对电网的实际运行状况展开实时监控,并快速传递相关信息数据等,促使电网调度的工作稳定开展。电网调度在整个电气工程中能够发挥重要作用,要想实现电气运行的有序发展,就需要高效完成电网调度工作[4]。传统意义上的电网调度工作中,一些工作人员不能及时对电力故障了解到位,导致一些安全事故发生并造成重大经济损失。运用电气自动化技术之后,工作人员可有效借助屏幕对电网实际运行的情况进行实时监控,尽快发现故障,并寻求解决办法,降低电力运行风险。
3.2变电站
由于电气自动化技术属于以计算机、现代化通信技术等相关电子技术为基础的技术类型,其能够使得电力企业实现对变电站设备的有效整合及优化设置,促使相关企业的人力资源利用率得到明显提升,并减少工作人员的工作量,降低工作压力,使得电力企业实现更快发展。因此,电气自动化技术运用在变电站的工程中,工作人员能够有效检测变电站设备日常的运行状况,促使电气设备的相关性能得到更为有效的发挥,保证电力系统的安全和稳定发展[5]。此外,电气自动化技术的有效运用促使一些传统设备开始被淘汰,变电站相关的电力运行状态被更好地管理和控制,实现电气设备的智能化发展。变电站运行过程中涉及的大量任务都需要借助电气自动化技术来得到实现,这为促进电力现代化的健康发展提供了良好的条件。
3.3分散测控系统自动化及计算机系统
分散测控系统属于发电厂日常运行系统的一部分,其主要通过高速数据通讯网络及工程师工作站等针对其日常生产的状态实现全程监控及测试。工作人员能够凭借过程控制单元在实际生产时有效接收电气量等相关信息,对运算得到的结果及相关参数等进行分析和处理,并完成对电网的监控工作,促使电气自动化的维护和控制等相关性能取得持续性提高。此外,电力工程中电气自动化技术的运用,有效引入了计算机操作系统,及时记录电力信息,并反馈电气设施的具体运行状况。计算机系统的有效运用还能够有效确认相关工作人员的具体工作信息,及时控制信息误差,提高所得数据的准确性。计算机操作系统还能够用于电力工程的日常管理工作中,监控电力运行情况,对相关的数据和信息展开详细分析,监督人员的工作情况。
4结语
在未来的发展过程中,电力系统将更多地运用电气自动化技术,逐步实现人工智能化等发展,为促进电力行业的可持续发展提供技术支持。如今,在国家经济水平逐步提升的过程中,电气自动化技术发展水平随之提高,促进电力系统实现健康发展。笔者先阐述电气自动化及其实际运用的意义,接着分析电气自动化在电气工程当中的有效运用,希望为促进电气行业的可持续发展提供帮助。
作者:胡诗和 单位:成都理工大学
参考文献:
[1]储神记.电气自动化技术在电力工程中的应用探究[J].低碳世界,2016(1):28-29.
[2]温馨.电气自动化技术在电力工程中的应用[J].科技创新与应用,2016(13):184.
[3]韩占卫,赵明,刘富荣.试析电气自动化技术在电力工程中的应用[J].中国新技术新产品,2016(20):24-25.
关键词:电力工程;二次系统;系统接地;抗干扰
1、引言
随着电力系统自动化水平的提高,变电站内采用的弱电设备及系统越来越多,如数据采集系统、通信系统、控制和继电保护系统等。变电站中的二次系统处在一个强电磁环境中,工频电流、电压和系统短路故障、开关操作、雷电侵扰、交直流混联以及多种放电现象等的通过不同途径引发的各种干扰,将不可避免地影响二次系统的正常工作。随着变电站一次系统电压的升高、容量的增大,电磁干扰更加严重如果不采取有效措施防御,容易造成继电保护装置的误动或拒动,造成监控系统的混乱、死机等现象,对电网安全构成严重的威胁。
为此,本论文将主要针对电力工程中二次系统的接地及其抗干扰问题展开分析探讨,以期从中找到合理有效的电力工程二次系统的接地抗干扰设计方法,并以此和广大同行分享。
2、电力工程二次系统干扰来源及其危害分析
变电站综合自动化系统运行中,电力系统发生短路故障,变电站内进行一次系统的操作,变电站遭遇雷击时的雷电流通过架空线路传入变电站的母线,运行、检修人员使用步话机,以及由于各种原因产生的静电放电,现场使用一些不符合电磁兼容标准的试验仪器和和电子设备,当然也有微机型继电保护装置及二次回路自身原因形成的干扰等,都构成影响继电保护及安全自动装置安全可靠工作的干扰源。
这些干扰不可避免地通过感应、传导和辐射等各种途径引入到二次设备中,当干扰水平超过了这些电子设备的耐受能力时,将导致这些设备不正确动作。更重要的是在系统发生故障情况下,这些重要的设备将因干扰的影响发生不正确动作行为,直接影响到系统的安全稳定,其后果将可能是十分严重的。因此,解决微机型监控系统和保护及安全自动装置的抗干扰问题就成了一个不可回避和不容忽视的重要问题。
随着综合自动化系统的应用,使变电站无人值守成为可能,并得到广泛的应用。这样,综自系统通讯的可靠性日益显现出其重要性,干扰的引入会导致通讯系统工作不正常、信号误报或整体通讯瘫痪,变电站失去相应的监控,极大影响变电站综自系统的运行。
3、电力工程二次系统的接地及抗干扰分析
3.1 电力二次系统接地保护策略分析
1) 建立独立的继电保护二次接地系统,将完全独立的继电保护二次接地系统与变电站的接地网用绝缘瓷瓶完全隔离后,在近控制室或保护室一侧与变电站主接地网一点连接,即开关场部分和保护室部分均与主地网绝缘。
2) 将开关场端子箱处沿电缆沟铺设100平方毫米的铜排或是铜缆至保护室,并将安装在保护室的二次接地系统(也是使用100平方毫米的铜排构成)用绝缘瓷瓶完全隔离后,在近控制室或保护室一侧与变电站接地网一点连接,即开关场部分不与主地网绝缘。
3) 将开关场端子箱处沿电缆沟铺设100平方毫米的铜排或是铜缆至保护室,与保护室的二次接地系统(也是使用100平方毫米的铜排构成),在近控制室或保护室一侧与变电站接地网一点连接,即开关场部分和保护室部分均不与主地网绝缘。
4) 所有的接地铜排要求不小于100平方毫米的铜排。
5) 在电流互感器和电压互感器的引出接线端子盒到接线端子箱的连接电缆使用屏蔽电缆。
6) 隔离刀闸的控制电缆使用屏蔽电缆。或隔离刀闸就地控制箱到端子箱的连接电缆使用屏蔽电缆。
7) 屏蔽电缆的屏蔽层接地工艺符合要求,不能造成电缆绝缘损坏,起不到抗干扰的作用。
8) 发电厂厂用系统的低厂变、馈线、电动机等保护柜内的微机保护使用屏蔽电缆。
9) 对用于防止电压互感器二次过电压保护的放电间隙的定期检定。
3.2 二次系统接地过程中的注意事项
系统的接地应当注意以下几点:
l) 参照设备的接地注意事项;
2) 设备外壳用设备外壳地线和机柜外壳相连;
3) 机柜外壳用机柜外壳地线和系统外壳相连;
4) 对于系统,安全接地螺栓设在系统金属外壳上,并有良好电连接;
5) 当系统内机柜、设备过多时,将导致数字地线、模拟地线、功率地线和机柜外壳地线过多。对此,可以考虑铺设两条互相并行并和系统外壳绝缘的半环形接地母线,一条为信号地母线,一条为屏蔽地及机柜外壳地母线;系统内各信号地就近接到信号地母线上,系统内各屏蔽地及机柜外壳地就近接到屏蔽地及机柜外壳地母线上;两条半环形接地母线的中部靠近安全接地螺栓,屏蔽地及机柜外壳地母线接到安全接地螺栓上;信号地母线接到信号地螺栓上;
6) 当系统用三相电源供电时,由于各负载用电量和用电的不同时性,必然导致三相不平衡,造成三相电源中心点电位偏移,为此将电源零线接到安全接地螺栓上,迫使三相电源中心点电位保持零电位,从而防止三相电源中心点电位偏移所产生的干扰;
7) 接地极用镀锌钢管,其外直径不小于50mm,长度不小于2.0m;埋设时,将接地极打入地表层一定深度,并倒入盐水,一般要求接地。
3.3 电力工程二次系统抗干扰接地对策
1) 屏蔽接地
各种信号源和放大器等易受电磁辐射干扰的电路应设置屏蔽罩。由于信号电路与屏蔽罩之间存在寄生电容,因此要将信号电路地线末端与屏蔽罩相连,以消除寄生电容的影响,并将屏蔽罩接地,以消除共模干扰。
2) 设备接地
一台设备要实现设计要求,往往含有多种电路,比如低电平的信号电路(如高频电路、数字电路、模拟电路等)、高电平的功率电路(如供电电路、继电器电路等)。为了安装电路板和其它元器件、为了抵抗外界电磁干扰而需要设备具有一定机械强度和屏蔽效能的外壳。
设备的接地应当注意以下几点:
① 50 Hz电源零线应接到安全接地螺栓处,对于独立的设备,安全接地螺栓设在设备金属外壳上,并有良好电连接;
② 为防止机壳带电,危及人身安全,不许用电源零线作地线代替机壳地线;
③ 为防止高电压、对低电平电路大电流和强功率电路(如供电电路、继电器电路)(如高频电路、数字电路、模拟电路等)的干扰,将它们的接地分开。前者为功率地(强电地),后者为信号地(弱电地),而信号地又分为数字地和模拟地,信号地线应与功率地线和机壳地线相绝缘。
4 结语
电力系统的二次回路数量多,系统复杂,所处的工作环境亦复杂多样。系统的各种继电保护装置、自动装置和各种监控系统随着微机产品的大量应用,对工作环境条件的要求也越来越严格,变电站中的各种干扰是影响这些系统正常运行的主要因素。接地一方面是保证电力系统正常运行的必须条件,同时也是抗干扰的一项重要措施。本论文对于电力工程二次系统的接地方法及其抗干扰措施都进行了分析,具有一定的实用性,因而是值得推广的。
参考文献:
[1] 江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京:中国电力出版社,2006.
