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浅论高职院校“电力与自动化专业群公共实训中心”建设①

范文

陈文军，陈伏华，李春松

[摘要] 电力系统及其自动化作为高职高专的专业方向，有其自身区别于本科院校的特点，这就是高职高专主要在于培养动手能力强、与实际岗位高度吻合的技能型技术人才，客观上相比本科院校更需要在实训设备方面加大投入，旨在给开办此专业的同类型院校提供一个实训设备实训室建设参考。从所在学院电力系统及其自动化公共实训中心实验室建设原则、建设方案和建设的内容及建设方案的实施等几个方面进行探讨，重点指出各实训室的功能规划及学生训练的知识点和技能点，以期在更高的层面上给同类型的实训建设参考。

[关键词] 电力系统及其自动化；实训中心；建设方案；方案实施

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）09-0030-04

广州华立科技职业学院电力系统及自动化专业主要立足珠三角地区，面向电力系统各类发电厂、供电公司、电力建设公司、电力设备检修公司、电力设备生产公司及广大电力用户，培养能从事发电厂、变电站、用户用电设施的运行巡视、事故处理、电气试验、检修、安装、调试及管理等工作的、具有良好的职业道德与创新精神的高端技能型专门人才。

电力系统及其自动化作为高职高专的专业方向，有其自身区别于本科院校的特点，这就是高职高专主要在于培养动手能力强、与实际岗位高度吻合的技能型技术人才，客观上相比本科院校，更需要在实训设备方面加大投入，如何使实训设备与实际设备高度吻合，怎样才算高度吻合，本文旨在给开办此专业的同类型院校提供一个实训设备实训室建设参考。

本文从作者所在学院电力系统及其自动化公共实训中心实验室建设思路、建设目标、实验室建设的内容及在建设过程中需要注意事项等几个方面进行探讨，对实训中心实验室建设进行了规划，提出了电力系统及其自动化公共实训中心的建设方案。

一、实训中心建设原则

电力系统及其自动化公共实训中心作为综合性实践教学实训室群，应该坚持走以实践教学为主导，兼顾科研的道路，考虑专业发展的需要，满足本专业群多门学科的实践教学需求。

（一）实训中心建设应具有前瞻性

我院电力系统及其自动化专业现状为：在珠三角地区有一定影响，具备一定规模。

目前，每年招生人数均在1000人以上，每年为南方电网各级供电部门输送的高技能人才达到150人左右，更多的人才走向發、输、变、配电企业以及各电力设备制造、电力工程施工以及各电力用户的各个重要岗位。

随着经济的发展、作为国民经济的先行者，电力工业的发展、电力用户的不断增加，客观上需要更多的电力设施运行维护、安装调试、检修方面的高技能人才。

另一方面，由于当前该领域纯技能培养层次的院校数量不足，少数的该类院校还存在设备设施的不足，导致真正具备一定理论知识和能适应各种电力岗位的高技能人才供不应求，各种没有经过正规培训的低层次人才充斥各类电力岗位，这也是电力行业安全生产事故率居高不下的缘由之一。

所以，未来若干年内，随着相关行业管理部门的管理加强，电力类专业技能岗位缺口还很大，招生前景乐观。

随着招生规模的扩大，我们当前的电力系统及自动化专业可能上升为一个专业群，下设发输电专业、供配电技术专业、继电保护专业等多个专业、以使学生有更精准的职业规划与选择。

为更好地服务于电力系统、服务于职业教育、服务于广大学生，客观上需要我校实训中心建设具备超前量、前瞻性；我们的设备必须符合现在电力系统的主流产品特征，具备现代电力系统的先进设备设施，必须与生产实际紧密结合，甚至要领先于生产实践，具备一定的电气设备试验、开发平台的功能。

（二）坚持以实践教学为导向，以岗位技能分析为基础，搞好实训中心建设

为使实训中心实训室满足实践教学功能，我校首先抽调具有丰富的电力系统工作经验的教师主抓实训中心实训室方案拟订，在方案制订过程中，还多次深入发电厂、变电站、电力用户、电力工程商、电气设备供应商、调查研究各电力行业的技能岗位以及实训设备如何适应这些技能岗位的要求。

