《电能质量监测》教学大纲

《电能质量监测》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05172031课程性质：专业创新选修课学分：2学分学时：32学时（实践32学时）先修课程：C程序设计、模拟电子技术、数字电子技术后续课程：毕业设计适用专业：电气工程及其自动化开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电能质量监测》是电气工程及其自动化专业的一门专业创新选修课。课程将控制技术应用于电能质量监测领域，实现电能质量指标电压、电流、功率和频率等参数的检测、处理和控制，培养学生将信息和控制技术应用于电气领域的能力，适应电力系统对复合型人才的需要。本课程的任务是：通过学生的实训锻炼，使学生掌握电力设备中单片机控制系统设计的基本流程和方法，具备电能质量检测系统设计、编程、调试和测试分析的基本能力，增强理论知识与实践相结合的能力，为将来从事创新性工作奠定基础，进一步提升学生的应用能力和职业素养。二、课程目标使学生掌握电能质量监测系统的设计的基本流程和方法，培养学生将信息和控制技术应用于电气领域的能力，提高学生的动手能力，检验学生对嵌入式单片机控制系统理论的掌握程度和综合应用能力，具备理论和工程实际相结合的分析和思维能力。课程目标1：掌握基于单片机的电能质量监测系统设计的基本思路，明确各环节的关键技术要点及解决方案。课程目标2：能够从专业角度对实际工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的工程设计目标与设计方案，并能合理运用相关技术资料和专业软件对设计方案进行仿真实现。课程目标3：能够理解并自觉遵守行业的工程职业规范和技术规范，树立正确的劳动观念和团队合作意识，运用专业知识正确客观地评价电能质量监测系统的综合性能。三、课程目标与毕业要求《电能质量监测》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度3.设计/开发解决方案3.3能够在设计开发环节中体现创新意识，同时考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。课程目标1：掌握基于单片机的电能质量监测系统设计的基本思路，明确各环节的关键技术要点及解决方案。课程目标2：能够从专业角度对实际工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的工程设计目标与设计方案，并能合理运用相关技术资料和专业软件对设计方案进行仿真实现。M5.使用现代工具5.3能够开发或选用满足特定需求的现代工具对复杂电气工程具体问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性。课程目标2：能够从专业角度对实际工程技术问题进行提炼和描述，确定相应的工程设计目标与设计方案，并能合理运用相关技术资料和专业软件对设计方案进行仿真实现。H9.个人和团队9.2能够主动与团队成员合作、沟通，并组织、协调团队开展工作，胜任团队负责人的角色。课程目标3：能够理解并自觉遵守行业的工程职业规范和技术规范，树立正确的劳动观念和团队合作意识，运用专业知识正确客观地评价电能质量监测系统的综合性能。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、教学要求与学时分配实践部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2实践项目、实践内容与学时实践项目实践内容和要求实践学时对应的课程目标1.电能质量标准与测量技术2.电力负荷的特性及影响3.主流电能测量芯片的使用实践内容：电能质量测量原理和技术实现、电力负荷特性分析、电能质量芯片的系统应用。实践要求：掌握电能质量标准与测量技术原理及技术实现，分析电力负荷的特性及影响，掌握主流电能测量芯片在微控制系统中的设计要求和应用。41、2、34.电能信号转换电路设计与实现5.电能信号调理电路设计与实现实践内容：电能信号转换电路和信号调理电路设计与测试分析。实践要求：理解电能信号转换电路和信号调理电路原理，并设计合理的电路，利用软件绘制系统的电气原理图，并进行电路的测试和分析。81、26.电能信号采集电路设计与实现7.电能信号监测算法设计与实现实践内容：电能信号采集电路的设计与测试分析，以及电能信号监测算法设计与实现。实践要求：掌握电能信号采集与转换电路和电能信号计量算法原理，并设计合理的电路，软件绘制系统的电气原理图，并进行原理图的调试，设计合理的算法程序。81、28.电能质量监测系统人机交互设计与实现9.电能质量监测系统通信设计与实现10.电能质量监测系统集成与实现实践内容：电能质量监测系统通信系统、人机交互设计和系统集成设计与实现。实践要求：按照控制要求，进行通信控制和触摸屏程序功能性和合理性设计，结合系统硬件电路设计的结果，编写控制程序，将编写的控制程序下载到硬件电路板上进行功能仿真与调试，完成系统集成和软硬件综合调试，实现任务要求。81、2、311.撰写设计报告并进行答辩实践内容：创新设计总结、撰写设计报告并进行汇报答辩。实践要求：对创新设计进行总结分析，按要求撰写设计总结报告，并进行汇报答辩。重点考核学生方案设计的合理性、任务要求的达成度，同时考核学生设计过程中的学习态度、工作量、有无违反学术规范现象，兼顾知识运用能力上的收获提高和设计创新性。教师提问的内容包括方案设计依据、元器件选型依据、程序设计思路及调试结果的分析等。41、2、3合计32五、教学方法及手段本课程以项目教学法为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验、上机等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解国家质量标准、电能质量监测系统的组成结构和监测原理，在掌握技术实现的基础之上，设计系统硬件电路和编程控制算法程序，并具有系统调试和分析的初步能力，初步掌握基于单片机的电能测量控制系统从系统设计到开发制作的全过程，并养成自觉遵守行业标准的习惯。