[2] 孙竹森,张禹方,张广州.500kV变电站电磁骚扰和防护措施的研究(一)[J].高电压技术,2000, 26(l):16-18.
[3] 王保仓.电力二次系统接地及抗干扰方法研究[D].南京:东南大学,2006.
论文关键词:传统教学;电力行业标准;电网仿真实验室
高等院校电气工程及自动化专业是为发电厂、供电公司、农电局、送变电公司、大型工矿企业等培养从事电气工程及自动化领域的电力系统设计与运行、电气设备安装与检修、试验分析、研制开发、信息处理及经营管理等方面的高级工程技术人才。随着我国电力行业的迅猛发展,对电力行业的人才素质要求越来越高。而现在我国高校电力专业的课程设置体系已不能完全满足电力行业的发展要求。比如:现有的一些理论教材已经用了几十年,出现了理论与实际相脱离,理论教学与实际训练相脱离等现象,导致学生缺少创新思维。正是基于这种现象,沈阳工程学院电气工程系通过几年的努力,利用中央与地方共建项目资金的支持,开展了基于电力行业标准的开放式电力工程实践基地群之一的电网仿真实验室的建设与研究,学生通过在电网仿真实验室的学习,可以大大提高他们的理论水平与实际岗位的技术水平,能够更好地适应电力行业发展的要求。
一、特色电网仿真实验室的建设
从2006年开始,我们利用中央与地方共建项目资金的支持,按照电力系统行业标准,依据现场实际需要,开展了具有特色的电网仿真实验室的建设。我们先后走访了清华大学、北京电科院、河北省电力培训中心、湖南大学电气工程学院、贵州省电力培训中心、四川省电力仿真培训中心、四川交通大学电气工程系、辽宁省电力调度中心等单位。通过深入的调查研究,最后根据我们的设计方案,采用学校招标形式,与清华大学在2007年签订了电力工程实践基地群之一的具有特色的电网仿真实验室共建项目的协议。通过几年的艰苦努力,该实验室现已建设完毕。
二、特色电网仿真实验室的功能
基于成熟的电网调度员仿真培训系统(dts)的技术平台,建立一个包含典型省电网、地区电网、区县电网的统一电力系统模型,实现统一模型的数字仿真,逼真模拟各级电网的稳态和故障运行情况;同时利用计算机系统组成完整的调度自动化模拟系统,完整地模拟各级电网调度的物理环境。
电网仿真实验室集继电保护、自动装置、计算机通讯、数据采集及监控(supervisory control and data acquisition,简称scada)、电力系统分析计算、电力系统静态仿真和电力系统动态仿真为一体,几乎覆盖整个专业领域。在这个实验室里学生可以得到电力系统运行控制、分析计算等全方位的训练。
在dts的实际调度应用中,学员坐在学员室中充当“调度员”接受培训,学员室中配备有与实际调度室一致的(或接近的)能量管理系统(energy management system,简称ems)和软硬件系统(即学员台),让学员有一种身临其境的感觉;而教员在教员室里,利用教员台在培训前准备教案(教案源自于实际电网系统的运行数据断面和实际的电网模型以及参数),在培训中控制培训过程,具体指导培训工作的进行,并在培训结束后评价学员的调度能力。在培训进行过程中,学员与教员之间的通信采用电话或计算机信息交互进行,来模拟调度时调度员和厂站值班员之间的通信方式。在这种方式下,整个培训过程都由教员与学员之间“一对一”地完成,这种做法符合现场需要,它利于教员了解每一个学员对调度规程的熟练程度和操作情况,以及他们对故障的应变能力。
仿真教学实验系统可以满足多位学员同时独立接受仿真培训的要求,也可以实现教员与学员“一对多”的模式,这样指导老师通过教员台(主工作站)向各学员终端下达教案,也可设置预想的故障,在仿真实验过程中控制进程,具体指导实验的进行,并在实验中观察学生的实验操作情况,给予必要的指导。
在统一模型下的电网仿真培训,还可以实现多级调度的联合仿真培训,让学员了解上下级调度的协调配合,训练联合反事故的能力。
新建成的特色电网仿真实验室,除具有以上功能外,针对沈阳工程学院(以下简称“我院”)的具体情况,还开发实现了以下几种功能。
(1)变电站仿真系统能与电网仿真联网运行,电网仿真和变电站仿真在电网模型、数据库、人机界面、功能模块等多个方面实现一体化,两套系统共享公共的电网模型,共享公共的设备参数和仿真画面,对于公共的部分,用户只需要维护一套模型和参数。电网仿真和变电站仿真可以各自单独运行,也可以联合仿真。联合仿真时,两套系统共享同一套电网模型,在任一系统中进行操作或设定故障后,两套系统均能自动响应,并各自给出正确、完整的二次设备动作信息。作为电网仿真中的一个深度仿真的变电站,可以实现电网调度和变电站运行值班人员的联合仿真培训。
(2)利用dts电网数字仿真培训系统硬件平台,可以实现开放式《电力系统分析》实验,这样在建成的电网仿真教学实验室中,就可以进行面向电网运行值班的调度员仿真培训,也可以进行面向基础教学的电力系统分析仿真试验,而且教员可以方便地在两套系统之间进行切换。
(3)电网仿真实验室不但可以满足电气工程系各专业的电网环节实习、实训需求,而且可以为学院节省大量的实习经费。
(4)为电气自动化的学生做毕业设计提供软件平台,达到锻炼学生自主设计的目的。
三、特色电网仿真实验室的创新
新建成的电网仿真实验室与国内其它院校电网仿真实验室相比,具有以下几方面的创新之处。
首先,它不是单一的电网仿真实验室,而是集电网仿真、电网仿真与变电站仿真联网运行系统、电力系统分析实验、学生毕业设计等多功能为一体的实验室。学生可以根据课堂或自己需要,在电网仿真系统、电力系统分析实验、毕业设计三套系统之间任意切换,互不干扰。
其次,由于实现了电网仿真与变电站仿真联网运行,可以使学生在实验室进行认识实习、毕业实习,而且也会收到较好的实习效果。比如:在电网仿真中,假如有35kv、66kv、110kv、220kv、500kv等不同的厂站,可以在变电站仿真中找到与它匹配的厂站,两者能达到同步运行,这样学生就可以既看到电网仿真中系统厂站的设备运行情况,又可以看到变电站仿真中实际的三维画面和动作过程,效果非常理想。
另外,毕业设计是大学教育的最后一个环节,也是最重要的环节之一,它可以衡量一个学校的教学水平,也是衡量一个毕业生能力的重要标准,做好学生毕业设计是非常重要的。我们利用电网仿真软件平台,独立设计了毕业设计软件平台,让学生可以任意组建电力系统网络模型,通过拓扑进行各种电力系统分析计算,达到锻炼学生自主设计的目的。这也开创了我院发电专业学生开展毕业设计改革的新篇章。
四、特色电网仿真实验室的现实意义
特色电网仿真实验室是按照电力系统行业标准,依据现场实际需要,根据以“面向企业、立足岗位、突出实践”为指导思想的“技术岗位型”培养模式来建设的。
通过电网仿真实验室建设与研究,可以整合现有发电专业的课程设置体系,构建新的课程体系和教学内容,使该体系具有很强的针对性和灵活方便性。同时可以做到情景交融,生动形象。即根据电力行业岗位需求,真正做到真实模拟电力系统设备,来作为学生的训练手段。比如:可以让学生自己模拟某一地区真实电网网络发生故障。怎么进行处理,用到了哪些专业知识?学生的处理结果会由评判系统给分。而且这个处理过程必须和实际现场一样。这样就可以充分调动学员的学习积极性和提高实践工作能力,达到实际现场岗位的技能要求。
在教学过程中,老师需要知道学生对于哪些知识点掌握比较模糊,哪些知识点已经掌握了,还有哪些知识点只需要对个别进行辅导,哪些知识点是需要对多数人进行强调的。学生需要有方便的手段将这些信息实时向老师反馈。在实验的过程中,老师需要控制实验的节奏,掌握每个学生的完成状况,统一导演实验的进程。同时在进行联合实验的时候,生生之间,师生之间必须通过信息交互进行有效的协调,更好地完成实验,达到预期的效果。本实验室在这些方面都做了较深刻的研究,为老师和学生提供了方便的交流手段,这样就可以使教学实验过程变得积极、互动,收到良好的教学效果。
【关键词】电力系统;继电保护技术;现状;发展
1引言
当前,电力资源是人们生产生活中不可或缺的重要资源,供电系统也成为保证人们正常生活和稳定生产的主要能源系统,电力系统中的任何部位出现安全隐患都会影响整个电力系统的安全运行,甚至引发大面积停电现象。由此可知,电力系统的继电保护工作十分重要和关键。随着电力系统的改革和创新,电力系统的继电保护和维修工作的难度日渐提升。继电保护是在这种背景下提出的新型保护方式,改善了传统电力系统保护方式的缺陷和不足,融合了几种电力系统保护方式的优势,在现代供电网络当中发挥了重要作用。
2继电保护技术概述
2.1继电保护技术的概念
继电保护技术的应用实质上是继电保护器在发挥作用的过程,继电保护器由开关、电流感应器等构件组成。在电流感应器感知到电流异常之后,会自动把主回路切断来保证设备不受到损坏和工作过程中不造成人员损伤。继电保护器主要具有2种功能,即过载保护和电流短路保护,一般会在设备产生漏电故障时自动启用保护功能,从而避免意外事故的发生[1]。
2.2继电保护技术的应用背景
如果不正确使用熔断电阻丝,实际运用的电流量超过了承载值,这时流经导线的电流产生的热量会将外表的绝缘层融化,这时就容易造成故障隐患。如果在日常工作中对器材的损坏较为严重并且没有及时检查和发现损坏情况,就容易影响电流的正常使用,容易造成安全隐患,从而引发安全事故,威胁人员安全。此时,继电保护技术的应用十分必要。
2.3继电保护技术的工作原理
继电保护技术是应用在设备漏电故障发生之时保护设备和保证安全工作的手段,因此,为更好地应用这项技术,相关人员需要了解它的工作原理。继电保护技术实质上是继电保护器对于设备出现漏电故障时利用其过载保护和短路保护的功能避免工作过程中安全事故的发生。在建筑电力系统工作过程中,因为使用电力系统的设备和环节过多,所以稍有不慎就容易导致安全事故的发生。然而,一般使用这些电力系统设备的人员只是普通的建筑人员,操作不当、检查不及时、对实际的使用原理不了解是当前工作团队中的常见问题,这极易导致各种漏电事故频频发生。继电保护器中利用其组成结构中的电流感应器,在感知电流异常时,保护器会自动关闭开关从而进行断电。一般的电力系统设备在电流输入的地方会安装继电保护器,通过导线一端接入电流感应变压装置,断电的开关安装在导线的在另一边,以便在电流通过时及时感知异常,从而阻断异常电流对设备的损坏。
3电力工程继电保护故障的成因
3.1人为原因造成的故障问题
