“电气设备在线监测与诊断技术”研究生课程建设探析

马爱清?张周胜?陈炯?赵璐?李峰

摘要：本文针对培养电气设备状态监测与故障诊断领域的专业人才的需求，结合上海电力学院电气工程学院的发展状况，阐述了“电气设备在线监测与诊断技术”研究生课程建设内涵的理解，介绍了课程结构与教学内容设计、教学方法和教学手段以及相关教学团队建设等方面，以期为高等院校高电压与绝缘技术方向研究生课程建设提供一些参考，推进教育改革，提高教学质量。

关键词：电气设备；在线监测；诊断技术；课程建设

中圖分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）36-0086-01

电力系统的安全稳定运行对于社会的发展、居民生活的安定具有至关重要的意义。而随着经济的发展，国内电量需求日益增大，电网超负荷运转，再加上电网设备自身的绝缘老化、局部放电以及电网设备本身存在一定的问题，一些故障甚至会导致电网经常大面积停电。为了预防这类停电事故的发生，在不停电的情况下对电气设备绝缘进行在线监测，对可能存在的故障进行诊断，已经变得越来越重要。加强电气设备在线监测及故障诊断技术的研究和开发，在应用中不断完善，使之真正成为防止电网事故大面积停电的重要防线[1-3]。

随着智能电网的发展，高压电气设备的在线监测与诊断受到重视，国家“985”工程院校和“211”工程院校等重点建设高校，多数对电气工程专业硕士研究生开设了此课程。

从2012年以来，上海电力学院（以下简称我校）电气工程学院扩大到一个一级学科硕士点和三个二级学科硕士点。建设的“电气设备在线监测与诊断技术”课程作为硕士电气工程专业基础大平台课程，是面向“085工程”教学改革的新课程。该课程的建设对于培养电气设备状态监测与故障诊断领域的专业人才具有重要意义，为电力系统的状态维修提供技术基础，对提高电力系统安全可靠运行十分重要。

一、课程结构与教学内容的设计

电气设备的在线监测与诊断技术，涉及到电气绝缘、高电压技术、传感技术、数字信号处理技术、电子技术和计算机技术诸多领域。对电力设备进行在线检测与状态维修，是实现设备预知性维修的前提，是保证设备安全可靠运行的关键，也是对传统的离线预防性试验的重大补充和新的发展。该课程概念多、知识面广、工程应用性强。但授课学时仅为36学时，内容多、学时少，要在有限的课堂教学时间内使学生有效的掌握教授知识，需要合理的课程结构，合适的教学内容。

本课程在内容上以监测技术为主，考虑到监测和诊断之间的密切关系以及知识的系统性、完整性，也论述了一些常用的诊断技术和寿命预测。对相关的一些绝缘结构、绝缘劣化的基本知识也作了简单介绍，以便于学生更好地理解监测的依据和目的。监测技术又以绝缘性能的监测为主，因为故障监测是电力设备的主要故障模式，同时针对不同设备的特点，论述了其它重要性能的监测，例如电机的振动监测，断路器的机械特性监测等。通过教学使学生对绝缘检测与故障诊断的主要技术手段和发展现状有一个初步的了解。

本课程中，针对电气设备在线监测及诊断技术的国内外概况和发展趋势，课程结构与教学内容设计如下，首先利用8个学时，介绍目前的发展趋势的国内外概况、在线监测系统的组成和分类以及传感器、数据采集系统、抗干扰技术、数据处理以及诊断技术；接着分别对各种电气设备的在线监测进行详细介绍，包括电容型设备的在线监测、避雷器的在线监测和故障诊断各占2学时。电力电缆的绝缘监测一直是电力系统在线监测中的难点和重点，利用4个学时对电缆绝缘劣化和诊断内容、绝缘在线监测、故障定位等内容进行详细介绍；对于红外技术以及电气设备红外检测与诊断技术，利用发热与温升的关系来进行不同类型的故障诊断，就其工作原理、特点、应用范围以及电气设备的红外诊断等内容占2学时；变压器和发电机是电力系统中最重要的设备，与这两种电气设备相关的变压器油的监测和诊断、变压器本身的绝缘劣化、局部放电、温度、含水量、绝缘寿命等以及发电机的振动监测、轴电压、转子绕组的绝缘电阻和平均温度、绝缘寿命等相关内容，安排14学时详细介绍；最后分别各用2学时来介绍高压断路器的监测与诊断、GIS绝缘故障的监测和诊断以及SF6气体泄漏的检测等。

