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我國在實現經濟實力不斷提升的同時,在科學技術領域也取得了十分矚目的成績。電力行業的發展與其他行業發展息息相關,是國家社會經濟、文化等各項事業發展的基礎力量。隨著科學技術的不斷發展和應用,其在電氣行業中也得到十分廣泛的運用。本文主要分析電氣自動化技術在電力工程中的應用,旨在為促進電氣行業實現健康發展提供一定的借鑒。
關鍵詞:
電氣自動化技術;電力工程;電網調度
由于新技術在電氣企業中的廣泛運用,電力自動化技術不斷成熟起來,而且在電力工程的發展過程中發揮著舉足輕重的作用,促使電氣自動化持續發展。電氣自動化技術能夠有效利用其自動控制和自動檢測功能,實現對電力系統的實時監控與遠程性調節和控制。當前,我國的信息化技術水平逐漸提升,運用信息監測技術實現對整個電力工程的遠程化操控。但是,電氣自動化技術如何在電力工程中實現有效運用成為影響其發展的重要問題之一。
1電氣自動化技術概述
電氣自動化技術涉及到的電氣裝置功能有自動控制及檢測功能,其能夠有效實現對電力系統相關的遠程性控制以及遠程調節、監控。社會經濟的不斷發展帶來電氣企業的新生命,很多新型技術層出不窮,促使電力工程的自動化技術明顯提升,電氣自動化開始發展起來。后來,在信息化技術不斷推進的過程中,電力工程不僅能夠實現遠程管理及控制,還能夠運用信息技術監測完成大量工作。電氣自動化技術可憑借網絡對工程相關信息展開全方位分析及整理,使得電力系統實現穩定運作和發展。在運用電氣自動化設備的過程中,電力工作人員的工作壓力大大降低,在遭遇緊急情況的時候可采取有效的措施進行處理,進而保證電氣工程實現穩定運行和發展。此外,電氣自動化技術的使用范圍相對較廣,從電氣的開關一直到整個電氣工程都可運用,是推動電氣工程持續進步的重要條件。
2電氣自動化技術的實際運用意義
2.1提升電力系統自動化水平
我國總體科技水平的提升帶動了電氣自動化相關技術的發展。電氣自動化技術在實際運用的過程中能夠有效提升電力系統的自動化水準,利于電力工程的健康發展。電氣自動化技術的運用對于電氣設備的相關性能有更高的要求,需要對于現有的一些設備進行更新和升級,帶動電氣企業相關設備的更新換代。此外,電氣自動化技術能夠明顯提升電力工程管理水準,使得企業管理工作更具有科學性、合理性,與現代的信息化標準相符[1]。最后,電氣自動化技術在電力企業中的有效運用可有效促進其自身的發展,并迎合電力系統實際運行的相關需求。
2.2便于維護
電氣自動化技術在電力工程中的運用,使得其維護工作更加便利。該技術在技術水平上要求相對較高,但維護工作較為簡單。電氣自動化設備和計算機等相關終端設備互相連接,可通過計算機進行操作,完成對電力設備的維護工作。在日常維護的工程中工作人員需要輸入自身的數據和信息,促使電力系統可實現對相關運行數據等的科學調整,從而達到設備維護的相關要求。這種維護方式不但能夠有效提升企業中對人力資源的有效利用,還能夠降低工作壓力,提升工作效率,利于實現企業的可持續發展[2]。
2.3提高工作效率
電氣自動化技術的有效運用能夠明顯提升電力企業相關管理部門的工作效率。電氣自動化技術的運用需要首先具備一定條件,需要電氣工程相關企業能夠在日常管理等工作中積極創造良好的環境。因此,企業為了能夠真正發揮電氣自動化技術的運用效果,努力實現電氣設備的更新及有關技術的完善,從而促進管理人員工作效率的提升[3]。
3電氣自動化技術在電氣工程中的運用
3.1電網調度
電氣工程在實際運行的過程中主要以顯示器及計算機相關設備為工具展開電網調度工作,這種工作方式能夠為以后電網調度工作的發展和研究提供信息依據。加入電氣自動化技術之后,工作人員能夠針對電網的實際運行狀況展開實時監控,并快速傳遞相關信息數據等,促使電網調度的工作穩定開展。電網調度在整個電氣工程中能夠發揮重要作用,要想實現電氣運行的有序發展,就需要高效完成電網調度工作[4]。傳統意義上的電網調度工作中,一些工作人員不能及時對電力故障了解到位,導致一些安全事故發生并造成重大經濟損失。運用電氣自動化技術之后,工作人員可有效借助屏幕對電網實際運行的情況進行實時監控,盡快發現故障,并尋求解決辦法,降低電力運行風險。
3.2變電站
由于電氣自動化技術屬于以計算機、現代化通信技術等相關電子技術為基礎的技術類型,其能夠使得電力企業實現對變電站設備的有效整合及優化設置,促使相關企業的人力資源利用率得到明顯提升,并減少工作人員的工作量,降低工作壓力,使得電力企業實現更快發展。因此,電氣自動化技術運用在變電站的工程中,工作人員能夠有效檢測變電站設備日常的運行狀況,促使電氣設備的相關性能得到更為有效的發揮,保證電力系統的安全和穩定發展[5]。此外,電氣自動化技術的有效運用促使一些傳統設備開始被淘汰,變電站相關的電力運行狀態被更好地管理和控制,實現電氣設備的智能化發展。變電站運行過程中涉及的大量任務都需要借助電氣自動化技術來得到實現,這為促進電力現代化的健康發展提供了良好的條件。
3.3分散測控系統自動化及計算機系統
分散測控系統屬于發電廠日常運行系統的一部分,其主要通過高速數據通訊網絡及工程師工作站等針對其日常生產的狀態實現全程監控及測試。工作人員能夠憑借過程控制單元在實際生產時有效接收電氣量等相關信息,對運算得到的結果及相關參數等進行分析和處理,并完成對電網的監控工作,促使電氣自動化的維護和控制等相關性能取得持續性提高。此外,電力工程中電氣自動化技術的運用,有效引入了計算機操作系統,及時記錄電力信息,并反饋電氣設施的具體運行狀況。計算機系統的有效運用還能夠有效確認相關工作人員的具體工作信息,及時控制信息誤差,提高所得數據的準確性。計算機操作系統還能夠用于電力工程的日常管理工作中,監控電力運行情況,對相關的數據和信息展開詳細分析,監督人員的工作情況。
4結語
在未來的發展過程中,電力系統將更多地運用電氣自動化技術,逐步實現人工智能化等發展,為促進電力行業的可持續發展提供技術支持。如今,在國家經濟水平逐步提升的過程中,電氣自動化技術發展水平隨之提高,促進電力系統實現健康發展。筆者先闡述電氣自動化及其實際運用的意義,接著分析電氣自動化在電氣工程當中的有效運用,希望為促進電氣行業的可持續發展提供幫助。
作者:胡詩和 單位:成都理工大學
參考文獻:
[1]儲神記.電氣自動化技術在電力工程中的應用探究[J].低碳世界,2016(1):28-29.
[2]溫馨.電氣自動化技術在電力工程中的應用[J].科技創新與應用,2016(13):184.
[3]韓占衛,趙明,劉富榮.試析電氣自動化技術在電力工程中的應用[J].中國新技術新產品,2016(20):24-25.
關鍵詞:電力工程;二次系統;系統接地;抗干擾
1、引言
隨著電力系統自動化水平的提高,變電站內采用的弱電設備及系統越來越多,如數據采集系統、通信系統、控制和繼電保護系統等。變電站中的二次系統處在一個強電磁環境中,工頻電流、電壓和系統短路故障、開關操作、雷電侵擾、交直流混聯以及多種放電現象等的通過不同途徑引發的各種干擾,將不可避免地影響二次系統的正常工作。隨著變電站一次系統電壓的升高、容量的增大,電磁干擾更加嚴重如果不采取有效措施防御,容易造成繼電保護裝置的誤動或拒動,造成監控系統的混亂、死機等現象,對電網安全構成嚴重的威脅。
為此,本論文將主要針對電力工程中二次系統的接地及其抗干擾問題展開分析探討,以期從中找到合理有效的電力工程二次系統的接地抗干擾設計方法,并以此和廣大同行分享。
2、電力工程二次系統干擾來源及其危害分析
變電站綜合自動化系統運行中,電力系統發生短路故障,變電站內進行一次系統的操作,變電站遭遇雷擊時的雷電流通過架空線路傳入變電站的母線,運行、檢修人員使用步話機,以及由于各種原因產生的靜電放電,現場使用一些不符合電磁兼容標準的試驗儀器和和電子設備,當然也有微機型繼電保護裝置及二次回路自身原因形成的干擾等,都構成影響繼電保護及安全自動裝置安全可靠工作的干擾源。
這些干擾不可避免地通過感應、傳導和輻射等各種途徑引入到二次設備中,當干擾水平超過了這些電子設備的耐受能力時,將導致這些設備不正確動作。更重要的是在系統發生故障情況下,這些重要的設備將因干擾的影響發生不正確動作行為,直接影響到系統的安全穩定,其后果將可能是十分嚴重的。因此,解決微機型監控系統和保護及安全自動裝置的抗干擾問題就成了一個不可回避和不容忽視的重要問題。
隨著綜合自動化系統的應用,使變電站無人值守成為可能,并得到廣泛的應用。這樣,綜自系統通訊的可靠性日益顯現出其重要性,干擾的引入會導致通訊系統工作不正常、信號誤報或整體通訊癱瘓,變電站失去相應的監控,極大影響變電站綜自系統的運行。
3、電力工程二次系統的接地及抗干擾分析
3.1 電力二次系統接地保護策略分析
1) 建立獨立的繼電保護二次接地系統,將完全獨立的繼電保護二次接地系統與變電站的接地網用絕緣瓷瓶完全隔離后,在近控制室或保護室一側與變電站主接地網一點連接,即開關場部分和保護室部分均與主地網絕緣。
2) 將開關場端子箱處沿電纜溝鋪設100平方毫米的銅排或是銅纜至保護室,并將安裝在保護室的二次接地系統(也是使用100平方毫米的銅排構成)用絕緣瓷瓶完全隔離后,在近控制室或保護室一側與變電站接地網一點連接,即開關場部分不與主地網絕緣。
3) 將開關場端子箱處沿電纜溝鋪設100平方毫米的銅排或是銅纜至保護室,與保護室的二次接地系統(也是使用100平方毫米的銅排構成),在近控制室或保護室一側與變電站接地網一點連接,即開關場部分和保護室部分均不與主地網絕緣。
4) 所有的接地銅排要求不小于100平方毫米的銅排。
5) 在電流互感器和電壓互感器的引出接線端子盒到接線端子箱的連接電纜使用屏蔽電纜。
6) 隔離刀閘的控制電纜使用屏蔽電纜。或隔離刀閘就地控制箱到端子箱的連接電纜使用屏蔽電纜。
7) 屏蔽電纜的屏蔽層接地工藝符合要求,不能造成電纜絕緣損壞,起不到抗干擾的作用。
8) 發電廠廠用系統的低廠變、饋線、電動機等保護柜內的微機保護使用屏蔽電纜。
9) 對用于防止電壓互感器二次過電壓保護的放電間隙的定期檢定。
3.2 二次系統接地過程中的注意事項
系統的接地應當注意以下幾點:
l) 參照設備的接地注意事項;
2) 設備外殼用設備外殼地線和機柜外殼相連;
3) 機柜外殼用機柜外殼地線和系統外殼相連;
4) 對于系統,安全接地螺栓設在系統金屬外殼上,并有良好電連接;
5) 當系統內機柜、設備過多時,將導致數字地線、模擬地線、功率地線和機柜外殼地線過多。對此,可以考慮鋪設兩條互相并行并和系統外殼絕緣的半環形接地母線,一條為信號地母線,一條為屏蔽地及機柜外殼地母線;系統內各信號地就近接到信號地母線上,系統內各屏蔽地及機柜外殼地就近接到屏蔽地及機柜外殼地母線上;兩條半環形接地母線的中部靠近安全接地螺栓,屏蔽地及機柜外殼地母線接到安全接地螺栓上;信號地母線接到信號地螺栓上;