在电力工程中,技术人员往往会遇到一种情况,即根据事故报警装置显示继电保护发生了故障问题,但是找不到导致这一故障发生的源头[3]。另外一种情况就是继电保护机械停止工作,事故报警装置却没有提前预警,这就使得技术人员未能判断故障产生的缘由和过程。然而,根据以往数据显示这几种故障情况的产生都是由于各种各样的人为原因,如职工在工作岗位中不集中注意力、没有采取及时有效的解决措施、操作不当等。一旦出现这种人为原因导致的故障,技术人员一定要在第一时间将情况如实向管理人员汇报,以此来保障故障解决的效率。部分情况下,电力工程单位会发生一种故障情况就是电压失常,这种故障情况在发生时检测其开关等主要装置均不会排查到任何异常情况。但是技术人员会因主观原因导致判读不到位,进而导致故障处理方法不当,容易造成各种安全隐患。
3.2辅助工具应用不到位造成的故障问题
一般情况下,技术维修人员在解决电力工程继电保护故障问题时,会通过以往的故障汇总信息库、机械报警装置等要素来判断故障发生的原因,并确定故障处理的方法。电力工程管理人员会安排专门的负责人员来对继电保护器进行定期排查,如果系统存在故障问题,可以对系统进行针对性维修检查,这种情况和继电保护机械异常是无关的。然而,一旦排查到继电保护机械出现了异常情况,技术人员应当预先做好故障表现特征的信息备案,先规划出解决故障问题的方案再实施正确的解决措施,以此来降低故障问题造成更大损失的概率。在电力工程单位中,各种机械装置能够作为技术人员检查继电保护机械的辅助工具,因此,技术人员必须充分发挥这些机械装置的优势作用,以此来提升故障判断的准确性和故障解决的效率。在继电保护机械发生故障问题时,这时观察检测装置就会发现很多数据显示正常,出现这些情况的原因是相应的负责人员没有做到实时监测继电保护机械的工作情况,未发挥辅助工具的作用,同时,并未做好日常数据的记录,这时技术人员就会误判继电保护故障问题发生的原因,进而引发更加严重的故障问题。由此可见,一旦继电保护出现任何故障问题,技术人员必须对整个系统进行整体综合排查,以此来提高事故处理的质量[4]。
4电力系统继电保护技术的运用原则
继电保护技术是使得电力系统设备能够正常运行的手段,那么面对大量使用电力系统设备且用电环节多、大规模生产的电力企业来说,更应该注重这项技术的使用原则。
4.1三段式继电保护原则
在电力系统工作时,流过电流感应器的电流有相反的方向和相同的大小,这就说明电流是正常的,继电保护器并没有工作。一般来说在这种情况下,感应器中的感应磁通数值为零,且断电开关没有启动。而如果一切情况相反,流过感应器的电流有相同的方向,感应器中的感应磁通的数值不为零,且其中电流大小数值相等,断电开关工作,这就是设备在漏电故障情况下自动启用继电保护器的征兆。
4.2接零保护原则
一般电力系统设备如果存在导线外露的情况,管理人员会安排设备人员对接线采取接零保护,主要针对器材中带有金属的部分。一般接零保护时,只是配备保护的零线而不是熔断电阻丝。另外,开关不会安装在次要的保护零线上,接地保护零线和接零保护零线也不会安装在一起,这样能够保证继电保护器的安全使用。
4.3接地保护原则
为有效避免使用的电力系统装备接地效果受到影响,技术人员应该遵循接地保护原则。在大型轨道工具作业时,接地处理和3个以上的接地点是必备的,另外,1~4Ω是电力系统连接节点处可控的电阻率范围。接地保护是应用在电力系统设备导线外露的情况下,主要是在外露的导线并没有产生电流的情况下对其进行接地保护,从而使得工作人员在触碰外露导线时不会出现安全事故。这是任何金属外壳和装备进行接地处理时的必要措施,这样能保证每一个工作环节的工作人员在接触金属外露的部分时不会造成故障问题[5]。
4.4继电保护器的安装原则
①额定的继电保护时长。一般来说,针对不同等级的支干线额定的继电保护时长不同,一级的支干线相较于平常的保护时长会相差0.2s,而三级的额定保护时长则与其相差0.4s。②针对不同等级的支干线来说,额定的继电保护电流大小也不同,主要在0~300mA的数值范围根据不同等级的支干线分别调节。
5电力系统继电保护技术的发展趋势
5.1网络化
互联网技术的快速发展推动了社会各个领域的变革,例如,技术领域、政治领域、经济领域,等等。国民的数据信息通信工具就是计算机网络,并且在新时代占据了重要的支柱性地位,促使国民生活生产的情况出现了本质转变,其对工业生产行业产生了很大程度的影响,也使得该行业具备了有力的通信保障。近期,基于纵联差动保护的继电保护设备在新时代占据了重要的地位,对电力系统的安全、稳定、持续运行提供了保障。虽然继电保护主要的作用是体现在排除问题配件与降低安全事故影响等方面,但是该装置的作用并不仅限于此。在20世纪末,国内某大学专门为三峡水坝的回路母线研发出了一类分布型母线保护设备,这一设备是将传统的集中型母线保护划分为不同的母线保护。技术人员会在不同回路的保护屏当中安装这些保护单元,单元之间会留有一定的空隙,不同保护单元之间是通过计算机网络相连接的,这一网络会将回路的所有保护单元构建成为一个完整的体系。各个保护单元会按照该回路的电流量以及由计算机网络所得到的其余回路电流量作为参考依据,从而计算母线的差动保护数值。当结果得出是母线发生了故障问题,那么继电保护装置就会将该回路的断路器隔离,排除故障线路。当外部发生故障问题时,任一保护单元计算结果均显示为外援故障,所以不会发生任何反应。相较于传统的集中型母线保护技术来说,当前这一类通过计算机所实现的分布型母线保护技术能够为电力保护系统提供更加稳定的技术保障。
5.2智能化
随着新型电子芯片的研发和新兴技术的快速发展,继电保护装置的智能化水平不断提升。神经网络是一种非线性映射的方法,很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题,应用神经网络方法则可迎刃而解。例如,在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一种非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动。如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。其他方法如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快[6]。天津大学从1996年起便开始研究神经网络式继电保护,已取得初步成果。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。
5.3绿色化
近年来,国内工业领域的发展速度不断加快,国民的生活水平也日渐提升,能够享受到越来越好的物质条件。然而,在经济水平高速提升的同时环境问题日益凸显。现阶段,国内的污染情况越来越严重,资源浪费问题也越来越严峻,国家对环保节能的关注度提升,相关部门出台了很多环保相关的政策和节能策略。由此可知,未来社会将会朝着保护环境、节约能源的方向发展,由此还诞生出了环保产品的概念。无论是从设计、生产、研发、运用等角度来看,继电保护装置都和保护环境、国民健康发展的需求相关。
5.4一体化
在实现继电保护技术计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络中的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此,每个微机保护装置不但可完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,即实现保护、控制、测量、数据通信一体化[7]。
6提升继电保护技术应用效果的有效方法
6.1配备专业技术人员
当前,科学技术处在不断发展的状态当中,并且继电保护技术尤为重要,对于工作人员的素质提出了较高要求。相关部门需要聘请专业的技术人员,并且组织对于工作人员的专门培训,使其掌握继电保护技术的理论知识和操作原理,从而在电力系统工作中重视继电保护技术的准确运用和电力系统设备的定期排查,从而提高人员素质,促进工作安全有效开展[8]。
6.2重视继电保护器
继电保护器是继电保护技术中主要应用的设备,其使用种类和作业场所的环境都会对其正常使用产生影响。电力企业应该将继电保护器安装到固定电源处且远离对电力系统产生安全隐患的因素,从而保证继电保护器的正常使用。另外,安装具有报警器的继电保护器是必要的,这使得电力企业中的工作人员可以及时通过警报发现设备的故障和安全隐患,从而提升供电工作的质量。
7结语
综上所述,国内的继电保护技术历经了4个发展阶段,由于科学技术与供电体系的快速发展,继电保护技术也朝着多个方向发展。具体表现为朝着网络化、智能化、绿色化的方向发展,这使得相关行业的人员面临着更加复杂的问题,但也推动了继电保护技术的快速发展。
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【关键词】电力系统 实践性教学 CDIO 改革与实践
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)22-0078-02
一 引言
工科院校的实践性教学一般分为:课程实验、课程设计、实习环节和毕业设计。在这些教学环节中,“重知识、轻能力,重学术、轻应用,重说理、轻实效”是工科教学存在的普遍问题。基于这种现状,我院以体现当今工程教育中先进教育理念CDIO模式为指导思想,对整个学院人才培养模式作了较为深入的改革和探索。本文结合我院人才培养模式的改革背景,将CDIO教育理念融入实践性课程设置和教学过程中,针对电力系统方向的实践环节中课程实验、课程设计和毕业设计的指导思想、教学模式、设计内容和实施过程做出总结,希望对应用型本科学生的工程实践能力和创新思维的培养能起到一定的指导作用。
二 我院电力系统方向设置的背景与定位
1.电力系统方向设置的背景
我院从2005年开始实行“按电气信息类大类招生,两年后按学生的兴趣和需要分专业”的“2+2+x”教学改革。即两年基础课学习,两年专业平台课学习,“x”就是同一专业的学生到专业平台课学习完成后,根据自己的专业兴趣和目前的社会需求选报专业方向,选修一组某专业方向的限选课程和该方向的选修课程,并进入该方向为期一年的毕业设计过程,以达到学以致用,学有所长。我院电气工程及其自动化专业在这项大的人才培养模式改革的背景下形成了“电机设计”、“电机控制”、“建筑电气”和“电力系统”几个专业方向。进入专业方向后,实践性教学环节的安排除了课程实验外,主要有:为期3周的方向课程设计,为期2周的毕业实习和为期1年的毕业设计。
