“電氣設備在線監測與診斷技術”研究生課程建設探析

馬愛清?張周勝?陳炯?趙璐?李峰

摘要：本文針對培養電氣設備狀態監測與故障診斷領域的專業人才的需求，結合上海電力學院電氣工程學院的發展狀況，闡述了“電氣設備在線監測與診斷技術”研究生課程建設內涵的理解，介紹了課程結構與教學內容設計、教學方法和教學手段以及相關教學團隊建設等方面，以期為高等院校高電壓與絕緣技術方向研究生課程建設提供一些參考，推進教育改革，提高教學質量。

關鍵詞：電氣設備；在線監測；診斷技術；課程建設

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）36-0086-01

電力系統的安全穩定運行對于社會的發展、居民生活的安定具有至關重要的意義。而隨著經濟的發展，國內電量需求日益增大，電網超負荷運轉，再加上電網設備自身的絕緣老化、局部放電以及電網設備本身存在一定的問題，一些故障甚至會導致電網經常大面積停電。為了預防這類停電事故的發生，在不停電的情況下對電氣設備絕緣進行在線監測，對可能存在的故障進行診斷，已經變得越來越重要。加強電氣設備在線監測及故障診斷技術的研究和開發，在應用中不斷完善，使之真正成為防止電網事故大面積停電的重要防線[1-3]。

隨著智能電網的發展，高壓電氣設備的在線監測與診斷受到重視，國家“985”工程院校和“211”工程院校等重點建設高校，多數對電氣工程專業碩士研究生開設了此課程。

從2012年以來，上海電力學院（以下簡稱我校）電氣工程學院擴大到一個一級學科碩士點和三個二級學科碩士點。建設的“電氣設備在線監測與診斷技術”課程作為碩士電氣工程專業基礎大平臺課程，是面向“085工程”教學改革的新課程。該課程的建設對于培養電氣設備狀態監測與故障診斷領域的專業人才具有重要意義，為電力系統的狀態維修提供技術基礎，對提高電力系統安全可靠運行十分重要。

一、課程結構與教學內容的設計

電氣設備的在線監測與診斷技術，涉及到電氣絕緣、高電壓技術、傳感技術、數字信號處理技術、電子技術和計算機技術諸多領域。對電力設備進行在線檢測與狀態維修，是實現設備預知性維修的前提，是保證設備安全可靠運行的關鍵，也是對傳統的離線預防性試驗的重大補充和新的發展。該課程概念多、知識面廣、工程應用性強。但授課學時僅為36學時，內容多、學時少，要在有限的課堂教學時間內使學生有效的掌握教授知識，需要合理的課程結構，合適的教學內容。

本課程在內容上以監測技術為主，考慮到監測和診斷之間的密切關系以及知識的系統性、完整性，也論述了一些常用的診斷技術和壽命預測。對相關的一些絕緣結構、絕緣劣化的基本知識也作了簡單介紹，以便于學生更好地理解監測的依據和目的。監測技術又以絕緣性能的監測為主，因為故障監測是電力設備的主要故障模式，同時針對不同設備的特點，論述了其它重要性能的監測，例如電機的振動監測，斷路器的機械特性監測等。通過教學使學生對絕緣檢測與故障診斷的主要技術手段和發展現狀有一個初步的了解。

本課程中，針對電氣設備在線監測及診斷技術的國內外概況和發展趨勢，課程結構與教學內容設計如下，首先利用8個學時，介紹目前的發展趨勢的國內外概況、在線監測系統的組成和分類以及傳感器、數據采集系統、抗干擾技術、數據處理以及診斷技術；接著分別對各種電氣設備的在線監測進行詳細介紹，包括電容型設備的在線監測、避雷器的在線監測和故障診斷各占2學時。電力電纜的絕緣監測一直是電力系統在線監測中的難點和重點，利用4個學時對電纜絕緣劣化和診斷內容、絕緣在線監測、故障定位等內容進行詳細介紹；對于紅外技術以及電氣設備紅外檢測與診斷技術，利用發熱與溫升的關系來進行不同類型的故障診斷，就其工作原理、特點、應用范圍以及電氣設備的紅外診斷等內容占2學時；變壓器和發電機是電力系統中最重要的設備，與這兩種電氣設備相關的變壓器油的監測和診斷、變壓器本身的絕緣劣化、局部放電、溫度、含水量、絕緣壽命等以及發電機的振動監測、軸電壓、轉子繞組的絕緣電阻和平均溫度、絕緣壽命等相關內容，安排14學時詳細介紹；最后分別各用2學時來介紹高壓斷路器的監測與診斷、GIS絕緣故障的監測和診斷以及SF6氣體泄漏的檢測等。

