计及课程思政达成度评价设计的电气工程专业课程综合考核方式改革探索

基于新工科背景下专业课程培养目标与教学成果内涵,分析了电气工程专业课传统考核方式存在的问题,针对线上线下混合式一流课程建设的特点,有针对性的提出了一种计及课程思政达成度评价设计的综合考核方案。通过具体的课程教学活动,从在线考核、实践与思政环节以及强化过程考核等方面对综合考核方式进行了应用探索,为与电气类一流课程建设相匹配的综合考核方式改革提供了可借鉴的实践经验。

电气实验教学中心的系统性、创新性和开放性改革

电气实验教学中心的实验课程教学体系较凌乱,知识体系不能很好地相互协调,部分实验课程间存在实验项目重叠或知识点脱节等问题。部分实验课程知识点、实验设备、实验方法陈旧,不能与时俱进。当前实验课程设置缺乏与现代发展理论融合能力,实验开放性差不能有效服务社会。针对以上实验课程设置中的问题和局限性,提出了以系统性、创新性、开放性为导向的电气实验教学中心课程改革建设。重在探索新形势下适应创新型人才培养的一流实验教学中心建设一般规律。实验教学中心的教学改革促进了各相近学科实验的体系化,提升了实验教学质量,显著增强了学生的综合创新实践能力。

交联工艺对XLPE电气性能影响研究

为探究交联工艺对交联聚乙烯(XLPE)电缆电气性能影响,通过X射线衍射实验、多物理场仿真分析与电气性能实验对交联工艺进行研究。在制备六种不同交联度的XLPE样片基础上,通过X射线衍射实验得到样片结晶度,通过高压实验平台得到样片的击穿强度与体积电阻率,通过仿真模拟XLPE电缆在生产过程中的偏心度变化。实验结果表明,交联条件为150℃/20 min和180℃/10 min的XLPE样片交联度适中,电气性能较好,绝缘偏心度值较低。分析认为,样片的电气性能与交联度有关,随着交联度上升,样片电气性能更为优异,但交联度过大时,局部材料结构不均匀,因此电气性能下降。综合分析认为,交联条件为150℃/20 min和180℃/10 min的交联工艺更为适合。

基于虚拟同步机的新能源制氢系统协调控制策略

针对传统控制策略下新能源制氢系统缺乏惯量响应特性,难以主动参与电网调节、系统频率稳定性差等问题,提出基于虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)的新能源制氢系统协调控制策略。首先,在建立新能源制氢系统模型的基础上,考虑到通过变流器并网的制氢系统惯量缺失和电解槽低功率运行的安全约束,提出基于电解槽与蓄电池的VSG控制方案,建立系统网侧VSG控制模型;其次,为防止VSG过度响应导致系统平抑新能源波动能力下降,提出考虑系统状态的VSG自适应方法;然后,针对系统功率波动影响直流母线电压稳定的问题,设计各单元控制策略,并在电解槽单元加入附加响应控制环节以缓解直流母线电压波动;最后,为实现能量合理分配,针对系统不同运行模式,提出考虑各单元运行状态的能量管理策略。仿真结果表明:所提策略充分发挥了电解槽调节能力,系统具备惯量与一次调频响应特性,频率稳定性增强等。

高校电气实验室安全管理探讨

电气实验室作为电气相关专业教学与科研的重要基地,担负着实践教学和技能培训的重要任务,在高校的发展中也发挥着至关重要的作用。但在许多高校由于其规章制度的缺失、管理人员的懈怠、管理工作的马虎等,导致电气实验室的安全管理工作存在许多问题,这对实验室人员的安全以及教学实验的顺利进行都是极大的威胁。在综合分析普遍影响高校电气实验室安全因素的基础上,提出了针对高校电气实验室的管理对策,从电气实验人员的技能培训入手,营造电气实验安全文化,并做到安全责任落实到个人,在实验过程中严格遵守实验室的安全规章制度,全方位保障电气实验室的安全,促进高校电气专业的教育科研工作的正常有序发展。

基于小波变换的电气化铁道牵引负荷谐波分析

电力机车作为牵引供电系统的主要不平衡负荷、谐波源负荷,其运行过程中产生的高频谐波电流对电力机车的安全、稳定运行造成很大危害。为精确实时地检测牵引供电系统中的谐波,采用时频域内均可局部化的小波变换进行谐波分析。以HXD3型0017电力机车为例,分析牵引负荷谐波电流的特点,采用最小描述长度准则(MDL)确定分析谐波的最佳小波函数,并确定合理的分解层数,在MATLAB环境下运用小波工具箱中的函数进行小波算法编程,实现对机车电流的谐波分析。仿真结果表明:小波变换可快速准确地将信号中的基波和不同频率的谐波信号分解出来,从而达到检测谐波的目的。