2.电力系统方向人才培养目标定位
电气工程及其自动化专业电力系统方向人才培养的目标定位是:培养能从事电力系统运行、设计、试验、控制和计算机应用等领域工作的高级应用型工程技术人才。毕业生可在电力系统、发电厂、供电企业、电力工程设计单位、电力设备及电力自动化设备开发单位及用电单位等较宽范围内就业。
三 基于CDIO工程教育模式的实践性教学环节的改革与实践
1.CDIO工程教育模式概述
CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)四个英文单词的缩写,它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。CDIO工程教育的理念是充分利用大学学科齐全、学习资源丰富的条件,以尽可能接近工程实际,涉及技术、经济、企业和社会的团队综合设计项目为主要载体,结合专业核心课程的教学,使学生能得到全面的训练和提高。
2.基于CDIO工程教育理念的“板块式”课程实验设置
我院基于CDIO工程教育理念的“做中学”和“基于项目教育和学习”的思想,改革以往课程实验以课程为主题,以知识点为核心,专业内各课程间条块分割,没有整体优化和统一的培养目标的缺点,提出课程实验的“板块化”设置。板块化实验项目的设置以专业核心课程和相应的选修课程之间知识点的相互联系为原则,强调基于项目的实验构思、设计、实现、运作。让课程实验真正起到“亲身经历与感受”的作用。
基于以上原则,我院把教学实验设计成若干个具体的实际工程系统,每个工程系统由3级项目组成:1级项目为工程要求,提出总的培养目标和要培养的工程实训能力;2级项目为进一步划分的工程各子系统的设计与分析;3级项目
才是具体的实验内容和试验科目。如我院设置变电站设计与保护大板块的实验课程,将电力系统分析、发电厂电气主系统、电力系统继电保护、计算机仿真、电力系统规划、高电压技术等课程融合成为一个大板块的实验课程,这些课程都具有很强的内在联系,即以发电厂电气主接线方案为平台,依托短路计算和潮流计算来实现电力系统中设备选择与运行、保护的整定与实施、能量的变换和传递、系统的控制运行及其动态过程仿真分析等环节。学生通过这一个大板块理论和实验课程的学习,其工程实践能力的培养在机制上就更加灵活,学生的实验课程安排就不再受到理论课程的教学学时数的局限和理论课程教学前后次序的束缚,学生在学习理论课程的细节之前,就能树立电力系统整体知识的要点和宏观概念。在教学时间上也能够得到有效的保障,如学生通过开放性实验室的运行,可以获得远远超过课内实验学时的工程操作的训练时间,通过自主性、综合性、设计性、创新性实验内容的设置,在学习效率和质量上能得到进一步的提高。
3.基于CDIO模式的课程设计的设置
从电力系统方向培养目标和基本要求中,可以看出:(1)课程设计是本方向主要实践环节,传统的课程设计一般是按照各主干课分别设置的,鉴于上述我校的专业设置背景,不可能有这么多的学时。(2)课程设计以发电厂、变电所设计和运行控制为主。基于此,我校在课程设计的模式上作了一些改革,即在完成全部课程后,进行为期3周的电力系统方向课程设计。我校选定电力系统分析、发电厂电气主系统和电力系统继电保护三门课程作为方向必修课程,选定高电压技术、电力系统综合自动化、电力系统规划和电力系统运行和控制作为方向选修课程。按照人才培养模式的要求、知识体系的要求和时间的限制,把课程设计内容定为以发电厂、变电所设计为主线,贯穿所有课程的内容,完成一个完整的项目设计过程。
基于CDIO工程教育思想,把课程设计分解为一个具有三级项目的工程。项目设计的核心思想是鼓励学生进行主动学习和综合学习,开展学术研讨活动,推动学生学习系统构建、模型分析、算法比较、仿真开发、科学结论分析等技能。在课程设计项目中,教师只起引导作用,通过专题讲座、技术研讨、方案研究等形式启发学生的创新思维。通过CDIO模式下的课程设计,学生对于所选研究对象进行系统模型分析计算,可以培养学生用数学逻辑方法准确描述电力系统拓扑结构、反映系统行为的参数体系、系统行为的能力。项目内容可以完全跳出学生个体能力的差异,不同水平的学生可以选择不同复杂程度且适合自己的设计方案,按照要求完成各个环节设计任务,同样能起到能力锻炼和巩固知识的作用。另外,优秀的选题和成果可以用于替代今后教案中陈旧老套的实例,为更新教学素材作充分的积累。
4.基于CDIO模式的“产、学、研”相结合的毕业设计过程改革
CDIO工程教育思想是让学生以主动、实践和课程之间有机联系的方式学习工程技术。教学过程中加强与社会各行各业特别是专业技术行业的联系,这也是当前高等教育改革与发展的趋势之一。我院基于CDIO工程教育思想,实施按“产、学、研”相结合的模式来组织和管理为期一年的毕业设计(包括毕业实习)的教学过程。
我院按照以下三个环节来管理毕业设计过程:首先,建立严格的设计课题审批制度。指导老师按要求填写毕业设计选题审批表,包括课题来源、设计内容、技术要求、学生人数等。审批表先后通过课程组和学院组织的专家组审核合格后方可作为毕业设计题目;如果学生到生产单位或实践性教学基地去做毕业设计,须事先提出书面申请,还必须按教学要求选题和选派指导教师,将课题内容摘要、主要指标、文献资料和校外指导老师的姓名、学历、职称等以及单位提供的软硬件条件以正规格式报送学院,经过审查后方准前往,并同时指定校内指导教师做教学指导。其次,进行定期的检查汇报。为确保毕业设计的质量和进度,要求学生定期向专业课程组汇报毕业设计情况,我院的毕业设计质量监控体系设计了四个环节,即开题、中期检查、毕业设计课题验收、毕业设计答辩。这也是整个毕业设计质量监控体系的四个观察点。其中开题要检查的重点是检查文献阅读与利用的情况、总体方案的设计内容;中期主要检查总体方案中采用到的核心技术的试验情况;课题验收主要检查学生所设计的系统运行情况,数据分析与结果如何,是否完成毕业设计任务;答辩主要考查学生的毕业设计论文、学生的语言表达能力。最后把好答辩与综合评分关。学生的毕业设计成绩应由综合评分来确定,包括工作表现、能力和素质等方面的平时考查成绩、毕业设计成果的验收成绩、论文成绩及答辩成绩。无论是在单位还是在学校答辩,都要求综合考虑上述几项成绩,以确保毕业设计的质量。
四 结束语
从2005年开始,我院开始实施基于CDIO的实践性教学环节的改革措施,通过这几年的实施,取得了良好的效果。我院根据社会和企业的急需技术,有针对性地安排实践性教学,培养学生的一技之长与工程实践能力;坚持这个方针,我院培养的学生在激烈的人才市场竞争环境中,具有了自己的独特优势和生存空间,提高了学生的就业竞争力。同时,我院与企业联合加强实践性教学环节,在企业建立了长期稳定的实践性教学基地,也弥补了学校实验设备不足带来的不便。因此,可以认为,这种教学模式的改革无论是对于学生,还是对于教师、学校乃至社会都是有利的。
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关键词:制造业人才发展规划指南;电气工程及其自动化;人才培养;教学改革
制造业是国民经济的重要支柱,是科技创新的主要战场,是国家综合竞争力的有力表现。随着现代化技术的飞速发展,制造业全球化趋势加强[1]。电气工程及其自动化专业主要培养的是能够在电气工程领域从事相关的系统设计、装备制造、运行控制、信息处理、研究开发、经济管理以及计算机应用等方面工作的应用型、复合型高级工程技术人才[2]。山西农业大学是全国首批深化创新创业教育改革示范高校,是国家中西部基础能力建设高校,也是山西省高等教育综合改革试点高校。电气工程及其自动化专业是山西农业大学工科专业中的优势专业之一,为了培育更多适应社会经济发展的复合应用型高级工程技术人才,本专业于2012年开始在人才培养模式等方面进行改革。
一、教学改革背景
2010年6月,教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”),它是我国高等工程教育改革和创新的重大计划,也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国采取的重要措施[3],其主要目标是“面向工业界、面向世界、面向未来,培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势增强我国的核心竞争力和综合国力。以实施卓越计划为突破口,促进工程教育改革和创新,全面提高我国工程教育人才培养质量,努力建设具有世界先进水平、中国特色的社会主义现代高等工程教育体系,促进我国从工程教育大国走向工程教育强国”。“卓越计划”的实施,进一步促进高等教育面向社会需求培养人才,注重人才知识的全面性和实践的创新性,全面提升我国工程教育人才培养质量,更为地方高校的人才培养模式改革和专业发展指明了方向。
二、教学改革实践举措
电气工程及其自动化专业课程体系庞杂,它具有强电和弱电结合、电工技术和电子技术结合、软件和硬件结合、元件和系统结合[4]的特点,这使得该专业人才培养复杂而艰巨,为了培育更多具有创新精神的卓越人才,本专业于2012年开始在人才培养模式等方面进行教学改革。
(一)3+1人才培养框架强化了工程教育的实践性
加强学生工程实践能力是高等教育的必要延伸和社会发展的必然要求。在以往的人才培养过程中,存在“重理论、轻实践”的问题,理论教学环节占据了极大部分的教学时间和考核比例,实践教学环节重视程度远远不足,这不利于学生工程素质和能力的培养。3+1培养框架是指本科阶段3年进行系统课程学习+1年校内外实践环节学习,在改革实践中,对理论课程教学体系和实践教学环节进行了重新调整和整合,专业必修课程在前3个学年全部完成,第四学年秋季学期安排了部分专业方向选修课程和专业综合实践,包括单片机课程设计、电工电子综合设计、电力工程设计,强化工程实践能力和创新精神的培养,第四学年春季学期进行毕业综合实习以及结合实习企业进行的培训实习与毕业设计(论文),且实践教学环节贯穿整个电气工程及其自动化专业复合应用型高级工程技术人才培养环节。
(二)构建科学的课程体系是培养合格复合应用型工程人才的基础