二、教學方法和手段優化

“電氣設備在線監測與診斷技術”課程教學中需要積極探索、發掘和課程特點相匹配的教學方法和教學手段；強調知識的系統性、完整性；注重課程的實踐性、應用性；重視最新科研發展動態的前沿性以及科研方法的新穎性；加強學生理論知識和實踐科研的培養和引導。

1.理論和實際相結合

學習該門課程的先修課程為高電壓技術、高電壓實驗技術，這些課程理論性非常強，而“電氣設備在線監測與故障診斷技術”又是與實踐緊密結合的一門課程，而且由于特高壓輸電的快速發展，在線監測技術也與時俱進。只是講授教材上的內容，很難讓學生領會，同時也不能了解更多前沿性的新技術?？梢酝ㄟ^安排一些相關的主題，讓學生去查資料并能夠將其整理并能夠把自己的個人理解加進去，通過查找相關的文獻，并對其進行歸納總結，以電力電纜為例，可以了解到電力電纜的類型、國內外發展的概況、常用的監測和診斷技術、存在的故障類型以及具體裝置的發展情況等，既培養了學生查閱、檢索文獻的能力，又能夠把握目前在線監測及診斷技術的發展情況，有助于學生科研能力的培養和提高。

2.離線和在線相結合

在線監測思想最早是上世紀五十年代美國西屋公司提出的，美國、日本、加拿大、前蘇聯等科研院所開展了大量的研究工作[1]。隨著高新技術的發展，我國絕緣在線診斷技術得到了迅猛的發展，但由于在線診斷技術的難度，無論是國內還是國外，除個別項目以外，大多還沒有很成熟，仍處于研究發展階段。這就需要在學習這門課程時，充分掌握已經相對成熟的離線檢測理論，將其與在線監測技術有效結合，更有助于學生對該門課程的學習和掌握。

3.強電和弱電相結合

電氣設備在線監測與故障診斷技術，涉及到傳感技術、數字信號處理技術、電力電子技術和計算機技術等弱電相關知識。教學過程中，能夠強調突出利用弱電相關的知識及系統去控制和處理強電（各類電氣設備的絕緣性能在線監測和不同類型故障）相關知識。這就需要在課程教學中設置具體的教學案例，并以課堂上討論的形式讓學生各抒己見，真正的參與到講授的課程內容鐘來，不但能夠鍛煉學生的分析問題能力，也能提高學生解決問題的能力，同時還可以更深刻的領會所學的內容，并能激發學生對該門課程的學習興趣。

三、教學團隊建設

研究生教學團隊是我校電氣工程學院教學計劃實施的一種自主組織模式，可根據團隊需要及自身專業特點和研究課題發展需求等進行組建，可根據自身規劃，就我校電氣學院高電壓與絕緣技術研究方向的研究生課程群建設、師資培養、教學方法研究和教學資源等工作進行建設。團隊負責人能在教學團隊中起到關鍵性的核心作用，負責具體教學計劃的審定，教學過程的監控和質量評估。教學團隊要積極開展教學改革、教材建設、實驗課程改革、教學法研究等項目的建設。為高電壓與絕緣技術方向的研究生提供更全面、科學、合理的教學方法和教學內容，從而進一步提供學生的教學質量。

四、結語

本文對上海電力學院“電氣設備在線監測與故障診斷技術”研究生課程建設的方案進行了探析。通過對上海電力學院電氣工程學院專業課程建設、電氣設備在線監測與故障診斷技術在電力系統中發展情況的分析，制定了合理的課程結構與教學內容，并詳細介紹了與課程內容及特點相結合的教學方法和教學手段。要注重理論和實踐、離線和在線以及強電與弱電相結合。同時還要注重高電壓與絕緣技術方向的研究生教學團隊建設，為該課程的教學改革、教學方法研究以及教學資源整合起到很好的促進和發展作用。從而為培養符合電力專業的建設目標和滿足電力企業對研究生科研專業能力的有用人才奠定基礎。

參考文獻：

[1]高全.電氣設備在線監測與狀態檢修技術研究[D].北京：華北電力大學，2013.

[2]王昌長，李福祺，高勝友.電力設備的在線監測與故障診斷[M].北京：清華大學出版社，2006.

[3]余志紅.電氣設備在線監測與故障診斷技術的現狀與前景[J].江西電力，2008，32（5）：28-31.

（責任編輯：韓曉英）