通过细分电力技能岗位，我们最后确定实训设备应大致满足发电厂和变电站电气设备运行与维护岗、电力用户电气设备运行与维护、变配电检修岗、继电保护岗、电气试验员岗、仪器仪表岗、电力电缆岗、送或配电线路岗等工种的认识性实操或熟练性实操的要求，并应该兼备电工上岗证考证功能，使学生具备电力岗位的上岗资质和相应的技能。

当然，学校又不同于生产实际，不可能具备足够的经费，也没必要面面俱到，这就要求方案的制订者在深入研究这些岗位的基础上，了解本质需求，转化为各岗位的技能考核点和知识点，实训设备应能满足这些考核点和知识点的需求。

（三）实训中心实训设备应适应课程教学的需要

我院电力系统及自动化专业，目前开设的专业基础课程和专业课程有《电工基础》《电子技术基础》《电机学》《发电厂、变电站电气设备》《电力系统继电保护》《电力系统自动装置》《工厂供电》《仪表与测量》《电气绝缘与试验》，学生对这些课程的理解和消化，需要实训设备具备相应的功能。

（四）实训中心应兼备教师的科研平台作用，具备一定的电气设备试验、开发平台的功能

科技创新，科研能力是一个高职高专院校的核心竞争力所在。以科研提升教学，利用门类齐全、设备先进的综合条件，为电气专业师生提供科学研究和技术开发的良好场所。与此同时，根据实践教学的需要，及时将有关科研成果转化为实践教学项目。

（五）实训设备应好看、好用、好管

根据我院院领导的要求，我们建设的实训室设备应具备六字方针，这就是“好看、好用、好管”，好看，就是美观大方、符合主流产品特征，学生在学校看到的，就是以后工作中即将遇到的；好用，就是功能上完全符合生产实际，学生能真正学到相应的岗位技能；好管，就是故障率要求低，设备器件标识清晰、整体协调，具备条理性，维护方便。

二、实训中心建设方案

为正确实现中心实训室的功能，在全面课程分析、岗位分析的基础上，我们的实训室从功能上大体分为：专业基础实验室和专业实训室，下面分别予以阐述。

（一）专业基础实验室

專业基础实验室的地位和作用主要表现为，它们是学生理解电力、电路、电子的基本概念、基本理论、基本原理、基本方法的一个必不可少的环节，是后续专业课程、专业实训的基础，也为学生日后在技术创新创业方面提供一种实验的思维，通过实验的手段来解决问题。

专业基础实验室主要有两大模块：电工基础实验和电子技术实验。

1.电工基础实验应具备的功能

（1）电工基本技能实验：电工仪表的使用与测量误差的计算；减少仪表测量误差的方法；仪表电压量限扩展电路设计与实验；仪表电流量限扩展电路设计与实验；已知元件伏安特性的测绘；电位、电压的测定及电位图的绘制；基尔霍夫定律和叠加原理的验证；戴维南定理的验证；等效网络变换原理与实验测试；VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验及设计；双口网络的实验；典型电信号的观察与测量；RC一阶电路的响应与测试；二阶动态电路响应的研究；R、L、C元件阻抗特性的测定；回转器的特性测试；示波器的使用；双T网络的测试；RC选频网络特性测试；R、L、C串联谐振；用三表法测量交流电路等效参数；功率因数的改善实验测试；互感电路测量；单相铁芯变压器特性的测试；三相交流电路电压、电流的测量；三相电路功率的测量；功率因数及相序的测量。

（2）电工综合技能实验：输液泵的设计与制作；节能路灯控制器的设计及制作；交流充电桩的设计与制作。

2.电子技术实验应具备的功能

（1）模拟电子技术实验：晶体管共射极放大器；场效应管源极输出器；差动放大器；多级放大器的开环和闭环特性；集成运放的指标测试；集成运放组成的基本运算电路；波形发生器；集成功率放大器。

（2）数字电子技术实验：TTL与非门静态参数的测试；TTL与非门的动态测试；CMOS集成门电路的测试；加法器；数据选择器；触发器的功能测试；单脉冲发生器和移位寄存器；串行累加器；计数器、译码器和显示器；脉冲分配器及其应用；单稳态触发器；多谐振荡器；集成定时器的应用；A/D和D/A转换器。