6) 當系統用三相電源供電時,由于各負載用電量和用電的不同時性,必然導致三相不平衡,造成三相電源中心點電位偏移,為此將電源零線接到安全接地螺栓上,迫使三相電源中心點電位保持零電位,從而防止三相電源中心點電位偏移所產生的干擾;
7) 接地極用鍍鋅鋼管,其外直徑不小于50mm,長度不小于2.0m;埋設時,將接地極打入地表層一定深度,并倒入鹽水,一般要求接地。
3.3 電力工程二次系統抗干擾接地對策
1) 屏蔽接地
各種信號源和放大器等易受電磁輻射干擾的電路應設置屏蔽罩。由于信號電路與屏蔽罩之間存在寄生電容,因此要將信號電路地線末端與屏蔽罩相連,以消除寄生電容的影響,并將屏蔽罩接地,以消除共模干擾。
2) 設備接地
一臺設備要實現設計要求,往往含有多種電路,比如低電平的信號電路(如高頻電路、數字電路、模擬電路等)、高電平的功率電路(如供電電路、繼電器電路等)。為了安裝電路板和其它元器件、為了抵抗外界電磁干擾而需要設備具有一定機械強度和屏蔽效能的外殼。
設備的接地應當注意以下幾點:
① 50 Hz電源零線應接到安全接地螺栓處,對于獨立的設備,安全接地螺栓設在設備金屬外殼上,并有良好電連接;
② 為防止機殼帶電,危及人身安全,不許用電源零線作地線代替機殼地線;
③ 為防止高電壓、對低電平電路大電流和強功率電路(如供電電路、繼電器電路)(如高頻電路、數字電路、模擬電路等)的干擾,將它們的接地分開。前者為功率地(強電地),后者為信號地(弱電地),而信號地又分為數字地和模擬地,信號地線應與功率地線和機殼地線相絕緣。
4 結語
電力系統的二次回路數量多,系統復雜,所處的工作環境亦復雜多樣。系統的各種繼電保護裝置、自動裝置和各種監控系統隨著微機產品的大量應用,對工作環境條件的要求也越來越嚴格,變電站中的各種干擾是影響這些系統正常運行的主要因素。接地一方面是保證電力系統正常運行的必須條件,同時也是抗干擾的一項重要措施。本論文對于電力工程二次系統的接地方法及其抗干擾措施都進行了分析,具有一定的實用性,因而是值得推廣的。
參考文獻:
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[2] 孫竹森,張禹方,張廣州.500kV變電站電磁騷擾和防護措施的研究(一)[J].高電壓技術,2000, 26(l):16-18.
[3] 王保倉.電力二次系統接地及抗干擾方法研究[D].南京:東南大學,2006.
論文關鍵詞:傳統教學;電力行業標準;電網仿真實驗室
高等院校電氣工程及自動化專業是為發電廠、供電公司、農電局、送變電公司、大型工礦企業等培養從事電氣工程及自動化領域的電力系統設計與運行、電氣設備安裝與檢修、試驗分析、研制開發、信息處理及經營管理等方面的高級工程技術人才。隨著我國電力行業的迅猛發展,對電力行業的人才素質要求越來越高。而現在我國高校電力專業的課程設置體系已不能完全滿足電力行業的發展要求。比如:現有的一些理論教材已經用了幾十年,出現了理論與實際相脫離,理論教學與實際訓練相脫離等現象,導致學生缺少創新思維。正是基于這種現象,沈陽工程學院電氣工程系通過幾年的努力,利用中央與地方共建項目資金的支持,開展了基于電力行業標準的開放式電力工程實踐基地群之一的電網仿真實驗室的建設與研究,學生通過在電網仿真實驗室的學習,可以大大提高他們的理論水平與實際崗位的技術水平,能夠更好地適應電力行業發展的要求。
一、特色電網仿真實驗室的建設
從2006年開始,我們利用中央與地方共建項目資金的支持,按照電力系統行業標準,依據現場實際需要,開展了具有特色的電網仿真實驗室的建設。我們先后走訪了清華大學、北京電科院、河北省電力培訓中心、湖南大學電氣工程學院、貴州省電力培訓中心、四川省電力仿真培訓中心、四川交通大學電氣工程系、遼寧省電力調度中心等單位。通過深入的調查研究,最后根據我們的設計方案,采用學校招標形式,與清華大學在2007年簽訂了電力工程實踐基地群之一的具有特色的電網仿真實驗室共建項目的協議。通過幾年的艱苦努力,該實驗室現已建設完畢。
二、特色電網仿真實驗室的功能
基于成熟的電網調度員仿真培訓系統(dts)的技術平臺,建立一個包含典型省電網、地區電網、區縣電網的統一電力系統模型,實現統一模型的數字仿真,逼真模擬各級電網的穩態和故障運行情況;同時利用計算機系統組成完整的調度自動化模擬系統,完整地模擬各級電網調度的物理環境。
電網仿真實驗室集繼電保護、自動裝置、計算機通訊、數據采集及監控(supervisory control and data acquisition,簡稱scada)、電力系統分析計算、電力系統靜態仿真和電力系統動態仿真為一體,幾乎覆蓋整個專業領域。在這個實驗室里學生可以得到電力系統運行控制、分析計算等全方位的訓練。
在dts的實際調度應用中,學員坐在學員室中充當“調度員”接受培訓,學員室中配備有與實際調度室一致的(或接近的)能量管理系統(energy management system,簡稱ems)和軟硬件系統(即學員臺),讓學員有一種身臨其境的感覺;而教員在教員室里,利用教員臺在培訓前準備教案(教案源自于實際電網系統的運行數據斷面和實際的電網模型以及參數),在培訓中控制培訓過程,具體指導培訓工作的進行,并在培訓結束后評價學員的調度能力。在培訓進行過程中,學員與教員之間的通信采用電話或計算機信息交互進行,來模擬調度時調度員和廠站值班員之間的通信方式。在這種方式下,整個培訓過程都由教員與學員之間“一對一”地完成,這種做法符合現場需要,它利于教員了解每一個學員對調度規程的熟練程度和操作情況,以及他們對故障的應變能力。
仿真教學實驗系統可以滿足多位學員同時獨立接受仿真培訓的要求,也可以實現教員與學員“一對多”的模式,這樣指導老師通過教員臺(主工作站)向各學員終端下達教案,也可設置預想的故障,在仿真實驗過程中控制進程,具體指導實驗的進行,并在實驗中觀察學生的實驗操作情況,給予必要的指導。
在統一模型下的電網仿真培訓,還可以實現多級調度的聯合仿真培訓,讓學員了解上下級調度的協調配合,訓練聯合反事故的能力。
新建成的特色電網仿真實驗室,除具有以上功能外,針對沈陽工程學院(以下簡稱“我院”)的具體情況,還開發實現了以下幾種功能。
(1)變電站仿真系統能與電網仿真聯網運行,電網仿真和變電站仿真在電網模型、數據庫、人機界面、功能模塊等多個方面實現一體化,兩套系統共享公共的電網模型,共享公共的設備參數和仿真畫面,對于公共的部分,用戶只需要維護一套模型和參數。電網仿真和變電站仿真可以各自單獨運行,也可以聯合仿真。聯合仿真時,兩套系統共享同一套電網模型,在任一系統中進行操作或設定故障后,兩套系統均能自動響應,并各自給出正確、完整的二次設備動作信息。作為電網仿真中的一個深度仿真的變電站,可以實現電網調度和變電站運行值班人員的聯合仿真培訓。
(2)利用dts電網數字仿真培訓系統硬件平臺,可以實現開放式《電力系統分析》實驗,這樣在建成的電網仿真教學實驗室中,就可以進行面向電網運行值班的調度員仿真培訓,也可以進行面向基礎教學的電力系統分析仿真試驗,而且教員可以方便地在兩套系統之間進行切換。
(3)電網仿真實驗室不但可以滿足電氣工程系各專業的電網環節實習、實訓需求,而且可以為學院節省大量的實習經費。
(4)為電氣自動化的學生做畢業設計提供軟件平臺,達到鍛煉學生自主設計的目的。
三、特色電網仿真實驗室的創新
新建成的電網仿真實驗室與國內其它院校電網仿真實驗室相比,具有以下幾方面的創新之處。
首先,它不是單一的電網仿真實驗室,而是集電網仿真、電網仿真與變電站仿真聯網運行系統、電力系統分析實驗、學生畢業設計等多功能為一體的實驗室。學生可以根據課堂或自己需要,在電網仿真系統、電力系統分析實驗、畢業設計三套系統之間任意切換,互不干擾。
其次,由于實現了電網仿真與變電站仿真聯網運行,可以使學生在實驗室進行認識實習、畢業實習,而且也會收到較好的實習效果。比如:在電網仿真中,假如有35kv、66kv、110kv、220kv、500kv等不同的廠站,可以在變電站仿真中找到與它匹配的廠站,兩者能達到同步運行,這樣學生就可以既看到電網仿真中系統廠站的設備運行情況,又可以看到變電站仿真中實際的三維畫面和動作過程,效果非常理想。
另外,畢業設計是大學教育的最后一個環節,也是最重要的環節之一,它可以衡量一個學校的教學水平,也是衡量一個畢業生能力的重要標準,做好學生畢業設計是非常重要的。我們利用電網仿真軟件平臺,獨立設計了畢業設計軟件平臺,讓學生可以任意組建電力系統網絡模型,通過拓撲進行各種電力系統分析計算,達到鍛煉學生自主設計的目的。這也開創了我院發電專業學生開展畢業設計改革的新篇章。
四、特色電網仿真實驗室的現實意義
特色電網仿真實驗室是按照電力系統行業標準,依據現場實際需要,根據以“面向企業、立足崗位、突出實踐”為指導思想的“技術崗位型”培養模式來建設的。
通過電網仿真實驗室建設與研究,可以整合現有發電專業的課程設置體系,構建新的課程體系和教學內容,使該體系具有很強的針對性和靈活方便性。同時可以做到情景交融,生動形象。即根據電力行業崗位需求,真正做到真實模擬電力系統設備,來作為學生的訓練手段。比如:可以讓學生自己模擬某一地區真實電網網絡發生故障。怎么進行處理,用到了哪些專業知識?學生的處理結果會由評判系統給分。而且這個處理過程必須和實際現場一樣。這樣就可以充分調動學員的學習積極性和提高實踐工作能力,達到實際現場崗位的技能要求。
在教學過程中,老師需要知道學生對于哪些知識點掌握比較模糊,哪些知識點已經掌握了,還有哪些知識點只需要對個別進行輔導,哪些知識點是需要對多數人進行強調的。學生需要有方便的手段將這些信息實時向老師反饋。在實驗的過程中,老師需要控制實驗的節奏,掌握每個學生的完成狀況,統一導演實驗的進程。同時在進行聯合實驗的時候,生生之間,師生之間必須通過信息交互進行有效的協調,更好地完成實驗,達到預期的效果。本實驗室在這些方面都做了較深刻的研究,為老師和學生提供了方便的交流手段,這樣就可以使教學實驗過程變得積極、互動,收到良好的教學效果。
【關鍵詞】電力系統;繼電保護技術;現狀;發展
1引言
當前,電力資源是人們生產生活中不可或缺的重要資源,供電系統也成為保證人們正常生活和穩定生產的主要能源系統,電力系統中的任何部位出現安全隱患都會影響整個電力系統的安全運行,甚至引發大面積停電現象。由此可知,電力系統的繼電保護工作十分重要和關鍵。隨著電力系統的改革和創新,電力系統的繼電保護和維修工作的難度日漸提升。繼電保護是在這種背景下提出的新型保護方式,改善了傳統電力系統保護方式的缺陷和不足,融合了幾種電力系統保護方式的優勢,在現代供電網絡當中發揮了重要作用。
2繼電保護技術概述
2.1繼電保護技術的概念