课程体系的设置是由人才培养目标决定的,而课程体系的合理化程度又会影响到人才的合格化程度[5]。电气工程类许多课程之间存在不可分割的联系,有些内容无法单纯地割裂分开到某一课程中,这就造成了课程内容交叉、重叠。例如在“数字电子技术”、“微机原理及应用”和“单片机原理及接口技术”都有数模和模数转换等内容;旧的课程体系课程彼此之间衔接不合理,连贯性、系统性缺失,重点内容不突出。在课程体系改革实践中,我校电气工程及其自动化专业将课程、专业、学科和实验室建设融为一体,优化课程体系和教学内容,打破传统的“基础课—专业基础课—专业技术课”的“老三段”体系,依据电气工程及自动化专业强弱电课程体系特点,按照强电拖动、弱电控制,对课程体系进行一体化重组,构建了“电子技术课程群”“电气控制和传动课程群”。“电子技术课程群”包括计算机应用基础、程序设计、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、微机原理及应用、单片机原理与接口技术、嵌入式处理器及操作系统、数字信号处理器(DSP)原理及应用等;“电气控制和传动课程群”包括自动检测技术、自动控制原理、电力电子技术、电气控制与PLC、计算机控制技术、电气传动控制系统、电机与拖动、过程控制、电力系统等,并通过电力电子技术和电气控制技术等课程,实现课程群之间的有效融通,强化了课程的广阔性、综合性和亲和性,实现最优学时分配,同时使整个教学过程具有连贯性和合理衔接,既避免教学内容的简单重复,又可以实现整个课程体系的系统化,有利于学习兴趣引导、专业思想形成与知识贯通。
(三)构建科学的多层次实践教学体系是提高复合应用型工程人才培养质量的重要抓手
科学的实践教学体系对于培养具有工程素质、创新能力、动手能力及独立分析解决问题能力的合格复合应用型高级人才起到关键和核心作用。由于电气工程及其自动化是一个实践性较强的专业,各实验课程和实践环节教学计划相对独立,缺乏培养学生实践能力的具体细化目标和体系,导致学生专业口径窄,动手能力和创新能力差。在实践教学改革中,按照认知事物的规律,由浅入深、由简到繁、由个别到综合应用,有层次地设置实践环节,建立如图1所示的认知层、基础层、拓展层、创新层4个层次的实践教学体系。第一层次为认知层,包括物理实验、专业认识实习、金工实训、电子实习,学生进入大学后接受系统实验方法、实验技能训练、专业认识和激发专业思考的开端,是培养和提高学生科学研究工作能力重要基础。第二层次为基础层,包括电路、模电数电、电气控制、电机等课程系列实验,与课堂理论教学同步进行,注重学生实验技能训练,严谨科学作风和良好实验习惯的培养,实验内容主要包括知识验证性和简单综合性实验。第三层次为拓展层,包括微控制器、电力电子、电机与传动、过程控制等专业综合性较强的课程实验和电机、电气控制实习、单片机课程设计、电工电子综合课程设计和电力工程设计,在课程实验内容方面,强化了综合性和设计性实验;在实习、设计环节,充分结合农业院校电气工程及其自动化专业实践特点,以农业和设施农业工程实际为背景环境,以工程项目产品或系统从构思、设计、实现到运行乃至废弃的生命周期全过程为载体,培养学生的科学和技术知识获取能力、学习能力、沟通能力、团队协作能力、开发创新能力和系统掌控能力等,促进学生知识、能力和素质的全面提高。第四层次为创新层,包括学生自己选定的创新项目、SRT计划、各类各级大学生学科竞赛、各级大学生创新创业项目和毕业设计等,在实践中,开放了电工电子、电路和微机测控实验室,为学生进行多种形式的科技创新创业活动提供实验创新平台,毕业综合实习分两个阶段,第一阶段3周的校企合作企业“轮岗制”,针对企业生产环节,对所有专业学生进行多岗轮训,完成生产加工、装备维护、生产组织等方面的训练;第二阶段“顶岗制”,采用企业学生双向选择方式或学生自主选择企业形式,该阶段采用双导师制,校企导师合作完成学生毕业综合实习和毕业设计环节。该阶段是培养学生的创新精神和创新能力,增强工程设计和综合应用素质以及提升职业素养,增强责任感和使命感的重要途径。
(四)激发学生专业兴趣是提高学生创新能力的重要途径
创新思维和创新能力是我国实现制造强国战略目标的驱动力,兴趣与专业的结合是开拓创新思维、培养创新能力的有效途径[6]。在传统的教学环节中,课堂讲授,卷面考核,验证性实验,课程设计固定,这样的培养方式忽略了学生的个性特点,难以挖掘学生在专业学科中的兴趣爱好,长此以往,会严重影响学生创新能力的提高。在教学综合改革中,为了激发学生在专业方面的兴趣,采取以下几方面的举措:(1)实施大学生研究训练计划(StudentsResearchTraining,简称SRT计划),鼓励学生及早进入实验室,接受科研训练,提高专业技能[7];(2)鼓励学生建立兴趣小组,如智能车设计小组、航模小组、电气安装兴趣小组等,使学生实践中发现问题,思考问题,解决问题,在兴趣中加强专业技能,培养创新能力[8];(3)鼓励学生参加各种科学知识竞赛,如全国大学生电子设计竞赛、全国信息技术大赛、全国大学生数学建模竞赛、全国大学生课外学术科技作品竞赛等,通过这些比赛,使学生进一步提高了自主学习的意识和能力,所取得的优异成绩也帮助学生建立了专业方面的自信心;(4)鼓励学生开展发明创造活动,使学生会产生创新的意识以及将想法转化为实践的动力。经过多年的教学综合改革,我校电气工程及其自动化专业在人才培养方面初见成效,学生参加各级大学生学科竞赛获奖54项,其中国家级奖13项,主持各级大学生创新创业计划项目50余项。专业学生就业率平均98.6%,其中30%任职于大中型企业,如国家电网、地方电网、山西各级发电企业、国机集团等,并获得用人单位一致好评。
三、教学改革思考
2015年5月,国务院提出实施制造强国战略第一个十年的行动纲领《中国制造2025》。2016年12月,教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合印发《制造业人才发展规划指南》,作为《中国制造2025》的重要配套文件,从制造业的问题和需求为导向,提出健全人才培养体系、创新人才发展体制、提高人才队伍素质的规划指南,为实现制造强国战略目标提供人才保障,同时给本科院校复合应用型创新人才培养提供了切实有效的行动纲领和进一步深化创新人才培养指明了方向。
(一)优化教师队伍,提高教师实践能力
教师队伍的整体素质决定学校的办学水平和人才培养质量,建设创新型教师队伍对于人才培养至关重要。而在长期的教学过程中,教师因不断强化教学内容、教学技能以及研究领域的相关知识,深入研究的同时知识面反而变窄,因此在教学中难以做到各学科之间融会贯通。此外,对工科教师的业绩考核上唯学术化倾向明显,注重理论研究和追求,轻视工程实际问题的研究和解决。这样,学生难以接受到系统的工程教育。为了优化教师队伍,提高工程教育质量,应从以下4个方面进行:(1)邀请企业高技能人才到学校进行培训,组织专业教师定期到高新技术企业进行实践或去企业短期挂职锻炼,选派专业教师出国进修访学;(2)改革工科教师的业绩考核标准,将实践能力、社会服务能力等纳入教师考核评价体系;(3)鼓励教师进行相关研究领域的发明创造,加大科研成果转化收益分配和知识产权保护力度;(4)鼓励教师参与各类相关技能竞赛,提高相关专业技能。
(二)深化校企合作,实现互利共赢
目前,我校电气工程及其自动化专业正逐步加快校企合作步伐,但校企合作深度不够,企业在人才培养中的主体作用尚未充分发挥,无法按照社会或企业人才需求,制定培养方法;工程教育实践环节薄弱,学生到企业实习时间短,大多只是走马观花参观,企业技术人员简单介绍相关企业相关设备、生产流程、产品工艺等,学生无法真正融入企业产品的研发之中。为了实现更大程度的互利共赢,校企合作程度有待进一步加深。深化加强校企合作应从以下4点进行:(1)加强实体化产学研用联盟建设,深化产学研协同创新,增强校企汇聚创新资源的能力,促进科技创新的优质资源向国家经济社会发展聚焦;(2)在人才培养方案制定时充分考虑企业需求,课程设置和教学内容与专业技术的更新和发展紧密结合,努力做到人才培养和用人需求相结合,学校教学和企业生产相结合;(3)在将教师和学生“送出去”的同时,也将学校的科研成果和创新性产品设计“送出去”,便于科研成果和创新性产品设计转化到生产中,为企业创造更大的效益;(4)在将企业高技能人才、企业文化“请进来”的同时,也将企业从业人员“请进来”,解决部分企业从业人员理论知识欠缺的问题,提高他们的信息技术应用能力。深化校企合作,使得高校与企业在更大程度上互利共赢,快速培养出企业所需要的理论扎实、实践能力强的实用型人才。
四、结语
人才培养是一项长周期的教育活动,高等学校必须转变教育教学观念,以面向社会需求为导向,以提高人才培养质量为核心,研究、探索人才培养的新模式,深化工程教育教学改革,不断增强学生创新意识与创新能力,为制造业强国崛起培养更多高素质的创新型人才。
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关键词:电气工程;产学研合作;应用型人才
作者简介:叶爱芹(1971-),女,安徽天长人,安徽科技学院机电与车辆工程学院,副教授。(安徽 凤阳 233100)
基金项目:本文系安徽科技学院质量工程研究项目(项目编号:X201048、X201043)、安徽科技学院重点课程建设项目(项目编号:ZDKC0912)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)30-0099-02
近年来,我国高等教育发展迅速,教育规模已居世界第一。但我国高等教育目前是大而不强,多而不精。而工科专业普遍缺乏实践性和创新性,培养的人才不能完全符合用人单位的需要。鉴于此,国家教育部分别在2008年和2010年遴选了部分高校作为应用型人才培养基地,要求培养实践性和创新性强的工程技术人才,以适应社会与经济发展需要。安徽科技学院(以下简称“我校”)有幸被遴选为应用型示范本科高校,按照学校的办学指导思想,针对安徽省经济快速发展的实际,立足安徽,面向全国,服务于地方经济与社会发展需要,培养在电气工程、机电一体化等领域的企业、科研院所、施工单位等从事科技开发、设计制造、运行管理和经营销售等方面工作的应用型人才。
一、改革课程设置和教学内容,构建应用型人才培养体系
培养方式采用“3+1”校企联合培养,3年校内学习和累计1年的企业学习。其中理论课程及部分实验的学习主要在校内完成,企业学习则以各种实习实训、专业课程设计和毕业设计等为主要形式。课程设置坚持知识不断线的原则,如外语学习与应用不断线、工程设计意识训练不断线、计算机应用不断线等。具体做法如下:
1.企业参与教学计划的制订与课程大纲的修订
电气工程及其自动化专业是一级学科,包括电力系统及其自动化、电力电子与电力传动、电机与电器、绝缘与高电压技术、电工理论与技术等学科方向。为此,提出了“平台 +小模块”的专业基础知识扎实、具备专业可持续发展潜力和特定岗位群技能熟练的专业应用型本科人才培养模式。通过大量的企业调研,了解市场需求,制订符合应用型人才培养的教学计划。通过与企业合作,例如遴选企业冠名班的形式,有针对性地与企业联合培养符合企业需要的人才。为了进一步扩大与行业企业合作的力度,与企业共同开展教学质量评价工作。从专业设置的论证、人才培养目标的定位、人才培养模式的实施、人才培养方案和课程标准、教学大纲的制订、课堂教学的实施、效果的检验及毕业生5年内的跟踪调查等多方面开展合作,行业企业在学校教学质量评价中占不低于30%的权重。另外,将用人企业的调查结果整理分析后,反馈至专业建设委员会。专业建设委员会将对反馈的内容进行相应的改革和调整,如修订人才培养方案、进行课程改革等,最终达到提高教学质量和教学水平的目的。
2.“教、学、做”一体化课程改革
在教学计划与课程大纲修订过程中,对一些实践性强的课程进行了一些改革与探索。打破课程之间的条块分割与各自为政的局面,进行内容整合。以一门课程为主,多门课程协同,在授课过程中采用“教、学、做”一体化模式。以工程实例入手,理论联系实践,围绕工程问题的提出,要求学生查阅相关资料,给出工程解决方案和具体方案的设计、实施、维护等过程,在学习课程知识的同时培养了工程意识。以“面向工程、项目驱动、能力培养、全面发展”的教育理念,进行教学实践体系的教学改革,提升学生的动手能力与创新能力。
3.整合教学资源,重点突出实践环节
在整个教学计划中,主要划分三阶段:专业通识阶段、工学结合专业选修阶段、综合能力提升阶段。第一阶段的主要任务是打牢基础知识,对专业知识要能举一反三、触类旁通。主要在专业基础实验室、学校工程训练中心和校外电气相关企业完成基本的技能锻炼和通识教育,培养专业兴趣。这个阶段需要两年实践。第二阶段的主要任务是把知识变成力量,通过实践提高能力,使学生成为能说会做的复合型人才,这个阶段需要一年。全部实践在专业实验室和学校工程训练中心完成,边理论边实践。第三阶段主要完成理论—实践—理论这样的循环,要求学生以团队形式完成产品的开发到生产的全过程,最后以产品作为毕业考核的依据,学生可以送到对口的企业完成。
二、加强师资队伍建设,强化教学团队建设
目前,高校教师大部分是从学校毕业后直接到高校任教,没有企业经验。主要是从理论到理论的过程。在从教过程中,大部分教师选择进修的方式也仍然是到更高层次的高校以及科研院所深造,这不符合目前应用型人才培养的需求。发展应用型本科教育归根到底靠人才,靠一支思想品德优良、专业理论和实践水平精湛的“双师型”师资队伍。加大师资队伍建设力度已成为应用型本科教育发展的当务之急。一方面,要积极从其他高校和厂矿企业引进高层次高水平的学科带头人;另一方面,也要加强现有师资队伍的培养,采用企业培训、培养和自主学习的方式,通过各种途径转变现有师资队伍的教育思想和教育观念,提升专任教师的教学水平、动手实践能力和创新能力,培养一支真正“双师型”教师队伍。具体做法如下:
第一,专业课教师带队组织学生到相关企事业单位参加培训或生产实习。第二,积极鼓励教师开展科研活动。以学校实验仪器设备和企业的科研平台为基础开展纵向和横向的科研工作,将科研与生产实践相结合。第三,多方面多层次培养学科带头人、专业负责人和中青年骨干教师。对校内学科带头人、专业负责人和中青年骨干教师通过到国内外高校进修、技术交流以及到合作企业挂职锻炼等途径提升专业理论水平和实践技能,使其迅速成长。将学科带头人、专业负责人和中青年骨干教师培养成既能把握学科或专业建设与改革发展方向,保持学科或专业建设的领先水平,又能把握行业和职业发展方向,既有高水平理论研究能力,又有较强实践能力的省内外同类院校知名专家。第四,建立企业实践锻炼制度。每年轮流选派专任教师脱产到企业进行为期半年的实践锻炼,鼓励部分专任教师半脱产到企业承担技术业务或实践锻炼。第五,与企业紧密合作,充分利用企业技术人员实践动手能力强的特点,建立健全“校企互动”的“双师型”结构师资队伍培养模式和兼职教师动态管理体制,从生产一线聘请既有实践经验又能胜任教学任务的工程技术人员为兼职教师。一方面专任教师可以带着问题到企业进行实践研究,另一方面,企业技术人员可以承担本专业主要实践技能课程的教学任务,还可以参与专业建设、课程建设,尤其是“教、学、做”一体化课程的开发,使本专业的师资队伍成为真正“双师型”结构教学团队。
三、产学研合作,加强应用型人才培养实践基地建设
产学研合作教育是应用型本科人才培养的必由之路,通过产学研合作开拓了教师的视野,有利于教师将新技术传授给学生,同时也利于学生提高能力,增加就业渠道。校企合作也是我校的办学优势所在,学院每年承担行业众多企业的科研、培训和技术服务工作。通过这些活动加快了教师“双师型”素质的提高,也得到了企业在资金和人力资源方面的支持,为“下得去、留得住、用得上”专业技能型人才培养创造了良好的条件。
1.与企业共建产学研实验室
联合企业、政府共建科技创新平台。与奇瑞汽车股份有限公司、合肥美菱股份有限公司、安徽省荆塗电力工程有限公司、德力玻璃等企业集团合作,双方共建技术研究中心或实验室。现阶段,我校电气工程及其自动化专业实验室的实验条件尚不完备,建立产学研一体化的专业实验室显得尤为重要。首先,学校用较少的投入建立了满足教学需要的电类课程基础与专业实验室,此类实验室可以满足电气工程及其自动化、电子信息工程、机电技术教育、机械电子工程等8个相关专业使用,使其达到满负荷运转,提高了资源利用率。其次,在产学研一体化的实验室,将企业引进学校,教师和学生可以带着项目在真实的生产技术实践环境中参与教学、科研和生产活动。在此过程中,有助于学生对抽象的理论知识的理解,使其工程技术的实践能力、解决实际问题的能力明显增强,为以后的工作打下坚实的基础。同时教与学的效果明显加强,而这正是应用型人才培养的重要目标之一。在实验室建设中,构建结合工程实际的实训实验室和企业车间,如电力系统实验室、电气实训室、电子生产车间等。通过企业出设备、学校出场地的形式建立了3个校企联合实验室,校企共建共用。学生的理论教学与实践教学不再被分割,让抽象的理论及时与实践相结合,学生理解更透彻。同时,制订相关制度,对实验室彻底、完全开放,形成了与企业相近的研发环境,使学生不仅具备扎实的专业理论知识,也有较强的实践动手与创新能力。
2.建立校外实习基地,产学研合作培养高级应用型人才
人才培养是产学研合作的重要目标。依靠政府为桥梁,积极寻找有条件的企业共建立本科生实习基地。在互赢合作的基础上,建设相对稳定的“教学—科研—生产实践”相结合的本科生实习基地,培养学生的实践能力和创新能力,实现人才培养与企业一线人才需求的对接,同时也为企业提供智力支持,促进高校毕业生的就业。学院与奇瑞汽车联合创办了“奇瑞班”,与德力玻璃集团联合创办了“德力班”,部分学生在半年甚至一年时间中可以在合作企业进行实践学习,特殊情况下可以选派老师将课程搬到企业授课,真正实现了应用型人才培养与企业一线人才应用的对接。同时,学校在毕业设计工作中不断加强产学研紧密合作。一方面,教师可以筛选部分企业的科研课题,这部分选题结合工程实际,可以让学生作为毕业设计去做;另一方面,结合毕业生产实习,安排部分学生到企业,由企业提出、选出符合专业培养要求的毕业设计题目,学校、企业共同选派导师,以“双导师制”形式指导学生的毕业设计。毕业答辩可以选在企业进行。这样,学生通过参与企业课题的研究不仅了解了生产过程需要解决的问题、难题,而且拓展了学生的专业知识面,了解了本专业的学科前沿新动态,锻炼了学生认识问题、解决问题的能力,创新意识也得以加强。另一方面,企业在为学生提供实习和设计的同时,企业本身的研发水平也得以提高,市场竞争力得以加强。所以产学研相结合是学校与企业双赢的举措。
四、国际合作与交流
在以学生为本、因材施教的理念下,我校借鉴并积极吸收发达国家先进的人才培养模式,选送骨干教师到国外友好学校学习发达国家先进的教学理念和教学模式,以双方互换师资交流为契机,学校设置国际交流与合作中心,并取得“中外合作办学、教师海外研修、学生海外游学”三大突破,开创了国际合作交流的新局面。先后与美国、德国、韩国、澳大利亚、新西兰、加拿大、俄罗斯、菲律宾和台湾地区等多所高校建立合作关系,并与美国、韩国、新西兰等国家和地区的8所大学正式签订合作办学协议。将部分专业课程、实习实训和毕业设计环节安排在国外进行。同时,学校积极拓展应用型人才培养的国际视野,尤其是通过外出研修,青年教师的视野得到拓展,理念得到更新,水平得到提高,已经成为学校教学内容和教学方法改革的中坚力量。外教管理与服务水平不断提升,为学校的师资队伍建设注入新的活力,促进了学校教学内容、育人模式、教学手段和评价制度等一系列改革,也成为省内高校教学改革的一大亮点。
五、结语
本文介绍了安徽科技学院电气工程及其自动化专业应用型人才培养模式的初步探索情况,包括基本思路和实施方案等。在计划实施过程中将会遇到不少困难和多种制约,一方面,政策驱动需转变,教师投入积极性需调动。目前高校教师所面临的职称评审机制几乎一样,对教师所取得学位、科研和发表的论文要求比较高,这让大部分教师无法全身心投入实践教学,尤其是职称低的教师。另一方面,资源受限,场地、经费投入、师资力量不足,特别是工程实践型教师严重缺乏。由此可见,改革的任务仍然是十分艰巨的,需要学校和学院共同努力,迎接挑战,解决应用型人才培养过程中面临的各种问题。
参考文献:
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何谓核心竞争力
北大著名经济学家张维迎指出:核心竞争力即企业所具有的独特资源和能力,这种独特性具体表现为“偷不去,买不来,拆不开,带不走,溜不掉”。“偷不去”,即别人很难模仿你,如你拥有的自主知识产权,尤其是独有的品牌和企业文化等;“买不来”,即你所拥有的资源不能从市场上买到,因为你能买到的东西别人也能买到;“拆不开”,即企业的资源和能力具有互补性和整体性,合起来才值钱,分开就不值钱,比如鞋子,左只和右只具有互补性,别人拿走一只是没用的,所以你看好一只就行了;“带不走”,是指资源的组织性,个人的技术和才能是可以带走的,而整合企业的资源所形成的竞争力,才是企业的核心竞争力;“溜不掉”,是指企业的持久竞争力,今天拆不开、偷不走的资源,明天就可能被拆开、偷走,所以企业家真正的工作不是管理而是不断创造新的竞争力。