聚酰亚胺防护材料对气体电弧辐射温度场的影响特性研究

在城市电网中,电弧导致的电气灼烧伤害愈发频繁。聚酰亚胺作为电弧防护材料具有耐高温、高阻热性,是保护带电作业人员生命安全的有效装备,但目前对于聚酰亚胺电弧防护材料的阻热实际效果研究相对较少。文中建立了有聚酰亚胺材料影响下的气体电弧温度场仿真模型,得到了燃弧过程中聚酰亚胺对电弧辐射温度场分布的影响。在实验室搭建了气体电弧发生装置,改变电弧电流大小、电弧电极间距、铜量热计测量点距电弧中心点距离,通过铜量热计测量温升得到聚酰亚胺防护材料对气体电弧辐射温度场的变化规律。仿真和试验结果表明,聚酰亚胺对气体电弧的辐射温度场具有明显的阻隔作用,其在不同的电弧辐射条件下均可以展现出良好的隔热性,证明了聚酰亚胺材料在带电作业环境中对气体电弧辐射具有优异的防护性能。

一种新的电气信息伪地理图及其生成算法

电气信息伪地理图作为一种新的电力系统可视化显示平台和分析环境,能够直观显示系统的电气信息。首先介绍了现有生成电气信息伪地理图的力导向算法和距离差值最小算法,然后设计并实现了一种新的算法,并与之进行比较。所提出的算法将电气信息伪地理图生成过程转化为一个修正问题,在地理信息系统图上利用欧氏距离法逐点修正节点距离,从而将电气信息融合到图形中。最后,讨论了电气信息伪地理图在复杂系统中更深入和广泛的应用。

快速断路器液压机构用双冗余斥力脱扣装置设计

柔性低频交流输电是输送20 Hz的全新交流输电技术,可有效提升输送的容量、距离及效率,解决海上风电远距离输送、电网安全互联等难题。由于其频率较低,断路器切除短路故障时存在燃弧时间长、能量大等问题,需要结合选相分闸的技术方案。220 kV及以上电压等级的快速断路器常采用双重化继保装置,采用双脱扣方式,其动作时间与单脱扣存在一定的时间差,影响选相分闸的准确性。针对上述问题,该文设计了一种带去磁线圈的双冗余斥力机构,对斥力机构的磁场、机械特性及动作时间差开展了研究。基于磁场的耦合关系提出了采用去磁线圈减小动作时间差的方法,并设计了双冗余斥力机构;建立其数学模型,推导了去磁线圈与斥力线圈间的磁场耦合关系;分析了电容电压、电容容量及去磁线圈匝数等参数对动作时间差的多因素耦合影响规律,获得了最佳设计参数。仿真结果表明,去磁线圈的设计能够有效地减小快速断路器动作时间差。进行了样机制作,实验验证了其可行性,为提升快速断路器选相分闸准确性提供保障。

新型多针式垂直接地系统工程应用

以国家电网公司科技项目"新型多针式垂直接地系统研究及应用"为背景,应用土壤放电理论和尖端放电理论设计多针式垂直接地体;通过冲击放电试验验证多针式垂直接地体结构设计的正确性;最终实现了鹤岗电业局日新110 k V变电所新型多针式垂直接地系统工程应用。该系统接地电阻仅为0.336Ω,且工程占地面积为25 m2,实现了系统接地电阻小于0.5Ω和接地系统小型化的工程目标。

面向工程教育的“电工学”改革与探索

本文基于工程教育专业认证的理念,针对"电工学"教学中存在的问题,参照我校测控技术与仪器专业的培养方案,以电子技术课程为例,阐述了从了解学生的专业特点、全面解读培养方案,到基于目标导向设计课程教学大纲的基本方法,以及根据教学大纲设计具有专业特色的教案并体现持续改进的举措。

“电子技术”课程工程教学案例设计实例

为了配合我校实施卓越工程师教育培养计划,笔者在电工电子基础核心课程建设过程中,以强化学生的工程应用能力和创新意识为宗旨,在"电子技术"课程中试行了以案例教学为主要教学方法的研究型教学模式。本文介绍了该课程部分章节的工程教学案例设计实例,并给出了课堂分析讨论的具体方法。

“电工技术”课程工程教学案例设计实例

笔者在电工电子基础核心课程建设过程中,以强化学生的工程应用能力和创新意识为宗旨,在""电工技术""课程中试行了以案例教学为主要教学方法的研究型教学模式。本文介绍了该课程部分章节的工程教学案例设计实例,并给出了课堂分析讨论的具体方法。

面向工程教育的电类专业本科教学若干建议

本文根据工程教育和工程教育专业认证(华盛顿协议)的特点,针对教学活动的某些方面,提出了在日常教学活动中实施工程教育的若干建议,包括培养方案、教学大纲、教材、考试、毕业设计、实验教学等。目的是促使工程教育常态化,努力提高工程教育质量。