繼電保護技術的應用實質上是繼電保護器在發揮作用的過程,繼電保護器由開關、電流感應器等構件組成。在電流感應器感知到電流異常之后,會自動把主回路切斷來保證設備不受到損壞和工作過程中不造成人員損傷。繼電保護器主要具有2種功能,即過載保護和電流短路保護,一般會在設備產生漏電故障時自動啟用保護功能,從而避免意外事故的發生[1]。
2.2繼電保護技術的應用背景
如果不正確使用熔斷電阻絲,實際運用的電流量超過了承載值,這時流經導線的電流產生的熱量會將外表的絕緣層融化,這時就容易造成故障隱患。如果在日常工作中對器材的損壞較為嚴重并且沒有及時檢查和發現損壞情況,就容易影響電流的正常使用,容易造成安全隱患,從而引發安全事故,威脅人員安全。此時,繼電保護技術的應用十分必要。
2.3繼電保護技術的工作原理
繼電保護技術是應用在設備漏電故障發生之時保護設備和保證安全工作的手段,因此,為更好地應用這項技術,相關人員需要了解它的工作原理。繼電保護技術實質上是繼電保護器對于設備出現漏電故障時利用其過載保護和短路保護的功能避免工作過程中安全事故的發生。在建筑電力系統工作過程中,因為使用電力系統的設備和環節過多,所以稍有不慎就容易導致安全事故的發生。然而,一般使用這些電力系統設備的人員只是普通的建筑人員,操作不當、檢查不及時、對實際的使用原理不了解是當前工作團隊中的常見問題,這極易導致各種漏電事故頻頻發生。繼電保護器中利用其組成結構中的電流感應器,在感知電流異常時,保護器會自動關閉開關從而進行斷電。一般的電力系統設備在電流輸入的地方會安裝繼電保護器,通過導線一端接入電流感應變壓裝置,斷電的開關安裝在導線的在另一邊,以便在電流通過時及時感知異常,從而阻斷異常電流對設備的損壞。
3電力工程繼電保護故障的成因
3.1人為原因造成的故障問題
在電力工程中,技術人員往往會遇到一種情況,即根據事故報警裝置顯示繼電保護發生了故障問題,但是找不到導致這一故障發生的源頭[3]。另外一種情況就是繼電保護機械停止工作,事故報警裝置卻沒有提前預警,這就使得技術人員未能判斷故障產生的緣由和過程。然而,根據以往數據顯示這幾種故障情況的產生都是由于各種各樣的人為原因,如職工在工作崗位中不集中注意力、沒有采取及時有效的解決措施、操作不當等。一旦出現這種人為原因導致的故障,技術人員一定要在第一時間將情況如實向管理人員匯報,以此來保障故障解決的效率。部分情況下,電力工程單位會發生一種故障情況就是電壓失常,這種故障情況在發生時檢測其開關等主要裝置均不會排查到任何異常情況。但是技術人員會因主觀原因導致判讀不到位,進而導致故障處理方法不當,容易造成各種安全隱患。
3.2輔助工具應用不到位造成的故障問題
一般情況下,技術維修人員在解決電力工程繼電保護故障問題時,會通過以往的故障匯總信息庫、機械報警裝置等要素來判斷故障發生的原因,并確定故障處理的方法。電力工程管理人員會安排專門的負責人員來對繼電保護器進行定期排查,如果系統存在故障問題,可以對系統進行針對性維修檢查,這種情況和繼電保護機械異常是無關的。然而,一旦排查到繼電保護機械出現了異常情況,技術人員應當預先做好故障表現特征的信息備案,先規劃出解決故障問題的方案再實施正確的解決措施,以此來降低故障問題造成更大損失的概率。在電力工程單位中,各種機械裝置能夠作為技術人員檢查繼電保護機械的輔助工具,因此,技術人員必須充分發揮這些機械裝置的優勢作用,以此來提升故障判斷的準確性和故障解決的效率。在繼電保護機械發生故障問題時,這時觀察檢測裝置就會發現很多數據顯示正常,出現這些情況的原因是相應的負責人員沒有做到實時監測繼電保護機械的工作情況,未發揮輔助工具的作用,同時,并未做好日常數據的記錄,這時技術人員就會誤判繼電保護故障問題發生的原因,進而引發更加嚴重的故障問題。由此可見,一旦繼電保護出現任何故障問題,技術人員必須對整個系統進行整體綜合排查,以此來提高事故處理的質量[4]。
4電力系統繼電保護技術的運用原則
繼電保護技術是使得電力系統設備能夠正常運行的手段,那么面對大量使用電力系統設備且用電環節多、大規模生產的電力企業來說,更應該注重這項技術的使用原則。
4.1三段式繼電保護原則
在電力系統工作時,流過電流感應器的電流有相反的方向和相同的大小,這就說明電流是正常的,繼電保護器并沒有工作。一般來說在這種情況下,感應器中的感應磁通數值為零,且斷電開關沒有啟動。而如果一切情況相反,流過感應器的電流有相同的方向,感應器中的感應磁通的數值不為零,且其中電流大小數值相等,斷電開關工作,這就是設備在漏電故障情況下自動啟用繼電保護器的征兆。
4.2接零保護原則
一般電力系統設備如果存在導線外露的情況,管理人員會安排設備人員對接線采取接零保護,主要針對器材中帶有金屬的部分。一般接零保護時,只是配備保護的零線而不是熔斷電阻絲。另外,開關不會安裝在次要的保護零線上,接地保護零線和接零保護零線也不會安裝在一起,這樣能夠保證繼電保護器的安全使用。
4.3接地保護原則
為有效避免使用的電力系統裝備接地效果受到影響,技術人員應該遵循接地保護原則。在大型軌道工具作業時,接地處理和3個以上的接地點是必備的,另外,1~4Ω是電力系統連接節點處可控的電阻率范圍。接地保護是應用在電力系統設備導線外露的情況下,主要是在外露的導線并沒有產生電流的情況下對其進行接地保護,從而使得工作人員在觸碰外露導線時不會出現安全事故。這是任何金屬外殼和裝備進行接地處理時的必要措施,這樣能保證每一個工作環節的工作人員在接觸金屬外露的部分時不會造成故障問題[5]。
4.4繼電保護器的安裝原則
①額定的繼電保護時長。一般來說,針對不同等級的支干線額定的繼電保護時長不同,一級的支干線相較于平常的保護時長會相差0.2s,而三級的額定保護時長則與其相差0.4s。②針對不同等級的支干線來說,額定的繼電保護電流大小也不同,主要在0~300mA的數值范圍根據不同等級的支干線分別調節。
5電力系統繼電保護技術的發展趨勢
5.1網絡化
互聯網技術的快速發展推動了社會各個領域的變革,例如,技術領域、政治領域、經濟領域,等等。國民的數據信息通信工具就是計算機網絡,并且在新時代占據了重要的支柱性地位,促使國民生活生產的情況出現了本質轉變,其對工業生產行業產生了很大程度的影響,也使得該行業具備了有力的通信保障。近期,基于縱聯差動保護的繼電保護設備在新時代占據了重要的地位,對電力系統的安全、穩定、持續運行提供了保障。雖然繼電保護主要的作用是體現在排除問題配件與降低安全事故影響等方面,但是該裝置的作用并不僅限于此。在20世紀末,國內某大學專門為三峽水壩的回路母線研發出了一類分布型母線保護設備,這一設備是將傳統的集中型母線保護劃分為不同的母線保護。技術人員會在不同回路的保護屏當中安裝這些保護單元,單元之間會留有一定的空隙,不同保護單元之間是通過計算機網絡相連接的,這一網絡會將回路的所有保護單元構建成為一個完整的體系。各個保護單元會按照該回路的電流量以及由計算機網絡所得到的其余回路電流量作為參考依據,從而計算母線的差動保護數值。當結果得出是母線發生了故障問題,那么繼電保護裝置就會將該回路的斷路器隔離,排除故障線路。當外部發生故障問題時,任一保護單元計算結果均顯示為外援故障,所以不會發生任何反應。相較于傳統的集中型母線保護技術來說,當前這一類通過計算機所實現的分布型母線保護技術能夠為電力保護系統提供更加穩定的技術保障。
5.2智能化
隨著新型電子芯片的研發和新興技術的快速發展,繼電保護裝置的智能化水平不斷提升。神經網絡是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求解的復雜的非線性問題,應用神經網絡方法則可迎刃而解。例如,在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一種非線性問題,距離保護很難正確作出故障位置的判別,從而造成誤動或拒動。如果用神經網絡方法,經過大量故障樣本的訓練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發生任何故障時都可正確判別。其他方法如遺傳算法、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快[6]。天津大學從1996年起便開始研究神經網絡式繼電保護,已取得初步成果。可以預見,人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用,以解決用常規方法難以解決的問題。
5.3綠色化
近年來,國內工業領域的發展速度不斷加快,國民的生活水平也日漸提升,能夠享受到越來越好的物質條件。然而,在經濟水平高速提升的同時環境問題日益凸顯。現階段,國內的污染情況越來越嚴重,資源浪費問題也越來越嚴峻,國家對環保節能的關注度提升,相關部門出臺了很多環保相關的政策和節能策略。由此可知,未來社會將會朝著保護環境、節約能源的方向發展,由此還誕生出了環保產品的概念。無論是從設計、生產、研發、運用等角度來看,繼電保護裝置都和保護環境、國民健康發展的需求相關。
5.4一體化
在實現繼電保護技術計算機化和網絡化的條件下,保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機,是整個電力系統計算機網絡中的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據,也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此,每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能,而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能,即實現保護、控制、測量、數據通信一體化[7]。
6提升繼電保護技術應用效果的有效方法
6.1配備專業技術人員
當前,科學技術處在不斷發展的狀態當中,并且繼電保護技術尤為重要,對于工作人員的素質提出了較高要求。相關部門需要聘請專業的技術人員,并且組織對于工作人員的專門培訓,使其掌握繼電保護技術的理論知識和操作原理,從而在電力系統工作中重視繼電保護技術的準確運用和電力系統設備的定期排查,從而提高人員素質,促進工作安全有效開展[8]。
6.2重視繼電保護器
繼電保護器是繼電保護技術中主要應用的設備,其使用種類和作業場所的環境都會對其正常使用產生影響。電力企業應該將繼電保護器安裝到固定電源處且遠離對電力系統產生安全隱患的因素,從而保證繼電保護器的正常使用。另外,安裝具有報警器的繼電保護器是必要的,這使得電力企業中的工作人員可以及時通過警報發現設備的故障和安全隱患,從而提升供電工作的質量。
7結語
綜上所述,國內的繼電保護技術歷經了4個發展階段,由于科學技術與供電體系的快速發展,繼電保護技術也朝著多個方向發展。具體表現為朝著網絡化、智能化、綠色化的方向發展,這使得相關行業的人員面臨著更加復雜的問題,但也推動了繼電保護技術的快速發展。