在实践教学中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生电能质量监测系统各个组成部分的基本理论、基本知识和基本技能。采用教师讲授和学生动手操作的方法，培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。六、课程资源1.推荐教材：无2.参考（1）郭成.电能质量监测与高级分析技术[M].成都:西南交通大学出版社,2021.（2）程浩忠.电能质量概论[M].北京:中国电力出版社,2013.（3）鲁宗相.微电网分层运行控制技术及应用[M].北京:电子工业出版社,2017.（4）李一龙.智能微电网控制技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2017.3.期刊：（1）谢铖,陶佳融,张鹏飞.含分布式电源的配电网电能质量扰动检测研究[J].电气技术与经济,2024,(03):67-69.（2）周凤华,王艳芹,张海宁等.分布式新能源接入电网的电能质量异常监测方法研究[J].自动化仪表,2024,45(03):74-77+82.（3）汪娴,郭超,余清清等.基于Matlab的电能质量检测闪变仪研究及实现[J].风能,2024,(02):94-103.（4）倪淏,戴聪,褚红雷等.分布式能源场景下电能质量问题及其调控策略综述[J].电工技术,2024,(04):169-172.（5）SubhamS,SukumarM,MahdiSF,etal.ADistributedFixed-TimeSecondaryControllerforDCMicrogridClusters[J].IEEETransactionsonEnergyConversion,2019,34(4):1997-2007.（6）ZenginisI,VardakasSJ,AbadalJ,etal.OptimalPowerEquipmentSizingandManagementforCooperativeBuildingsinMicrogrids[J].IEEETransactionsonIndustrialInformatics,2019,15(1):158-172.4.网络资源：（1）中国大学MOOC网站./course/SEU-1207176815?from=searchPage.（2）中国大学MOOC网站./course/FJNU-1206412806?from=searchPage.（3）中国大学MOOC网站./course/HNRPC-1449795179?from=searchPage.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由：课堂表现、工作量完成情况、设计能力、设计说明书（报告书）和图纸质量、和答辩成绩五部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细则课程目标123课堂表现10(1)主要考核学生学习纪律和答疑情况；(2)教师根据课堂整体表现情况评分。√√55工作量完成情况10(1)主要考核学生独立完成设计任务情况；(2)教师根据独立完成任务情况评分。√√√442设计能力40(1)主要考核说明书方案设计、元器件选型、程序编写的合理性；(2)教师根据其合理性评分。√√2020设计说明书（报告书）和图纸质量30(1)主要考核学生设计报告完成的质量；(2)教师根据绘图质量高低评分。√√√101010答辩成绩10(1)主要考核学生答辩自述和回答问题情况；(2)教师根据答辩自述情况和回答问题正确性与否进行评分。√√√244合计：100分414316八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。即90分以上为优，80~89分为良，70~79分为中，60~69分为及格，60分以下为不及格。总成绩分五部分：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计说明书（报告书）和图纸质量和答辩成绩。其中：（1）课堂表现占10%，无故旷课达3次取消总成绩；（2）工作量完成情况占10%；（3）设计能力占40%；（4）设计说明书（报告书）和图纸质量占30%；（5）答辩成绩占10%。最后一周的周五进行验收、答辩，由2-3位教师组成答辩考核小组，对每位学生进行口试答辩，要求学生根据设计回答教师所提出的问题。课程设计成绩根据学生设计的合理性、计算的准确性、设计说明书和图纸的规范性、设计中分析与解决问题的能力及设计态度和答辩情况综合评定。2.成绩评定标准考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥90(优秀)90>x≥80(良好)80>x≥70(中等)70>x≥60(及格)x<60(不及格)课堂表现10学习认真、态度端正，遵守纪律，表现优秀。学习认真、态度端正，遵守纪律，表现良好。遵守纪律，学习态度良好，表现中等。遵守纪律，学习态度一般，表现一般。学习纪律较差，表现较差。工作量完成情况10独立完成设计任务的90%以上。独立完成设计任务的80%以上。独立完成设计任务的70%以上。独立完成设计任务的60%以上。独立完成设计任务的60%以下。设计能力40综合运用理论知识、计算机技能较强，能够较好地处理工程实际问题。综合运用理论知识、计算机技能较好，能够处理工程实际问题。综合运用理论知识、计算机技能一般，基本能够处理工程实际问题。综合运用理论知识、计算机技能一般，不能处理工程实际问题。综合运用理论知识、计算机技能较差，不能处理工程实际问题。设计说明书（报告书）和图纸质量30设计方案正确、表达清楚；设计思路、实验（论证）方法科学合理；达到课程设计规定的要求；图纸质量较高。设计方案正确、表达较为清楚；设计思路、实验（论证）方法科学合理；达到课程设计规定的要求；图纸质量良好。设计方案基本正确、表达较为清楚；设