这段表述生动形象地阐明了核心竞争力的基本内涵和外延特征。如果非要给核心竞争力界定一个学院派的定义,那么,综合目前国内外学术界有关核心竞争力概念的各种论述,笔者认为,核心竞争力是企业管理尤其是战略管理研究的理论和实践发展的新阶段;是企业持续有效地优化整合各种资源,以适应日益复杂多变的内部和外部环境的独特能力;是企业所独有的,以创造超额价值来保持市场竞争优势的处于核心地位的关键能力和资源。
电力施工企业核心竞争力的构成要素
不同行业、不同企业之间,其核心竞争力的基本内涵并没有实质性差异,但核心竞争力外延的具体表现和构成要素会存在明显的个性差异。这是企业核心竞争力的独有性或独特性所决定的。因此,电力施工企业核心竞争力的构成要素自然会有自身的行业和专业特征。
市场信誉。市场实践证明,电力工程的投资和运营商选择承包商的首要因素就是承包商的市场信誉,因为建设市场的信誉是承包商综合实力的体现,是承包商经过长期市场竞争洗礼所形成的行业和社会认可度。选择市场信誉高的承包商可以有效降低投资和运营商的风险成本。电力施丁企业的市场信誉主要决定于其技术实力的综合管理水平;工程实体的质量、工艺水平;安全健康、环境保护的职业意识和专业管理水平;全员、全过程、全方位的服务意识和服务质量。
企业文化。企业文化已经成为企业核心竞争力的基础,是核心竞争力中无形的“润物细无声”的“软功”。企业文化的功能表现在:第一,凝聚力。企业文化是一种“黏合剂”,可以把全体员工紧紧地凝聚、团结在一起;第二,导向力。是企业该做什么、怎么做的价值导向和行为导向;第三,约束力。是对企业员工不该做什么、不能做什么的具有免疫功能的“软约束”;第四,激励力。优秀的企业文化是一种精神激励,能够有效激发员工的潜在能量。企业要想获得真正成功,赢得广泛信誉,就必须营造独特的企业文化。
技术创新能力。技术创新能力是企业核心竞争力的“核心”,它越来越成为企业在市场竞争中能否生存发展的决定性因素。电力工业是技术密集型产业,随着信息技术、网络技术、新材料技术、先进制造技术等在电力工业领域的产业化应用,电力工业正向信息化、数字化、网络化、市场化方向发展。作为电力工作物质基础的创造者,电力施工企业必须满足电力工业技术进步、产业升级的要求,切实强化技术创新能力,以技术创新提高核心竞争力,以技术创新开辟新的空间,以技术创新促进企业全面发展。
人才的凝聚力。人是一切的出发点和归宿点。人力资源是比设备、资金更重要的第一战略资源,是推动企业发展的决定性因素。在福利待遇、工作环境等方面处于绝对劣势的电力施工企业,必须结合21世纪知识经济时代对“人才”的更高要求,结合电力施工行业的特殊性对“人才”的特殊要求,针对性地制定“人才战略”:树立“以人为本”的观念,从以物为中心转到以人为中心,充分挖掘人才的潜能,最大限度地调动和发挥员工的积极性与创造性,为员工实现个人价值最大化创造条件;营造培育人才、吸引人才、凝聚人才的氛围和机制,使人才资源充分发挥整体效能。
企业管理体制与机制。企业管理的体制与机制是企业管理的中心内容,是始终保持核心竞争力的基础。人才资源是企业的第一资源,但人才本身并不是核心竞争力,因为别人可能用比你更高的开价将其挖走。只有形成一种能使人才自主、自发地尽其才、尽其用的人才管理机制,才能使人才发挥最大效能并为企业创造核心价值,从而真正形成核心竞争力。同样,先进的技术也只有通过适宜的管理机制,才能以最高的效率转化为生产力,从而将技术优势转化为竞争优势。因此,只有形成各种资源发挥最大效能并持续完善的管理体制与机制,才能为核心竞争力提供一个激活、催化、进发的通道和平台。
电力施工企业核心竞争力的培育途径
1.充分发挥人力资源的整体效能
建立学习型组织。电力施工企业应按学习型组织的理念、方法和目标,通过持续不断的强化培训,造就一大批具有技术专长又善经营管理的高层次、复合型、外向型人才。目前,电力施工企业的当务之急是要加紧对决策层和管理层进行WT0相关知识,国际经贸知识和惯例,工商管理、金融、法律、信息网络等知识的系统培训和计算机、外语技能的强化培训,全面提升决策层和管理层的综合素质;并在全体员工中形成共同的愿景,树立与时俱进、终身学习的观念,从而奠定企业坚实的人才基础;培育企业人才的“再造”机制,使企业成为“人才”的生产线和大熔炉。
此外,要大力推进“工人阶级”的素质结构重塑工程。作为“产业工人”主要载体的国有企业,尤其是“产业工人”比例较高的电力施工企业,必须尽快重塑“产业工人”的素质结构,即通过多种途径,多种方式,多种渠道的持续有效的教育培训和终身自我学习,使“蓝领”变为“白领”,提高“白蓝率”,使企业人力资源的知识总量和开发度增加,组织的整体学习能力增强,最终提高企业的核心竞争力。
锐意改革,建立新型的人力资源管理体系。知识经济时代,人的科学文化素质普遍提高,生活目标、生活方式日益个性化发展。企业员工将变为“自我实现人”,即人们工作的价值在于实现“自我价值”。因此,“以人为本”的思想就必然成为新世纪管理哲学的指导思想。在野外作业,工作环境和条件艰苦,报酬不高的电力施工
企业要想吸引人才,留住人才,在人力资源管理方面就更需要树立新的观念,建立新的管理体制和机制。
第一,大力营造尊重知识,尊重人才,尊重所有人的企业“软环境”。人力资源管理的关系就是营造平等、融洽、协调的企业“软环境”。物质条件较差的电力施工企业,就更加需要以感情留住人,以事业留住人,以共同的价值实现留住人,以良好的“软环境”弥补“硬环境”先天不足。
第二,积极探索新型人才资源管理体制和机制。电力施工企业与其他国有企业一样,国有体制仍然是人力资源管理的制约瓶颈。从2l世纪知识经济的发展方向看,平等竞争与自由雇佣是必然的趋势。企业与员工将在全球范围内统一的人力资源市场中双向选择,“人才流”的“流动率”上升。但是,企业的生产经营又需要一定的连续性,客观上需要“核心业务”人员的稳定性。因此,应大胆探索,进一步引入竞争机制,对大量的“非核心”业务所需的劳动力则实行短期或临时合同雇佣。
第三,积极探索绩效评估和价值分配的机制。价值分配应从单一的“按劳分配”转向“按资分配”和“按知分配”(用技术入股、技术产出的比例回报)。操作层主要实行劳动定额承包制,以按劳分配为主,再加上个人股权的“按资分配”。管理层和决策层则主要实行按资分配、“按知分配”和“年薪制”等。工作绩效考核评估也要引入国际先进的测评考核指标体系,定性与定量相结合,静态与动态相结合,形成目标管理的激励与约束机制。
2.技术创新
加大R&D费用(政府或企业研究和开发费用)投入。
发达国家企业的R&D费用平均达5%~10%。而我国企业R&D费用投入占销售额的比例,全国企业平均只有0.5%左右。就电力施工企业而言,据统计全行业R&D费用仅占施工总产值的0.4%左右,低于全国企业平均水平。从一个侧面反映了电力施工企业技术创新实力的不足。根据目前电力施工企业的经营状况,当前可提高到l%左右,“十一五”期间则逐步提高3%-5%,应是可行的战略选择。
技术创新占领市场竞争的制高点。
第一,火电施工企业应重点对600MW以及上高参数、大容量、主效率火电机组的施工技术、施工工艺和配套施工技术装备、工器具的研究,因为这是其核心业务市场。加紧对循环硫化床(DFBC),整体煤气化联合循环(ICCC)等洁净发电技术的研究,应先掌握洁净煤发电技术、火电机组的施工安装技术和调试技术,占领行业技术发展制高点。
第二,送变施工企业应重点研究全国联网工程中大电网直流背靠背联网技术,直流输电技术,750KV及1000KV特高压输电技术实施中的新设备、新工艺、新材料等应用技术。认真研究电力自动化,通讯网络技术的最新发展,迅速掌握电网技术发展的实施过程中的“过程技术”,以迅速占领电网建设这一核心市场领域的技术制高点。
第三,针对电力工程施_丁的“过程技术”特点,特别注重对施工工艺过程的改进,施工工器具的研发改进等现场施工技术的研究。要切实强化对质量管理技术、安全管理技术和环保技术的深入研究,因为安全和质量管理水平已成为电力施工企业市场竞争的焦点。
第四,根据电力工程施工技术“跟进性”特点,即电力行业技术的不断进步,反映在其技术装备的不断升级与改进上,而电力施工企业则必须不断采用新的施工工艺来“跟进性”地满足这种技术装备的升级与改进。
第五,电力施工企业的技术创新必须注重其实用性和及时性。即必须强化技术成果向生产力的转化工作,将有限的研发资金用在能迅速转化为现场施工技术的项目上,强调技术创新的经济效益。
3.管理创新
电力施工企业的管理创新就是要根据新世纪管理变革的趋势,结合电力工业体制改革的要求和企业的现状,围绕建立现代企业制度的总体目标进行体制创新。顺应市场经济和知识经济的要求,建立内部高效能的机制和运行机制。
第一,根据国发[2002]5号文精神,不断深化我国电力体制改革,目前已经到了电力设计、修造、施工等“辅”企业如何改革的最困难也是最关键的环节。因此,电力施工企业单一的公有制体制改革从外部政策支撑上看,现在已成熟。电力施工企业应积极主动地研究国家电力体制改革方案的实质精神,主动出击,以谋求最佳的改革方案。
第二,整合企业内的人才流、物流、资金流和信息流,形成“四流合一”的高效的内部资源共享最大化机制。打破目前电力施工企业最普遍的职能处室管理组织机构模式,削减管理中间环节,逐步实现组织的“扁平化”和“网络化”。与国际接轨,按FIDIC条款(国际工程师联合会出版的“土木工程施工合同条件”)实行“项目法施工”,建立并规范以工程项目实施为主线的内部激励与约束机制。
第三,要适应新的市场变化,强化质量、安全管理和工程综合管理的创新,这是电力施工企业市场竞争的主要领域和竞争对手之间直接较量的关键环节,是市场信誉的主要来源。
第四,建立企业信息中心,设立CIO(首席信息官),以加快网络化、信息化建设为切入点,推进企业管理的现代化和国际化。强化对网络化信息流的疏导、筛选和管理,构筑可靠的企业信息安全防护墙,实现企业信息共享的最大化和安全化的统一。
4.企业文化建设
电力施工企业普通缺乏深厚的内在企业文化底蕴和鲜明的外显企业形象。由于电力施工企业的特点,所以其企业文化建设具有一定的特殊性。那么如何营造电力施工企业的“文化场”呢?