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【關鍵詞】電力系統 實踐性教學 CDIO 改革與實踐
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)22-0078-02
一 引言
工科院校的實踐性教學一般分為:課程實驗、課程設計、實習環節和畢業設計。在這些教學環節中,“重知識、輕能力,重學術、輕應用,重說理、輕實效”是工科教學存在的普遍問題。基于這種現狀,我院以體現當今工程教育中先進教育理念CDIO模式為指導思想,對整個學院人才培養模式作了較為深入的改革和探索。本文結合我院人才培養模式的改革背景,將CDIO教育理念融入實踐性課程設置和教學過程中,針對電力系統方向的實踐環節中課程實驗、課程設計和畢業設計的指導思想、教學模式、設計內容和實施過程做出總結,希望對應用型本科學生的工程實踐能力和創新思維的培養能起到一定的指導作用。
二 我院電力系統方向設置的背景與定位
1.電力系統方向設置的背景
我院從2005年開始實行“按電氣信息類大類招生,兩年后按學生的興趣和需要分專業”的“2+2+x”教學改革。即兩年基礎課學習,兩年專業平臺課學習,“x”就是同一專業的學生到專業平臺課學習完成后,根據自己的專業興趣和目前的社會需求選報專業方向,選修一組某專業方向的限選課程和該方向的選修課程,并進入該方向為期一年的畢業設計過程,以達到學以致用,學有所長。我院電氣工程及其自動化專業在這項大的人才培養模式改革的背景下形成了“電機設計”、“電機控制”、“建筑電氣”和“電力系統”幾個專業方向。進入專業方向后,實踐性教學環節的安排除了課程實驗外,主要有:為期3周的方向課程設計,為期2周的畢業實習和為期1年的畢業設計。
2.電力系統方向人才培養目標定位
電氣工程及其自動化專業電力系統方向人才培養的目標定位是:培養能從事電力系統運行、設計、試驗、控制和計算機應用等領域工作的高級應用型工程技術人才。畢業生可在電力系統、發電廠、供電企業、電力工程設計單位、電力設備及電力自動化設備開發單位及用電單位等較寬范圍內就業。
三 基于CDIO工程教育模式的實踐性教學環節的改革與實踐
1.CDIO工程教育模式概述
CDIO是構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)、運作(Operate)四個英文單詞的縮寫,它是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達。CDIO工程教育的理念是充分利用大學學科齊全、學習資源豐富的條件,以盡可能接近工程實際,涉及技術、經濟、企業和社會的團隊綜合設計項目為主要載體,結合專業核心課程的教學,使學生能得到全面的訓練和提高。
2.基于CDIO工程教育理念的“板塊式”課程實驗設置
我院基于CDIO工程教育理念的“做中學”和“基于項目教育和學習”的思想,改革以往課程實驗以課程為主題,以知識點為核心,專業內各課程間條塊分割,沒有整體優化和統一的培養目標的缺點,提出課程實驗的“板塊化”設置。板塊化實驗項目的設置以專業核心課程和相應的選修課程之間知識點的相互聯系為原則,強調基于項目的實驗構思、設計、實現、運作。讓課程實驗真正起到“親身經歷與感受”的作用。
基于以上原則,我院把教學實驗設計成若干個具體的實際工程系統,每個工程系統由3級項目組成:1級項目為工程要求,提出總的培養目標和要培養的工程實訓能力;2級項目為進一步劃分的工程各子系統的設計與分析;3級項目
才是具體的實驗內容和試驗科目。如我院設置變電站設計與保護大板塊的實驗課程,將電力系統分析、發電廠電氣主系統、電力系統繼電保護、計算機仿真、電力系統規劃、高電壓技術等課程融合成為一個大板塊的實驗課程,這些課程都具有很強的內在聯系,即以發電廠電氣主接線方案為平臺,依托短路計算和潮流計算來實現電力系統中設備選擇與運行、保護的整定與實施、能量的變換和傳遞、系統的控制運行及其動態過程仿真分析等環節。學生通過這一個大板塊理論和實驗課程的學習,其工程實踐能力的培養在機制上就更加靈活,學生的實驗課程安排就不再受到理論課程的教學學時數的局限和理論課程教學前后次序的束縛,學生在學習理論課程的細節之前,就能樹立電力系統整體知識的要點和宏觀概念。在教學時間上也能夠得到有效的保障,如學生通過開放性實驗室的運行,可以獲得遠遠超過課內實驗學時的工程操作的訓練時間,通過自主性、綜合性、設計性、創新性實驗內容的設置,在學習效率和質量上能得到進一步的提高。
3.基于CDIO模式的課程設計的設置
從電力系統方向培養目標和基本要求中,可以看出:(1)課程設計是本方向主要實踐環節,傳統的課程設計一般是按照各主干課分別設置的,鑒于上述我校的專業設置背景,不可能有這么多的學時。(2)課程設計以發電廠、變電所設計和運行控制為主。基于此,我校在課程設計的模式上作了一些改革,即在完成全部課程后,進行為期3周的電力系統方向課程設計。我校選定電力系統分析、發電廠電氣主系統和電力系統繼電保護三門課程作為方向必修課程,選定高電壓技術、電力系統綜合自動化、電力系統規劃和電力系統運行和控制作為方向選修課程。按照人才培養模式的要求、知識體系的要求和時間的限制,把課程設計內容定為以發電廠、變電所設計為主線,貫穿所有課程的內容,完成一個完整的項目設計過程。
基于CDIO工程教育思想,把課程設計分解為一個具有三級項目的工程。項目設計的核心思想是鼓勵學生進行主動學習和綜合學習,開展學術研討活動,推動學生學習系統構建、模型分析、算法比較、仿真開發、科學結論分析等技能。在課程設計項目中,教師只起引導作用,通過專題講座、技術研討、方案研究等形式啟發學生的創新思維。通過CDIO模式下的課程設計,學生對于所選研究對象進行系統模型分析計算,可以培養學生用數學邏輯方法準確描述電力系統拓撲結構、反映系統行為的參數體系、系統行為的能力。項目內容可以完全跳出學生個體能力的差異,不同水平的學生可以選擇不同復雜程度且適合自己的設計方案,按照要求完成各個環節設計任務,同樣能起到能力鍛煉和鞏固知識的作用。另外,優秀的選題和成果可以用于替代今后教案中陳舊老套的實例,為更新教學素材作充分的積累。
4.基于CDIO模式的“產、學、研”相結合的畢業設計過程改革
CDIO工程教育思想是讓學生以主動、實踐和課程之間有機聯系的方式學習工程技術。教學過程中加強與社會各行各業特別是專業技術行業的聯系,這也是當前高等教育改革與發展的趨勢之一。我院基于CDIO工程教育思想,實施按“產、學、研”相結合的模式來組織和管理為期一年的畢業設計(包括畢業實習)的教學過程。
我院按照以下三個環節來管理畢業設計過程:首先,建立嚴格的設計課題審批制度。指導老師按要求填寫畢業設計選題審批表,包括課題來源、設計內容、技術要求、學生人數等。審批表先后通過課程組和學院組織的專家組審核合格后方可作為畢業設計題目;如果學生到生產單位或實踐性教學基地去做畢業設計,須事先提出書面申請,還必須按教學要求選題和選派指導教師,將課題內容摘要、主要指標、文獻資料和校外指導老師的姓名、學歷、職稱等以及單位提供的軟硬件條件以正規格式報送學院,經過審查后方準前往,并同時指定校內指導教師做教學指導。其次,進行定期的檢查匯報。為確保畢業設計的質量和進度,要求學生定期向專業課程組匯報畢業設計情況,我院的畢業設計質量監控體系設計了四個環節,即開題、中期檢查、畢業設計課題驗收、畢業設計答辯。這也是整個畢業設計質量監控體系的四個觀察點。其中開題要檢查的重點是檢查文獻閱讀與利用的情況、總體方案的設計內容;中期主要檢查總體方案中采用到的核心技術的試驗情況;課題驗收主要檢查學生所設計的系統運行情況,數據分析與結果如何,是否完成畢業設計任務;答辯主要考查學生的畢業設計論文、學生的語言表達能力。最后把好答辯與綜合評分關。學生的畢業設計成績應由綜合評分來確定,包括工作表現、能力和素質等方面的平時考查成績、畢業設計成果的驗收成績、論文成績及答辯成績。無論是在單位還是在學校答辯,都要求綜合考慮上述幾項成績,以確保畢業設計的質量。
四 結束語
從2005年開始,我院開始實施基于CDIO的實踐性教學環節的改革措施,通過這幾年的實施,取得了良好的效果。我院根據社會和企業的急需技術,有針對性地安排實踐性教學,培養學生的一技之長與工程實踐能力;堅持這個方針,我院培養的學生在激烈的人才市場競爭環境中,具有了自己的獨特優勢和生存空間,提高了學生的就業競爭力。同時,我院與企業聯合加強實踐性教學環節,在企業建立了長期穩定的實踐性教學基地,也彌補了學校實驗設備不足帶來的不便。因此,可以認為,這種教學模式的改革無論是對于學生,還是對于教師、學校乃至社會都是有利的。
參考文獻
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關鍵詞:制造業人才發展規劃指南;電氣工程及其自動化;人才培養;教學改革
制造業是國民經濟的重要支柱,是科技創新的主要戰場,是國家綜合競爭力的有力表現。隨著現代化技術的飛速發展,制造業全球化趨勢加強[1]。電氣工程及其自動化專業主要培養的是能夠在電氣工程領域從事相關的系統設計、裝備制造、運行控制、信息處理、研究開發、經濟管理以及計算機應用等方面工作的應用型、復合型高級工程技術人才[2]。山西農業大學是全國首批深化創新創業教育改革示范高校,是國家中西部基礎能力建設高校,也是山西省高等教育綜合改革試點高校。電氣工程及其自動化專業是山西農業大學工科專業中的優勢專業之一,為了培育更多適應社會經濟發展的復合應用型高級工程技術人才,本專業于2012年開始在人才培養模式等方面進行改革。
一、教學改革背景
2010年6月,教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”),它是我國高等工程教育改革和創新的重大計劃,也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國采取的重要措施[3],其主要目標是“面向工業界、面向世界、面向未來,培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才,為建設創新型國家、實現工業化和現代化奠定堅實的人力資源優勢增強我國的核心競爭力和綜合國力。以實施卓越計劃為突破口,促進工程教育改革和創新,全面提高我國工程教育人才培養質量,努力建設具有世界先進水平、中國特色的社會主義現代高等工程教育體系,促進我國從工程教育大國走向工程教育強國”。“卓越計劃”的實施,進一步促進高等教育面向社會需求培養人才,注重人才知識的全面性和實踐的創新性,全面提升我國工程教育人才培養質量,更為地方高校的人才培養模式改革和專業發展指明了方向。
二、教學改革實踐舉措