（二）专业实训室

专业实训室配置比较复杂，因为从课程角度来说，要考虑《电机学》《发电厂、变电站电气设备》《电力系统继电保护》《电力系统自动装置》《工厂供电》《仪表与测量》《电气绝缘与试验》等多学科的实践需求；从岗位分析的角度来说，有维修电工、发电厂电气设备运行与维护、变电站电气设备运行与维护、电力用户电气设备运行与维护、变配电检修岗、继电保护岗、电气试验员岗、仪器仪表岗、电力电缆岗、送或配电线路岗等多岗位的需求，而职业教育的本质在于教学生一技之长，适应岗位需求；而实训室的配置不可能配置太多的功能室，这是矛盾所在。经多方调查研究，最后我院确定电力系统模块化的建设思路，这就是设立：（1）电机模块；（2）发电模块；（3）变电模块；（4）输电模块；（5）电力用户模块。这样也有利于我院今后电力系统及自动化专业群建设的发展方向：发输电专业；供配电专业：电机专业；电力工程专业的发展裂化。

1.适应电机模块，我们设立了“电机与拖动实训室”

在电机与拖动实训室中，我们配置了不同的电机，同步电动机、三相异步电动机、变压器、伺服电机、步进电机，在这个实训室我们能进行这些电机的特性试验，也能进行相关的电机控制接线。具体来说，包含以下各个部分和功能：

（1）变压器实训：变压器的电压比测试、空载试验、短路试验、纯电阻和阻、感性负载特性试验；三相变压器的连接组和不对称短路；三相连接组判别；Y/Y0-12单相、Y/Y-12两相短路、Y/Y0零序阻抗测定。

（2）异步电机实训：三相笼型异步电动机的工作特性（空载试验、短路试验、负载试验）；三相异步电动机的启动与调速（直接启动、Y-Δ启动、变压器降压启动、转子串电阻启动）；单相电阻启动异步电动机（空载试验、短路试验、负载试验）；单相电容启动异步电动机（空载试验、短路试验、负载试验）；单相电容运转异步电动机（空载试验、短路试验、负载试验）；变极双速异步电动机（两极时工作特性、四极时工作特性）；异步电动机的M—S曲线的测绘。

（3）同步电机实训：同步电机的工作特性（空载试验、负载试验）；同步电动机的启动与调速（直接启动、Y-Δ启动、变压器降压启动、转子串电阻启动）；同步电动机的转矩试验；同步电机的励磁特性试验。

（4）伺服电机、步进电机的简单控制试验。

（5）电机的安装、检修，绕组的绕制。

（6）电机的控制回路安装与调试：三相异步电动机点动和自锁控制线路实训；三相异步电动机的正反转控制线路实训；三相异步电动机Y/△降压启动控制线路实训；能耗制动控制实训；两台三相异步电动机启动顺序控制；三相线绕式异步电机启动控制线路；工作台往返自动控制实训；两地控制线路。

（7）应具备以下电机及电机拖动故障判断及排除功能：三相鼠笼式异步电机的故障模拟（断路、相间断路、匝间短路、漏电）及排除；三相线绕电机的故障模拟（断路、相间断路、匝间短路、漏电）及排除；单相变压器故障模拟（断路、相间断路、匝间短路）及排除。

2.适应电力用户模块，以及使学生对电力系统各个环节的一次设备有个全面的认识，我们设立了“电气设备运行实训室”在这个实训室，我们采用一个典型的10kV电力用户配置，从电气一次设备到电气二次设备全部采用实际电力工业设备。这些电力工业设备加以改造，使之能通以400V的低电压，来模拟10kV高电压设备的运行。

该实训室的高压一次接线图如下：

该实训室的低压一次接线图如下：

该实训室的功能整体表述为：典型10kV电力用户的设备运行维护、高压试验；使学生对电力系统一次设备、二次设备有个整体认识；具体表述为：

（1）10kV配电室各种运行方式下的倒闸操作。

（2）10kV配电室的事故处理。

（3）10kV配电室的运行抄表、监视。

（4）10kV一次设备的检修维护。

（5）10kV及以下电力线路继电保护的原理、配置、维护、校验。

（6）小容量变压器的继电保护原理、配置、维护、校验。

（7）断路器控制回路故障的处理，二次回路的检修。

特别地，由于这个实训室实际上已经配备了变压器、真空断路器、隔离刀闸、电流互感器、电压互感器、避雷器、成套高压柜等一次设备，为我们的电气试验课提供了试验对象。我们没有另外配备高压试验室，只紧邻该运行实训室配备了一个试验设备管理兼讲演探讨区，在该区我们配备了常用的高压试验设备，包括绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪、组合式耐压测试设备、变压器直流电阻测试仪、变压器接线组别测试仪、变压器损耗测试仪、变压器、真空度测试仪、断路器械特性测试仪、回路电阻测试仪、避雷器特性测试仪、介质损耗测试仪、互感器特性测试仪、继电保护测试仪等试验设备。