构筑个性鲜明的CIS(企业形象识别系统)。CIS是企业文化的外显表现,是企业文化的“硬件”部分。CIS是企业社会识别的第一印象。醒目完美、寓意深刻的企业标志、商标、企业标志性建筑等,往往成为企业的代名词。因此,电力施工企业应对CIS进行系统性的策划,并借助各种现代化手段,如设立企业网站、多媒体宣传展示等,对CIS进行多种方式、多种渠道、更大范围的宣传扩散,树立企业个性鲜明的外显形象。
熔铸企业的共同价值观。共同价值观是企业文化的基础与灵魂。作为中国企业,首先要以中国传统文化的精华为基础,树立“诚信”价值观。其次,要汲取世界先进文化的营养,树立“创新”的理念。创新是企业生存发展的灵魂。当今世界,唯一不变的就是“变化”,唯一恒久的就是“创新”。“全方位创新,全过程创新,全员创新,时时创新,事事创新,处处创新”,“创新,创新,再创新”。这就是我们应有的创新意识。
关键词:电力系统;电气主接线;配电装置
随着社会经济现代化步伐的加快,电力需求往往供不应求,建立运行稳定安全的电站变的迫在眉睫。变电站是电力系统建立不可缺少的部分,而变电站的电气系统的安全平稳运行对整个电网的安全运行和发展起着决定性的作用。本文就对110KV变电站的电气系统设计的具体情况如变电站的组成与各个环节的链接方法、主要电气设备的选择和出现的问题及解决方案进行详细阐述。
在整个变电站的电器系统设计中,各个主要部分的链接是建立整个电力系统的关键所在,电气化系统的设计可以清晰明确变电站内部变压器和各种电压线路以及所需设备的链接是否正常,各个部件之间的链接是否达到最大限度得的联系,也可以载明变电站内各种设备之间的链接方式和方法。变电站电气设备主链接的设计思路主要是根据变电站的电压级别和变电站的性质选择出一套与变电站的电器设备相符合的电器设备链接方式。变电站的主链接方式的选择可以直接影响到所处整个电力系统的和变电站的运行安全与否,因此,在实际的工作中,我们要想保证电力系统的平稳安全运行就在做好基本工作意外还需要在一定程度上关注变电站对电气化设备的选择以及其他配电设备的的采用,比如想主变压器的采用设备的性能程度会直接影响到变电站乃至整个电力系统的安全性和经济性,必须引起重视。
首先、对变电站一次部分电气设计
由于在我国的农村电网设施以及变电站的设置较为偏少,电站之间的距离较长,对电路的耗损随之加大,这样势必会造成到用户的的电压过低的具体情况,在日常的生产生活中这种低电压肯定会影响到居民的生产生活质量。为了改变在广大农村存在电力的问题,我们力争改变目前的现状,在满足人民的基本生活的要求后,也要为农业的发展提供便利条件。因此,本论文认为应在我国的农村建立一批小型的变电站,所建立的电站的电压应保持在110KV,具体的地理位置应选择在里城市的发展区切交通较为方便的地方。
在建设的变电站电器的一次部分应采取110KV的进电,因为变电站的选址在交通较为方便的区域,所以变压器应为三相电。对变电站一次部分的电气设计的主要目的就是选择接线形式、设备等和对变压器出现路和继电的保护等。对电气的设计我们应以电力供应和传输的安全、平稳和低损耗为原则。
1、要根据所带负荷的程度来选择变压器,一般情况下,一次部分的电器设计所涉及的范围较广内容很多,另外还要根据不同的电压低等级和类型性质等进行具体侧重点的设计,应根据实际情况具体分析具体操作。
2、在设计过程中需要根据变电站的规模和具体情况进行设计,其中需要注意的是,设计中所选用的主变压器必须要满足在输送过程中队电容的需求,需根据电力系统的具体规定选择,再将变压器的允许负荷能力考虑进去。
3、变电站电气系统的设计的重要部分是电器主接线,这个应该根据具体的立项方案执行,所应准备多个主接线方案供参考,这主要是根据线路的出入回数、电压级别、变压器的台数等众多因素的不同设计的方案。对于方案的选择主接线的要求从技术上和可行性上两个方面进行论证。首先通过技术手段对所有的设计方案进行甄选,对于那些明显不合格的设计方案要先去除,接下来再运用具有可靠性的定量分析模型等进行计算比较,选择在技术上最优的两道三个主接线方案。对于变电站电气设备的选择就必须根据既定的额定电压和额定电流进行选择,在根据短路情况出现的条件检验他的相关稳定性。
等于允许值。
其次、电气二次部分的设计
经过我们对于110KV变电站的了解和研究,初步确定变电站电气二次部分的设计布置和各级电压的配置装备,另外就是随着电气化自动信息化的发展趋势,还应该对变电站电气系统的自动化系统的配置所要求的直流电的数据。我们从以下几个方面进行着重分析,1、从在电力调度方面来看,我们可以尽可能的借助现代化技术手段对变电站的分布进行远程控制,并在相关系统的配置运行上装备相关保护和预防装置。2、从负荷增长方面来看,我们需要提前讲明建立变电站的必须性,在确定前者后我们再根据将要建立变电站的总括和走线方向等方面进行考虑,经过对所能承载的负荷资料尽享详细分析,以及变电站的安全性和运行性考虑确定电力规格和电站的主接线,最后通过负荷计算出在一定区域内所需要的建立的变电站台数,以及所要配备的变压器和电容器等设备的数量和型号等。最后,在依据所拟建变电站的最大持续工作电流量和短路的计算分析结果做出相关保护措施,如:变压器保护、母线保护、防雷保护等。
另外,就是根据当前施行的电力系统设计要求的规定,设计一个110KV的变电站的电器设备二次部分里继电保护是电力系统安全平稳运行的一个重要环节和障碍,在本文的变电站电气系统的设计的继电保护的设计中我们结合了实践工作以及当前我国在继电保护利于的主要问题进行重点研究,对继电保护的安全及反应灵敏性都采用计算机技术进行监控,使其能够智能化的处理状况,对电气系统进行不要的保护。对于110KV线路的配置保护是采取定段距离保护,在内条线路上都装置上反应快速,能在故障发生的第一时间切除故障,对去挑变电站的电器设备进行保护的,且性能相对较好的故障录播装置系统,已达到对母线进行保护的目的。在电力系统设备中的电力变压器是整个系统中的重要电气设备,变压器的故障对整个供电系统的安全稳定性运行都会造成很严重的后果,其次还有变压器是是相当贵重的设备,所以,我没一定要根据变压器的保护对其负荷的电容和电压进行精确地控制,确保保持良好的运行。
最后、高低压配电设计
在对高低压配电的设计上所需用的配电装置必须满足在充分考虑经济性和安全性的基本的要求外,还需对高低电压等进行负荷等级的评估设计做出相关配电装置。所谓的一级配电设备是整个变电站的主动力中心,这些设备一起安装在电力系统的变电站,经此将电力发送给下级的各个配电设备。由于这套设备属于第一级降压设备,所对其的电气参数和电容等数据会要求很高。动力配电柜和电动机控制中心一起构成变电站的二级配电设备,配电柜的使用较为分散,且回路较少的环境,而电动机控制中心则恰恰相反没适用于较为集中的环境。他们按照以及配电设备的要求将电力分配到相应负荷的二级配电设备。高低压配电设计的目的是就是将上级的高电压电能通过高低压的配电装置将高压电转入低压电,在配送到下一级电网,这可以对负荷提供了保护监控等作用。最后一个配电设备也叫照明动力配电箱,里总配电中心较远,小小电容设备。
综上所述,在对110KV变电站电气系统的设计我们已经有了较为详细的方案,但在实际的工作中,我们还需要根基变电站的实际所处的情况和环境进行具体的分析和研究,相信在我国的电力系统不断发展的大环境下,变电站电气系统的设计将会更优化,取得令人满意的系统设计。本文介绍的110KV变电站电气系统设计的结构、布置、配置等实在长期工作实践的基础上得到的体会,望能为电力行业的同仁们参考,所设不足之处还望批评指正。
参考文献:
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