電氣工程及其自動化專業課程體系龐雜,它具有強電和弱電結合、電工技術和電子技術結合、軟件和硬件結合、元件和系統結合[4]的特點,這使得該專業人才培養復雜而艱巨,為了培育更多具有創新精神的卓越人才,本專業于2012年開始在人才培養模式等方面進行教學改革。
(一)3+1人才培養框架強化了工程教育的實踐性
加強學生工程實踐能力是高等教育的必要延伸和社會發展的必然要求。在以往的人才培養過程中,存在“重理論、輕實踐”的問題,理論教學環節占據了極大部分的教學時間和考核比例,實踐教學環節重視程度遠遠不足,這不利于學生工程素質和能力的培養。3+1培養框架是指本科階段3年進行系統課程學習+1年校內外實踐環節學習,在改革實踐中,對理論課程教學體系和實踐教學環節進行了重新調整和整合,專業必修課程在前3個學年全部完成,第四學年秋季學期安排了部分專業方向選修課程和專業綜合實踐,包括單片機課程設計、電工電子綜合設計、電力工程設計,強化工程實踐能力和創新精神的培養,第四學年春季學期進行畢業綜合實習以及結合實習企業進行的培訓實習與畢業設計(論文),且實踐教學環節貫穿整個電氣工程及其自動化專業復合應用型高級工程技術人才培養環節。
(二)構建科學的課程體系是培養合格復合應用型工程人才的基礎
課程體系的設置是由人才培養目標決定的,而課程體系的合理化程度又會影響到人才的合格化程度[5]。電氣工程類許多課程之間存在不可分割的聯系,有些內容無法單純地割裂分開到某一課程中,這就造成了課程內容交叉、重疊。例如在“數字電子技術”、“微機原理及應用”和“單片機原理及接口技術”都有數模和模數轉換等內容;舊的課程體系課程彼此之間銜接不合理,連貫性、系統性缺失,重點內容不突出。在課程體系改革實踐中,我校電氣工程及其自動化專業將課程、專業、學科和實驗室建設融為一體,優化課程體系和教學內容,打破傳統的“基礎課—專業基礎課—專業技術課”的“老三段”體系,依據電氣工程及自動化專業強弱電課程體系特點,按照強電拖動、弱電控制,對課程體系進行一體化重組,構建了“電子技術課程群”“電氣控制和傳動課程群”。“電子技術課程群”包括計算機應用基礎、程序設計、電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、信號與系統、微機原理及應用、單片機原理與接口技術、嵌入式處理器及操作系統、數字信號處理器(DSP)原理及應用等;“電氣控制和傳動課程群”包括自動檢測技術、自動控制原理、電力電子技術、電氣控制與PLC、計算機控制技術、電氣傳動控制系統、電機與拖動、過程控制、電力系統等,并通過電力電子技術和電氣控制技術等課程,實現課程群之間的有效融通,強化了課程的廣闊性、綜合性和親和性,實現最優學時分配,同時使整個教學過程具有連貫性和合理銜接,既避免教學內容的簡單重復,又可以實現整個課程體系的系統化,有利于學習興趣引導、專業思想形成與知識貫通。
(三)構建科學的多層次實踐教學體系是提高復合應用型工程人才培養質量的重要抓手
科學的實踐教學體系對于培養具有工程素質、創新能力、動手能力及獨立分析解決問題能力的合格復合應用型高級人才起到關鍵和核心作用。由于電氣工程及其自動化是一個實踐性較強的專業,各實驗課程和實踐環節教學計劃相對獨立,缺乏培養學生實踐能力的具體細化目標和體系,導致學生專業口徑窄,動手能力和創新能力差。在實踐教學改革中,按照認知事物的規律,由淺入深、由簡到繁、由個別到綜合應用,有層次地設置實踐環節,建立如圖1所示的認知層、基礎層、拓展層、創新層4個層次的實踐教學體系。第一層次為認知層,包括物理實驗、專業認識實習、金工實訓、電子實習,學生進入大學后接受系統實驗方法、實驗技能訓練、專業認識和激發專業思考的開端,是培養和提高學生科學研究工作能力重要基礎。第二層次為基礎層,包括電路、模電數電、電氣控制、電機等課程系列實驗,與課堂理論教學同步進行,注重學生實驗技能訓練,嚴謹科學作風和良好實驗習慣的培養,實驗內容主要包括知識驗證性和簡單綜合性實驗。第三層次為拓展層,包括微控制器、電力電子、電機與傳動、過程控制等專業綜合性較強的課程實驗和電機、電氣控制實習、單片機課程設計、電工電子綜合課程設計和電力工程設計,在課程實驗內容方面,強化了綜合性和設計性實驗;在實習、設計環節,充分結合農業院校電氣工程及其自動化專業實踐特點,以農業和設施農業工程實際為背景環境,以工程項目產品或系統從構思、設計、實現到運行乃至廢棄的生命周期全過程為載體,培養學生的科學和技術知識獲取能力、學習能力、溝通能力、團隊協作能力、開發創新能力和系統掌控能力等,促進學生知識、能力和素質的全面提高。第四層次為創新層,包括學生自己選定的創新項目、SRT計劃、各類各級大學生學科競賽、各級大學生創新創業項目和畢業設計等,在實踐中,開放了電工電子、電路和微機測控實驗室,為學生進行多種形式的科技創新創業活動提供實驗創新平臺,畢業綜合實習分兩個階段,第一階段3周的校企合作企業“輪崗制”,針對企業生產環節,對所有專業學生進行多崗輪訓,完成生產加工、裝備維護、生產組織等方面的訓練;第二階段“頂崗制”,采用企業學生雙向選擇方式或學生自主選擇企業形式,該階段采用雙導師制,校企導師合作完成學生畢業綜合實習和畢業設計環節。該階段是培養學生的創新精神和創新能力,增強工程設計和綜合應用素質以及提升職業素養,增強責任感和使命感的重要途徑。
(四)激發學生專業興趣是提高學生創新能力的重要途徑
創新思維和創新能力是我國實現制造強國戰略目標的驅動力,興趣與專業的結合是開拓創新思維、培養創新能力的有效途徑[6]。在傳統的教學環節中,課堂講授,卷面考核,驗證性實驗,課程設計固定,這樣的培養方式忽略了學生的個性特點,難以挖掘學生在專業學科中的興趣愛好,長此以往,會嚴重影響學生創新能力的提高。在教學綜合改革中,為了激發學生在專業方面的興趣,采取以下幾方面的舉措:(1)實施大學生研究訓練計劃(StudentsResearchTraining,簡稱SRT計劃),鼓勵學生及早進入實驗室,接受科研訓練,提高專業技能[7];(2)鼓勵學生建立興趣小組,如智能車設計小組、航模小組、電氣安裝興趣小組等,使學生實踐中發現問題,思考問題,解決問題,在興趣中加強專業技能,培養創新能力[8];(3)鼓勵學生參加各種科學知識競賽,如全國大學生電子設計競賽、全國信息技術大賽、全國大學生數學建模競賽、全國大學生課外學術科技作品競賽等,通過這些比賽,使學生進一步提高了自主學習的意識和能力,所取得的優異成績也幫助學生建立了專業方面的自信心;(4)鼓勵學生開展發明創造活動,使學生會產生創新的意識以及將想法轉化為實踐的動力。經過多年的教學綜合改革,我校電氣工程及其自動化專業在人才培養方面初見成效,學生參加各級大學生學科競賽獲獎54項,其中國家級獎13項,主持各級大學生創新創業計劃項目50余項。專業學生就業率平均98.6%,其中30%任職于大中型企業,如國家電網、地方電網、山西各級發電企業、國機集團等,并獲得用人單位一致好評。
三、教學改革思考
2015年5月,國務院提出實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領《中國制造2025》。2016年12月,教育部、人力資源和社會保障部、工業和信息化部聯合印發《制造業人才發展規劃指南》,作為《中國制造2025》的重要配套文件,從制造業的問題和需求為導向,提出健全人才培養體系、創新人才發展體制、提高人才隊伍素質的規劃指南,為實現制造強國戰略目標提供人才保障,同時給本科院校復合應用型創新人才培養提供了切實有效的行動綱領和進一步深化創新人才培養指明了方向。
(一)優化教師隊伍,提高教師實踐能力
教師隊伍的整體素質決定學校的辦學水平和人才培養質量,建設創新型教師隊伍對于人才培養至關重要。而在長期的教學過程中,教師因不斷強化教學內容、教學技能以及研究領域的相關知識,深入研究的同時知識面反而變窄,因此在教學中難以做到各學科之間融會貫通。此外,對工科教師的業績考核上唯學術化傾向明顯,注重理論研究和追求,輕視工程實際問題的研究和解決。這樣,學生難以接受到系統的工程教育。為了優化教師隊伍,提高工程教育質量,應從以下4個方面進行:(1)邀請企業高技能人才到學校進行培訓,組織專業教師定期到高新技術企業進行實踐或去企業短期掛職鍛煉,選派專業教師出國進修訪學;(2)改革工科教師的業績考核標準,將實踐能力、社會服務能力等納入教師考核評價體系;(3)鼓勵教師進行相關研究領域的發明創造,加大科研成果轉化收益分配和知識產權保護力度;(4)鼓勵教師參與各類相關技能競賽,提高相關專業技能。
(二)深化校企合作,實現互利共贏
目前,我校電氣工程及其自動化專業正逐步加快校企合作步伐,但校企合作深度不夠,企業在人才培養中的主體作用尚未充分發揮,無法按照社會或企業人才需求,制定培養方法;工程教育實踐環節薄弱,學生到企業實習時間短,大多只是走馬觀花參觀,企業技術人員簡單介紹相關企業相關設備、生產流程、產品工藝等,學生無法真正融入企業產品的研發之中。為了實現更大程度的互利共贏,校企合作程度有待進一步加深。深化加強校企合作應從以下4點進行:(1)加強實體化產學研用聯盟建設,深化產學研協同創新,增強校企匯聚創新資源的能力,促進科技創新的優質資源向國家經濟社會發展聚焦;(2)在人才培養方案制定時充分考慮企業需求,課程設置和教學內容與專業技術的更新和發展緊密結合,努力做到人才培養和用人需求相結合,學校教學和企業生產相結合;(3)在將教師和學生“送出去”的同時,也將學校的科研成果和創新性產品設計“送出去”,便于科研成果和創新性產品設計轉化到生產中,為企業創造更大的效益;(4)在將企業高技能人才、企業文化“請進來”的同時,也將企業從業人員“請進來”,解決部分企業從業人員理論知識欠缺的問題,提高他們的信息技術應用能力。深化校企合作,使得高校與企業在更大程度上互利共贏,快速培養出企業所需要的理論扎實、實踐能力強的實用型人才。
四、結語
人才培養是一項長周期的教育活動,高等學校必須轉變教育教學觀念,以面向社會需求為導向,以提高人才培養質量為核心,研究、探索人才培養的新模式,深化工程教育教學改革,不斷增強學生創新意識與創新能力,為制造業強國崛起培養更多高素質的創新型人才。
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關鍵詞:電氣工程;產學研合作;應用型人才
作者簡介:葉愛芹(1971-),女,安徽天長人,安徽科技學院機電與車輛工程學院,副教授。(安徽 鳳陽 233100)
基金項目:本文系安徽科技學院質量工程研究項目(項目編號:X201048、X201043)、安徽科技學院重點課程建設項目(項目編號:ZDKC0912)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)30-0099-02