考虑电氢负荷柔性的多堆电解槽优化运行

可再生能源电解水制氢是降低新能源弃电率,提升绿氢占比的有效途径之一,针对大规模新能源制氢系统的优化运行和高弃电率的问题,建立了考虑电、氢负荷柔性的多堆碱性电解槽优化运行模型。首先考虑用户侧电、氢负荷需求,基于电、氢的可转移特性建立可转移电、氢负荷模型。其次,考虑电解槽的运行特性和电解效率,提出多堆电解槽优化运行策略,满足系统运行约束条件,建立以经济成本最小为目标函数的系统优化运行模型,并采用Yalmip工具箱和Cplex求解。算例结果表明,可转移负荷的参与能够促进风电消纳,减少系统购电量,提升系统经济性,且与多堆电解槽轮值策略相比,该文所提策略有效降低了电解槽的启停次数,使电解槽功率波动标准差稳定在0.27以内,提升电解槽阵列的使用寿命,整体电解效率上升至57%左右。

响应现货市场供需波动的梯级水电竞价模型及水位控制方法

随着中国各省电力现货市场改革不断深入,大型梯级水电如何在现货市场中发挥自身调蓄能力,响应新能源大规模并网和负荷不确定性带来的电力供需波动,成为各大水电发电集团亟须解决的重要课题。复杂的市场结构、突出的市场地位、多重供需不确定性及非凸的运行特性使得水电现货市场竞价问题极为复杂,解决关键在于对市场环境和发电过程的精细化建模。为此,文中提出了响应市场供需波动的梯级水电现货市场竞价模型。该模型为“一主多从”结构的双层优化模型,其中,主模型(上层模型)用于梯级水电竞价决策,多个从模型(下层模型)模拟日前和多场景下的实时市场出清。在考虑了新能源出力、负荷波动和其他电站报价不确定性的同时,提出了3项建模措施以实现对梯级水电精细化建模和水位波动可控。通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件、强对偶定理和多种线性化技术,将原始模型转化为可在有限时间内求解的混合整数二次规划(MIQP)问题。以中国澜沧江为背景的算例表明了所提模型的有效性和高性能。

基于旋转激励作动器的工程振动控制

介绍了振动主动控制中旋转激励作动器的概念,分析了旋转激励作动器的特点。旋转激励作动器具有易集成、低功耗等优点,适用于工程应用,且随着旋转运动的引入能够解决传统直线作动器存在的行程受限问题。对基于旋转激励作动器的振动控制技术在航天、交通运输以及土木工程等不同领域的实验研究及工程应用进行了阐述。最后展望了关于旋转激励作动器的主要研究趋势,以及潜在的应用领域。

“复杂工程问题”融入《电工学》教学的探索

在工程教育认证中,培养学生解决“复杂工程问题”的能力成为毕业要求的核心内容。论文在分析复杂工程问题特征,以及与《电工学》课程关系的基础上,探讨如何在案例教学、教学内容、考核评价中将复杂工程问题融入《电工学》理论教学中,为相关院校教学改革提供参考和借鉴。

电声电型非电气接触式全桥模块门极隔离电源研究

多电平换流器中,一般采用变压器实现每个全桥模块门极驱动电路和电源之间的隔离和绝缘。该文基于超声波式非接触电能传输技术,提出电声电型非电气接触式全桥模块门极隔离电源,它主要包括发射换能器、接收换能器、亚克力棒传输介质和补偿电路。分别给出声电、电声换能器和传输介质的设计依据,介绍了换能器的等效电路,采用COMSOL软件对压电换能器进行仿真并介绍了压电换能器的最简等效电路。详细叙述了补偿电路的设计方法,包括发射侧补偿电路的设计方法和接收侧补偿电路的设计方法。搭建实验平台,验证了补偿电路的有效性,对比了超声波式非接触电能传输技术和磁感应式非接触电能传输技术的抗电磁干扰能力。实验表明,该文设计的隔离电源可以有效地为门极驱动电路供电,使全桥模块正常工作,与磁感应式门极驱动电源相比,具有抗电磁干扰强的特点,适用于电磁环境复杂的各种门极驱动场合。

悬臂梁电极长度对压电俘能电气特性的影响研究

悬臂梁电极长度是影响压电振动俘能特性的重要因素之一.提出了用能量分布函数描述在振动俘能过程中电场能量与电极占比的关系,并探究了电极占比对电气输出特性影响的本质.指出矩形和三角形悬臂梁获得最大功率的最优电极占比在50%~60%之间,在俘能过程中存在电荷的重新分配,且存在能量损失,在最优电极处能量损失最低,全电极时能量损失较大.仿真和实验结果均表明矩形和三角形悬臂梁的最优电极占比与能量分布函数得到的最优值相吻合,优化电极提高输出功率是可行的.