二、教学方法和手段优化

“电气设备在线监测与诊断技术”课程教学中需要积极探索、发掘和课程特点相匹配的教学方法和教学手段；强调知识的系统性、完整性；注重课程的实践性、应用性；重视最新科研发展动态的前沿性以及科研方法的新颖性；加强学生理论知识和实践科研的培养和引导。

1.理论和实际相结合

学习该门课程的先修课程为高电压技术、高电压实验技术，这些课程理论性非常强，而“电气设备在线监测与故障诊断技术”又是与实践紧密结合的一门课程，而且由于特高压输电的快速发展，在线监测技术也与时俱进。只是讲授教材上的内容，很难让学生领会，同时也不能了解更多前沿性的新技术。可以通过安排一些相关的主题，让学生去查资料并能够将其整理并能够把自己的个人理解加进去，通过查找相关的文献，并对其进行归纳总结，以电力电缆为例，可以了解到电力电缆的类型、国内外发展的概况、常用的监测和诊断技术、存在的故障类型以及具体装置的发展情况等，既培养了学生查阅、检索文献的能力，又能够把握目前在线监测及诊断技术的发展情况，有助于学生科研能力的培养和提高。

2.离线和在线相结合

在线监测思想最早是上世纪五十年代美国西屋公司提出的，美国、日本、加拿大、前苏联等科研院所开展了大量的研究工作[1]。随着高新技术的发展，我国绝缘在线诊断技术得到了迅猛的发展，但由于在线诊断技术的难度，无论是国内还是国外，除个别项目以外，大多还没有很成熟，仍处于研究发展阶段。这就需要在学习这门课程时，充分掌握已经相对成熟的离线检测理论，将其与在线监测技术有效结合，更有助于学生对该门课程的学习和掌握。

3.强电和弱电相结合

电气设备在线监测与故障诊断技术，涉及到传感技术、数字信号处理技术、电力电子技术和计算机技术等弱电相关知识。教学过程中，能够强调突出利用弱电相关的知识及系统去控制和处理强电（各类电气设备的绝缘性能在线监测和不同类型故障）相关知识。这就需要在课程教学中设置具体的教学案例，并以课堂上讨论的形式让学生各抒己见，真正的参与到讲授的课程内容钟来，不但能够锻炼学生的分析问题能力，也能提高学生解决问题的能力，同时还可以更深刻的领会所学的内容，并能激发学生对该门课程的学习兴趣。

三、教学团队建设

研究生教学团队是我校电气工程学院教学计划实施的一种自主组织模式，可根据团队需要及自身专业特点和研究课题发展需求等进行组建，可根据自身规划，就我校电气学院高电压与绝缘技术研究方向的研究生课程群建设、师资培养、教学方法研究和教学资源等工作进行建设。团队负责人能在教学团队中起到关键性的核心作用，负责具体教学计划的审定，教学过程的监控和质量评估。教学团队要积极开展教学改革、教材建设、实验课程改革、教学法研究等项目的建设。为高电压与绝缘技术方向的研究生提供更全面、科学、合理的教学方法和教学内容，从而进一步提供学生的教学质量。

四、结语

本文对上海电力学院“电气设备在线监测与故障诊断技术”研究生课程建设的方案进行了探析。通过对上海电力学院电气工程学院专业课程建设、电气设备在线监测与故障诊断技术在电力系统中发展情况的分析，制定了合理的课程结构与教学内容，并详细介绍了与课程内容及特点相结合的教学方法和教学手段。要注重理论和实践、离线和在线以及强电与弱电相结合。同时还要注重高电压与绝缘技术方向的研究生教学团队建设，为该课程的教学改革、教学方法研究以及教学资源整合起到很好的促进和发展作用。从而为培养符合电力专业的建设目标和满足电力企业对研究生科研专业能力的有用人才奠定基础。

參考文献：

[1]高全.电气设备在线监测与状态检修技术研究[D].北京：华北电力大学，2013.

[2]王昌长，李福祺，高胜友.电力设备的在线监测与故障诊断[M].北京：清华大学出版社，2006.

[3]余志红.电气设备在线监测与故障诊断技术的现状与前景[J].江西电力，2008，32（5）：28-31.

（责任编辑：韩晓英）