近年來,我國高等教育發展迅速,教育規模已居世界第一。但我國高等教育目前是大而不強,多而不精。而工科專業普遍缺乏實踐性和創新性,培養的人才不能完全符合用人單位的需要。鑒于此,國家教育部分別在2008年和2010年遴選了部分高校作為應用型人才培養基地,要求培養實踐性和創新性強的工程技術人才,以適應社會與經濟發展需要。安徽科技學院(以下簡稱“我校”)有幸被遴選為應用型示范本科高校,按照學校的辦學指導思想,針對安徽省經濟快速發展的實際,立足安徽,面向全國,服務于地方經濟與社會發展需要,培養在電氣工程、機電一體化等領域的企業、科研院所、施工單位等從事科技開發、設計制造、運行管理和經營銷售等方面工作的應用型人才。
一、改革課程設置和教學內容,構建應用型人才培養體系
培養方式采用“3+1”校企聯合培養,3年校內學習和累計1年的企業學習。其中理論課程及部分實驗的學習主要在校內完成,企業學習則以各種實習實訓、專業課程設計和畢業設計等為主要形式。課程設置堅持知識不斷線的原則,如外語學習與應用不斷線、工程設計意識訓練不斷線、計算機應用不斷線等。具體做法如下:
1.企業參與教學計劃的制訂與課程大綱的修訂
電氣工程及其自動化專業是一級學科,包括電力系統及其自動化、電力電子與電力傳動、電機與電器、絕緣與高電壓技術、電工理論與技術等學科方向。為此,提出了“平臺 +小模塊”的專業基礎知識扎實、具備專業可持續發展潛力和特定崗位群技能熟練的專業應用型本科人才培養模式。通過大量的企業調研,了解市場需求,制訂符合應用型人才培養的教學計劃。通過與企業合作,例如遴選企業冠名班的形式,有針對性地與企業聯合培養符合企業需要的人才。為了進一步擴大與行業企業合作的力度,與企業共同開展教學質量評價工作。從專業設置的論證、人才培養目標的定位、人才培養模式的實施、人才培養方案和課程標準、教學大綱的制訂、課堂教學的實施、效果的檢驗及畢業生5年內的跟蹤調查等多方面開展合作,行業企業在學校教學質量評價中占不低于30%的權重。另外,將用人企業的調查結果整理分析后,反饋至專業建設委員會。專業建設委員會將對反饋的內容進行相應的改革和調整,如修訂人才培養方案、進行課程改革等,最終達到提高教學質量和教學水平的目的。
2.“教、學、做”一體化課程改革
在教學計劃與課程大綱修訂過程中,對一些實踐性強的課程進行了一些改革與探索。打破課程之間的條塊分割與各自為政的局面,進行內容整合。以一門課程為主,多門課程協同,在授課過程中采用“教、學、做”一體化模式。以工程實例入手,理論聯系實踐,圍繞工程問題的提出,要求學生查閱相關資料,給出工程解決方案和具體方案的設計、實施、維護等過程,在學習課程知識的同時培養了工程意識。以“面向工程、項目驅動、能力培養、全面發展”的教育理念,進行教學實踐體系的教學改革,提升學生的動手能力與創新能力。
3.整合教學資源,重點突出實踐環節
在整個教學計劃中,主要劃分三階段:專業通識階段、工學結合專業選修階段、綜合能力提升階段。第一階段的主要任務是打牢基礎知識,對專業知識要能舉一反三、觸類旁通。主要在專業基礎實驗室、學校工程訓練中心和校外電氣相關企業完成基本的技能鍛煉和通識教育,培養專業興趣。這個階段需要兩年實踐。第二階段的主要任務是把知識變成力量,通過實踐提高能力,使學生成為能說會做的復合型人才,這個階段需要一年。全部實踐在專業實驗室和學校工程訓練中心完成,邊理論邊實踐。第三階段主要完成理論—實踐—理論這樣的循環,要求學生以團隊形式完成產品的開發到生產的全過程,最后以產品作為畢業考核的依據,學生可以送到對口的企業完成。
二、加強師資隊伍建設,強化教學團隊建設
目前,高校教師大部分是從學校畢業后直接到高校任教,沒有企業經驗。主要是從理論到理論的過程。在從教過程中,大部分教師選擇進修的方式也仍然是到更高層次的高校以及科研院所深造,這不符合目前應用型人才培養的需求。發展應用型本科教育歸根到底靠人才,靠一支思想品德優良、專業理論和實踐水平精湛的“雙師型”師資隊伍。加大師資隊伍建設力度已成為應用型本科教育發展的當務之急。一方面,要積極從其他高校和廠礦企業引進高層次高水平的學科帶頭人;另一方面,也要加強現有師資隊伍的培養,采用企業培訓、培養和自主學習的方式,通過各種途徑轉變現有師資隊伍的教育思想和教育觀念,提升專任教師的教學水平、動手實踐能力和創新能力,培養一支真正“雙師型”教師隊伍。具體做法如下:
第一,專業課教師帶隊組織學生到相關企事業單位參加培訓或生產實習。第二,積極鼓勵教師開展科研活動。以學校實驗儀器設備和企業的科研平臺為基礎開展縱向和橫向的科研工作,將科研與生產實踐相結合。第三,多方面多層次培養學科帶頭人、專業負責人和中青年骨干教師。對校內學科帶頭人、專業負責人和中青年骨干教師通過到國內外高校進修、技術交流以及到合作企業掛職鍛煉等途徑提升專業理論水平和實踐技能,使其迅速成長。將學科帶頭人、專業負責人和中青年骨干教師培養成既能把握學科或專業建設與改革發展方向,保持學科或專業建設的領先水平,又能把握行業和職業發展方向,既有高水平理論研究能力,又有較強實踐能力的省內外同類院校知名專家。第四,建立企業實踐鍛煉制度。每年輪流選派專任教師脫產到企業進行為期半年的實踐鍛煉,鼓勵部分專任教師半脫產到企業承擔技術業務或實踐鍛煉。第五,與企業緊密合作,充分利用企業技術人員實踐動手能力強的特點,建立健全“校企互動”的“雙師型”結構師資隊伍培養模式和兼職教師動態管理體制,從生產一線聘請既有實踐經驗又能勝任教學任務的工程技術人員為兼職教師。一方面專任教師可以帶著問題到企業進行實踐研究,另一方面,企業技術人員可以承擔本專業主要實踐技能課程的教學任務,還可以參與專業建設、課程建設,尤其是“教、學、做”一體化課程的開發,使本專業的師資隊伍成為真正“雙師型”結構教學團隊。
三、產學研合作,加強應用型人才培養實踐基地建設
產學研合作教育是應用型本科人才培養的必由之路,通過產學研合作開拓了教師的視野,有利于教師將新技術傳授給學生,同時也利于學生提高能力,增加就業渠道。校企合作也是我校的辦學優勢所在,學院每年承擔行業眾多企業的科研、培訓和技術服務工作。通過這些活動加快了教師“雙師型”素質的提高,也得到了企業在資金和人力資源方面的支持,為“下得去、留得住、用得上”專業技能型人才培養創造了良好的條件。
1.與企業共建產學研實驗室
聯合企業、政府共建科技創新平臺。與奇瑞汽車股份有限公司、合肥美菱股份有限公司、安徽省荊塗電力工程有限公司、德力玻璃等企業集團合作,雙方共建技術研究中心或實驗室。現階段,我校電氣工程及其自動化專業實驗室的實驗條件尚不完備,建立產學研一體化的專業實驗室顯得尤為重要。首先,學校用較少的投入建立了滿足教學需要的電類課程基礎與專業實驗室,此類實驗室可以滿足電氣工程及其自動化、電子信息工程、機電技術教育、機械電子工程等8個相關專業使用,使其達到滿負荷運轉,提高了資源利用率。其次,在產學研一體化的實驗室,將企業引進學校,教師和學生可以帶著項目在真實的生產技術實踐環境中參與教學、科研和生產活動。在此過程中,有助于學生對抽象的理論知識的理解,使其工程技術的實踐能力、解決實際問題的能力明顯增強,為以后的工作打下堅實的基礎。同時教與學的效果明顯加強,而這正是應用型人才培養的重要目標之一。在實驗室建設中,構建結合工程實際的實訓實驗室和企業車間,如電力系統實驗室、電氣實訓室、電子生產車間等。通過企業出設備、學校出場地的形式建立了3個校企聯合實驗室,校企共建共用。學生的理論教學與實踐教學不再被分割,讓抽象的理論及時與實踐相結合,學生理解更透徹。同時,制訂相關制度,對實驗室徹底、完全開放,形成了與企業相近的研發環境,使學生不僅具備扎實的專業理論知識,也有較強的實踐動手與創新能力。
2.建立校外實習基地,產學研合作培養高級應用型人才
人才培養是產學研合作的重要目標。依靠政府為橋梁,積極尋找有條件的企業共建立本科生實習基地。在互贏合作的基礎上,建設相對穩定的“教學—科研—生產實踐”相結合的本科生實習基地,培養學生的實踐能力和創新能力,實現人才培養與企業一線人才需求的對接,同時也為企業提供智力支持,促進高校畢業生的就業。學院與奇瑞汽車聯合創辦了“奇瑞班”,與德力玻璃集團聯合創辦了“德力班”,部分學生在半年甚至一年時間中可以在合作企業進行實踐學習,特殊情況下可以選派老師將課程搬到企業授課,真正實現了應用型人才培養與企業一線人才應用的對接。同時,學校在畢業設計工作中不斷加強產學研緊密合作。一方面,教師可以篩選部分企業的科研課題,這部分選題結合工程實際,可以讓學生作為畢業設計去做;另一方面,結合畢業生產實習,安排部分學生到企業,由企業提出、選出符合專業培養要求的畢業設計題目,學校、企業共同選派導師,以“雙導師制”形式指導學生的畢業設計。畢業答辯可以選在企業進行。這樣,學生通過參與企業課題的研究不僅了解了生產過程需要解決的問題、難題,而且拓展了學生的專業知識面,了解了本專業的學科前沿新動態,鍛煉了學生認識問題、解決問題的能力,創新意識也得以加強。另一方面,企業在為學生提供實習和設計的同時,企業本身的研發水平也得以提高,市場競爭力得以加強。所以產學研相結合是學校與企業雙贏的舉措。
四、國際合作與交流
在以學生為本、因材施教的理念下,我校借鑒并積極吸收發達國家先進的人才培養模式,選送骨干教師到國外友好學校學習發達國家先進的教學理念和教學模式,以雙方互換師資交流為契機,學校設置國際交流與合作中心,并取得“中外合作辦學、教師海外研修、學生海外游學”三大突破,開創了國際合作交流的新局面。先后與美國、德國、韓國、澳大利亞、新西蘭、加拿大、俄羅斯、菲律賓和臺灣地區等多所高校建立合作關系,并與美國、韓國、新西蘭等國家和地區的8所大學正式簽訂合作辦學協議。將部分專業課程、實習實訓和畢業設計環節安排在國外進行。同時,學校積極拓展應用型人才培養的國際視野,尤其是通過外出研修,青年教師的視野得到拓展,理念得到更新,水平得到提高,已經成為學校教學內容和教學方法改革的中堅力量。外教管理與服務水平不斷提升,為學校的師資隊伍建設注入新的活力,促進了學校教學內容、育人模式、教學手段和評價制度等一系列改革,也成為省內高校教學改革的一大亮點。
五、結語
本文介紹了安徽科技學院電氣工程及其自動化專業應用型人才培養模式的初步探索情況,包括基本思路和實施方案等。在計劃實施過程中將會遇到不少困難和多種制約,一方面,政策驅動需轉變,教師投入積極性需調動。目前高校教師所面臨的職稱評審機制幾乎一樣,對教師所取得學位、科研和發表的論文要求比較高,這讓大部分教師無法全身心投入實踐教學,尤其是職稱低的教師。另一方面,資源受限,場地、經費投入、師資力量不足,特別是工程實踐型教師嚴重缺乏。由此可見,改革的任務仍然是十分艱巨的,需要學校和學院共同努力,迎接挑戰,解決應用型人才培養過程中面臨的各種問題。
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何謂核心競爭力