3.适应发电模块，我们设立了“发电运行实训室”

在这个实训室，我们采用小型发电机模拟大中型发电组，大中型发电机组的一些自动装置，继电保护全部在该室得以体现，并全部采用电力工业设备。

该室的电气主接线为：

该实训室的功能整体表述为：发电厂电气设备的运行操作、监控、维护。在该实训室我们设置了2台小容量的发电机组和相应的电气设备来模拟大容量的发电机组和电气设备。

具体功能为：

（1）发电的流程认识，发电厂一次设备的认识和配置，发电厂二次设备的认识和配置。

（2）发电厂自动装置包括自动准同期、自动励磁、变压器备自投、自动按频率减负荷等装置的认识及校核。

（3）开、停机操作。

（4）发电厂日常抄表、监测。

（5）发电机、变压器等继电保护认识和校核。

（6）发电厂综合自动化系统的认识和操作。

4.适应变电模块，我们设立了“变电站仿真实训室”

在这个实训室，我们模拟一个110kV的变电站，该变电站具备110kV、35kV、10kV三个电压等级，具备单母线、双母线、旁路母线、单母线分段等不同的接线形式，具备各种继电保护装置、自动重合闸装置等自动装置，具备综合自动化装置和远方控制RTU，全部采用电力工业设备。该实训室的一次设备和二次设备完全按相关技术规程的要求配置。

该室的电气主接线为：

该实训室的功能整体表述为：变电站电气设备的运行操作、监控、维护日常运行维护，具体功能为：

（1）变电站主接线的认识、一次设备的配置，二次设备的認识和配备。

（2）倒闸操作（110kV以上变电站单母线、双母线、旁路母线、单母线分段各种运行方式下的操作）。

（3）运行抄表及监测、运行日志的填写。

（4）变压器的保护配置及校验。

（5）线路保护的配置及校核（距离保护、后备保护、重合闸）。

（6）低频减载功能、运动装置、自动重合闸等。

（7）变电站综合自动化系统的认识和操作。

特别的，发电模块和变电模块的系统都配置了两种工况。运行工况和检修调试工况，运行工况下，相当于正常的发电厂和变电站；检修工况下，能够通过继电保护测试仪向各二次装置通以故障模拟电量，包括电压量、电流量、阻抗量、频率量、相位量等，来进行继电保护装置、自动装置的原理和校验，发电厂和变电站事故处理等实训。当然，发电模块和变电模块有相重复的部分，这只要考虑工位问题，有些课题可以同时在两个实训室完成。

三、实训中心建设实施

实训室的建设是百年大计，建设质量关系到以后学生的实操、就业以及学校的招生，影响巨大，学校领导高度重视，我院主要从以下几个方面主抓公共实训中心实训室建设。

1.建立实训中心建设班子，抽调有企业经验的老师主抓实训中心建设，确立建设思路，建立相关制度。

2.确立中心各实训室技术要求和技术参数，通过各种渠道向企业发布需求信息，由各意向企业报送实施方案，我院相关专业老师进行方案比较，确立技术可行、安全经济、运行可靠的实施方案和实施企业。

3.确立验收程序，针对各实训室的特点确定验收细则，把好验收关。

四、结束语

职业院校实训课是培养学生实践能力、动手能力、分析能力的重要环节，实训中心实训室首先要满足实际训练的需要，即设备的使用方法、操作过程要和工业现场同类设备相同或相近，在实训装置上经过培训后走上工作岗位能够对现场设备不再陌生，通过上述多个模块实际设备和场景的操作和演练，深入了解电力生产运行的实际制度和要求，并掌握运行人员的工作技能，加深电网运行、设备维护、设备检修和事故处理等实用知识的感性认识，提高理论联系实际的基本素质和工作的竞争能力。我院的实训中心设备基本上能满足这些要求，受到一致好评。

参考文献：

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[6]李斌，袁训奎.电力系统自动装置[M].高等教育出版社，2007.

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