北大著名經濟學家張維迎指出:核心競爭力即企業所具有的獨特資源和能力,這種獨特性具體表現為“偷不去,買不來,拆不開,帶不走,溜不掉”。“偷不去”,即別人很難模仿你,如你擁有的自主知識產權,尤其是獨有的品牌和企業文化等;“買不來”,即你所擁有的資源不能從市場上買到,因為你能買到的東西別人也能買到;“拆不開”,即企業的資源和能力具有互補性和整體性,合起來才值錢,分開就不值錢,比如鞋子,左只和右只具有互補性,別人拿走一只是沒用的,所以你看好一只就行了;“帶不走”,是指資源的組織性,個人的技術和才能是可以帶走的,而整合企業的資源所形成的競爭力,才是企業的核心競爭力;“溜不掉”,是指企業的持久競爭力,今天拆不開、偷不走的資源,明天就可能被拆開、偷走,所以企業家真正的工作不是管理而是不斷創造新的競爭力。
這段表述生動形象地闡明了核心競爭力的基本內涵和外延特征。如果非要給核心競爭力界定一個學院派的定義,那么,綜合目前國內外學術界有關核心競爭力概念的各種論述,筆者認為,核心競爭力是企業管理尤其是戰略管理研究的理論和實踐發展的新階段;是企業持續有效地優化整合各種資源,以適應日益復雜多變的內部和外部環境的獨特能力;是企業所獨有的,以創造超額價值來保持市場競爭優勢的處于核心地位的關鍵能力和資源。
電力施工企業核心競爭力的構成要素
不同行業、不同企業之間,其核心競爭力的基本內涵并沒有實質性差異,但核心競爭力外延的具體表現和構成要素會存在明顯的個性差異。這是企業核心競爭力的獨有性或獨特性所決定的。因此,電力施工企業核心競爭力的構成要素自然會有自身的行業和專業特征。
市場信譽。市場實踐證明,電力工程的投資和運營商選擇承包商的首要因素就是承包商的市場信譽,因為建設市場的信譽是承包商綜合實力的體現,是承包商經過長期市場競爭洗禮所形成的行業和社會認可度。選擇市場信譽高的承包商可以有效降低投資和運營商的風險成本。電力施丁企業的市場信譽主要決定于其技術實力的綜合管理水平;工程實體的質量、工藝水平;安全健康、環境保護的職業意識和專業管理水平;全員、全過程、全方位的服務意識和服務質量。
企業文化。企業文化已經成為企業核心競爭力的基礎,是核心競爭力中無形的“潤物細無聲”的“軟功”。企業文化的功能表現在:第一,凝聚力。企業文化是一種“黏合劑”,可以把全體員工緊緊地凝聚、團結在一起;第二,導向力。是企業該做什么、怎么做的價值導向和行為導向;第三,約束力。是對企業員工不該做什么、不能做什么的具有免疫功能的“軟約束”;第四,激勵力。優秀的企業文化是一種精神激勵,能夠有效激發員工的潛在能量。企業要想獲得真正成功,贏得廣泛信譽,就必須營造獨特的企業文化。
技術創新能力。技術創新能力是企業核心競爭力的“核心”,它越來越成為企業在市場競爭中能否生存發展的決定性因素。電力工業是技術密集型產業,隨著信息技術、網絡技術、新材料技術、先進制造技術等在電力工業領域的產業化應用,電力工業正向信息化、數字化、網絡化、市場化方向發展。作為電力工作物質基礎的創造者,電力施工企業必須滿足電力工業技術進步、產業升級的要求,切實強化技術創新能力,以技術創新提高核心競爭力,以技術創新開辟新的空間,以技術創新促進企業全面發展。
人才的凝聚力。人是一切的出發點和歸宿點。人力資源是比設備、資金更重要的第一戰略資源,是推動企業發展的決定性因素。在福利待遇、工作環境等方面處于絕對劣勢的電力施工企業,必須結合21世紀知識經濟時代對“人才”的更高要求,結合電力施工行業的特殊性對“人才”的特殊要求,針對性地制定“人才戰略”:樹立“以人為本”的觀念,從以物為中心轉到以人為中心,充分挖掘人才的潛能,最大限度地調動和發揮員工的積極性與創造性,為員工實現個人價值最大化創造條件;營造培育人才、吸引人才、凝聚人才的氛圍和機制,使人才資源充分發揮整體效能。
企業管理體制與機制。企業管理的體制與機制是企業管理的中心內容,是始終保持核心競爭力的基礎。人才資源是企業的第一資源,但人才本身并不是核心競爭力,因為別人可能用比你更高的開價將其挖走。只有形成一種能使人才自主、自發地盡其才、盡其用的人才管理機制,才能使人才發揮最大效能并為企業創造核心價值,從而真正形成核心競爭力。同樣,先進的技術也只有通過適宜的管理機制,才能以最高的效率轉化為生產力,從而將技術優勢轉化為競爭優勢。因此,只有形成各種資源發揮最大效能并持續完善的管理體制與機制,才能為核心競爭力提供一個激活、催化、進發的通道和平臺。
電力施工企業核心競爭力的培育途徑
1.充分發揮人力資源的整體效能
建立學習型組織。電力施工企業應按學習型組織的理念、方法和目標,通過持續不斷的強化培訓,造就一大批具有技術專長又善經營管理的高層次、復合型、外向型人才。目前,電力施工企業的當務之急是要加緊對決策層和管理層進行WT0相關知識,國際經貿知識和慣例,工商管理、金融、法律、信息網絡等知識的系統培訓和計算機、外語技能的強化培訓,全面提升決策層和管理層的綜合素質;并在全體員工中形成共同的愿景,樹立與時俱進、終身學習的觀念,從而奠定企業堅實的人才基礎;培育企業人才的“再造”機制,使企業成為“人才”的生產線和大熔爐。
此外,要大力推進“工人階級”的素質結構重塑工程。作為“產業工人”主要載體的國有企業,尤其是“產業工人”比例較高的電力施工企業,必須盡快重塑“產業工人”的素質結構,即通過多種途徑,多種方式,多種渠道的持續有效的教育培訓和終身自我學習,使“藍領”變為“白領”,提高“白藍率”,使企業人力資源的知識總量和開發度增加,組織的整體學習能力增強,最終提高企業的核心競爭力。
銳意改革,建立新型的人力資源管理體系。知識經濟時代,人的科學文化素質普遍提高,生活目標、生活方式日益個性化發展。企業員工將變為“自我實現人”,即人們工作的價值在于實現“自我價值”。因此,“以人為本”的思想就必然成為新世紀管理哲學的指導思想。在野外作業,工作環境和條件艱苦,報酬不高的電力施工
企業要想吸引人才,留住人才,在人力資源管理方面就更需要樹立新的觀念,建立新的管理體制和機制。
第一,大力營造尊重知識,尊重人才,尊重所有人的企業“軟環境”。人力資源管理的關系就是營造平等、融洽、協調的企業“軟環境”。物質條件較差的電力施工企業,就更加需要以感情留住人,以事業留住人,以共同的價值實現留住人,以良好的“軟環境”彌補“硬環境”先天不足。
第二,積極探索新型人才資源管理體制和機制。電力施工企業與其他國有企業一樣,國有體制仍然是人力資源管理的制約瓶頸。從2l世紀知識經濟的發展方向看,平等競爭與自由雇傭是必然的趨勢。企業與員工將在全球范圍內統一的人力資源市場中雙向選擇,“人才流”的“流動率”上升。但是,企業的生產經營又需要一定的連續性,客觀上需要“核心業務”人員的穩定性。因此,應大膽探索,進一步引入競爭機制,對大量的“非核心”業務所需的勞動力則實行短期或臨時合同雇傭。
第三,積極探索績效評估和價值分配的機制。價值分配應從單一的“按勞分配”轉向“按資分配”和“按知分配”(用技術入股、技術產出的比例回報)。操作層主要實行勞動定額承包制,以按勞分配為主,再加上個人股權的“按資分配”。管理層和決策層則主要實行按資分配、“按知分配”和“年薪制”等。工作績效考核評估也要引入國際先進的測評考核指標體系,定性與定量相結合,靜態與動態相結合,形成目標管理的激勵與約束機制。
2.技術創新
加大R&D費用(政府或企業研究和開發費用)投入。
發達國家企業的R&D費用平均達5%~10%。而我國企業R&D費用投入占銷售額的比例,全國企業平均只有0.5%左右。就電力施工企業而言,據統計全行業R&D費用僅占施工總產值的0.4%左右,低于全國企業平均水平。從一個側面反映了電力施工企業技術創新實力的不足。根據目前電力施工企業的經營狀況,當前可提高到l%左右,“十一五”期間則逐步提高3%-5%,應是可行的戰略選擇。
技術創新占領市場競爭的制高點。
第一,火電施工企業應重點對600MW以及上高參數、大容量、主效率火電機組的施工技術、施工工藝和配套施工技術裝備、工器具的研究,因為這是其核心業務市場。加緊對循環硫化床(DFBC),整體煤氣化聯合循環(ICCC)等潔凈發電技術的研究,應先掌握潔凈煤發電技術、火電機組的施工安裝技術和調試技術,占領行業技術發展制高點。
第二,送變施工企業應重點研究全國聯網工程中大電網直流背靠背聯網技術,直流輸電技術,750KV及1000KV特高壓輸電技術實施中的新設備、新工藝、新材料等應用技術。認真研究電力自動化,通訊網絡技術的最新發展,迅速掌握電網技術發展的實施過程中的“過程技術”,以迅速占領電網建設這一核心市場領域的技術制高點。
第三,針對電力工程施_丁的“過程技術”特點,特別注重對施工工藝過程的改進,施工工器具的研發改進等現場施工技術的研究。要切實強化對質量管理技術、安全管理技術和環保技術的深入研究,因為安全和質量管理水平已成為電力施工企業市場競爭的焦點。
第四,根據電力工程施工技術“跟進性”特點,即電力行業技術的不斷進步,反映在其技術裝備的不斷升級與改進上,而電力施工企業則必須不斷采用新的施工工藝來“跟進性”地滿足這種技術裝備的升級與改進。
第五,電力施工企業的技術創新必須注重其實用性和及時性。即必須強化技術成果向生產力的轉化工作,將有限的研發資金用在能迅速轉化為現場施工技術的項目上,強調技術創新的經濟效益。
3.管理創新
電力施工企業的管理創新就是要根據新世紀管理變革的趨勢,結合電力工業體制改革的要求和企業的現狀,圍繞建立現代企業制度的總體目標進行體制創新。順應市場經濟和知識經濟的要求,建立內部高效能的機制和運行機制。
第一,根據國發[2002]5號文精神,不斷深化我國電力體制改革,目前已經到了電力設計、修造、施工等“輔”企業如何改革的最困難也是最關鍵的環節。因此,電力施工企業單一的公有制體制改革從外部政策支撐上看,現在已成熟。電力施工企業應積極主動地研究國家電力體制改革方案的實質精神,主動出擊,以謀求最佳的改革方案。
第二,整合企業內的人才流、物流、資金流和信息流,形成“四流合一”的高效的內部資源共享最大化機制。打破目前電力施工企業最普遍的職能處室管理組織機構模式,削減管理中間環節,逐步實現組織的“扁平化”和“網絡化”。與國際接軌,按FIDIC條款(國際工程師聯合會出版的“土木工程施工合同條件”)實行“項目法施工”,建立并規范以工程項目實施為主線的內部激勵與約束機制。
第三,要適應新的市場變化,強化質量、安全管理和工程綜合管理的創新,這是電力施工企業市場競爭的主要領域和競爭對手之間直接較量的關鍵環節,是市場信譽的主要來源。
第四,建立企業信息中心,設立CIO(首席信息官),以加快網絡化、信息化建設為切入點,推進企業管理的現代化和國際化。強化對網絡化信息流的疏導、篩選和管理,構筑可靠的企業信息安全防護墻,實現企業信息共享的最大化和安全化的統一。
4.企業文化建設
電力施工企業普通缺乏深厚的內在企業文化底蘊和鮮明的外顯企業形象。由于電力施工企業的特點,所以其企業文化建設具有一定的特殊性。那么如何營造電力施工企業的“文化場”呢?
構筑個性鮮明的CIS(企業形象識別系統)。CIS是企業文化的外顯表現,是企業文化的“硬件”部分。CIS是企業社會識別的第一印象。醒目完美、寓意深刻的企業標志、商標、企業標志性建筑等,往往成為企業的代名詞。因此,電力施工企業應對CIS進行系統性的策劃,并借助各種現代化手段,如設立企業網站、多媒體宣傳展示等,對CIS進行多種方式、多種渠道、更大范圍的宣傳擴散,樹立企業個性鮮明的外顯形象。
熔鑄企業的共同價值觀。共同價值觀是企業文化的基礎與靈魂。作為中國企業,首先要以中國傳統文化的精華為基礎,樹立“誠信”價值觀。其次,要汲取世界先進文化的營養,樹立“創新”的理念。創新是企業生存發展的靈魂。當今世界,唯一不變的就是“變化”,唯一恒久的就是“創新”。“全方位創新,全過程創新,全員創新,時時創新,事事創新,處處創新”,“創新,創新,再創新”。這就是我們應有的創新意識。
關鍵詞:電力系統;電氣主接線;配電裝置
隨著社會經濟現代化步伐的加快,電力需求往往供不應求,建立運行穩定安全的電站變的迫在眉睫。變電站是電力系統建立不可缺少的部分,而變電站的電氣系統的安全平穩運行對整個電網的安全運行和發展起著決定性的作用。本文就對110KV變電站的電氣系統設計的具體情況如變電站的組成與各個環節的鏈接方法、主要電氣設備的選擇和出現的問題及解決方案進行詳細闡述。
在整個變電站的電器系統設計中,各個主要部分的鏈接是建立整個電力系統的關鍵所在,電氣化系統的設計可以清晰明確變電站內部變壓器和各種電壓線路以及所需設備的鏈接是否正常,各個部件之間的鏈接是否達到最大限度得的聯系,也可以載明變電站內各種設備之間的鏈接方式和方法。變電站電氣設備主鏈接的設計思路主要是根據變電站的電壓級別和變電站的性質選擇出一套與變電站的電器設備相符合的電器設備鏈接方式。變電站的主鏈接方式的選擇可以直接影響到所處整個電力系統的和變電站的運行安全與否,因此,在實際的工作中,我們要想保證電力系統的平穩安全運行就在做好基本工作意外還需要在一定程度上關注變電站對電氣化設備的選擇以及其他配電設備的的采用,比如想主變壓器的采用設備的性能程度會直接影響到變電站乃至整個電力系統的安全性和經濟性,必須引起重視。
首先、對變電站一次部分電氣設計
由于在我國的農村電網設施以及變電站的設置較為偏少,電站之間的距離較長,對電路的耗損隨之加大,這樣勢必會造成到用戶的的電壓過低的具體情況,在日常的生產生活中這種低電壓肯定會影響到居民的生產生活質量。為了改變在廣大農村存在電力的問題,我們力爭改變目前的現狀,在滿足人民的基本生活的要求后,也要為農業的發展提供便利條件。因此,本論文認為應在我國的農村建立一批小型的變電站,所建立的電站的電壓應保持在110KV,具體的地理位置應選擇在里城市的發展區切交通較為方便的地方。
在建設的變電站電器的一次部分應采取110KV的進電,因為變電站的選址在交通較為方便的區域,所以變壓器應為三相電。對變電站一次部分的電氣設計的主要目的就是選擇接線形式、設備等和對變壓器出現路和繼電的保護等。對電氣的設計我們應以電力供應和傳輸的安全、平穩和低損耗為原則。
1、要根據所帶負荷的程度來選擇變壓器,一般情況下,一次部分的電器設計所涉及的范圍較廣內容很多,另外還要根據不同的電壓低等級和類型性質等進行具體側重點的設計,應根據實際情況具體分析具體操作。
2、在設計過程中需要根據變電站的規模和具體情況進行設計,其中需要注意的是,設計中所選用的主變壓器必須要滿足在輸送過程中隊電容的需求,需根據電力系統的具體規定選擇,再將變壓器的允許負荷能力考慮進去。
3、變電站電氣系統的設計的重要部分是電器主接線,這個應該根據具體的立項方案執行,所應準備多個主接線方案供參考,這主要是根據線路的出入回數、電壓級別、變壓器的臺數等眾多因素的不同設計的方案。對于方案的選擇主接線的要求從技術上和可行性上兩個方面進行論證。首先通過技術手段對所有的設計方案進行甄選,對于那些明顯不合格的設計方案要先去除,接下來再運用具有可靠性的定量分析模型等進行計算比較,選擇在技術上最優的兩道三個主接線方案。對于變電站電氣設備的選擇就必須根據既定的額定電壓和額定電流進行選擇,在根據短路情況出現的條件檢驗他的相關穩定性。
等于允許值。
其次、電氣二次部分的設計
經過我們對于110KV變電站的了解和研究,初步確定變電站電氣二次部分的設計布置和各級電壓的配置裝備,另外就是隨著電氣化自動信息化的發展趨勢,還應該對變電站電氣系統的自動化系統的配置所要求的直流電的數據。我們從以下幾個方面進行著重分析,1、從在電力調度方面來看,我們可以盡可能的借助現代化技術手段對變電站的分布進行遠程控制,并在相關系統的配置運行上裝備相關保護和預防裝置。2、從負荷增長方面來看,我們需要提前講明建立變電站的必須性,在確定前者后我們再根據將要建立變電站的總括和走線方向等方面進行考慮,經過對所能承載的負荷資料盡享詳細分析,以及變電站的安全性和運行性考慮確定電力規格和電站的主接線,最后通過負荷計算出在一定區域內所需要的建立的變電站臺數,以及所要配備的變壓器和電容器等設備的數量和型號等。最后,在依據所擬建變電站的最大持續工作電流量和短路的計算分析結果做出相關保護措施,如:變壓器保護、母線保護、防雷保護等。
另外,就是根據當前施行的電力系統設計要求的規定,設計一個110KV的變電站的電器設備二次部分里繼電保護是電力系統安全平穩運行的一個重要環節和障礙,在本文的變電站電氣系統的設計的繼電保護的設計中我們結合了實踐工作以及當前我國在繼電保護利于的主要問題進行重點研究,對繼電保護的安全及反應靈敏性都采用計算機技術進行監控,使其能夠智能化的處理狀況,對電氣系統進行不要的保護。對于110KV線路的配置保護是采取定段距離保護,在內條線路上都裝置上反應快速,能在故障發生的第一時間切除故障,對去挑變電站的電器設備進行保護的,且性能相對較好的故障錄播裝置系統,已達到對母線進行保護的目的。在電力系統設備中的電力變壓器是整個系統中的重要電氣設備,變壓器的故障對整個供電系統的安全穩定性運行都會造成很嚴重的后果,其次還有變壓器是是相當貴重的設備,所以,我沒一定要根據變壓器的保護對其負荷的電容和電壓進行精確地控制,確保保持良好的運行。
最后、高低壓配電設計
在對高低壓配電的設計上所需用的配電裝置必須滿足在充分考慮經濟性和安全性的基本的要求外,還需對高低電壓等進行負荷等級的評估設計做出相關配電裝置。所謂的一級配電設備是整個變電站的主動力中心,這些設備一起安裝在電力系統的變電站,經此將電力發送給下級的各個配電設備。由于這套設備屬于第一級降壓設備,所對其的電氣參數和電容等數據會要求很高。動力配電柜和電動機控制中心一起構成變電站的二級配電設備,配電柜的使用較為分散,且回路較少的環境,而電動機控制中心則恰恰相反沒適用于較為集中的環境。他們按照以及配電設備的要求將電力分配到相應負荷的二級配電設備。高低壓配電設計的目的是就是將上級的高電壓電能通過高低壓的配電裝置將高壓電轉入低壓電,在配送到下一級電網,這可以對負荷提供了保護監控等作用。最后一個配電設備也叫照明動力配電箱,里總配電中心較遠,小小電容設備。
綜上所述,在對110KV變電站電氣系統的設計我們已經有了較為詳細的方案,但在實際的工作中,我們還需要根基變電站的實際所處的情況和環境進行具體的分析和研究,相信在我國的電力系統不斷發展的大環境下,變電站電氣系統的設計將會更優化,取得令人滿意的系統設計。本文介紹的110KV變電站電氣系統設計的結構、布置、配置等實在長期工作實踐的基礎上得到的體會,望能為電力行業的同仁們參考,所設不足之處還望批評指正。
參考文獻:
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